KR20220079389A - 커패시터용 회로기판 및 커패시터 모듈의 제조방법 - Google Patents

커패시터용 회로기판 및 커패시터 모듈의 제조방법 Download PDF

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KR20220079389A
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Abstract

본 발명은 메인보드, 메인보드로부터 돌출된 돌출보드, 메인보드에 배치되며, 커패시터 모듈의 음의 단자와 통전되는 음전극부, 돌출보드에 배치되며, 커패시터 모듈의 양의 단자와 통전되는 양전극부, 및 음전극부와 양전극부의 사이에 배치된 관통홀을 포함하여, 신속하고 용이하게 커패시터용 회로기판의 기능 검사를 수행할 수 있다.

Description

커패시터용 회로기판 및 커패시터 모듈의 제조방법{THE PCB FOR A CAPACITOR AND THE MANUFACTURING METHOD OF A CAPACITOR MODULE}
본 발명은 커패시터용 회로기판 및 커패시터 모듈의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립이 용이하고, 신속하게 기능 검사를 수행할 수 있는 커패시터용 회로기판 및 커패시터 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
전지(Battery), 커패시터(Capacitor) 등은 전기 에너지를 저장하는 대표적인 에너지 저장장치이다. 이러한 커패시터 중에서 울트라 커패시터(Ultra-Capacitor, UC)는 높은 효율, 반영구적인 수명, 및 빠른 충방전 특성을 가지고 있어, 이차전지의 약점인 짧은 사이클과 순간 고전압 문제를 보완할 수 있는 에너지 저장장치로서 시장을 형성하고 있다.
이와 같은 장점을 바탕으로, 울트라 커패시터는 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 모바일 디바이스의 보조 전원으로서뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 하이브리드 자동차, 태양전지용 전원장치, 야간 도로 표시등, 무정전 전원장치(UPS, Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조 전원으로도 많이 이용되고 있다.
커패시터는 용량의 증대를 위해 복수 개가 연결된다. 이 경우, 복수의 커패시터들 각각의 전압 밸런싱이 중요하다. 커패시터용 회로기판은 커패시터의 전압 밸런싱을 위한 것이다. 종래기술에 따르면, 커패시터의 양의 전극과 음의 전극은 커패시터용 회로기판의 양전극과 음전극에 연결시켜야 하므로, 조립이 쉽지 않다. 또한, 커패시터용 회로기판의 기능 검사를 위해 전원을 인가하는 경우, 커패시터의 충전으로 기능 검사 시간이 오래 걸린다.
본 발명의 일 실시 예는, 조립이 용이하고 신속하게 기능 검사를 수행할 수 있는 커패시터용 회로기판 및 커패시터 모듈의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터용 회로기판은 메인보드, 메인보드로부터 돌출된 돌출보드, 메인보드에 배치되며, 커패시터 모듈의 음의 단자와 통전되는 음전극부, 돌출보드에 배치되며, 커패시터 모듈의 양의 단자와 통전되는 양전극부, 및 음전극부와 양전극부의 사이에 배치된 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 메인보드는 그 중심축을 기준으로 원주 방향을 따라 연장되어 메인보드의 중앙부에 메인홀을 정의하는 것을 특징으로 한다.
또한, 음전극부는 메인보드의 내측 가장자리를 따라 연장되며, 양전극부는 돌출보드의 단부에 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 돌출보드는 돌출보드의 외측에서 중심축을 향하여 연장된 슬릿을 포함하며, 돌출보드는 슬릿에 의해 이격된 제1돌출보드와 제2돌출보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 슬릿은 중심축에 수직한 평면상 연장되어 메인홀과 돌출보드의 외측을 연통시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 양전극부는, 돌출보드의 상면을 덮는 상면전극, 돌출보드의 측면을 덮는 측면전극, 및 돌출보드의 하면을 덮는 하면전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 관통홀은 하면전극의 최대폭과 동일 또는 더 넓은 길이로 연장된 것을 특징으로 한다.
또한, 필름이 관통홀에 분리 가능하게 삽입되며, 돌출보드의 하부에 위치한 필름은 하면전극과 커패시터 모듈의 양의 단자를 절연시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 커패시터 모듈은 양의 단자와 음의 단자를 포함하는 배어셀과 배어셀을 수용하는 하우징을 포함하며, 배어셀의 양의 단자는 하우징에 통전되고, 배어셀의 음의 단자는 메인보드를 관통하는 외부터미널에 통전되며, 양전극부는 하우징에 통전되고, 음전극부는 외부터미널에 통전되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈의 제조방법은 커패시터 모듈의 음의 단자에 커패시터용 회로기판의 음전극부를 통전시키고, 커패시터 모듈의 양의 단자에 커패시터용 회로기판의 양전극부를 통전시키며, 필름을 커패시터용 회로기판의 관통홀을 통해 삽입시켜 커패시터 모듈의 양의 단자와 커패시터용 회로기판의 양전극부의 사이에 배치하는 단계, 커패시터용 회로기판에 전원을 인가하여 커패시터용 회로기판의 동작을 검사하는 단계, 필름을 커패시터용 회로기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 커패시터용 회로기판의 설치 및 조립이 용이하고, 신속하게 커패시터용 회로기판의 기능 검사를 수행할 수 있다.
또한, 커패시터 모듈의 양의 단자와 음의 단자를 커패시터용 회로기판의 양전극부와 음전극부에 안정적으로 통전 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터용 회로기판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 커패시터용 회로기판과 커패시터 모듈의 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 양전극부의 상면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 양전극부의 측면을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 커패시터용 회로기판의 저면도이다.
도 6은 도 5에서 I-I'을 따라 자른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 커패시터용 회로기판과 커패시터 모듈에 대한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 커패시터용 회로기판(1) 및 커패시터 모듈의 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터용 회로기판(1)을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 커패시터용 회로기판(1)과 커패시터 모듈(11)의 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터용 회로기판(1)은 커패시터의 밸러싱을 수행하며, 회로기판의 테스트를 용이하고 신속하게 수행하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터용 회로기판(1)은 메인보드(10), 돌출보드(20), 음전극부(30), 양전극부(40) 및 관통홀(50)을 포함한다.
돌출보드(20)는 메인보드(10)로부터 돌출된다. 음전극부(30)는 메인보드(10)에 배치되며, 커패시터 모듈(11)의 음의 단자(112)와 통전된다. 양전극부(40)는 돌출보드(20)에 배치되며, 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)와 통전된다. 관통홀(50)은 음전극부(30)와 양전극부(40)의 사이에 배치된다. 관통홀(50)에는 필름(11)이 삽입된다. 필름(11)은 관통홀(50)을 통해 메인보드(10)의 상면에서 하면을 향하여 삽입된다. 필름(11)은 관통홀(50)에 분리 가능하게 삽입될 수 있다. 이때, 돌출보드(20)의 하부에 배치된 필름(11)은 양전극부(40)와 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)를 절연시킨다. 이에 의해, 커패시터용 회로기판(1)이 커패시터 모듈(11)에 설치 후, 커패시터용 회로기판(1)에 전원을 인가하더라도 커패시터 모듈(11)의 충전 없이 신속하게 테스트할 수 있다.
커패시터 모듈(11)은 배어셀(113), 하우징(114) 및 외부터미널(115)을 포함할 수 있다. 배어셀(113)은 분리막을 사이에 두고 마주보는 제1전극과 제2전극을 포함할 수 있다. 배어셀(113)은 제1전극, 분리막 및 제2전극을 권취하여 형성될 수 있다. 따라서, 배어셀(113)은 소정 높이의 원기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 배어셀(113)은 중심축을 따라 원주 방향으로 연장될 수 있다. 배어셀(113)의 크기가 클수록, 저장 용량이 증가된다.
배어셀(113)은 양의 전극리드와 음의 전극리드를 포함한다. 양의 전극리드는 배어셀(113)의 중심축(A)을 따라 하부로 인출될 수 있다. 또한, 음의 전극리드는 배어셀(113)의 중심축(A)을 따라 상부로 인출될 수 있다. 양의 전극리드는 배어셀(113)의 하부에 배치된 양의 전극(1130)에 연결된다. 음의 전극리드는 배어셀(113)의 상부에 배치된 음의 전극(1131)에 연결된다.
하우징(114)은 배어셀(113)을 수용한다. 배어셀(113)의 양의 단자(1130)는 하우징(114)에 통전된다. 배어셀(113)의 음의 단자(1131)는 메인보드(10)를 관통하는 외부터미널(115)에 통전된다. 또한, 양전극부(40)는 하우징(114)에 접촉되어 통전될 수 있다. 음전극부(50)는 외부터미널(115)에 접촉되어 통전될 수 있다. 즉, 양전극부(40)와 음전극부(50)가 접촉에 의해 커패시터 모듈(11)과 통전되므로, 별도의 와이어가 구비될 필요없다. 따라서, 조립도 용이하다.
메인보드(10)는 그 중심축(A)을 기준으로 원주 방향으로 연장된다. 메인보드(10)는 그 중앙부에 형성된 메인홀(H)을 가진다. 메인홀(H)은 메인보드(10)가 고리 형상으로 연장되어 정의될 수 있다. 돌출보드(20)는 메인보드(10)의 일측으로부터 중심축(A)에 수직한 평면상 반경 방향으로 연장될 수 있다. 한편, 메인보드(10)에는 소자(70)가 실장된다. 복수의 소자(70)들이 커패시터 모듈(11)의 전압을 밸런싱하는 회로를 구성할 수 있다.
돌출보드(20)는 돌출보드(20)의 외측에서 중심축(A)을 향하여 연장된 슬릿(S)을 포함한다. 돌출보드(20)는 제1돌출보드(200)와 제2돌출보드(210)를 포함할 수 있다. 제1돌출보드(200)와 제2돌출보드(210)는 슬릿(S)에 의해 서로 마주보게 이격된다. 제1돌출보드(200)와 제2돌출보드(210)는 나란하게 연장될 수 있다. 슬릿(S)은 메인홀(H)과 돌출보드(20)의 외측을 연통시킨다. 이에 의해, 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)와 돌출보드(20)의 접촉면이 불균일하더라도, 접촉 성능을 증대시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 양전극부(40)의 상면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 양전극부(40)의 측면을 도시한 도면이고, 도 5는 도 1에 도시된 커패시터용 회로기판(1)의 저면도이며, 도 6은 도 5에서 I-I'을 따라 자른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 6을 참조하면, 음전극부(50)는 메인보드(10)의 내측 가장자리를 따라 연장된다. 음전극부(50)는 고리 형상을 가질 수 있다. 양전극부(40)는 돌출보드(20)의 단부에 배치된다.
일 실시 예로, 양전극부(40)는 상면전극(400), 측면전극(410) 및 하면전극(420)을 포함할 수 있다. 상면전극(400)은 돌출보드(20)의 상면을 덮는다. 측면전극(410)은 돌출보드(20)의 측면을 덮는다. 하면전극(420)은 돌출보드(20)의 하면을 덮는다. 여기서, 관통홀(50)은 평면상 슬릿(S)의 연장 방향과 교차하는 방향을 따라 소정의 길이로 연장된다. 이에 의해, 소정의 폭을 가지는 필름(60)이 관통홀(50)을 통해 하면전극(420)의 하부에 배치될 수 있다. 이때, 필름(60)의 적어도 일부는 메인보드(10)의 상부로 돌출되게 배치될 수 있다. 이에 의해, 필름(60)을 커패시터용 회로기판(1)으로부터 용이하게 제거할 수 있다.
관통홀(50)은 하면전극(420)의 최대폭(W)과 동일 또는 더 넓은 길이(L)로 연장된다. 즉, 관통홀(50)의 연장 길이(L)는 하면전극(420)의 최대폭(W)과 동일 또는 더 넓을 수 있다. 따라서, 필름(60)이 관통홀(50)에 삽입되어 접히지 않고 잘 펴질 수 있다. 이에 의해, 필름(60)은 하면전극(420)의 전면을 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)로부터 충분히 절연시킬 수 있다. 여기서, 하면전극(420)의 최대폭(W)의 방향은 슬릿(S)에 교차하는 방향일 수 있다. 바람직하게는, 하면전극(420)의 최대폭(W)의 방향은 슬릿(S)과 수직한 방향일 수 있다.
일 실시 예로, 음전극부(30)는 상면전극(300), 측면전극(310) 및 하면전극(320)을 포함한다. 상면전극(300)은 메인보드(10)의 상면을 덮는다. 측면전극(310)은 메인보드(10)의 내주면을 덮는다. 하면전극(320)은 메인보드(10)의 하면을 덮는다. 도 6에서 상면전극(300)이 하면전극(320)의 하부로 도시되었다. 음전극부(30)의 상면전극(300)은 메인홀(H)의 가장자리를 따라 제1폭으로 연장될 수 있다. 음전극부(30)의 하면전극(320)은 메인홀(H)의 가장자리를 따라 제2폭으로 연장될 수 있다. 여기서, 제2폭이 제1폭 보다 크다. 이에 의해, 커패시터 모듈(11)의 음의 단자(112)와 안정적으로 접촉될 수 있으며, 접촉 저항을 감소시킬 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 커패시터용 회로기판(1)과 커패시터 모듈(11)에 대한 회로도이다.
도 2 및 7을 참조하면, 커패시터용 회로기판(1)은 커패시터 모듈(11)의 전압 밸런싱을 위해서 커패시터 모듈(11)에 병렬 연결된다. 이때, 필름(60)은 커패시터용 회로기판(1)과 커패시터 모듈(11)간 스위칭 역할을 할 수 있다. 즉, 필름(60)이 음전극부(30)의 하면전극(320)과 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)의 사이에 배치된 경우, 스위치는 개방된 상태이다. 이때, 커패시터 모듈(11)의 충전 없이, 커패시터용 회로기판(1)에 대한 기능 검사를 수행할 수 있다. 즉, 신속하게 커패시터용 회로기판(1)의 기능 검사를 수행할 수 있다.
한편, 커패시터용 회로기판(1)의 기능 검사 수행 후, 필름(60)이 커패시터용 회로기판(1)으로부터 제거되면, 스위칭(60)이 단락된 상태가 된다. 이때, 커패시터용 회로기판(1)과 커패시터 모듈(11)이 단락되어 전기적으로 통전된다. 이후, 커패시터 모듈(11)의 배어셀(113)은 에너지를 저장한다. 커패시터용 회로기판(1)은 복수의 커패시터 모듈(11)이 연결된 상태에서, 커패시터 모듈(11)의 전압을 밸런싱할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈(1)의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 2 및 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 모듈(1)은 커패시터용 회로기판(1) 및 필름(60)을 커패시터 모듈(11)에 배치(설치)하는 단계, 커패시터용 회로기판(1)에 전원을 인가하여 동작을 검사하는 단계, 필름(60)을 커패시터용 회로기판(1)으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
커패시터용 회로기판(1) 및 필름(60)의 설치의 경우, 커패시터 모듈(11)의 음의 단자(112)에 커패시터용 회로기판(1)의 음전극부(30)를 대응(통전)시키고, 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)에 커패시터용 회로기판(1)의 양전극부(40)를 대응(통전)시킨다. 또한, 필름(60)을 커패시터용 회로기판(1)의 관통홀(50)을 통해 삽입시켜 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)와 커패시터용 회로기판(1)의 양전극부(40)의 사이에 배치한다.
커패시터용 회로기판(1)에 전원 인가 시, 필름(60)은 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111) 과 커패시터용 회로기판(1)의 양전극부(40)의 사이에 배치된다. 이에 의해, 커패시터 모듈(11)의 배어셀(113)을 충전하지 않고, 커패시터용 회로기판(1)의 동작을 테스트할 수 있다.
커패시터용 회로기판(1)의 테스트를 완료한 후, 필름(60)은 커패시터용 회로기판(1)으로부터 제거된다. 필름(60)의 제거의 경우, 메인보드(10)의 상부에 돌출된 필름(60)을 메인보드(10)의 상측을 향하여 잡아당기는 방식으로 필름(60)이 제거될 수 있다. 이에 의해, 커패시터 모듈(11)의 양의 단자(111)와 커패시터용 회로기판(1)의 양전극부(40)가 접촉되어 통전될 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
1 : 커패시터용 회로기판
10 : 메인보드
11 : 커패시터 모듈
20 : 돌출보드
30 : 음전극부
40 : 양전극부
400 : 상면전극
410 : 측면전극
420 : 하면전극
50 : 관통홀
60 : 필름
70 : 소자

Claims (10)

  1. 메인보드;
    메인보드로부터 돌출된 돌출보드;
    메인보드에 배치되며, 커패시터 모듈의 음의 단자와 통전되는 음전극부;
    돌출보드에 배치되며, 커패시터 모듈의 양의 단자와 통전되는 양전극부; 및
    음전극부와 양전극부의 사이에 배치된 관통홀을 포함하는 커패시터용 회로기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    메인보드는 그 중심축을 기준으로 원주 방향을 따라 연장되어 메인보드의 중앙부에 메인홀을 정의하는 커패시터용 회로기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    음전극부는 메인보드의 내측 가장자리를 따라 연장되며,
    양전극부는 돌출보드의 단부에 배치된 커패시터용 회로기판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    돌출보드는 돌출보드의 외측에서 중심축을 향하여 연장된 슬릿을 포함하며,
    돌출보드는 슬릿에 의해 이격된 제1돌출보드와 제2돌출보드를 포함하는 커패시터용 회로기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    슬릿은 중심축에 수직한 평면상 연장되어 메인홀과 돌출보드의 외측을 연통시키는 커패시터용 회로기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    양전극부는,
    돌출보드의 상면을 덮는 상면전극;
    돌출보드의 측면을 덮는 측면전극; 및
    돌출보드의 하면을 덮는 하면전극을 포함하는 커패시터용 회로기판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    관통홀은 하면전극의 최대폭과 동일 또는 더 넓은 길이로 연장된 커패시터용 회로기판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    필름이 관통홀에 분리 가능하게 삽입되며,
    돌출보드의 하부에 위치한 필름은 하면전극과 커패시터 모듈의 양의 단자를 절연시키는 커패시터용 회로기판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    커패시터 모듈은 양의 단자와 음의 단자를 포함하는 배어셀과 배어셀을 수용하는 하우징을 포함하며,
    배어셀의 양의 단자는 하우징에 통전되고,
    배어셀의 음의 단자는 메인보드를 관통하는 외부터미널에 통전되며,
    양전극부는 하우징에 통전되고,
    음전극부는 외부터미널에 통전되는 커패시터용 회로기판.
  10. 커패시터 모듈의 음의 단자에 커패시터용 회로기판의 음전극부를 통전시키고, 커패시터 모듈의 양의 단자에 커패시터용 회로기판의 양전극부를 통전시키며, 필름을 커패시터용 회로기판의 관통홀을 통해 삽입시켜 커패시터 모듈의 양의 단자와 커패시터용 회로기판의 양전극부의 사이에 배치하는 단계;
    커패시터용 회로기판에 전원을 인가하여 커패시터용 회로기판의 동작을 검사하는 단계;
    필름을 커패시터용 회로기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 커패시터 모듈의 제조방법.
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