KR101306601B1 - Super capacitor of surface mount type - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슈퍼 커패시터(super capacitor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기기의 기판에 표면 실장할 수 있고 셀이 실장된 영역에 대한 향상된 기밀 신뢰성을 제공하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to super capacitors, and more particularly to surface mount supercapacitors that can be surface mounted on a substrate of an electronic device and provide improved hermetic reliability for the area in which the cell is mounted.
각종 휴대용 전자기기를 비롯하여 전기자동차 등은 전원 공급 장치가 요구되는 시스템이나, 순간적으로 발생하는 과부하를 조절 또는 공급하는 시스템을 위한 전기에너지 저장장치도 요구되고 있으며, 이러한 전기에너지 저장장치로 Ni-MH 전지, Ni-Cd 전지, 납축전지 및 리튬이차전지와 같은 이차전지와, 높은 출력 밀도를 가지면서 충방전 수명이 무제한에 가까운 슈퍼 커패시터, 알루미늄 전해 커패시터 및 세라믹 커패시터 등이 있다.In addition to various portable electronic devices, there is a demand for electric power storage devices for electric vehicles and electric energy storage devices for systems for controlling or supplying instantaneous overload. Ni-MH A secondary battery such as a Ni-Cd battery, a lead-acid battery, and a lithium secondary battery, and a super capacitor, an aluminum electrolytic capacitor, and a ceramic capacitor having a high output density and close to unlimited charge / discharge life.
특히 슈퍼 커패시터는 전기이중층 커패시터(EDLC; Electric Double Layer Capacitor), 유사 커패시터(pseudo capacitor), 리튬 이온 커패시터(LIC; lithium ion capacitor)와 같은 하이브리드 커패시터(hybrid capacitor) 등이 있다.In particular, the super capacitor includes an electric double layer capacitor (EDLC), a pseudo capacitor, and a hybrid capacitor such as a lithium ion capacitor (LIC).
여기서 전기이중층 커패시터는 서로 다른 상의 계면에 형성된 전기이중층에서 발생하는 정전하현상을 이용한 커패시터로서, 에너지 저장 메커니즘이 화학반응에 의존하는 배터리에 비하여 충방전 속도가 빠르고 충방전 효율이 높으며 사이클 특성이 월등하여 백업 전원에 광범위하게 사용되며, 향후 전기자동차의 보조전원으로서의 가능성도 무한하다.Here, the electric double layer capacitor is a capacitor using an electrostatic charge phenomenon occurring in an electric double layer formed at the interface of different phases, and has a charge / discharge speed faster than that of a battery in which the energy storage mechanism depends on a chemical reaction, And it is widely used as a backup power source, and the potential as an auxiliary power source for electric vehicles in the future is also unlimited.
유사 커패시터는 전극과 전기화학 산화물의 산화-환원 반응을 이용하여 화학 반응을 전기적 에너지로 전환하여 저장하는 커패시터이다. 유사 커패시터는 전기이중층 커패시터가 전기화학 이중층형 전극 표면에 형성된 이중층에만 전하를 저장하는 데 비하여 전극 재료의 표면 근처까지 전하를 저장 할 수 있어 저장 용량이 전기이중층 커패시터에 비하여 약 5배정도 크다. 금속산화물 전극재료로는 RuOx, IrOx, MnOx 등이 사용되고 있다.A pseudocapacitor is a capacitor that converts a chemical reaction into electrical energy using an electrode and an oxidation-reduction reaction of an electrochemical oxide. The pseudocapacitor has a storage capacity about 5 times larger than that of the electric double layer capacitor because the electric double layer capacitor can store the electric charge near the surface of the electrode material as compared with the electric double layer capacitor formed on the surface of the electrochemical double layer type electrode. As the metal oxide electrode material, RuOx, IrOx, MnOx and the like are used.
그리고 리튬 이온 커패시터는 기존 전기이중층 커패시터의 고출력 및 장수명 특성과, 리튬 이온 전지의 고에너지밀도를 결합한 새로운 개념의 이차전지 시스템이다. 전기이중층 내 전하의 물리적 흡착반응을 이용하는 전기이중층 커패시터는 우수한 출력특성 및 수명특성에도 불구하고 낮은 에너지밀도 때문에 다양한 응용분야에 적용이 제한되고 있다. 이러한 전기이중층 커패시터의 문제점을 해결하는 수단으로서 음극 활물질로서 리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 탄소계 소재를 이용하는 리튬 이온 커패시터가 제안되었으며, 리튬 이온 커패시터는 이온화 경향이 큰 리튬 이온을 음극에 미리 도핑하여 음극의 전위를 대폭적으로 낮출 수 있고, 셀 전압도 종래의 전기이중층 커패시터의 2.5 V 대비 크게 향상된 3.8 V 이상의 고전압 구현이 가능하며 높은 에너지 밀도를 발현할 수 있다.The lithium ion capacitor is a new concept of a secondary battery system that combines the high power and long life characteristics of a conventional electric double layer capacitor with the high energy density of a lithium ion battery. Electric double layer capacitors using the physical adsorption reaction of electric charges in the electric double layer have been limited in their application to various applications due to their low energy density despite excellent power characteristics and lifetime characteristics. As a means for solving the problem of such an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor using a carbon-based material capable of inserting and separating lithium ions as a negative electrode active material has been proposed. The lithium ion capacitor has a structure in which lithium ions, And the cell voltage can realize a high voltage of 3.8 V or more, which is much higher than that of the conventional electric double layer capacitor by 2.5 V, and can exhibit a high energy density.
이러한 슈퍼 커패시터의 기본적인 구조는 다공성 전극과 같이 표면적이 상대적으로 큰 전극, 전해질, 집전체(current collector), 분리막(separator)으로 이루어져 있으며, 단위 셀 전극의 양단에 수 볼트의 전압을 가해 전해질 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.The basic structure of such a supercapacitor is composed of an electrode, an electrolyte, a current collector, and a separator having a relatively large surface area such as a porous electrode. A voltage of several volts is applied to both ends of the unit cell electrode, And the electrochemical mechanism generated by adsorption on the surface of the electrode moves along the electric field. These cells are sealed to the upper and lower cases made of metal, and the upper and lower terminals are attached to the outer surfaces of the upper and lower cases.
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.However, the conventional supercapacitor requires a gasket and a coating material for insulation and airtightness of the upper and lower cases, as well as a coating and pressing process. Therefore, the assembly and productivity are deteriorated and the cost is high I have a problem.
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.In addition, since the upper and lower terminals have a structure that protrudes to the outside of the upper and lower cases, not only the size of the super capacitor is increased but also takes a lot of mounting space when mounting on the substrate of the electronic device.
그리고 상부 및 하부 단자의 부착 과정에서 용접 및 휨 불량 등이 빈번히 발생되고 있는 실정이다.And welding and deflection defects frequently occur in the process of attaching the upper and lower terminals.
이러한 문제점들은 결국 슈퍼 커패시터의 기능성과 사용성을 저하시키는 결과를 초래한다.These problems result in lowering the functionality and usability of the supercapacitor.
따라서 본 발명의 목적은 전자기기의 기판에 표면 실장할 수 있고, 조립 공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 표면 실장형 슈퍼 커패시터를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a surface mount supercapacitor that can be surface mounted on a substrate of an electronic device and can improve productivity by simplifying the assembly process.
본 발명의 다른 목적은 셀이 실장된 공간에 대한 향상된 기밀 신뢰성을 제공할 수 있는 표면 실장형 슈퍼 커패시터를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a surface mount supercapacitor capable of providing improved hermetic reliability for the space in which the cell is mounted.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터는 배선기판, 셀, 리드, 도금층 및 코팅층을 포함한다. 상기 배선기판은 상부면에 전극 실장 영역과 상기 전극 실장 영역의 둘레에 리드 접합 패턴이 형성되고, 하부면에 상기 전극 실장 영역 및 상기 리드 접합 패턴과 각각 전기적으로 연결된 복수의 외부 접속 패드가 형성된다. 상기 셀은 상기 배선기판의 전극 실장 영역에 접합되어 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성된 분리막, 상기 분리막 위에 형성된 제2 전극, 및 상기 제1 및 제2 전극에 함침되는 전해질을 구비한다. 상기 리드는 상기 배선기판에 실장된 셀을 덮으며, 내측면이 상기 제2 전극에 접합되어 전기적으로 연결되고, 가장자리 부분이 상기 배선기판의 리드 접합 패턴에 접합되어 전기적으로 연결된다. 상기 도금층은 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분을 덮는다. 그리고 상기 코팅층은 절연성 플라스틱 소재로 적어도 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분에 형성된 상기 도금층을 덮도록 형성된다.In order to achieve the above object, the surface mount supercapacitor according to the present invention includes a wiring board, a cell, a lead, a plating layer and a coating layer. A lead bonding pattern is formed on the upper surface of the wiring board and a plurality of external connection pads are formed on the lower surface of the electrode mounting region and the lead bonding pattern and are electrically connected to the lead bonding pattern . The cell may include a first electrode bonded to and electrically connected to an electrode mounting region of the wiring board, a separator formed on the first electrode, a second electrode formed on the separator, and an electrolyte impregnated in the first and second electrodes. Equipped. The lead covers a cell mounted on the wiring board, and an inner surface thereof is bonded to the second electrode to be electrically connected, and an edge portion thereof is bonded to the lead bonding pattern of the wiring board to be electrically connected. The plating layer covers the bonded portion of the wiring board and the lead. The coating layer is formed of an insulating plastic material to cover at least the plating layer formed on the bonded portion of the wiring board and the lead.
본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 도금층은 적어도 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분의 외측면을 덮도록 형성되고, 상기 코팅층은 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분의 외측면에 형성된 상기 도금층 부분을 덮도록 형성될 수 있다.In the surface mount supercapacitor according to the present invention, the plating layer is formed to cover at least the outer surface of the bonded portion of the wiring board and the lead, and the coating layer is formed on the outer surface of the bonded portion of the wiring board and the lead. It may be formed to cover the plating layer portion formed.
본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 도금층은 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분이 노출되는 상기 배선기판과 리드의 외측면에 형성되고, 상기 코팅층은 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분의 외측면을 덮도록 형성될 수 있다.In the surface mount supercapacitor according to the present invention, the plating layer is formed on an outer surface of the wiring board and the lead to which the bonded portion of the wiring board and the lead is exposed, and the coating layer is bonded to the wiring board and the lead. It may be formed to cover the outer surface of the portion.
본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 도금층은 전해 도금 또는 무전해 도금으로 30 내지 70㎛ 두께로 형성될 수 있다.In the surface mount supercapacitor according to the present invention, the plating layer may be formed to a thickness of 30 to 70㎛ by electrolytic plating or electroless plating.
본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 도금층의 소재는 니켈, 주석, 금 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the surface mount supercapacitor according to the present invention, the material of the plating layer may include at least one of nickel, tin, and gold.
본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 코팅층은 에폭시 소재의 코팅층일 수 있다.In the surface mount supercapacitor according to the present invention, the coating layer may be a coating layer of epoxy material.
본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 도금층은 상기 리드의 표면을 포함하여 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분을 덮고, 상기 코팅층은 상기 도금층을 덮는다.In the surface mount supercapacitor according to the present invention, the plating layer covers the bonded portion of the wiring board and the lead including the surface of the lead, and the coating layer covers the plating layer.
그리고 본 발명에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터에 있어서, 상기 도금층은 상기 배선기판의 외부 접속 패드에 대해서 이격되게 형성되고, 상기 코팅층은 상기 도금층을 덮어 상기 외부 접속 패드와 전기적으로 절연시킨다.In the surface mount supercapacitor according to the present invention, the plating layer is formed to be spaced apart from the external connection pad of the wiring board, and the coating layer covers the plating layer to electrically insulate the external connection pad.
본 발명에 따른 슈퍼 커패시터는 배선기판 위에 실장된 셀을 리드로 덮어 봉합한 후, 배선기판과 리드의 접합된 부분에 도금층을 형성하여 이중으로 봉합하고, 배선기판의 하부면에 외부 접속 패드가 형성된 구조를 갖기 때문에, 슈퍼 커패시터의 조립 공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 슈퍼 커패시터를 외부 접속 패드를 이용하여 전자기기의 기판에 표면 실장할 수 있고, 슈퍼 커패시터의 크기를 줄이고, 전자기기의 기판에 실장 시 실장 면적을 줄일 수 있다.The supercapacitor according to the present invention covers and seals a cell mounted on a wiring board with a lead, and then seals a double layer by forming a plating layer on the bonded portion of the wiring board and the lead, and an external connection pad is formed on the bottom surface of the wiring board. Because of the structure, it is possible to improve the productivity by simplifying the assembly process of the supercapacitor, surface mount the supercapacitor on the substrate of the electronic device using the external connection pad, reduce the size of the supercapacitor, When mounting on a board, the mounting area can be reduced.
또한 본 발명에 따른 슈퍼 커패시터는 배선기판 위에 실장된 셀을 리드로 덮어 봉합하고, 배선기판과 리드의 접합된 부분을 도금하여 도금층을 형성함으로써, 셀이 실장된 공간에 대한 높은 기밀성을 제공할 수 있다. 이로 인해 리드와 배선기판 간에 접합 불량이 발생되더라도, 셀에 함침된 전해질이 배선기판과 리드의 경계면을 타고 누액이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the supercapacitor according to the present invention covers and seals a cell mounted on a wiring board with a lead, and forms a plating layer by plating a bonded portion of the wiring board and the lead, thereby providing high airtightness to the space in which the cell is mounted. have. As a result, even if a poor bonding occurs between the lead and the wiring board, leakage of electrolyte may be prevented from occurring through the interface between the wiring board and the lead.
또한 본 발명에 따른 슈퍼 커패시터는 배선기판의 외측면에 형성된 도금층을 절연성의 코팅층으로 덮어 보호하기 때문에, 슈퍼 커패시터를 전자기기의 기판에 리플로우 솔더링(flow solding)하는 과정에서 도금층과 배선기판의 외부 접속 패드 간에 전기적 쇼트가 발생되는 것을 차단할 수 있다.In addition, since the supercapacitor according to the present invention covers and protects the plating layer formed on the outer surface of the wiring board with an insulating coating layer, the outer surface of the plating layer and the wiring board in the process of reflow soldering the supercapacitor to the substrate of the electronic device. It is possible to prevent the electrical short between the connection pads.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2선 단면도이다.
도 3은 도 1의 슈퍼 커패시터의 하부면을 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 1의 슈퍼 커패시터의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 5 내지 도 10은 도 4의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.1 is a perspective view showing a surface mount type super capacitor according to an embodiment of the present invention.
2 is a sectional view taken along the line 2-2 in Fig.
3 is a plan view showing a lower surface of the supercapacitor of FIG.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the supercapacitor of FIG.
FIGS. 5 to 10 are views showing respective steps according to the manufacturing method of FIG.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
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 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.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 2-2선 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 슈퍼 커패시터의 하부면을 보여주는 평면도이다.1 is a perspective view showing a surface mount type super capacitor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 of FIG. 1. And FIG. 3 is a plan view showing a lower surface of the supercapacitor of FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 표면 실장형 슈퍼 커패시터(100)는 배선기판(10), 셀(20), 리드(40; lid), 도금층(60) 및 코팅층(70)을 포함한다. 슈퍼 커패시터(100)는 배선기판(10)의 상부면(12)에 셀(20)이 실장되고, 셀(20)이 실장된 영역을 리드(40)로 봉합한 후, 다시 리드(40)가 접합된 부분을 도금층(60)으로 봉합한 이중 봉합 구조를 갖는다. 이때 셀(20)은 제1 전극(21), 분리막(23), 제2 전극(25) 및 전해질을 포함한다.1 to 3, the
여기서 배선기판(10)은 절연성의 기판 몸체(11)와, 기판 몸체(11)에 형성된 회로 배선 패턴(13)을 포함하는 인쇄회로기판이다.The
기판 몸체(11)는 상부면(12)과, 상부면(12)에 반대되는 하부면(14)을 가지며, 절연성 소재로 제조될 수 있다. 기판 몸체(11)의 소재로는 FR4 또는 세라믹 소재가 사용될 수 있다. 이러한 기판 몸체(11)는 사각판 형태로 제조될 수 있다.The
회로 배선 패턴(13)은 기판 몸체(11)의 상부면(12)에 형성되는 전극 실장 영역(15) 및 리드 접합 패턴(17)과, 기판 몸체(11)의 하부면(14)에 형성되는 복수의 외부 접속 패드(18)를 포함한다. 전극 실장 영역(15)은 기판 몸체(11)의 상부면(12)의 중심 부분에 형성된다. 리드 접합 패턴(17)은 전극 실장 영역(15)의 둘레에 형성된다. 그리고 복수의 외부 접속 패드(18)는 기판 몸체(11)의 하부면(14)에 형성되며, 기판 몸체(11)를 관통하는 비아 홀(19)에 의해 전극 실장 영역(15) 및 리드 접합 패턴(17)과 각각 전기적으로 연결된다. 회로 배선 패턴(13)의 소재로는 구리가 사용될 수 있다.The
이때 리드 접합 패턴(17)은 전극 실장 영역(15)을 둘러싸는 고리 형태로 형성되며, 전극 실장 영역(15)에 대해서 일정 간격 이격되어 형성되어 있다. 복수의 외부 접속 패드(18)는 셀(20)의 제1 및 제2 전극(21,25)에 대응되게 한 쌍이 마련될 수 있다. 한 쌍의 외부 접속 패드(18a,18b)는 작업자가 슈퍼 커패시터(100)를 제조한 이후에 제1 및 제2 전극(21,25)에 연결된 단자를 쉽게 구분할 수 있도록 서로 다른 길이로 형성될 수 있다.At this time, the
셀(20)은 전극 실장 영역(15)에 실장되며, 셀(20)은 제1 전극(21), 분리막(23), 제2 전극(25) 및 전해질을 포함한다. 제1 전극(21)은 전극 실장 영역(15)에 제1 접합 부재(31)를 매개로 접합되어 전기적으로 연결된다. 분리막(23)은 제1 전극(21) 위에 적층된다. 제2 전극(25)은 분리막(23) 위에 적층된다. 그리고 전해질은 제1 및 제2 전극(21,25)에 함침된다. 이때 제1 전극(21)과 제2 전극(25)은 양극 또는 음극 중에 하나이며 서로 다른 극성을 갖는다. 제1 접합 부재(31)로는 전기 전도성을 갖는 접착제로서, 카본 페이스트, 도전성 폴리머, 은-에폭시 접착제 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 제1 접합 부재(31)는 액상 또는 시트 형태로 제공될 수 있다. 이러한 셀(20)은 전기이중층 커패시터, 유사 커패시터, 리튬 이온 커패시터와 같은 하이브리드 커패시터를 형성하는 셀일 수 있다.The
리드(40)는 배선기판(10)의 상부면(12)에 실장된 셀(20)을 덮어 셀(20)이 실장된 영역을 외부와 밀폐시킨다. 즉 리드(40)는 배선기판(10)에 실장된 셀(20)을 덮으며, 내측면이 제2 전극(25)에 제2 접합 부재(33)를 매개로 접합되어 전기적으로 연결되고, 가장자리 부분이 배선기판(10)의 리드 접합 패턴(17)에 제3 접합 부재(35)를 매개로 접합되어 전기적으로 연결된다. 이러한 리드(40)는 전기 전도성이 양호한 금속 소재로 제조되며, 덮개부(41)와 접합부(43)로 구성될 수 있다. 덮개부(41)는 셀(20)이 삽입되는 내부 공간(45)이 형성되어 있고, 내부 공간(45)의 바닥면(47)에 제2 전극(25)이 제2 접합 부재(33)를 매개로 접합되어 전기적으로 연결된다. 접합부(43)는 덮개부(41)의 가장자리 부분과 일체로 형성되어 리드 접합 패턴(17)에 제3 접합 부재(35)를 매개로 접합되어 전기적으로 연결된다. 접합부(43)는 덮개부(41)의 가장자리 부분에서 외측으로 절곡된 형태로 형성될 수 있다.The
따라서 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 셀(20)의 제1 전극(21)이 전극 실장 영역(15) 및 비아 홀(19)을 통해서 배선기판(10)의 하부면(14)에 형성된 외부 접속 패드(18)에 전기적으로 연결된다. 셀(20)의 제2 전극(25)은 리드(40), 리드 접합 패턴(17) 및 비아 홀(19)을 통해서 배선기판(10)의 하부면(14)에 형성된 외부 접속 패드(18)와 전기적으로 연결된다.Accordingly, in the
이때 제2 및 제3 접합 부재(33,35)는 전기 전도성을 갖는 접착제로서, 카본 페이스트, 솔더 페이스트, 도전성 폴리머, 은-에폭시 접착제 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 특히 제3 접합 부재(35)는 인쇄 방법으로 배선기판(10)의 리드 접합 패턴(17) 위에 형성될 수 있다. 제3 접합 부재(35)를 인쇄 방법으로 배선기판(10)의 리드 접합 패턴(17) 위에 형성하는 이유는 제3 접합 부재(35)의 도포량과 접합 면적을 규격화하여 리드(40)의 접합 작업을 간편하고 효율적으로 수행하고, 그 접합 상태를 보다 안정적으로 유지하면서, 리드(40)를 접합하는 과정에서 제3 접합 부재(35)가 전극 실장 영역(15)으로 번지는 것을 방지하기 위해서이다. 그 외 리드(40)의 접합부(43)는 배선기판(10)의 리드 접합 패턴(17)에 초음파 또는 고주파 등을 이용한 용접의 방법으로 접합될 수 있다.In this case, the second and
도금층(60)은 배선기판(10)과 리드(40)가 접합된 부분을 덮도록 형성된다. 도금층(60)은 리드(40)와 더불어 셀(20)이 실장된 공간에 대한 기밀성을 제공하며, 리드(40)가 접합된 부분을 외부 환경으로부터 보호하는 기능을 수행한다. 도금층(60)은 리드(40)가 접합된 부분, 즉 접합부(43)를 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 전해 도금 또는 무전해 도금 방법으로 형성할 수 있다. 도금층(60)의 소재로는 슈퍼 커패시터(100)를 전자기기의 기판에 실장하는 리플로우 솔더링(flow solding)에서 작용하는 온도에 도금층(60)이 견딜 수 있는 금속 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 니켈, 주석, 금 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 도금층(60)은 30 내지 70㎛의 두께로 형성될 수 있다. The
이때 도금층(60)은 적어도 배선기판(10)과 리드(40)의 접합된 부분 즉, 배선기판(10), 제3 접합 부재(35) 및 리드(40)의 접합부(43)의 외측면(11a)을 덮도록 형성된다. 도금층(60)은 리드(40)와 배선기판(10) 간의 안정적인 기밀성을 확보하기 위해서, 리드 접합 패턴(17)에 접합된 리드(40)의 접합 부분을 덮도록 배선기판(10)의 상부면(12)에 형성된다. 본 실시예에서는 도금층(60)이 리드(40)와 배선기판(10)의 접합된 부분을 포함하여 리드(40)의 표면에도 형성된 예를 개시하였다.At this time, the
하지만 도금층(60)은 가능하면 배선기판(10)의 하부면(14) 보다는 위쪽에 형성하는 것이 바람직하다. 즉 슈퍼 커패시터(100)를 전자기기의 기판 위에 솔더 페이스트를 개재하여 리플로우 솔더링하는 과정에서, 솔더 페이스트를 매개로 도금층(60)과, 외부 접속 패드(18)에 전기적 쇼트가 발생될 수 있기 때문이다.However, the
그리고 코팅층(70)은 절연성의 플라스틱 소재로, 적어도 배선기판(10)과 리드(40)의 접합된 부분에 형성된 도금층(60)을 덮도록 형성된다. 도금층(60)이 적어도 배선기판(10)과 리드(40)의 접합된 부분의 외측면을 덮도록 형성될 때, 코팅층(70)은 배선기판(10)과 리드(40)의 접합된 부분의 외측면에 형성된 도금층(60) 부분을 덮도록 형성된다. 도금층(60)은 배선기판(10)의 외부 접속 패드(18)에 대해서 이격되게 형성되고, 코팅층(70)은 도금층(60)을 덮어 외부 접속 패드(18)와 전기적으로 절연시킨다. 이때 코팅층(70)의 소재로는 에폭시 소재가 사용될 수 있으며, 포팅 방법으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 도금층(60)은 리드(40)의 표면을 포함하여 배선기판(10)과 리드(40)의 접합된 부분을 덮도록 형성되고, 코팅층(70)은 도금층(60) 전체를 덮도록 형성된 예를 개시하였다.The
이와 같이 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 배선기판(10) 위에 셀(20)을 실장한 후 리드(40)로 덮고, 다시 리드(40)의 접합된 부분을 도금층(60)으로 봉합하고, 배선기판(10)의 하부면(14)에 복수의 외부 접속 패드(18)가 형성된 구조를 갖기 때문에, 슈퍼 커패시터(100)의 조립 공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 슈퍼 커패시터(100)를 복수의 외부 접속 패드(18)를 이용하여 전자기기의 기판에 표면 실장하고, 슈퍼 커패시터(100)의 크기를 줄이고 전자기기의 기판에 표면 실장 시 실장 면적을 줄일 수 있다.As described above, the
또한 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 배선기판(10)의 상부면(12)에 실장된 셀(20)을 리드(40)와 도금층(60)을 이용하여 이중 봉합한 구조를 갖기 때문에, 셀(20)이 실장된 공간에 대한 높은 기밀성을 확보할 수 있다. 즉 도금층(60)이 배선기판(10)과 리드(40)의 접합된 부분의 외측면을 덮고 있기 때문에, 리드(40)와 배선기판(10) 간에 접합 불량이 발생되더라도, 셀(20)에 함침된 전해질이 배선기판(10)과 리드(40)의 경계면을 타고 누액이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the
또한 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)는 배선기판(10)의 외측면(11a)에 형성된 도금층(60)을 절연성의 코팅층(70)으로 덮어 보호하기 때문에, 슈퍼 커패시터(100)를 전자기기의 기판에 리플로우 솔더링하는 과정에서 도금층(60)과 배선기판의 외부 접속 패드(18) 간에 전기적 쇼트가 발생되는 것을 차단할 수 있다.In addition, since the
이와 같은 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 도 1의 슈퍼 커패시터의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 5 내지 도 10은 도 4의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.Such a manufacturing method of the
먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 배선기판 스트립(50)을 준비한다(S71). 배선기판 스트립(50)은 복수의 슈퍼 커패시터를 제조할 수 있도록 복수의 배선기판(10)이 일괄적으로 형성된 구조를 갖는다. 즉 배선기판 스트립(50)은 슈퍼 커패시터(100)별 배선기판(10)이 mㅧn 행렬(m, n은 자연수)로 배열 및 형성되며, 복수의 배선기판(10)은 절단 영역(51)에 의해 구분된다.First, as shown in FIG. 5, a
다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 배선기판(10)의 전극 실장 영역(15)에 제1 전극(21)을 제1 접합 부재(31)를 매개로 접합한다(S73). 이때 본 실시예에서는 제1 접합 부재(10)를 매개로 시트 형태의 제1 전극(21)을 접합하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 아니다. 예컨대 배선기판(10)의 전극 실장 영역(15)에 각각 전극 슬러리를 적어도 1회 프린팅하여 제1 전극(21)을 형성한다. 이때 프린팅 공정을 통하여 배선기판 스트립(50)에 복수의 전극 실장 영역(15)에 일괄적으로 제1 전극(21)을 형성할 수 있기 때문에, 슈퍼 커패시터(100)의 제조 공정을 간소화하고 시간을 줄일 수 있다. 전극 슬러리를 프린팅한 이후에 건조 또는 경화 공정을 수행할 수 있다. 즉 배선기판 스트립(50)의 전극 실장 영역(15)에 각각 제1 접합 부재(31)를 도포하고, 다시 시트 형태의 제1 전극(21)을 제1 접합 부재(31) 위에 부착하는 것과 비교할 때, 전극 슬러리 프린팅 방법은 제1 전극(21)의 형성 공정을 간소화하고 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.Next, as shown in FIG. 6, the
한편 S71단계 및 S73단계와는 별도로, 도 7에 도시된 바와 같이, 리드(40) 위에 제2 전극(25) 형성(S75), 전해질 함침(S77) 및 분리막(23)을 적층하는 공정(S79)을 수행할 수 있다. 먼저 리드(40)에 제2 전극(25)을 제2 접합 부재(33)를 매개로 접합한다(S75). 즉 덮개부(41)의 내부 공간(45)의 바닥면(47)에 제2 전극(25)을 접합한다. 이어서 리드(40)의 내부 공간(45) 안으로 제2 전극(25)이 충분히 함침될 수 있도록 액상의 전해질을 주입한다(S77). 다음으로 제2 전극(25) 위에 분리막(23)을 적층시킨다(S79).Meanwhile, in addition to steps S71 and S73, as shown in FIG. 7, a process of stacking the
여기서 배선기판(10)에 제1 전극(21)을 접합하는 공정과 별도로 리드(40)에 제2 전극(25) 및 분리막(23)을 적층하는 공정을 진행할 수 있다. 슈퍼 커패시터(100)의 제조 공정 시간을 줄이기 위해서, 두 개의 공정은 병렬적으로 함께 수행된다. 본 실시예에 따른 제조 방법에서 분리막(23)을 제2 전극(25)에 적층하는 예를 개시하였지만, 제1 전극(21) 위에 적층하여 형성할 수도 있다. 또는 제2 전극(25) 위에 분리막(23)을 적층시킨 이후에 액상의 전해질 주입에 의한 함침을 수행할 수도 있다.In addition to the process of bonding the
다음으로 도 8에 도시된 바와 같이, 배선기판(10)의 상부면(12)에 리드(40)를 접합한다(S81). 즉 리드(40)의 접합부(43)를 배선기판(10)의 리드 접합 패턴(17)에 제3 접합 부재(35)를 매개로 접합시킨다. 이때 리드(40)의 내부 공간(45)에 형성된 제2 전극(25) 및 분리막(23)이 제1 전극(21) 위에 적층되어 셀(20)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 8, the
다음으로 도 9에 도시된 바와 같이, 배선기판 스트립(50)을 절단기로 절단하여 개별 슈퍼 커패시터를 얻을 수 있다(S85). 즉 배선기판 스트립(50)을 절단 영역(51)을 따라서 절단하여 개별 슈퍼 커패시터로 분리한다. 또는 배선기판 스트립(50)을 리드(40)가 접합된 영역 별로 펀칭기로 펀칭하여 개별 슈퍼 커패시터로 분리할 수 있다.Next, as shown in Figure 9, by cutting the
한편 도 9에서는 개별 슈퍼 커패시터들 간에 잔존하는 절단 영역(51)이 존재하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 절단기의 날의 폭에 대응되게 리드(40)들이 배치되도록 배선기판 스트립(50)이 설계 된다면, 배선기판 스트립(50)을 절단하는 과정에서 개별 슈퍼 커패시터 사이에 잔존하는 절단 영역(51)이 제거될 수 있다.9 illustrates an example in which the cutting
다음으로 도 10에 도시된 바와 같이, S85단계에서 분리된 슈퍼 커패시터의 리드 접합된 부분을 도금하여 도금층(60)을 형성한다. 즉 전해 도금 또는 무전해 도금을 이용하여, 제3 접합 부재(35)가 노출되는 배선기판(10) 및 리드(40)의 외측면에 도금층(60)을 형성한다. 이때 도금 공정 시, 외부 접속 패드(18)가 형성된 배선기판(100의 하부면(14)과, 하부면(14)에 이웃하는 측면(11a)의 일부에 도금층(60)이 형성되는 것을 방지하기 위해서 도금 방지막을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 10, the lead-bonded portion of the supercapacitor separated in step S85 is plated to form a
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, S87단계에서 도금층(60)을 덮도록 코팅층(70)을 형성함으로써, 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(100)를 얻을 수 있다. 이때 코팅층(70)은 액상의 에폭시 수지를 포팅 방법으로 도금층(60) 위에 도포하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 도금층(60)은 리드(40)의 표면을 포함하여 배선기판(10)과 리드(40)의 접합된 부분을 덮도록 형성되고, 코팅층(70)은 도금층(60) 전체를 덮도록 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 2, the
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 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 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 배선기판 11 : 기판 몸체
12 : 상부면 14 : 하부면
13 : 회로 배선 패턴 15 : 전극 실장 영역
17 : 리드 접합 패턴 18 : 외부 접속 패드
19 : 비아 홀 20 : 셀
21 : 제1 전극 23 : 분리막
25 : 제2 전극 31 : 제1 접합 부재
33 : 제2 접합 부재 40 : 리드(lid)
41 : 덮개부 43 : 접합부
50 : 배선기판 스트립 51 : 절단 영역
60 : 도금층 70 : 코팅층
100 : 슈퍼 커패시터10: wiring board 11: substrate body
12: upper surface 14: lower surface
13: Circuit wiring pattern 15: Electrode mounting area
17: lead bonding pattern 18: external connection pad
19: via hole 20: cell
21: first electrode 23: separator
25: second electrode 31: first bonding member
33: second joining member 40: lid
41: lid part 43: joint part
50: wiring board strip 51: cutting area
60: plating layer 70: coating layer
100: Super capacitor
Claims (8)
상기 배선기판의 전극 실장 영역에 접합되어 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성된 분리막, 상기 분리막 위에 형성된 제2 전극, 및 상기 제1 및 제2 전극에 함침되는 전해질을 구비하는 셀;
상기 배선기판에 실장된 셀을 덮으며, 내측면이 상기 제2 전극에 접합되어 전기적으로 연결되고, 가장자리 부분이 상기 배선기판의 리드 접합 패턴에 접합되어 전기적으로 연결되는 리드;
상기 배선기판과 리드의 접합된 부분을 덮는 도금층;
적어도 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분에 형성된 상기 도금층을 덮도록 형성된 절연성 플라스틱 소재의 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.And a plurality of external connection pads electrically connected to the electrode mounting area and the lead bonding pattern are formed on a lower surface of the wiring substrate, the electrode bonding area being formed on the electrode mounting area and the electrode mounting area on the upper surface;
A cell having a first electrode bonded to and electrically connected to an electrode mounting region of the wiring board, a separator formed on the first electrode, a second electrode formed on the separator, and an electrolyte impregnated in the first and second electrodes. ;
A lead covering a cell mounted on the wiring board, the inner surface of the wiring board being bonded to the second electrode and electrically connected, and an edge portion of the lead board connected to the lead bonding pattern of the wiring board;
A plating layer covering a bonded portion of the wiring board and the lead;
A coating layer of an insulating plastic material formed to cover at least the plating layer formed on the bonded portion of the wiring board and the lead;
Surface-mounted super capacitor comprising a.
상기 도금층은 적어도 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분의 외측면을 덮도록 형성되고, 상기 코팅층은 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분의 외측면에 형성된 상기 도금층 부분을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.The method of claim 1,
The plating layer is formed to cover at least the outer surface of the bonded portion of the wiring board and the lead, the coating layer is formed to cover the plating layer portion formed on the outer surface of the bonded portion of the wiring board and the lead. Surface mount supercapacitor.
상기 도금층은 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분이 노출되는 상기 배선기판과 리드의 외측면에 형성되고, 상기 코팅층은 상기 도금층을 덮는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.The method of claim 1,
And the plating layer is formed on an outer surface of the wiring board and the lead to which the bonded portion of the wiring board and the lead is exposed, and the coating layer covers the plating layer.
상기 도금층은 전해 도금 또는 무전해 도금으로 30 내지 70㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.The method of claim 1,
The plating layer is surface-mounted super capacitor, characterized in that formed by 30 to 70㎛ thickness by electrolytic plating or electroless plating.
상기 도금층의 소재는 니켈, 주석, 금 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.The method of claim 1,
The material of the plating layer is a surface mount super capacitor, characterized in that it comprises at least one of nickel, tin, gold.
상기 코팅층은 에폭시 소재의 코팅층인 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.The method of claim 1,
The coating layer is a surface-mounted super capacitor, characterized in that the coating layer of epoxy material.
상기 도금층은 상기 리드의 표면을 포함하여 상기 배선기판과 리드의 접합된 부분을 덮고, 상기 코팅층은 상기 도금층을 덮는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.The method of claim 1,
And the plating layer covers the bonded portion of the lead and the wiring board including the surface of the lead, and the coating layer covers the plating layer.
상기 도금층은 상기 배선기판의 외부 접속 패드에 대해서 이격되게 형성되고, 상기 코팅층은 상기 도금층을 덮어 상기 외부 접속 패드와 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 슈퍼 커패시터.The method of claim 1,
And the plating layer is spaced apart from the external connection pad of the wiring board, and the coating layer covers the plating layer to electrically insulate the external connection pad.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120026764A KR101306601B1 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Super capacitor of surface mount type |
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| KR1020120026764A KR101306601B1 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Super capacitor of surface mount type |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101306601B1 true KR101306601B1 (en) | 2013-09-11 |
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ID=49455642
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101306601B1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170051832A (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-12 | 비나텍주식회사 | Super capacitor of surface mount type |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050094331A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-27 | 미츠비시덴키 가부시키가이샤 | Capacitor mounting structure |
| JP2008153589A (en) | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Sanyo Electric Co Ltd | Solid electrolytic capacitor |
| JP2008294012A (en) | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nec Tokin Corp | Thin solid-state electrolytic capacitor |
| KR101211668B1 (en) | 2011-12-27 | 2012-12-13 | 비나텍주식회사 | Super capacitor of surface mount type |
-
2012
- 2012-03-15 KR KR1020120026764A patent/KR101306601B1/en not_active IP Right Cessation
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