專利名稱：用于電子設(shè)備的封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備，且具體涉及一種用于電子設(shè)備的封裝。開(kāi)發(fā)本發(fā)明主要有助于將電子設(shè)備表面貼裝于襯底，且將參考本申請(qǐng)?jiān)谙挛倪M(jìn)行說(shuō)明。但是，將理解的是，本發(fā)明并不限于這種特定領(lǐng)域的應(yīng)用，且還可應(yīng)用于除了表面貼裝到襯底上的設(shè)備之外的其他電子設(shè)備。本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容中還通過(guò)參考的方式援引了本申請(qǐng)人于本申請(qǐng)同日向作為國(guó)際受理局的澳大利亞專利局提交的兩個(gè)共同未決PCT申請(qǐng)，這兩個(gè)共同未決申請(qǐng)的發(fā)明名稱為“電荷存儲(chǔ)設(shè)備”(代理人檔案代碼^816W0P00)以及“用于電子設(shè)備的封裝”(代理人檔案代碼55818W0P00)。
背景技術(shù)：
整個(gè)說(shuō)明書中對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的任何討論都不應(yīng)理解為承認(rèn)這些現(xiàn)有技術(shù)是廣泛公知的或構(gòu)成該技術(shù)領(lǐng)域中普通常識(shí)的一部分。眾所周知，使用表面貼裝技術(shù)(SMT)將多個(gè)表面貼裝元件(SMC)貼裝到印刷電路板(PCB)上，從而限定表面貼裝設(shè)備(SMD)。SMC可從多種可得元件中選擇。相對(duì)于利用插入式封裝技術(shù)制造相應(yīng)的電子設(shè)備，SMT的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一在于SMD的尺寸減小。由于SMT通常是自動(dòng)化的，所以需要SMC特別堅(jiān)固。這通常使得諸如超級(jí)電容器的某些電子元件無(wú)法應(yīng)用SMT工藝。即使超級(jí)電容器能夠經(jīng)受住SMT工藝，但這種工藝通常影響超級(jí)電容器的使用壽命。使超級(jí)電容器不適合SMD應(yīng)用的另一因素在于相對(duì)于所提供的電容量超級(jí)電容器的物理尺寸問(wèn)題以及超級(jí)電容器的外形尺寸常常有巨大變化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服或改善現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)缺陷或提供有益的替換方式。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種封裝，用于具有預(yù)定值的電性質(zhì)的電子設(shè)備，所述封裝包括用于支撐該設(shè)備的絕緣元件，以便在該設(shè)備表面貼裝到襯底之后，所述預(yù)定值保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，所述電子設(shè)備包括密封的包裝，且在該設(shè)備表面貼裝到襯底之后， 該包裝保持密封。在一實(shí)施例中，該設(shè)備包括貼裝到絕緣元件的超級(jí)電容元件以及從超級(jí)電容元件中延伸出的至少兩個(gè)接線端，所述封裝包括至少兩個(gè)引線，用于將所述接線端與襯底電連接。在另一實(shí)施例中，該絕緣元件是一殼體，具有用于容納超級(jí)電容元件的內(nèi)部以及外部， 其中引線從內(nèi)部延伸至外部。在一實(shí)施例中，所述電性質(zhì)選自等效串聯(lián)電阻(ESR)和電容值(C)。在一實(shí)施例中，所述預(yù)定公差為預(yù)定值的士 100%。在另一實(shí)施例中，預(yù)定公差為預(yù)定值的士50%。在又一實(shí)施例中，其中預(yù)定公差為預(yù)定值的士20%。在再一實(shí)施例中， 預(yù)定公差為預(yù)定值的士 10%。在一實(shí)施例中，在所述設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，絕緣元件內(nèi)部的溫度小于230°C。在另一實(shí)施例中，在設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，絕緣元件內(nèi)部的溫度小于200°C。在又一實(shí)施例中，在設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，絕緣元件內(nèi)部的溫度小于 180 "C。在一實(shí)施例中，所述絕緣元件增加設(shè)備的熱容量。在一實(shí)施例中，所述絕緣元件增加襯底與設(shè)備之間的熱障。在一實(shí)施例中，所述電性質(zhì)是等效串聯(lián)電阻且預(yù)定值的公差為士20%。在一實(shí)施例中，所述絕緣元件具有小于或等于約0.8W/(mK)的熱導(dǎo)率。在另一實(shí)施例中，絕緣元件具有小于或等于約0. 5ff/(mK)的熱導(dǎo)率。在又一實(shí)施例中，絕緣元件具有小于或等于約0.2W/(mK)的熱導(dǎo)率。在一實(shí)施例中，所述絕緣元件具有至少約0. 5kJ/kg/K的體積比熱容量。在另一實(shí)施例中，絕緣元件具有至少約lkJ/kg/K的體積比熱容量。在又一實(shí)施例中，絕緣元件具有至少約1. 5kJ/kg/K的體積比熱容量。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種能量存儲(chǔ)設(shè)備，具有預(yù)定值的電性質(zhì)，該設(shè)備包括超級(jí)電容元件；從所述超級(jí)電容元件延伸出的至少兩個(gè)接線端；以及用于支撐所述超級(jí)電容元件的絕緣元件，以便在所述設(shè)備表面貼裝到襯底后，所述預(yù)定值保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種表面貼裝能量存儲(chǔ)設(shè)備的方法，所述能量存儲(chǔ)設(shè)備具有預(yù)定值的電性質(zhì)，該方法包括如下步驟利用絕緣元件支撐所述設(shè)備，以便在該設(shè)備表面貼裝到襯底后，該預(yù)定值保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，所述絕緣元件包括Nomex 材料和硅酮中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于能量存儲(chǔ)設(shè)備的封裝，該能量存儲(chǔ)設(shè)備具有超級(jí)電容元件以及從該元件延伸出的至少兩個(gè)接線端，該超級(jí)電容元件具有預(yù)定值的電性質(zhì)，其中該封裝包括用于支撐該超級(jí)電容元件的絕緣元件，以便該接線端表面貼裝到襯底后，至少一個(gè)電性質(zhì)保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于電子設(shè)備的封裝，該電子設(shè)備具有至少兩個(gè)接線端并包含具有預(yù)定沸點(diǎn)的液體，該封裝包括至少一個(gè)側(cè)壁，用于界定容納該電子設(shè)備的內(nèi)部；所述側(cè)壁中的至少一個(gè)接入點(diǎn)；在相應(yīng)多個(gè)第一端與多個(gè)第二端之間延伸的多條引線，其中所述多個(gè)第一端設(shè)置在該內(nèi)部中并電連接至相應(yīng)的多個(gè)接線端；且所述引線延伸通過(guò)接入點(diǎn)以便自由端在封裝的外部；以及絕緣體，用于在將自由端表面貼裝到襯底的過(guò)程中，將電解液保持在沸點(diǎn)以下。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種封裝電子設(shè)備的方法，該電子設(shè)備具有至少兩個(gè)接線端且包含具有預(yù)定沸點(diǎn)的液體，該方法包括
利用至少一個(gè)側(cè)壁界定用于容納所述電子設(shè)備的內(nèi)部；在側(cè)壁中提供至少一個(gè)接入點(diǎn)；提供在相應(yīng)的多個(gè)第一端與多個(gè)第二端之間延伸的多條引線；將所述第一端設(shè)置在該內(nèi)部中；將所述第一端電連接至各個(gè)接線端；使所述引線延伸通過(guò)接入點(diǎn)，以便自由端在封裝的外部；以及提供絕緣體，用于在將所述自由端表面貼裝到襯底過(guò)程中，將電解液保持在沸點(diǎn)以下。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種表面貼裝元件(SMC)，包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的封裝。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種表面貼裝技術(shù)電路，包括本發(fā)明上述方面的一個(gè)或多個(gè)SMC。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電子設(shè)備，包括本發(fā)明上述方面的一個(gè)或多個(gè)電路。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種表面貼裝元件(SMC)，包括至少一個(gè)側(cè)壁，用于界定容納一個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備的內(nèi)部；至少兩個(gè)引線，從內(nèi)部延伸至外部，用于從外部電接觸所述一個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備； 以及絕緣體，用于在將所述接線端表面貼裝到襯底時(shí)，將內(nèi)部的溫度保持在約230°C以下。在一實(shí)施例中，所述內(nèi)部的溫度保持在約200°C以下。在另一實(shí)施例中，內(nèi)部的溫度保持在約180°C以下。在一實(shí)施例中，側(cè)壁和絕緣體由液晶聚合物形成。優(yōu)選地，側(cè)壁和絕緣體一體形成。在一實(shí)施例中，SMC的覆蓋區(qū)不超過(guò)約600mm2。在一實(shí)施例中，SMC的覆蓋區(qū)不超過(guò)約400mm2。在一實(shí)施例中，SMC的高度不超過(guò)約2mm。在一實(shí)施例中，SMC的高度不超過(guò)約1. 4mm。在一實(shí)施例中，至少一個(gè)側(cè)壁的厚度小于約0. 16mm。在一實(shí)施例中，至少一個(gè)側(cè)壁的厚度小于約0. 11mm。在一實(shí)施例中，蓋的厚度不超過(guò)約300微米。在一實(shí)施例中，側(cè)壁的熱撓曲溫度為約260°C。在一實(shí)施例中，側(cè)壁的熱撓曲溫度為約280°C。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電子設(shè)備，包括一個(gè)以上的電子設(shè)備，其中至少一個(gè)電子設(shè)備設(shè)置在本發(fā)明第一方面的封裝中。在一實(shí)施例中，電子設(shè)備選自如下列表臺(tái)式計(jì)算機(jī)；便攜式計(jì)算機(jī)；上網(wǎng)本；移動(dòng)電話，照相機(jī)；PDA ；其他消費(fèi)電子設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于電子設(shè)備的封裝，該電子設(shè)備具有預(yù)定值的電性質(zhì)，該封裝包括用于支撐該設(shè)備的絕緣元件，以便在該設(shè)備表面貼裝到襯底之后，所述電性質(zhì)保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種能量存儲(chǔ)設(shè)備，具有預(yù)定值的電性質(zhì)，該設(shè)備包括超級(jí)電容元件；從超級(jí)電容元件延伸出的至少兩個(gè)接線端；以及絕緣元件，用于支撐超級(jí)電容元件，以便在該設(shè)備表面貼裝到襯底之后，該電性質(zhì)保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。


現(xiàn)在將參考附圖，僅通過(guò)舉例的方式說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是封裝的透視圖；圖2是圖1的封裝的分解透視圖，其中不具有超級(jí)電容元件；圖3是圖1的封裝的俯視圖；圖4是沿著圖3的4-4線的截面圖；圖5是圖1的封裝的側(cè)視圖；圖6是圖1的封裝的側(cè)視圖；圖7是沿著圖5的7-7線的截面圖；圖8是類似于圖4的圖示，其示出封裝的可替換的實(shí)施例；圖9是類似于圖1的封裝的另一實(shí)施例的透視圖；圖10是類似于圖2的圖9的封裝的分解透視圖，其不具有超級(jí)電容元件；圖11是類似于圖5的封裝的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖12是圖11的封裝的端視圖；以及圖13是沿著圖12的13-13線的放大片段截面圖。上述圖示僅用于說(shuō)明性目的且并未按比例繪制。
具體實(shí)施例方式可以理解，相應(yīng)的附圖標(biāo)記在不同實(shí)施例中表示相應(yīng)特征。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出本發(fā)明的實(shí)施例主要用于超級(jí)電容設(shè)備，且以下說(shuō)明與這些設(shè)備有關(guān)。但是，將可以理解，本發(fā)明并不限于超級(jí)電容設(shè)備，且例如可用于諸如電池和電容器的能量存儲(chǔ)設(shè)備以及其他設(shè)備，例如MEMS電子設(shè)備、MEMS機(jī)電設(shè)備、MEMS電化學(xué)設(shè)備、集成電路設(shè)備(IC)、以及任何上述電子設(shè)備的混合設(shè)備，等等。首先參考圖1至圖7，其示出了一種常見(jiàn)棱柱形的封裝1，用于具有預(yù)定值的電性質(zhì)的超級(jí)電容元件2形式的電子設(shè)備。封裝1包括用于支撐元件2的絕緣元件，其具有常見(jiàn)矩形-棱柱形的液晶聚合物(LCP)殼體3的形式。更具體地，元件2貼裝到絕緣元件，以便在元件2表面貼裝到印刷電路板(未示出)形式的襯底之后，電性質(zhì)保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)?？梢岳斫猓谀承?shí)施例中，多個(gè)電性質(zhì)被預(yù)評(píng)估，且在將元件2表面貼裝到PCB 之后來(lái)確定它們是否處于各自的預(yù)定公差范圍內(nèi)。殼體3具有用于容納元件2的矩形-棱柱形內(nèi)部5以及外部6。如圖所示，殼體3由共同包封元件2的上部9以及類似的且相對(duì)的下部10構(gòu)成。上部9包括基本呈平面的矩形頂壁11以及四個(gè)側(cè)壁12、13、14和15，所述四個(gè)側(cè)壁從頂壁11延伸出以共同界定面向下連續(xù)的相接面16。頂壁11和側(cè)壁12、13、14和15—體形成。下部10包括基本呈平面的矩形底部17以及四個(gè)側(cè)壁18、19、20和21，所述四個(gè)側(cè)壁從底部17延伸出以共同界定面向上連續(xù)的相接面22。底部17和側(cè)壁18、19、20和21 —體形成。表面16是與表面22互補(bǔ)、共同延伸且密封地接合，這樣使得內(nèi)部5也被密封。在其他實(shí)施例中，表面16和22是固定在一起而非密封接合。殼體3在側(cè)壁12和14之間縱向延伸，且在側(cè)壁13和15之間橫向延伸，從而界定用于封裝的覆蓋區(qū)。本說(shuō)明書中，參考附圖使用相對(duì)的術(shù)語(yǔ)“上”和“下”等，從而有助于讀者理解實(shí)施例。但是將能理解的是，這些術(shù)語(yǔ)并非在絕對(duì)意義上使用，在實(shí)際中，上部需要在物理上位于比下部更高的位置處。在其他實(shí)施例中，壁11以及相應(yīng)的側(cè)壁12、13、14和15，以及底部17和相應(yīng)的側(cè)壁18、19、20和21也可以不是一體形成的。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，底部和側(cè)壁可以彼此熱焊接。在其他實(shí)施例中，部分9和10的形狀可彼此不同。例如，在圖9和10所示實(shí)施例中，部分9采用基本呈平面的蓋子的形式，而部分10則采用容器的形式，所述蓋子蓋于該容器上。如圖4和7中最清晰示出，殼體3的內(nèi)部5并未與元件2完全接觸。S卩，殼體3的內(nèi)部5內(nèi)具有多個(gè)間隙(都由附圖標(biāo)記對(duì)表示)。在本實(shí)施例中，間隙M被空氣填充。但是，在其他實(shí)施例中，間隙M被一種或多種其他材料至少部分地填充，從而為殼體3提供增加的熱絕緣或增加的熱負(fù)載。例如，在某些實(shí)施例中，一種或多種其他的材料包括相變材料 (PCM)或多種相變材料的組合。合適的PCM的實(shí)例包括甘露醇和衛(wèi)矛醇，其他的糖醇也是適用的。在某些實(shí)施例中，PCM與硅酮進(jìn)行1 1混合，從而形成隨后涂覆到元件2和/或殼體3以填充間隙M的漿料/凝膠。還可以理解，在其他實(shí)施例中，殼體3僅部分地容納并包封元件2。在各個(gè)實(shí)施例中，殼體3容納和包封元件2的程度隨特定應(yīng)用需要而變化。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，僅使用一個(gè)或另一組側(cè)壁和底部。在其他實(shí)施例中，殼體3不是由兩部分形成的。例如，在圖8所示實(shí)施例中，部分 9和10是一體形成的，且關(guān)于橫軸25對(duì)折，從而沿著各自方向向后縱向延伸。元件2是超級(jí)電容器30，其包括兩個(gè)接線端37和38，所述兩個(gè)接線端從超級(jí)電容器30延伸出，以向超級(jí)電容器30提供電連接。超級(jí)電容器30由高比表面積碳涂布的多個(gè)鋁層形成，且由諸如多孔塑料或紙的離子導(dǎo)電但電絕緣的材料隔離。多個(gè)鋁層被折疊或卷在一起或者被分割并層疊從而限定正極和負(fù)極；且通常最大化所述層之間的相對(duì)比表面積。超級(jí)電容器30被電解液浸透飽和并能在高達(dá)3伏特時(shí)持續(xù)工作。在其他實(shí)施例中，也可以采用其他工作電壓。在某些實(shí)施例中，超級(jí)電容器30中使用的電解液是溶解在一種或多種非水性溶劑中的一種或多種鹽。例如，溶解在乙腈中的TEATFB、溶解在丙腈中的TEMATFB等等。其他實(shí)施例包括離子液體，例如EMITFB、EMITFMS、EMITFSI等。在另外的實(shí)施例中，使用溶解于有機(jī)硅酮中的鹽，而在其他的實(shí)施例中，使用上述材料的兩種或多種的混合物。電解液的更具體的實(shí)例公開(kāi)于國(guó)際專利申請(qǐng)W02007/101303，以及本申請(qǐng)人于本申請(qǐng)同日提交的發(fā)明名稱為“電荷存儲(chǔ)設(shè)備”(代理人檔案代碼^816W0P00)的共同未決申請(qǐng)中。通過(guò)交叉引用將這些申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容并入本文中。在其他實(shí)施例中，超級(jí)電容元件包括并聯(lián)或串聯(lián)的一個(gè)以上的超級(jí)電容器。在另外的實(shí)施例中，超級(jí)電容元件包括混合裝置，其包括并聯(lián)或串聯(lián)的至少一個(gè)超級(jí)電容器和至少一個(gè)電化學(xué)能量存儲(chǔ)電池單元。元件2的典型實(shí)施例包括如下尺寸范圍寬度 15mm 至 20mm。長(zhǎng)度 20mm 至 39mm。高度 / 厚度 Imm 至 3. 3mm。在其他實(shí)施例中，不同尺寸的元件用于匹配不同的覆蓋區(qū)，且提供不同的電特性。如圖2和4中所示，封裝1包括兩個(gè)引線41和42，所述引線從內(nèi)部5延伸至外部 6，從而將相應(yīng)的接線端37和38與襯底(未示出)電連接。引線41和42延伸穿過(guò)側(cè)壁18 中的橫向隔開(kāi)的接收凹槽43和44。在其他實(shí)施例中，凹槽43和44位于壁11、側(cè)壁12、13、 14、15,19,20和21之一中或底部17中。在另外的實(shí)施例中，凹槽43和44分別位于壁11、 側(cè)壁12、13、14、15、19、20和21以及底部17的其中兩個(gè)中。在其他實(shí)施例中，封裝1具有兩個(gè)以上的引線。引線41和42包括用于與接線端37和38電連接的各自的內(nèi)部觸點(diǎn)45和46，以及用于與PCB(未示出)電連接的兩個(gè)外部觸點(diǎn)47和48。在其他實(shí)施例中，使用不同形狀的引線41和42。僅為了舉例，一個(gè)這種實(shí)施例示于圖11至13中，其中引線41和42沿著側(cè)壁18垂直向下延伸，且外部觸點(diǎn)47和48是底腳部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解的是，受益于這里的教導(dǎo)，可以獲得多種其他形狀和構(gòu)造的引線。在其他實(shí)施例中，元件2包括多個(gè)超級(jí)電容器。在另外實(shí)施例中，元件2不是超級(jí)電容器。例如在多個(gè)實(shí)施例中，元件2是一個(gè)或多個(gè)下列SMC 能量存儲(chǔ)設(shè)備，例如一個(gè)或多個(gè)電池、電容器、超級(jí)電容器或這些設(shè)備的混合設(shè)備。MEMS設(shè)備，例如一個(gè)或多個(gè)MEMS電子設(shè)備和/或一個(gè)或多個(gè)MEMS機(jī)電設(shè)備和/ 或一個(gè)或多個(gè)MEMS電化學(xué)設(shè)備。集成電路設(shè)備(IC)。上述設(shè)備的組合。元件2是被表面貼裝到PCB以形成SMD的多種SMC中的一種SMC。由于PCB上能夠貼裝SMC的區(qū)域有限，所以利用小型SMC很重要。因此，優(yōu)選地，對(duì)于可用高度，殼體3具有盡可能小的覆蓋區(qū)，并且對(duì)于給定的覆蓋區(qū)提供高電容和低ESR，以及提供高比電容和低比ESR。將可以理解，對(duì)于被封裝的超級(jí)電容器來(lái)說(shuō)，比電容和比ESR是每單位體積的電容和ESR。殼體3的尺寸取決于下列因素元件2的尺寸。用于構(gòu)建殼體3的材料類型，由于殼體3的有效工作的結(jié)構(gòu)需求和熱需求，所以殼體3的材料類型限定了殼體3的厚度。殼體3的外部的外部尺寸為長(zhǎng)度側(cè)壁12和14之間約28讓。寬度側(cè)壁13和15之間約20_。高度壁11和底部17之間約3mm。因此，不含引線41和42，殼體3的覆蓋區(qū)為約560mm2，且總封裝體積為約1680mm3。 引線41和42從側(cè)壁18的外表面延伸出約3mm。因此總覆蓋區(qū)，即包括了引線41和42的殼體3的覆蓋區(qū)為約620mm2，且總封裝體積為約1860mm3。當(dāng)計(jì)算比電容和比ESR時(shí)，所使用的體積通常為不包括弓I線的封裝的體積。在本實(shí)施例中，各個(gè)壁11、側(cè)壁12、13、14、15、18、19、20和21以及底部17的厚度基本上相等且均勻。各個(gè)壁11、側(cè)壁12、13、14、15、18、19、20和21以及底部17的厚度為約 200微米。在另一實(shí)施例中，各個(gè)壁11、側(cè)壁12、13、14、15、18、19、20和21以及底部17的厚度小于約250微米。優(yōu)選地，各個(gè)壁11、側(cè)壁12、13、14、15、18、19、20和21以及底部17 的厚度小于約1mm。將可以理解，壁的厚度優(yōu)選盡可能小，從而最小化材料的用量并最大化內(nèi)部5的尺寸。但是，存在一些要求較厚的壁的抵消因素，其包括對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求以及為了提供高熱屏蔽和高熱質(zhì)量而對(duì)殼體3的要求。在設(shè)計(jì)因素要求需要較厚的壁、底部或側(cè)壁的情況下，可以選擇性地增加壁、底部和側(cè)壁中的一個(gè)或多個(gè)的厚度，而不是同時(shí)增加他們的厚度。在其他實(shí)施例中，采用了不同尺寸的殼體3。例如，另一殼體(未示出)包括 MX 16 X 2mm的外部尺寸。將可以理解，可以采用許多其他的尺寸。在其他實(shí)施例中，壁11、側(cè)壁12、13、14、15、18、19、20和21以及底部17的厚度不是均勻的。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)壁12和18比壁11、側(cè)壁13、14、15、19、20和21以及底部17厚。這就在將觸點(diǎn)41和42焊接到PCB的過(guò)程中，為殼體3提供了更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并為元件2提供了更好的熱絕緣。即，在已知會(huì)發(fā)生局部加熱或壓縮負(fù)載的情況下，可以選擇性地增加壁、底部和側(cè)壁的厚度。另一實(shí)例包括在將殼體3貼裝在靠近諸如CPU或電流增益晶體管的發(fā)熱元件的PCB上時(shí)，可以選擇性地增加厚度。所選擇的側(cè)壁、底部和壁的厚度根據(jù)特定電路而增加(或降低)。諸如將元件2貼裝到PCB的SMT工藝中涉及將SMC暴露在高達(dá)約260°C的溫度下持續(xù)高達(dá)約90秒。如上所述，這會(huì)不利地影響元件2的后續(xù)性能和工作壽命。殼體3的使用基本上消除了這種影響。可以理解，在其他實(shí)施例中，殼體3由液晶聚合物之外的其他材料形成。例如，在不同實(shí)施例中使用不同的材料以利用某些材料的某些優(yōu)選特性。其他材料的某些實(shí)例在下文進(jìn)一步列出，且其他實(shí)例則包含在交叉引用的專利說(shuō)明書中。還將理解的是，雖然優(yōu)先使用單一材料，但是封裝1也能夠由多種材料的組合來(lái)構(gòu)造。對(duì)外殼3選擇單一材料或多種材料的決定因素之一是元件2是否包括結(jié)構(gòu)性屏障或非結(jié)構(gòu)性屏障。結(jié)構(gòu)性屏障的實(shí)例包括用于電池包裝的層壓板。由金屬、塑料和陶瓷中的一種或多種形成的封殼。
在適當(dāng)使用結(jié)構(gòu)性屏障的實(shí)施例中，封裝1僅提供熱防護(hù)。非結(jié)構(gòu)性屏障的實(shí)例包括涂層，例如聚對(duì)二甲苯、二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)。金屬箔。在適當(dāng)使用非結(jié)構(gòu)性屏障的實(shí)施例中，封裝1提供結(jié)構(gòu)性防護(hù)的同時(shí)也提供熱防護(hù)。結(jié)構(gòu)性的考慮包括尺寸穩(wěn)定性、形狀和對(duì)環(huán)境的物理和/或化學(xué)防護(hù)。殼體3為元件2提供熱堅(jiān)固性。因此，殼體3由通常為元件提供抵抗與SMT有關(guān)的加熱的穩(wěn)定性的一種或多種材料形成，因此使得電性質(zhì)的預(yù)定值保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)LCP是用于殼體3的合適材料，因?yàn)槠涮峁┤缦掠欣匦詧?jiān)固。結(jié)實(shí)。易于貼裝到PCB?？杀砻尜N裝到PCB。高熱撓曲溫度，某些能達(dá)到約280°C。合適的介電常數(shù)。特別低的滲透性，因?yàn)長(zhǎng)CP具有高度的分子規(guī)整性，據(jù)說(shuō)近似達(dá)到玻璃的滲透性。高熱穩(wěn)定性。低吸濕性(小于0. 04% )。良好的耐化學(xué)性。相對(duì)低的成本。根據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)或多個(gè)選擇具有相對(duì)高性能的材料作為殼體3的材料熱屏蔽-材料隔離熱的能力有多好。熱質(zhì)量-材料吸收和/或存儲(chǔ)熱的能力有多好。將可以理解，LCP同時(shí)提供高等級(jí)的熱屏蔽和高熱質(zhì)量。但是在其他實(shí)施例中，殼體3可由LCP之外的其他材料構(gòu)造，或由LCP和其他材料構(gòu)造，以下會(huì)討論這些材料的一些實(shí)例。要求較良好熱屏蔽性質(zhì)的實(shí)施例中所使用材料包括空氣、Nomex 材料(間位芳香族聚酰胺材料)、硅酮以及塑料(例如LCP)及其他材料。這些材料中，Nomex 材料和塑料通常呈片狀并被層壓或固定，以界定殼體3的一個(gè)或多個(gè)外表面。但是硅酮通常涂布到殼體的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面或外表面上，而空氣通常在殼體的層間使用，或在殼體和超級(jí)電容器30之間使用。后者的一個(gè)實(shí)例包括附圖中所示的間隙M。在其他實(shí)施例中，這些材料作為殼體3中包含的層壓板中的中間層。在某些實(shí)施例中，采用一種以上的上述材料用于為超級(jí)電容器30提供熱屏蔽。在某些實(shí)施例中，使用上述材料使得殼體3可由LCP之外的材料構(gòu)造。但是，將能理解的是，在另外的實(shí)施例中，使用這些材料以便殼體3能夠包括較薄的LCP底部、壁和/ 或側(cè)壁，并也能確保超級(jí)電容器30的性能特性保持在所需公差范圍內(nèi)。在殼體要求較高熱質(zhì)量的實(shí)施例中所使用的材料包括硅酮、環(huán)氧化合物、金屬和 PCM以及其他材料。使用這些高熱質(zhì)量材料使得殼體3可由LCP之外的其他材料構(gòu)造。但是將可以理解，在另外的實(shí)施例中，使用這些材料以便殼體3能夠包括較薄的LCP底部、壁和/或側(cè)壁，并也能確保超級(jí)電容器30的性能特性保持在所需公差范圍內(nèi)。殼體3具有約lkJ/kg/K的體積比熱容。在其他實(shí)施例中，采用其他LCP封裝或其他材料能夠?qū)崿F(xiàn)其他比熱容。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)供諸如超級(jí)電容器30的超級(jí)電容器使用，殼體3應(yīng)具有至少約0. 5kJ/kg/K的體積比熱容。在某些實(shí)施例中，例如需要高安全系數(shù)或封裝將被暴露于高溫或升溫情況下較長(zhǎng)時(shí)間，則殼體3具有較高的體積比熱容。在某些這樣的實(shí)施例中，體積比熱容為至少約1. ^J/kg/K。具有高熱質(zhì)量的那些材料通常還具有低熱導(dǎo)率，后者為熱量傳導(dǎo)通過(guò)材料的速度。對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例來(lái)說(shuō)，優(yōu)選使用具有低熱導(dǎo)率的材料。在圖1所示實(shí)施例中，殼體3 具有約0. 5ff/(mK)的熱導(dǎo)率。在其他實(shí)施例中，可使用不同的材料以提供不同的熱導(dǎo)率。但是優(yōu)選地，材料的熱導(dǎo)率小于或等于約0. 8ff/(mK)。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，殼體3具有不超過(guò)約0.2W/(mK)的熱導(dǎo)率。為了最小化將設(shè)備表面貼裝到PCB的不利影響，優(yōu)選將內(nèi)部5保持在相對(duì)低的溫度下。通過(guò)如下手段使殼體3有助于保持相對(duì)低的溫度增加封裝的熱容量。增加PCB和元件2之間的熱障。更具體地，在將設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，圖1的殼體3的內(nèi)部5中的溫度小于200°C。在其他實(shí)施例中，在將設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，殼體3的內(nèi)部5中的溫度小于180°C。優(yōu)選地，當(dāng)元件2是超級(jí)電容器時(shí)，在將設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，所使用的殼體的內(nèi)部5中的溫度小于230°C。將能理解的是，由于是在為超級(jí)電容器提供熱絕緣， 所以在與超級(jí)電容器交界處評(píng)估內(nèi)部中的溫度。熱量除了通過(guò)殼體3的底部、壁和側(cè)壁直接傳遞到內(nèi)部5之外，其也將通過(guò)弓I線47 和48傳遞。在圖1所示實(shí)施例中，殼體3和引線47和48構(gòu)造為提供熱屏蔽和充分的熱質(zhì)量，從而在將封裝1表面貼裝到PCB的過(guò)程中將接線端37和38的溫度保持在200°C以下。 在其他實(shí)施例中，殼體3和引線47和48提供更多熱屏蔽和熱質(zhì)量，且在將封裝1表面貼裝到PCB的過(guò)程中將接線端37和38的溫度保持在180°C以下。對(duì)于諸如超級(jí)電容器之類的 SMC優(yōu)選的是，在將封裝1表面貼裝到PCB的過(guò)程中，將接線端37和38的溫度保持在230°C 以下。在SMT工藝過(guò)程中對(duì)于超級(jí)電容器特別重要的一點(diǎn)是電解液的溫度。多數(shù)常用的電解液都具有相對(duì)低的沸點(diǎn)，通常低于85°C，該溫度低于SMC在制造過(guò)程中所經(jīng)受的溫度。 對(duì)于這些實(shí)施例，殼體3提供充分的熱質(zhì)量和熱屏蔽，以將電解液的溫度有效地保持在其沸點(diǎn)之下。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，若電解液達(dá)到其沸點(diǎn)，則將會(huì)在超級(jí)電容器的密封腔內(nèi)產(chǎn)生氣體。最輕的結(jié)果，這將使超級(jí)電容器的電容量和ESR大打折扣。但是更通常地，所產(chǎn)生的氣體將導(dǎo)致超級(jí)電容器30的密封封裝被打開(kāi)，從而使得超級(jí)電容器完全失效。殼體3使用一種或多種上述合適的材料將元件2與SMT工藝有關(guān)的熱絕緣。如上所述，這將確保預(yù)定電性質(zhì)的預(yù)定值保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。對(duì)于超級(jí)電容器30來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的電性質(zhì)包括元件2的電容值及其在表面貼裝工藝后的變化。元件2的等效串聯(lián)電阻(ESR)及其在表面貼裝工藝后的變化。元件2的工作壽命及其在表面貼裝工藝后的變化。
對(duì)于其他SMC來(lái)說(shuō)，可利用不同的電性質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)不同的公差。上述變化是指在將SMC連接入組裝在PCB上的電路時(shí)，預(yù)定電性質(zhì)需要保持在公差范圍內(nèi)以提供SMC的所需性能。受益于這里的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，預(yù)定公差是至少一個(gè)預(yù)定值的士 100%。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)定公差是至少一個(gè)預(yù)定值的士50%。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)定公差是至少一個(gè)預(yù)定值的士 20%。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)定公差是至少一個(gè)預(yù)定值的士 10%。將可以理解，隨著需要保持在對(duì)應(yīng)公差范圍內(nèi)的預(yù)定值數(shù)量的增加，以及隨著公差值的降低，在SMT工藝過(guò)程中，更需要?dú)んw3為元件2提供更強(qiáng)的絕緣。在首要考慮的電性質(zhì)是元件2的ESR的實(shí)施例中，采用圖1的封裝1實(shí)現(xiàn)預(yù)定值的公差在很寬的初始ESR值的范圍內(nèi)小于+20%。即，由于熱量，ESR值通常變大，且最終的 ESR值比初始ESR值大，且ESR值的增量在20%以內(nèi)。在相同實(shí)施例中，電性質(zhì)是元件2的電容值，預(yù)定值的公差在很寬的初始電容值的范圍內(nèi)小于-20%。即，由于熱量，電容值通常變小，且最終的電容值比初始電容值小，且電容值的減小量在20 %以內(nèi)。在另外的實(shí)施例中，封裝1包括用于元件2的額外熱絕緣體。在某些這種實(shí)施例中，在被容納于封裝1的剩余部分中之前，元件2被熱絕緣體預(yù)涂布。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)合適的熱絕緣體包括高溫PCM和熱絕緣基體的混合物。高溫PCM的實(shí)例包括糖醇，例如甘露醇和衛(wèi)矛醇，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，也可采用許多其他的材料。熱絕緣基體的實(shí)例包括硅酮和環(huán)氧樹(shù)脂，但也可采用其他材料。優(yōu)選地，選擇PCM使該材料相變溫度剛剛低于元件2中最敏感元件的分解溫度。 在超級(jí)電容器的情況下，最敏感元件通常是電極/電解液組合。例如，當(dāng)所使用的電解液為 EMITFB時(shí)，相關(guān)的溫度稍微超過(guò)190°C。作為另一實(shí)例，當(dāng)所使用的電解液為EMITFSI時(shí)， 相關(guān)的溫度為約220°C。保持相關(guān)分解溫度和相變溫度之間的差異較小，可以最小化PCM的
所需量。對(duì)于將EMITFB和EMITFMS作為電解液的上述實(shí)例來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的PCM是衛(wèi)矛醇。但是隨著電極/電解液熱穩(wěn)定性的提高，則需要將優(yōu)選PCM變化為具有較高溫度的那些材料。在實(shí)際中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)優(yōu)選地根據(jù)相變溫度小于開(kāi)始損壞最敏感或易受影響的一個(gè)元件或多個(gè)元件時(shí)的溫度不到約20°C來(lái)選擇PCM。更優(yōu)選地，根據(jù)相變溫度小于開(kāi)始損壞最敏感或易受影響的一個(gè)元件或多個(gè)元件時(shí)的溫度不到約10°C來(lái)選擇PCM。與PCM的選擇有關(guān)的其他因素包括最大化單位體積的熱容量(比熱和潛熱)。最小化熱導(dǎo)率。最小化有害副作用，例如氣體析出、固化時(shí)間、腐蝕性固化劑的釋放(來(lái)自硅酮的醋酸)、內(nèi)部氣泡。將可以理解，材料的耐熱性是熱量穿過(guò)材料的速度，且還可稱作熱導(dǎo)率。單位是瓦特每米每開(kāi)氏溫度(W/m.K)。而熱容量是材料可吸收的熱的數(shù)量。這是比熱(或加熱Ikg 物質(zhì)升溫1度所需的熱量)和潛熱(當(dāng)PCM經(jīng)歷其相變時(shí)吸收的額外的熱量)的組合。單位分別是kJ/kg/K和kj/kg。
權(quán)利要求
1.一種封裝，用于具有預(yù)定值的電性質(zhì)的電子設(shè)備，該封裝包括用于支撐該設(shè)備的絕緣元件，以便在該設(shè)備表面貼裝到襯底后，所述預(yù)定值保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中所述電子設(shè)備包括密封的包裝，且在該設(shè)備表面貼裝到襯底后，該包裝保持密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝，其中所述包裝是密閉的，且在所述設(shè)備表面貼裝到襯底后，該包裝保持密閉密封。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述電子設(shè)備包括貼裝到所述絕緣元件的能量存儲(chǔ)設(shè)備；以及從該能量存儲(chǔ)設(shè)備中延伸出的至少兩個(gè)接線端，其中該封裝包括至少兩個(gè)引線，用于將所述接線端與襯底電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝，其中所述能量存儲(chǔ)設(shè)備包括至少一個(gè)超級(jí)電容元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的封裝，其中所述絕緣元件是一殼體，具有容納所述超級(jí)電容元件的內(nèi)部以及外部，其中所述引線從內(nèi)部延伸至外部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的封裝，其中所述電性質(zhì)選自等效串聯(lián)電阻(ESR)和電容值(C)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝，其中所述預(yù)定公差為預(yù)定值的士100%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝，其中所述預(yù)定公差為預(yù)定值的士50%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝，其中所述預(yù)定公差為預(yù)定值的士20%。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝，其中所述預(yù)定公差為預(yù)定值的士10%。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的封裝，其中在所述設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，所述絕緣元件內(nèi)部的溫度小于230°C。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝，其中在所述設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，所述絕緣元件內(nèi)部的溫度小于200°C。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封裝，其中在所述設(shè)備表面貼裝到襯底的過(guò)程中，所述絕緣元件內(nèi)部的溫度小于180°C。
15.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件增加設(shè)備的熱負(fù)載。
16.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件增加襯底與設(shè)備之間的熱障。
17.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件具有小于或等于約0.8W/ (mK)的熱導(dǎo)率。
18.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件具有小于或等于約0.5W/ (mK)的熱導(dǎo)率。
19.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件具有小于或等于約0.2W/ (mK)的熱導(dǎo)率。
20.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件具有至少約0.5kJ/kg/K的體積比熱容。
21.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件具有至少約lkJ/kg/K的體積比熱容。
22.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的封裝，其中所述絕緣元件具有至少約1.5kJ/kg/K的體積比熱容。
23. 一種具有預(yù)定值的電性質(zhì)的能量存儲(chǔ)設(shè)備，該設(shè)備包括 超級(jí)電容元件；從所述超級(jí)電容元件延伸出的至少兩個(gè)接線端；以及用于支撐所述超級(jí)電容元件的絕緣元件，以便在所述設(shè)備表面貼裝到襯底后，該預(yù)定值保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。
全文摘要
一種常見(jiàn)棱柱形的封裝(1)，用于具有預(yù)定值的電性質(zhì)的超級(jí)電容元件(2)形式的電子設(shè)備。封裝(1)包括用于支撐元件(2)的絕緣元件，其具有常見(jiàn)矩形-棱柱形的液晶聚合物(LCP)殼體(3)的形式。更具體地，元件(2)貼裝到絕緣元件，以便在元件(2)表面貼裝到印刷電路板(未示出)形式的襯底后，所述電性質(zhì)保持在預(yù)定公差范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01M2/00GK102210038SQ200980144396
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者亞力山大·比利克, 安杰伊·庫(kù)哈熱夫斯基, 約翰·齊·亨·源, 艾倫·戈斯克·拉森, 菲利普·布雷特·艾奇森 申請(qǐng)人:Cap-Xx有限公司