微电池的简化气密包装制造技术

提供一种微电池(50A，50B，50C)，其中金属密封层(18)用于在微电池(50A，50B，50C)的阳极侧和微电池(50A，50B，50C)的阴极侧之间提供气密密封。金属密封层(18)围绕位于阳极侧的每个金属阳极结构(16)的周边形成，然后金属密封层(18)粘合到存在于阴极侧上的壁结构的可焊金属层(32)上。壁结构包含暴露金属集电器结构(24)的腔体(34)。所述腔体(34)填充有电池材料(36)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微电池的简化气密包装
本申请涉及一种微电池，更具体地涉及使用单片金属密封方法的微电池的气密密封(即包装)。
技术介绍
微电池的气密密封对于可穿戴和可植入的医疗保健设备是至关重要的。在传统的可穿戴和可植入的医疗保健设备中，通常利用聚合物材料来实现微电池的密封。聚合物密封不足以产生气密性。金属密封比聚合物密封更理想，因为它可以提供具有改善的气密性的超薄密封结构。单片金属沉积可以用批量处理提供高生产效率，这对于微电池的阳极和阴极电极尤其有希望。因此，本领域需要解决上述问题。
技术实现思路
从第一方面看，本专利技术提供一种微电池，包括：金属集电器结构，其通过气密密封壁结构与金属阳极结构隔开，气密密封壁结构在金属集电器结构和金属阳极结构之间限定腔体并包含与金属阳极结构的表面直接接触的金属密封层。从另一方面来看，本专利技术提供一种形成微电池的方法，所述方法包括：提供包括处理基板，释放层和至少一个金属阳极结构的第一结构，其中金属密封层位于每个金属阳极结构的表面上；提供包括另一个处理衬底，聚合物粘合剂和嵌入聚合物粘合剂中的至少一个金属集电器结构的第二结构，其中具有腔体的壁结构位于每个金属集电器结构的表面上，所述壁结构包括可焊金属；将第一结构的金属密封层粘合到每个壁结构的可焊金属；以及移除处理基板，另一处理基板，释放层和聚合物粘合剂层以提供至少一个微电池。提供一种微电池，其中金属密封层用于在微电池的阳极侧和微电池的阴极侧之间提供气密密封；在整个本申请中使用术语“微电池”来表示具有从10微米到1,000微米的最小尺寸的电池。根据本申请，金属密封层围绕位于阳极侧的每个金属阳极结构的周边形成，然后金属密封层粘合到存在于阴极侧的壁结构的可焊金属层。壁结构包含暴露金属集电器结构的腔体，腔体填充有电池材料。在本申请的一个方面，提供了一种微电池。在本申请的一个实施例中，所述微电池包括金属集电器结构，其通过气密密封壁结构与金属阳极结构隔开。本申请的气密密封壁结构在金属集电器结构和金属阳极结构之间限定腔体并包含与金属阳极结构的表面直接接触的金属密封层。在本申请的另一方面，提供了一种形成微电池的方法。在本申请的一个实施方案中，所述方法包括提供包括处理基板，释放层和至少一个金属阳极结构的第一结构，其中金属密封层位于每个金属阳极结构的表面上。提供包括另一个处理衬底，聚合物粘合剂和嵌入聚合物粘合剂中的至少一个金属集电器结构的第二结构，其中具有腔体的壁结构位于每个金属集电器结构的表面上，所述壁结构包括可焊金属。接着，将第一结构的金属密封层粘合到每个壁结构的可焊金属；以及此后移除处理基板，另一处理基板，释放层和聚合物粘合剂层以提供至少一个微电池。附图说明现在将仅通过示例的方式参考附图描述本专利技术的实施例，其中：图1是根据本申请的实施例可采用的包括处理基板，释放层和金属种子层的第一示例性结构的截面图。图2是在金属种子层上形成多个金属阳极结构之后，图1的第一示例性结构的截面图。图3A是在每个金属阳极结构的物理暴露表面的周边周围形成金属密封层之后，图2的第一示例性结构的俯视图。图3B是在每个金属阳极结构的物理暴露表面的周边周围形成金属密封层之后，图2的第一示例性结构的截面图。图4是在移除金属种子层的暴露部分之后，图3A-3B的第一示例性结构的截面图。图5是根据本申请的实施例可采用的的第二示例性结构的截面图，该第二示例性结构包括半导体衬底，绝缘体层和绝缘体层上的多个金属集电器结构。图6是在绝缘体层和每个金属集电器结构的物理暴露表面上形成聚合物粘合剂之后，在所述聚合物粘合剂上形成处理基板，并使半导体基板薄化的图5的第二示例性结构的截面图。图7是在薄化的半导体衬底的物理暴露表面上形成多个蚀刻掩模之后，图6的第二示例性结构的截面图。图8是在每个蚀刻掩模的物理暴露表面上形成可焊金属之后，图7的第二示例性结构的截面图。图9是图8的第二示例性结构的截面图。在从多个腔体执行蚀刻之后，每个腔体位于壁结构内。图10是用电池材料填充每个腔体后图9的第二示例性结构的截面图。图11是包含多个微电池的粘合结构的横截面图，所述多个微电池在图4的第一示例性结构和图10的第二示例性结构粘合一起后形成。图12是在每个微电池分离后图11所示的粘合的结构的横截面图。图13是示出本申请的另一个实施例中可采用的包含金属阳极结构的另一第一示例性结构的横截面图。图14是示出本申请的又一个实施例中可采用的包含金属阳极结构的又一第一示例性结构的横截面图。具体实施方式现在将通过参考以下讨论和伴随本申请的附图来更详细地描述本申请。注意，提供本申请的附图仅用于说明目的，因此，附图未按比例绘制。还应注意，相同和相应的元件由相同的附图标记表示。在以下描述中，阐述了许多具体细节，例如特定结构，组件，材料，尺寸，处理步骤和技术，以便提供对本申请的各种实施例的理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本申请的各种实施例。在其他情况下，没有详细描述公知的结构或处理步骤，以避免模糊本申请。应当理解，当作为层，区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接在另一个元件上方”时，不存在中间元件。还应该理解，当一个元件被称为在另一个元件“下”或“下方”时，它可以直接位于另一个元件下或下方，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件下”或“直接在另一个元件下方”时，不存在中间元件。首先参考图1，示出了根据本申请实施例可采用的包括处理基板10，释放层12和金属种子层14的第一示例性结构；图1-4中所示的第一示例性结构表示本申请的微电池的阳极侧。在所示的实施例中，图1-4中所示的第一示例性结构向上翻转以示出第一示例性结构被用作本申请的微电池的顶部部件；本申请的微电池的底部部件是图5-10中所示的第二示例性结构。图1的第一示例性结构可以通过首先提供处理基板10来形成。处理基板10可以由任何处理器材料构成，包括但不限于玻璃或硅。可用于本申请的处理基板10可具有700微米至780微米的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为处理基板10的厚度。在提供处理基板10之后，在处理基板10的表面上形成释放层12。如图所示，释放层12是覆盖处理基板10的整个表面的连续层。释放层12可以包括在后续工艺期间可以容易地从处理基板10移除的任何材料。在一个实施例中，释放层12是激光可烧蚀材料。“激光可烧蚀材料”是指可以利用激光烧蚀去除的任何材料。激光烧蚀是通过用激光束照射材料从另一材料的表面去除材料的过程。在一个示例中，可用作释放层12的激光可烧蚀材料是富含炭黑的聚合物，例如3M“富含炭黑”是指含有大于20wt.％碳黑的聚合物材料。可以利用沉积工艺形成释放层12，例如化学气相沉积，等离子体增强化学气相沉积，蒸发或旋涂。释放层12可具有100nm至2000nm的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为释放层12的厚度。在提供释放层12之后，可以在释放层12的表面上形成金属种子层14。如图所示，金属种子层14是覆盖释放层12的整个表面的连续层。在一些实施例中，可以省略金属种子层14的形成。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电池，包括：金属集电器结构，其通过气密密封壁结构与金属阳极结构隔开，所述气密密封壁结构在金属集电器结构和金属阳极结构之间限定腔体并包含与金属阳极结构的表面直接接触的金属密封层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.09 US 62/333,523;2017.01.26 US 15/416,5641.一种微电池，包括：金属集电器结构，其通过气密密封壁结构与金属阳极结构隔开，所述气密密封壁结构在金属集电器结构和金属阳极结构之间限定腔体并包含与金属阳极结构的表面直接接触的金属密封层。2.如权利要求1所述的微电池，其中所述气密密封壁结构还包括与所述金属密封层直接接触的焊接接头，与所述焊接接头直接物理接触的蚀刻掩模，与所述蚀刻掩模直接接触的半导体材料，以及绝缘材料，绝缘材料具有与半导体材料直接接触的第一表面和与金属集电器的表面直接接触的第一表面相对的第二表面。3.如权利要求2所述的微电池，其中所述蚀刻掩模包括氮化硅或氧化硅。4.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属阳极结构包括至少一种导电金属阳极材料。5.如权利要求4所述的微电池，其中所述金属阳极结构包括金属基底，金属焊料和导电金属阳极材料。6.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属阳极结构包括光成像聚合物，导电垫和导电金属阳极材料，其中所述导电垫的至少一部分嵌入所述光成像聚合物中。7.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属集电器结构包括导电金属材料。8.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中金属种子层位于所述金属阳极结构的另一表面上。9.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述腔体包含电池材料。10.如前述权利要求中任一项所述的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：党兵，P·安德里，B·韦布，罗载雄，A·S·娜拉斯贡德，刘洋，J·尼克博克，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US