超级电容器的封装结构的制作方法

本发明系关于一种被动组件的封装结构，尤其是有关于一种超级电容器的封装结构。

背景技术：

超级电容器(supercapacitor；ultracapacitor)，又叫双电层电容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、黄金电容、法拉电容，是通过极化电解质来储能。由于超级电容器是一种电化学组件，但其在储能的过程中，并不发生化学反应，故其储能过程是可逆的，也正因此，使得超级电容器可以反复充放电数十万次。

由于制程的进步，一个5V、0.5法拉的超级电容器，其尺寸已经可以制造成长度约15～20mm、宽度约10～15mm及厚度约1～1.5mm。然而，为了使超级电容器能够在不同的环境下发挥其组件的功能，同时，为因应不同电流供应的需求，需要经由打线制程来产生不同的电流供应；因此，为了能保护金线并且能够让超级电容器与外在环境隔离，故需要进行封装。由于，超级电容器中包含有电解液，故在封装过程中，若温度过高时，例如，在进行回焊(reflow)时，由于回焊温度可能需要在160～250度下，持续30秒；可能会使超级电容器中的电解液汽化，而造成超级电容器在封装过程中爆炸。

技术实现要素：

为解决超级电容器在封装过程中之问题，本发明的目的在于提出一种超级电容器的封装结构，除了可以达到保护金线并且能够让超级电容器与外在环境隔离的目的外，还可以解决超级电容器在回焊过程中产生爆炸的问题；此外，还能进一步的达到提供超级电容器不同电压或电流规格的需要。再者，由于超级电容器通常适配置在电路或模块或系统的输入端，经由本发明的金线配置方式，可以使用此超级电容器作为电路系统外部大电流的防护装置， 用以保护配置在超级电容器后端的系统，例如：内存系统或是伺服系统或是储能系统等。

根据上述的目的，本发明揭露一种超级电容器的封装结构，包括：基板，具有第一面及相对第一面另一相对的第二面，于相邻基板第一面的第一侧端上，形成多个第一焊接点，且每一个第一焊接点通过基板中的金属材料与第二面的第一侧端上的第一电极端电性连接，而于相邻基板第一面的相对第一侧端的第二侧端上，形成多个第二焊接点，且每一个第二焊接点通过基板中的另一个金属材料与第二面的第二侧端上的第二电极端电性连接；多个银胶层，配置于基板上，与每一个第二焊接点电性连接，并且是向第一端处延伸；超级电容器，具有顶端及相对该顶端另一端的底端，并于顶端的侧端形成第一焊接电极区，及于底端在相对第一侧端另一个相对端上，个形成一第二焊接电极区，其中，超级电容器的第二焊接电极区与每一个银胶层电性连接，同时，每一个第一焊接电极区经由金属线与每一个第一焊接点电性连接；盖体，具有多个周边及由这些周边所形成的盖体区域，盖体区域经由这些周边与基板连接，并将超级电容器封闭于盖体区域中。

根据上述的目的，本发明接着提供另一种超级电容器的封装结构，包括：基板，具有第一面及相对第一面的另一个相对的第二面，于相邻基板的第一面的第一侧端上，形成多个第一焊接点，且每一个第一焊接点通过基板中的金属材料与第二面的第一侧端上的第一电极端电性连接，而于相邻基板的第一面的相对第一侧端的第二侧端上，形成多个第二焊接点，且每一个第二焊接点通过基板中的另一个金属材料与第二面的第二侧端上的第二电极端电性连接；多个银胶层，配置于基板上，与每一个第二焊接点电性连接，并且是朝向第一端处延伸；超级电容器，具有顶端及相对顶端另一端的底端，并于顶端的一侧端形成第一焊接电极区，及于底端在相对第一侧端另一相对端上，个形成第二焊接电极区，其中，超级电容器的第二焊接电极区与每一个银胶层电性连接，同时，每一个第一焊接电极区经由金属线与每一个第一焊接点电性连接；盖体，具有复数个周边及由这些周边所形成的盖体区域，盖体区域经由这些周边与基板连接，并将超级电容器封闭于盖体区域中，其中，每一个周边上具有一个贯穿孔；封胶层，是充填于盖体区域及每一个贯穿孔 中，用以将超级电容器及每一条金属线包覆。

根据上述的超级电容器的封装结构，本发明可以藉由盖体的设计，作为进行封胶时所需要的模具，固可以节省模具的费用，可以进一步降低制造的成本。

附图说明

图1A为为本发明的超级电容器的剖示图。

图1B为本发明的超级电容器的上视图及下视图。

图2A为本发明的基板的上视图。

图2B为本发明的基板的上视图。

图2C为本发明的基板的上视图。

图2D为本发明的基板的下视图。

图3A为超级电容器形成在基板上的剖视图。

图3B为超级电容器形成在基板上的上视图。

图4为本发明的盖体上视图及剖视图。

图5为超级电容器完成封装的剖视图。

图6A为本发明盖体的另一实施例的上视图。

图6B为本发明盖体的另一实施例的剖视图。

图7A为本发明注模处的剖视图。

图7B为本发明注模后的剖视图。

【主要组件符号说明】

10 超级电容器

101 第一面

103 第二面

12 电极

14 电极

20 基板

201 第一面

203 第二面

22 第一焊接点

24 第二焊接点

26 银胶层

28 电极

30 黏着层

40 金线

50 盖体

52 盖体区域

54 切割线

56 贯穿孔

60 低温胶

具体实施方式

本发明所附图式所绘示之结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，已为相关技术领域具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，非用以限定本发明可实施的限定条件，仅针对本发明的超级电容器封装过程中的实现，进行详细说明。此外，于下述内文中的图式，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本发明特征有关的示意图。

请参阅图1A及图1B；其中，图1A为本发明的超级电容器的剖示图；图1B为本发明的超级电容器的上视图及下视图。

如图1A所示，是一个已经完成制造的超级电容器10；在本实施例中，超级电容器10的电性为5V、4.7毫法拉(mF)，其尺寸为长度约15mm、宽度约10mm及厚度约1.2mm。同时，如图1B所示，在超级电容器10的顶端101靠边缘处，已经形成一个第一焊接电极区14(例如:电容器的正极端)；而在 超级电容器10的底端103靠边缘(是位于与顶端靠边缘的相对一端边缘)处，已经形成另一个第二焊接电极区14(例如:电容器的负极端)；其中，这些焊接电极区的尺寸可以选择为5mmX5mm。

接着，请参考图2A、图2B、图2C及图2D；其中，图2A及图2B为本发明的基板的上视图；图2C为本发明的基板上视图；而图2D为本发明的基板的下视图。

如图2A所示，是一个已经完成制造的基板20；在本实施例中，于相邻基板20第一面201的第一侧端上，形成多个第一焊接点22，且每一个第一焊接点22通过基板中的金属材料与第二面203的第一侧端上的第一电极端28电性连接，如图2C所示，而第一电极端28可以选择配置在相邻基板20第二面203的第一侧端上；其中，每一个第一焊接点22的宽度为10～20mil，且每一个第一焊接点22相间隔的距离为20～50mil；在本发明的较佳实施例中，每一个第一焊接点22的宽度为15mil，而每一个第一焊接点22相间隔的距离为25mil。而于相邻基板20第一面201的相对第一侧端的第二侧端上，形成多个第二焊接点24，且每一个第二焊接点24通过基板20中的金属材料与第二面203的第二侧端上的第二电极端28电性连接，如图2C所示，而第二电极端28可以选择配置在相邻基板20第二面的第二侧端上；此外，进一步在每一个第二焊接点24在向基板20内侧方向(即向第一面201的第一侧端方向)延伸并电性连接多个银胶层26；在本发明的较佳实施例中，每一个第二焊接点的宽度为15mil，而每一个第二焊接点相间隔的距离为25mil；此外，多个银胶层26是以网印的方式形成在基板20上，并分别与每一第二焊接点24电性连接成一体，其宽度约为20mil，厚度约1～10mil。此外，如图2D所示，位于相邻基板20第二面203两侧端上的第二电极端28与第二电极端28的尺寸可以选择为5mmX5mm。在此要强调的是，本发明使用银胶层26做为与每一个第二焊接点24电性连接的主要技术，是藉由银胶层26具有胶的特性，除了能用来与第二焊接电极区14及每一个第二焊接点24形成良好的电性连接外，还可以进一步做为黏固超级电容器10之黏着材料。

特别要说明，在图2A中，是使用多个银胶层26分别与多个第二焊接点24电性连接，最主要是可以根据输出电流的需求来选择使用银胶层26的数 量；然而，如果银胶层26是需要与每一个第二焊接点24电性连接时，也可以选择使用一整片的银胶层26来与每一个第二焊接点24电性连接，如图2B所示；故对于银胶层26与第二焊接点24电性连接是使用多个银胶层26，还是使用一整片的银胶层26，都是本发明案已揭露的实施例。

再接着，请参考图3A及图3B，其中，图3A是超级电容器形成在基板上的剖视图；而图3B是超级电容器形成在基板上的上视图。

如第3A图所示，首先，本发明可以选择形在基板20第一面上201的多个第一焊接点22与多个银胶层26之间的区域上，形成黏着层30；接着，将超级电容器10的底端与黏着层30固接，同时，需要将底端103靠边缘的焊接电极区12与每一个银胶层26电性连接，进而使得焊接电极区12与基板20第二面203上的第二电极端28电性连接成一体；再接着，使用打线制程，将位于基板20第一面201上的多个第一焊接点22与超级电容器10的顶端的焊接电极区12以一条金属线40电性连接，进而使得超级电容器10顶端的焊接电极区12与基板20第二面上的第一电极端22电性连接成一体；其中，在本发明的金属线40材质为金。在此要强调的是，在本发明的实施例中，是使用1mil直径的金线进行电性连接；由于一条1mil直径的金线能够负载2A的电流，因此在本实施例中，是可以藉由超级电容器10来提供10A的电流负载。如果需要更大的电流负载，可以选择使用1.2mil直径的金线进行电性连接，因为一条1.2mil直径的金线能够负载4A的电流；故在本实施例中，是可以藉由超级电容器来提供20A的电流负载。经由本实施例的说明，很明显的，在超级电容器10的封装过程中，可以根据用户的需求或规格来决定使用几条金线或是使用多粗的金线来将基板第一面的多个第一焊接点22与超级电容器10的顶端的焊接电极区12电性连接；同样的，在基板上的第二焊接点24及银胶层26的数量，也要随着调整；对此，本发明并不加以限制。

此外，很明显的，经由上述的说明，可以在一块大型的基板上，形成复数个间隔排列如图2A所示的基板结构，之后，再将一颗颗如图1A的超级电容器固接至每一个基板结构上；接着，再使用打线制程将每一个超级电容器电性连接至每一个基板结构上。根据上述之说明，多个银胶层26已经可以将超级电容器10固接，因此，是否进一步在基板20上再形成黏着层30，可以 做为制造过程的选择。

接着，请参考图4，为本发明的盖体上视图及剖视图。如图4所示，盖体50可以使用射出成型的方式，形成多个具有容置空间的盖体区域52；可以经过精确的设计，使得每一个盖体区域52的容置空间可以封闭一个个间隔排列并且已经电性连接在基板结构上的超级电容器10；其中，盖体50的材料可以选择使用塑料或树脂；此外，可以选择在盖体50的边框上先形成黏着层(未显示于图中)后，藉由此黏着层与基板固接。之后，再经由切割制程，例如:雷射切割，切割成一颗颗完成封装的超级电容器10。此外，在射出成型的盖体50设计上，其在四个周边的宽度可以设计在0.5～1mm，而在本发明的实施例中，盖体50四个周边的宽度选择在0.5mm；而在切割线宽约需1.2mm的状况下，故四个周边以外的其他中边框的宽度选择在2.2mm；而在第4图中的虚线54是代表切割线的位置。故当射出成型的多个具有容置空间的盖体区域52经过对准后，可以封闭复数个间隔排列的超级电容器；最后，经由雷射沿着切割线54进行切割后，即可以完成超级电容器的封装，如图5所示。此外，在本实施例中，是藉由盖体50材料与盖体容置空间中的空气作为隔离外部温度对超级电容器10的影响。

请参考图6A及图6B，为本发明盖体的另一实施例的上视图及剖视图。如图6A所示，盖体50以射出成型所形成多个盖体区域与图4是相同的，最大的差异在于，进一步在每一边框中间区域或边框底部上形成贯穿孔56，其宽度可以选择在1～5mm；而在本实施例中，其贯穿孔56的宽度是选择在2.5mm，如图6B所示。

接着，请参考图7A及图7B，为本发明注模及注模后的剖视图。如图7A所示，当每一个具有容置空间的盖体区域52封闭每一个基板结构上的超级电容器10并藉由此黏着层与基板20固接后，随即可以进行一个注模(molding)的封胶程序，其中，注入盖体区域52中的封胶材料可以选择低温胶。当注入的低温胶由射出成型的盖体50上的至少一个贯穿孔56注入至盖体区域52的容置空间中，如图7A头所示处注入；随着适当的施加压力，可以使得注入的封胶材料完全充填至盖体区域52的容置空间中；当注入低温胶在盖体50的另一侧边的贯穿孔溢出时，即代表低温胶已完全充填至盖体区域52；最后， 再经过适当的加温烘烤后，即可将低温胶固化。最后，经由雷射沿着切割线进行切割后，即可以完成超级电容器的封装，如图7B。很明显的，本发明藉由此一射出成型的盖体作为模具，固可以节省传统注模所需的模具，故可以进一步降低制造的成本。

本发明前述的实施例是以5V、4.7mF以及提供电流负载为10A的超级电容器的封装；然而，根据本发明的揭露，可以针对不同规格的超级电容器进行封装；例如:当超级电容器的电压规格为30V时，可能使得超级电容器的厚度增加，固此时的盖体区域的容置空间深度就必须大于30V超级电容器的厚度；又例如:当超级电容器的需要提供30A的负载规格时，可以藉由调整金线的数量或是金线的直径等来达成。

虽然本创作以前述之较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本创作，任何熟习本领域技艺者，在不脱离本创作之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本创作之专利保护范围须视本说明书所附之申请专利范围所界定者为准。