JP2016514902A - スーパーキャパシタ構造 - Google Patents

Abstract

例えば、スーパーキャパシタの１又は複数の層と、１又は複数の接触タブを含むスーパーキャパシタ構造が提供される。１又は複数の接触タブは、スーパーキャパシタ構造と電気的に接触し、スーパーキャパシタ構造と電気的に接続できるようにするためにスーパーキャパシタ構造から外部に伸び、１又は複数の接触タブは、マルチ接触タブを含む。様々真スーパーキャパシタ構造が提供され、共通のＣ形状の電流コレクタを有する１のスーパーキャパシタ構造と、スーパーキャパシタが積み重ねられた別のスーパーキャパシタ構造を含む。１又は複数の追加のマルチ接触タブは、又、スーパーキャパシタ構造から延び、マルチ接触タブ同じ又は異なるキャパシタ電圧を分配する。

Description

本発明は、スーパーキャパシタを含むエネルギー貯蔵デバイスに関係し、より具体的には、スーパーキャパシタの１または複数の層を伴う強化されたスーパーキャパシタ構造に、および、スーパーキャパシタ構造に電気的に接触するための接触または分配タブの様々な構成に関係する。

関連出願の相互参照
この出願は、ここにその全体で参照により本明細書に組み込まれている、２０１３年３月１５日に出願された、米国仮特許出願第６１／８０１，２０６号からの優先権を主張するものである。追加でこの出願は、さらにはここにその全体で参照により本明細書に組み込まれている、「Ｂｅｎｄａｂｌｅ Ｃｅｌｌ」と表題を付けられた、米国仮特許出願第６１／８８４，３３８号と同時出願されている。さらにこの出願は、２０１３年８月２０日に発行された、米国特許証第８，５１４，５４８Ｂ２号、および、２０１２年３月９日に出願された、米国特許出願第１３／４１７，１９９号に関係付けられるものであり、それらの両方は、ここにそれらの全体で参照により本明細書に組み込まれている。

スマートフォン、タブレットコンピュータ、ポータブルメディアプレーヤ、その他などのモバイル消費者電子的デバイスは、例えば、ディスプレイ、無線トランシーバ、プロセッサ、および、カメラフラッシュデバイス、その他などの、多くのエネルギー消費する構成要素およびサブシステムを有し得る。各々の構成要素またはサブシステムは、実例として、電圧、電流、および、電力に対する異なる動作所要量を含む、異なる電気的所要量を有し得る。これらの変動する所要量を、所望されるフォームファクタおよびコストの内部で満たすことは、相当の設計難題を提起し得る。

先行の技術の弱点が克服され、追加的な利点が、デバイスの、１つの態様での提供によって提供されるものであり、デバイスは、スーパーキャパシタ構造であって、スーパーキャパシタの１または複数の層を含むスーパーキャパシタ構造と、１または複数の接触タブであって、スーパーキャパシタ構造に電気的に接触し、そのスーパーキャパシタ構造から外向きに延在して、スーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にし、スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定されるマルチ接触タブを含む、１または複数の接触タブとを含む。

別の態様では、電子的構造と、スーパーキャパシタ構造とを含むデバイスが提供される。スーパーキャパシタ構造は、スーパーキャパシタの１または複数の層を含み、電子的構造の少なくとも小部分の上方に在って、部分では、電子的構造の電磁遮蔽を容易にするように構成およびサイズ設定されるシート構造を備える。

追加的な特徴および利点が、本発明の技法によって現実化される。発明の他の実施形態および態様が、本明細書で詳細に説明され、主張される発明の部分と考えられる。

本発明の１または複数の態様が、明細書の末尾での特許請求の範囲での例として、具体的に指摘され、明瞭に主張される。発明の前述および他の、目的、特徴、および、利点は、付随する図面との連関でとられる、後に続く詳細に述べられる説明から明らかである。
本発明の１または複数の態様による、スーパーキャパシタ構造であって、マルチ接触タブを含む、それから延在する１または複数の接触タブを伴うスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスの１つの実施形態を図示する図である。 本発明の１または複数の態様による、図１Ａの電子的アセンブリまたはデバイスの、より詳細に述べられる実施形態のブロック線図である。 本発明の１または複数の態様による、図１Ａのスーパーキャパシタ構造の１つの実施形態の、そのライン１Ｃ−１Ｃに沿ってとられる部分断面立面図である。 本発明の１または複数の態様による、少なくとも部分では、バッテリの周囲を被包して、電力を電子的アセンブリの１または複数の構成要素に供給するスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスの別の実施形態を図示する図である。 本発明の１または複数の態様による、少なくとも部分では、回路ボードアセンブリの周囲を被包するスーパーキャパシタ構造を有する、図１Ｄの電子的アセンブリまたはデバイスの代替の実施形態を図示する図である。 本発明の１または複数の態様による、スーパーキャパシタ構造であって、マルチ接触タブを含む、それから延在する１または複数の接触タブを伴うスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスの別の実施形態を図示する図である。 本発明の１または複数の態様による、図２Ａのスーパーキャパシタ構造の１つの実施形態の、そのライン２Ｂ−２Ｂに沿ってとられる部分断面立面図である。 本発明の１または複数の態様による、スーパーキャパシタ構造であって、それから延在する多重のマルチ接触タブを伴うスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスのさらなる実施形態を図示する図である。 本発明の１または複数の態様による、図３Ａの電子的アセンブリの、そのライン３Ｂ−３Ｂに沿ってとられ、回路ボードアセンブリの異なる領域の上方に在る、スーパーキャパシタ構造およびマルチ接触タブを図示する部分断面立面図である。 本発明の１または複数の態様による、図３Ａの電子的アセンブリの、そのライン３Ｃの内部の領域の１つの実施形態を示す平面図である。 本発明の１または複数の態様による、近接する、または関連付けられる回路ボードアセンブリの上方に在るように構成およびサイズ設定されるマルチ接触タブを伴うスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスの１つの実施形態の平面図である。 本発明の１または複数の態様による、１または複数の回路ボードアセンブリからスーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にする１または複数の接触タブを伴うスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスの別の実施形態の平面図である。 本発明の１または複数の態様による、図５Ａの電子的アセンブリの、そのライン５Ｂ−５Ｂに沿ってとられ、１もしくは複数の回路ボードアセンブリの異なる領域に電気的に接触し、または、それらの領域内に延在する、１または複数の接触タブを図示する部分断面立面図である。 本発明の１または複数の態様による、１または複数の回路ボードアセンブリからスーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にする１または複数の接触タブを伴うスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスの代替の実施形態を図示する図である。 本発明の１または複数の態様による、回路ボードアセンブリの上方に存するスーパーキャパシタ構造を有し、それから延在して、スーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にするマルチ接触タブを有する、電子的アセンブリまたはデバイスのさらなる実施形態の平面図である。 本発明の１または複数の態様による、図６Ａのデバイスの、そのライン６Ｂ−６Ｂに沿ってとられる部分断面立面図である。 本発明の１または複数の態様による、１または複数の接触タブを伴うスーパーキャパシタ構造を有する、電子的アセンブリまたはデバイスの別の実施形態を図示する図である。 本発明の１または複数の態様による、多重のスーパーキャパシタサブアセンブリを伴う、図７Ａの電子的アセンブリの１つの実施形態の内部的な図である。

本発明の態様、ならびに、それらの決まった特徴、利点、および、詳細が、付随する図面で例示される非制限的な例への参照によって、下でより完全に解説される。よく知られている材料、製作ツール、処理技法、その他の説明は、詳細において発明を不必要に分かりにくくしないように省略される。しかしながら、詳細に述べられる説明および特定の例は、発明の態様を指示する一方で、例示のみの方途により与えられ、制限の方途によるものではないということが理解されるべきである。下方に在る発明の概念の趣旨および／または範囲の内部の、様々な代用、修正、追加、および／または、配置構成は、この開示から、当技術での熟練させられた者には明らかとなろう。

本明細書で開示されるのは、各々が１または複数のスーパーキャパシタを有するスーパーキャパシタ構造を含む、電子的アセンブリまたはデバイスである。本明細書で使用される際に、「スーパーキャパシタ」は、実例として、電極間に配設される電解質を含む電気化学キャパシタを備え、実例として、ハイブリッドスーパーキャパシタ構成で、バッテリなどの構造とともに集積され得る。「電解質」は、電気が通過し得る物質、普通は液体である。スーパーキャパシタの１つの例は電気化学二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）であり、そのＥＤＬＣは、例えば、実例として、伝導性電極の表面と電解質との間の境界面で、イオンの二重層で、電荷の隔離により電気的エネルギーを貯蔵する。スーパーキャパシタに対する別の用語は、ウルトラキャパシタである。１つの実施形態ではスーパーキャパシタは、第１の電流コレクタ、第１の電極、隔離体、第２の電極、および、第２の電流コレクタを含む、積層された構造であり得るものであり、電解質が電極間に配設される。別の例ではスーパーキャパシタは、非対称またはハイブリッドスーパーキャパシタであり、１または複数のバッテリタイプ電極、および、１または複数のキャパシタタイプ電極を有し得る。そのような例ではスーパーキャパシタは、ファラデー充電をサポートする１または複数の電極、および、容量性の充電をサポートする１または複数の電極を有し得る。

追加で、本明細書で使用される際に、エネルギー貯蔵デバイスは、スーパーキャパシタ、キャパシタ、バッテリ、燃料セル、または、電気的エネルギーを貯蔵する能力がある任意の他のデバイスもしくは構造であり得る。エネルギー貯蔵デバイスのエネルギー密度（または、比エネルギー）は、デバイスの単位質量あたりの貯蔵されるエネルギーの量として定義され、一方で電力密度は、エネルギーがデバイスに、または、デバイスから転送され得る（単位質量あたりの）レートとして定義される。１つの例として、活性炭素スーパーキャパシタは、例えば、従来のリチウムイオン再充電可能バッテリのエネルギー密度の１０分の１を有し得るものであり、一方で例えば、従来のリチウムイオン再充電可能バッテリの電力密度の１０〜１００倍を有する。

１つの態様で、本明細書で概略的に記載され、提供されるのが、スーパーキャパシタ構造と、１または複数の接触タブとを含む、強化された電子的アセンブリまたはデバイスである。スーパーキャパシタ構造は、スーパーキャパシタの１または複数の層と、スーパーキャパシタ構造に電気的に接触し、そのスーパーキャパシタ構造から外向きに延在して、スーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にする、１または複数の電気的伝導性接触タブとを含む。１または複数の接触タブは、少なくとも１つのマルチ接触タブを含む。マルチ接触タブは、スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される、それに対する多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定される。１つの特定の実施形態ではマルチ接触タブは、実例として、１または複数の回路ボードアセンブリの多重の構成要素の上方に在る（または、下方に在る）ように設計される、シートまたは膜タブである。

１つの実施形態では、電子的アセンブリまたはデバイスは、回路ボードアセンブリに関連付けられ（または、それを含み）、マルチ接触タブは、回路ボードアセンブリの少なくとも小部分の上方に存して、部分では、その電磁干渉遮蔽を容易にするように構成およびサイズ設定される。この実施形態では、マルチ接触タブの多重の接触位置は、回路ボードアセンブリに実装される１または複数の構成要素など、回路ボードアセンブリと、スーパーキャパシタ構造との間の多重の電気的接続を容易にする。１つの実施形態では回路ボードアセンブリは、主表面区域を有する１または複数の構成要素を含み得るものであり、マルチ接触タブは、１または複数の構成要素の主表面区域と少なくとも同じほど大きい表面区域を伴う膜タブを含み得る。追加でスーパーキャパシタ構造は、回路ボードアセンブリに実装される１または複数の他の構成要素の上方を含めて、回路ボードアセンブリの別の小部分の上方に、部分では、１または複数の他の構成要素の電磁干渉遮蔽を容易にするように配設され得る。１つの特定の実現形態ではマルチ接触タブは、スーパーキャパシタ構造の主表面の表面区域より大きい表面区域を伴う膜またはシートタブである。

別の実施形態ではスーパーキャパシタ構造は、バッテリの主表面の少なくとも小部分の上方に存して、部分では、バッテリの電磁干渉遮蔽を容易にするように構成およびサイズ設定される。例の方途により、スーパーキャパシタ構造は、バッテリの主表面の周囲を被包し、それらの主表面に対向して少なくとも部分的に被覆して、バッテリの電磁干渉遮蔽を容易にするようにサイズ設定および構成されるフレキシブルシートを含み得る。

さらなる例としてスーパーキャパシタ構造は、バイポーラＣ形状設定された電流コレクタなどの、共有されるＣ形状設定された電流コレクタ（以下、共有Ｃ形状設定電流コレクタ）を含み得るものであり、スーパーキャパシタの１または複数の層は、第１のスーパーキャパシタおよび第２のスーパーキャパシタを含み得る。第１および第２のスーパーキャパシタは各々、共有Ｃ形状設定電流コレクタを含み得る、または利用し得る。１つの実現形態では共有Ｃ形状設定電流コレクタは、第１および第２のスーパーキャパシタを少なくとも部分的に取り囲む。実例として第１および第２のスーパーキャパシタは、スーパーキャパシタ構造の共有Ｃ形状設定電流コレクタの内部に存し得る。１つの実現形態ではマルチ接触タブは、スーパーキャパシタ構造の共有Ｃ形状設定電流コレクタに電気的に接触し、その電流コレクタから外向きに延在し得る。別の実現形態では第１のスーパーキャパシタは、別の電流コレクタを含み得るものであり、１または複数の接触タブは、別のマルチ接触タブを含み得る。別のマルチ接触タブは、スーパーキャパシタ構造への電気的接続をさらに容易にするために、スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定され得るものであり、別のマルチ接触タブは、別の電流コレクタに電気的に接触し得る。この実施形態ではマルチ接触タブは、第１の電圧を分配し得るものであり、別のマルチ接触タブは、第２の電圧を分配し得るものであり、第１および第２の電圧は、スーパーキャパシタ構造から提供または分配される異なる電圧である。１つの実現形態ではマルチ接触タブは、部分では、関連付けられる回路ボードアセンブリの大部分に電磁干渉遮蔽を提供するように構成およびサイズ設定され得る。実例としてマルチ接触タブは、回路ボードアセンブリの内部に延在し得るものであり、または、回路ボードアセンブリの１つの、もしくは他の主表面で、回路ボードアセンブリの上方に在り得る。

１つの実現形態では、スーパーキャパシタの１または複数の層は、積層内に配設される第１のスーパーキャパシタおよび第２のスーパーキャパシタを含み得る。第１のスーパーキャパシタは、共有される電流コレクタ、および、負電流コレクタを含み得るものであり、第２のスーパーキャパシタは、共有される電流コレクタ、および、正電流コレクタを含み得る。この実施形態では、共有される電流コレクタは、負電流コレクタと正電流コレクタとの間に存し得るものであり、マルチ接触タブは、積層内の第１および第２のスーパーキャパシタの共有される電流コレクタに電気的に接触し得る。１または複数の接触タブは、別のマルチ接触タブをさらに含み得る。別のマルチ接触タブは、スーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にするために、スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定され得るものであり、別のマルチ接触タブは、負電流コレクタまたは正電流コレクタの１つに電気的に接触し得る。例の方途により、マルチ接触タブ、および、別のマルチ接触タブは、スーパーキャパシタ構造の同じ側部から、または実例として、スーパーキャパシタ構造の反対の側部から延在し得る。

上の構造の１つの実現形態では、マルチ接触タブは、１または複数の回路ボードアセンブリの第１の小部分を被覆するように構成およびサイズ設定され、マルチ接触タブの多重の接触位置は、１または複数の回路ボードアセンブリの第１の小部分と、スーパーキャパシタ構造との間の多重の電気的接続を容易にし、別のマルチ接触タブは、１または複数の回路ボードアセンブリの第２の小部分を被覆するように構成およびサイズ設定され、別のマルチ接触タブの多重の接触位置は、１または複数の回路ボードアセンブリの第２の小部分と、スーパーキャパシタ構造との間の多重の電気的接続を容易にする。１つの例ではマルチ接触タブは、第１の回路ボードアセンブリの上方に存し得るものであり、別のマルチ接触タブは、第２の回路ボードアセンブリの上方に存し得る。追加でマルチ接触タブは、第１の電圧を分配するためにスーパーキャパシタ構造に電気的に接続され得るものであり、第２のマルチ接触タブは、第２の電圧を分配するためにスーパーキャパシタ構造に電気的に接続され得るものであり、第１の電圧および第２の電圧は、異なる電圧である。

さらなる実現形態では、スーパーキャパシタ構造のスーパーキャパシタの１または複数の層は、第１のスーパーキャパシタおよび第２のスーパーキャパシタを含み得るものであり、第１のスーパーキャパシタは、スーパーキャパシタ構造の内部で第２のスーパーキャパシタから電気的に離隔され、マルチ接触タブは、第１のスーパーキャパシタに電気的に接触する。この実施形態ではマルチ接触タブは、第１の接触タブであり得るものであり、１または複数の接触タブは、第２の接触タブをさらに含み得るものであり、第２の接触タブは、スーパーキャパシタ構造の第２のスーパーキャパシタに電気的に接続される。１つの実施形態では第１の接触タブは、第１の電圧を分配するために第１のスーパーキャパシタに電気的に接続され、第２の接触タブは、第２の電圧を分配するために第２のスーパーキャパシタに電気的に接続され、第１および第２の電圧は、異なる電圧である。１つの実現形態では、第１のスーパーキャパシタに電気的に接続される第１の接触タブは、第１の抵抗キャパシタンス（ＲＣ：ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）時間定数を有し、第２のスーパーキャパシタに電気的に接続される第２の接触タブは、第２のＲＣ時間定数を有し、第１のＲＣ時間定数および第２のＲＣ時間定数は、１もしくは複数の構成要素、または、１もしくは複数の関連付けられる回路ボードアセンブリへの、スーパーキャパシタ電圧に対する所望される分配特性に依存的な、異なるＲＣ時間定数である（例えば、異なるＲＣ時間定数であるように修整される）。

別の実現形態では、バッテリ、回路ボードアセンブリ、その他などの電子的構造と、スーパーキャパシタ構造とを含む、電子的アセンブリまたはデバイスが提供される。スーパーキャパシタ構造は、スーパーキャパシタの１または複数の層を含み、電子的構造の少なくとも小部分の上方に在って、少なくとも部分では、電子的構造の電磁遮蔽を容易にするように製作およびサイズ設定されるシート構造を含む（または、そのシート構造として構成される）。１つの実現形態ではシート構造は、電子的構成要素の表面に対向して、実例として、構成要素の周囲を被包することにより、少なくとも部分的に上方に在るように構成およびサイズ設定されるフレキシブルシート構造である。この実現形態では１または複数の接触タブは、スーパーキャパシタ構造に電気的に接触し、そのスーパーキャパシタ構造の部分となって、または代替的に、そのスーパーキャパシタ構造から外向きに延在して、スーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にし得る。実例として１または複数の接触タブは、フレキシブルシート構造の少なくとも１つの縁部から外に延在し得る。より具体的には１または複数の接触タブは、マルチ接触タブを含み得るものであり、マルチ接触タブは、１もしくは複数の構成要素、または、１もしくは複数の回路ボードアセンブリへの多重の電気的接続を容易にするために、スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定される。

参照が、下で、理解のしやすさのために一定の縮尺で描画されない図面に対して行われ、異なる図を通して使用される同じ参照番号は、同じ、または同様の構成要素を表す。

図１Ａは、本発明の１または複数の態様による、電子的アセンブリまたはデバイス１００の１つの実施形態を例示する。例の方途により、デバイス１００は、モバイルフォン、タブレットコンピュータ、ポータブルメディアプレーヤ、デジタルカメラ、その他などのモバイル消費者電子的デバイスの部分を備え得る。この例ではデバイス１００は、スーパーキャパシタの１または複数の層などの、１または複数のスーパーキャパシタを含むスーパーキャパシタ構造１１０を含む。

示されるように、１または複数の接触タブ１２０は、スーパーキャパシタ構造１１０に電気的に接触し、スーパーキャパシタ構造１１０から外向きに延在するものであり、例えば、例えば回路ボードアセンブリ１３０とスーパーキャパシタ構造１１０との間の、別個で、または組合せでのいずれかでの、多重の電気的または機械的接続を容易にするために、スーパーキャパシタ構造１１０に対して外部的に配設される多重の接触位置１２３を伴って構成およびサイズ設定される、１または複数のマルチ接触タブ１２２を含み得る。接触タブ１２０は例えば、１または複数のメタル（アルミニウムまたは銅を含む）またはグラファイトなどの伝導性材料で製作される、材料の箔、シート、単一のワイヤ、ワイヤのツイストされたペア、または、同軸ケーブルであり得る。１つの例ではマルチ接触タブ１２２は、メタル膜、シート、箔、その他であり得るものであり、多重の接触位置１２３が露出されたままであるように、絶縁体材料によって部分的にコーティングされ得る。別の例ではマルチ接触タブ１２２は、伝導性材料の１または複数の層、および、非伝導性材料の１または複数の層を含む、材料の１または複数の層を含み得る。接触位置１２３は、マルチ接触タブ１２２を回路ボードアセンブリ１３０に接続するために使用される技術に依存する、任意の所望される接続境界面、例えば、はんだバンプ、伝導性パッド、スルーホール接触、鉛、接着剤、または、他の電気的もしくは機械的境界面を含み得る。例えばはんだバンプは、表面接続または実装を可能とするために使用され得るものであり、スルーホールまたはポストは、１または複数の他の実現形態での電気的接続を容易にするために使用され得る。１つの例では接触位置１２３は、例えば両面フリップチップパッケージであり得る、１または複数の構成要素１４０に直接接続し得るものであり、一方で、他の例では接触位置１２３は、スーパーキャパシタ構造に電気的に接続されるように、構成要素１４０に近い位置で回路ボードアセンブリ１３０に接続し得る。

回路ボードアセンブリ１３０は例えば、モバイル電子的デバイスの１または複数のプリントされた回路ボードを含み得るものであり、接地および信号プレーンなどの伝導性プレーン、トラック、伝導性トレース、パッド、バイア、その他を含む、多重の層および伝導性特徴を有し得るものであり、様々な異なるタイプの構成要素１４０を含み得るものであり、それらの構成要素１４０は、例えば、例えばボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージングを使用して表面実装され得る、または、ポストを使用してスルー実装され得る、無線トランシーバ、プロセッサ、メモリ、カメラデバイス、その他などである。マルチ接触タブ１２２の接触位置１２３は、回路ボードアセンブリ１３０の構成要素１４０を含む、回路ボードアセンブリ１３０の選択される小部分への電気的接触を容易にするように設計され得る。ポリマー、プラスチック、ガラス、セラミック、ポーセレン、ゴム、その他材料などの絶縁体材料（示されない）は、特定の領域への電気的接続を制限するために、接触タブ１２０の小部分を被覆し得るものであり、そのことによって例えば、マルチ接触タブ１２２は、回路ボードアセンブリ１３０の上方に在って、または、回路ボードアセンブリ１３０の上方を被覆して、（実例として）構成要素１４０を含む回路ボードアセンブリ１３０に選択的に電気的に接触することを容易にし得るものであり、一方で、他の下方に在る構成要素からは電気的に離隔されたままである。１つの例では、図示されるように、スーパーキャパシタ構造１１０は、回路ボードアセンブリ１３０に近接して配置され得るものであり、他の例ではスーパーキャパシタ構造１１０は、回路ボードアセンブリ１３０の上に、下に、または、内部に配置され得る。

図１Ｂは、図１Ａのデバイス１００の、より詳細に述べられる実施形態のブロック線図であり、スーパーキャパシタ１１０、バッテリ１５０、回路ボードアセンブリ１３０、および、１または複数の構成要素１４０の間の電力経路を、制御する、調節する、および／または、平衡させるエネルギーコントローラ１６０を例示する。エネルギーコントローラ１６０は、多重の入力および出力によって、バッテリ１５０、スーパーキャパシタ構造１１０、接触タブ１２０（マルチ接触タブ１２２を含む）、回路ボードアセンブリ１３０、および、構成要素１４０に電気的に接続され得るものであり、電子的回路網を含み得るものであり、その電子的回路網は例えば、どのエネルギー貯蔵デバイス、実例としてスーパーキャパシタ１１０またはバッテリ１５０が、（多重の入力および出力を使用して）回路ボードアセンブリ１３０および／または構成要素１４０に、（実例として）多重の接触タブ１２０によって接続されるかを、制御すること、および切り替えることの能力があるプログラマブルデジタル論理を含むものである。この制御すること、および切り替えることは、デバイスの構成要素からのエネルギー需要に応答的であり得る。追加でエネルギーコントローラ１６０は、バッテリ１５０によるスーパーキャパシタ構造１１０の再充電を含む、エネルギー貯蔵デバイスの充電を制御し得る。

１つの例ではエネルギーコントローラ１６０は、１つの構成要素１４０が、その動作モードに依存して、スーパーキャパシタ１１０またはバッテリ１５０に代替で接続されることを可能とし得る。例えばエネルギーコントローラ１６０は、（例えば、２から４ミリ秒の継続期間の間、１．２から２．０アンペアの急上昇させられる電流を要し得る）例えばモバイル通信ネットワークへのデータの送出の間の、間欠的な高い電力急上昇所要量に応答的に、無線トランシーバをスーパーキャパシタ構造１１０に接続するようにプログラムされ得る。追加でエネルギーコントローラ１６０は、（例えば、４０またはより多いミリ秒の継続期間の間、０．１から０．２アンペアの電流を要し得る）例えば無線トランシーバのスタンバイモードの間の、持続させられる電力所要量に応答的に、無線トランシーバをバッテリ１５０に接続するように、さらに構成またはプログラムされ得る。別の例としてエネルギーコントローラ１６０は、エネルギーのトランジェントバーストを検出し、エネルギーをスーパーキャパシタ構造１１０に貯蔵し得る。バッテリ１５０およびスーパーキャパシタ構造１１０へのアクセスを調節することにより、エネルギーコントローラ１６０は、エネルギー所要量から電力所要量を減結合し、エネルギー浪費を低減し、そのことにより、関連付けられるポータブル電子的デバイスのバッテリ寿命を最適化することを容易にする。

構成要素１４０は、異なるエネルギー貯蔵デバイスとの連関で最良に満たされ得る、電圧、電流、電力、エネルギー、および、電力供給抵抗キャパシタンス（ＲＣ）時間定数に対する異なる動作所要量を含む、異なる電気的特性を有し得る。デバイス１００（消費者電子的デバイスなど）の正常な動作では、プロセッサ、メモリ、ディスプレイスクリーン、その他などの決まった構成要素１４０は、電力を定常的に消費し得るものであり、一方で、無線トランシーバまたはカメラフラッシュなどの他の構成要素１４０は、短い継続期間の間に高い電力を間欠的に消費し得る。そのような事例では、リチウムイオン再充電可能バッテリなどのバッテリ１５０、および、本明細書で開示されるものなどのスーパーキャパシタ構造１１０の組合せを使用することは、デバイス１００の内部のエネルギーの最適な使用に対して可能とし得る。実例としてバッテリ１５０は、スーパーキャパシタより高いエネルギー密度を有し得るものであり、電力を定常的に消費している構成要素１４０にエネルギーを提供し得るものであり、１または複数のスーパーキャパシタは、バッテリ１５０より高い電力密度を有し得るものであり、相対的に高い電力を間欠的に消費する構成要素１４０に、より瞬間的なエネルギーを提供し得る。１つの構成では、スーパーキャパシタ構造１１０はさらには、必要とされるときに利用可能なスーパーキャパシタエネルギーを有するために、バッテリ１５０により絶えず充電または再充電され得る。スーパーキャパシタなどのエネルギー貯蔵デバイス、および、従前のバッテリ１５０の組合せを用いることにより、システムの内部のエネルギー使用の全体的な効率が改善され得るものであり、そのことにより、消費者電子的デバイス１００のバッテリ寿命および性能を強化する。

別の態様では電磁干渉が、本明細書で開示されるマルチ接触タブ１２２およびスーパーキャパシタ構造１１０により抑制され得る。無線周波数干渉（ＲＦＩ）などの電磁干渉（ＥＭＩ）が、デバイス１００の内部で、外部的に発生している、または、内部的に発生している場合がある。ＥＭＩは、抑制されずに放置されるときに、構成要素１４０および回路ボードアセンブリ１３０を含むデバイス１００の性能に影響を及ぼし得る妨害である。１つの例としてＥＭＩは、スマートフォン内のオーディオ回路の機能に干渉し、オーディオ信号の品質を悪化させ得る。ＥＭＩを生起させ得るありふれた外部的な源は、テレビジョン、コンピュータモニタ、コードレス電話、マイクロ波オーブン、その他を含み、内部的に発生するＥＭＩは、例えば、例えばセルフォンタワーと通信するモバイル無線サブシステムで発生し得る。有利には、本明細書で開示されるマルチ接触タブ１２２は、ＥＭＩが、実例として、電子的構成要素１４０および／または回路ボードアセンブリ１３０に到達することを抑制することを容易にするように、サイズ設定および構成され得る。１つの実施形態ではマルチ接触タブ１２２は、電磁放射に対する障壁遮蔽物として作用する、任意の適切な厚さのメタルのシートまたは膜を備え得る。さらに別の実施形態ではマルチ接触タブ１２２は、ＥＭＩをさらに抑制する傾向がある、または、熱放散を容易にし得る材料性質を伴う、伝導性または絶縁材料を含む、材料の１または複数の追加的な層または膜を含み得る。したがって、本発明の１または複数の態様によれば、マルチ接触タブ１２２は有利には、多重の電子的デバイスとスーパーキャパシタ構造１１０との間の電気的接触を容易にし、同時に、ＥＭＩが、実例として、多重の電子的構成要素１４０および／または回路ボードアセンブリ１３０に到達することを抑制することを容易にし得る。同様に、スーパーキャパシタ構造１１０はさらには、回路ボードアセンブリ１３０の、１もしくは複数の構成要素１４０、および／または、１もしくは複数の領域の上方に配設され得るものであり、そのことは、ＥＭＩが、回路ボードアセンブリ１３０のそれらの構成要素または領域に到達することをブロックすることをさらに容易にすることになる。１つの実施形態ではスーパーキャパシタ構造１１０は、伝導性材料、例えば箔などのメタルで作成される電流コレクタを含むことになる、スーパーキャパシタの層、例えば、インバーテッドバイポーラスーパーキャパシタの層（図１Ｃ）、または、バイポーラスーパーキャパシタの積層された層（図２Ｂ）を含み得るということに留意されたい。例えばスーパーキャパシタ構造１１０は、メタル箔の３または４の層などの、伝導性材料の３または４の層を有し、そのことにより、減結合またはバイパスキャパシタに対する必要性なしでＥＭＩ遮蔽を提供し得る。

１つの例では、抵抗性の、および集中された容量性の要素（示されない）が、例えば高周波数での、内部的に生成される場（電流パルスの高調波成分を含む）の強化された吸収を提供するために、スーパーキャパシタ構造１１０の内部に含まれ得る。さらなる例では、低損失、高周波数の容量性の要素のアレイ（示されない）が、スーパーキャパシタ構造１１０の周辺部の内部に含まれ得るものであり、高周波数でのカットオフ下導波管（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ−ｂｅｌｏｗ−ｃｕｔｏｆｆ）構造として使用され得るものであり、または高周波数エネルギーは、外部的な回路にバイパスされ得る。有利にはそのような設計は、電流を局限し、ＥＭＩの伝搬を制御することにより、スーパーキャパシタ構造１１０の望ましくないアンテナに類する挙動を抑制し得る。

別の例ではスーパーキャパシタ構造１１０は、磁気および／または熱的遮蔽を強化するように選定される材料を含み得る。例えばスーパーキャパシタ構造１１０は、ミューメタルなどの、それらの磁気透磁率のために選定される材料を含み得る。別の例ではスーパーキャパシタ構造１１０は、ＥＭＩまたはＲＦＩを吸収するように設計される電解質材料を含み得る。さらなる例ではスーパーキャパシタ構造１１０は、さらにはＥＭＩおよび／または熱的遮蔽物として作用し得る、適した絶縁体材料で作成される、保護パウチ（示されない）により囲繞され得る。

図１Ｃは、図１Ａのスーパーキャパシタ構造１１０の１つの実施形態の部分断面立面図である。図示されるように、１つの実施形態ではスーパーキャパシタ構造１１０は、スーパーキャパシタ１１８、１１９の１または複数の層を含む。１つのスーパーキャパシタ１１８、１１９は例えば、隔離体１１３により隔離され、２つの電極間に配置される電解質１１４のイオンにより電気的に接続される２つの電極１１２を含み得る。電極１１２は、大きな比表面積、実例として、マイクロ多孔性に起因して、グラムあたり５００〜１０００平方メートルの比表面積を有し得る、多孔性または海綿状の材料（活性炭素、無定形炭素、炭素エアロゲル、グラフェン、または、炭素ナノチューブなど）で製作され得るものであり、一方で電解質１１４は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの溶解させられた化学物質を伴う溶媒を含み得る。スーパーキャパシタ１１８、１１９の電極１１２は、メタル、実例としてアルミニウムまたは銅などの伝導性材料を含み得る、１または複数の電流コレクタ１１５に接続され得る。電流コレクタ１１５は、スーパーキャパシタ１１８、１１９の、正に帯電させられたアノード、または、負に帯電させられたカソードなどの端子として作用し得る。

例の方途により図示されるように、インバーテッドバイポーラ構成では、２つのスーパーキャパシタ（第１のスーパーキャパシタ１１８、および、第２のスーパーキャパシタ１１９など）は、直列に結合され、誘電シーラ１１７により隔離される。これらのスーパーキャパシタは例えば、スーパーキャパシタ構造１１０の内部で、バイポーラＣ形状設定された電流コレクタ１１６を共有し得る。有利にはインバーテッドバイポーラ構成は、バイポーラＣ形状設定された電流コレクタ１１６が、スーパーキャパシタ１１８、１１９の表面上のどこからでもアクセスされることを可能とするものであり、その理由は、インバーテッドバイポーラ構成では、バイポーラＣ形状設定された電流コレクタ１１６は、第１のスーパーキャパシタ１１８、および、第２のスーパーキャパシタ１１９の周囲を被包し、スーパーキャパシタ１１８、１１９を少なくとも部分的に取り囲むからというものである。そのようなインバーテッドバイポーラ構成では接触タブ１２０は、バイポーラＣ形状設定された電流コレクタ１１６に、または、スーパーキャパシタ１１８、１１９の内部に配置される電流コレクタ１１５に接続し得るものであり、（実例として）スーパーキャパシタ構造１１０からの異なる電圧レベルへのアクセスを提供する。実例として、各々のスーパーキャパシタ１１８、１１９が、２．７ボルト（Ｖ）の電圧容量を有し、マルチ接触タブ１２２’が接地に接続されるならば、バイポーラＣ形状設定された電流コレクタ１１６は、それは単一のスーパーキャパシタ１１９と直列に接続されるので、２．７Ｖを給送し得るものであり、一方でマルチ接触タブ１２２は、それは両方のスーパーキャパシタ１１８、１１９と直列に接続されるので、５．４Ｖを給送し得る。

図１Ｄは、バッテリ１５０の周囲を被包するスーパーキャパシタ構造１１０’を含み得る、電子的アセンブリまたはデバイス１００’の別の実施形態の分解された図を図示する。示されるようにスーパーキャパシタ構造１１０’は、バッテリ１５０の周囲を被包するように、折り畳まれ得る、または、ヒンジを付けられ得るものであり、そのことにより、バッテリ１５０のＥＭＩ遮蔽を提供することを容易にし得る。この実施形態では、１または複数のマルチ接触タブ１２２’は、スーパーキャパシタ構造１１０’の１または複数の縁部から延在し得る。１つのマルチ接触タブ１２２’上の接触位置１２３’が示される。これらの接触位置１２３’は、例えばスマートフォンの主処理ボードであり得る、回路ボードアセンブリ１３０’上の多重の位置へのスーパーキャパシタ構造１１０’の電気的接続を容易にするように配設され得る。図示されるように、２つのマルチ接触タブが、回路ボードアセンブリ１３０’の上方で折り畳む、または、回路ボードアセンブリ１３０’を包むように提供され得るものであり、そのことにより、接触位置１２３’と回路ボードアセンブリ１３０’との間の（例えば、その両方の主側部上での）電気的接続を容易にし、回路ボードアセンブリ１３０’のＥＭＩ遮蔽を、回路ボードアセンブリに実装される１または複数の構成要素１４０’と同じほどよく容易にし得る。１つの例ではスーパーキャパシタ構造１１０’は、１もしくは複数の構成要素１４０’、または、バッテリ１５０などの、外部的または内部的のいずれかの源からの熱を、吸収する、放散させる、または、反射する熱的遮蔽物であり得る。例えばスーパーキャパシタ構造１１０’は、バッテリ１５０の周囲を被包し、バッテリ１５０の熱の均一な分配を容易にして、ホットスポットを消失させ、バッテリ１５０がより効率的に動作することを可能とし得るものであり、その理由は、例えば、スーパーキャパシタ構造１１０’を内包する外部的なパウチ（示されない）、電極１１２（図１Ｃ）、および、隔離体１１３（図１Ｃ）を含む、スーパーキャパシタ構造１１０’の材料は、熱の対流または伝導に対して可能とする、望ましい熱的性質を有し得るからというものである。別の実施形態ではスーパーキャパシタ構造は、少なくとも部分的に、例えば、電子的アセンブリまたはデバイスの、ハウジングまたはシャーシ内にはまるように、円筒形状に丸められ得る。

図１Ｅは、アセンブリまたはデバイス１００’の代替の実施形態を図示する。図示されるようにスーパーキャパシタ構造１１０”は、バッテリ１５０および回路ボードアセンブリ１３０’の周囲を被包するように、折り畳まれ得る、または、ヒンジを付けられ得るものであり、そのことにより、バッテリ１５０、および、回路ボードアセンブリ１３０’に実装される１または複数の構成要素１４０’を含む、回路ボードアセンブリ１３０’のＥＭＩ遮蔽を提供することを容易にし得る。スーパーキャパシタ構造１１０”は、回路ボードアセンブリ１３０’の両側部上の多重の位置への電気を容易にするために、非伝導性材料によって部分的にコーティングされる外部的な伝導表面を、露出される接触位置１２３’がその上に配設される状態で有し得る。

別の実施形態ではスーパーキャパシタ構造は、折り畳みもしくは折り目ラインを有する折り畳み可能な矩形構造であり得るものであり、または、ブリッジ構造により接続される２つの矩形として形状設定され得るものであり、ブリッジ構造は折り畳み可能である。そのような例では、折り畳まれるスーパーキャパシタ構造は、例えば、折り畳まれる構造の頂部小部分から延在する電力接触タブ、および、折り畳まれる構造の底部小部分から延在する接地接触タブを有することにより、ＥＭＩまたはＲＦＩを低減し得るものであり、接地および電力接触タブは、自己相殺しているように構成され、スーパーキャパシタ構造からの内部的な、または反射されるＥＭＩを相殺する。そのような実施形態ではスーパーキャパシタ構造は、１または複数の、バッテリ、回路ボードアセンブリ、または、構成要素などの電子的アセンブリを囲繞し得るものであり、ファラデーケージとして作用し得る。そのような構成の利点はさらには、強化された秘密性またはセキュリティを含み得るものであり、その理由は、電子的アセンブリからのＥＭＩ放出をブロックすることは、外側の観測者が、様々な構成要素の知られているＥＭＩ識別特性をモニタすることにより、電子的アセンブリの動作の態様を検出することを防止し得るからというものである。

別の実施形態ではスーパーキャパシタ構造は、スーパーキャパシタ構造に接続して、電流コレクタから接触タブへの電子流れからの何らかのＥＭＩ放出を低減するように設計される、１または複数のインピーダンス整合される接触タブを有し得る。例えばスーパーキャパシタは、スーパーキャパシタ構造（または、１もしくは複数の接触タブ）の内部の、スーパーキャパシタ構造（または、１もしくは複数の接触タブ）の内表面上での電流流れにより生成される場を局限し得る、ペアリングされた条片の、低インピーダンス伝送ライン構造として構成され得る。別の例ではスーパーキャパシタ構造は、ベクトル相殺によって（例えば、低周波数での）内部的に生成される磁気場の外部的結合を最小化するための、平衡させられる伝送ライン構造として構成され得る。

図２Ａは、スーパーキャパシタ構造２１０と、スーパーキャパシタ構造２１０に電気的に接触し、スーパーキャパシタ構造２１０から外向きに延在する、１または複数の接触タブ２２０とを備える、電子的アセンブリまたはデバイス２００の別の実施形態を例示する。接触タブ２２０は例えば、回路ボードアセンブリ２３０、または、その上に実装される１もしくは複数の構成要素２４０の、スーパーキャパシタ構造２１０との間の電気的接続を容易にする、スーパーキャパシタ構造２１０に対して外部的な多重の接触位置２２３を有し得る、マルチ接触タブ２２２を含み得る。図示されるようにスーパーキャパシタ構造２１０は、（１つの実施形態では）回路ボードアセンブリ２３０の上方に在り得る。１つの例では接触位置２２３は、マルチ接触タブ２２２を、実例として回路ボードアセンブリ２３０に、特定の位置で接続する伝導性ポストを含み得る、または、それらのポストに位置合わせし得る。例えば構成要素２４０は、マルチ接触タブ２２２への直接の接続、または、ボードを通しての、ボードに延在し、構成要素２４０に近く配置される伝導性ポストによる接続のいずれかによって、スーパーキャパシタ構造２１０に電気的に接続され得る。

図２Ｂは、図２Ａのスーパーキャパシタ構造２１０の１つの実施形態の部分断面立面図である。図示されるように、１つの実施形態ではスーパーキャパシタ構造２１０は、積層されたバイポーラ構成で配置構成される、１または複数の積層されたスーパーキャパシタ２１８、２１９を含む。この構成ではスーパーキャパシタ２１８、２１９は、直列に結合され、例えば、スーパーキャパシタ２１８、２１９間に配置されるバイポーラ電流コレクタ２１６を共有する。スーパーキャパシタ２１８は、共有されるバイポーラ電流コレクタ２１６、および、電流コレクタ２１５の負電流コレクタを含み得るものであり、スーパーキャパシタ２１９はさらには、共有されるバイポーラ電流コレクタ２１６を、電流コレクタ２１５の正電流コレクタと同じほどよく含み得るということに留意されたい。有利には、図示される積層されたバイポーラ構成は、スーパーキャパシタ構造２１０の底部表面が接地プレーンとなることを可能とし、その頂部表面が、２．７Ｖスーパーキャパシタ２１８、２１９の組み合わされたスーパーキャパシタ電圧、例えば５．４Ｖへのアクセスを提供することを可能とし得るものであり、一方で、中間電圧（例えば、２．７Ｖ）へのアクセスは、電流コレクタ２１５によってスーパーキャパシタ構造２１０の側部で利用可能であり続ける。

図３Ａは、スーパーキャパシタ構造３１０と、スーパーキャパシタ構造３１０に電気的に接触し、スーパーキャパシタ構造３１０から外向きに延在して、スーパーキャパシタ構造３１０への電気的接続を容易にする、１または複数の接触タブ３２０とを備える、電子的アセンブリまたはデバイス３００のさらなる実施形態を例示する。接触タブ３２０は例えば、各々が、スーパーキャパシタ構造３１０に対して外部的に配設される多重の接触位置３２３、３２３’を伴って構成およびサイズ設定され得る、第１のマルチ接触タブ３２２および第２のマルチ接触タブ３２２’などの、１または複数のマルチ接触タブを含む。図示されるようにスーパーキャパシタ構造３１０は、回路ボードアセンブリ３３０の小部分の上方に配設され得るものであり、１つの例として、第１のマルチ接触タブ３２２および第２のマルチ接触タブ３２２は、スーパーキャパシタ構造３１０の反対の側部から延在して、回路ボードアセンブリ３３０の第２および第３の小部分または領域の上方に在り得る。１つの実施形態では第１のマルチ接触タブ３２２は、実例として、３または４のスーパーキャパシタと直列の状態の電流コレクタへの電気的接触により、例えば近似的に９Ｖであり得る、第１の電圧へのアクセスを提供するように、スーパーキャパシタ構造３１０に電気的に接続され得るものであり、一方で第２のマルチ接触タブ３２２’は、スーパーキャパシタ構造３１０の単一のスーパーキャパシタと直列の状態の電流コレクタへの電気的接触によって、例えば近似的に２．７ボルトであり得る、第２の電圧へのアクセスを提供するように、スーパーキャパシタ構造３１０に電気的に接続され得る。

図３Ｂは、図３Ａのデバイス３００の部分断面立面図である。図示されるように、１つの実施形態では回路ボードアセンブリ３３０は、電子的デバイスの種々の構成要素の任意のものであり得る、それに実装される１または複数の構成要素３４０を含む。示されるようにマルチ接触タブ３２２、３２２’は、回路ボードアセンブリ３３０の異なる小部分の上方に存して、部分では、その電磁干渉遮蔽を容易にするように構成およびサイズ設定され得る。図３Ｃは、図３Ａの回路ボードアセンブリの詳細に述べられる例であり、その領域３Ｃを示し、ボードに実装される異なる構成要素３４０を例示する。図３Ｂに図示されるように、接触位置３２３、３２３’は例えば、マルチ接触タブを構成要素３４０に電気的に接続するポストを含み得る。

図４は、スーパーキャパシタ構造４１０と、マルチ接触タブ４２２と、主表面を伴う回路ボードアセンブリまたは構成要素４４０とを有する、電子的アセンブリまたはデバイス４００の別の実施形態を例示する。図示されるように、１つの例ではマルチ接触タブ４２２は、構成要素の上方に在る、または、下方に在る膜タブであり得る。膜タブは、構成要素の主表面の区域と少なくとも同じほど大きい表面区域を有し得る。

上で記されたように１つの実施形態では、マルチ接触タブ４２２は例えば、個別の用途に対して必要とされるように構成およびサイズ設定され得る、アルミニウムなどの伝導性材料の膜または箔である。マルチ接触タブ４２２をカスタマイズすることが、構成要素４４０の徹底した被覆を確実にし、そのことにより、それらの構成要素のＥＭＩ遮蔽を強化するために遂行され得る。マルチ接触タブ４２２は、構成要素４４０に直接電気的に接続し、または、構成要素４４０が実装される回路ボードアセンブリを通して構成要素４４０に電気的に接続し得る。１つの例として、マルチ接触タブ４２２を構成要素４４０の１００〜２００マイクロメートル上に配設することが、例えば、近似的に０．１２５メートルの波長を有する２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）ＥＭＩに対する、効果的なＥＭＩ遮蔽を提供し得るものであり、その理由は、そのようなＥＭＩは、その波長の近似的に１０００分の１の何らの側部間隙にも効果的に入り込まないことになるからというものである。

別の実施形態ではスーパーキャパシタ構造は、切欠き、ホール、または、くびれなどの形状設定された小部分を含むことにより、バッテリ、回路ボードアセンブリ、または、構成要素などの不均整の電子的アセンブリの上方に在るように構成およびサイズ設定され得る。１つの例では、形状設定された小部分は、メタル、パウチング、ポリマー（例えばポリエチレンテレフタレート）、または、感圧接着剤（ＰＳＡ）などの材料により埋められ得る。そのような事例では、形状設定された小部分に提供される電気的接続が存在する場合があり、もしくは、存在しない場合があり、または、形状設定された小部分は、接触位置であり得る、もしくは、接触位置を含み得る。別の例ではスーパーキャパシタ構造は、スーパーキャパシタを含まない１または複数の領域によって散在させられる、スーパーキャパシタを含む１または複数の領域を有するシート構造であり得る。

図５Ａは、スーパーキャパシタ構造５１０と、１または複数の接触タブ５２０とを有する、電子的アセンブリまたはデバイス５００の別の実施形態を例示するものであり、それらの接触タブ５２０は、実例として、第１の回路ボードアセンブリ５３０および第２の回路ボードアセンブリ５３０’への電気的接続を容易にする、スーパーキャパシタ構造５１０の反対の側部から外に延在する、マルチ接触タブ５２１およびマルチ接触タブ５２２を含む。図５Ｂは、図５Ａのデバイス５００の１つの実施形態の部分断面立面図である。

図５Ｂに示されるように、回路ボードアセンブリ５３０、５３０’は、１または複数の電子的構成要素を電気的に接続し、機械的にサポートする、プリントされた回路ボード（ＰＣＢ）を含み得る。ＰＣＢに表面実装され得るこれらの構成要素の電気的接続は、回路ボードアセンブリ５３０の１または複数の層５３２内にエッチングされる、伝導性トラックまたはパッドの使用によって達成され得るものであり、伝導性バイア５３４は、層５３２を電気的に相互接続し得る。ＰＣＢでは１または複数の層は、接地または異なる電力電圧レベルへのアクセスを、回路ボードアセンブリ５３０、５３０’上に実装される任意の構成要素に提供する、直流電流（ＤＣ）電力プレーンまたは接地プレーンであり得る。接地プレーンおよびＤＣ電力プレーンはさらには、交流電流ＥＭＩが、接地プレーンまたはＤＣ電力プレーンのいずれかにより効果的に遮蔽され得るので、ＥＭＩ遮蔽を提供し得る。例示される実施形態では、２つのマルチ接触タブ５２１、５２１’が、平面的な作りでスーパーキャパシタ構造５１０から延在して、実例として、それぞれ回路ボードアセンブリ５３０に対する電力および接地プレーンを形成する。同様に、２つのマルチ接触タブ５２２、５２２’が、反対の方向でスーパーキャパシタ構造５１０から平面的な作りで、回路ボードアセンブリ５３０’の上方または内部に延在して、それぞれ回路ボードアセンブリ５３０’に対する電力および接地プレーンを提供し得る。例の方途により接触タブ５２１は、第１の電圧を回路ボードアセンブリ５３０に分配し得るものであり、接触タブ５２２は、第２の電圧を回路ボードアセンブリ５３０’に分配し得るものであり、第１および第２の電圧は、同じ、または異なる電圧であり得る。

図５Ｃは、図５Ｂのデバイスの代替の実施形態である。図示されるように、１つの例ではスーパーキャパシタ構造５１０は、回路ボードアセンブリ５３０の部分として組み込まれ得るものであり、有利には、低減される構造および相互接続点を伴う集積されたパッケージを提供する。実例としてスーパーキャパシタ構造５１０は、回路ボードアセンブリ５３０の１または複数の層内の陥凹部の内部に配置され得る。例の方途により回路ボードアセンブリ５３０は、インチ（２．５４ｃｍ）の１／３２、または近似的に８００マイクロメートルの厚さを有し得るものであり、スーパーキャパシタ構造５１０は、２００から３００マイクロメートルの間の厚さを有し得る。スーパーキャパシタ構造５１０は、本明細書で開示されるように、実例として、１もしくは複数の積層されたバイポーラスーパーキャパシタ（図２Ｂを確認されたい）、または、１もしくは複数のインバーテッドバイポーラスーパーキャパシタ（図１Ｃを確認されたい）によって構成され得る。スーパーキャパシタ構造５１０は、例えば、回路ボードアセンブリ５３０の内部の１または複数のＤＣ電力プレーンまたは接地プレーンとして、構成、サイズ設定、および、配設される、ならびに、実例として回路ボードアセンブリ５３０上に実装される構成要素によりアクセスされ得る、１または複数のマルチ接触タブ５２１、５２１’に結合し得る。所望される回路アーキテクチャに依存して、スーパーキャパシタ構造５１０は、回路ボードアセンブリ５３０の縁部、回路ボードアセンブリ５３０の中央領域に、または、回路ボードアセンブリ５３０の１もしくは複数の別々の層の内部に配置され得る。別の実施形態では、１または複数のマルチ接触タブは、回路ボードアセンブリの層またはメタライゼーションの内部の伝導性トレースとして延在し得るものであり、スーパーキャパシタ構造は例えば、回路ボードアセンブリ上に実装され得る、または、回路ボードアセンブリに近接し得る。

図６Ａは、その上に実装される１または複数の構成要素６４０を含む、回路ボードアセンブリ６３０の上方に配設されるスーパーキャパシタ構造６１０を有する、電子的アセンブリまたはデバイス６００のさらなる実施形態を例示する。図６Ｂは、図６Ａのデバイス６００の、そのライン６Ｂ−６Ｂに沿ってとられる１つの実施形態を図示する。図示されるように、１つの例ではマルチ接触タブ６２２は、超伝導体構造６１０から延在し、回路ボードアセンブリ６３０の少なくとも小部分の上方に、１または複数の構成要素６４０と回路ボードアセンブリとの間に存する。この例ではマルチ接触タブ６２２は、回路ボードアセンブリ６３０の上側層上の伝導性トレースとして延在し得る。そのようにマルチ接触タブ６２２を配設することにより、構成要素６４０は、１つの実施形態では、スーパーキャパシタ構造６１０に貯蔵されるエネルギーへの直接のアクセスを有し得る。追加で、上で解説されたように、マルチ接触タブ６２２は、ＥＭＩブロックまたは抑制膜として機能して、実例として、１もしくは複数の構成要素６４０から回路ボードアセンブリ６３０に向かって下向きに放射するＥＭＩを抑制する、または、回路ボード６３０を通って１もしくは複数の構成要素６４０に向かって伝搬するＥＭＩを抑制するように、サイズ設定および構成され得る。上の実施形態でのようにマルチ接触タブ６２２は、タブの上方に絶縁性膜または層を有し、実例として、所望される位置での構成要素６４０および回路ボード６３０との電気的接触を行うことを容易にするように位置決めされる、特定される露出される接触位置を有し得る。したがってマルチ接触タブ６２２は、スーパーキャパシタ構造６１０を、種々の構成要素および回路ボードアセンブリ位置に電気的に接続し、一方で同じ時間に、デバイスの内部の外部的または内部的なＥＭＩの抑制を容易にするように用いられ得る。

図７Ａは、それから延在する多重の接触タブ７２０を伴うスーパーキャパシタ構造７１０を有する、電子的アセンブリまたはデバイス７００の別の実施形態を例示する。例示されるように、多重の接触位置７２３を伴うマルチ接触タブ７２２は、スーパーキャパシタ構造７１０の１または複数の側部から外向きに、上で説明された実施形態に類似する様式で延在する。

図７Ｂは、第１のスーパーキャパシタ７１２、第２のスーパーキャパシタ７１４、および、第３のスーパーキャパシタ７１６を含むように示される、スーパーキャパシタ構造７１０の１つの実施形態の内部的な図である。スーパーキャパシタ構造７１０の各々のスーパーキャパシタ７１２、７１４、および、７１６は、例えば、例えばインバーテッドバイポーラ構成（図１Ｃを確認されたい）、または、積層されたバイポーラ構成（図２Ｂを確認されたい）などのバイポーラ構成を有するように構成され得る。図示されるように、第１のスーパーキャパシタ７１２、第２のスーパーキャパシタ７１４、および、第３のスーパーキャパシタ７１６は、１つから別のものへの電気的離隔を容易にするために、離れて一定の間隔に置かれ得るものであり、必要とされるように、独立して充電および放電され得る。スーパーキャパシタおよび／または接触タブのＲＣ時間定数は、どれほど高速にスーパーキャパシタが、エネルギーの量を貯蔵すること、または給送することのいずれかが可能であるかを決定する。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のリフレッシングなどの一部の用途は、分の期間にわたるエネルギーの給送を要し得る。しかしながら、カメラフラッシュなどの他の用途は、ミリ秒にわたるエネルギーの同じ量の給送を要し得る。各々の個々のスーパーキャパシタおよび／または接触タブは、異なり得る適切なＲＣ時間定数を有して、それが結合され得る構成要素のエネルギー貯蔵および給送必要性を満たすように構成され得る。

例えば１つの実施形態では、スーパーキャパシタ構造７１２は、無線トランシーバ構成要素に電気的に接続され得るものであり、スーパーキャパシタ７１４は、メディアプレーヤ構成要素に電気的に接続され得るものであり、スーパーキャパシタ７１６は、カメラ構成要素に電気的に接続され得る。動作ではメディアプレーヤ構成要素は、メディアを再生するために使用され得るものであり、一方でカメラは、フラッシュ写真をとるために使用され得る。そのような例では、メディアプレーヤ構成要素およびカメラ構成要素は各々、同じ時間にエネルギーの大きな量を要する場合がある。各々の構成要素を、電気的に別個のスーパーキャパシタに接続することにより、エネルギーに対するこれらの同時の需要は各々満たされ得る。追加で同じ時間に、電子的デバイスは、データをデータネットワークから受信している場合があり、スーパーキャパシタ７１２に電気的に接続され得る無線トランシーバ構成要素は、エネルギーの急上昇を生出し得る。そのような様式では、スーパーキャパシタ構造７１０のスーパーキャパシタ７１２、７１４、または、７１６の一部は、構成要素からのエネルギーを、他のものが異なる構成要素にエネルギーを給送するのと同じ時間に、貯蔵している場合がある。

本明細書で使用される専門用語は、個別の実施形態のみを説明することの目的のためのものであり、発明について制限的であることは意図されない。本明細書で使用される際に、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別様であると指示しない限り、同じほどよく複数形を含むことが意図される。用語「備える」（ならびに、「備える（３人称単数現在形）」および「備える（現在分詞形）」などの、備える、の任意の形）、「有する」（ならびに、「有する（３人称単数現在形）」および「有する（現在分詞形）」などの、有する、の任意の形）、「含む」（ならびに、「含む（３人称単数現在形）」および「含む（現在分詞形）」などの、含む、の任意の形）、および、「内包する」（ならびに、「内包する（３人称単数現在形）」および「内包する（現在分詞形）」などの、任意の形の、内包する）は、オープンエンドの連結動詞であるということがさらに理解されよう。結果として、１または複数のステップまたは要素を、「備える」、「有する」、「含む」、または、「内包する」、方法またはデバイスは、それらの１または複数のステップまたは要素を所有するが、それらの１または複数のステップまたは要素のみを所有することに制限されない。同じように、１または複数の特徴を、「備える」、「有する」、「含む」、または、「内包する」、方法のステップ、または、デバイスの要素は、それらの１または複数の特徴を所有するが、それらの１または複数の特徴のみを所有することに制限されない。さらに、決まった方途で構成されるデバイスまたは構造は、少なくともその方途で構成されるが、さらには、列挙されない方途で構成され得る。

あるとすれば、下の特許請求の範囲での、すべてのミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクション要素の、対応する構造、材料、作用、および、等価物は、特定的に主張されるような、他の主張される要素との組合せで機能を遂行するための、任意の構造、材料、または、作用を含むことが意図される。本発明の説明は、例示および説明の目的のために提示されたが、網羅的であること、または、開示される形での発明に制限されることは意図されない。多くの修正および変形が、発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当技術での通常の熟練の者には明らかとなろう。実施形態は、発明および実際的な用途の１または複数の態様の原理を最良に解説するために、ならびに、当技術での通常の熟練の他の者が、企図される個別の使用に適されるような様々な修正を伴う様々な実施形態のために、発明の１または複数の態様を理解することを可能にするために、選定および説明されたものである。

Claims (28)

1. １又はそれより多くの層を含むスーパーキャパシタ構造と、
   前記スーパーキャパシタ構造に電気的に接触し、前記スーパーキャパシタ構造への電気的接続を容易にするように前記スーパーキャパシタ構造から外向きに延在する１又は複数の接続タブであって、
   前記スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定される、マルチ接触タブを含む、接続タブと
   を備えることを特徴とするデバイス。
2. 前記マルチ接触タブは、部分的に電磁遮蔽を容易にする回路ボードアセンブリの少なくとも一部の上に在るように構成およびサイズ設定され、前記マルチ接触タブの前記多重の接触位置は、前記回路ボードアセンブリと前記スーパーキャパシタ構造との間の電磁遮蔽を容易にすることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記回路ボードアセンブリは主表面区域に主表面を有する構成要素を含み、前記マルチ接触タブは、前記構成要素の主表面の主表面区域と少なくとも同じ大きさの表面区域を有するフィルムタブを備えることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
4. 前記スーパーキャパシタ構造は、前記回路ボードアセンブリ上に配置され、前記回路ボードアセンブリ上にマウントされた１又は複数の構成要素を含み、前記１又は複数の構成要素との電磁遮蔽を容易にすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
5. 前記スーパーキャパシタ構造は、部分的に電池との電磁遮蔽を容易にするように、電池の主表面の少なくとも一部の上に在るように構成およびサイズ設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデバイス。
6. 前記スーパーキャパシタ構造は、フレキシブルシートを備え、前記電池の主表面の反対側を少なくとも部分的に覆うように構成およびサイズ設定されることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
7. 前記マルチ接触タブは、前記スーパーキャパシタ構造の主表面の表面区域よりも大きな表面区域にフィルムタブを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデバイス。
8. 前記スーパーキャパシタ構造は、共通のＣ形状の電流コレクタを備え、前記スーパーキャパシタ構造の１又は複数の層は、第１のスーパーキャパシタと第２のスーパーキャパシタとを備え、前記第１のスーパーキャパシタは、前記共通のＣ形状の電流コレクタを備え、前記第２のスーパーキャパシタも、前記共通のＣ形状の電流コレクタを備え、前記共通のＣ形状の電流コレクタは前記第１のスーパーキャパシタと前記第２のスーパーキャパシタとを少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のデバイス。
9. 前記第１のスーパーキャパシタと前記第２のスーパーキャパシタとは前記スーパーキャパシタ構造の共通のＣ形状の電流コレクタ内に在ることを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
10. 前記マルチ接触タブは、前記スーパーキャパシタ構造の前記共通のＣ形状の電流コレクタ電気的に接触して、前記スーパーキャパシタ構造の前記共通のＣ形状の電流コレクタから外向きに延在することを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
11. 前記第１のスーパーキャパシタは、別のマルチ接触タブをさらに含む別の電流コレクタ及び１又は複数の接触タブをさらに備え、前記別のマルチ接触タブは、前記スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定され、前記マルチ接触タブは電気的に接続され第１の電圧を分配し、前記別のマルチ接触タブは電気的に接続され第２の電圧を分配し、前記第１の電圧及び前記第２の電圧は、異なる電圧であることを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
12. 前記マルチ接触タブは、前記回路ボードアセンブリに関連する大部分の電磁遮蔽を提供するように構成およびサイズ設定されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
13. 前記スーパーキャパシタ構造の１又は複数の層は、スタック内に配置された前記第１のスーパーキャパシタと前記第２のスーパーキャパシタとを備え、前記第１のスーパーキャパシタは共通の電流コレクタ及び負の電流コレクタを備え、前記第２のスーパーキャパシタは共通の電流コレクタ及び正の電流コレクタを備え、前記共通の電流コレクタは負の電流コレクタと正の電流コレクタとの間に存在することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のデバイス。
14. 前記マルチ接触タブは、前記スタック内において、第１のスーパーキャパシタと第２のスーパーキャパシタとの共通の電流コレクタに電気的に接触することを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記１又は複数の接触タブは、複数の別のマルチ接触タブをさらに備え、前記別のマルチ接触タブは前記スーパーキャパシタ構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定され、前記別のマルチ接触タブは、前記負の電流コレクタ又は前記正の電流コレクタのうちの一つと電気的に接触することを特徴とする請求項１４に記載のデバイス。
16. 前記マルチ接触タブ及び前記別のマルチ接触タブは前記スーパーキャパシタ構造も同じ側面又は前記スーパーキャパシタ構造の異なる側面のうちの一つから延びることを特徴とする請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記マルチ接触タブは、１又は複数の回路ボードアセンブリの第１の部分を覆うように構成およびサイズ設定され、前記マルチ接触タブの前記多重の接触位置は、前記１又は複数の回路ボードアセンブリの前記第１の部分とスーパーキャパシタ構造との間の複数の電気的な接続を容易にし、前記別のマルチ接触タブは、前記１又は複数の回路ボードアセンブリの第２の部分を覆うように構成およびサイズ設定され、前記別のマルチ接触タブの前記多重の接触場所は、前記１又は複数の回路ボードアセンブリの前記第２の部分と前記スーパーキャパシタ構造との間の複数の電気的な接続を容易にすることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
18. 前記マルチ接触タブは、前記スーパーキャパシタと接続して第１の電圧を分配し、前記別の複数の接触タブは前記スーパーキャパシタと接続して第２の電圧を分配し、前記第１の電圧と前記第２の電圧は異なる電圧であることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
19. 前記スーパーキャパシタ構造のスーパーキャパシタの前記１又は複数の層は、第１のスーパーキャパシタと第２のスーパーキャパシタとを備え、前記第１のスーパーキャパシタは、前記スーパーキャパシタ構造内において前記第２のスーパーキャパシタから電気的に分離され、前記マルチ接触タブは、前記第１のスーパーキャパシタと電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
20. 前記マルチ接触タブは第１の接触タブであり、前記１又は複数の接触タブは第２の接触タブを含み、前記第２の接触タブは前記スーパーキャパシタ構造の前記第２のスーパーキャパシタと電気的に接続されることを特徴とする請求項１９に記載のデバイス。
21. 前記第１の接触タブは、前記第１のスーパーキャパシタと電気的に接続され、前記スーパーキャパシタ構造から第１の電圧を分配し、前記第２の接続タブは前記第２のスーパーキャパシタと電気的に接続され、前記スーパーキャパシタ構造から第２の電圧を分配し、前記第１の電圧と前記第２の電圧とは異なる電圧であることを特徴とする請求項２０に記載のデバイス。
22. 前記第１のスーパーキャパシタと電気的に接続された前記第１の接触タブは、第１の抵抗キャパシタンス（ＲＣ）時間定数を有し、前記第１のスーパーキャパシタと電気的に接続された前記第２の接触タブは、第１の抵抗キャパシタンス（ＲＣ）時間定数を有し、前記第１の抵抗キャパシタンス（ＲＣ）時間定数と前記第２の抵抗キャパシタンス（ＲＣ）時間定数とは異なる抵抗キャパシタンス（ＲＣ）時間定数であることを特徴とする請求項２０に記載のデバイス。
23. 電子構造と、
    スーパーキャパシタの１又は複数の層を備え、前記スーパーキャパシタ構造は、前記電子構造の少なくとも一部を覆い、前記電子構造に対して外部的に配設される多重の接触位置を伴って構成およびサイズ設定されるシート構造を備えるスーパーキャパシタ構造と
    を備えることを特徴とするデバイス。
24. 前記電子構造は、電子アセンブリの１又は複数の構成要素に電力を供給するバッテリを備えることを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
25. 前記シート構造は、前記バッテリの反対側の表面を少なくとも部分的に覆うように構成およびサイズ設定されるフレキシブルシート構造を備え、前記バッテリの主表面は前記バッテリの反対側の１の表面であることと特徴とする請求項２４に記載のデバイス。
26. １又は複数の接触タブをさらに備え、前記１又は複数の接触タブは、前記スーパーキャパシタ構造と電気的に接触し、前記スーパーキャパシタ構造と電気的に接触できるように前記スーパーキャパシタ構造の外側に延び、前記１又は複数の接触タブは前記フレキシブルシート構造の少なくとも１つの端部から延び、前記１又は複数の接触タブは複数の接触タブを含み、前記マルチ接触タブは前記スーパーキャパシタ構造の外部に配置される複数の接触場所を有するように構成およびサイズ設定されることを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載のデバイス。
27. 前記スーパーキャパシタ構造は前記電子構造を覆うように構成およびサイズ設定されることを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載のデバイス。
28. 前記スーパーキャパシタ構造は前記電子構造の反対側の表面を少なくとも部分的に覆い、前記電子構造は、少なくとも一つの電子アセンブリの構成要素を含むことを特徴とする請求項２７に記載のデバイス。