CN102044346A - 芯片型双电层电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种芯片型双电层电容器及其制造方法，该电容器包括：下部盒体，具有内部空间和外部端子，内部空间的上表面是开口的，外部端子暴露于外部和内部空间的底部的各部分相互连接；双电层电容器单元，设置在下部盒体的内部空间中以与外部端子的暴露于内部空间的底部的部分电连接；以及顶盖，安装在下部盒体上以覆盖内部空间。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求于2009年10月13日向韩国知识产权局递交的第10-2009-0097272号韩国专利申请的优先权，其公开的内容通过引证结合于此。
技术领域
本发明涉及芯片型双电层电容器以及用于制造该芯片型双电层电容器的方法，更具体地，涉及具有外部端子(该外部端子的暴露于内部空间的底部和下部盒体的外部的各部整体地相互连接)的芯片型双电层电容器以及用于制造该芯片型双电层电容器的方法。
背景技术
在诸如信息和通信设备的各种电子产品中，稳定的供电是一个重要的要素。通常，这个功能由电容器完成。也就是，在信息和通信设备以及各种电子产品的电路中，电容器所起的作用是充放电以及稳定电流。一般的电容器具有较短的充电和放电时间、较长的寿命、以及较高的输出密度，但由于低能量密度，其具有用作存储设备的限制。
为了克服这个限制，近年来，已经开发了诸如具有较短的放电和充电时间以及较高的输出密度的双电层电容器的新型电容器，并且其与二次电池一起成为公众注意的中心。
作为使用不同极性的一对充电层(电极层)的能量存储设备的双电层电容器能够连续充电和放电，与其它一般的电容器相比，具有能量效率、输出、耐用以及稳定的优点。因此，近年来，能够进行高电流充电和放电的双电层电容器有希望作为具有高充电和放电频率的电存储设备，诸如用于移动电话的辅助电源、用于电动汽车的辅助电源以及用于太阳能电池的辅助电源。
双电层电容器具有由具有相对较大表面积的电极组成的基本结构，诸如多孔电极、电解液、集流体以及隔膜。双电层电容器利用电化学机理作为工作原理，当通过将多伏电压施加到单位单元(unit cell)电极的两端使电解液中的离子沿电场移动并且被吸收到电极的表面上时产生所述电化学机理。
在电路板上对该双电层电容器进行表面安装的一般方法是通过将支架焊接到双电层电容器的上部和下部，经支架在电路板上对双电层电容器进行表面安装。
然而，这种结构的双电层电容器的厚度相对较大，并且由表面安装所需要的附加结构(支架等等)而增加。在使用这种双电层电容器的情况下，由于厚度上的增加，因此在制造高电容产品中存在困难，此外，附加的加工也是产品价格升高的因素。
发明内容
为了解决上述问题，提出了本发明，因此，本发明的目的是提供一种芯片型双电层电容器和用于制造该芯片型双电层电容器的方法，该芯片型双电层电容器能够通过具有的外部端子来进行表面安装而无需附加结构，并防止内部的电解液泄漏到外部，外部端子的暴露于内部空间的底部和下部盒体外部的各部整体地相互连接。
根据实现所述目的的本发明的一个方面，提供了一种芯片型双电层电容器，其包括：下部盒体，具有内部空间(其上表面是开口的)和外部端子(暴露于外部和内部空间的底部的外部端子的各部相互连接)；双电层电容器单元，设置在下部盒体的内部空间中以与外部端子的暴露于内部空间的底部的部分电连接；以及顶盖，安装在下部盒体上以覆盖内部空间。
这里，外部端子包括：第一端子部，具有暴露于下部盒体的内部空间的底部边缘的一个表面；第二端子部，沿着下部盒体的外部底面和外部侧面弯曲，以暴露从下部盒体的外部底面边缘到连接至该边缘的外部侧面的一个表面；以及第三端子部，通过从暴露于下部盒体的外部底面的第二端子部的一端竖直向上延伸穿过下部盒体而连接至第一端子部的一端。
此外，第一端子部、第二端子部和第三端子部可以整体地相互连接。
此外，与每个第一端子部和第二端子部的暴露的一个表面相对的另一表面可以用下部盒体覆盖。
此外，外部端子还可以包括在第三端子部的一部分中形成并且填充有绝缘树脂的通槽。
此外，可以通过对外部端子和绝缘树脂整体地模塑来形成下部盒体。
此外，下部盒体和顶盖可以通过焊接或超声焊接结合。
此外，双电层电容器单元包括：第一集电体和第二集电体；第一电极和第二电极，分别与第一集电体和第二集电体相连接；以及离子可渗透隔膜，在第一和第二电极之间形成。
此外，可以通过焊接或超声焊接来连接外部端子和双电层电容器单元。
此外，可以通过连续迭加一个或多个第一集电体和第二集电体、第一电极和第二电极、以及隔膜来形成双电层电容器。
此外，可以通过卷绕第一电极和第二电极来形成双电层电容器单元。
根据实现所述目的的本发明的另一方面，提供了一种用于制造芯片型双电层电容器的方法，包括以下步骤：通过对外部端子和绝缘树脂整体地塑模来形成具有内部空间(其上表面是开口的)的下部盒体，其中，暴露于内部空间的底部和下部盒体的外部的外部端子的各部相互连接；在内部空间中安装双电层电容器单元以与外部端子的暴露于下部盒体的内部空间的底部的部分电连接；以及在下部盒体上安装顶盖以覆盖内部空间。
这里，在形成下部盒体的步骤中，外部端子包括：第一端子部，具有暴露于下部盒体的内部空间的底部边缘的一个表面；第二端子部，其沿下部盒体的外部底面和外部侧面弯曲，以暴露从下部盒体的外部底面边缘到连接至该边缘的外部侧面的一个表面；以及第三端子部，通过从暴露于下部盒体外部底面的第二端子部的一端竖直向上延伸穿过下部盒体而连接至第一端子部的一端。
此外，第一端子部、第二端子部以及第三端子部可以整体地相连接。
此外，与每个第一端子部和第二端子部的暴露的一个表面相对的另一表面可以用下部盒体覆盖。
此外，通槽在第三端子部的一部分中形成，并且用绝缘树脂填充。
此外，可以通过嵌件注塑(insert injection molding)来形成下部盒体。
此外，在安装双电层电容器单元的步骤中，可以通过焊接或超声焊接来连接外部端子和双电层电容器单元。
此外，在安装双电层电容器单元的步骤后，所述方法还可以包括在下部盒体的内部空间中填充电解液的步骤。
此外，在下部盒体上安装顶盖的步骤中，下部盒体和顶盖通过焊接或超声焊接来结合。
附图说明
结合附图，从下述的实施例的描述中，本发明的总体构思的这些和/或其它方面以及优点将变得显而易见且更容易理解，其中：
图1是示出了根据本发明的一个实施例的芯片型双电层电容器的简略透视图；
图2是示出了沿图1中的I-I’线的芯片型双电层电容器的简略截面图；
图3是示出了图2中所示的芯片型双电层电容器的外部端子的简略透视图；
图4是示出了根据本发明的另一个实施例的芯片型双电层电容器的简略截面图；
图5是示出了根据本发明的又一个实施例的芯片型双电层电容器的简略截面图；
图6是示出了图5中所示的芯片型双电层电容器的双电层电容器单元的简略透视图；以及
图7至图9是用于解释根据本发明的一个实施例制造芯片型双电层电容器的方法的截面图。
具体实施方式
下文中，将参考附图解释本发明的优选实施例。
然而，本发明的实施例可以被改成各种其它的形式，并且本发明的范围不限于下面的实施例。此外，提供本发明的实施例以更完整地向本领域的一般技术人员解释本发明。因此，在图中，为了清晰，可以放大元件的形状和尺寸，并且在全部图中相同的参考标号表示相同的元件。
图1是示出了根据本发明的一个实施例的芯片型双电层电容器的简略透视图。图2是示出了沿图1中的I-I’线的芯片型双电层电容器的简略截面图。图3是示出了图2中所示的芯片型双电层电容器的外部端子的简略透视图。
参考图1至图3，根据本发明的一个实施例的芯片型双电层电容器100包括：下部盒体110a，其具有内部空间(其上表面是敞开的)180和外部端子120，并且由绝缘树脂制成；双电层电容器单元160，设置在下部盒体110a的内部空间180中；以及顶盖110b，安装在下部盒体110a上以覆盖内部空间180。
可以通过对外部端子120和绝缘树脂进行整体地模塑来形成下部盒体110a。此时，绝缘树脂可以是聚苯硫醚(PPS)或液晶聚合物(LCP)。
与下部盒体110a一样，顶盖110b也可以由诸如PPS或LCP的绝缘树脂制成。
因此，在高温(大约240℃～270℃)下执行的表面安装过程中，芯片型双电层电容器100的内部结构可以由下部盒体110a和顶盖110b来保护。
下部盒体110a和顶盖110b可以通过焊接或超声焊接来结合。
尤其地，在配置在根据本发明的实施例的芯片型双电层电容器100的下部盒体110a中的外部端子120中，暴露于内部空间180的底部和下部盒体110a的外部的各部分相互连接。
也就是，外部端子120包括：第一端子部121，具有暴露于下部盒体110a的内部空间180的底部的边缘的一个表面；第二端子部122，沿着下部盒体110a的外部底面和外部侧面弯曲，以暴露从下部盒体110a的外部底面边缘到连接至该边缘的外部侧面的一个表面；以及第三端子部123，通过从暴露于下部盒体110a的外部底面的第二端子部122的一端竖直向上延伸穿过下部盒体110a而连接至第一端子部121的一端。
此时，第一端子部121、第二端子部122和第三端子部123是整体地相互连接的。
并且，与第一端子部121和第二端子部122的一个表面(其分别暴露于内部空间180的底部和下部盒体110a的外部)相对的其它表面用下部盒体110a覆盖。
此外，在第三端子部123的一部分中形成通槽123a。
在通槽123a中填充绝缘树脂。
也就是，当外部端子120与下部盒体110a的绝缘树脂整体模塑时，绝缘树脂也填充在第三端子部123的通槽123a中。
无需附加的结构，可以表面安装具有外部端子120的芯片型双电层电容器100，该外部端子由这些第一端子部121、第二端子部122和第三端子部123组成。
双电层电容器单元160与外部端子120的暴露于内部空间180的底部的部分(也就是，第一端子部121)电连接。此时，可以通过焊接或超声焊接来连接外部端子120和双电层电容器单元160。
将电解液填充在下部盒体110b的内部空间180(双电层电容器单元160安装在其中)中，电解液可以是水性电解液或非水性电解液。
双电层电容器单元160包括：第一集电体130a和第二集电体130b；分别与第一集电体130a和第二集电体130b连接的第一电极140a和第二电极140b；以及离子可渗透隔膜150，形成在第一电极140a和第二电极140b之间。
作为导电片用于分别将电信号发送到第一电极140a和第二电极140b的第一集电体130a和第二集电体130b可以由导电聚合物或金属铂制成。在这个实施例中，双电层电容器单元160通过第一集电体130a和第二集电体130b与外部端子120的第一端子部121电连接。可以适当的改变第一集电体130a和第二集电体130b的形状，以便第一集电体130a和第二集电体130b都电连接至第一端子部121。这个形状变化可能受双电层电容器单元160的形状和尺寸的影响。
如图2所示的，第一集电体130a可以具有部分弯曲的形状以连接至第一端子部121。第一集电体130a和第二集电体130b可以直接连接至第一端子部121。
虽然没有示出，但是第一集电体130a和第二集电体130b可以通过适当的连接手段电连接至第一端子部121。
在双电层电容器单元160不包括第一集电体130a和第二集电体130b的情况下，第一电极140a和第二电极140b可以电连接至暴露于内部空间180的第一端子部121。
第一电极140a和第二电极140b可以由具有相对较大比表面积的可极化电极材料或活性碳组成。通过将电极材料(使用粉末活性碳作为主要材料)形成为固体片或将电极材料浆料粘附在第一集电体130a和第二集电体130b上来制造第一电极140a和第二电极140b。
隔膜150可以由能够渗透离子的多孔材料制成。但本发明并不限于此，例如，多孔材料可以是聚丙烯、聚乙烯或者玻璃纤维。
如上文所描述的，根据本发明的一个实施例的芯片型双电层电容器100通过具有外部端子120能够进行表面安装而无需附加结构，该外部端子包括：第一端子部121，具有暴露于下部盒体110a的内部空间180的底部的一个表面；第二端子部122，沿着下部盒体110a的外部底面和外部侧面弯曲，以将一个表面暴露于下部盒体110a的外部底面和外部侧面；以及第三端子部123，其整体地连接至第一端子部121和第二端子部122，并且穿过下部盒体110a。
也就是，可以通过应用使用焊接(soldering)方法的总体安装技术来简化表面安装过程。
此外，根据本发明的一个实施例，如上文所描述的，由于外部端子120整体地配置在下部盒体110a中，因此可以防止芯片型双电层电容器100中的电解液泄漏到外部，从而提高了产品的寿命和可靠性。该外部端子包括：第一端子部121，具有暴露于下部盒体110a的内部表面180的底部的一个表面；第二端子部122，其被弯曲成将一个表面暴露于下部盒体110a的外部底面和外部侧面；以及第三端子部123，其整体地连接至第一端子部121和第二端子部122，并且穿过下部盒体110a。
图4是示出了根据本发明的另一个实施例的芯片型双电层电容器300的简略截面图。下文中，将主要描述不同于上述实施例的元件，并且因此将省略相同元件的详细描述。
参考图4，双电层电容器单元360具有多层结构，在该结构中，连续堆叠一个或多个第一集电体和第二集电体、第一电极和第二电极以及隔膜。
更具体地，第一-第一集电体331a和第一-第二集电体331b分别连接至外部端子320。为了形成一个单位单元，第一-第一电极341a连接至第一-第一集电体331a，第一-第二集电体341b连接至第一-第二集电体331b，并且在第一-第一电极341与第一-第二电极341b之间形成第一离子可渗透隔膜351。
此外，为了形成另一个单位单元，第二-第一电极342a连接至第一-第一集电体331a，第二-第二电极342b连接至第二-第二集电体332b，并且在第二-第一电极342a与第二-第二电极342b之间形成第二离子可渗透隔膜352。第二-第二集电体332b被弯曲以与第一-第二集电体331b电连接。
此外，为了形成又一个单位单元，第三-第二电极343b连接至第二-第二集电体332b，第三-第一电极343a连接至第二-第一集电体332a，并且在第三-第一电极343a与第三-第二电极343b之间形成第三离子可渗透隔膜353。第二-第一集电体332a被弯曲以与第一-第一集电体331a电连接。
与这个实施例一样，可以通过堆叠多个单位单元获得更高的电容。此外，虽然没有示出，可以通过在单位单元叠层的外部上涂上绝缘材料来防止不期望的短路。
图5是示出了根据本发明的又一个实施例的芯片型双电层电容器400的简略截面图。图6是示出了图5中所示的芯片型双电层电容的双电层电容器单元460的简略透视图。下文中，将主要描述不同于上述实施例的元件，并且因此将省略相同元件的详细描述。
参考图5和图6，通过卷绕第一电极和第二电极来形成根据这个实施例的芯片型双电层电容器400的双电层电容器单元460。
更具体地，通过顺序堆叠第一电极440a、第一隔膜450a、第二电极440b、以及第二隔膜450b并卷绕得到的叠层来形成双电层电容器单元460。第一集电体430a和第二集电体430b分别与第一电极440a和第二电极440b相连接。
双电层电容器单元460被设置在下部盒体410a的内部空间480中。第一集电体430a和第二集电体430b被弯曲以分别与外部端子420电连接。
图7至图9是用于解释根据本发明的一个实施例制造芯片型双电层电容器的方法的截面图。
首先，如图7中所示，下部盒体110a通过将外部端子120和绝缘树脂整体模塑而形成，并且具有上表面敞开的内部空间180。此时，形成下部盒体110a，以便将暴露于内部空间180的底部和下部盒体110a的外部的外部端子120的各部分相互连接在一起。
可以通过将绝缘树脂和外部端子120整体地模塑的方法来形成下部盒体110a，例如，嵌件注塑。
更具体地，外部端子120设置在具有期望的下部盒体110a形状的模具中，并且绝缘树脂被填充在模具中。填充在模具中的绝缘材料通过冷却或交联而与模具中的外部端子120固化在一起。不同材料的绝缘树脂和外部端子120通过嵌件注塑形成一整体。
这里，如图3中所示的，外部端子120包括：第一端子部121，具有暴露于下部盒体110a的内部空间180的底部边缘的一个表面；第二端子部122，沿着下部盒体110a的外部底面和外部侧面弯曲，以暴露从下部盒体的外部底面边缘到连接至该边缘的外部侧面的一个表面；以及第三端子部123，通过从暴露于下部盒体110a的外部底面的第二端子部122的一端竖直向上延伸穿过下部盒体110a而连接至第一端子部121的一端。
这里，第一端子部121、第二端子部122和第三端子部123是整体地相互连接的。
并且，与每个第一端子部121和第二端子部122的暴露的一个表面相对的另一个表面用下部盒体110a覆盖。
在第三端子部123的一部分中形成通槽123a，并且在通槽中填充绝缘树脂。
也就是，当将外部端子120与下部盒体110a的绝缘树脂整体地模塑时，绝缘树脂也填充在第三端子部123的通槽123a中。
接下来，如图8所示，将双电层电容器单元160安装在内部空间180中，以与外部端子120的暴露于下部盒体110a的内部空间180的底部的部分电连接。
如上文所描述的，双电层电容器单元160包括：第一集电体130a和第二集电体130b；第一电极140a和第二电极140b，分别连接至第一集电体130a和第二集电体130b；以及离子可渗透隔膜150，在第一电极140a和第二电极140b之间形成。第一集电体130a和第二集电体130b与第一端子部121的暴露于外部端子120的内部空间180的一个表面电连接。第一集电体130a可以具有弯曲的形状。
可以通过焊接或超声焊接来连接外部端子120以及双电层电容器单元160的第一集电体130a和第二集电体130b。虽然，焊接也可以是电阻焊接或电弧焊接，但本发明不限于此。
像这样，在下部盒体110a上安装双电层电容器单元160后，将电解液填充在下部盒体110a的内部空间180中。电解液可以是水性电解液或非水性电解液。
接下来，如图9所示，将顶盖110b安装在下部盒体110a上以覆盖内部空间180。
可以通过焊接或超声焊接使下部盒体110a和顶盖110b相结合。虽然，焊接也可以是电阻焊接或电弧焊接，但本发明不限于此。用这个方法，可以通过提高下部盒体110a与顶盖110b之间的密封性能来保护双电层电容器单元160。
尤其地，根据本发明的一个实施例，如上文所描述的，由于外部端子120(其第一端子部121、第二端子部122和第三端子部123整体地相互连接)与下部盒体110a整体地模塑在一起，因此可以防止填充在下部盒体110a的内部空间180中的电解液泄漏到外部。因此，可以提高产品的寿命和可靠性。
如上文所描述的，根据本发明的芯片型双电层电容器通过具有下述外部端子能够进行表面安装而无需附加结构，该外部端子包括：第一端子部，具有暴露于下部盒体的内部空间的底部的一个表面；第二端子部，其被弯曲以将一个表面暴露于下部盒体的外部底面和外部侧面；以及第三端子部，整体地连接至第一端子部和第二端子部，并且穿过下部盒体。
并且，本发明通过应用使用焊接方法的总体安装技术简化了表面安装过程。
此外，本发明通过具有包括第一端子部、第二端子部以及第三端子部的外部端子防止了芯片型双电层电容器中的电解液泄漏到外部，从而提高了产品的寿命和可靠性。
应当注意的是，本发明并不限于上述的实施例和附图，而是由所附权利要求限定。因此，本领域技术人员应当理解的是，在没有背离总的发明构思的原则和精神下，可以对这些实施例进行替换、修改和变化，本发明的范围由所附权利要求及其等价物所限定。
Claims (20)
1.一种芯片型双电层电容器，包括：
下部盒体，具有内部空间和外部端子，所述内部空间的上表面是开口的，所述外部端子的暴露于外部和所述内部空间的底部的各部分相互连接；
双电层电容器单元，设置在所述下部盒体的所述内部空间中，以与所述外部端子的暴露于所述内部空间的底部的部分电连接；以及
顶盖，安装在所述下部盒体上以覆盖所述内部空间。
2.根据权利要求1所述的芯片型双电层电容器，其中，所述外部端子包括：
第一端子部，具有暴露于所述下部盒体的内部空间的底部的边缘的一个表面；
第二端子部，沿着所述下部盒体的外部底面和外部侧面弯曲，以暴露从所述下部盒体的外部底面的边缘到与所述边缘相连接的所述外部侧面的一个表面；以及
第三端子部，通过从暴露于所述下部盒体的外部底面的所述第二端子部的一端竖直向上延伸穿过所述下部盒体而连接至所述第一端子部的一端。
3.根据权利要求2所述的芯片型双电层电容器，其中，所述第一端子部、第二端子部、以及第三端子部整体地相互连接。
4.根据权利要求2所述的芯片型双电层电容器，其中，与所述第一端子部和所述第二端子部中的每一个的暴露的一个表面相对的另一表面用所述下部盒体覆盖。
5.根据权利要求2所述的芯片型双电层电容器，其中，所述外部端子还包括通槽，形成于所述第三端子部的一部分中，并且填充有绝缘树脂。
6.根据权利要求1所述的芯片型双电层电容器，其中，通过对所述外部端子和绝缘树脂整体模塑来形成所述下部盒体。
7.根据权利要求1所述的芯片型双电层电容器，其中，通过焊接或超声焊接来结合所述下部盒体和所述顶盖。
8.根据权利要求1所述的芯片型双电层电容器，其中，所述双电层电容器单元包括：
第一集电体和第二集电体；
第一电极和第二电极，分别连接至所述第一集电体和第二集电体；以及
离子可渗透隔膜，形成在所述第一电极与所述第二电极之间。
9.根据权利要求1所述的芯片型双电层电容器，其中，通过焊接或超声焊接来连接所述外部端子和所述双电层电容器单元。
10.根据权利要求1所述的芯片型双电层电容器，其中，通过连续堆叠一个或多个第一集电体、第二集电体、第一电极和第二电极以及隔膜来形成所述双电层电容器单元。
11.根据权利要求1所述的芯片型双电层电容器，其中，通过卷绕第一电极和第二电极来形成所述双电层电容器单元。
12.一种用于制造芯片型双电层电容器的方法，包括以下步骤：
通过对外部端子和绝缘树脂整体地模塑来形成具有上表面开口的内部空间的下部盒体，其中，外部端子的暴露于所述内部空间的底部和所述下部盒体的外部的各部分相互连接；
在所述内部空间中安装双电层电容器单元以与所述外部端子的暴露于所述下部盒体的内部空间的底部的部分电连接；以及
在所述下部盒体上安装顶盖以覆盖所述内部空间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在形成所述下部盒体的步骤中，所述外部端子包括：第一端子部，具有暴露于所述下部盒体的内部空间的底部的边缘的一个表面；第二端子部，沿着所述下部盒体的外部底面和外部侧面弯曲，以暴露从所述下部盒体的外部底面的边缘到连接至所述边缘的外部侧面的一个表面；以及第三端子部，通过从暴露于所述下部盒体的外部底面的所述第二端子部的一端竖直向上延伸穿过所述下部盒体而连接至所述第一端子部的一端。
14.根据权利要求13所述的方法，所述第一端子部、第二端子部、以及第三端子部整体地相互连接。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，与所述第一端子部和所述第二端子部中的每一个的暴露的一个表面相对的另一表面用所述下部盒体覆盖。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，通槽形成于所述第三端子部的一部分中，并且填充有所述绝缘树脂。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，通过嵌件注塑来形成所述下部盒体。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，在安装所述双电层电容器单元的步骤中，通过焊接或超声焊接来连接所述外部端子和所述双电层电容器单元。
19.根据权利要求12所述的方法，在安装所述双电层电容器单元的步骤后，还包括在所述下部盒体的内部空间中填充电解液的步骤。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述下部盒体上安装所述顶盖的步骤中，通过焊接或超声焊接来结合所述下部盒体和所述顶差。
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