用于片形超电容器的外壳制造技术

本文中公开一种适用于使用焊料回焊工艺安装于印刷电路板上的储能设备，所述设备包括：密封的外壳主体，其包括各自安置于所述主体内并且各自分别与外部正触点和外部负触点电连通的内部正触点和内部负触点，所述外部触点中的每一个提供通向所述主体的外部的电连通；双电层电容器(EDLC)储能单元，其安置于所述主体中的模腔内，包括交替的电极层和电绝缘隔板层的堆叠；电解质，其安置于所述模腔内并且润湿所述电极层；正引线，其将所述电极层中的一或多个电极层的第一群组电连接到所述内部正触点。部正触点。部正触点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于片形超电容器的外壳
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是依据37CFR
§
1.53(b)申请的并且另外依据35U.S.C.
§
1.119(e)要求较早申请的标题为“用于片形超电容器的壳体(Housing For Chip Form Ultracapacitor)”的临时申请US 63/033,371、2017年10月3日申请的标题为“片式超电容器(Chip Ultracapacitor)”的US 62/567,752，以及2018年10月3日申请的标题为“片形超电容器(Chip Form Ultracapacitor)”的国际专利申请PCT/US2018/054231的权益，其公开内容出于所有的任何目的以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本文中所公开的本专利技术涉及储能装置，且特定来说，涉及被配置成用于安装到电路板的超电容器。

技术介绍

[0004]无数的装置使用具有安置到电路板上的组件的电子装置。如同所有电子装置一样，有效电源是是为组件供电的必要条件。在电路板上提供局部电源的一种技术涉及到使用储能装置，例如电池和电容器。
[0005]通常，常规电容器提供小于约360焦耳/千克比能，而常规碱性电池具有约590kJ/kg的密度。超电容器(还被称作“超级电容器”)与电池相比接受和递送电荷的速度要快得多，并且与可充电电池相比耐受的充电和放电循环也多得多。这就使得超级电容的实施方案对于电气工程师来说是有吸引力的解决方案。
[0006]第一个设计障碍是典型的超电容在给定电荷下比常规电池大得多。即使在功率密度方面取得了进步，仍有面向工艺的另一问题。也就是说，电路的组装需要组件焊接到电路板。此“回焊工艺”产生的热量明显足以使常规超电容器降级或受到毁损。因此，虽然超电容器的使用可能是为安装于电路板上的电子装置供电的具有吸引力的解决方案，但这种解决方案尚不可用于需要高功率输出的紧凑设计。除此之外，现有超电容技术的又一问题是这类组件的寿命有限。
[0007]需要的是适用于为安置于电路板上的电组件供电的超电容器。优选地，超电容器提供适合于尺寸不断缩小的组件的紧凑设计，能够经受住回焊处理并且提供有效的操作寿命。

技术实现思路

[0008]本文中描述片形超电容器的额外方面和实施例。
[0009]本文中公开一种适用于使用焊料回焊工艺安装于印刷电路板上的储能设备，所述设备包括：密封的外壳主体，其包括各自安置于所述主体内并且各自分别与外部正触点和外部负触点电连通的内部正触点和内部负触点，所述外部触点中的每一个提供通向所述主体的外部的电连通；双电层电容器(EDLC)储能单元，其安置于所述主体中的模腔内，包括交
替的电极层和电绝缘隔板层的堆叠；电解质，其安置于所述模腔内并且润湿所述电极层；正引线，其将所述电极层中的一或多个电极层的第一群组电连接到所述内部正触点；以及负引线，其将所述电极层中的一或多个电极层的第二群组电连接到所述内部负触点；其中所述外部正触点和所述外部负触点中的至少一个触点配置有细长外部端子，所述细长外部端子被配置成消散对所述储能设备的热冲击。
[0010]各种实施例可包含本文中描述的单独或任何适合组合的特征和元件中的任一个特征和元件。
附图说明
[0011]本专利技术的特征和优点从以下结合附图做出的描述显而易见，在附图中：
[0012]图1是本文中所公开的超电容器的比较性实施例的俯视图；
[0013]图2是描绘根据本文中的教示的片状电容的比较性实施例的等角视图；
[0014]图3是片状电容器的封装、主体或壳体的俯视图。在此实施例中，封装是针对如图2所示的低剖面设计；
[0015]图4是图3中示出的封装的仰视图；
[0016]图5是图3和4中示出的封装的剖视侧视图；
[0017]图6是图5中的描绘的一部分的分解视图；
[0018]图7是描绘图1到6的封装的内部电气管道的图形；以及
[0019]图8到11是封装内用于回焊处理的热应力的图形描绘。
具体实施方式
[0020]本文中所公开的是适用于将能量提供给电路板的储能装置。通常，被称为“片状电容”的储能装置是配置成适于安装到电路板的表面的外观尺寸的专门化超电容器。有利地，片状电容能够承受与板安装电路的制造和组装相关联的需求，并且随后提供优于现有技术储能装置的性能。
[0021]本申请涉及并继续以下申请中所公开的技术：2017年10月3日申请的标题为“片式超电容器(Chip Ultracapacitor)”的较早申请临时申请62/567,752，以及2018年10月3日申请的标题为“片形超电容器(Chip Form Ultracapacitor)”的国际专利申请PCT/US2018/054231，其公开内容出于所有的任何目的以全文引用的方式并入本文中。
[0022]在本申请中，展现额外实施例的方面。此外，额外方面在安装片状电容期间产生优良的热应力耗散。通常，通过采用例如较薄陶瓷封装的方面，可回焊超电容器将与高性能SSD卡和其它具有严格设计要求的电子装置兼容。
[0023]存在本文中所公开的外观尺寸的数个优点。举例来说，随着电子市场向越来越薄的电路板移动，片状电容具有适合于此类实施方案的组件设计，与新设计和制造技术兼容。另外，提供的外部衬垫设计增加可焊接面积，因此在考虑到大温度改变且不损坏封装、焊料或衬底的情况下提高性能。另外，使用内部汇流条和交错通孔的内部通孔设计使封装的总等效电阻为低。最后，内部衬垫位于升高的搁板上模腔的一半高度处，这有利于制造，有助于保护垫不受腐蚀。
[0024]图1描绘PCT/US2018/054231中描述的片状电容的“低剖面”实施例。在PCT参考文
献中，片状电容的外部尺寸大致为8mm(宽度)
×
11mm(长度)。图1中还示出片状电容装置的“低剖面”实施例。在此实例中，低剖面片状电容的外部尺寸大致为9mm(宽度)
×
22mm(长度)。
[0025]由于储能单元的电容与电极的表面积成正比，因此较大的低剖面单元的电容是较小单元(为方便起见，初始实施例被称为“标准单元”)的电容的约两倍。虽然低剖面单元较薄，但低剖面单元较宽，这使得与标准单元相比更好的体积利用率。图2中描绘额外实施例，即“高功率”版本。如图2中可见，高功率电容器与低剖面或低功率实施例相比可显著更高。
[0026]图3到7是描绘外壳(还被称作“主体”、“壳体”、“封装”以及其它类似术语)的方面的说明。图3描绘壳体的俯视图并且展现大体上类似于PCT/US2018/054231的图7中示出的主体101的装置。实际上，本文中的图3到7的壳体大体上类似于参考文献的主体101，在本文中阐述额外方面。
[0027]在本文中的图4中阐述主体101的另一实施例的实例。在此实例中，示出了图3中所描绘的壳体的底侧。在此图示中，壳体包含沿着本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适用于使用焊料回焊工艺安装于印刷电路板上的储能设备，所述设备包括：密封的外壳主体，其包括各自安置于所述主体内并且各自分别与外部正触点和外部负触点电连通的内部正触点和内部负触点，所述外部触点中的每一个提供通向所述主体的外部的电连通；双电层电容器(EDLC)储能单元，其安置于所述主体中的模腔内，包括交替的电极层和电绝缘隔板层的堆叠；电解质，其安置于所述模腔内并且润湿所述电极层；正引线，其将所述电极层中的一或多个电极层的第一群组电连接到所述内部正触点；以及负引线，其将所述电极层中的一或多个电极层的第二群组电连接到所述内部负触点；其中所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：怀亚特，
申请(专利权)人：快帽系统公司，
类型：发明
国别省市：