具有用于电子设备和电池的公共衬底的可安装在身上的装置制造方法及图纸

示例装置包括具有第一衬底表面和第二衬底表面的硅衬底；与集成电路(IC)的一个或多个电子部件相关的多个层，其中多个层沉积在第二衬底表面上；锂基电池，具有沉积在硅衬底的第一衬底表面上的多个电池层，其中锂基电池包括阳极集流体和阴极集流体；第一硅通孔(TSV)，穿过硅衬底并在阳极集流体和与IC的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接；以及第二TSV，穿过硅衬底并在阴极集流体和与IC的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接。

A device that can be mounted on a common substrate for electronic devices and batteries.

An example device includes a silicon substrate having a first substrate surface and a second substrate surface; a plurality of layers related to one or more electronic components of an integrated circuit (IC), wherein a plurality of layers are deposited on the surface of the second substrate; a lithium base battery has a plurality of battery layers on the first substrate surface deposited on a silicon substrate, in which a lithium battery is used. Including an anode collector fluid and a cathodic collector; the first silicon through hole (TSV), through a silicon substrate, and an electrical connection between the anode collecting fluid and a plurality of layers associated with one or more electronic components of the IC; and second TSV across a silicon substrate and between a cathode collector and a plurality of layers associated with one or more electronic components of the IC. An electrical connection is provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于电子设备和电池的公共衬底的可安装在身上的装置相关申请的交叉引用本申请要求于2015年9月24日提交的美国专利申请第14/863510号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术介绍
微电子部件广泛用于各种电子设备(例如可佩戴计算设备、便携式计算机、移动设备等)的生产。这种微电子设备的发展带来了电池作为微型电源的进展。这种电池可以是例如锂基电池。
技术实现思路
本公开描述了涉及与用于电子设备和电池的公共衬底相关的方法、装置和系统的实施例。在一方面，本公开描述了一种装置。该装置包括具有第一衬底表面和与第一衬底表面相对的第二衬底表面的硅衬底。该装置还包括与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层，其中多个层沉积在第二衬底表面上。该装置还包括锂基电池，其具有沉积在硅衬底的第一衬底表面上的多个电池层。锂基电池包括限定在多个电池层内并且接触第一衬底表面的阳极集流体和阴极集流体。该装置还包括穿过硅衬底并在阳极集流体和与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接的第一硅通孔(TSV)。第一TSV包括通过围绕第一导电沟道的第一绝缘层与硅衬底绝缘的第一导电沟道。该装置还包括穿过硅衬底并在阴极集流体和与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接的第二TSV。第二TSV包括通过围绕第二导电沟道的第二绝缘层与硅衬底绝缘的第二导电沟道。另一方面，本公开描述了一种方法。该方法包括提供具有第一衬底表面和与第一衬底表面相对的第二衬底表面的硅衬底。该方法还包括在第二衬底表面上沉积与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层。该方法还包括在硅衬底的第一衬底表面上沉积锂基电池的多个电池层。锂基电池包括限定在多个电池层内并且接触第一衬底表面的阳极集流体和阴极集流体。该方法还包括在硅衬底中形成第一TSV以在阳极集流体和与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接。第一TSV包括通过围绕第一导电沟道的第一绝缘层与硅衬底绝缘的第一导电沟道。该方法还包括在硅衬底中形成第二TSV以在阴极集流体和与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接。第二TSV包括通过围绕第二导电沟道的第二绝缘层与硅衬底绝缘的第二导电沟道。在另一方面，本公开描述了一种系统。该系统包括具有第一衬底表面和与第一衬底表面相对的第二衬底表面的硅衬底。该系统还包括耦合到第二衬底表面的一个或多个电子部件。该系统还包括锂基电池，具有沉积在硅衬底的第一衬底表面上的多个电池层，使得硅衬底配置为用于一个或多个电子部件和锂基电池的公共衬底。锂基电池包括限定在多个电池层内并且接触第一衬底表面的阳极集流体和阴极集流体。该系统还包括穿过硅衬底并在阳极集流体和与一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接的第一TSV，以及穿过硅衬底并在在阴极集流体和与一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接的第二TSV。该系统还包括具有一个或多个导电迹线的附加衬底，所述导电迹线通过导电粘合剂与一个或多个电子部件电连通。前面的
技术实现思路
仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了以上描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，本专利技术的其他方面、实施例和特征将变得显而易见。附图说明图1示出了根据示例实施方式的锂基电池。图2示出了根据示例实施方式的共享具有集成电路层的公共衬底的锂基电池。图3示出了根据示例实施方式的在充电期间锂基电池的膨胀。图4示出了根据示例实施方式的集成电路层到附加衬底的电耦合。图5示出了根据示例实施方式的可戴在眼上的设备。图6示出了根据示例实施方式的可安装在身体上的设备。图7是根据示例实施方式的用于制造具有用于电池和电子设备的公共衬底的装置的方法的流程图。具体实施方式以下详细描述参照附图描述了所公开的系统和方法的各种特征和功能。这里描述的说明性系统和方法实施例并不意味着是限制性的。可以容易地理解，所公开的系统和方法的某些方面可以以各种各样的不同配置进行布置和组合，所有这些都在本文中考虑。此外，除非上下文另有说明，否则每个附图中示出的特征可以彼此组合使用。因此，应该将附图大致视为一个或多个总体实施方式的组成部分，并且理解并非所有示出的特征对于每个实施方式都是必需的。另外，本说明书或权利要求书中的元素、框或步骤的任何列举是为了清楚的目的。因此，这种列举不应该被解释为要求或暗示这些元素、块或步骤遵循特定的安排或者以特定的顺序执行。一、概述可安装在身体上的电子设备的复杂性增加并且可以包括多个电子部件、传感器、收发器和一个或多个电池。本文公开的是涉及将电池与硅衬底的有源区域电连接和机械连接同时背向衬底的方法、装置和系统。这些方法、装置和系统进一步涉及共享公共衬底的电池和其他电子部件，以便降低装置制造的复杂性并减轻充电期间电池膨胀的影响。特别地，电池可被制造在集成电路(IC)的背面上或者结合至其。因此电池可以共享IC的衬底而不是具有其自己的衬底。作为说明的示例，可以在硅衬底上制造互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片，该硅衬底也是可以用于制造固态锂电池的衬底。在该示例中，CMOS芯片和电池可以共享相同的衬底。然后电池的阳极和阴极集流体可以通过设置在衬底内的硅通孔(TSV)连接到芯片的电子部件。通常，TSV是穿过硅晶片或管芯的垂直电连接(通孔)。TSV提供了一种互连技术，用于替代引线键合和倒装芯片技术。因此，电池可以与IC的其他部件共享公共衬底，并且可以使用TSV向部件供电。这种结构更高效，并且可以降低装置制造的复杂性和制造装置的组装步骤的数量，从而降低成本并提高制造良率。二、示例装置图1示出了根据示例实施方式的锂基电池100。更具体地，图1示出了锂基电池100的示例电池层。如图1所示，锂基电池100可以包括以下层：(1)衬底102(例如硅衬底)；(2)阴极集流体104；(3)阳极集流体106；(4)阴极108；(5)电解质110；(6)阳极112；和(7)包装(或保护涂层)114。这些材料和层仅是用于说明的示例。其他配置的电池层可用于锂基电池。如上所述，为了降低装置的复杂性，锂基电池100可以与其他电子部件共享衬底102。例如，衬底102也可以是IC的衬底，其中电池层沉积在衬底102的表面116上，并且IC的电子部件的层沉积在相对的表面118上。这样的构造如图2所示。图2示出了根据示例实施方式的与IC的层200共享衬底102的锂基电池100。如图2所示，IC的层200沉积在衬底102的表面118上。作为示例，层200可以与诸如传感器、天线、存储芯片等的电子部件相关。如图1和2两者所示，阴极集流体104和阳极集流体106均被限定在锂基电池100的层内，并且配置为接触衬底102的表面116。第一TSV202穿过衬底102并配置为将阴极集流体104电连接到IC的层200。TSV202包括由导电材料(例如金、镍等)制成的导电沟道204。导电沟道204通过围绕导电沟道204的绝缘层206(例如电介质材料)与衬底102绝缘。类似地，第二TSV208穿过衬底102并配置为将阳极集流体106电连接到IC的层200。TSV208包括由导电材料制成的导电沟道210。例如，导电沟道210的导电材料可以类似于导电沟道204的导电材料。导电沟道210通过围绕导电沟道2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：硅衬底，具有第一衬底表面和与所述第一衬底表面相对的第二衬底表面；与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层，其中，所述多个层沉积在所述第二衬底表面上；锂基电池，具有沉积在所述硅衬底的第一衬底表面上的多个电池层，其中，所述锂基电池包括限定在所述多个电池层内并接触所述第一衬底表面的阳极集流体和阴极集流体；第一硅通孔(TSV)，穿过所述硅衬底并在所述阳极集流体和与所述集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接，其中，所述第一TSV包括第一导电沟道，其通过围绕所述第一导电沟道的第一绝缘层与所述硅衬底绝缘；以及第二TSV，穿过所述硅衬底并在所述阴极集流体和与所述集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接，其中，所述第二TSV包括第二导电沟道，其通过围绕所述第二导电沟道的第二绝缘层与所述硅衬底绝缘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.24 US 14/863,5101.一种装置，包括：硅衬底，具有第一衬底表面和与所述第一衬底表面相对的第二衬底表面；与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层，其中，所述多个层沉积在所述第二衬底表面上；锂基电池，具有沉积在所述硅衬底的第一衬底表面上的多个电池层，其中，所述锂基电池包括限定在所述多个电池层内并接触所述第一衬底表面的阳极集流体和阴极集流体；第一硅通孔(TSV)，穿过所述硅衬底并在所述阳极集流体和与所述集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接，其中，所述第一TSV包括第一导电沟道，其通过围绕所述第一导电沟道的第一绝缘层与所述硅衬底绝缘；以及第二TSV，穿过所述硅衬底并在所述阴极集流体和与所述集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接，其中，所述第二TSV包括第二导电沟道，其通过围绕所述第二导电沟道的第二绝缘层与所述硅衬底绝缘。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述锂基电池是在充电期间经历膨胀的类型，其中，所述锂基电池的膨胀引起向外鼓起，并且其中，所述多个电池层沉积在所述第一衬底表面上，使得向外鼓起远离所述硅衬底。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述锂基电池包括至少一个阳极层和电解质层，并且其中，充电期间的膨胀至少部分是通过充电期间在所述阳极层和电解质层之间产生锂来引起的。4.根据权利要求1所述的装置，还包括：附加衬底，具有经由导电粘合剂耦合到与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层的一个或多个导电迹线。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述导电粘合剂包括各向异性导电浆料(ACP)。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述ACP是包含金属颗粒的基于环氧树脂的粘合剂。7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述附加衬底与眼镜可佩戴的隐形眼镜相关。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述集成电路包括互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片。9.一种方法，包括：提供具有第一衬底表面和与所述第一衬底表面相对的第二衬底表面的硅衬底；在所述第二衬底表面上沉积与集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层；将锂基电池的多个电池层沉积在所述硅衬底的第一衬底表面上，其中，所述锂基电池包括限定在所述多个电池层内并接触所述第一衬底表面的阳极集流体和阴极集流体；在所述硅衬底中形成第一硅通孔(TSV)，以在所述阳极集流体和与所述集成电路的一个或多个电子部件相关的多个层之间提供电连接，其中，所述第一TSV包括第一导电沟道，其通过围绕所述第一导电沟道的第一绝缘层与所述硅衬底绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ比德曼，DJ耶格尔，B奥蒂斯，
申请(专利权)人：威里利生命科学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US