KR100881854B1

KR100881854B1 - 표면실장형 초고용량 커패시터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100881854B1
Application number: KR1020080089207A
Authority: KR
Inventors: 박용성
Original assignee: 주식회사 이디엘씨; 박용성
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2009-02-09
Also published as: WO2010030073A1

Abstract

본 발명은 표면실장형 초고용량 커패시터에 관한 것으로, 하부기판(20); 하부기판(20)의 상부에 결합되는 금속재의 상부캡(30); 하부기판(20)의 상면에 접착되는 하부전극(40); 하부전극(40)과 대응되게 위치하도록 상부캡(30)의 내면에 접착되는 상부전극(50); 하부전극(40)과 상부전극(50) 사이에 개재되는 세퍼레이터(60); 하부기판(20)과 상부캡(30)의 결합에 의해 형성되는 공간에 충전되는 전해액(미도시)을 포함하여 구성된다. 이에 따라, 표면실장형 초고용량 커패시터의 기능성과 사용성을 보다 향상시킬 수 있다.

하부기판, 상부캡, 하부전극, 상부전극, 세퍼레이터, 전해액

Description

표면실장형 초고용량 커패시터 및 그 제조방법 {SURFACE MOUNT DEVICES TYPE SUPER CAPACITOR AND ITS MANUFACTURING PROCESS}

본 발명은 초고용량 커패시터에 관한 것으로, 전체적인 구조가 단순하고 컴팩트할 뿐 아니라 그 효율이 우수한 표면실장형 초고용량 커패시터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 초고용량 커패시터(Super Capacitor)는 전극과 전해질 사이에 형성되는 전기이중층에서 발생되는 정전 현상을 이용하여 전기에너지를 축전하는 축전기이다.

이러한 초고용량 커패시터는 여러 다양한 분야에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

종래의 초고용량 커패시터는 금속 재질의 상·하부케이스; 상·하부케이스의 내측 표면에 부착되는 상·하부전극; 상·하부전극 사이에 개재되는 세퍼레이터; 상·하부케이스의 내부에 충전되는 전해액; 상·하부케이스의 외측 표면에 부착되 는 상·하부단자로 이루어진다.

그러나 상기의 초고용량 커패시터는 상·하부케이스의 절연과 기밀을 위한 개스킷과 도포 재료가 필요함은 물론이고 그에 따른 도포·압착공정이 요구됨으로 인해, 조립성과 생산성이 저하될 뿐 아니라 경제적 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 상·하부단자가 상·하부케이스의 외부로 돌출되는 구조를 가짐으로써 초고용량 커패시터의 크기가 커질 뿐 아니라 외형이 컴팩트하지 못하다는 단점이 있다.

그리고 상·하부단자의 부착 과정에서 용접 및 휨 불량 등이 빈번히 발생되고 있는 실정이다.

이는 결국, 초고용량 커패시터의 기능성과 사용성을 저하시키는 결과를 초래한다.

본 발명은 전체적인 구조가 단순하고 외형이 컴팩트할 뿐 아니라 생산단가를 절감할 수 있는 초고용량 커패시터 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 표면실장형 초고용량 커패시터는, 하부기판; 상기 하부기판의 상부에 결합되는 금속재의 상부캡; 상기 하부기판의 상면에 접착되는 하부전극; 상기 하부전극과 대응되게 위치하도록 상기 상부캡의 내면에 접착되는 상부전극; 상기 하부전극과 상기 상부전극 사이에 개재되는 세퍼레이터; 상기 하부기판과 상기 상부캡의 결합에 의해 형성되는 공간에 충전되는 전해액을 포함하며, 상기 하부기판의 하면에 상기 하부전극 및 상기 상부전극과 각각 전기적으로 연결되는 연결단자가 일체로 형성되어 있는 데 그 기술적 특징이 있다.

상기 하부기판의 상면 외곽에는 상기 연결단자와 전기적으로 연결되는 도전성 접착제가 인쇄되고, 상기 상부캡은 상기 도전성 접착제에 접착되는 것이 바람직하다.

상기 하부전극은 상기 연결단자와 전기적으로 연결되는 도전성 접착제에 의해 상기 하부기판에 접착되며, 상기 상부전극은 도전성 접착제에 의해 상기 상부캡에 접착되는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 표면실장형 초고용량 커패시터의 제조방법은, 상부캡과 하면에 연결단자가 일체로 형성되어 있는 하부기판을 준비하는 단계; 상기 상부캡의 내면에 상부전극을 접착시키는 단계; 상기 상부캡의 내부에 전해액을 주입하는 단계; 상기 상부전극에 세퍼레이터를 점착시키는 단계; 상기 하부기판의 상면에 하부전극을 접착시키는 단계; 상기 하부기판을 상기 상부캡에 결합시키는 단계를 포함하여 이루어지는 데 그 기술적 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 전체적인 구조가 단순할 뿐 아니라 그 제조방법이 간편하여, 조립성 및 생산성 등을 향상시킬 수 있음은 물론이고 생산단가를 절감할 수 있다.

특히 상·하부전극의 전기적 연결단자가 하부기판의 하면에 일체로 형성됨으로써 외형이 컴팩트하며, 하부기판과 상부캡의 형상적 특징으로 인해 고밀도 실장설계가 용이하다.

그리고 하부기판과 상부캡이 도전성 접착제에 의해 서로 접착됨으로써 그 결합작업이 간편하고 효율적이며, 그 결합상태를 견고하고 안정적으로 장기간 유지할 수 있다.

그로 인해, 초고용량 커패시터의 기능성과 사용성을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표면실장형 초고용량 커패시터(Super Capacitor)는 하부기판(20); 하부기판(20)의 상부에 결합되는 상부캡(30); 하부기판(20)의 상면에 접착(접합)되는 하부전극(40); 상부캡(30)의 내면에 접착(접합)되는 상부전극(50); 하부전극(40)과 상부전극(50) 사이에 개재되는 세퍼레이터(Separator)(60)를 포함하여 구성된다.

하부기판(20)은 사각플레이트 형상을 가지며, 그 하면에는 하부전극(40)과 상부전극(50)과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 연결단자(70a,70b)가 일체로 형성되어 있다.

한 쌍의 연결단자(70a,70b)는 하부기판(20)의 하면에 일정 간격을 두고 나란하게 배치된다.

한 쌍의 연결단자(70a,70b)는 그 조립공정을 배제하기 위하여 하부기판(20)의 제작시 일체로 형성된다.

하부기판(20)은 상부캡(30)을 밀폐시키는 역할을 수행함과 아울러 하부전극(40)과 상부전극(50)을 한 쌍의 연결단자(70a,70b)에 전기적으로 접속시키는 매개체 역할을 수행한다.

상부캡(30)은 금속 재질로 이루어지며, 하부기판(20)과의 결합에 의해 내부가 밀폐된다.

상부캡(30)은 내면에 상부전극(50)이 접착(접합)되는 몸체부(32); 몸체부(32)로부터 절곡 형성되어, 하부기판(20)의 상면 외곽에 접착(접합)되는 결합부(34)를 포함한다.

하부기판(20)과 상부캡(30)은 도전성(전기전도성) 접착제에 의해 견고하고 안정적으로 결합된다. 즉, 하부기판(20)의 상면 외곽에는 한 쌍의 연결단자(70a,70b) 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 도전성 접착제가 인쇄되고, 상부캡(30)은 도전성 접착제에 의해 접착되어 하부기판(20)과 견고하고 안정적으로 결합된다.

도전성 접착제로는 카본 페이스트, 도전성 폴리머 등을 비롯하여 전기전도도와 접착성 등이 우수한 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있음은 물론이다.

그리고 도전성 접착제를 인쇄공법에 의해 하부기판(20)에 형성하는 이유는, 도전성 접착제의 접착량과 접착면적을 규격화하여 상부캡(30)의 접착작업을 간편하고 효율적으로 수행할 수 있게 함과 아울러 그 접착상태를 보다 안정적으로 유지하기 위함이다.

한편, 하부기판(20)과 상부캡(30)은 도전성 접착제를 통해 서로 접착되는 것이 가장 바람직하지만, 필요에 따라 납땜 또는 초음파나 고주파에 의한 용접 등과 같은 방법을 사용할 수도 있다.

하부전극(40)은 도전성 접착제에 의해 하부기판(20)의 상면 중앙영역에 접착되며, 상부전극(50) 또한 도전성 접착제에 의해 상부캡(30)의 몸체부(32) 내면 중 앙영역에 접착된다.

그로 인해, 기계적으로 충분한 접착강도는 물론이고 전기적으로 충분한 전도도를 안정적으로 유지할 수 있다.

하부전극(40)과 상부전극(50)은 한 쌍의 연결단자(70a,70b)와 전기적으로 연결되어 있는 상태를 유지한다. 즉, 하부전극(40)은 도전성 접착제에 의해 하부기판(20)의 하부에 위치하고 있는 한 쌍의 연결단자(70a,70b) 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 상부전극(50)은 상부캡(30)과 도전성 접착제를 매개로 하여 하부기판(20)의 하부에 위치하고 있는 한 쌍의 연결단자(70a,70b) 중 다른 하나와 전기적으로 연결되어 있는 상태를 유지한다.

세퍼레이터(60)는 하부전극(40)과 상부전극(50) 사이에 밀착 설치되어, 하부전극(40)과 상부전극(50) 사이에서 전자 전도를 제한하고 이온 전도만을 가능하게 하는 역할을 한다.

한편, 하부기판(20)과 상부캡(30)의 결합에 의해 형성되는 밀폐된 공간에는 적당량의 전해액(미도시)이 충전되며, 하부전극(40)과 상부전극(50)은 전해액과 접촉하게 된다.

상기에서 설명한 표면실장형 초고용량 커패시터의 제조방법을 도 5를 참조하여 설명하면 하기와 같다.

① 제1단계(S1) : 상부캡(30)과 하면에 연결단자(70a,70b)가 일체로 형성되어 있는 하부기판(20)을 준비하는 단계.

이 때, 상부캡(30)은 지그(jig) 등과 지지수단을 통해 뒤집어 놓은 상태로 배열한다.

② 제2단계(S2) : 상부캡(30)의 내면에 상부전극(50)을 접착(접합)시키는 단계.

이 때, 상부전극(50)은 도전성 접착제를 통해 상부캡(30)의 내면에 밀착 접착되며, 접착이 완료된 후에는 그 접착상태를 견고하게 유지할 수 있도록 경화과정을 거친다.

필요에 따라, 도전성 접착제 외 상부전극(50)을 상부캡(30)과 전기적으로 연결시킬 수 있는 공지된 다양한 형태의 전기적 연결방법을 선택적으로 적용 가능하다.

③ 제3단계(S3) : 상부캡(30)의 내부에 전해액을 주입하는 단계.

이 때, 전해액은 상부전극(50)이 충분히 함침될 수 있을 정도의 적당량을 주입한다.

④ 제4단계(S4) : 상부전극(50)에 세퍼레이터(Separator)(60)를 점착시키는 단계.

⑤ 제5단계(S5) : 하부기판(20)의 상면에 하부전극(40)을 접착(접합)시켜 연결단자(70a)와 전기적으로 연결시키는 단계.

이 때, 하부전극(40)은 도전성 접착제를 통해 하부기판(20)의 상면에 밀착 접착되며, 접착이 완료된 후에는 그 접착상태를 견고하게 유지할 수 있도록 경화과정을 거친다.

필요에 따라, 도전성 접착제 외 하부전극(40)을 연결단자(70a)와 전기적으로 연결시킬 수 있는 공지된 다양한 형태의 전기적 연결방법을 선택적으로 적용 가능하다.

⑥ 제6단계(S6) : 하부기판(20)을 상부캡(30)에 결합시키는 단계.

이 때, 하부기판(20)과 상부캡(30)은 도전성 접착제를 통해 하부기판(20)의 상면에 밀착 접착되며, 접착이 완료된 후에는 그 접착상태를 견고하게 유지할 수 있도록 경화과정을 거친다.

즉, 하부기판(20)의 상면 외곽에는 도전성 접착제가 인쇄되고, 상부캡(30)은 도전성 접착제에 접착됨으로써 완전히 밀폐된 상태의 표면실장형 초고용량 커패시터가 완성된다.

상기와 같은 하부기판(20)의 결합과정을 최종적으로 거침으로써 전해액을 완전히 밀봉함과 동시에 상부전극(50)이 하부기판(20) 하면의 연결단자(70b)와 전기적으로 연결된다.

도 1은 본 발명에 따른 표면실장형 초고용량 커패시터의 사시도,

도 2는 도 1의 분해사시도,

도 3은 본 발명에 따른 표면실장형 초고용량 커패시터의 결합구조를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 표면실장형 초고용량 커패시터의 하부기판을 도시한 저면도,

도 5는 본 발명에 따른 표면실장형 초고용량 커패시터의 제조방법을 도시한 블럭도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 하부기판 30 : 상부캡

32 : 몸체부 34 : 결합부

40 : 하부전극 50 : 상부전극

60 : 세퍼레이터 70a,70b : 연결단자

Claims

하부기판;

상기 하부기판의 상부에 결합되는 금속재의 상부캡;

상기 하부기판의 상면에 접착되는 하부전극;

상기 하부전극과 대응되게 위치하도록 상기 상부캡의 내면에 접착되는 상부전극;

상기 하부전극과 상기 상부전극 사이에 개재되는 세퍼레이터;

상기 하부기판과 상기 상부캡의 결합에 의해 형성되는 공간에 충전되는 전해액;

상기 하부기판의 하면에 일체로 형성되어, 상기 하부전극 및 상기 상부전극과 각각 전기적으로 연결되는 연결단자를 포함하며,

상기 하부기판의 상면 외곽에는 상기 연결단자와 전기적으로 연결되는 도전성 접착제가 인쇄되고, 상기 상부캡은 상기 도전성 접착제에 접착되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 초고용량 커패시터.
삭제
제1항에 있어서,

상기 하부전극은 상기 연결단자와 전기적으로 연결되는 도전성 접착제에 의해 상기 하부기판의 상면에 접착되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 초고용량 커패시터.
삭제