具有一个或者更多个可限定层的层式阻挡物结构和方法技术

本发明专利技术提供了一种系统，所述系统提供了环境阻挡物，也对提供电路有用，例如，具有薄膜电池的电路，例如包括连接到电路的锂或者锂化合物的电路。环境阻挡物作为交替层沉积，至少所述层之一提供平滑、平面化和／或者平整物理配置功能，至少一个另外的层提供扩散阻挡功能。提供物理配置功能的层可以包括光刻胶、光可限定、能量可限定和／或者可掩模的层。物理配置层也可以是电介质。包括多对层的层式结构可以被用于将气体渗透速率减小到超出当前可检测的水平，每对包括物理配置层和具有低气体渗透速率的阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有一个或者更多个可限定层的层式阻挡物结构和方法
本专利技术涉及一种固态储能器件和这些器件与被封装的电路的集成。更具体地说，本专利技术涉及一种给不同的设备提供环境阻挡物的方法和系统，例如具有诸如锂电池的固态薄膜储能器件和其他器件的设备，其中所述阻挡物包括光可限定(photodefinable)材料，和/或者通过所述光可限定材料所限定(defined)。
技术介绍
电子设备已经被应用到许多便携式设备，如电脑、移动电话、跟踪系统和扫描器等中。便携式设备的一个缺点是需要包括给它供电的电源。便携设备通常使用电池作为电源。电池必须具有足够的容量以能够来给所述装置供电至少所述装置在使用时的时间长度。足够的电池容量可能导致与所述其余的装置相比时电源非常重或者非常大。换言之，当前的电池通常非常大并且不能并入小的封装中。需要可以被形成而用在与电子设备集成的小封装中的小电池。当今大多数电池相当贵。结果，经济因素阻止了电池的广泛应用。换言之，当前，零售商很少考虑提供电池作为与许多物品相关的封装的一部分。通常，电池可作为船运产品的部分而非作为封装的部分来提供的。对于特定类型的电池化学，由于有害的环境物质(例如氧和/或者水蒸汽)而存在质量下降的问题。这样，进一步需要可靠的、具有较长储藏寿命并可以便宜和大规模制造的电池。进一步地，仍然需要更小和更轻的、具有足够的储能的电池(即，电源)，所述电池可以与电子设备一起封装，来实现至少一个功能。也需要可以从非毒性材料制造的电池。也需要改进对有害的环境物质的密封。
技术实现思路
-->本专利技术提供一种环境阻挡物(environmental barrier)(即，对例如氧气、水蒸汽、氮气或者二氧化碳或者对例如锂或者锂化合物的、器件中的特定化合物有害的其他物质的阻挡物)。所述阻挡物可选地对于提供或者用作导体或者其他电路部件有用，例如在具有薄膜电池(例如包括锂或者锂化合物的薄膜电池)的电路中的电容器、电感或者其他器件，其连接到电子芯片。在一些实施例中，本专利技术提供了一种系统，包括：衬底，与衬底连接的电路，和与衬底连接、并与电路连接的薄膜电池。该薄膜电池给电路供电。在一些实施例中，环境阻挡物被沉积作为交替的层，至少所述层中的一个提供了平滑、平面化和/或平整(leveling)物理配置功能，至少所述层中的另外一个提供扩散阻挡功能。在一些实施例中，提供物理配置功能的层包括光致抗蚀、光可限定、能量可限定和/或者可掩模化(maskable)的层，其中可限定指的是横向范围(lateral extent)可限定(即，以尺寸、面积和/或者形状的范围)。在一些实施例中，物理配置层是电介质。在一些实施例中，扩散阻挡层包括电介质。在其它实施例中，扩散阻挡层包括金属。因此，本专利技术提供了一种设备以及制造和使用所述设备的方法。通常，所述设备利用锂离子从一个电极到另外一个电极的运动，从而产生电流。在一些实施例中，所述设备可以用作电池。在一个实施例中，所述电池被溅射或者作为膜形成到所述衬底上，所述电路被形成在电池上。在另外一个实施例中，电路被溅射或者作为膜形成到所述衬底上，电池被溅射或者作为层或者膜被形成到所述电路上。所述电路和电池通过具有一个或者更多个可限定的层的层式阻挡物结构而从环境污染物密封。在一些实施例中，一个或者更多个可限定层包括一个或者更多个物理配置层和一个或者更多个扩散阻挡层。例如，一些实施例包括物理配置层，所述物理配置层包括用于在被密封的区域之上(例如在固态锂电池之上)平滑和平整(level)的光刻胶材料。在一些这样的实施例中，光刻胶也在所述器件的其他区域之上提供了光可限定的掩模功能，允许导电接触部(conductive contacts)根据需要可选地放置。对于扩散阻挡层，一些实施例使用了铝金属材料和/或者氧化硅材料。在一些实施例中，金属和-->电介质的交替层被用于提供功能电路部件，例如电容器，以及提供用于下面的部件的扩散阻挡物。在一些实施例中，粘合剂连接到衬底，其中密封系统被可粘附地连接到一些物体或者器件。例如，射频电池操作跟踪标识可以连接到封装上，用于在装运期间进行跟踪。有利地，在一些实施例中，所述系统包括一个或者更多个电池和可选的器件，从而使能或者激活电池，可以形成电路并在膜上用环境阻挡物密封，并放在小的封装或者产品中。此外，电池、激活(activation)器件和电路可以被形成在其上具有形成有粘合剂的柔性片上，这样所述封装主要是标识(label)，所述标识可以被放在所述封装的外部上，或者与产品封装一起放置或者被放置在产品或者器件上。完整的系统也可以被并入到一个产品或者器件上，从而控制所述器件的一方面，或者记录关于产品或者器件的信息。在一些实施例中，利用包括多个被沉积的层对的层式结构，每一对包括具有低气体渗透速率(gas-transmission rate)(例如小于每天每平方米0.1ml)的物理配置层和阻挡物层。在一些实施例中，这样的具有几对层的层式结构对于将透气减小至对于减小了与电池中的材料或者其他密封的部件的腐蚀和其他有害反应的水平(即，至低于渗透速率确定工具的检测限度之下的水平)是有效的。在一些实施例中，整个系统是便宜的。结果，这些系统在较广的基础上可支付得起地得到使用。结果，制造商、批发商、甚至零售商可以提供这样的系统，所述系统连接到器件或者作为与许多器件或者产品相关联的封装的一部分。此外，这些系统轻且提供足够的能量存储，从而实现至少一个功能。所述系统从非毒性材料制造，这样当与产品或者器件一起使用时不会产生危险。附图说明图1A是具有根据如所制造的本专利技术的环境阻挡物的储能器件100A的剖视图；图1B是在被充电之后、具有根据本专利技术的环境阻挡物的储能器件-->100B的剖视图；图1C是对应图1B的设备100B的示意图100C；图1D是使用在一些实施例中的设备190的剖视图，以通过固体可渗透电解保护层电镀锂来形成阳极(anode)；图2A是具有根据本专利技术的环境阻挡物的储能器件200A的剖视图；图2B是具有根据本专利技术的环境阻挡物的储能器件200B的剖视图；图2C是具有根据本专利技术的环境阻挡物的储能器件200C的剖视图；图2D是具有多层环境阻挡物的储能器件200D的剖视图；图2E是具有多层环境阻挡物的储能器件200E的剖视图；图2F是具有多层环境阻挡物的储能器件200F的剖视图；图3A是在制造的过程中具有平面化环境阻挡物的储能器件300A的剖视图；图3B是在制造的过程中具有平面化环境阻挡物的储能器件300B的剖视图；图3C是在制造的过程中具有平面化环境阻挡物的储能器件300C的剖视图；图4A是具有平面化多层环境阻挡物的储能器件400A的剖视图；图4B是具有平面化多层环境阻挡物的储能器件400B的剖视图；图4C是具有平面化多层环境阻挡物的储能器件400C的剖视图；图5A是具有在制造的过程的早期、包括光可限定部分的环境阻挡物的储能器件500A的剖视图；图5B是具有在制造的过程的早期、包括光可限定部分的环境阻挡物的储能器件500B的剖视图；图5C是具有在制造的过程的早期、包括光可限定部分的环境阻挡物的储能器件500C的剖视图；图6A是具有在制造的过程的稍后、包括光可限定部分的环境阻挡物的储能器件600本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，所述设备包括：衬底；连接到衬底的第一器件；和层式阻挡物结构，所述层式阻挡物结构密封第一器件，其中所述层式阻挡物结构包括具有可限定的横向范围的第一物理配置层，其中所述层式阻挡物结构也包括第一阻挡层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-1-6 60/534,6601.一种设备，所述设备包括：衬底；连接到衬底的第一器件；和层式阻挡物结构，所述层式阻挡物结构密封第一器件，其中所述层式阻挡物结构包括具有可限定的横向范围的第一物理配置层，其中所述层式阻挡物结构也包括第一阻挡层。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一物理配置层具有光可限定的横向范围。3.根据权利要求1所述的设备，其中，第一物理配置层是光刻胶，第一阻挡层是铝。4.根据权利要求1所述的设备，其中，还包括位于所述器件和所述衬底之间的衬底阻挡物结构。5.根据权利要求4所述的设备，其中，衬底阻挡物结构包括光可限定层。6.根据权利要求5所述的设备，其中，衬底阻挡物结构包括铝扩散阻挡物。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一器件包括薄膜锂电池，和第一物理配置层，所述第一物理配置层横向受限并至少覆盖所述电池。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一阻挡层包括金属。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一阻挡层包括铝。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一阻挡层包括陶瓷材料。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一阻挡层具有被限定的横向范围。12.根据权利要求11所述的设备，其中，第一器件包括薄膜锂电池，所述第一阻挡层包括气体阻挡层，所述气体阻挡层横向受限但是至少覆盖所述电池。-->13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第一阻挡层被光限定。14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一阻挡层提供电路布线功能。15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述阻挡层包括具有低气体渗透率的材料。16.根据权利要求1所述的设备，其中，层式阻挡物结构还包括覆盖第一阻挡层的第二物理配置层和覆盖第二物理配置层的第二阻挡层。17.根据权利要求16所述的设备，其中，第一物理配置层包括光刻胶；第一阻挡层包括铝；第二物理配置层包括光刻胶；和第二阻挡层包括铝。18.根据权利要求17所述的设备，其中，第二物理配置层具有被光限定的横向范围。19.根据权利要求17所述的设备，其中，所述第一阻挡层和第二阻挡层作为电容器连接到电路。20.根据权利要求16所述的设备，其中，还包括多个具有被限定的横向范围的交替物理配置层和阻挡层。21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述多个被限定的交替层被电连接到包括锂电池的电路，其中通过层式阻挡物结构密封的第一器件包括锂电池。22.根据权利要求20所述的设备，其中，多个被限定的交替层被连接以形成电路的无源部件，其中所述器件也形成电路的一部分。23.根据权利要求1所述的设备，还包括：第二器件，所述第二器件连接到衬底并被层式阻挡物结构覆盖，其中层式阻挡物结构包括多个被限定的交替层，被连接来形成电路的无源部件，其中第一和第二器件也形成电路的部分。24.根据权利要求1所述的设备，其中，第一物理配置层是光刻胶。25.根据权利要求24所述的设备，其中，所述器件包括薄膜锂电池，第一物理配置光刻胶层使用光刻法而横向受限，从而至少覆盖所述电池。-->26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述第一阻挡层形成电路布线层。27.根据权利要求24所述的设备，其中，所述第一阻挡层包括覆盖第一物理配置光刻胶层的金属。28.根据权利要求27所述的设备，其中，层式阻挡物结构还包括覆盖第一阻挡物金属层的第二光刻胶层和覆盖第二光刻胶层的第二金属层，其中第一金属层和第二金属层作为电容器连接到所述器件的电路。29.根据权利要求1所述的设备，其中，所述器件包括电池，所述设备还包括电连接到电池的电路，其中所述电路包括处理器、存储器和输入装置以及输出装置。30.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电路还包括天线。31.一种设备，包括：衬底；连接到衬底的第一器件(device)；和用于密封第一器件的装置(means)，包括用于物理地配置所述器件的表面的装置(means)，用于物理地配置所述器件的表面的装置具有可限定横向范围，和用于阻断气体的装置，沉积在用于物理地配置所述器件的表面的装置上。32.根据权利要求31所述的设备，其中，用于物理地配置所述器件的表面的装置具有被光限定的横向范围。33.根据权利要求31所述的设备，其中，用于物理地配置的装置包括光刻胶，用于阻断气体的装置包括铝。34.根据权利要求31所述的设备，其中，用于物理地配置所述器件的表面的装置包括有机聚合物。35.根据权利要求31所述的设备，其中，用于物理地配置所述器件的表面的装置包括玻璃。36.根据权利要求31所述的设备，其中，用于物理地配置所述器件的表面的装置包括半固体层。-->37.根据权利要求31所述的设备，其中，用于物理地配置所述器件的表面的装置的横向范围是光限定的；其中连接到衬底的第一器件包括具有沉积在衬底上的连续的层的沉积薄膜锂电池；和其中用于物理地配置所述器件的表面的装置被光限定，从而至少覆盖所述电池。38.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫J塔诺斯基，马克L金森，
申请(专利权)人：CYMBET公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]