本明一般涉及超級(jí)電容器，更具體地說，本發(fā)明涉及形成減薄型超級(jí)電容器。

背景技術(shù)：

盡管便攜式電子設(shè)備的尺寸不斷縮小，但其能量需求往往不能相對(duì)降低。例如，下一代MEMS加速度計(jì)的體積可以比現(xiàn)有技術(shù)的MEMS加速度計(jì)小10％，而且要求的功率比現(xiàn)有技術(shù)的MEMS加速度計(jì)的功率減少5％。在這種情況下，更多的MEMS管芯可以用于儲(chǔ)能。不利地，這種趨勢(shì)可以限制這種電子設(shè)備的小型化和適用性。

該技術(shù)通過開發(fā)具有比常規(guī)電容器更大的電容的芯片級(jí)超級(jí)電容器(也稱為“微型超級(jí)電容器”)來應(yīng)對(duì)這個(gè)問題。具體來說，與傳統(tǒng)的電容器和電池相比，超級(jí)電容器通常具有更高的功率密度，更短的充電和放電時(shí)間、更長的壽命周期和更快的開關(guān)能力。

盡管它們的容量很大，但是超級(jí)電容器仍然具有進(jìn)一步的限制-它們的高度/外形常常相對(duì)較大(例如，由于包裝)，并且在模具上容納/形成它們的可用區(qū)域通常很少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，超級(jí)電容器具有襯底，整合在襯底內(nèi)的至少兩個(gè)多孔電極和在至少兩個(gè)多孔電極之間延伸的電解質(zhì)。電解質(zhì)與襯底一體化，并且位于襯底內(nèi)。至少兩個(gè)多孔電極和電解質(zhì)被配置為作為超級(jí)電容器存儲(chǔ)電荷。

襯底在三個(gè)方向上具有最大尺寸(例如，在笛卡爾坐標(biāo)，X方向，Y方向和Z方向上)。優(yōu)選地，至少兩個(gè)電極完全位于襯底的最大尺寸內(nèi)。超級(jí)電容器還可以具有覆蓋至少兩個(gè)多孔電極的集電器。

此外，形成超級(jí)電容器時(shí)，襯底可以具有附加的組件。例如，該裝置還可以具有形成在基板上和/或基板中的MEMS結(jié)構(gòu)。在這種情況下，MEMS結(jié)構(gòu)任選地可以與至少兩個(gè)多孔電極電耦合，并且至少兩個(gè)多孔電極和電解質(zhì)與MEMS結(jié)構(gòu)物理間隔開。然而，一些實(shí)施例可能不將MEMS結(jié)構(gòu)電連接到超級(jí)電容器。作為另一示例，該裝置還可以具有形成在襯底上和/或襯底中的有源電路。有源電路可選地可以與至少兩個(gè)多孔電極電耦合。

所述至少兩個(gè)多孔電極優(yōu)選間隔開并且大體上彼此平行。本領(lǐng)域技術(shù)人員優(yōu)選為超級(jí)電容器的各種組件選擇合適的材料。例如，襯底可以包括硅(例如，來自硅晶片的單晶硅)，和/或至少兩個(gè)多孔電極可以包括石墨烯。

所述至少兩個(gè)多孔電極和電解質(zhì)可在襯底內(nèi)形成非直線路徑。這應(yīng)該允許更優(yōu)化地使用襯底體積/面積，從而允許比許多直線實(shí)現(xiàn)更高的容量。例如，至少兩個(gè)多孔電極和電解質(zhì)可以在襯底內(nèi)形成蛇形路徑。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，能量存儲(chǔ)裝置具有襯底，整合在襯底內(nèi)的至少兩個(gè)電極，在所述至少兩個(gè)電極之間延伸的電解質(zhì)。電解質(zhì)與襯底集成并定位在襯底內(nèi)。至少兩個(gè)電極和電解質(zhì)被配置為存儲(chǔ)電荷(例如，作為電池或超級(jí)電容器)。

根據(jù)其他實(shí)施例，形成超級(jí)電容器的方法提供了具有初始外表面(即在其被顯著蝕刻之前或在形成溝槽之前)的襯底，然后在襯底內(nèi)形成至少兩個(gè)多孔電極。該方法還在至少兩個(gè)電極之間形成電解質(zhì)區(qū)域，以接收電解質(zhì)，然后將電解質(zhì)添加到電解質(zhì)區(qū)域。在這種情況下，電極和電解質(zhì)優(yōu)選形成為不延伸超出襯底的初始外表面。該方法還形成至少兩個(gè)集電器，使得每個(gè)電極與一個(gè)集電器電連通。

附圖說明

參考下面總結(jié)的附圖討論的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該從下面的“示例性實(shí)施例的描述”中更充分地理解本發(fā)明的各種實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。

圖1A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例配置的超級(jí)電容器的透視圖。

圖1B示意性地示出了圖1A的超級(jí)電容器，其中許多襯底壁被示出為透明以更好地示出超級(jí)電容器的內(nèi)部組件。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例形成圖1A的超級(jí)電容器的過程。

圖3A-3C示意性地示出了圖2的工藝的步驟202中的超級(jí)電容器的不同視圖。省略了圖3A和4-8中的周圍的硅以更好地示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。周圍的氧化物以夸張的形式示出，以更好地顯示該設(shè)備的部分。

圖4示意性地示出了圖2的步驟204的超級(jí)電容器的一部分。

圖5A-5B示意性地示出了圖2的步驟206中的超級(jí)電容器的一部分。

圖6示意性地示出了圖2的步驟208中超級(jí)電容器的一部分。

圖7示意性地示出了圖2的步驟210的超級(jí)電容器的一部分。

圖8示意性地示出了圖2的步驟212中的超級(jí)電容器的一部分。

圖9示意性地示出了超電容器的實(shí)施例，其中電極和電解質(zhì)處于非直線構(gòu)型-在該示例中為蛇形形狀。

圖10示意性地示出了具有在相同裸片/襯底上的電路和/或MEMS設(shè)備的超級(jí)電容器的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在示例性實(shí)施例中，形成具有最小輪廓的超級(jí)電容器，因此減小了在諸如印刷電路板的較大系統(tǒng)中所需的垂直空間的量。為此，超級(jí)電容器具有至少兩個(gè)電極和不延伸超過其襯底(例如，硅片)外部邊界的電解質(zhì)。事實(shí)上，與形成超級(jí)電容器相比，相同的結(jié)構(gòu)是足夠的，足以用作電池或其他電荷存儲(chǔ)裝置的基礎(chǔ)。下面討論示例性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。

圖1A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例配置的微超級(jí)電容器管芯(以下稱為“超級(jí)電容器10”)的透視圖。圖1B示意性地示出了相同的超級(jí)電容器10，但是其大部分支撐結(jié)構(gòu)是透明的，以明確地示出其一些內(nèi)部組件。具體地，圖1A和1B的超級(jí)電容器10是具有在電解質(zhì)材料(“電解質(zhì)16”)的每一側(cè)上具有一對(duì)電極14的基板12的整體芯片級(jí)裝置。與其他超級(jí)電容器一樣，電極14和電解質(zhì)16配合以具有存儲(chǔ)規(guī)定電荷的能力。

超級(jí)電容器10還具有集電器18層以收集電極14的電荷，以及形成在集電器18頂部上的薄的鈍化/包裝材料20層。每個(gè)集電器18可以在其一個(gè)或多個(gè)暴露表面與焊盤22電連接，以允許與設(shè)備外部的電子組件電通信。

如上所述，電極14和電解質(zhì)16被集成到基板12中，它們優(yōu)選地嵌入到襯底12中，使得它們不延伸出襯底12。換句話說，襯底12在三個(gè)襯底12中具有最大尺寸笛卡爾坐標(biāo)系的尺寸，電極14和電解質(zhì)16在這些尺寸內(nèi)。例如，圖1A中的超級(jí)電容器10的襯底12在X方向上具有D1的長度，在Y方向上具有D2，在Z方向上具有D3。在這種情況下，電極14和電解質(zhì)16各自具有在相應(yīng)尺寸上實(shí)質(zhì)上等于或小于D1，D2和D3中的任何一個(gè)的X，Y和Z尺寸-優(yōu)選地等于或小于所有三個(gè)尺寸D1，D2和D3。圖1B的視圖更清楚地顯示了這種關(guān)系。然而，一些替代實(shí)施例可以允許電極14或電解質(zhì)16的一部分延伸超出所述邊界中的一個(gè)或多個(gè)。

以類似的方式，鈍化層20、集電體18和襯墊22也可以被形成為不明顯地從襯底12延伸出來-而是將這些組件集成在襯底12之上或者僅僅可忽略地延伸到襯底12之上。其中，襯墊22優(yōu)選地允許表面安裝或者用傳統(tǒng)的引線鍵合結(jié)合。因此，在這種情況下，超級(jí)電容器10的輪廓不應(yīng)該明顯地超過襯底12的輪廓。然而，在其他實(shí)施例中，集流器18、鈍化層20和/或襯墊22確實(shí)增加了小而明顯的附加厚度，其超出襯底12的厚度。使用上述示例，集電器18、鈍化層20和/或襯墊22可能導(dǎo)致整個(gè)超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)在一定程度上超過D1，D2和/或D3。這樣的實(shí)施例優(yōu)選地不會(huì)明顯地延伸超過這些邊界，因此僅向相關(guān)維度添加非實(shí)質(zhì)額外的量(例如，將其延伸2至5％)。然而，其他這樣的實(shí)施例可以基本上增加其中一個(gè)維度。

電極14可以由超級(jí)電容器領(lǐng)域中已知的常規(guī)材料形成-優(yōu)選地是多孔固體材料。例如，如下面更詳細(xì)討論的那樣，電極14可以由石墨烯形成，其已知是具有曲折的內(nèi)部和外部表面的多孔材料。實(shí)際上，暴露于電解質(zhì)16的電極14的每個(gè)表面因此可以被認(rèn)為是以公知的方程式表示的電容器板的表面積的一部分：

C＝ε*(A/D)(Equation 1),

其中:

C是電容，

Ε是常數(shù)，

A是區(qū)域，以及

D是距離。

實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以使用其它材料形成電極14，諸如活性炭、碳?xì)饽z或碳納米管，僅舉幾例。因此，石墨烯的討論僅作為示例，并不意圖限制本發(fā)明的各種其它實(shí)施例。

以類似的方式，不存在于常規(guī)電容器(即，非超級(jí)電容器，通常具有介電材料而不是離子材料的不同器件)中的電解質(zhì)16可以由各種各樣的其他相應(yīng)的材料。例如，電解質(zhì)16可以由諸如氯化鈉的鹽水形成，或者可以浸漬在鹽中的凝膠，如聚乙烯醇聚合物形成。一些實(shí)施例可以使用離子液體，其中離子在室溫下處于液態(tài)。雖然不一定是水性的，但是已知這種電解質(zhì)16由于其離子的相對(duì)自由的移動(dòng)而具有極高的導(dǎo)電性。發(fā)明人認(rèn)為，這樣的電解質(zhì)16應(yīng)該產(chǎn)生具有相對(duì)較高能量存儲(chǔ)容量的超級(jí)電容器10，因?yàn)槿绫绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，電容器的能量存儲(chǔ)是電壓平方的函數(shù)。

如上所述，電解質(zhì)16優(yōu)選地通常與電極14的內(nèi)表面和外表面整合。其中，內(nèi)表面可以由電極14內(nèi)的曲折的內(nèi)部通道和孔形成。外表面可以僅僅是那些從電極外部可見的表面。因此，電解質(zhì)16和注意的電極表面被認(rèn)為形成存儲(chǔ)能量的界面。

取決于電極材料，電子可以在電極14內(nèi)幾乎自由地流動(dòng)。例如，電子可以在石墨烯內(nèi)流動(dòng)。然而，電解質(zhì)16用作絕緣體，因此不會(huì)從電極14傳導(dǎo)電子。以相應(yīng)的方式，電解質(zhì)16中的離子可以稍微遷移到與電極14的界面。如同電子電極14，電解質(zhì)16中的離子不會(huì)通過該界面遷移。

當(dāng)經(jīng)受電場(chǎng)時(shí)，電解質(zhì)16內(nèi)的離子遷移以與電場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)。這樣，電極14中的電子和空穴以相應(yīng)的方式遷移，有效地存儲(chǔ)電荷。例如，在規(guī)定的電場(chǎng)中，電解質(zhì)16中的正離子可以朝著第一電極表面(例如，圖1B的左電極14的面向右的表面)移動(dòng)，并且電解質(zhì)16中的負(fù)離子可能朝向第二電極表面(例如，圖1B的右電極14的左側(cè)表面)。在這種情況下，靠近第一電極表面的正離子朝向該界面吸引電子(在電極14中)，而靠近第二電極表面的負(fù)離子吸引用于該界面的空穴(在電極14中)。離子到界面的距離加上電子或空穴到相同界面(在界面的相對(duì)側(cè))的距離表示上述等式1的距離“d”。

雖然作為電極材料是有用的，但是石墨烯仍然沒有最佳的導(dǎo)電性能。因此，示例性實(shí)施例還在襯底12上或作為襯底12的一部分上形成所述集電器18和焊盤22，以提供對(duì)電極14的外部訪問。其中，集電器18可以由高導(dǎo)電性金屬形成，例如金或高摻雜半導(dǎo)體，例如多晶硅。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以為此目的選擇其它材料。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造圖1A和1B的超級(jí)電容器10的過程-使用微加工工藝作為多種技術(shù)中的任何一種技術(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以使用其它制造技術(shù)，諸如印刷。因此，微加工的討論并不旨在限制各種實(shí)施例。

應(yīng)該注意的是，該過程從通常用于形成超級(jí)電容器10的更長的工藝基本簡化。因此，形成超級(jí)電容器10的工藝具有許多步驟，諸如測(cè)試步驟、蝕刻步驟或附加的鈍化步驟，本領(lǐng)域技術(shù)人員可能會(huì)使用它們。此外，一些步驟可以以與所示步驟不同的順序執(zhí)行，或者同時(shí)執(zhí)行。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以適當(dāng)?shù)匦薷脑摲椒?。此外，如上所述和下文所指出的，許多材料和結(jié)構(gòu)僅僅是可以使用的各種不同的材料和結(jié)構(gòu)之一。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)應(yīng)用和其他約束來選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)。因此，具體材料和結(jié)構(gòu)的討論并不旨在限制所有實(shí)施例。

圖2的方法優(yōu)選使用體積微加工技術(shù)，其在同一晶片/襯底上同時(shí)形成多個(gè)超級(jí)電容器10。雖然效率低得多，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將這些原理應(yīng)用于僅形成一個(gè)超級(jí)電容器10的工藝。

圖2的過程開始于步驟200，其中微加工工藝在管芯/襯底12中形成多個(gè)溝槽24和阱26(即，在本體工藝中，本說明書中的管芯12是晶片的一部分，本領(lǐng)域技術(shù)人員最終將形成單一設(shè)備)。在形成溝槽24和阱26時(shí)，該過程有效地形成在模具12內(nèi)限定開放空隙的多個(gè)壁。更具體地說，兩個(gè)阱26之間的區(qū)域28優(yōu)選地具有多個(gè)薄壁，如下所述，將在后續(xù)步驟中完全氧化以形成用于接收電解質(zhì)16的較大空隙。

在此階段，在形成溝槽24和阱26之前，將管芯12視為具有初始外表面。如上所述，成品的電極14和/或電解質(zhì)16優(yōu)選不延伸超過該初始表面。然而，其他實(shí)施例可以形成溝槽24和孔26，然后修改管芯12以去除其初始外表面。例如，這些實(shí)施例可以形成溝槽24和阱26，然后去除管芯12的頂層。在這種情況下，新的外表面可以被認(rèn)為是“初始外表面”。具體來說，當(dāng)管芯12是與超級(jí)電容器10形成時(shí)，與電極14和/或電解質(zhì)高度/尺寸相對(duì)的表面與/或電解質(zhì)的高度/尺寸進(jìn)行比較可以被認(rèn)為是初始的外表面，而不論其是否在開始處是在那里。

芯片12可以由諸如硅、絕緣體上硅(“SOI”)、聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)、聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)或其它剛性或柔性材料。示例性實(shí)施例使用體硅晶片。在這種情況下，阱26最終將包含電極14，而當(dāng)它們的壁被氧化時(shí)，溝槽24最終將結(jié)合以容納電解質(zhì)16。圖3A示意性地示出了在模具的一部分內(nèi)的阱26和溝槽24盡管該和相關(guān)附圖僅示出氧化部分27、阱26、溝槽24、電極14、電解質(zhì)16等，但是它們不顯示管芯12(為了簡單起見)。

更具體地，該方法氧化和密封溝槽24(步驟202)。為此，微加工工藝可以完全熱氧化整個(gè)管芯12，使得所得到的氧化硅可均勻地在所有暴露的表面上生長。氧化硅通常在附圖中由附圖標(biāo)記27表示。圖3B和3C從水平方向的橫截面圖更詳細(xì)地示出氧化過程。具體地說，如圖3B所示，除了其他位置之外，氧化物27最初在管芯12的一般中間區(qū)域28(即，阱26之間)中的溝槽24的內(nèi)壁上生長。因此，在該過程的這一點(diǎn)上，襯底材料/壁(即本實(shí)施例中的硅)將溝槽24彼此分開并從阱26分離。

圖3C顯示了該過程中稍后的氧化過程。如圖所示，中間區(qū)域28中的氧化硅27完全氧化溝槽24之間的硅/壁。此外，氧化硅27完全氧化溝槽24和阱26之間的硅/壁。因此，在這一點(diǎn)上，只有氧化硅27位于兩個(gè)阱26之間。

然而，示例性實(shí)施例可以允許氧化硅27繼續(xù)氧化芯片中的硅比在阱26之間氧化硅所需的時(shí)間長。例如，盡管在阱26之間氧化硅可能需要30分鐘，熱氧化過程可以繼續(xù)將阱26周圍的氧氧化另外3小時(shí)；即孔26旁邊和下方的硅。圖3A示意性地示出了圍繞這些區(qū)域中的每一個(gè)的阱26，溝槽24和氧化的管芯部分。圖3A沒有示出延伸超出所示氧化區(qū)的硅管芯12的其余部分。

在熱氧化過程完成之后，溝槽24仍然存在，從而在模具12的中間形成空隙。為了便于處理，步驟202可以通過氧化物沉積(例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，PECVD)的淺層氧化物。在溝槽24中，氧化物在氧化物進(jìn)入溝槽內(nèi)部之前快速地密封這些窄間隙的開口。因此，大部分的溝槽空間仍然是空白的。相比之下，在井26中，由于它們的開口如此大，所以該氧化步驟不會(huì)密封孔，因此它們保持打開。

該過程繼續(xù)到步驟204，其形成電極14。為此，常規(guī)微加工工藝可以用諸如石墨烯懸浮液的電極材料填充兩個(gè)阱26。示例性實(shí)施例允許石墨烯懸浮液空氣干燥，從而形成電極塊。如上所述，電極14優(yōu)選地不延伸超過模具12的輪廓。圖4示意性地示出了在該過程的這個(gè)階段的裝置。替代實(shí)施例可以使用其它技術(shù)形成電極14，例如通過在孔26中組裝預(yù)制石墨烯塊。

現(xiàn)在電極14被集成到管芯12中，該工藝開始在電極14之間形成電解質(zhì)16。為此，步驟206從管芯12中去除中間氧化物27以形成開放室。具體地說，如圖5A所示，該工藝首先在管芯12的頂表面上形成光刻膠掩模29，覆蓋兩個(gè)電極14，但暴露中間氧化物27.接下來，如圖5B所示，該步驟執(zhí)行通過掩模29中的開口定時(shí)蝕刻，優(yōu)選完全去除中間區(qū)域中的大部分或全部氧化硅27。然而，該步驟優(yōu)選不除去該區(qū)域外的氧化物27。

因此，步驟206通過形成用于接收電解質(zhì)16的所述開放室來得出結(jié)論。一些實(shí)施例任選地可以在開放室的壁上形成分離器(未示出)優(yōu)選地在室中的電極14的側(cè)壁上。在示例性實(shí)施例中，分離器由離子穿透聚合物形成。因此，該過程繼續(xù)到步驟208，其將電解質(zhì)16添加到該開放室。如圖6所示，優(yōu)選通過掩模29中的開口加入電解質(zhì)16。示例性實(shí)施例使用真空滲透以更好地將電解質(zhì)16與電極14整合，然后使電解質(zhì)16固化成凝膠。再次，如上所述，可以使用其它電解質(zhì)，因此，特定類型的電解質(zhì)的討論僅用于說明目的。

步驟210將集流器18和焊盤22添加到管芯12的頂表面(圖7)。為此，示例性實(shí)施例移除圖6所示的掩模29，并在其位置上在模具12的頂部上形成新的掩模27。然而，這一次，掩模露出電極14，并且覆蓋頂表面的其余部分。接下來，該步驟沉積諸如金的導(dǎo)電金屬，形成集電器18和焊盤22。如圖所示，集電器18和焊盤22優(yōu)選地電接觸。在這種情況下，集電器18和襯墊22由基本上單一的材料層形成。

該過程在步驟212結(jié)束，其鈍化頂表面，有效地電絕緣超級(jí)電容器10的整個(gè)頂表面的大部分。在示例性實(shí)施例中，該鈍化步驟覆蓋超級(jí)電容器10的主要部分的每一部分，除了其他方面之外，鈍化層20絕緣電解質(zhì)16和集電器18。在示例性實(shí)施例中，該步驟使用氧化硅鈍化頂表面。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將該步驟稱為形成原位包裝。在完成此步驟之后，常規(guī)工藝可執(zhí)行進(jìn)一步的步驟，例如切割/切割晶片，測(cè)試等。

因此，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)微加工技術(shù)可以有效地形成超級(jí)電容器10，其基本上完全在單個(gè)襯底12或管芯12的內(nèi)部。而不是將所有實(shí)施例限制到超級(jí)電容器10，本發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)它們可以將示例性實(shí)施例擴(kuò)展為電池操作。因此，一些實(shí)施例涉及具有基本相同結(jié)構(gòu)的電池。

事實(shí)上，各種實(shí)施例以曲折的方式在管芯12內(nèi)形成超級(jí)電容器10，延伸長度，從而延伸構(gòu)成超級(jí)電容器10的區(qū)域。圖9示意性地示出了這種設(shè)計(jì)的一個(gè)示例，其中電極14和電解質(zhì)16不是直的。相反，它們可以在管芯12內(nèi)彎曲或改變方向。圖9示出了蛇形形狀的示例，其中電極14間隔開并且大體上彼此平行。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以使用其它形狀和布置來提供類似的結(jié)果。

一些實(shí)施例簡單地在管芯12上具有超級(jí)電容器10，而沒有其它組件。然而，其它實(shí)施例可以具有集成到具有超級(jí)電容器10的同一管芯12中的其它電路和結(jié)構(gòu)組件。圖10例如示出了其中管芯12具有MEMS設(shè)備30的一個(gè)實(shí)施例，其具有伴隨的MEMS結(jié)構(gòu)，和超級(jí)電容器10。MEMS設(shè)備30可以被配置為實(shí)現(xiàn)本領(lǐng)域已知的各種MEMS設(shè)備中的任何一種。例如，MEMS設(shè)備30可以實(shí)現(xiàn)陀螺儀、加速度計(jì)、麥克風(fēng)、壓力傳感器、溫度傳感器、化學(xué)傳感器、諧振器、致動(dòng)器等。

在這種情況下，MEMS設(shè)備30的MEMS結(jié)構(gòu)被超級(jí)電容器10包圍。當(dāng)然，圖10僅是具有MEMS結(jié)構(gòu)和超級(jí)電容器的管芯12的許多實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例。例如，MEMS結(jié)構(gòu)可以在芯片12上的超級(jí)電容器的徑向外側(cè)?；蛘撸琈EMS結(jié)構(gòu)和超級(jí)電容器10可以在管芯12的相對(duì)側(cè)上，或者隨機(jī)布置。一些實(shí)施例可以在相同的管芯12上具有多個(gè)超級(jí)電容器10，具有或不具有MEMS結(jié)構(gòu)。

圖10中的實(shí)現(xiàn)還可以包括與單個(gè)管芯12上的超級(jí)電容器10(或電池)配合的有源和/或無源電路32。因此，這種管芯12將具有一個(gè)或多個(gè)MEMS設(shè)備30，電路32，以及一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器10。然而，一些實(shí)施例可以與一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器10一起僅具有電路32(有源和/或無源)。在這樣的實(shí)施例中，電路32可以從超級(jí)電容器10吸取一些電量。

發(fā)明人注意到，他們?cè)O(shè)想了另外的實(shí)現(xiàn)。例如，不是具有2個(gè)電極14和一個(gè)電解質(zhì)16的超級(jí)電容器10，一些實(shí)施例可以具有更多層的交替電極14和電解質(zhì)16。這樣的實(shí)施方式可以具有三個(gè)具有兩個(gè)電解質(zhì)16的電極14(即，在此順序：電極-電解質(zhì)-電極-電解質(zhì)電極)，十個(gè)電極14和九個(gè)電解質(zhì)16(類似結(jié)構(gòu)，但具有更多的電極/電解質(zhì))等。該堆疊裝置可以增強(qiáng)超級(jí)電容器10的電荷存儲(chǔ)能力。

雖然上述討論公開了本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行各種修改，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)而不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍。