JP2013153166A - 超コンデンサモジュール及び超コンデンサモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ショート問題を解決し、電力密度とエネルギー密度を同時に上昇させることが可能な超コンデンサモジュールを提供する。
【解決手段】超コンデンサモジュールは、二つの主要基板のそれぞれが、絶縁体プレートと、もう一方の主要基板と面した絶縁体プレートの表面上に形成された少なくとも一つの導電性ユニットと、導電性ユニットを外部電力と電気的に接続する回路ユニットを有する二つの主要基板と、二つの主要基板の間に配置された液体浸透性絶縁膜を有する隔離膜ユニットと、二つの主要基板の間に充填され、液体浸透性絶縁膜と二つの主要基板の導電性ユニットと協同して二つの主要基板の間に少なく一つの超コンデンサを形成する電解質とを含む。
【選択図】図２

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１２年１月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／５８９９３７号について優先権を主張する。

本発明は、コンデンサモジュール及びその製造方法、特に超コンデンサモジュール及びその製造方法に関する。

超コンデンサモジュールは、電気二重層の原理を用いて、二つの電極間に電解質を充填することにより作られる。
図１に示すように、従来の超コンデンサモジュール１は、主に二つの電極１１と、二つの電極１１の間に配置される電解質１２を有し、電解質を分極させることにより電気容量を与える。詳細には、従来の超コンデンサモジュール１は、二つの電極１１と電解質１２の間の界面から構成される電気二重層により電気容量を与える。

従来の超コンデンサモジュール１は、コンデンサモジュールと比較して、小型、軽量、より高速の充電と放電、より多くの充電、放電回数のような利点を有し、エネルギー蓄積装置の研究の主要目標となっている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１１−５１２６６４号公報

しかしながら、従来の超コンデンサモジュール１が直面するいくつかの問題がある。第一に、二つの電極１１間の電解質１２は通常液体の形であるため、外力が二つの電極１１を互いに押し付けると、二つの電極１１は相互に接触し、その結果ショートする可能性がある。第二に、従来の超コンデンサモジュール１は、エネルギー蓄積能力を増加させてエネルギー密度を上昇させるか、あるいは、内部抵抗を下げて電力密度を上昇させるかのどちらかができる。従って、エネルギー蓄積能力と電力密度の間のトレードオフが存在する。

従って、本発明の目的は、従来技術に存在するショート問題を解決できる超コンデンサモジュールを提供することである。また、本発明のもう一つの目的は、電力密度とエネルギー密度を同時に上昇させることが可能な超コンデンサモジュールを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、超コンデンサモジュールは、二つの主要基板のそれぞれが、絶縁体プレートと、前記二つの主要基板のもう一方に面した前記絶縁体プレートの表面上に形成された少なくとも一つの導電性ユニットと、前記導電性ユニットを外部電力と電気的に接続する回路ユニットとを含む、相互に相隔てられて配置された二つの主要基板と、液体浸透性絶縁膜を含み前記二つの主要基板の間に配置された隔離膜ユニットと、前記二つの主要基板の間に充填されて、前記液体浸透性絶縁膜と前記二つの主要基板の前記導電性ユニットと協同して、前記二つの主要基板の間に少なくとも一つの超コンデンサを形成する電解質と、を具備する。

本発明の第２の態様によれば、二つの主要基板のそれぞれが、絶縁体プレートと、前記二つの主要基板のもう一方に面した前記絶縁体プレートの表面上に形成された少なくとも一つの導電性ユニットと、前記導電性ユニットを外部電力と電気的に接続する回路ユニットとを含む、相互に相隔てられて配置された二つの主要基板と、前記二つの主要基板の間に配置され、中間プレートユニットと、前記中間プレートユニットの二つの互いに反対向きでそれぞれが別の主要基板に面する表面上にそれぞれ配置され、相互に電気的に接続される少なくとも二対の導電性ユニットと、を含む少なくとも一つの中間基板と、それぞれが液体浸透性絶縁膜を含み、前記主要基板と前記中間基板の間に配置された複数の隔離膜ユニットと、前記主要基板と前記中間基板の間に充填されて、前記隔離膜ユニットと、前記主要基板の導電性ユニットと、前記中間基板の導電性ユニットと協同して、前記回路ユニットに接続された複数の超コンデンサを形成する電解質と、を具備する。

本発明により、ショート問題を解決し、電力密度とエネルギー密度を同時に上昇させることが可能な超コンデンサモジュールを提供することができる。

本発明の他の特徴と利点は、以下の添付図面を参照した発明の好適な実施形態の詳述において明らかになるであろう。

従来の超コンデンサモジュールの概略図 本発明による超コンデンサモジュールの第１の好適な実施形態の分解斜視図 第１の好適な実施形態の断面図 第１の好適な実施形態の等価回路 本発明の第１の好適な実施形態の製造方法を示すフローチャート 図５に示した方法のステップ６１中の一連のサブステップを示す図 図５に示した方法のステップ６２中の一連のサブステップを示す図 超コンデンサモジュールの半製品の斜視図であって、この半製品は、パッケージ筐体内に形成された、電解質を半製品内に導入するための二つの貫通孔を有する 半製品への圧力差による電解質の導入を示す図 本発明による超コンデンサモジュールの第２の好適な実施形態の概略図 第２の好適な実施形態の等価回路 本発明の第２の好適な実施形態の製造方法を示すフローチャート 図１２に示した方法のステップ９２中の一連のサブステップを示す図

以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明するが、以下の開示全体を通して、類似の構成要素には同一の参照符号を付することを注記する

図２と図３は、本発明による超コンデンサモジュールの第１の好適な実施形態を示す。超コンデンサモジュールは、相互に離れて配置された二つの主要基板２、隔離膜ユニット３、電解質４、パッケージ本体５を含む。
二つの主要基板２はそれぞれ、絶縁体プレート２１と、絶縁体プレート２１の二つの主要基板２の他方に面している表面に配置された少なくとも一つの導電性ユニット２２と、導電性ユニット２２を外部電力に電気的に接続する回路ユニット２３とを含む。

第１の実施形態において、各主要基板２は、相隔てられた四つの導電性ユニット２２と、四つの回路ユニット２３の配列とを含む。隣接する二つの導電性ユニット２２はそれぞれ、回路ユニット２３により所定のパターンで電気的に相互接続される。各導電性ユニット２２は、絶縁体プレート２１上に配置された第１金属層２２１と、第１金属層２２１の絶縁体プレート２１とは反対側の面上に配置された第２金属層２２２と、多孔質導電体材料とを含み第２金属層２２２の第１金属層２２１と反対側の面上に配置された電極層２２３を有する。二つの主要基板２の一方の上の導電性ユニット２２はそれぞれ、もう一方の主要基板２上の導電性ユニット２２に面し、対応する位置にある。

好ましくは、電極層２２３は、電極層２２３の多孔質導電体を第２金属層２２２の表面に均一に接着するための接着剤を更に含み、これが各導電性ユニット２２の接触抵抗を低くする。

各回路ユニット２３は、絶縁体プレート２１上に配置された第１金属層２３１と、金属層２３１の絶縁体プレート２１と反対側の表面上に配置された第２金属層２３２とを有する。電気的に結合された各回路ユニット２３の第１金属層２３１と各導電性ユニット２２の第１金属層２２１とは、一体的に形成される。電気的に接続された各回路ユニット２３の第２金属層２３２と各導電性ユニット２２の第２金属層２２２とは、一体的に形成される。

好ましくは、各導電性ユニット２２と各回路ユニット２３の第１金属層２２１、２３１は主に、例えばパラジウムのような導電率がよい金属で作られる。各導電性ユニット２２と各回路ユニット２３の第２金属層２２２、２３２は主に、アルミニウムと、銅と、ニッケルと、金と、銀と、チタンと、これらの組み合わせとからなるグループから選択される素材で作られる。電極層２２３は、炭素と、活性炭と、グラファイトと、酸化ルテニウムと、酸化マンガンと、酸化鉄と、酸化ニッケルと、これらの組み合わせとからなるグループから選択される素材で作られる。電極層２２３は、接着剤により第２金属層２２２に接着される。接着剤は、ポリテトラフルオロエチレンのような素材から作られる。

各導電性ユニット２２において、第１金属層２２１は電極層２２３と直接接触するようにできる。即ち、第２金属層２２２をなくすことができることを注記する。

隔離膜ユニット３は電気的絶縁体であり、二つの主要基板２の間に配置される液体浸透性絶縁膜３１と液体浸透性絶縁膜３１上に形成された複数の突起３２を含む。液体浸透性絶縁膜３１は、ポリエチレンと、ポリプロピレンと、これらの組み合わせとからなるグループから選択される素材で作られる。液体浸透性絶縁膜３１は、多孔性構造になるよう製造される。突起３２は、硬質の絶縁素材から作られ、液体浸透性絶縁膜３１を二つの主要基板２のような他の構成要素から離れた位置に配置するように液体浸透性絶縁膜３１の二つの互いに反対向きの面から突き出ており、液体浸透性絶縁膜３１が損傷した時に発生するショート問題を防止する。第１の好適な実施形態では、突起３２は主に硬化フォトレジストから作られる。

電解質４は、二つの主要基板２の間に充填され、液体浸透性絶縁膜３１と二つの主要基板２の導電性ユニット２２と共に、二つの主要基板２の間に複数の超コンデンサを形成する。特に、本実施形態では、二つの主要基板２のうちの一方の導電性ユニット２２は、もう一方の主要基板２の導電性ユニット２２に対応する位置に配置され、その結果超コンデンサの配列を形成する。超コンデンサは、二つの主要基板２の回路ユニット２３を通して、直列、並列、あるいはそれらの組み合わせのような所定の電気的接続に接続される。第１の好適な実施形態では、四つの超コンデンサが形成され、二対の直列の超コンデンサになるように電気的に接続されている。二対の超コンデンサは並列に接続され、次いで外部電力に接続される（図４を参照）。

パッケージ本体５は、絶縁素材から作られ、二つの主要基板２と共に、隔離膜ユニット３と電解質４とを受け入れる空間を規定する。

外部電力が第１の好適な実施形態の超コンデンサに電気を与えると、電荷は、各超コンデンサの導電性ユニット２２と電解質４との間に蓄積され、大量の電気エネルギーを蓄えることが可能な電気二重層を形成する。本発明の超コンデンサモジュールは比較的高い電力、エネルギー密度を備えた超コンデンサの配列であるため、本発明の超コンデンサモジュールは、高速充電、放電速度能力や向上したエネルギー蓄積能力のような利点を有する。更に、隔離膜ユニット３が二つの主要基板２の間に配置されるため、二つの主要基板２の導電性ユニット２２の直接接触から起こるショート問題を防止することができる。突起３２の設計は更に、液体浸透性絶縁膜３１が損傷することを防止する。従って、超コンデンサモジュールの障害の可能性を効果的に減少させることができる。

図５は、本発明の超コンデンサモジュールの第１の好適な実施形態の製造方法を示す。
製造方法は、二つの主要基板２を与えるステップ（ステップ６１）、隔離膜ユニット３を与えるステップ（ステップ６２）、隔離膜ユニット３を実装して電解質４を導入するステップ(ステップ６３）を含む。

ステップ６１では、二つの主要基板２のそれぞれが、絶縁体プレート２１上に導電性ユニット２２を形成し、また導電性ユニット２２を外部電力に電気的に接続するために絶縁体プレート２１上に回路ユニット２３を形成することにより、調製される。具体的には、図５、６に示すように、パターンマスク層７１を絶縁体プレート２１上に形成してから、絶縁体プレート２１の表面の一部分を露出させる。パターンマスク層７１は、回路ユニット２３と導電性ユニット２２のパターンに対応する所定のパターンを有する。この方法では、導電性ユニット２２の所定のパターンが配列パターンを有するように設計される。マスク層７１を備えた絶縁体プレート２１は、活性金属を含む溶液に浸され、それにより第１金属膜が絶縁体プレート２１の表面領域上に析出され、導電性ユニット２２と回路ユニット２３の第１金属層２２１、２３１が形成される。第２金属膜が、電気めっきにより第１金属膜の表面上に形成され、導電性ユニット２２と回路ユニット２３のための第２金属層２２２、２３２が形成される。

電極層２２３は、前駆体と例えばポリテトラフルオロエチレンのような接着剤を、エタノールを主成分とする有機溶媒に溶解させ、被覆液を得ることにより形成される。前駆体は、炭素と、活性炭と、グラファイトと、酸化ルテニウムと、酸化マンガンと、酸化鉄と、酸化ニッケルと、これらの組み合わせとからなるグループから選択される。被覆液は、スクリーン印刷あるいはインクジェット印刷により第２金属層２２２の表面に塗布され、続いて電極層２２３が第２金属層２２２上に均一に形成されるように加熱される。電極層２２３と、電極層２２３の下に配置された第１膜と第２膜の一部（即ち第１、第２金属層２２１、２２２）は協同して、導電性ユニット２２に形成される。第１膜と第２膜の残りの部分、即ち第１金属層２３１と第２金属層２３２は、回路ユニットに形成される。マスク層７１が除去され、主要基板２が得られる。この方法では、二つの主要基板２の一方の導電性ユニット２２は、もう一方の主要基板２の導電性ユニット２２に対応する位置に配置される。

図５と図７を参照して、ステップ６２では、突起３２が液体浸透性絶縁膜３１の二つの互いに反対向きの面上に形成される。液体浸透性絶縁膜３１と突起３２は、隔離膜ユニット３に形成される。具体的には、フォトレジスト素材を、微孔構造を有する液体浸透性絶縁膜３１の二つの互いに反対向きの面上に塗布し、フォトレジスト層７２を形成する。フォトレジスト層７２は、フォトリソグラフィー工程を用いてパターン形成され、その結果、突起３２が形成される。具体的には、突起が形成されることになるフォトレジスト層７２の所定領域７２１が露光され、フォトレジスト層７２の所定領域７２１を除く残りの領域を現像液で除去することにより、相互に離れて配置され、液体浸透性絶縁膜３１の二つの面から突き出た突起３２を形成する。このようにして隔離膜ユニット３は形成され、二つの向かい合う主要基板２の間に配置され、二つの主要基板２の導電性ユニット２２は隔離ユニット３に面する。

図２、５、８を参照して、ステップ６３では、隔離膜ユニット３が、主要基板２と、貫通孔７３１を有するパッケージ筐体７３により包装される。この方法では、接着剤（図示せず）が各主要基板２の外縁に塗りつけられ、二つの主要基板２と、隔離膜ユニット３と、パッケージ筐体７３とが加熱プレスにより結合され、半製品が形成される。次に図９を参照して、半製品は真空装置７４内で電解質４に浸される。半製品内の圧力が外圧より低くなるまで、半製品内の気体は貫通孔７３１を通して引き出される。そして電解質４が圧力差により貫通孔７３１を通して半製品内に流れ込む。パッケージ筐体７３の貫通孔７３１はＵＶ接着剤により密閉され、ＵＶ接着剤を硬化させるため紫外線が当てられ、パッケージ筐体７３がパッケージ本体５に形成される。このようにして、超コンデンサモジュールが完成する。

この方法では、電解質４は圧力差により半製品内に導入されるため、超コンデンサモジュール内に形成される気泡を原因とするエアギャップ現象が除去され、これにより、超コンデンサモジュールの電気エネルギー蓄積能力の低減とモジュールの電気的断線の可能性が防止される。加えて、突起３２はフォトレジスト素材からなるため、液体浸透性絶縁膜３１上に更に絶縁膜を被覆する必要はなく、更なるエッチング工程も必要でないため、製造工程が単純化される。

図１０は、本発明の第２の好適な実施形態に係る超コンデンサモジュールを示す。第２の好適な実施形態の超コンデンサモジュールは、二つの主要基板２の間に配置される中間基板８と、主要基板２と中間基板８の間に配置される液体浸透性絶縁膜３１をそれぞれ有する複数の隔離膜ユニット３を更に含むことを除いて、第１の好適な実施形態の超コンデンサモジュールと類似している。第２の好適な実施形態では、主要基板２を説明のために使用するが、それぞれが導電性ユニット２２と回路ユニット２３を有している。

中間基板８は、中間プレートユニット８１と、中間プレートユニット８１の二つの互いに反対向きの表面のそれぞれに形成されて少なくとも二表面で一対となる導電性ユニットとを有する。導電性ユニット８２は、それぞれ二つの主要基板２の方を向き、相互に電気的に接続されている。

中間プレートユニット８１は、本体プレート８１１と、導電性素材から作られた少なくとも一つの接続ブロック８１２とを有する。接続ブロック８１２は、導電性ユニット８２の対を電気的に接続する。各導電性ユニット８２は、中間プレートユニット８１の表面上に形成された金属層８２１と、金属層８２１の表面上に形成された電極層８２２とを有する。金属層８２１と電極層８２２は、各主要基板２の第２金属層２２２と電極層２２３の素材と類似の、あるいは同一の素材から作られる。

パッケージ本体５と二つの主要基板２は協同して、中間基板８と、隔離膜ユニット３と、電解質４とを包む。

第２の好適な実施形態では、中間基板８の導電性ユニット８２の一つと、隣接する一つの隔離膜ユニット３と、隣接する一つの主要基板２の導電性ユニット２２と、電解質４とが、協同して一つの超コンデンサに形成される。中間基板８のもう一方の導電性ユニット８２と、もう一方の隔離膜ユニット３と、もう一方の主要基板２の導電性ユニット２２と、電解質４とは、協同して一つの他の超コンデンサに形成される。図１１に示すように、前述の二つの超コンデンサは、相互に電気的に直列に接続されることができる。

外部電力が第２の好適な実施形態の超コンデンサに電気を与えると、電荷が各超コンデンサの二つの導電性ユニット２２、８２と電解質４との間に蓄積され、大量の電気エネルギーを蓄えることが可能な電気二重層を形成する。本発明の超コンデンサモジュールは比較的高い電力、エネルギー密度を備えた超コンデンサの配列であるため、本発明の超コンデンサモジュールは高速充電放電能力や、向上したエネルギー蓄積能力等の利点を有する。更に、導電性ユニット２２と８２は隔離膜ユニット３により隔離されるため、各主要基板２の導電性ユニット２２と中間基板８の導電性ユニット８２との直接接触から起こるショート問題を防止することができる。従って、超コンデンサモジュールの障害の可能性を効果的に減少することができる。加えて、突起３２の設計は、液体浸透性絶縁膜３１が損傷することを更に防止する。

第２の好適な実施形態の超コンデンサモジュールは、複数の中間基板８と複数の隔離膜ユニット３を含むことができることに注意するべきである。隔離膜ユニット３は、主要基板２と中間基板８の間に配置され、主要基板２と並行に伸びる。隔離膜ユニット３は、各主要基板２と隣接する中間基板８の一つとの間と、二つの隣接する中間基板８の間に配置される。配置順序は、主要基板２−隔離膜ユニット３−中間基板８−隔離膜ユニット３−中間基板８−隔離膜ユニット３−
… −隔離膜ユニット３−主要基板２である。主要基板２の導電性ユニット２２と、中間基板８の導電性ユニット８２と、隔離膜ユニット３と、電解質４とは協同して、直列に接続された複数の超コンデンサに形成される。

各隔離膜ユニット３の突起３２は、液体浸透性絶縁膜３１の二つの互いに反対向きの面から突き出ており、液体浸透性絶縁膜３１を主要基板２、中間基板８のいずれの一つからも離れるように配置する。このように主要基板２と中間基板８が離れているため、液体浸透性絶縁膜３１が損傷することが防止される。従って、前述した超コンデンサモジュールにおけるショートを軽減することができる。

各主要基板２が導電性ユニット２２の配列を含む場合には、中間基板８は複数対の導電性ユニット８２を有することにさらに注意するべきである。一方の主要基板２の導電性ユニット２２はそれぞれ、中間基板８の導電性ユニット８２の対と、もう一方の主要基板２の導電性ユニット２２と位置が対応し、直列、並列、あるいは、それらの組み合わせで接続された複数の超コンデンサを形成する。

図１２は、本発明の超コンデンサモジュールの第２の好適な実施形態の製造方法を示す。製造方法は、二つの主要基板２を与えるステップ（ステップ９１）と、中間基板８を与えるステップ（ステップ９２）と、複数の隔離膜ユニット３を与えるステップ（ステップ９３）と、中間基板８と隔離膜ユニット３を包装し、電解質４を導入する(ステップ９４）と、を含む。

ステップ９１では、二つの主要基板２のそれぞれは、導電性素材の少なくとも一つの導電性ユニット２２と、導電性ユニット２２を外部電力に電気的に接続するために回路ユニット２３とを絶縁体プレート２１上に形成することにより調製される。ステップ９１の工程は第１の好適な実施形態の製造方法のステップ６１と同じであるので、簡潔のため詳細は省略する。

ステップ９２では、少なくとも一つの中間基板８が、中間プレートユニット８１の二つの互いに反対向きの表面のそれぞれに導電性ユニット８２を形成して少なくとも二表面で対となるようにすることにより与えられる。具体的には、図１２、１３を参照して、二つの貫通孔８１３が本体プレート８１１内に形成される。導電性素材からなる二つの接続ブロック８１２が、貫通孔８１３内に形成される。本体プレート８１１と接続ブロック８１２とは、中間プレートユニット８１を形成する。金属層８２１が電気めっきにより中間プレートユニット８１の二つの互いに反対向きの表面上に形成され、電極層８２２が金属層８２１の表面上に形成されて、中間基板８の導電性ユニット８２が形成される。金属層８２１と電極層８２２の製造工程はそれぞれ、ステップ６１における各主要基板２の第２金属層２２２と電極層２２３の製造工程と同様である。中間プレートユニット８１の二つの互いに反対向きの表面上に配置される二つの導電性ユニット８２は、接続ブロック８１２を通して相互に電気的に接続され、これにより中間基板８が完成する。中間基板８は二つの主要基板２の間に配置され、中間基板８の導電性ユニット８２の対はそれぞれ二つの主要基板２の導電性ユニット２２に面して配置される。

ステップ９３では、二つの隔離膜ユニット３が与えられ、各隔離膜ユニット３は液体浸透性絶縁膜３１の二つの互いに反対向きの表面上に複数の突起３２を形成することにより形成される。隔離膜ユニット３を製造する工程は、第１の好適な実施形態を製造する方法のステップ６２と同様である。

ステップ９４では、二つの隔離膜ユニット３が二つの主要基板２の間に配置され、中間基板８が二つの隔離膜ユニット３の間に配置される。隔離膜ユニット３と中間基板８は、二つの主要基板２とパッケージ筐体７３により包装される。この方法では、接着剤が二つの主要基板２と中間基板８の外縁に塗布され、パッケージ筐体７３、二つの主要基板２、隔離膜ユニット３と中間基板８は加熱プレス工程を用いて接続されて、半製品が形成する。電解質４を半製品に導入する工程は、第１の好適な実施形態を製造するための方法のステップ６３における説明と同様である。

要約すれば、本発明による超コンデンサモジュールは、直列あるいは並列に接続された超コンデンサの配列を含む。従って、超コンデンサモジュールは高電力密度と高エネルギー密度を有する。隔離膜ユニット３によって、主要基板２の導電性ユニット２２の中間基板８の導電性ユニット８２との接触を原因とするショート問題は回避できる。更に、隔離膜ユニット３の突起３２を用いて、主要基板２と中間基板８による隔離膜ユニット３への損傷を回避できる。加えて、電解質４は圧力差により超コンデンサモジュールに導入され、その結果、エアギャップ効果が回避される。

本発明を、最も実用的で好適な実施形態と考慮されるものに関連して記述したが、本発明は開示された実施形態に限定されず、最も広い解釈の精神と範囲内に含まれる様々な変更と等価な変更とに及ぶことを意図するものであると理解される。

１…………超コンデンサモジュール
２…………主要基板
３…………隔離膜ユニット
４…………電解質
５…………パッケージ本体
１１………電極
１２………電解質
２１………絶縁体プレート
２２………導電性ユニット
２３………回路ユニット
２２１……第１金属層
２２２……第２金属層
２２３……電極層
２３１……第１金属層
２３２……第２金属層
３１………液体浸透性絶縁膜
３２………突起
７１………パターンマスク層
７２………フォトレジスト層
７２１……所定領域
７３………パッケージ筐体
７３１……貫通孔
７４………真空装置
８…………中間基板
８１………中間プレートユニット
８１１……本体プレート
８１２……接続ブロック
８１３……貫通孔
８２………導電性ユニット
８２１……金属層
８２２……電極層

Claims (20)

1. 二つの主要基板のそれぞれが、絶縁体プレートと、前記二つの主要基板のもう一方に面した前記絶縁体プレートの表面上に形成された少なくとも一つの導電性ユニットと、前記導電性ユニットを外部電力と電気的に接続する回路ユニットとを含む、相互に相隔てられて配置された二つの主要基板と、
   液体浸透性絶縁膜を含み前記二つの主要基板の間に配置された隔離膜ユニットと、
   前記二つの主要基板の間に充填されて、前記液体浸透性絶縁膜と前記二つの主要基板の前記導電性ユニットと協同して、前記二つの主要基板の間に少なくとも一つの超コンデンサを形成する電解質と、
   を具備することを特徴とする超コンデンサモジュール。
2. 前記隔離膜ユニットが更に、前記液体浸透性絶縁膜の二つの互いに反対向きの表面から突き出た複数の突起を有し、前記液体浸透性絶縁膜を前記二つの主要基板から相隔てて配置することを特徴とする請求項１に記載の超コンデンサモジュール。
3. 前記二つの主要基板のそれぞれが前記導電性ユニットの配列を含み、前記二つの主要基板の一方の上の前記導電性ユニットはそれぞれ、もう一方の前記主要基板の上の前記導電性ユニットと位置が対応することを特徴とする請求項２に記載の超コンデンサモジュール。
4. それぞれの前記主要基板の導電性ユニットが、前記絶縁体プレート上に配置された金属層と、前記金属層の前記絶縁体プレートと反対側の面上に配置されていて多孔質導電素材を含む電極層と、を有することを特徴とする請求項３に記載の超コンデンサモジュール。
5. 二つの主要基板のそれぞれが、絶縁体プレートと、前記二つの主要基板のもう一方に面した前記絶縁体プレートの表面上に形成された少なくとも一つの導電性ユニットと、前記導電性ユニットを外部電力と電気的に接続する回路ユニットとを含む、相互に相隔てられて配置された二つの主要基板と、
   前記二つの主要基板の間に配置され、中間プレートユニットと、前記中間プレートユニットの二つの互いに反対向きでそれぞれが別の主要基板に面する表面上にそれぞれ配置され、相互に電気的に接続される少なくとも二対の導電性ユニットと、を含む少なくとも一つの中間基板と、
   それぞれが液体浸透性絶縁膜を含み、前記主要基板と前記中間基板の間に配置された複数の隔離膜ユニットと、
   前記主要基板と前記中間基板の間に充填されて、前記隔離膜ユニットと、前記主要基板の導電性ユニットと、前記中間基板の導電性ユニットと協同して、前記回路ユニットに接続された複数の超コンデンサを形成する電解質と、
   を具備することを特徴とする超コンデンサモジュール。
6. 前記隔離膜ユニットがそれぞれ更に、前記液体浸透性絶縁膜の二つの互いに反対向きの表面から突き出た複数の突起を有し、前記液体浸透性絶縁膜を前記主要基板と前記中間基板のいずれの一つからも相隔てて配置することを特徴とする請求項５に記載の超コンデンサモジュール。
7. 前記二つの主要基板の間に別々に離れて配置された複数の前記中間基板を具備し、前記隔離膜ユニットが前記主要基板と前記中間基板の間に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の超コンデンサモジュール。
8. 前記二つの主要基板のそれぞれが前記導電性ユニットの配列を含み、前記中間基板は複数の前記導電性ユニットの対を含み、一方の前記主要基板の前記導電性ユニットはそれぞれ、前記中間基板の導電性ユニットの対ともう一方の前記主要基板の導電性ユニットと位置が対応することを特徴とする請求項５に記載の超コンデンサモジュール。
9. それぞれの前記主要基板の導電性ユニットが、前記絶縁体プレート上に配置された金属層と、多孔質導電素材を含み前記金属層の絶縁体プレートと反対側の面上に配置された電極層とを有することを特徴とする請求項８に記載の超コンデンサモジュール。
10. （ａ）導電性素材を用いて少なくとも一つの導電性ユニットを絶縁体プレート上に形成し、前記導電性ユニットを外部電力に電気的に接続するために前記絶縁体プレート上に回路ユニットを形成することによってそれぞれ調製する二つの主要基板を与えるステップと、
    （ｂ）前記二つの主要基板の間に隔離膜ユニットを与えるステップと、
    （ｃ）前記隔離膜ユニットの周りにパッケージ筐体を配置し、前記主要基板を前記隔離膜ユニットの両側で前記パッケージ筐体に接続して、前記隔離膜ユニットを包装するステップと、
    （ｄ）前記パッケージ筐体の少なくとも一つの貫通孔を通して前記パッケージ筐体に電解質を導入し、続いて前記貫通孔を密閉するステップと、
    を含むことを特徴とする超コンデンサモジュールの製造方法。
11. 前記隔離膜ユニットが液体浸透性絶縁膜上に形成された複数の突起を有し、前記突起は前記液体浸透性絶縁膜の互いに反対向きの二つの面から突き出ていることを特徴とする請求項１０に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
12. 前記導電性ユニットの配列がそれぞれの前記主要基板の絶縁体プレート上に形成され、また前記二つの主要基板のうちの一方の導電性ユニットが、他方の前記主要基板の導電性ユニットに対応する位置に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
13. 前記液体浸透性絶縁膜上をフォトレジスト素材で覆ってフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィー工程を用いて前記フォトレジスト層にパターンを付けて、フォトレジスト層を突起状に形成することにより、前記突起を形成することを特徴とする請求項１１に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
14. ステップ（ａ）は、
    （ａ１）前記絶縁体プレート上にパターンマスク層を形成して前記絶縁体プレートの少なくとも一つの表面部分を露出させるステップと、
    （ａ２）活性金属を含む溶液内に前記絶縁体プレートを浸し、活性金属からなる第１金属膜を前記絶縁体プレートの表面部分上に形成するステップと、
    （ａ３）前記第１金属膜上に、アルミニウムと、銅と、ニッケルと、金と、銀と、チタンと、これらの組み合わせとからなるグループから選択される素材からなる第２金属膜を電気めっきするステップと、
    （ａ４）前記第２金属膜の一部の上に、多孔質導電素材を含む電極層を形成するステップと、
    を含み、
    前記導電性ユニットは、前記電極層と、前記第１金属膜と前記第２金属膜の電極層がその上に形成された部分を含み、前記回路ユニットは、前記第１金属膜と前記第２金属膜の残りの部分を含むことを特徴とする請求項１０に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
15. （ａ）導電性素材を用いて少なくとも一つの導電性ユニットを絶縁体プレート上に形成し、前記導電性ユニットを外部電力に電気的に接続するため前記絶縁体プレート上に回路ユニットを形成することによってそれぞれ調製する二つの主要基板を与えるステップと、
    （ｂ）中間プレートユニットの二つの互いに反対向きの表面のそれぞれに導電性ユニットを形成して少なくとも二表面で一対にすることにより、少なくとも一つの中間基板を与えるステップと、
    （ｃ）前記二つの主要基板の間に前記中間基板を、前記中間基板の導電性ユニットの対がそれぞれ前記二つの主要基板の導電性ユニットに面するように配置するステップと、
    （ｄ）前記二つの主要基板の間に複数の隔離膜ユニットを与えるステップと、
    （ｅ）隣接する二つの前記隔離膜ユニットの間に前記中間基板を配置するステップと、
    （ｆ）前記隔離膜ユニットと前記中間基板の周りにパッケージ筐体を配置し、前記主要基板を前記隔離膜ユニットの両側でパッケージ筐体に接続して、前記中間基板と前記隔離膜ユニットを包装するステップと、
    （ｇ）前記パッケージ筐体の少なくとも一つの貫通孔を通して前記パッケージ筐体内に電解質を導入し、続いて前記貫通孔を密閉するステップと、
    を含むことを特徴とする超コンデンサモジュールの製造方法。
16. 複数の突起が液体浸透性膜の二つの互いに反対向きの面から突き出て、前記液体浸透性絶縁膜を前記主要基板と前記中間基板のいずれの一つからも離れた位置に配置されるように、前記液体浸透性絶縁膜上に複数の突起を形成することにより、前記各隔離膜ユニットを形成することを特徴とする請求項１５に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
17. 前記中間プレートユニットに少なくとも一つの貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電素材を充填して、前記導電性ユニットの対が相互に電気的に接続されるように前記中間プレートユニットを形成することを特徴とする請求項１５に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
18. 前記導電性ユニットの配列が前記各主要基板の絶縁体プレート上に形成され、複数の前記導電性ユニットの対が前記中間プレートユニット上に形成され、一方の前記主要基板の導電性ユニットはそれぞれ、前記中間基板の導電性ユニットの対ともう一方の前記主要基板の導電性ユニットとに対応する位置に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
19. 前記液体浸透性絶縁膜上をフォトレジスト素材で覆ってフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィー工程を用いて前記フォトレジスト層にパターンを付けて、前記フォトレジスト層を突起状にすることにより、前記突起を形成することを特徴とする請求項１６に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。
20. ステップ（ａ）は、
    （ａ１）前記絶縁体プレート上にパターンマスク層を形成して前記絶縁体プレートの少なくとも一つの表面部分を露出させるステップと、
    （ａ２）活性金属を含む溶液内に前記絶縁体プレートを浸し、前記活性金属からなる第１金属膜を前記絶縁体プレートの表面部分上に形成するステップと、
    （ａ３）前記第１金属膜上に、アルミニウムと、銅と、ニッケルと、金と、銀と、チタンと、これらの組み合わせとからなるグループから選択される素材からなる第２金属膜を電気めっきするステップと、
    （ａ４）前記第２金属膜の一部の上に、多孔質導電素材を含む電極層を形成するステップと、
    を含み、
    前記導電性ユニットは、前記電極層と、前記第１金属膜と前記第２金属膜の電極層がその上に形成された部分を含み、前記回路ユニットは、前記第１金属膜と前記第２金属膜の残りの部分を含むことを特徴とする請求項１５に記載の超コンデンサモジュールの製造方法。

Images