KR102415842B1 - Pcb 타입 울트라 캐패시터 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대전류를 흘리기에 적합한 PCB 실장 타입의 울트라 캐패시터 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 복수의 비아 홀이 형성된 절연기판, 상기 절연기판 상의 적어도 일면에 형성되며 인접하는 패턴과는 분리된 섬 구조의 복수의 배선 패턴 및 상기 비아 홀을 통해 상기 인쇄회로기판의 장착면에 장착되는 복수의 울트라 캐패시터를 포함하는 울트라 캐패시터 모듈에 있어서, 상기 울트라 캐패시터의 장착면의 반대면의 상기 복수의 배선 패턴 중 적어도 일부의 배선 패턴은, 도전층 패턴; 상기 도전층 패턴 상에 소정 간격으로 이격되어 연장되는 복수의 스페이서 패턴; 및 상기 도전층 패턴 상에서 상기 절연 패턴 사이를 충진하는 복수의 솔더층 패턴을 구비한 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈을 제공한다. 본 발명에 따르면, 모듈의 대용량화 및 배선 패턴의 대면적화에 부합하는 울트라 캐패시터 모듈을 제공할 수 있게 된다.

Description

PCB 타입 울트라 캐패시터 모듈 및 그 제조 방법{Ultra-capacitor Module Mounted On Printed Circuit Board And Manufacturing Methods For The Same}
본 발명은 울트라 캐패시터 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대전류를 흘리기에 적합한 PCB 실장 타입의 울트라 캐패시터 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 울트라 캐패시터(Ultra-Capacitor)는 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor)라고도 불리우며, 전해콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로서 빠른 충방전 특성, 높은 효율, 반영구적인 수명특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대체가 가능한 차세대 전기에너지 저장장치이다.
특히 울트라 캐패시터는 빠른 충방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조 전원으로 사용 가능하다.
고전압 및/또는 고용량 요구에 대응하기 위하여 울트라 캐패시터 딘위 셀이 전기적으로 연결되어 울트라 캐패시터 어레이를 이루는 모듈 형태의 것이 사용될 수 있다. 이 때, 복수의 울트라 캐패시터는 울트라 캐패시터의 연결을 위한 전기적 배선을 포함하는 인쇄회로기판에 실장될 수 있다.
도 1은 종래의 인쇄회로기판 실장 타입의 울트라 캐패시터 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1의 (a)는 울트라 캐패시터의 실장 전의 단면 구조, 도 1의 (b)는 실장 후의 단면 구조를 모식적으로 나타내고 있다.
도 1의 (a)를 참조하면, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; 이하 'PCB'라 한다)(10)은, 울트라 캐패시터의 마운트(mount)를 위한 비아 홀(16)을 포함한다. 상기 인쇄회로기판(10)의 상부 및 하부면에는 울트라 캐패시터의 전극 단자(22)와 전기적으로 접속하는 배선 패턴(12)이 형성되어 있다. 상기 배선 패턴은 통상 동박 패턴 기반으로 구현된다. 한편, 상기 울트라 캐패시터의 장착면측에는 장착 시 배선 패턴(12)과 울트라 캐패시터 본체(21) 간의 단락을 방지하기 위하여 절연 필름(13)이 구비된다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 단자 안착홀(16)에 울트라 캐패시터의 단자(22)를 삽입한 상태에서 납과 같은 솔더를 솔더링하여 울트라 캐패시터(20)를 인쇄회로기판(10)에 결합하며, 형성된 솔더층(14)은 울트라 캐패시터(20)의 단자(22)와 배선 패턴(12)을 전기적으로 연결한다.
이와 같은 PCB 실장 타입의 울트라 캐패시터 모듈에서 전류는 배선 패턴의 두께 및 넓이에 비례하여 허용 전류가 결정되므로, 대전류의 흐름을 위해 적절한 배선 패턴이 설계되어야 한다. 그런데, PCB 실장 과정에서 도입된 도전성 금속층(24)은 배선 패턴의 유효 두께를 증가시키게 되며 이로 인해 허용 전류를 상향하는 결과를 낳을 수 있다.
그러나, 이와 같은 통상의 울트라 캐패시터 모듈에서 배선 패턴 상에 땜납된 땜납층의 두께는 균일하지 않으며, 이로 인해 금속층의 부가에 의한 허용 전류의 개선 효과는 제한적일 수밖에 없다.
KR 10-1530129 B
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 울트라 캐패시터의 솔더링 과정에서 허용 전류를 개선할 수 있는 배선 패턴을 갖는 인쇄회로기판 실장 타입의 울트라 캐패시터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 인쇄회로기판 상에서 균일한 전류 경로를 갖는 인쇄회로기판 실장 타입의 울트라 캐패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전술한 울트라 캐패시터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 복수의 비아 홀이 형성된 절연기판, 상기 절연기판 상의 적어도 일면에 형성되며 인접하는 패턴과는 분리된 섬 구조의 복수의 배선 패턴 및 상기 비아 홀을 통해 상기 인쇄회로기판의 장착면에 장착되는 복수의 울트라 캐패시터를 포함하는 울트라 캐패시터 모듈에 있어서, 상기 울트라 캐패시터의 장착면의 반대면의 상기 복수의 배선 패턴 중 적어도 일부의 배선 패턴은, 도전층 패턴; 상기 도전층 패턴 상에 소정 간격으로 이격되어 연장되는 복수의 스페이서 패턴; 및 상기 도전층 패턴 상에서 상기 절연 패턴 사이를 충진하는 복수의 솔더층 패턴을 구비한 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈을 제공한다.
본 발명의 일실시에에서, 상기 복수의 스페이서 패턴의 적어도 일부는 실질적으로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시에에서 상기 적어도 일부의 배선 패턴은 상기 울트라 캐패시터의 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자와 결합하며, 상기 복수의 스페이서 패턴 중 적어도 일부는 상기 제1 전극 단자로부터 상기 제2 전극 단자 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자는 상기 복수의 캐패시터 중 인접하는 울트라 캐패시터의 상이한 극성의 단자일 수 있다. 또, 상기 스페이서 패턴은 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자 사이에서 연속적으로 연장될 수 있고, 상기 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자 부근에서 종단부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 솔더층 패턴의 높이는 상기 스페이서 패턴의 높이보다 큰 것이 바람직하고, 상기 솔더층 패턴의 폭은 상기 스페이서 패턴의 폭보다 큰 것이 바람직하다.
또한 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 복수의 비아 홀을 구비하고, 적어도 일면에 인접하는 패턴과 분리되는 섬 구조의 복수의 도전층 패턴을 포함하는 인쇄회로기판을 제공하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 상기 복수의 도전층 패턴 중 적어도 일부의 도전층 패턴 상에 소정 간격으로 이격되어 연장되는 복수의 스페이서 패턴을 제공하는 단계; 및 상기 복수의 비아 홀에 울트라 캐패시터의 터미널 단자를 삽입한 상태에서 상기 도전층 패턴과 솔더링하는 단계를 포함하는 울트라 캐패시터 모듈의 제조 방법을 제공한다.
이 때, 상기 솔더링 단계에서는 상기 복수의 스페이서 패턴 사이를 충진하는 솔더층 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 상기 솔더링 단계는 웨이브 솔더링에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 기존 솔더링 공정에서 형성되는 솔더를 이용하여 균일한 전류 경로를 제공할 수 있는 울트라 캐패시터 모듈을 제공할 수 있게 된다. 이에 따라 모듈의 대용량화 및 배선 패턴의 대면적화에 부합하는 울트라 캐패시터 모듈을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 인쇄회로기판 실장 타입의 울트라 캐패시터 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 외관을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 모듈 중 하나의 울트라 캐패시터의 장착 모습을 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 PCB 배면을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 제조 단계를 순차적으로 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 모듈의 제조 과정에서의 비아 홀의 배치 관계를 절연기판의 배면에서 바라 본 평면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 모듈의 제조 과정에서의 도전층 패턴의 배치 관계를 절연기판의 배면에서 바라 본 평면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 모듈의 제조 과정에서의 스페이서 패턴의 배치관계를 절연기판의 배면에서 바라 본 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈에서의 배선 패턴의 구획 태양을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 본 발명의 디른 실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈에서의 배선 패턴의 구획 태양을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 도 10의 배선 패턴을 A-A' 방향으로 절단한 단면 형상을 예시적으로 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 복수의 울트라 캐패시터(200)의 어레이가 PCB(100) 상에 배열을 이루어 장착된다. 울트라 캐패시터는 예시적으로 3*4의 배열을 이루고 있으며, 각 행의 선단의 울트라 캐패시터 위치가 지그재그 형상을 이루도록 배치되어 있다. 본 발명에서 울트라 캐패시터의 어레이의 수 및 배치 위치는 요구되는 충방전 용량 및 전압에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
PCB(100)는 상기 울트라 캐패시터(200)의 전기적 연결을 위한 배선 패턴을 구비한다. 또한, 상기 PCB 상에는 상기 울트라 캐패시터의 충방전을 위한 모듈 터미널 단자(170A, 170B)가 형성되어 있다. 부가적으로, 별도로 도시하지는 않았지만 울트라 캐패시터의 충방전 상태를 모니터링 등의 목적으로 상기 PCB 상에는 전압 및 온도 센서 등의 부가적인 회로가 구비될 수 있음은 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 알 수 있을 것이다.
도 3은 도 2의 모듈 중 하나의 울트라 캐패시터의 장착 모습을 도시한 정면도이다.
도 3을 참조하면, 울트라 캐패시터(200)는 본체(210) 및 양극 및 음극을 포함하는 두 개의 전극 단자(220A, 220B)로 구성된다. 상기 울트라 캐패시터(200)는 상기 PCB 상의 적절한 위치에 마운트된다. 예컨대, 상기 울트라 캐패시터(200)는 상기 PCB의 장착면(100A)에 거치되는데, 전극 단자(220A, 220B)가 PCB(100)의 비아 홀(116A)을 관통하여 장착되며, 상기 PCB(100)의 배면(100B)에 상기 전극 단자의 일부가 노출된다. 이를 위하여, 상기 PCB(100)에는 상기 울트라 캐패시터의 전극 단자(220A, 220B)의 개수에 대응하는 개수의 비아 홀(116A, 116B)이 형성되어 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 PCB 배면을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 PCB(100)의 배면에는 복수의 배선 패턴(110, 120)이 형성되어 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 배선 패턴(110, 120)은 서로 간에 분리된 섬 형상을 이루도록 배열된다.
개별 배선 패턴(110, 120)은 울트라 캐패시터의 전극 단자, 모듈 터미널 단자의 배치 위치에 따라 다양한 형상으로 설계될 수 있다. 참고를 위해 울트라 캐패시터(210)의 배치 위치를 도 4에 점선으로 표시하였다.
도면을 참조하면, 2 종의 배선 패턴(110, 120)이 도시되어 있다. 먼저, 하나의 배선 패턴(110)은 인접하는 두 울트라 캐패시터의 전극 단자를 전기적으로 접속하기 위한 배선 패턴이다. 다른 하나의 배선 패턴(120)은 울트라 캐패시터의 전극 단자(220A, 200B)와 모듈 터미널 단자(170A, 170B)를 전기적으로 접속하는 배선 패턴이다.
상기 배선 패턴(110)은 인접하는 울트라 캐패시터의 전극 단자 간을 전기적으로 접속한다. 이 배선 패턴에는 비아 홀을 관통한 전극 단자(220A, 220B)가 돌출되어 있다. 본 실시예에서 하나의 배선 패턴(110)에 결합하는 인접하는 두 울트라 캐패시터의 전극 단자(220A, 220B)는 상이한 극성의 단자일 수 있다. 이 경우 상기 배선 패턴(110)은 장착된 복수의 울트라 캐패시터를 직렬로 연결할 수 있다. 물론, 이와 달리 하나의 배선 패턴이 인접하는 울트라 캐패시터의 동일한 극성의 전극 단자와 접속하도록 설계될 수도 있다.
한편, 다른 배선 패턴(120)은 울트라 캐패시터의 전극 단자(220A, 220B)와 모듈 터미널 단자(170A, 170B)를 전기적으로 접속한다. 이 배선 패턴은 울트라 캐패시터의 방전 전류가 모듈 터미널 단자(170A, 170B)를 통해 외부 기기로 공급되게 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배선 패턴(110, 120)은 길이 방향으로 연장되는 복수의 스페이서 패턴(114)를 구비하고 있다. 도면에는 모든 배선 패턴(110, 120)에 복수의 스페이서 패턴(114)이 구비된 것으로 도시하고 있지만, 이는 단지 예시적인 것으로 일부의 배선 패턴에만 스페이서 패턴(114)이 형성될 수 있음은 물론이다. 도 4에 도시된 실시예에서 상기 배선 패턴(110, 120)의 적층 구조에 대해서는 따로 후술한다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 울트라 캐패시터 모듈의 제조 과정의 일례를 설명한다.
먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 제조 단계를 순차적으로 도시한 모식도이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 절연기판(102)은 예컨대 에폭시나 베이클라이트 등의 절연체 수지로 형성되며, 상기 절연기판(102)의 적절한 위치에는 복수의 비아홀(116)이 형성된다. 도 6은 도 4와 관련하여 설명한 예시적인 모듈의 제조 과정에서의 비아 홀(116A, 116B, 117A, 117B)의 배치 관계를 배면에서 바라 본 평면도이다.
도 6에서 참조번호 117A 및 117B는 모듈 터미널의 장착을 위한 비아 홀을 나타낸다. 본 실시예의 도면에서 비아 홀은 사각 형상인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 단자의 장착을 가능하게 하는 임의 형상의 비아 홀이 사용될 수 있다.
다음 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 절연기판(102) 상에 도전층 패턴(112)이 형성된다. 상기 도전층 패턴(112)은 예컨대 동박으로 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도전층 패턴(112)은 절연기판(102) 양면의 대응 위치에서 서로 대향하도록 형성되며, 비아 홀(116)을 통해 서로 연결되어 있다. 그러나, 본 실시예에서 장착면 및 배면의 도전층 패턴(112)은 상이한 형상을 가질 수도 있으며, 도전층 패턴(112)은 절연기판(102)의 배면에만 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 7은 도 4와 관련하여 설명한 예시적인 모듈의 제조 과정에서의 도전층 패턴(112, 122)의 배치 관계를 절연기판의 배면에서 바라 본 평면도이다. 도 7을 참조하면, 각각의 도전층 패턴(112, 122)는 인접하는 다른 도전층 패턴(112, 122)과 물리적으로 분리된 섬 구조로 배치된다. 하나의 도전층 패턴(112, 122)에는 두 개의 비아 홀이 대응되어 있다.
다시 도 5의 (c)를 참조하면, 절연기판의 일면 예컨대 울트라 캐패시터 장착면의 도전층 패턴(112, 122) 상에는 절연층(113)이 형성된다. 이 때, 상기 절연층(113)의 일부 즉 비아 홀(116)에 대응되는 부분에는 개구부가 형성된다. 이와 같은 절연층(113)은 통상의 인쇄기법에 의해 구현될 수 있는데, 예컨대 절연 수지의 도포 및 경화 또는 PSR(Photo Solder resist) 잉크의 도포 및 경화에 의해 구현될 수 있다.
한편, 절연기판의 배면측 도전층 패턴(112, 122) 상에는 복수의 스페이서 패턴(114)이 형성된다. 상기 스페이서 패턴(114)은 바람직하게는 절연성 수지에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 스페이서 패턴(114)은 PSR 잉크를 사용한 스크린 프린팅 기법에 의해 구현될 수 있다. 물론, 그 밖에 절연성 수지를 임의의 형상으로 도포하기 위한 알려진 기법이 사용될 수도 있다. 도 8은 도 4와 관련하여 설명한 예시적인 모듈의 제조 과정에서의 스페이서 패턴(114)의 배치관계를 나타낸 평면도이다.
다음, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 스페이서 패턴(114)을 형성한 후 절연기판(102)의 장착면측에 울트라 캐패시터(200)를 장착한다. 상기 울트라 캐패시터의 전극 단자(220)를 비아 홀(116)로 삽입함으로써 울트라 캐패시터가 장착된다. 울트라 캐패시터의 장착시 울트라 캐패시터의 본체(210)는 절연층(113)에 의해 제1 도전층 패턴(112)과는 절연된다.
이어서, 도 5의 (e)에 도시된 바와 같이, 상기 절연기판(102)의 도전층 패턴(120)과 울트라 캐패시터의 전극 단자(220)를 솔더링한다. 솔더링 방법으로는 다양한 솔더링 기법이 사용될 수 있다. 예컨대 PCB를 솔더링하는 통상의 방식이 사용될 수 있는데, PCB의 배면을 납조에 노출하는 웨이브 솔더링(wave soldering) 기법이 사용될 수 있다.
도 5의 (e)에 도시된 바와 같이, 솔더링에 의해 제공된 솔더는 상기 절연기판(102)의 비아 홀(116)로 공급되어 도전층 패턴(112)과 전극 단자(220)가 견고히 결합되도록 한다. 또한, 솔더는 도전층 패턴(112) 상부와, 스페이서 패턴 사이에 소정 두께로 증착되어 솔더층 패턴(115)을 형성한다.
솔더링 시 증착 두께의 균일성은 도전층 패턴의 면적에 반비례한다. 또, 대용량의 전류를 흘리기 위해 보다 넓은 도전층 패턴이 요구되며 이 때 증착된 솔더층 두께는 도전층 패턴 전체에서 보면 더욱 불균일해지게 된다. 본 발명에서는 스페이서 패턴을 사용하는데, 스페이서 패턴은 도전층 패턴의 면적을 여러 단위 면적으로 구획하는 결과를 낳는다. 대면적의 도전층 패턴을 적절한 크기로 구획함으로써 솔더링시 솔더층의 두께 균일성이 보장될 수 있게 된다.
이상 본 발명의 본 발명의 울트라 캐패시터 모듈의 제조 과정의 일례를 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상술한 본 발명의 모듈 제조 과정은 베어 기판에서 시작하여 인쇄회로기판을 제조하는 과정을 포함하고 있지만, 이와 달리 동박 패턴 및 상기 동박 패턴을 보호하는 절연막이 형성된 기 제조된 인쇄회로기판으로부터 시작될 수 있다. 이 경우, 인쇄회로기판 일면의 절연막을 벗겨내고 노출된 동박 패턴 상에 스페이서 패턴을 형성하는 방식으로 모듈을 제조할 수 있을 것이다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈에서의 배선 패턴의 구획 태양을 설명한다.
도 9의 (a)와 (b)는 각각 스페이서 패턴(114) 형성 후 솔더링을 거쳐 제조된 하나의 배선 패턴(110)을 평면적으로 도시한 도면이다. 이 때, 도 5의 (e)에 도시한 바와 같이, 배선 패턴(110)은 도전층 패턴(112), 스페이서 패턴(114) 및 솔더층 패턴(115)의 적층 구조를 갖는다.
도 9의 (a) 및 (b)에서 두 개의 스페이서 패턴(114)은 서로 다른 방식으로 배선 패턴(110)을 실질적으로 3등분하고 있다. 각각의 경우 하나의 전극 단자(220A)로부터 다른 하나의 전극 단자(220B)로 흐르는 전류의 경로는 크게 3 가지로 구분될 수 있다.
먼저, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 경로 ①은 스페이서 패턴을 횡단하는 경로로서 스페이서 패턴 형성 부위에는 솔더층이 존재하지 않는다. 따라서 이 경로는 단위 길이당 높은 저항을 갖는 경로일 수 있다. 한편, 경로 ② 및 ③은 단위 길이당 저항은 낮지만 경로 ①에 비해 길이가 길며 이로 인해 다소 높은 저항을 갖는 경로가 된다.
다음으로, 도 9의 (b)의 스페이서 패턴 배치에서, 경로 ①은 솔더층으로 인해 단위 길이당 낮은 저항을 갖는 경로가 되며, 도 9의 (a)의 경로 ①에 비해 낮은 저항의 전류 경로이다. 그러므로, 배선 패턴을 구획하는 스페이서 패턴(114)은 두 전극 단자가 마주보는 시선 방향과 실질적으로 평행하도록 연장되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배선 패턴의 구획 태양을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 10의 (a)을 참조하면, 본 실시예에서 시선 방향의 전류 경로(①)를 확보하기 위하여 스페이서 패턴(114)은 전극 단자(220A)에서 다른 전극 단자(220B)를 바라보는 방향으로 배치되어 있다. 또한, 스페이서 패턴(114)들은 상호 간에 실질적으로 평행하게 배열되어 있다. 또, 도시된 바와 같이 스페이서 패턴(114)은 전극 단자(220A, 220B) 주변에서 종단된다. 이것은 전극 단자(220A, 220B) 주변에서의 다양한 전류 경로를 확보할 수 있게 한다.
다음으로, 도 10의 (b)를 참조하면, 본 실시예에서의 스페이서 패턴(114)은 두 전극 단자 사이에서 스페이서 패턴(114)은 전극 단자 간의 전류 경로(②)를 확보하기 위하여 두 단자 간에 시선 방향으로 연장되며, 실질적으로 평행하게 배열되어 있다. 또한, 도 10의 (a)와 마찬가지로 스페이서 패턴(114)은 전극 단자(220A, 220B) 주변에서 종단부를 구비하고 있다. 그러나, 도 10의 (a)와는 달리 배선 패턴(110) 상단부의 일련의 스페이서 패턴(114)들은 나머지 스페이서 패턴과는 평행하지 않다.
도 11은 도 10의 (a)의 배선 패턴을 A-A' 방향으로 절단한 단면 형상을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 절연기판(102) 배면의 도전층 패턴(112) 상에는 스페이서 패턴(114) 및 솔더층 패턴(115)이 교대로 반복되어 있다. 본 발명의 일실시예에서는 전류 경로의 확보를 위하여 스페이서 패턴의 너비(w1)는 솔더층 패턴(115)의 너비(w2)보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 상기 스페이서 패턴의 높이(h1)는 보다 낮은 단위 길이당 저항을 얻기 위해 솔더층 패턴의 높이(h2)보다 작은 것이 바람직하다. 본 발명에서 복수의 스페이서 패턴은 각 패턴 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 설계될 수 있다. 물론, 각 패턴 사이의 간격은 소정 값을 초과하지 않는 범위에서 변동하는 값을 가지도록 설계될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 인쇄회로기판 100A 장착면
100B 배면 102 절연기판
110, 120 배선 패턴 112, 122 도전층 패턴
113 절연층 114 스페이서 패턴
115 솔더층 패턴
116, 116A, 116B 전극 단자용 비아 홀
117A, 117B 터미널 단자용 비아 홀
200 울트라 캐패시터 210 울트라 캐패시터 본체
220, 220A, 220B 울트라 캐패시터 전극 단자

Claims (12)

  1. 복수의 비아 홀이 형성된 절연기판, 상기 절연기판 상의 일면에 형성되며 서로 분리된 섬 구조의 복수의 배선 패턴, 및 상기 복수의 비아 홀을 통해 상기 절연기판 상의 타면에 장착되는 복수의 울트라 캐패시터를 포함하는 울트라 캐패시터 모듈에 있어서,
    상기 복수의 배선 패턴 중 적어도 일부의 배선 패턴은,
    도전층 패턴;
    상기 도전층 패턴 상에 소정 간격으로 이격되어 연장되며, 상기 도전층 패턴을 적어도 3개의 부분으로 분할하는 복수의 스페이서 패턴; 및
    상기 도전층 패턴 상에서 상기 복수의 스페이서 패턴 사이를 충진하는 솔더층을 구비한 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서 패턴의 적어도 일부는 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 일부의 배선 패턴은 상기 복수의 울트라 캐패시터의 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자와 결합하며,
    상기 복수의 스페이서 패턴 중 적어도 일부는 상기 제1 전극 단자로부터 상기 제2 전극 단자 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자는 상기 복수의 울트라 캐패시터 중 상이한 울트라 캐패시터의 상이한 극성의 단자인 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서 패턴 중 적어도 일부는 상기 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자 사이에서 연속적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서 패턴 중 적어도 일부는 상기 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자 부근에서 종단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 솔더층의 높이는 상기 복수의 스페이서 패턴 각각의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 솔더층의 폭은 상기 복수의 스페이서 패턴 각각의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  10. 복수의 비아 홀을 구비하고, 적어도 일면에 서로 분리되는 섬 구조의 복수의 도전층 패턴을 포함하는 인쇄회로기판을 제공하는 단계;
    상기 인쇄회로기판의 상기 복수의 도전층 패턴 중 적어도 일부의 도전층 패턴 상에 소정 간격으로 이격되어 연장되며 상기 적어도 일부의 도전층 패턴을 적어도 3개의 부분으로 분할하는 복수의 스페이서 패턴을 제공하는 단계; 및
    상기 복수의 비아 홀에 복수의 울트라 캐패시터의 터미널 단자를 삽입한 상태에서 상기 복수의 도전층 패턴과 솔더링하는 단계를 포함하는 울트라 캐패시터 모듈의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 솔더링 단계에서 상기 복수의 스페이서 패턴 사이를 충진하는 솔더층이 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 솔더링 단계는 웨이브 솔더링에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20100110650A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Maxwell Martha A Soldering Strategies for Printed Circuit Board Assemblies
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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인용발명 1: 일본 공개특허공보 특개2001-178151호(2001.06.29.) 1부.*
인용발명 2: 미국 특허출원공개공보 US2010/0110650호(2010.05.06.) 1부.*

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