專利名稱：包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板的裝置及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及所謂的“超級(jí)電容器”領(lǐng)域，以及相關(guān)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序，特別關(guān)注在柔性印刷電路(FPC)結(jié)構(gòu)中的超級(jí)電容器的集成。特定公開的方面/實(shí)施例涉及便攜式電子設(shè)備，特別是所謂的手持便攜式電子設(shè)備，其可以手持使用(盡管他們可在使用時(shí)放置在支架內(nèi))。這種手持便攜式電子設(shè)備包括所謂的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)。根據(jù)一個(gè)或者多個(gè)公開的方面/實(shí)施例的便攜式電子設(shè)備/裝置可提供一個(gè)或多個(gè)音頻/文字/視頻通信功能(例如遠(yuǎn)程通信、視頻通信、和/或文字傳輸、短信服務(wù)(SMS)/多媒體信息服務(wù)(MMS)/電子郵件功能、交互/非交互查看功能(例如網(wǎng)頁瀏覽、導(dǎo)航、電視/節(jié)目查看功能)、音樂錄制/播放功能(例如MP3或其它格式和/或(FM/AM)無線電廣播錄制/播放)、數(shù)據(jù)下載/發(fā)送功能、圖像捕捉功能(例如使用(內(nèi)置)數(shù)字相機(jī))、和游戲功能。
背景技術(shù)：
在便攜式電子設(shè)備(例如閃光燈模塊、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)模塊和用于電磁傳輸?shù)墓β史糯笃髂K)中的多媒體增強(qiáng)模塊需要短期功率突發(fā)(burst)。典型地，電解電容器用于對(duì)LED和氣氣閃光燈模塊供電,而且傳統(tǒng)電容器用于對(duì)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)模塊供電，但是它們都不能滿足最佳性能所需的功率要求。該情況可以通過使用超級(jí)電容器來改進(jìn)。例如在LED閃光燈模塊中，可使用超級(jí)電容器替代電解電容器來實(shí)現(xiàn)加倍的光輸出。然而問題不是直接簡(jiǎn)單地切換一種類型的電容器為另一種。在現(xiàn)代電子設(shè)備中，微型化是重要的因素，而現(xiàn)有技術(shù)的超級(jí)電容器不滿足當(dāng)前可用封裝的尺寸和性能需求。用于需要高功率突發(fā)的模塊的電源必須接近負(fù)載電路來實(shí)現(xiàn)，用于閃光燈和揚(yáng)聲器應(yīng)用的電源意味著比10-30mm更近。不幸的是，現(xiàn)有的超級(jí)電容器龐大笨重，會(huì)受到電解質(zhì)膨脹的影響，而且用于便攜式電子設(shè)備的電路板的附著具有錯(cuò)誤的形狀因素。另外，超級(jí)電容的附著常常需要多個(gè)不需要的處理步驟。在此公開的裝置及其相關(guān)方法可以或者不可以解決這些問題中的一個(gè)或多個(gè)。在本說明書中列舉或先前公開的文檔或任何背景技術(shù)的討論不應(yīng)該必須考慮為這些文檔或背景技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)的一部分或是普通一般知識(shí)的確認(rèn)。本公開的一個(gè)或多個(gè)方面/實(shí)施例可以或不可以解決背景技術(shù)的問題中的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，提供有包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)的裝置，所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括第一和第二部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件，其中，所述裝置配置成使得在第一和第二部分之間限定具有包含在其中且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件的腔，所述腔包括電解質(zhì)，以及其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷。在一些實(shí)施例中，剛?cè)峤Y(jié)合的電路板的柔性區(qū)域可包括兩個(gè)以上的部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層(即多層堆棧)。在這些實(shí)施例中，電容元件可在堆棧內(nèi)的任意鄰近部分之間提供。在這樣的實(shí)施例中，鄰近部分可配置成在其間限定腔。每個(gè)剛性區(qū)域可包括分層結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二部分可形成剛性區(qū)域的分層結(jié)構(gòu)的一部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一部分可形成剛性區(qū)域的分層結(jié)構(gòu)的一部分，而第二部分則不能。在后一個(gè)實(shí)施例中，第二部分可使用粘接材料(導(dǎo)電或非導(dǎo)電)物理附著到第一部分。該粘接材料可進(jìn)一步配置成將第一和第二部分密封到一起以在腔內(nèi)部包括電解質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，柔性區(qū)域可包括單獨(dú)部分。該單獨(dú)部分可包括導(dǎo)電層和第一和第二電容元件。第一和第二部分可以是該單獨(dú)部分的不同端部，該單獨(dú)部分已圍繞其自身上彎曲以限定腔。第一和第二部分中的每一個(gè)可包括導(dǎo)電材料層，其通過電絕緣材料層涂覆在任一側(cè)上。另一方面，第一和第二部分中的每個(gè)可包括導(dǎo)電材料層，其通過電絕緣材料層涂覆在一側(cè)上。此外，第一和第二部分中的每個(gè)可包括多層導(dǎo)電層，其通過電絕緣材料層分離。每個(gè)導(dǎo)電材料層可通過垂直互聯(lián)訪問(VIA)連接或?qū)щ娬辰觿╇娺B接至一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電材料的其它層。電容元件可被稱為“電極”。每個(gè)電容元件可包括高表面積材料。每個(gè)電容元件可包括具有表面的導(dǎo)電區(qū)域。該導(dǎo)電區(qū)域可包括以下材料中的一種或多種銅、鋁和碳。該高表面積材料可布置在每個(gè)導(dǎo)電區(qū)域的表面。在這里描述的每個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電區(qū)域的各個(gè)表面/高表面積材料可配置成相互面對(duì)。該高表面積材料可導(dǎo)電。該高表面積材料可包括以下一種或多種納米顆粒、納米線、納米管、納米突、納米纖維和納米洋蔥。特別地，高表面積材料可包括以下一種或多種活性炭、碳納米線、碳納米管、碳納米突、碳納米纖維和碳納米洋蔥(nano-onion)。碳納米管可以是多層壁碳納米管。導(dǎo)電區(qū)域可配置成最大化高表面積材料至導(dǎo)電區(qū)域表面的粘接。導(dǎo)電區(qū)域可配置成最小化電容元件的電阻。高表面積材料的厚度可配置成最小化電容元件的電阻。導(dǎo)電材料層可通過以下一種或多種電連接至導(dǎo)電區(qū)域連接器、垂直互聯(lián)訪問(VIA)連接、彈簧針(pogo pin)、焊接接觸、導(dǎo)線和導(dǎo)電粘接劑(例如各向異性導(dǎo)電粘接劑、壓力設(shè)定粘接劑或溫度設(shè)定粘接劑)。導(dǎo)電材料層可包括銅。電絕緣材料層可包括聚酰亞胺。電絕緣材料層可通過粘接劑粘合至導(dǎo)電材料層。第一剛性區(qū)域、第二剛性區(qū)域和柔性區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)可以或不可以包括以下一個(gè)或多個(gè)覆蓋層、電磁屏蔽層、熱防護(hù)層和有機(jī)表面防護(hù)層。柔性區(qū)域的第一和第二部分中的每個(gè)可包括在導(dǎo)電區(qū)域和高表面積材料之間的表面防護(hù)材料層。表面防護(hù)材料層可包括有機(jī)表面防護(hù)(OSP)材料。該裝置可包括電源，其配置成在電容元件之間施加電勢(shì)差。電源可包括具有相反極性的第一和第二端子。第一和第二部分的導(dǎo)電層可分別電連接至電源的第一和第二端子。該裝置可包括在第一和第二部分的導(dǎo)電層之間的電連接器。電連接器可配置成從電容元件使電荷流動(dòng)成為可能從而當(dāng)裝置放電時(shí)，為一個(gè)或多個(gè)電氣部件提供電力。該一個(gè)或多個(gè)電氣部件可物理地和電氣地連接至第一和第二部分中的一者或兩者。電連接器可包括導(dǎo)電粘接劑。導(dǎo)電粘接劑可包括以下的一個(gè)或多個(gè)各向異性導(dǎo)電粘接劑、導(dǎo)電壓力設(shè)定粘接劑和導(dǎo)電溫度設(shè)定粘接劑。導(dǎo)電粘接劑可進(jìn)一步配置成將第一和第二部分密封到一起以在腔內(nèi)包含電解質(zhì)。電連接器可包括金屬互聯(lián)器。金屬互聯(lián)器可以是垂直互聯(lián)訪問(VIA)連接器。該裝置可包括配置成連接和斷開電連接器/連接的開關(guān)。電連接器的斷開可配置成允許該裝置放電。該開關(guān)可位于剛?cè)峤Y(jié)合電路板的剛性或柔性區(qū)域，或者位于形成剛?cè)峤Y(jié)合電路板組件一部分的充電電路內(nèi)。該裝置可包括在第一和第二部分之間的環(huán)。該環(huán)可配置成圍繞電容元件以形成腔。該環(huán)可密封地附著到第一和第二部分以在腔內(nèi)包含電解質(zhì)。該環(huán)也可由粘接材料(導(dǎo)電或非導(dǎo)電)構(gòu)成。各向異性導(dǎo)電粘接劑或?qū)щ妷毫υO(shè)定粘接劑可用于形成該環(huán)。這具有用于在第一和第二部分之間形成電連接的相同處理也可用于限定腔，從而簡(jiǎn)化裝置的制造的優(yōu)點(diǎn)。柔性區(qū)域可配置成允許該裝置在柔性區(qū)域周圍彎曲。該柔性區(qū)域可配置成允許該裝置通過角度小于或等于180°的角彎曲。該柔性區(qū)域可充分柔韌以提供適于在彎曲安裝的應(yīng)用中使用的裝置。超級(jí)電容器腔可配置成增加柔性區(qū)域的硬度。例如，柔性區(qū)域可配置成在超級(jí)電容器的集成前，允許剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)圍繞柔性區(qū)域以O(shè). 5mm的最小彎曲半徑彎曲，而且在超級(jí)電容器的集成后，以O(shè). 2-0. 5cm的最小彎曲半徑彎曲。相反，剛性區(qū)域可配置成抵抗彎曲，但是如果剛性區(qū)域足夠薄則可在一定程度上是柔韌的，例如比方說，通過小于或等于5°的角度。該裝置可配置成在電容元件和電解質(zhì)之間的接口處存儲(chǔ)電荷。該電解質(zhì)可位于電容元件之間。電解質(zhì)可包括具有相反極性的第一和第二離子類型。第一和第二離子類型可配置成當(dāng)在電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)，分別朝向第一和第二部分的電容元件移動(dòng)。電解質(zhì)可以是有機(jī)電解質(zhì)。有機(jī)電解質(zhì)可基于質(zhì)子惰性溶劑，例如乙腈，或基于碳酸鹽的溶劑，例如丙烯碳酸鹽。電解質(zhì)可包括乙腈中的四乙銨四氟硼酸鹽。電解質(zhì)可以是含水電解質(zhì)?？蛇x擇電解質(zhì)使得在OV和O. 9V之間的電勢(shì)差可在電容元件之間施加而不破壞電解質(zhì)。有利的是，可選擇電解質(zhì)使得在OV和2. 7V之間的電勢(shì)差在電容元件之間施加而不破壞電解質(zhì)。該裝置可包括在電容元件之間的分離器。該分離器可配置成防止在電容元件之間的直接物理接觸。該分離器可包括一個(gè)或多個(gè)氣孔。分離器中的氣孔可配置成當(dāng)施加電勢(shì)差時(shí)，允許第一和第二離子種類朝向電容元件通過分離器，從而促進(jìn)裝置的充電。同樣地，分離器中的氣孔可配置成當(dāng)裝置用于對(duì)電氣部件供電時(shí)，允許第一和第二離子種類離開電容元件通過分離器，從而促進(jìn)裝置放電。分離器可包括以下一種或多種聚丙烯、聚乙烯、纖維素和聚四氟乙烯。分離器可包括一層、兩層、三層或超過三層。每層可包括一種或多種上述材料。根據(jù)另一方面，為便攜式電子設(shè)備提供模塊，該模塊包括在此描述的任意裝置。該裝置可形成為多媒體增強(qiáng)模塊的一部分。多媒體增強(qiáng)模塊可是以下一種或多種照相機(jī)閃光燈模塊、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)模塊和用于電磁傳輸?shù)墓β史糯笃髂K。相機(jī)閃光燈模塊可以是LED相機(jī)閃光燈模塊或氙氣相機(jī)閃光燈模塊。LED相機(jī)閃光燈模塊可包括以下電氣部件中的一個(gè)或多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器、電容器充電器和LED。揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器模塊可以是立體音頻揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)模塊。功率放大器模塊可是用于RF傳輸?shù)墓β史糯笃髂K。該裝置可用作數(shù)字顯示器(例如LED或LCD屏幕)的電源，或者作為存儲(chǔ)介質(zhì)(例如硬盤驅(qū)動(dòng)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或閃存存儲(chǔ)器)的電源。根據(jù)另一方面，提供有便攜式電子設(shè)備，其包括在此描述的任意裝置。該裝置可以是便攜式電子設(shè)備，用于便攜式電子設(shè)備的電路或用于便攜式電子設(shè)備的模塊。該裝置可形成為便攜式電子設(shè)備的一部分或用于便攜式電子設(shè)備的一部分模塊。便攜式電子設(shè)備可以是便攜式遠(yuǎn)程通信設(shè)備。根據(jù)另一方面，提供有組裝方法，該方法包括形成剛?cè)峤Y(jié)合電路板、該剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括第一和第二部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件，其中所述第一和第二部分配置成在第一和第二部分之間限定包含在其中并且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件的腔；以及在所述腔內(nèi)提供電解質(zhì)以生成裝置，所述裝置包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)，在其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)自電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷。根據(jù)第一實(shí)施例，形成剛?cè)峤Y(jié)合電路板的方法可包括提供第一和第二柔性部分，第一和第二柔性部分每個(gè)包括導(dǎo)電層和電容元件；施加粘接劑至第一和/或第二柔性部分的表面；對(duì)準(zhǔn)第一柔性部分和第二柔性部分以形成堆棧，對(duì)準(zhǔn)第一和第二柔性部分以使電容元件相互面對(duì)；施加壓力和/或熱量以使用粘接劑將第一柔性部分結(jié)合至第二柔性部分；和沉積剛性材料至堆棧表面，留下沒有剛性材料的表面區(qū)域，以保持在該區(qū)域的堆棧的柔性。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，形成剛?cè)峤Y(jié)合電路板的方法可包括提供第一和第二電路板，第一電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，第二電路板包括柔性區(qū)域，每個(gè)電路板的柔性區(qū)域包括導(dǎo)電層和電容元件；施加粘接劑至第一和/或第二電路板的表面；對(duì)準(zhǔn)第一電路板和第二電路板以形成堆棧，第一和第二電路板對(duì)準(zhǔn)使得電容元件相互面對(duì)；并施加壓力和/或熱量以使用粘接劑結(jié)合第一電路板至第二電路板。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，形成剛?cè)峤Y(jié)合電路板的方法可包括提供剛?cè)峤Y(jié)合電路板，剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，柔性區(qū)域包括導(dǎo)電層和電容元件；提供柔性部分，柔性部分包括導(dǎo)電層和電容元件；施加粘接劑至柔性區(qū)域和/或柔性部分的表面；對(duì)準(zhǔn)柔性部分和柔性區(qū)域以形成堆棧，柔性部分和柔性區(qū)域?qū)?zhǔn)使得電容元件相互面對(duì)；并施加壓力和/或熱量以使用粘接劑結(jié)合柔性部分至柔性區(qū)域。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，形成剛?cè)峤Y(jié)合電路板的方法可包括提供剛?cè)峤Y(jié)合電路板，剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，柔性區(qū)域包括導(dǎo)電層和第一和第二電容元件；施加粘接劑至柔性區(qū)域的表面；圍繞柔性區(qū)域彎曲剛?cè)峤Y(jié)合電路板使得柔性區(qū)域圍繞在自身上彎曲以形成堆棧，柔性區(qū)域的不同端部構(gòu)成第一和第二部分；對(duì)準(zhǔn)柔性區(qū)域的端部使得第一和第二電容元件相互面對(duì)；施加壓力和/或熱量以使用粘接劑結(jié)合柔性區(qū)域的端部。根據(jù)進(jìn)一步方面，提供存儲(chǔ)電荷的方法，該方法包括提供裝置，該裝置包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)，剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括第一和第二部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件，其中，該裝置配置成在第一和第二部分之間限定包含在其中并且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件的腔，該腔包括電解質(zhì)，以及其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷；以及在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差。根據(jù)進(jìn)一步的方面，提供有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括配置成使用裝置控制電荷的存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)代碼，該裝置包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)，剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，柔性區(qū)域包括第一和第二部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件；其中該裝置配置成使得在第一和第二部分之間限定包含在其中并且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件的腔，腔包括電解質(zhì)，以及其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷；計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)代碼，其配置成在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差。該裝置可包括處理器，其配置成處理計(jì)算機(jī)程序的代碼。處理器可以是微處理器，其包括專用集成電路(ASIC)。本公開包括獨(dú)立或不同組合的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)方面、實(shí)施例或特征，不論其是否以組合或單獨(dú)進(jìn)行詳細(xì)描述(包括所宣稱的)。用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)所討論的功能的相應(yīng)部件也存在于本公開內(nèi)。用于執(zhí)行所公開的一種或多種方法的相應(yīng)計(jì)算機(jī)程序也存在于本公開內(nèi)，而且通過一個(gè)或多個(gè)所描述的實(shí)施例而包括在內(nèi)。上述概要用于僅作為示例而是非限制性的。


現(xiàn)在僅通過舉例參考附圖給出說明，在其中圖1a示意性地圖示傳統(tǒng)電容器；圖1b示意性地圖示電解電容器；圖1c示意性地圖示所謂的超級(jí)電容器的實(shí)施例；圖2示意性地(以橫截面)圖示集成在柔性印刷電路結(jié)構(gòu)中的超級(jí)電容器；圖3a示意性地圖示圖2的柔性印刷電路結(jié)構(gòu)，其配置成在第一和第二電路板之間限定腔；圖3b以平面圖示意性地圖示圖3a的柔性印刷電路結(jié)構(gòu)；圖4示意性地圖示操作中的圖3a的柔性印刷電路結(jié)構(gòu)；圖5a示意性地圖示柔性印刷電路結(jié)構(gòu)的充電；圖5b示意性地圖示柔性印刷電路結(jié)構(gòu)的放電；圖6a示意性地圖示包括金屬互聯(lián)器的電連接器；圖6b示意性地圖示包括導(dǎo)電粘接劑的電連接器；圖6c示意性地圖示以拆紙彎曲形式的柔性印刷電路結(jié)構(gòu)；圖7a以平面圖示意性地圖示未彎曲的剛?cè)峤Y(jié)合電路板；圖7b以側(cè)視圖示意性地圖示未彎曲的剛?cè)峤Y(jié)合電路板；
圖7c以側(cè)視圖示意性地圖示彎曲的剛?cè)峤Y(jié)合電路板；圖8a示意性地(以橫截面)圖示集成在剛?cè)峤Y(jié)合電路板中的超級(jí)電容器；圖8b示意性地圖示操作中的圖8a的剛?cè)峤Y(jié)合電路結(jié)構(gòu)；圖9a示意性地圖示裝配圖8的剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器的第一種方法；圖9b示意性地圖示裝配圖8的剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器的第二種方法；圖9c示意性地圖示裝配圖8的剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器的第三種方法；圖9b示意性地圖示裝配圖8的剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器的第四種方法；圖1Oa示意性地圖示串聯(lián)的兩個(gè)柔性印刷電路結(jié)構(gòu)；圖1Ob示意性地圖示并聯(lián)的兩個(gè)柔性印刷電路結(jié)構(gòu)；圖1Oc示意性地圖示第一配置，在其中兩個(gè)電路板以拆紙彎曲形式結(jié)合以產(chǎn)生集成超級(jí)電容器的堆棧；圖1Od示意性地圖示第二配置，在其中兩個(gè)電路板以拆紙彎曲形式結(jié)合以產(chǎn)生集成超級(jí)電容器的堆棧；圖11示意性地圖示包括在此描述的裝置的設(shè)備；圖12示意性地圖示提供程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)；圖13示意性地圖示裝配剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器的方法；和圖14示意性地圖示使用剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器存儲(chǔ)電荷的方法。
具體實(shí)施例方式在電路中，電池和電容器用于向其它組件提供電源。然而這些電源以完全不同的方式工作。電池使用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力。它們包括通過電解質(zhì)分離的兩個(gè)電端子(電極)。在負(fù)極(陽極)，發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生電子。這些電子則環(huán)繞外部電路從陽極流向正極(陰極)導(dǎo)致還原反應(yīng)在陰極發(fā)生。氧化和還原反應(yīng)可持續(xù)直到反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化。盡管重要地，除非電子能夠經(jīng)由外部電路從陽極流向陰極，否則電化學(xué)反應(yīng)不能發(fā)生。這允許電池長(zhǎng)時(shí)期存儲(chǔ)電力。相反，電容器以靜電方式存儲(chǔ)電荷，而且不能產(chǎn)生電力。傳統(tǒng)電容器(圖1a)包括通過電絕緣體102分離的一對(duì)電板101。當(dāng)在板101之間施加電勢(shì)差時(shí)，正和負(fù)電荷積累在相對(duì)的板上。這產(chǎn)生穿過存儲(chǔ)電能的絕緣體102的電場(chǎng)。存儲(chǔ)的能量數(shù)量正比于板上的電荷，而且反比于板的間隔距離屯。因此，傳統(tǒng)電容器的能量存儲(chǔ)能通過增加板101的尺寸或通過減少絕緣體102的厚度來增加。設(shè)備微型化控制最大的板的尺寸，而材料的性質(zhì)規(guī)定了可使用而不會(huì)導(dǎo)通絕緣體102 (擊穿)的最小絕緣體厚度。電解電容器(圖1b)使用專用技術(shù)來最小化板間距d2。它們由通過導(dǎo)電電解質(zhì)104分離的兩個(gè)導(dǎo)電板103組成。當(dāng)施加電勢(shì)差時(shí)，電解質(zhì)104在板103之間攜帶電荷而且磁極在一個(gè)板的表面上的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)建立防止電荷流動(dòng)的絕緣材料層105。結(jié)果是電容器具有從導(dǎo)電電解質(zhì)104分離導(dǎo)電板103的超薄介電層105。在這種配置中，電解質(zhì)104有效地用作第二塊板。由于絕緣層105只有幾個(gè)分子厚度，電解電容器能夠比傳統(tǒng)平行板電容器存儲(chǔ)更多數(shù)量的能量。第三種類型的電容器，熟知為超級(jí)電容器(圖lc)，允許甚至更多的能量存儲(chǔ)。超級(jí)電容器(也熟知為雙電層電容器，超高容量電容，偽電容器和雙電化學(xué)層電容器)既類似于電解質(zhì)也類似于傳統(tǒng)電容器。類似于傳統(tǒng)電容器，超級(jí)電容器具有兩個(gè)導(dǎo)電板106，其由介質(zhì)材料(分離器)107分隔。板106以多孔材料108，例如碳粉覆蓋以增加板106的表面積用于更多的電荷存儲(chǔ)。類似于電解電容器(以及電池)，超級(jí)電容器包含在導(dǎo)電板106之間的電解質(zhì)109。當(dāng)在板間施加電勢(shì)差時(shí)，電解質(zhì)109開始極化。在正極板上的電勢(shì)吸引電解質(zhì)109中的負(fù)離子110，而在負(fù)極板上的電勢(shì)吸引正離子111。電解分離器107用于防止在板106之間的直接物理接觸(和因此電接觸)。分離器107使用多孔材料制成從而允許離子110，111流向各個(gè)板106。和電池不一樣，施加的電勢(shì)保持低于電解質(zhì)109的擊穿電壓以防止電化學(xué)反應(yīng)在板106的表面發(fā)生。由于這個(gè)原因,超級(jí)電容器不能和電化學(xué)池一樣產(chǎn)生電力。同樣，沒有發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)生成電子。結(jié)果，在電解質(zhì)109和板106之間不能流動(dòng)明顯的電流。相反，溶液中的離子110，111在板106的表面自我排列以映射表面電荷112并形成絕緣“雙電層”。在雙電層(即表面電荷層112和離子層110，111)，表面電荷112和離子110，111的間隔距離d3為納米量級(jí)。雙電層的結(jié)合和在板106的表面上的高表面積材料108的使用允許大量的電荷載體存儲(chǔ)在板電解質(zhì)表面上。然而，活性炭不是用于涂覆電容器的板106的最合適材料108。溶液中的離子110，111與碳中的氣孔相比相對(duì)較大，而這相當(dāng)?shù)叵拗屏四芰康拇鎯?chǔ)。相反最近在該領(lǐng)域的研究已經(jīng)集中在碳納米管和碳納米角的使用，這兩者都比活性炭提供了更高的可使用表面積。超級(jí)電容器相比電池具有許多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)果在多個(gè)應(yīng)用中都已經(jīng)傾向于(tipped)替代電池。它們通過提供大量的突發(fā)電流作用來向設(shè)備供電，然后自身快速再充電。它們的低內(nèi)部電阻或等效串聯(lián)電阻(ESR)，允許它們傳送和吸收這些大電流，反之傳統(tǒng)化學(xué)電池的較高內(nèi)部電阻可導(dǎo)致電池電壓崩潰。而且，同時(shí)電池需要長(zhǎng)的再充電時(shí)間，而超級(jí)電容器能非?？焖俚卦俪潆?，通常在幾分鐘內(nèi)。它們也保持它們的能力以比電池更長(zhǎng)時(shí)間保持電荷，甚至在多次再充電后。當(dāng)和電池相結(jié)合時(shí)，超級(jí)電容器能移除通常位于電池上的瞬時(shí)能量需求，從而延長(zhǎng)電池的壽命。然而，電池常常需要維護(hù)而且只能在小溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行，超級(jí)電容器相對(duì)不需要維護(hù)而且在廣泛的溫度范圍上執(zhí)行得很好。超級(jí)電容器也比電池具有更長(zhǎng)的壽命，而且建立成持續(xù)直到至少使用它們供電的電子設(shè)備的壽命。在另一方面，電池在設(shè)備的壽命期間，通常需要多次更換。然而超級(jí)電容器不是沒有它們的缺點(diǎn)。盡管比傳統(tǒng)和電解電容器能存儲(chǔ)更多數(shù)量的能量，但由每單位重量超級(jí)電容器存儲(chǔ)的能量相對(duì)低于電化學(xué)電池所存儲(chǔ)的能量。另外，超級(jí)電容器的工作電壓局限于電解質(zhì)擊穿電壓，而電池則不存在該問題。如先前所提到的，現(xiàn)有的超級(jí)電容器龐大笨重，可受電解質(zhì)膨脹的影響而且不具有附著于便攜式電子設(shè)備的電路板的最優(yōu)形狀因數(shù)。此外，電路板的現(xiàn)有超級(jí)電容器的附著常常需要多個(gè)處理步驟，從而致使它們不實(shí)用?，F(xiàn)在要描述可以或不可以克服這些問題中一個(gè)或多個(gè)的裝置及其相關(guān)方法。在圖2中，描述了集成在柔性印刷電路(FPC)結(jié)構(gòu)216中的超級(jí)電容器。FPC結(jié)構(gòu)216的使用提供了 “柔性安裝方案”。柔性安裝指在設(shè)備裝配期間彎曲或折疊的電路，但是在設(shè)備的壽命期間該電路經(jīng)歷最小的彎曲。如果FPC結(jié)構(gòu)216足夠耐用，它也可適用于動(dòng)態(tài)彎曲應(yīng)用，在其中電路板需要在設(shè)備裝配期間和之后都彎曲。
裝置由兩個(gè)FPC板201組成，每個(gè)包括導(dǎo)電材料層202。在該實(shí)施例中，在每個(gè)FPC板201上的導(dǎo)電材料層202在任一側(cè)上涂覆有電絕緣材料層203。絕緣材料203的減少用于定義在導(dǎo)電材料202中的導(dǎo)電軌跡。絕緣材料203也用于從外部環(huán)境保護(hù)導(dǎo)電材料202。每個(gè)FPC板201進(jìn)一步包括具有導(dǎo)電區(qū)域205的電容元件204。導(dǎo)電區(qū)域205電連接至導(dǎo)電材料層202，例如通過垂直互聯(lián)訪問(VIA)連接206。電容元件204也包括在導(dǎo)電區(qū)域205頂部的高表面積材料207，包括一種或多種活性炭(AC)、多壁碳納米管(MWNT)、碳納米角(CNH)、碳納米纖維(CNF)和碳納米洋蔥(CNO)的混合物的材料207。使用AC、MWNT、CNH、CNF和CN0，因?yàn)樗鼈兊拇髮?dǎo)電性和高表面積。如先前所提到的，高表面積允許大量的電解質(zhì)離子到電容元件204的表面上的吸收。高表面積材料207可通過使用聚四氟乙烯(PTFE)作為粘接劑和丙酮作為溶劑混合不同比例的AC、MWNT和CNH到一起，而且通過攪拌調(diào)勻混合物來制備。在這之后，通過滾動(dòng)混合物至每個(gè)導(dǎo)電區(qū)域205的表面上來施加得到的漿體。FPC板201則在50°C退火20分鐘以分離溶劑和強(qiáng)化混合物。為了最大化它的表面積和導(dǎo)電性，將高表面積材料207施加到導(dǎo)電區(qū)域205作為薄膜。如圖2所示，F(xiàn)PC板201配置成使得導(dǎo)電區(qū)域205(現(xiàn)在以高表面積材料207涂覆)相互面對(duì)，在其中加入薄的介電分離器208。分離器208防止在電容元件204之間的直接物理接觸(和因此電接觸)，但是包括多個(gè)氣孔209以當(dāng)在電容元件204之間施加電勢(shì)差時(shí)，使電解質(zhì)離子朝向高表面積材料207移動(dòng)。導(dǎo)電區(qū)域205可用多種不同的材料形成，但是有利地由銅、鋁或碳制成。材料的選擇影響超級(jí)電容器的物理和導(dǎo)電性質(zhì)。銅，和較少程度的鋁，表現(xiàn)出令人滿意的導(dǎo)電性。這是有利的，因?yàn)樗试S電荷載體從導(dǎo)電層202穿過導(dǎo)電區(qū)域205流到高表面積材料207而具有最小的電阻。另一方面，碳比銅和鋁提供更好的到高表面積材料207的粘接性，而且更具成本效益。碳在導(dǎo)電區(qū)域205和高表面積材料207之間也提供低電阻(ESR)路徑。使用碳，能夠生產(chǎn)具有 3Ω的ESR的超級(jí)電容器。進(jìn)一步，在導(dǎo)電層202和導(dǎo)電區(qū)域205之間的電阻能通過增加電連接器(VIA) 206的數(shù)量或尺寸而減少。電阻也能夠通過移除臨近導(dǎo)電區(qū)域205的絕緣材料203來減少使得導(dǎo)電區(qū)域205可直接沉積在導(dǎo)電層202上。導(dǎo)電區(qū)域205也可包括表面光潔度(涂層)以保護(hù)導(dǎo)電區(qū)域205或修正它們的結(jié)構(gòu)或材料性質(zhì)?？赡艿谋砻娌牧习ㄦ?金、金、銀或有機(jī)表面防護(hù)(OSP)材料。
如在背景部分所提到的，超級(jí)電容器可用于在便攜式電子設(shè)備中對(duì)多媒體增強(qiáng)模塊供電。對(duì)于需要高功率突發(fā)的模塊，例如LED閃光燈模塊，超級(jí)電容器需要鄰近負(fù)載電路執(zhí)行。在當(dāng)前情況下，F(xiàn)PC結(jié)構(gòu)216 (在其內(nèi)集成超級(jí)電容器)形成為多媒體增強(qiáng)模塊，通過各種模塊物理地(和電氣地)連接至FPC板201的部件。在圖2中，表面安裝(SMD)LED210，兩個(gè)陶瓷帽211，指示器LED212，電感213和超級(jí)電容器充電器和LED驅(qū)動(dòng)器電路214 (電氣地)連接至上部的FPC板201的導(dǎo)電層202，而板到板(B2B)連接器215 (電氣地)連接至下部FPC板201的導(dǎo)電層202?？蓪⒉煌碾姎獠考附踊駻CF (各向異性導(dǎo)電薄膜)連接至FPC板201。導(dǎo)電層202用于發(fā)送電力到超級(jí)電容器和模塊部件以及從超級(jí)電容器和模塊組件發(fā)送電力，而且B2B連接器215 (電氣地)連接FPC結(jié)構(gòu)216至電子設(shè)備的主板。在電容元件204之間需要電解質(zhì)以實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，F(xiàn)PC板201配置成在可在其中包含電解質(zhì)的腔。腔以橫截面方式顯示在圖3a中，并且以平面圖顯示在圖3b中。為了生成腔301，限定了圍繞電容元件303的邊界302 (在平面圖中顯示)。然后FPC板304在邊界302被密封在一起以防止電解質(zhì)305 (其可以是凝膠或液體型電解質(zhì))在使用期間泄漏或蒸發(fā)。FPC板304可通過熱層壓(heat lamination)、真空封裝或標(biāo)準(zhǔn)FPC沖壓過程來密封。邊界302的小區(qū)域(未示出)可保持不密封直到電解質(zhì)305被導(dǎo)入腔 301。在另一個(gè)實(shí)施例中，可將環(huán)合并入FPC結(jié)構(gòu)中以形成腔。在該實(shí)施例中(未示出)，環(huán)圍繞電容元件303放置而且夾在FPC板304之間。實(shí)際上，這可包括面朝上在平的表面上放置第一 FPC板；圍繞該FPC板的電容元件放置環(huán)(其具有至少電容元件303的最大平面內(nèi)尺寸的直徑);將環(huán)密封地附加至FPC板；用電解質(zhì)305填充環(huán)；面朝下在第一 FPC板的頂部放置第二 FPC板使得第二 FPC板的電容元件包含在環(huán)內(nèi)且面對(duì)其它電容元件；和將第二FPC板密封地附加至環(huán)。理想地，環(huán)的厚度應(yīng)當(dāng)實(shí)質(zhì)上與FPC結(jié)構(gòu)的總厚度相同。然而，由于FPC板304的柔性，環(huán)的厚度可偏離FPC結(jié)構(gòu)的總厚度而且仍然允許腔的形成。在另一個(gè)實(shí)施例中，該環(huán)可包括孔。在該實(shí)施例中，電解質(zhì)可經(jīng)由孔導(dǎo)入到腔中，然后順序密封以保留電解質(zhì)305。然而需要注意的是，腔體301的厚度h在圖3a中被放大。實(shí)際上，電容元件303和分離器306物理接觸以最小化腔301的厚度。在另一實(shí)施例中，電容元件303可簡(jiǎn)單地相互分開。該配置將移除對(duì)分離器306的需求，但是如果FPC結(jié)構(gòu)在物理上可彎曲，則可能很難維護(hù)。為了對(duì)該裝置充電，在電容元件402，403 (圖4)兩端施加電勢(shì)差。這通過連接電池(或其它電源)的正端子和負(fù)端子至各個(gè)FPC板404的導(dǎo)電層來實(shí)現(xiàn)。然而實(shí)際上，F(xiàn)PC板404的導(dǎo)電層將通常連接至其自身連接到電池或其它電源的充電器電路(未示出)。電勢(shì)差的應(yīng)用極化電解質(zhì)405，導(dǎo)致正離子406和負(fù)離子407分別到負(fù)充電的電容元件402和正充電電容元件403的高表面積材料408的暴露面上的吸收。在高表面積材料408和電解質(zhì)405之間的界面處存儲(chǔ)的電荷，可在當(dāng)超級(jí)電容器放電時(shí)用于對(duì)多媒體增強(qiáng)模塊409的部件供電。多個(gè)不同的配置可用于對(duì)該裝置放電。在一種配置中(在圖5中示出)，在FPC板的導(dǎo)電層之間提供電連接器501。電連接器501允許電子從負(fù)充電電容元件502流至正充電電容元件503。然而為了防止當(dāng)對(duì)該裝置充電時(shí)的這種電子流動(dòng)，該裝置可包括開關(guān)504，其配置成連接和斷開電連接器501 (即建立和斷開連接)。電連接器501的斷開允許該裝置充電，而電連接器501的連接允許該裝置放電。開關(guān)504可在充電電路505內(nèi)提供。當(dāng)開關(guān)504在第一位置(圖5a)時(shí)，它連接該裝置至電源506，允許電容元件502，503充電。一旦電容元件502，503已經(jīng)充電，開關(guān)504至第二位置(圖5b)的移動(dòng)從電源506斷開該裝置，而且連接電容元件502，503至電氣部件508。這允許電子從負(fù)充電電容元件502至正充電電容元件503的流動(dòng)507，從而對(duì)該裝置放電。電氣部件508可電連接至一個(gè)或兩個(gè)FPC板的導(dǎo)電層。一旦該裝置放電，開關(guān)504再次返回至第一位置(圖5a)的移動(dòng)導(dǎo)致電源506再充電該裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解存在其它配置電路以對(duì)該裝置充電和放電的方法，在圖5示出的配置只是構(gòu)成一種可能實(shí)現(xiàn)方式。如圖6a中所示，電連接器可包括金屬互聯(lián)器，例如垂直互聯(lián)訪問(VIA)連接器。為了形成該連接器，孔601在每個(gè)FPC板602，603 (可通過鉆孔)的絕緣材料610中制出以揭不導(dǎo)電層604 (從中形成FPC板602,603的總線)。然后每個(gè)孔601的內(nèi)部表面使用部分電鍍工藝鍍有導(dǎo)電涂層605(通常如銅的金屬)使得導(dǎo)電材料605電接觸導(dǎo)電層604?？蛇x的，孔601可充滿導(dǎo)電材料、環(huán)或鉚釘以形成電連接。導(dǎo)電焊盤606則分別放置在底部603和頂部602FPC板的頂部表面607和底部表面608上，與每個(gè)孔601的導(dǎo)電涂層605電接觸。焊盤606可使用平板印刷(lithographic)程序形成，但能使用電鍍/填充過程形成，其通過簡(jiǎn)單地延伸從孔601內(nèi)至FPC板602，603的表面607，608的導(dǎo)電涂層605的沉積。一旦形成焊盤606，F(xiàn)PC板602，603 —個(gè)位于另一個(gè)的頂部。頂部FPC板602的孔601與底部FPC板603的孔601對(duì)準(zhǔn)從而底部FPC板603的頂部表面607上的焊盤606物理地和電氣地與頂部FPC板602的底部表面608上的焊盤606接觸。在這種方式中，兩個(gè)FPC板602，603的焊盤606和導(dǎo)電涂層605在導(dǎo)電層604之間形成電路徑。然而為了保持該對(duì)準(zhǔn)(和因此的電連接)，F(xiàn)PC板602，603必須固定就位。這可在FPC板602，603之間使用粘接劑609實(shí)現(xiàn)以放置在其間的移動(dòng)。上述的電鍍過程(可能具有額外的平版印刷程序以形成焊盤)是耗時(shí)、勞動(dòng)力密集并且昂貴的。這在技術(shù)上也難于實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在參考圖6b將描述用于形成電連接器的更有效的過程。各向異性導(dǎo)電粘接劑(ACA)，同時(shí)包含各向異性導(dǎo)電薄膜(ACF)和各向異性導(dǎo)電膏(ACP)，是無鉛而且保護(hù)環(huán)境的互聯(lián)系統(tǒng)，其通常用在液晶顯示器(IXD)制造中以建立從驅(qū)動(dòng)器電子器件至LCD的玻璃基板的電氣和機(jī)械連接。它最近更常用于形成用在手提電子設(shè)備，例如移動(dòng)電話、MP3播放器或CMOS相機(jī)模塊裝配中的柔性至板或柔性至柔性連接。該材料由包含導(dǎo)電粒子的粘接聚合物組成。可將ACA施加至FPC板的表面以形成電連接。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，必須首先暴露導(dǎo)電層604。這通過分別移除在底部603和頂部602FPC板的導(dǎo)電層604的上面和下面的一些絕緣材料610而實(shí)現(xiàn)。一旦暴露導(dǎo)電層604, ACA611沉積在與導(dǎo)電層604的暴露材料物理接觸的底部FPC板603的頂部表面607。這可使用用于ACF的層壓處理或者用于ACP的分配或印刷處理來完成。然后頂部FPC板602放置于在底部FPC板603上的位置(即它們相互對(duì)準(zhǔn))，而且兩個(gè)FPC板602、603壓在一起以在底部FPC板603上安裝頂部FPC板602。安裝步驟可不使用熱量來實(shí)施，或僅使用足夠?qū)е翧CA611變得稍微發(fā)粘的熱量。使用Hitachi 化學(xué)AC2051/AC2056作為ACA，在底部FPC板603上成功安裝頂部FPC板602所需的溫度、壓力和時(shí)間參數(shù)分別是80°C、10kgf/cm2和5秒。使用3M ACF7313作為ACA，溫度、壓力和時(shí)間參數(shù)分別是100°C、l-15kgf/cm2和I秒。結(jié)合是完成ACA裝配所需的過程的最后步驟。在層壓和安裝過程中，采用施加I秒或更少的熱量，溫度范圍為環(huán)境溫度至100°c。然而，為了將FPC板602，603結(jié)合到一起，需要更大量的熱能，首先使得ACA611流動(dòng)(其允許FPC板602，603位于最大電接觸)，而且其次處理((11^)404611 (其允許建立持久和可靠的結(jié)合)。取決于所使用的特定ACA和FPC材料，所需的溫度和加熱時(shí)間可分別選自130-220°C和5-20秒的范圍。通過按壓結(jié)合工具頭部(未示出)至頂部FPC板602來執(zhí)行結(jié)合步驟。工具頭部保持在所需的溫度而且以所需的壓力施加至頂部FPC板602至所需時(shí)間段?；诠ぞ哳^部，在全部區(qū)域上所需的壓力范圍選自 l-4MPa ri0-40kgf/cm2)。

使用Hitachi 化學(xué)AC2051/AC2056作為ACA，成功將頂部FPC板602結(jié)合到底部FPC板603所需的溫度、壓力和時(shí)間參數(shù)分別是170°C、20kgf/cm2和20秒。使用3M ACF7313作為ACA，溫度、壓力和時(shí)間參數(shù)分別是140°C、15kgf/cm2和8_12秒。當(dāng)ACA611被壓縮時(shí)，包含在粘接劑聚合物內(nèi)的導(dǎo)電粒子被強(qiáng)迫相互物理接觸，從而生成從頂部FPC板602的導(dǎo)電層604至底部FPC板603的導(dǎo)電層604的電氣路徑。電氣路徑具有高度方向性(因而是各向異性導(dǎo)電粘接劑)。這允許電流在z軸流動(dòng)，但防止在x-y平面的電流流動(dòng)。該特征在本裝置中很重要，因?yàn)樗柚?或最小化)電解質(zhì)的電短缺。由于ACA611的處理，導(dǎo)電粒子以壓縮的形式固定，從而在z軸保持很好的導(dǎo)電性。而不是必須施加熱量以將FPC板結(jié)合在一起，可替代使用導(dǎo)電壓力設(shè)定粘接劑(PSA)0 PSA是單獨(dú)在壓力下通過粘合體形成結(jié)合的粘接劑。它用于壓力設(shè)定膠帶、標(biāo)簽、便箋本、汽車內(nèi)飾以及品種繁多的其它產(chǎn)品。如名字所暗示的，結(jié)合程度由所施加的壓力量影響，但是表面因素例如平滑度、表面能量、污染物等也能影響粘接性。PSA通常設(shè)計(jì)成形成和維持在室溫下的結(jié)合。粘合程度和剪切保持能力常常分別在低溫和高溫下降低。然而，已經(jīng)開發(fā)特別的PSA以在高于或低于室溫下起作用。因此使用適合于在電路的典型操作溫度下使用的PSA配方很重要。如先前所描述的，F(xiàn)PC板需要密封在一起以形成腔和防止電解質(zhì)泄漏。為了這個(gè)目的，可使用導(dǎo)電或非導(dǎo)電粘接劑。在一個(gè)實(shí)施例中，用于提供在FPC板之間的電連接的ACA或?qū)щ奝SA也能用于密封該結(jié)構(gòu)。在該配置中，提供電連接和密封該結(jié)構(gòu)的構(gòu)造步驟合并為單個(gè)步驟。在另一實(shí)施例中，提供電連接器的步驟的執(zhí)行可從密封該結(jié)構(gòu)的步驟分離地執(zhí)行。在該后者實(shí)施例中，相同的或不同的粘接劑可用于每個(gè)步驟?？梢岳斫獾氖窃谀承?shí)施例中(如在圖6c中所示的)，單個(gè)FPC板612可圍繞在自身上彎曲以限定腔,而不是使用兩個(gè)分離的FPC板602，603 (盡管結(jié)構(gòu)619的一側(cè)仍然需要密封以包含電解質(zhì))。該配置被稱為“折紙彎曲形式”。折紙彎曲形式的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電層604從結(jié)構(gòu)的一側(cè)613 (即底部FPC603)至另一側(cè)614 (即頂部FPC602)是連續(xù)的。該特征否定在FPC板602，603之間提供額外的電連接器以用來對(duì)電氣部件615供電的需求。另外，為了控制裝置的充電和放電，需要開關(guān)(未示出)建立和斷開電連接，否則電荷只會(huì)圍繞在電池616 (或其它電源)的相反端子之間的電路流動(dòng)而不會(huì)存儲(chǔ)在電容元件617，618處。在FPC結(jié)構(gòu)內(nèi)的超級(jí)電容器的集成增加了分布式本地電容器放置的可能性。該特征使的從本地源接收能量而不會(huì)出現(xiàn)由電連接(例如連接器、通孔、彈簧針、焊錫接觸等)導(dǎo)致的電阻和電感損失。超級(jí)電容器集成也減少了在裝配階段的多個(gè)制造步驟。如先前所描述的，多媒體增強(qiáng)模塊需要連接至電子設(shè)備的主板。通過剛性和柔性電路板，這通常使用板至板(B2B)連接器(在圖2中的215)來實(shí)現(xiàn)。然而為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化裝配過程，超級(jí)電容器可以替代集成在剛?cè)峤Y(jié)合電路板內(nèi)。如圖7a (平面圖)和圖7b (側(cè)視圖)所示，剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括兩個(gè)或更多剛性區(qū)域701，702，其由柔性區(qū)域703物理地和電氣地相互連接。電路的不同的電氣組件704通常連接到剛性區(qū)域701，702，只采用柔性區(qū)域703以在剛性區(qū)域701，702之間傳送能量。柔性區(qū)域703的存在允許彎曲剛?cè)峤Y(jié)合電路板以匹配設(shè)備外殼的不同形狀和尺寸。圖7c顯示折疊成一半的剛?cè)峤Y(jié)合電路板，其具有位于另一個(gè)剛性區(qū)域702上的剛性區(qū)域701。剛?cè)峤Y(jié)合電路板的剛性區(qū)域701，702可分別用于形成主板和多媒體增強(qiáng)模塊，因而消除對(duì)B2B連接器的需求。另外，超級(jí)電容器可集成在剛?cè)峤Y(jié)合電路板的柔性區(qū)域703內(nèi)，從而釋放在剛性區(qū)域701，702上的空間以用于其它電氣部件704。此外，給定的剛?cè)峤Y(jié)合電路板能圍繞柔性區(qū)域703彎曲(在某些情況下通過最高至180°的角度)，它們非常適于柔性安裝和/或動(dòng)態(tài)柔性應(yīng)用。在完全裝配前，剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器在圖8a中示出。該結(jié)構(gòu)包括通過柔性(中間)區(qū)域803連接的第一 801和第二 802剛性區(qū)域，柔性區(qū)域803包括第一 804和第二805部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層806和電容元件807。然而應(yīng)注意的是，第一 804和第二 805部分從結(jié)構(gòu)的柔性區(qū)域803至剛性區(qū)域801，802連續(xù)。如圖8b中所示，將第一 804和第二805部分密封以限定具有包括在其中且相互面對(duì)的電容元件807的腔808。如先前所述，電解質(zhì)810和分離器811也是需要的。為了對(duì)電容元件807充電，電源809的正和負(fù)端子需要分別連接至第一 804和第二 805部分的導(dǎo)電層806。在示出的配置中，柔性區(qū)域803的導(dǎo)電層806延伸入剛性區(qū)域801，802。在這種方式中，通過在剛性區(qū)域801，802中的一個(gè)上連接電源809的正和負(fù)端子至導(dǎo)電層806，可充電電容元件807。多種不同的方法可用于裝配剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器，現(xiàn)在將關(guān)于圖9a_d描述其中的4種。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解所描述的結(jié)構(gòu)和過程僅用作示例，而不意味著是僅有的可能選擇。在以下描述的每個(gè)實(shí)施例中，柔性區(qū)域的第一和第二部分密封在一起以限定腔，在其中包含有電容元件、電解質(zhì)和分離器。這有必要防止電解質(zhì)泄漏。電解質(zhì)可以是固體或膠體電解質(zhì)，在該情況下電解質(zhì)可在第一和第二部分完全密封前加入，或可以是液體電解質(zhì)，在其中可在結(jié)構(gòu)完全密封前保留對(duì)于電解質(zhì)的注入不密封的小孔。如先前所描述的，分離器配置為防止在電容元件之間的直接電接觸。一種裝配方法在圖9a中示出。提供了第一 901和第二 902柔性區(qū)域(可以是關(guān)于圖2描述的FPC板)，每個(gè)包括導(dǎo)電層903和電容元件904。電容元件904可形成如關(guān)于圖
2所描述的。導(dǎo)電層903可通過電絕緣材料905 (例如聚酰亞胺)涂覆在一個(gè)或兩側(cè)上。電絕緣材料905為每個(gè)導(dǎo)電層903提供電絕緣和保護(hù)。第一 901和第二 902柔性部分則相互結(jié)合。這可通過將粘接劑906(例如之前描述的各向異性粘接劑、壓力設(shè)定粘接劑或溫度設(shè)定粘接劑)施加至第一 901和/或第二 902柔性部分的表面來實(shí)現(xiàn)，將第一柔性部分901和第二柔性部分902對(duì)準(zhǔn)以形成具有相互面對(duì)的電容元件904的堆棧，而且施加壓力和/或熱量以建立結(jié)合。如果使用非導(dǎo)電粘接劑來將第一 901和第二 902柔性部分結(jié)合到一起，例如規(guī)則層壓粘接劑，第一 901和第二 902柔性部分的導(dǎo)電層903可使用垂直互聯(lián)訪問(VIA)連接器(未示出)相互電連接。為了形成結(jié)構(gòu)的剛性區(qū)域911，912，剛性材料907 (例如FR-4或其它玻璃增強(qiáng)環(huán)氧層壓材料)沉積在堆棧的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)表面。然而重要的是，表面的區(qū)域908離開剛性材料907以在該區(qū)域保持堆棧的柔性。防護(hù)材料909 (例如聚酰亞胺)的附加層可沉積在剛性材料907的頂部以從外部環(huán)境隔離剛性材料907。在沉積之后，電源910的端子可在結(jié)構(gòu)的剛性區(qū)域911，912連接至導(dǎo)電層903用于對(duì)電容元件904充電。第二種裝配方法在圖9b中示出。這次，替代從柔性部分建立的結(jié)構(gòu)，使用一個(gè)或多個(gè)預(yù)制剛?cè)峤Y(jié)合電路板。該方法可使用一個(gè)剛?cè)峤Y(jié)合電路板和一個(gè)FPC板，或兩個(gè)剛?cè)峤Y(jié)合電路板來實(shí)施。電路板913，914的每一個(gè)包括導(dǎo)電層903和電容元件904。電容元件904可參考圖2所描述的形成。電路板913，914則使用粘接劑906附著。之前，電路板913，914必須在結(jié)合前對(duì)準(zhǔn)使得電容元件904相互面對(duì)。在結(jié)合后，電源910的端子能在結(jié)構(gòu)的剛性區(qū)域911，912連接至導(dǎo)電層903用于對(duì)電容元件904充電。在另一實(shí)施例(在圖9c中示出)中，材料916的柔性部分可附加在預(yù)制剛?cè)峤Y(jié)合電路板917的剛性區(qū)域911，912之間以提供第二電容元件904，而不是合并第一和第二預(yù)制電路板913，914。剛?cè)峤Y(jié)合電路板917的柔性區(qū)域915和附加的柔性部分916每個(gè)包括導(dǎo)電層903和電容元件904。電容元件904可參考圖2所描述的來形成。然而在本實(shí)施例中，盡管電路板917的剛性區(qū)域911，912每個(gè)包括第一 903和第二 918導(dǎo)電層，只有第一導(dǎo)電層903對(duì)于剛性區(qū)域911，912兩者和柔性區(qū)域915是共用的。為了提供電力給附加的柔性部分916的電容元件904，因此，電接觸必須建立在電路板917的第二導(dǎo)電層918和附加的柔性部分916的導(dǎo)電層903之間。實(shí)際上，這可通過在所圖示的電路板的剛性區(qū)域911，912中包括金屬互聯(lián)器919來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電接觸建立后，電源910的端子能在結(jié)構(gòu)的剛性區(qū)域911,912連接至導(dǎo)電層903，918用于對(duì)電容元件904充電。最后一個(gè)實(shí)施例在圖9b中示出。在本實(shí)施例中，需要單個(gè)預(yù)制剛?cè)峤Y(jié)合電路板920。電路板920包括通過柔性區(qū)域915電連接的兩個(gè)剛性區(qū)域911，912，剛性區(qū)域911，912和柔性區(qū)域915共享共用的導(dǎo)電層903。而剛?cè)峤Y(jié)合電路板920可包括多于一個(gè)的共用導(dǎo)電層903，只有一個(gè)是所需要的。而不是附加材料916或電路板914的另一個(gè)部分至現(xiàn)有的板920以提供第二電容元件904和導(dǎo)電層903，電容元件904兩者都加入到柔性區(qū)域915的一側(cè)，而電路板920圍繞柔性區(qū)域915彎曲使得電容元件904相互面對(duì)。在該實(shí)施例中，柔性區(qū)域915的不同端部921，922構(gòu)成了超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)的第一和第二部分804，805。為了對(duì)超級(jí)電容器充電，電源910的正和負(fù)端子可分別連接至第一 911和第二 912剛性區(qū)域的導(dǎo)電層903。在圖9a_9d中示出的每個(gè)剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)中，至少一個(gè)導(dǎo)電層從一端至另一端(即形成部分柔性和剛性區(qū)域)延伸通過整個(gè)結(jié)構(gòu)。例外在圖9c中圖示，在其中分離的導(dǎo)電層附加在結(jié)構(gòu)的剛性區(qū)域之間。該制造過程(Ibiden公司稱之為“E-flex”過程)能施加至圖9a_9d中的每個(gè)結(jié)構(gòu)，在其中一些或全部導(dǎo)電層(可能由絕緣體涂覆)使用粘接劑(導(dǎo)電或非導(dǎo)電)附加在剛性區(qū)域之間而且不會(huì)延伸通過剛性區(qū)域。而不是使用剛性材料來硬化電路板的剛性區(qū)域，導(dǎo)電和電絕緣層的數(shù)量和/或厚度可在這些區(qū)域增加以提供更大的硬度。此外，該結(jié)構(gòu)也可合并有下列一個(gè)或多個(gè)覆蓋層、電磁屏蔽層、熱防護(hù)層和有機(jī)表面防護(hù)層，其也可增加結(jié)構(gòu)的硬度。任何上述的層都可合并入電路板的剛性或柔性區(qū)域內(nèi)。該結(jié)構(gòu)也可包括在第一和第二部分的導(dǎo)電層之間的電連接器(關(guān)于圖5和6描述的)以當(dāng)裝置放電時(shí)，實(shí)現(xiàn)電荷從電容元件到電氣部件的流動(dòng)。電氣部件自身可物理地和電氣地連接(例如通過表面安裝)至電路板的剛性和/或柔性區(qū)域。電連接器可包括導(dǎo)電粘接劑(例如各向異性導(dǎo)電粘接劑或?qū)щ妷毫υO(shè)定粘接劑)或可包括金屬互聯(lián)器(例如垂直互聯(lián)訪問VIA連接器)。在其中導(dǎo)電粘接劑用于提供電連接，導(dǎo)電粘接劑也可用于將第一和第二部分密封到一起以在腔內(nèi)包含電解質(zhì)。合并密封和連接步驟簡(jiǎn)化了制造過程。進(jìn)一步，結(jié)構(gòu)也可包括開關(guān)機(jī)制(未示出)以建立和斷開在第一和第二部分(關(guān)于圖5描述的)之間的電連接。在圖9d中示出的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于導(dǎo)電層從一個(gè)電容元件延伸至另一個(gè)，從而消除提供額外的電連接器以對(duì)超級(jí)電容器放電和發(fā)送電力至電氣部件的需求。然而，需要開關(guān)機(jī)制以建立和斷開電連接，否則電荷會(huì)簡(jiǎn)單地圍繞在電源的端子之間的電路流動(dòng)而不會(huì)存儲(chǔ)在電容元件上。在上面描述的每個(gè)實(shí)施例中，超級(jí)電容器(腔)在柔性區(qū)域內(nèi)的存在可增加柔性區(qū)域的硬度。在一些情況下這可以是有利的。例如，在柔性電路板中，在設(shè)備的裝配和/或操作期間，有時(shí)加入硬化劑以減少電路板的沖擊和振動(dòng)。這些振動(dòng)可損壞導(dǎo)電軌跡因而是重要考慮的事項(xiàng)。如先前所提到的，超級(jí)電容器的工作電壓由電解質(zhì)的擊穿電壓限制。存在通常在超級(jí)電容器-含水電解質(zhì)和有機(jī)電解質(zhì)中使用的兩種類型的電解質(zhì)。使用含水電解質(zhì)的超級(jí)電容器單元的最大電壓是水的擊穿電壓， 1.1V，因此這些超級(jí)電容器一般具有每單元0. 9V的最大電壓。取決于所使用的電解質(zhì)和最大額定操作溫度，有機(jī)電解質(zhì)超級(jí)電容器額定范圍為每單元2. 3V-2. 7V。為了增加超級(jí)電容器的工作電壓，可串聯(lián)連接多個(gè)超級(jí)電容器單元。圖1Oa示出串聯(lián)的兩個(gè)超級(jí)電容器1001。該超級(jí)電容器可集成在FPC或剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)內(nèi)。在該配置中，總的電容和最大工作電壓分別通過IA^tal=WVc2和Vmax=VjV2給出。因此，盡管工作電壓相對(duì)于單個(gè)超級(jí)電容器1001增加，單堆棧的電容減少?？赏ㄟ^并聯(lián)超級(jí)電容器1001來增加電容，如圖1Ob所示。在該配置中，總的電容和最大工作電壓通過Ctotal=CfC2和Vmax=V1=V2分別給出。因此，盡管堆棧的電容增加，但工作電壓仍然保持和單個(gè)超級(jí)電容器1001相同。然而堆疊超級(jí)電容器1001的缺點(diǎn)是減少其柔性的結(jié)構(gòu)厚度t2的增加。

圖1Oc和IOd示出兩個(gè)電路板如何以折紙柔性形式合并以建立集成超級(jí)電容器的堆棧。柔性電路板可以是圖6c中所圖示的柔性(FPC)電路板或圖9d中所圖示的剛?cè)峤Y(jié)合電路板。在后一種情況中，剛?cè)峤Y(jié)合電路板可圍繞它們的柔性區(qū)域彎曲。圖1Oc中，每個(gè)包括至少兩個(gè)電容元件1001的第一 1002和第二 1003電路板，一個(gè)在另一個(gè)的頂部上放置使得在第一電路板1002上的電容元件1001面對(duì)在第二電路板1003上的電容元件1001。該結(jié)構(gòu)則圍繞在自身上彎曲以形成超級(jí)電容器的C形堆棧。在該配置中，電容元件1001形成在每個(gè)電路板1002，1003的第一 1004，1006和第二 1005，1007端部，從而提供兩個(gè)電容器堆棧。如先前所描述的，第一 1002和第二 1003電路板將需要密封在一起以保持電容元件1001就位，而且進(jìn)一步密封以形成圍繞每對(duì)電容元件1001的腔，在其中包含分離器和電解質(zhì)(未示出)。密封步驟可合并為單個(gè)步驟，或可執(zhí)行為分離的步驟。電源1008的端子然后連接至第一 1002和第二 1003電路板以允許電容元件1001的充電。在該配置中，需要具有開關(guān)(未示出)的電連接器以連接第一 1002和第二 1003電路板以對(duì)電容元件1001放電和對(duì)電氣部件(未示出)供電。導(dǎo)電粘接劑(例如各向異性導(dǎo)電粘接劑、壓敏粘接劑或壓敏粘接劑)可用于將第一 1002和第二 1003電路板密封到一起并形成電連接器。進(jìn)一步，電氣部件可電連接(例如表面安裝的)至電路板1002，1003中的任一個(gè)或兩者。在圖10d，配置第一 1002和第二 1003電路板使得第二電路板1003的第一端部1005位于第一電路板1002的第一 1004和第二 1006端部之間以形成超級(jí)電容器的S形堆棧。在該配置中，三個(gè)電容元件1001形成在每個(gè)電路板1002，1003上以提供三電容器堆棧。再次，電源1008的端子連接至第一 1002和第二 1003電路板以允許電容元件1001的充電。
為了測(cè)試超級(jí)電容器的行為，使用具有IM溶液的在乙腈中的四乙基四氟硼酸鹽作為電解質(zhì)的5cm2區(qū)域的超級(jí)電容器來執(zhí)行循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)。循環(huán)伏安法是一種動(dòng)電位電化學(xué)測(cè)量，其涉及在測(cè)量電流同時(shí)，電極電勢(shì)隨著時(shí)間線性增加。這種斜坡熟知為實(shí)驗(yàn)掃描速率(V/s)。在這種情況下，使用50mV/s的掃描速率。一旦電壓達(dá)到設(shè)定的電勢(shì)，電勢(shì)斜坡反轉(zhuǎn)。該反轉(zhuǎn)在單個(gè)實(shí)驗(yàn)期間經(jīng)常執(zhí)行數(shù)次。電流則相對(duì)于所施加的電壓繪制以給出循環(huán)伏安圖軌跡。該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生指示良好電容器行為的矩形軌跡(未示出)。進(jìn)一步，在實(shí)驗(yàn)期間，所施加的電壓增加至2. 7V而不降低超級(jí)電容器的性能。在此之后，研究在超級(jí)電容器中改變分離器層的數(shù)量的效果。再次，使用在乙腈中具有IM溶液的四乙基四氟硼酸鹽作為電解質(zhì)的5cm2區(qū)域的超級(jí)電容器來執(zhí)行這些實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)從I至2的分離器層的數(shù)量增加導(dǎo)致電容的增加和ESR的減少。當(dāng)從2到3增加分離器層的數(shù)量時(shí)，觀察到同樣的趨勢(shì)。這可歸因于可獲得更多數(shù)量的氣孔以容納電解質(zhì)中的離子種類，它可允許更多的離子與高表面積材料相互作用。當(dāng)分離器層的數(shù)量增加超過3時(shí)，不存在電容的進(jìn)一步改變。在±lmA (+ImA用于對(duì)單元充電而-1mA用于對(duì)單元放電，每個(gè)循環(huán)持續(xù)20秒)的充電-放電(V)曲線(未示出)循環(huán)揭示在250-649mF之間的電容具有在5. 35-1.8Q的之間的ESR。從放電曲線的斜率推導(dǎo)電容，其中C=I/(dV/dt)，C是以法拉為單位的電池的電容，I是以安培為單位的放電電流，而dV/dt是以伏特每秒為單位的斜率。使用ESR=dV/dI來計(jì)算直流ESR，其中dV是以伏特為單位的在放電開始時(shí)的電壓降，而dl是以安培為單位的電流變化。同樣研究了在超級(jí)電容器中改變高表面積材料的效果。測(cè)試了三種形式的高表面積材料97%活性炭和3%PTFE (結(jié)合劑)，(ii)87%活性炭，10%碳納米管和3%PTFE，和(iii )77%活性炭，20%碳納米管和3%PTFE。再次，這些實(shí)驗(yàn)使用具有IM溶液的四乙基四氟硼酸鹽在乙腈作為電解質(zhì)的5cm2區(qū)域的超級(jí)電容器實(shí)施。循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)為每個(gè)樣品產(chǎn)生矩形軌跡(未示出)，其指示良好的電容器行為。進(jìn)一步，在±lmA循環(huán)的充電-放電(V)曲線(未示出)揭示具有各個(gè)2. 3、1. 8和1.8Q的ESR的476、500和649mF的各個(gè)電容值。電容的增加和具有納米管內(nèi)容物的ESR的減少可歸因于碳納米管的高表面積和高導(dǎo)電性。圖11示意性地圖示電子設(shè)備1101，其包括FPC或剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器1102。該設(shè)備也包括處理器1103、多媒體裝置1104和存儲(chǔ)介質(zhì)1105，它們可通過數(shù)據(jù)總線1106相互電連接。設(shè)備1101可以是便攜式遠(yuǎn)程通信設(shè)備，而多媒體裝置1104，可以是內(nèi)置相機(jī)、揚(yáng)聲器或電磁信號(hào)的發(fā)送器。FPC或剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)1102 (在其內(nèi)集成超級(jí)電容器)形成用于多媒體裝置1104的多媒體增強(qiáng)模塊。超級(jí)電容器自身用于存儲(chǔ)用于對(duì)多媒體增強(qiáng)模塊的各個(gè)部件供電的電荷，該多媒體增強(qiáng)模塊物理地(和電氣地)連接至FPC或剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)。多媒體增強(qiáng)模塊可以是相機(jī)閃光燈模塊、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器模塊或用于電磁信號(hào)傳送的功率放大器模塊。處理器1103配置用于設(shè)備1101的普通操作，通過提供信號(hào)至其他設(shè)備部件和從其它設(shè)備部件接收信號(hào)以管理它們的操作。特別地，處理器1103配置成提供信號(hào)發(fā)送來控制超級(jí)電容器1102的充電和放電。通常，無論何時(shí)多媒體增強(qiáng)模塊需要短期電流突發(fā)，超級(jí)電容器1102都將放電。例如在其中多媒體裝置1104是相機(jī)，每當(dāng)設(shè)備1101的用戶希望使用相機(jī)閃光燈拍攝照片時(shí)，將需要短期突發(fā)電流。在這種情形下，處理器1103提供信號(hào)發(fā)送以指示超級(jí)電容器1102放電和提供閃光燈所需要的電流。在超級(jí)電容器1102放電之后，處理器1103指示超級(jí)電容器1102使用連接的電池(或其它電源)再次充電。超級(jí)電容器1102的使用因而移除通常將位于電池上的瞬時(shí)能量需求。處理器1103可提供信號(hào)發(fā)送來操作開關(guān)，開關(guān)的操作配置成斷開和建立在電容元件之間的電連接以分別導(dǎo)致超級(jí)電容器1102的充電和放電。存儲(chǔ)介質(zhì)1105配置成存儲(chǔ)所需的計(jì)算機(jī)代碼以操作裝置，如參考圖12所描述的。存儲(chǔ)介質(zhì)1105也可配置成存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)定。例如，存儲(chǔ)介質(zhì)1105可用于存儲(chǔ)用于不同的電氣部件(例如多媒體增強(qiáng)模塊的部件或多媒體裝置1104的部件)的特定的電流/電壓設(shè)定。特別地，存儲(chǔ)介質(zhì)1105可用于存儲(chǔ)超級(jí)電容器1102的電壓設(shè)定。在指示超級(jí)電容器1102使用電池再次充電之前，處理器1103可訪問存儲(chǔ)介質(zhì)1105以獲得期望的信息。存儲(chǔ)介質(zhì)1105可以是臨時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)，例如易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。另一方面，存儲(chǔ)介質(zhì)1105可以是永久存儲(chǔ)介質(zhì)，例如硬盤驅(qū)動(dòng)器、閃存或非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。圖12示意性地圖示計(jì)算機(jī)/處理器可讀介質(zhì)1201，其提供根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)程序。在這個(gè)例子中，計(jì)算機(jī)/處理器可讀介質(zhì)1201是光盤，例如數(shù)字多功能光盤(DVD)或激光唱片(CD)。在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)/處理器可讀介質(zhì)1201可以是任何已經(jīng)以關(guān)于執(zhí)行發(fā)明功能的方式編程的介質(zhì)。計(jì)算機(jī)/處理器可讀介質(zhì)1201可以是便攜式存儲(chǔ)設(shè)備，例如存儲(chǔ)棒或存儲(chǔ)卡(SD、mini SD或micro SD)。計(jì)算機(jī)程序可包括配置成使用裝置控制電荷的存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)代碼，該裝置包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)，剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，柔性區(qū)域包括每個(gè)包括導(dǎo)電層和電容元件的第一和第二部分，其中該裝置配置成使得在第一和第二部分之間定義具有包含在其中并且相互面對(duì)的電容元件的腔，腔包括電解質(zhì)，而且其中所述裝置配置成當(dāng)在電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷，計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)代碼，其配置成在電容元件之間施加電勢(shì)差。用于裝配剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器的方法的關(guān)鍵步驟在圖13中示意性地圖示。以這種方式產(chǎn)生的超級(jí)電容器能夠提供 40mF/Cm2的電容。用于使用剛?cè)峤Y(jié)合集成超級(jí)電容器來存儲(chǔ)電荷的方法的關(guān)鍵步驟示意性地在圖14中圖示。對(duì)于本領(lǐng)域讀者來說可以理解的是任意提到的裝置/設(shè)備/服務(wù)器和/或特別提到的裝置/設(shè)備/服務(wù)器的其它特征都可通過布置的裝置提供使得僅當(dāng)激活(例如用開關(guān)開啟等)時(shí)，他們可配置成執(zhí)行期望的操作。在這些情況下，他們可以不必在非激活下(例如開關(guān)斷開狀態(tài))具有載入到激活的存儲(chǔ)器中的合適的軟件，而且僅在激活下(例如開啟狀態(tài))載入合適的軟件。該裝置可包括硬件電路和/或固件。該裝置可包括載入到存儲(chǔ)器上的軟件。這些軟件/計(jì)算機(jī)程序可記錄在相同的存儲(chǔ)器/處理器/功能性單元和/或一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器/處理器/功能性單元上。在一些實(shí)施例中，特別提及的裝置/設(shè)備/服務(wù)器可使用適當(dāng)?shù)能浖A(yù)編程以執(zhí)行所期望的操作，而且其中可例如通過用戶下載“鑰匙(key)”，激活適當(dāng)?shù)能浖糜谑褂?，以解鎖/激活軟件和它的相關(guān)功能。與該實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)可包括當(dāng)設(shè)備需要其他的功能時(shí)減少下載數(shù)據(jù)的需求，而且這在多個(gè)例子中是有用的，在其中設(shè)備被認(rèn)為具有足夠的空間來存儲(chǔ)這些預(yù)編程的軟件用于可能不會(huì)被用戶激活的功能?？梢岳斫獾氖侨我馓岬降难b置/設(shè)備/服務(wù)器除了所提到的功能之外可具有其它的功能，而且這些功能可由相同的裝置/電路/元件/處理器執(zhí)行。一個(gè)或多個(gè)所公開的方面可包括相關(guān)的計(jì)算機(jī)程序和記錄在適當(dāng)?shù)妮d體(例如存儲(chǔ)器、信號(hào))上的計(jì)算機(jī)程序(其可以是源/傳輸編碼)的電子分發(fā)?？梢岳斫獾氖窃诖嗣枋龅娜我狻坝?jì)算機(jī)”可包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)處理器/處理元件的集合，其可以或不可以位于相同的電路板上，或電路板的相同區(qū)域/位置或甚至相同的設(shè)備上。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)任意所提到的處理器可分布在多個(gè)設(shè)備上。相同或不同的處理器/處理元件可執(zhí)行在此描述的一個(gè)或多個(gè)功能。關(guān)于任意提到的計(jì)算機(jī)和/或處理器和存儲(chǔ)器(例如包括R0MXD-R0M等)的討論，這些可包括計(jì)算機(jī)處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)，和/或其它已以這樣的方式編程來執(zhí)行發(fā)明功能的硬件部件。申請(qǐng)人:因此孤立地公開在此描述的每個(gè)單獨(dú)特征和兩個(gè)或更多這些特征的任意組合，到這些特征或組合能夠作為一個(gè)總體基于本說明書而實(shí)現(xiàn)的范圍，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的共用的普通知識(shí)，不論這些特征或特征的組合是否解決在此公開的任何問題，并且不限于權(quán)利要求的范圍。申請(qǐng)人指出所公開的方面/實(shí)施例可由任意這些單獨(dú)特征或特征的組合構(gòu)成。鑒于之前的描述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在本公開的范圍內(nèi)可作出的各種改變也是顯而易見的。盡管已存在有所示出和描述并且指出的基本新穎的特征作為應(yīng)用到其的不同實(shí)施例，可以理解的是可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在所描述的設(shè)備和方法的形式和細(xì)節(jié)上作出各種刪減、替代和改變而不脫離本發(fā)明的精神。例如，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)明確地預(yù)期以實(shí)質(zhì)上相同的方式執(zhí)行實(shí)質(zhì)上相同的功能以實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果的那些元件和/或方法步驟的所有組合。此外，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到所示出的和/或與任何所公開的形式和實(shí)施例關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)和/或元件和/或方法步驟可作為設(shè)計(jì)選擇的一般情況并入任意其他所公開或所描述或所建議的形式或?qū)嵤├小＿M(jìn)一步，在權(quán)利要求中，功能性限定裝置條款旨在涵蓋當(dāng)執(zhí)行所列舉的功能時(shí)在此描述的結(jié)構(gòu)，并且不僅是結(jié)構(gòu)等同物，而且還有等同的結(jié)構(gòu)。因而盡管釘子和螺絲可能不是結(jié)構(gòu)等同物，因?yàn)獒斪邮褂脠A柱形表面來將木頭部件固定到一起，而螺絲使用螺旋狀表面，但在緊固木頭部件的環(huán)境中，釘子和螺絲可以是等同的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)， 所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括第一和第二部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件， 其中所述裝置配置成使得在所述第一和第二部分之間限定具有包含在其中并且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件的腔，所述腔包括所述電解質(zhì)，而且 其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中每個(gè)所述剛性區(qū)域包括分層結(jié)構(gòu)，所述第一和第二部分形成所述剛性區(qū)域的所述分層結(jié)構(gòu)的一部分。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中每個(gè)所述剛性區(qū)域包括分層結(jié)構(gòu)，并且其中所述第一部分形成所述剛性區(qū)域的所述分層結(jié)構(gòu)的一部分，而所述第二部分則不能。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述裝置包括在所述第一和第二部分的導(dǎo)電層之間的電連接器，所述電連接器配置成從所述電容元件實(shí)現(xiàn)電荷流動(dòng)從而當(dāng)所述裝置放電時(shí)，向一個(gè)或多個(gè)電氣部件提供電力。
5.如權(quán)利要求4的裝置，其中所述電連接器包括導(dǎo)電粘接劑。
6.如權(quán)利要求5的裝置，其中所述導(dǎo)電粘接劑進(jìn)一步配置成將所述第一和第二部分密封到一起以在所述腔內(nèi)包含所述電解質(zhì)。
7.如權(quán)利要求4的裝置，其中所述電連接器包括金屬互聯(lián)器。
8.如權(quán)利要求4的裝置，其中所述裝置包括開關(guān)，其配置成連接和斷開所述電連接器，其中所述電連接器的斷開配置成允許對(duì)所述裝置充電，而所述電連接器的連接配置成允許所述裝置放電。
9.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述柔性區(qū)域配置成允許所述裝置通過小于或等于180°的角度彎曲。
10.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述柔性區(qū)域配置成允許所述裝置采用大于或等于1.3mm的彎曲半徑彎曲。
11.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述柔性區(qū)域足夠柔韌以使得所述裝置適于在柔性安裝應(yīng)用中使用。
12.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述柔性區(qū)域包括單獨(dú)部分，所述單獨(dú)部分包括導(dǎo)電層與第一和第二電容元件，所述第一和第二部分是所述單獨(dú)部分的不同端部，該單獨(dú)部分圍繞在自身上彎曲以限定所述腔。
13.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述裝置形成便攜式電子設(shè)備的一部分或用于便攜式電子設(shè)備的模塊的一部分。
14.一種裝配方法，所述方法包括 形成剛?cè)峤Y(jié)合電路板，所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括第一和第二部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件，所述第一和第二部分配置成在所述第一和第二部分之間限定具有包含在其中并且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件的腔；和 在所述腔內(nèi)提供電解質(zhì)以生成裝置，所述裝置包括所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板和所述電解質(zhì)， 其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中形成所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括 提供第一和第二柔性部分，所述第一和第二柔性部分每個(gè)包括導(dǎo)電層和電容元件； 將粘接劑施加至所述第一和/或第二柔性部分的表面； 對(duì)準(zhǔn)所述第一柔性部分和所述第二柔性部分以形成堆棧，所述第一和第二柔性部分對(duì)準(zhǔn)使得所述電容元件相互面對(duì)； 施加壓力和/或熱量以使用所述粘接劑結(jié)合所述第一柔性部分至所述第二柔性部分；和 在所述堆棧的表面沉積剛性材料，留下沒有剛性材料的表面的區(qū)域以在該區(qū)域保持所述堆棧的柔性。
16.如權(quán)利要求14的方法，其中形成所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括 提供第一和第二電路板，所述第一電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述第二電路板包括柔性區(qū)域，每個(gè)電路板的所述柔性區(qū)域包括導(dǎo)電層和電容元件； 將粘接劑施加至所述第一和/或第二電路板的表面； 對(duì)準(zhǔn)所述第一電路板和所述第二電路板以形成堆棧，所述第一和第二電路板對(duì)準(zhǔn)使得所述電容元件相互面對(duì)；以及 施加壓力和/或熱量以使用所述粘接劑結(jié)合所述第一電路板至所述第二電路板。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中形成所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括 提供剛?cè)峤Y(jié)合電路板，所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括導(dǎo)電層和電容元件； 提供柔性部分，所述柔性部分包括導(dǎo)電層和電容元件； 將粘接劑施加至所述柔性區(qū)域和/或柔性部分的表面； 對(duì)準(zhǔn)所述柔性部分和所述柔性區(qū)域以形成堆棧，所述柔性部分和所述柔性區(qū)域?qū)?zhǔn)使得所述電容元件相互面對(duì)；以及 施加壓力和/或熱量以使用所述粘接劑結(jié)合所述柔性部分至所述柔性區(qū)域。
18.如權(quán)利要求14的方法，其中形成所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括 提供剛?cè)峤Y(jié)合電路板，所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括導(dǎo)電層與第一和第二電容元件； 將粘接劑施加至所述柔性區(qū)域的表面； 圍繞所述柔性區(qū)域彎曲所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板使得所述柔性區(qū)域圍繞在自身上彎曲以形成堆棧，所述柔性區(qū)域的不同端部構(gòu)成所述第一和第二部分； 對(duì)準(zhǔn)所述柔性區(qū)域的端部使得所述第一和第二電容元件相互面對(duì)；以及 施加壓力和/或熱量以使用所述粘接劑結(jié)合所述柔性區(qū)域的端部。
19.一種存儲(chǔ)電荷的方法，所述方法包括 提供裝置，所述裝置包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)， 所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括第一和第二部分，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件， 其中所述裝置配置成使得在所述第一和第二部分之間限定具有包含在其中并且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件的腔，所述腔包括所述電解質(zhì)，以及其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)電容元件之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷；以及在所述各個(gè) 電容元件之間施加電勢(shì)差。
全文摘要
一種裝置包括剛?cè)峤Y(jié)合電路板和電解質(zhì)(405)，所述剛?cè)峤Y(jié)合電路板包括通過柔性區(qū)域物理地和電氣地相互連接的第一和第二剛性區(qū)域，所述柔性區(qū)域包括第一和第二部分(404)，每個(gè)部分包括導(dǎo)電層和電容元件(402，403)，其中所述裝置配置成使得在第一和第二部分(404)之間限定具有包含在其中并且相互面對(duì)的各個(gè)電容元件(402,403)的腔，所述腔包括電解質(zhì)(405)，而且其中所述裝置配置成當(dāng)在各個(gè)電容元件(402，403)之間施加電勢(shì)差時(shí)存儲(chǔ)電荷。
文檔編號(hào)H01G11/28GK103039129SQ201180037139
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者M·羅瓦拉, T·馮勞納 申請(qǐng)人:諾基亞公司