热像及薄膜电池制造制造技术

一种制造薄膜电化学装置的方法可包括以下步骤：在基板上沉积膜堆叠结构，所述膜堆叠结构包括阴极集电体(CCC)、阴极、电解质、阳极及阳极集电体(ACC)；对堆叠结构进行激光裸片图案化以形成已裸片图案化的堆叠结构；对已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化以暴露出已裸片图案化的堆叠结构中的每一个已裸片图案化的堆叠结构的CCC层及ACC层中的至少一个的接触区域，对已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化的步骤形成装置堆叠结构；在元件堆叠结构上沉积毯覆式封装层；对毯覆式封装层进行激光图案化以暴露出装置堆叠结构中每一个装置堆叠结构的ACC层及CCC层的接触区域，毯覆式封装层的激光图案化步骤形成已封装的装置堆叠结构；及通过对装置堆叠结构及已封装的装置堆叠结构中的一个或多个进行热像分析以识别热点。

Thermal image and thin film battery manufacture

A method of manufacturing a thin film electrochemical device which comprises the following steps: deposited on the substrate film stack structure, cathode collector comprising the membrane stack structure (CCC), cathode, electrolyte, anode and anode collector (ACC); the stack structure for laser chip is patterned to form a stacked structure of die the stacked structure patterned; bare chip patterned laser patterned to expose the bare chip stacked structure has been patterned in every one has at least one of the contact area of CCC die stacking structure and patterned ACC layer, forming device stack structure of stacked structure has the patterned bare chip laser patterning steps; deposition blanket type encapsulation layer in element stacking structure; laser patterned blanket type encapsulation layer to expose each device stack structure device stack structure in ACC The contact area between the layer and the CCC layer, the laser patterning step of the blanket overlay layer forms the encapsulated device stacking structure, and performs thermal image analysis to identify hot spots through one or more of the stacked structures of the device and the packaged device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热像及薄膜电池制造相关申请的交叉引用本申请主张享有于2015年5月11日递交的第62/159,804号美国临时申请的优先权，且该申请以引用方式全文并入于此。
本专利技术的实施方式大体上涉及用来制造电化学装置的方法及设备，更具体而言，但也不排除，涉及用来制造薄膜电池的热像方法及设备。
技术介绍
预计具有卓越特性的薄膜电池(TFB)会主导μ-能源(μ-energy)应用领域。由于薄膜电池技术处在即将从研究与开发过渡到制造环境之际，层及堆叠结构(stack)的成本效益及线上品质鉴定(in-linecharacterization)对于实现以具成本效益、高良率且大规模制造TFB而言变得更为关键。故需要有效的线上品质鉴定工具及用来提高TFB良率的方法。
技术实现思路
根据某些实施方式及如文中所述，电化学装置的热像分析可整合在工艺流程中以用来检测缺陷从而提高元件良率。电化学装置包括薄膜电池(TFB)、电致变色装置等等。根据某些实施方式，制造薄膜电化学装置的方法可包括以下步骤：在基板上沉积堆叠结构，所述堆叠结构包括阴极集电体层、阴极层、电解质层、阳极层及阳极集电体层；对堆叠结构进行激光裸片(die)图案化以形成多个已裸片图案化的堆叠结构(diepatternedstack)；对多个已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化，以暴露出多个已裸片图案化的堆叠结构中每一个已裸片图案化的堆叠结构的阴极集电体层及阳极集电体层中至少一个的接触区域，且对多个已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化的步骤会形成多个装置堆叠结构；在多个元件堆叠结构上沉积毯覆式封装层(blanketencapsulationlayer)；对毯覆式封装层进行激光图案化，以暴露出多个装置堆叠结构中每一个装置堆叠结构的阳极集电体层及阴极集电体层的接触区域，毯覆式封装层的激光图案化步骤会形成多个已封装的装置堆叠结构；及对多个装置堆叠结构及多个已封装的装置堆叠结构中的一个或多个装置堆叠结构进行热像分析以识别热点。根据某些实施方式，制造薄膜电化学装置的方法可包括以下步骤：在基板上沉积堆叠结构，所述堆叠结构包括阴极集电体层、阴极层、电解质层、阳极层及阳极集电体层；对堆叠结构进行图案化以使通用阴极集电体接触区及通用阳极集电体接触区中的至少一个打开；及对堆叠结构进行热像分析以识别热点。根据某些实施方式，用于形成薄膜电化学装置的设备可包括：第一系统，所述第一系统用来在基板上毯覆式地沉积由阴极集电体层、阴极层、电解质层、阳极层及阳极集电体层形成的堆叠结构；第二系统，所述第二系统用来对堆叠结构进行激光裸片图案化以形成多个已裸片图案化的堆叠结构；第三系统，所述第三系统用来对多个已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化，以暴露出多个已裸片图案化的堆叠结构中每一个已裸片图案化的堆叠结构的阴极集电体层及阳极集电体层中至少一个的接触区域，而形成多个装置堆叠结构；第四系统，所述第四系统用于在多个装置堆叠结构上沉积毯覆式封装层；第五系统，所述第五系统用来对毯覆式封装层进行激光图案化，以暴露出多个装置堆叠结构中每一个装置堆叠结构的阴极集电体层及阳极集电体层的接触区域，而形成多个已封装的装置堆叠结构；及第六系统，所述第六系统用于对多个装置堆叠结构及多个已封装的装置堆叠结构中的一个或多个进行热像分析以识别热点，所述第六系统包括：探针，所述探针用于在阴极集电体层与阳极集电体层之间施加电压；及红外摄影机。附图说明在结合附图参阅特定实施方式的以下描述后，本公开内容的这些和其他构思和特征对本
的一般技术人员将变得显而易见，其中：图1是根据某些实施方式的在用于薄膜电池的薄基板上的TFB装置的第一实例的截面图；图2是根据某些实施方式的在用于薄膜电池的薄基板上的TFB装置的第二实例的截面图；图3A及图3B根据某些实施方式分别示出具有全局(通用)CCC的堆叠结构制造的示意性顶视平面图及示意性截面图(X-X截面)，所述堆叠结构用于垂直堆叠结构式TFB；图4根据某些实施方式示出对图3B的堆叠结构进行裸片图案化的示意图；图5根据某些实施方式示出使图4的堆叠结构暴露出CCC的示意图；图6根据某些实施方式示出在图5的堆叠结构上毯覆式地沉积薄膜封装层的示意图；图7是根据某些实施方式示出通过对毯覆式封装层进行激光图案化而使图6中的所有堆叠结构都暴露出CCC/ACC的示意图；图8是根据某些实施方式的图3A、图3B、图4、图5、图6及图7的TFB的工艺流程图，所述流程图示出在流程中可使用热像之处；图9A及图9B是根据某些实施方式的在顺排的(in-line)TFB生产线上的热像工具的示意图；图10A至图10D根据某些实施方式示出TFB的热像数据；图11是根据某些实施方式的顺排的TFB制造系统的示意图。实施方式现将参照附图详细说明本专利技术的实施方式，作为本专利技术的示例性实例，使得所属
中技术人员能实施本专利技术。本文中所提供的附图包括装置及装置工艺流程的示意图，且所述示意图未按比例绘制。应注意，附图及以下实例无意将本专利技术范围限制在单一实施方式上，且通过使所述或所示元件中的某些元件或所有元件互换，可做出其他实施方式。此外，当可使用已知的部件来部分或完整地实现本专利技术的某些要素时，将仅针对这些已知部件中对于了解本专利技术而言必要的部分进行描述，并将省略这些已知部件中其他部分的详细描述，以免模糊本专利技术。除非文中另有明确载明，否则在本专利技术中示出单个部件的实施方式不应视为是限制；相反地，本专利技术意欲涵盖其他包含多个相同部件的实施方式，反之亦然。另外，本专利技术中的任何术语不欲解读为不常见或特殊的含义，除非文中明确提出此种解读方式。此外，对于文中通过图示方式举出的已知部件而言，本专利技术也涵盖这些元件目前已知或未来将知晓的同等物。预计具有卓越特性的薄膜电池(TFB)会主导μ-能源应用领域。由于薄膜电池技术处在即将从研究与开发过渡到制造环境之际，层及堆叠结构的成本效益及线上品质鉴定对于要实现以具成本效益、高良率且大规模制造TFB而言变得更为关键。在实施方式中，热像工具及使用热像工具的工艺流程可提供线上品质鉴定以用于提高TFB及其他电化学装置的良率(yield)。在本文中，术语“薄膜”用来表示厚度小于或等于30微米的膜。文中，薄膜固态电池意指在电池内所有组成膜皆为薄膜的电池。以下参照图1及图2来描述可有利地运用本专利技术实施方式的TFB装置。图1示出第一TFB装置结构100，第一TFB装置结构100具有形成在基板101上的阴极集电体102及阳极集电体103，且随后形成有阴极104、电解质105及阳极106；但也可使阴极、电解质及阳极采用相反的顺序来制成该元件。此外，可分别沉积阴极集电体(CCC)及阳极集电体(ACC)。例如，可在沉积阴极之前沉积CCC，并且可在沉积电解质之后沉积ACC。可利用封装层107覆盖所述装置以保护这些环境敏感层免于接触氧化剂。根据实施方式，可利用以下工艺来制造图1的TFB装置：提供基板；沉积图案化的CCC；沉积图案化的ACC；沉积图案化的阴极；进行阴极退火；沉积图案化的电解质；沉积图案化的阳极；及沉积图案化的封装层。可使用荫罩(shadowmask)来沉积这些图案化层。在实施方式中，阴极为LiCoO2，并且退火是在高达850℃的温度下进行。图2示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造薄膜电化学装置的方法，包括以下步骤：在基板上沉积堆叠结构，所述堆叠结构包括阴极集电体层、阴极层、电解质层、阳极层及阳极集电体层；对所述堆叠结构进行激光裸片图案化以形成多个已裸片图案化的堆叠结构；对所述多个已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化，以暴露出所述多个已裸片图案化的堆叠中的每一个已裸片图案化的堆叠的所述阴极集电体层及所述阳极集电体层中至少一个的接触区域，且所述对所述多个已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化的步骤会形成多个装置堆叠结构；在所述多个装置堆叠结构上沉积毯覆式封装层；对所述毯覆式封装层进行激光图案化，以暴露出所述多个装置堆叠结构中的每一个装置堆叠结构的所述阳极集电体层及所述阴极集电体层的接触区域，所述毯覆式封装层的激光图案化步骤形成多个已封装的装置堆叠结构；及对所述多个装置堆叠结构及所述多个已封装的装置堆叠结构中的一个或多个装置堆叠结构进行热像分析以识别热点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.11 US 62/159,8041.一种制造薄膜电化学装置的方法，包括以下步骤：在基板上沉积堆叠结构，所述堆叠结构包括阴极集电体层、阴极层、电解质层、阳极层及阳极集电体层；对所述堆叠结构进行激光裸片图案化以形成多个已裸片图案化的堆叠结构；对所述多个已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化，以暴露出所述多个已裸片图案化的堆叠中的每一个已裸片图案化的堆叠的所述阴极集电体层及所述阳极集电体层中至少一个的接触区域，且所述对所述多个已裸片图案化的堆叠结构进行激光图案化的步骤会形成多个装置堆叠结构；在所述多个装置堆叠结构上沉积毯覆式封装层；对所述毯覆式封装层进行激光图案化，以暴露出所述多个装置堆叠结构中的每一个装置堆叠结构的所述阳极集电体层及所述阴极集电体层的接触区域，所述毯覆式封装层的激光图案化步骤形成多个已封装的装置堆叠结构；及对所述多个装置堆叠结构及所述多个已封装的装置堆叠结构中的一个或多个装置堆叠结构进行热像分析以识别热点。2.如权利要求1所述的方法，其中所述识别热点的步骤包括：在一个或多个阴极集电体层与对应的所述一个或多个阳极集电体层之间施加电压；为所述多个装置堆叠结构及所述多个已封装的装置堆叠结构中的一个或多个建立红外影像；及与背景温度相比较，以绘出在所述红外影像中超过阈值温差的点。3.如权利要求2所述的方法，其中所述施加电压的步骤具有在电池放电方向上的极性。4.如权利要求1所述的方法，其中通过对所述多个装置堆叠结构中的一个或多个进行热像分析而实现所述识别热点的步骤。5.如权利要求1所述的方法，其中通过对所述多个已封装的装置堆叠结构中的一个或多个进行热像分析而实现所述识别热点的步骤。6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在通过热像分析实现的所述识别热点之前，在所述阴极集电体与所述阳极集电体之间施加与薄膜电池运作时的电压一致的电压信号以使所述薄膜电化学装置循环运作。7.一种制造薄膜电化学装置的方法，包括以下步骤：在基板上沉积堆叠结构，所述堆叠结构包括阴极集电体层、阴极层、电解质层、阳极层及阳极集电体层；对所述堆叠结构进行图案化以使通用阴极集电体接触区域及通用阳极集电体接触区域中至少一个打开；及对所述堆叠结构进行热像分析以识别热点。8.如权利要求7所述的方法，其中所述对所述堆叠结构进行图案化的步骤包括：透过荫罩来沉积所述阴极层、所述电解质层、所述阳极层和所述阴极集电体层与所述阳极集电体层中的一个或多个，以形成打开的通用阴极集电体接触区域及打开的通用阳极集电体接触区域中的至少一个。9.如权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述图案化步骤之后，对所述堆叠结构进行激光裸片图案化以形成多个已裸片图案化的堆叠结构；对...

【专利技术属性】
技术研发人员：秉圣·利奥·郭，埃里克·恩格，立钟·孙，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US