KR101182191B1 - 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 슈퍼 커패시터는 덮개, 셀 및 배선기판을 포함하고, 셀은 제1 전극, 분리막, 제2 전극 및 전해질을 포함한다. 여기서 덮개는 한 쪽으로 개방부가 형성된 실장 공간을 가지며 상단을 따라서 아래로 단차지게 걸림턱이 형성된 덮개 몸체와, 덮개 몸체의 상단에서 상부로 연장되어 형성되며 면실장 형태를 갖는 덮개 단자를 가지며 전기 전도성을 갖는다. 제1 전극은 덮개의 실장 공간의 바닥면에 부착되어 전기적으로 연결된다. 분리막은 제1 전극 위에 적층된다. 제2 전극은 분리막 분위에 적층된다. 전해액은 실장 공간에 주입되어 제1 및 제2 전극에 함침된다. 그리고 배선기판은 덮개의 개방부를 통하여 삽입되어 외곽의 모서리 부분이 상기 걸림턱에 부착되며, 덮개의 실장 공간의 바닥면을 향하는 제1 면에는 제2 전극에 부착되어 전기적으로 연결되는 접속 패드가 형성되어 있고, 제1 면과 반대되는 제2 면에는 접속 패드와 전기적으로 연결된 기판 단자를 갖는다.

Description

덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터 및 그의 제조 방법{Super capacitor having cap terminal and manufacturing method thereof}

본 발명은 슈퍼 커패시터 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기기의 기판에 면실장할 수 있는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

정보통신 기기와 같은 각종 전자제품에서 안정적인 에너지의 공급은 중요한 요소가 되고 있다. 일반적으로 이러한 기능은 커패시터(Capacitor)에 의해 수행된다. 즉, 커패시터는 정보통신 기기 및 각종 전자제품의 회로에서 전기를 모았다가 내보내는 기능을 담당하여 회로 내의 전기흐름을 안정화시키는 역할을 한다. 일반적인 커패시터는 충방전 시간이 매우 짧고 수명이 길며, 출력 밀도가 높지만 에너지 밀도가 작아 저장장치로의 사용에 제한이 있다.

이러한 한계를 극복하기 위하여 최근에는 충방전 시간이 짧으면서 출력 밀도가 높은 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC)와 같은 새로운 범주의 커패시터(이하 '슈퍼 커패시터'라 한다)가 개발되고 있으며, 이차 전치와 함께 차세대 에너지 장치로 각광받고 있다.

슈퍼 커패시터는 극성이 서로 다른 한 쌍의 전극(electrode)을 이용하는 에너지 저장장치로서, 전극과 전해질(electrolyte) 사이에 형성되는 전기이중층에서 발생되는 정전 현상을 이용하여 전기에너지를 축전한다. 슈퍼 커패시터는 계속적인 충방전이 가능하며, 일반적인 다른 커패시터에 비하여 에너지 효율과 출력이 높고 내구성 및 안정성이 뛰어난 장점이 있다. 이에 따라, 최근, 대전류로 충방전 할 수 있는 슈퍼 커패시터가 핸드폰용 보조 전원, 전기 자동차용 보조 전원, 태양전지용 보조 전원 등과 같이 충방전 빈도가 높은 축전 장치로서 유망시 되고 있다.

이러한 슈퍼 커패시터의 기본적인 구조는 다공성 전극과 같이 표면적이 상대적으로 큰 전극, 전해액, 집전체(current collector), 분리막(separator)로 이루어져 있으며, 단위 셀 전극의 양단에 수 볼트의 전압을 가해 전해액 내의 이온들이 전기장을 따라 이동하여 전극 표면에 흡착되어 발생되는 전기 화학적 메카니즘을 작동원리로 한다. 이러한 셀은 금속 재질의 상부 및 하부 케이스에 봉합되고, 상부 및 하부 케이스의 외측 면에는 상부 및 하부 단자가 부착된다.

그러나 종래의 슈퍼 커패시터는 상부 및 하부 케이스의 절연과 기밀을 위한 개스킷과 도포 재료가 필요함은 물론이고 그에 따른 도포 및 압착 공정이 요구됨으로 인해, 조립성과 생산성이 저하될 뿐 아니라 경제적 비용이 많이 소요되는 문제점을 안고 있다.

또한 상부 및 하부 단자가 상부 및 하부 케이스의 외부로 돌출되는 구조를 갖기 때문에, 슈퍼 커패시터의 크기가 커질 뿐만 아니라 전자기기의 기판에 실장 시 많은 실장 공간을 차지하는 문제점을 안고 있다.

그리고 상부 및 하부 단자의 부착 과정에서 용접 및 휨 불량 등이 빈번히 발생되고 있는 실정이다.

이러한 문제점들은 결국 슈퍼 커패시터의 기능성과 사용성을 저하시키는 결과를 초래한다.

따라서 본 발명의 목적은 슈퍼 커패시터의 조립 공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 슈퍼 커패시터의 크기를 줄이고 전자기기의 기판에 실장 시 실장 면적을 줄일 수 있는 덮개 단자를 갖는 슈터 커패시터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상부 및 하부 단자의 부착 공정에 따른 문제 발생을 억제할 수 있는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 덮개, 제1 전극, 분리막, 제2 전극, 배선기판 및 전해액을 포함하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터를 제공한다. 상기 덮개는 한 쪽으로 개방부가 형성된 실장 공간을 가지며 상단을 따라서 아래로 단차지게 걸림턱이 형성된 덮개 몸체와, 상기 덮개 몸체의 상단에서 상부로 연장되어 형성되며 면실장 형태를 갖는 덮개 단자를 가지며 전기 전도성을 갖는다. 상기 제2 전극은 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면에 부착되어 전기적으로 연결된다. 상기 분리막은 상기 제1 전극 위에 적층되며 상기 실장 공간의 내벽에서 이격된다. 상기 제2 전극은 상기 분리막 위에 적층되며 상기 실장 공간의 내벽에서 이격된다. 상기 배선기판은 상기 덮개의 개방부를 통하여 삽입되어 외곽의 모서리 부분이 상기 걸림턱에 부착되며, 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면을 향하는 제1 면에는 상기 제2 전극에 부착되어 전기적으로 연결되는 접속 패드가 형성되어 있고, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에는 상기 접속 패드와 전기적으로 연결된 기판 단자를 갖는다. 그리고 상기 전해액은 상기 배선기판 아래의 상기 실장 공간에 주입되어 상기 제1 전극 및 제2 전극에 함침된다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 덮개 단자는 상기 배선기판의 제2 면으로 절곡되거나 상기 배선기판의 외측으로 절곡될 수 있다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 덮개 단자는 상기 덮개 몸체의 상단에서 상부로 연장되어 서로 마주보게 한 쌍이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 배선기판의 제2 면 위에 위치하는 상기 덮개 단자와 상기 기판 단자는 동일 높이로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 배선기판은 절연성의 기판 몸체 및 배선 기판을 포함한다. 상기 기판 몸체는 상기 제1 면과 상기 제2 면을 가지며, 상기 제2 전극이 접합되는 부분과 이격된 부분을 관통하여 전해액 주입 구멍이 형성된다. 상기 배선 패턴은 상기 제1 면에 형성된 상기 접속 패드, 상기 제2 면에 형성된 상기 기판 단자, 상기 접속 패드와 상기 기판 단자를 연결하며 상기 기판 몸체의 내부에 형성된 내부 배선을 포함한다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터는 상기 전해액 주입 구멍을 통하여 상기 전해액이 주입된 이후에 상기 전해액 주입 구멍을 실링하는 실링 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 덮개 단자는 상기 전해액 주입 구멍이 위치한 쪽에 형성되며, 절곡에 의해 상기 전해액 주입 구멍을 덮을 수 있다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 덮개 단자는 접착제를 매개로 상기 배선기판의 제2 면에 부착될 수 있다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 걸림턱은 상기 배선기판의 제1 면이 상기 제2 전극에 부착될 수 있는 높이에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 걸림턱에 상기 배선기판의 제1 면의 가장자리 부분이 탑재되어 부착되고, 상기 제1 면의 가장자리 부분에 이웃한 상기 배선기판의 외측면이 상기 걸림턱 위의 내측면에 부착될 수 있다.

본 발명은 또한, 한 쪽으로 개방부가 형성된 실장 공간을 가지며 상단을 따라서 아래로 단차지게 걸림턱이 형성된 덮개 몸체와, 상기 덮개 몸체의 상단에서 상부로 연장되어 형성되는 덮개 단자를 가지며 전기 전도성을 갖는 덮개를 준비하는 단계, 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면에 제1 전극을 부착하여 전기적으로 연결하는 단계, 상기 덮개의 실장 공간의 내벽에 이격되게 상기 제1 전극 위에 분리막을 적층 단계, 상기 덮개의 실장 공간의 내벽에 이격되게 상기 분리막 위에 제2 전극을 적층하는 단계, 배선기판을 상기 덮개의 개방부를 통하여 삽입하여 외곽의 모서리 부분을 상기 걸림턱에 부착하되, 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면을 향하는 제1 면에는 상기 제2 전극에 부착되어 전기적으로 연결되는 접속 패드가 형성되어 있고, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에는 상기 접속 패드와 전기적으로 연결된 기판 단자를 갖는 상기 배선기판으로 상기 덮개의 실장 공간을 덮는 단계, 상기 배선기판 아래의 상기 실장 공간에 전해액을 주입하여 상기 제1 전극 및 제2 전극에 함침하는 단계, 및 상기 덮개 단자를 상기 배선기판의 제2 면 또는 상기 배선기판의 외측으로 절곡하는 단계를 포함하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 제1 면에 형성된 접속 패드와, 상기 제1 면에 반대되는 제2 면에 형성되며 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 기판 단자를 갖는 배선 기판을 준비하는 단계, 상기 배선기판 제1 면의 접속 패드에 제2 전극을 부착하여 전기적으로 연결하는 단계, 상기 제2 전극 위에 분리막을 적층하는 단계, 상기 분리막 위에 제1 전극을 적층하는 단계, 상기 배선기판에 형성된 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극을 개방부를 통하여 전기 전도성을 갖는 덮개의 실장 공간에 삽입하되, 덮개의 개방부쪽에 형성된 걸림턱에 상기 배선기판 외곽의 모서리 부분을 부착하고, 상기 제1 전극을 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면에 부착하여 전기적으로 연결하고, 상기 분리막 및 제2 전극은 상기 덮개의 실장 공간의 내벽에서 이격되게 삽입하는 단계, 상기 배선기판 아래의 상기 실장 공간에 전해액을 주입하여 상기 제1 전극 및 제2 전극에 함침하는 단계, 및 상기 덮개의 개방부 밖으로 연장된 덮개 단자를 상기 배선기판의 제2 면 또는 상기 배선기판의 외측으로 절곡하는 단계를 포함하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터의 제조 방법을 제공한다.

그리고 본 발명에 따른 슈퍼 커패시터의 제조 방법에 있어서, 상기 함침하는 단계는 상기 제1 전극이 접합되는 부분과 이격된 부분을 관통하여 형성된 상기 배선기판의 전해액 주입 구멍을 통하여 상기 전해액을 주입하는 단계, 및 상기 전해액 주입 구멍을 실링 부재로 실링하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 덮개의 실장 공간에 셀과 배선기판을 실장한 후 덮개 몸체에 일체로 형성된 덮개 단자를 배선기판 위로 절곡하거나 외측으로 절곡하여 표면 실장 형태로 구현함으로써, 슈퍼 커패시터의 조립 공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 슈퍼 커패시터의 크기를 줄이고 전자기기의 기판에 실장 시 실장 면적을 줄일 수 있다.

특히 덮개 몸체의 외측으로 덮개 단자가 절곡되는 경우, 덮개를 제공하는 단계에서 덮개 단자가 덮개 몸체의 외측으로 절곡된 형태로 제공하는 것이 가능하기 때문에, 배선기판으로 덮개의 실장 공간을 덮는 공정으로 슈퍼 커패시터의 제조 공정을 완료할 수 있어 슈퍼 커패시터의 조립 공정을 더욱 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 배선기판의 하부면에 형성된 기판 단자와, 덮개의 덮개 단자를 슈퍼 커패시터의 외부접속단자로 사용할 수 있기 때문에, 종래와 같이 상부 및 하부 단자의 부착 공정에 따른 문제 발생을 억제할 수 있다.

또한 덮개의 실장 공간에 셀이 실장된 이후에 배선기판을 덮어 봉합할 때, 덮개에 마련된 걸림턱에 접착제가 개재되어 배관기판 외곽의 모서리 부분이 부착되기 때문에, 덮개의 실장 공간에 주입되는 전해액이 덮개와 배선기판의 계면으로 누액되는 문제를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터를 보여주는 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 슈퍼 커패시터의 제1 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들로서,
도 2는 덮개를 보여주는 사시도이고,
도 3은 도 2의 3-3선 단면도이고,
도 4는 덮개의 실장 공간에 셀이 실장된 상태를 보여주는 단면도이고,
도 5는 셀과 덮개의 걸림턱에 배선기판이 부착되어 덮개의 실장 공간을 덮은 상태를 보여주는 단면도이고,
도 6은 배선기판의 전해액 주입 구멍을 통하여 전해액이 주입된 이후에 전해액 주입 구멍이 실링된 상태를 보여주는 단면도이고,
도 7은 덮개의 덮개 단자를 배선기판 위로 절곡하는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 1의 슈퍼 커패시터의 제2 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들로서,
도 8은 배선기판 위에 셀이 실장된 상태를 보여주는 도면이고,
도 9는 셀이 실장된 배선기판이 덮개의 실장 공간에 삽입되어 부착되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터를 보여주는 단면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터를 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 덮개(10), 셀(20) 및 배선기판(30)을 포함하며, 셀(20)은 제1 전극(22), 분리막(24), 제2 전극(26) 및 전해질을 포함한다. 슈퍼 커패시터(100)는 덮개(10)에 형성된 실장 공간(18)에 셀(20)이 내장되고, 셀(20)이 내장된 덮개(10)의 실장 공간(18)을 배선기판(30)으로 봉합하고, 외부로 노출되는 배선기판(30)에 외부 접속 단자로서 기판 단자(35)와 덮개 단자(14)가 형성된 구조를 갖는다.

여기서 덮개(10)는 일체로 형성된 덮개 몸체(12)와 덮개 단자(14)를 구비하며, 전기 전도성을 갖는 소재로 제조된다. 덮개(10)는 내부에 실장될 셀(20)을 외부의 환경으로부터 보호하며, 셀(20)의 제1 전극(22)에 연결되어 외부 접속 단자의 기능을 함께 수행한다.

덮개 몸체(12)는 한 쪽으로 개방부가 형성된 실장 공간(18)을 가지며, 상단을 따라서 아래로 단차지게 배선 기판(30)이 탑재될 수 있는 걸림턱(16)이 형성되어 있다. 이때 걸림턱(16)은 배선기판(30)의 제1 면에 형성된 접속 패드(33)가 제2 전극(26)에 부착될 수 있는 높이에 형성된다. 실장 공간(18)의 바닥면에서 걸림턱(16)까지의 높이는 셀(20)의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다. 물론 실장 공간(18)은 셀(20)을 내장할 수 있도록 셀(20)의 체적보다는 넓은 내부 공간을 갖는다.

덮개 단자(14)는 덮개 몸체(12)의 상단에서 상부로 연장되어 형성되며 덮개 몸체(14)를 덮는 배선기판(30)의 제2 면으로 절곡되어 외부 접속 단자로 사용된다. 이때 덮개 단자(14)는 덮개 몸체(12)의 상단에서 상부로 연장되어 서로 마주보게 한 쌍이 형성될 수 있다.

셀(20)은 전술된 바와 같이 제1 전극(22), 분리막(24), 제2 전극(26) 및 전해질을 포함한다. 제1 전극(22)은 덮개(10)의 실장 공간(18)의 바닥면에 제1 접착제(41)를 매개로 부착되어 전기적으로 연결된다. 분리막(24)은 제1 전극(22) 위에 적층된다. 제2 전극(26)은 분리막(24) 위에 적층된다. 그리고 전해질은 배선기판(30) 아래의 덮개 몸체(12)의 실장 공간(18)에 주입되어 제1 전극(22) 및 제2 전극(26)에 함침된다. 이때 분리막(24) 및 제2 전극(26)은 실장 공간(18)의 내벽에서 이격되어 있다. 제1 전극(22)과 제2 전극(26)은 양극 또는 음극 중에 하나이며 서로 다른 극성을 갖는다. 제1 접착제(41)로는 전기 전도성을 갖는 접착제로서, 카본 페이스트, 도전성 폴리머, 은-에폭시 접착제 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 제1 접착제(41)는 액상 또는 시트 형태로 제공될 수 있다.

그리고 배선기판(30)은 덮개(10)의 개방부를 통하여 삽입되어 외곽의 모서리 부분이 걸림턱(16)에 제2 접착제(43)를 매개로 부착되며, 덮개(10)의 실장 공간(18)의 바닥면을 향하는 제1 면에는 제2 전극(26)에 제3 접착제(45)를 매개로 부착되어 전기적으로 연결되는 접속 패드(33)가 형성되어 있고, 제1 면과 반대되는 제2 면에는 접속 패드(33)와 전기적으로 연결된 기판 단자(35)를 갖는다. 이때 제2 접착제(43)는 덮개(10)와 배선기판(30)을 부착하고, 전해액의 누액을 막을 수 있는 전도성 또는 비전도성의 접착제가 사용된다. 제3 접착제(45)로는 제1 접착제(41)와 동일한 전기 전도성을 갖는 접착제가 사용된다. 제2 및 제3 접착제(43,45)는 액상 또는 시트 형태로 제공될 수 있다.

배선기판(30)은 절연성의 기판 몸체(32)와, 기판 몸체(32)에 형성된 배선 패턴(34)을 포함한다. 기판 몸체(32)는 제1 면과, 제1 면에 반대되는 제2 면을 가지며, 제2 전극(26)이 접합되는 부분과 이격된 부분을 관통하여 전해액 주입 구멍(36)이 형성되어 있다. 기판 몸체(32)의 소재로는 FR4 또는 세라믹 소재가 사용될 수 있다. 그리고 배선 패턴(34)은 제1 면에 형성된 접속 패드(33), 제2 면에 형성된 기판 단자(35), 접속 패드(33)와 기판 단자(35)를 연결하며 기판 몸체(32)의 내부에 형성된 내부 배선(37)을 포함한다. 이때 내부 배선(37)은 기판 몸체(32)의 내부에 형성된 회로 배선이거나 비아 홀일 수 있으며, 본 실시예에서는 비아 홀을 예시하였다. 배선 패턴(34)의 소재로는 구리 소재가 사용될 수 있다.

이때 배선기판(30)은 걸림턱(16)이 형성된 부분에 설치될 때, 걸림턱(16)에 배선기판(30)의 제1 면의 가장자리 부분이 탑재되어 부착되고, 제1 면의 가장자리 부분에 이웃한 배선기판(30)의 외측면이 걸림턱(16) 위의 내측면에 부착된다.

본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 제조된 이후에 전자기기의 기판에 안정적으로 면실장될 수 있도록, 배선기판(30)의 제2 면 위에 위치하는 덮개 단자(14)와 기판 단자(35)는 동일 높이로 형성될 수 있다.

전해액 주입 구멍(36)을 통하여 전해액을 주입한 이후에 전해액 주입 구멍(36)은 실링 부재(38)에 의해 실링될 수 있다. 실링 부재(38)로는 액상의 플라스틱 소재를 사용하여 전해액 주입 구멍(36)에 주입한 후 경화하여 실링할 수 있다. 또는 실링 부재(38)로는 마개 형상의 플라스틱 소재나 금속 소재가 사용 수 있다.

전해액 주입 구멍(36)을 보다 안정적으로 실링하기 위해서, 덮개 단자(14)는 전해액 주입 구멍(36)이 위치한 쪽에 형성되며, 절곡에 의해 전해액 주입 구멍(36)을 덮을 수 있다. 이때 덮개 단자(14)는 접착제를 매개로 배선기판(30)의 제2 면에 부착될 수 있다. 접착제를 개재하여 덮개 단자(14)로 전해액 주입 구멍(36)을 덮도록 부착할 때, 필요에 따라 실링 부재(38)를 생략할 수도 있다. 즉 전해액 주입 구멍(36)을 덮는 덮개 단자(14)와, 개재되는 접착제가 실링 부재의 기능을 수행할 수 있다. 이때 접착제로는 제2 접착제(43)와 동일한 접착제가 사용될 수 있다.

한편 덮개 단자(14)는 배선 기판(30)의 전해액 주입 구멍(36)을 통하여 전해액 주입을 완료한 이후에, 배선 기판(30)의 제2 면으로 절곡된다. 배선 기판(30)의 제2 면에 형성된 덮개 단자(14)는 기판 단자(35)와는 일정 간격 이격되게 형성된다.

또한 본 실시예에서는 전해액 주입 구멍(36)을 통하여 전해액을 주입하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 덮개(10)의 실장 공간(18)에 셀(20)을 실장한 이후에, 전해액을 실장 공간(18)에 주입할 수 있다. 전해액은 제1 및 제2 전극(22,26)이 충분히 함침될 수 있는 정도의 양을 주입하되, 걸림턱(16)보다는 낮게 주입한다. 그리고 전해액 주입 구멍이 형성되지 않은 배선기판으로 전해액이 주입된 실장 공간(18)을 덮어 봉합할 수도 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)의 제1 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 덮개(10)를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2의 3-3선 단면도이다. 도 4는 덮개(10)의 실장 공간(18)에 셀(20)이 실장된 상태를 보여주는 단면도이다. 도 5는 셀(20)과 덮개(10)의 걸림턱(16)에 배선기판(30)이 부착되어 덮개(10)의 실장 공간(18)을 덮은 상태를 보여주는 단면도이다. 도 6은 배선기판(30)의 전해액 주입 구멍(36)을 통하여 전해액이 주입된 이후에 전해액 주입 구멍(36)이 실링된 상태를 보여주는 단면도이다. 그리고 도 7은 덮개(10)의 덮개 단자(14)를 배선기판(30) 위로 절곡하는 상태를 보여주는 단면도이다.

먼저 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 덮개(10)를 준비한다. 이때 덮개 단자(14)는 덮개 몸체(12)의 상단에서 상부로 연장되어 서로 마주보게 한 쌍이 형성되어 있다. 이때 덮개(12)로는 사각 박스 형태를 예시하였지만, 원형 박스 형태로 구현될 수도 있다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 덮개(10)의 실장 공간(18)에 셀(20)을 실장한다. 즉 실장 공간(18)의 바닥면에 제1 접착제(41)를 개재하여 제1 전극(22)을 부착하여 전기적으로 연결한다. 다음으로 실장 공간(18)의 내벽에 이격되게 제1 전극(22) 위에 분리막(24)을 적층한다. 이어서 실장 공간(18)의 내벽에 이격되게 분리막(24) 위에 제2 전극(26)을 적층한다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 덮개(10)의 실장 공간(18)을 배선 기판(30)으로 덮는다. 즉 배선기판(30)의 제1 면이 덮개(10)의 실장 공간(18)의 바닥면을 향하게 위치시킨 상태에서, 배선기판(30)을 덮개(10)의 개방부를 통하여 삽입하여 외곽의 모서리 부분을 제2 접착제(43)를 매개로 걸림턱(16)이 형성된 부분에 탑재하여 부착한다. 또한 배선기판(30)의 제1 면에 형성된 접속 패드(33)를 제3 접착제(45)를 개재하여 제2 전극(46)에 부착하여 전기적으로 연결한다. 물론 배선기판(30)을 걸림턱(16)에 부착하는 공정과 제2 전극(26)에 부착하는 공정을 동시에 수행한다.

다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 배선기판(30)의 전해액 주입 구멍(36)을 통하여 배선 기판(30) 아래의 실장 공간(18)으로 전해액을 주입하여 제1 및 제2 전극(22,26)에 함침시킨다. 이어서 실링 부재(38)를 이용하여 전해액 주입 구멍(36)을 실링한다. 이때 전해액 주입 구멍(36)은 전해액을 실장 공간(18)으로 안정적으로 주입할 수 있도록 접속 패드(33)가 형성된 영역과, 걸림턱(16)에 탑재되는 영역 사이에 형성된다.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 배선 기판(30) 상부로 돌출된 덮개 단자(14)를 배선 기판(30)의 제2 면 위로 절곡함으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 슈퍼 커패시터(100)를 제조할 수 있다. 이때 절곡된 덮개 단자(14)가 배선 기판(30)의 제2 면 위에 안정적으로 설치될 수 있도록 배선 기판(30)의 제2 면과 덮개 단자(14) 사이에는 접착제가 개재될 수 있다.

한편 본 실시예에 따른 제1 제조 방법에서는 덮개(10)의 실장 공간(18)에 셀(20)을 실장하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 8 및 도 9에 따른 제2 제조 방법에서는 배선 기판(30) 위에 셀(20)을 실장할 수 있다.

본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)의 제2 제조 방법에 대해서 도 1, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 8은 배선기판(30) 위에 셀(20)이 실장된 상태를 보여주는 도면이다. 그리고 도 9는 셀(20)이 실장된 배선기판(30)이 덮개(10)의 실장 공간(18)에 삽입되어 부착되는 상태를 보여주는 도면이다.

먼저 도 8에 도시된 바와 같이, 배선 기판(30)의 제1 면에 셀(20)을 실장한다. 즉 배선 기판(30)의 접속 패드(33)에 제3 접착제(45)를 개재하여 제2 전극(26)을 부착하여 전기적으로 연결한다. 이어서 제2 전극(26) 위에 분리막(34)을 적층한다. 다음으로 분리막(24) 위에 제1 전극(24)을 적층한다.

다음으로 도 9에 도시된 바와 같이, 덮개(10)의 실장 공간(18)을 배선 기판(30)으로 덮는다. 즉 배선기판(30)의 제1 면이 덮개(10)의 실장 공간(18)의 바닥면을 향하게 위치시킨 상태에서, 배선기판(30)의 덮개(10)의 개방부를 통하여 삽입하여 외곽의 모서리 부분을 제2 접착제(43)를 매개로 걸림턱(16)이 형성된 부분에 부착한다. 또한 배선기판(30)의 제1 면에 실장된 셀(20)의 제1 전극(22)을 제1 접착제(41)를 개재하여 덮개(10)의 실장 공간(18)의 바닥면에 부착하여 전기적으로 연결한다. 물론 배선기판(30)을 걸림턱(16)에 부착하는 공정과 제1 전극(22)을 실장 공간(18)의 바닥면에 부착하는 공정을 함께 수행한다. 이때 제1 및 제2 접착제(43,45)는 덮개(10)에 마련되는 예를 개시하였지만, 배선기판(32)의 가장자리 부분과 제1 전극(22)에 마련될 수 있다.

그리고 도 6 및 도 7에 따른 공정을 수행하여 도 1에 도시된 바와 같이 슈퍼 커패시터(100)를 제조할 수 있다.

한편 배선기판(30)에 전해액 주입 구멍이 형성되어 있지 않는 경우, 도 4에 따른 덮개(10)의 실장 공간(18)에 셀(20)을 실장한 이후에 전해액을 실장 공간(18)에 주입한다. 다음으로 도 5에 도시된 바와 같이 덮개(10)의 실장 공간(18)을 배선기판(30)으로 덮어 봉합할 수 있다. 그리고 도 7에 도시된 바와 같이 덮개(10)의 덮개 단자(14)을 절곡하여 슈퍼 커패시터를 제조할 수도 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 덮개(10)의 실장 공간(18)에 셀(20)과 배선기판(30)을 실장한 후 덮개 몸체(12)에 일체로 형성된 덮개 단자(14)를 배선기판(30) 위로 절곡하여 표면 실장 형태로 구현함으로써, 슈퍼 커패시터(100)의 조립 공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 슈퍼 커패시터(100)의 크기를 줄이고 전자기기의 기판에 실장 시 실장 면적을 줄일 수 있다.

또한 배선기판(10)의 제2 면에 형성된 기판 단자(35)와, 덮개(10)의 덮개 단자(14)를 슈퍼 커패시터(100)의 외부접속단자로 사용할 수 있기 때문에, 종래와 같이 상부 및 하부 단자의 부착 공정에 따른 문제 발생을 억제할 수 있다.

한편 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 덮개 단자(14)가 배선 기판(30) 안쪽으로 절곡되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 배선 기판(30)의 외측으로 절곡할 수도 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 덮개 단자(14)를 갖는 슈퍼 커패시터(200)를 보여주는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(200)는 덮개 단자(14)가 배선 기판(30)의 외측으로 절곡된 것을 제외하면 도 1에 따른 슈퍼 커패시터(100)와 동일한 구조를 갖기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(200)는 전술된 제1 제조 방법 및 제2 제조 방법과 동일한 순서로 진행하여 제조하되, 덮개 단자(14)를 절곡하는 단계에서 덮개 단자(14)를 배선 기판(30)의 외측으로 절곡하게 된다. 이때 덮개 단자(14)를 절곡하는 단계는 덮개(10)를 준비하는 단계에서 절곡된 덮개 단자(14)를 갖는 덮개(10)를 제공할 수도 있고, 배선 기판(30)을 덮개(10)에 부착한 이후에 수행할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(200)는 도 1의 슈퍼 커패시터(100)가 갖는 효과뿐만 아니라, 덮개 몸체(12)의 외측으로 덮개 단자(14)가 절곡된 형태를 갖기 때문에, 덮개(10)를 제공하는 단계에서 덮개 단자(14)가 덮개 몸체(12)의 외측으로 절곡된 형태로 제공하는 것이 가능하기 때문에, 배선기판(30)으로 덮개(10)의 실장 공간(18)을 덮는 공정으로 슈퍼 커패시터(200)의 제조 공정을 완료할 수 있기 때문에, 슈퍼 커패시터(200)의 조립 공정을 더욱 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 덮개 12 : 덮개 몸체
14 : 덮개 단자 16 : 걸림턱
18 : 실장 공간 20 : 셀
22 : 제1 전극 24 : 분리막
26 : 제2 전극 30 : 배선 기판
32 : 기판 몸체 34 : 배선 패턴
33 : 접속 패드 35 : 기판 단자
36 : 전해액 주입 구멍 37 : 내부 배선
38 : 실링 소재 41 : 제1 접착제
43 : 제2 접착제 45 : 제3 접착제
100, 200 : 슈퍼 커패시터

Claims (13)

1. 한 쪽으로 개방부가 형성된 실장 공간을 가지며 상단을 따라서 아래로 단차지게 걸림턱이 형성된 덮개 몸체와, 상기 덮개 몸체의 상단에서 상부로 연장되어 형성되며 면실장 형태를 갖는 덮개 단자를 가지며 전기 전도성을 갖는 덮개;
   상기 덮개의 실장 공간의 바닥면에 부착되어 전기적으로 연결되는 제1 전극;
   상기 제1 전극 위에 적층되며 상기 실장 공간의 내벽에서 이격된 분리막;
   상기 분리막 위에 적층되며 상기 실장 공간의 내벽에서 이격된 제2 전극;
   상기 덮개의 개방부를 통하여 삽입되어 외곽의 모서리 부분이 상기 걸림턱에 부착되며, 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면을 향하는 제1 면에는 상기 제2 전극에 부착되어 전기적으로 연결되는 접속 패드가 형성되어 있고, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에는 상기 접속 패드와 전기적으로 연결된 기판 단자를 갖는 배선기판;
   상기 배선기판 아래의 상기 실장 공간에 주입되어 상기 제1 전극 및 제2 전극에 함침되는 전해액;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 덮개 단자는 상기 배선기판의 제2 면으로 절곡되거나 상기 배선기판의 외측으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 덮개 단자는 상기 덮개 몸체의 상단에서 상부로 연장되어 서로 마주보게 한 쌍이 형성된 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 배선기판의 제2 면 위에 위치하는 상기 덮개 단자와 상기 기판 단자는 동일 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
5. 제1항에 있어서, 상기 배선기판은,
   상기 제1 면과 상기 제2 면을 가지며, 상기 제2 전극이 접합되는 부분과 이격된 부분을 관통하여 전해액 주입 구멍이 형성된 절연성의 기판 몸체;
   상기 제1 면에 형성된 상기 접속 패드, 상기 제2 면에 형성된 상기 기판 단자, 상기 접속 패드와 상기 기판 단자를 연결하며 상기 기판 몸체의 내부에 형성된 내부 배선을 포함하는 배선 패턴;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전해액 주입 구멍을 통하여 상기 전해액이 주입된 이후에 상기 전해액 주입 구멍을 실링하는 실링 부재;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 덮개 단자는 상기 전해액 주입 구멍이 위치한 쪽에 형성되며, 절곡에 의해 상기 전해액 주입 구멍을 덮는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 덮개 단자는 접착제를 매개로 상기 배선기판의 제2 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 걸림턱은 상기 배선기판의 제1 면이 상기 제2 전극에 부착될 수 있는 높이에 형성된 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
10. 제1항에 있어서,
    상기 걸림턱에 상기 배선기판의 제1 면의 가장자리 부분이 탑재되어 부착되고, 상기 제1 면의 가장자리 부분에 이웃한 상기 배선기판의 외측면이 상기 걸림턱 위의 내측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터.
11. 한 쪽으로 개방부가 형성된 실장 공간을 가지며 상단을 따라서 아래로 단차지게 걸림턱이 형성된 덮개 몸체와, 상기 덮개 몸체의 상단에서 상부로 연장되어 형성되는 덮개 단자를 가지며 전기 전도성을 갖는 덮개를 준비하는 단계;
    상기 덮개의 실장 공간의 바닥면에 제1 전극을 부착하여 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 덮개의 실장 공간의 내벽에 이격되게 상기 제1 전극 위에 분리막을 적층 단계;
    상기 덮개의 실장 공간의 내벽에 이격되게 상기 분리막 위에 제2 전극을 적층하는 단계;
    배선기판을 상기 덮개의 개방부를 통하여 삽입하여 외곽의 모서리 부분을 상기 걸림턱에 부착하되, 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면을 향하는 제1 면에는 상기 제2 전극에 부착되어 전기적으로 연결되는 접속 패드가 형성되어 있고, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에는 상기 접속 패드와 전기적으로 연결된 기판 단자를 갖는 상기 배선기판으로 상기 덮개의 실장 공간을 덮는 단계;
    상기 배선기판 아래의 상기 실장 공간에 전해액을 주입하여 상기 제1 전극 및 제2 전극에 함침하는 단계;
    상기 덮개 단자를 상기 배선기판의 제2 면 또는 상기 배선기판의 외측으로 절곡하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터의 제조 방법.
12. 제1 면에 형성된 접속 패드와, 상기 제1 면에 반대되는 제2 면에 형성되며 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된 기판 단자를 갖는 배선 기판을 준비하는 단계;
    상기 배선기판 제1 면의 접속 패드에 제2 전극을 부착하여 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 제2 전극 위에 분리막을 적층하는 단계;
    상기 분리막 위에 제1 전극을 적층하는 단계;
    상기 배선기판에 형성된 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극을 개방부를 통하여 전기 전도성을 갖는 덮개의 실장 공간에 삽입하되, 덮개의 개방부쪽에 형성된 걸림턱에 상기 배선기판 외곽의 모서리 부분을 부착하고, 상기 제1 전극을 상기 덮개의 실장 공간의 바닥면에 부착하여 전기적으로 연결하고, 상기 분리막 및 제2 전극은 상기 덮개의 실장 공간의 내벽에서 이격되게 삽입하는 단계;
    상기 배선기판 아래의 상기 실장 공간에 전해액을 주입하여 상기 제1 전극 및 제2 전극에 함침하는 단계;
    상기 덮개의 개방부 밖으로 연장된 덮개 단자를 상기 배선기판의 제2 면 또는 상기 배선기판의 외측으로 절곡하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터의 제조 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 함침하는 단계는,
    상기 제1 전극이 접합되는 부분과 이격된 부분을 관통하여 형성된 상기 배선기판의 전해액 주입 구멍을 통하여 상기 전해액을 주입하는 단계;
    상기 전해액 주입 구멍을 실링 부재로 실링하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 덮개 단자를 갖는 슈퍼 커패시터의 제조 방법.

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