超薄微电池包装和处理制造技术

本发明专利技术提供了微电池和用于形成微电池的方法。该微电池和方法解决了对于形成微电池的一部分的堆叠体的边缘的边缘密封问题和对于在分批工艺中用于微电池的单个电池的整体密封中的至少一个或两个问题。在实例中提出了一种可转移的焊料成型设备和密封结构，以提供用于固态薄膜微电池的金属外壳。所提出的示范性工艺涉及与微电池分开地沉积或预先形成低温焊料外壳。然后，可以使用热压缩来将焊料外壳转移到每个电池单元，其中在示例中在分批工艺中使用处理器设备。这些示例性实施例可以解决在处理、金属密封和封装期间固态薄膜电池的温度容差约束。度容差约束。度容差约束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超薄微电池包装和处理

技术介绍

[0001]本专利技术总体上涉及电池设计、构造和用途，并且更具体地涉及微电池的处理、密封和包装。
[0002]微型电池是具有广泛使用的小型典型单个单元电池，包括诸如无线耳塞、耳机或助听器的可穿戴设备、手表、计算器、诸如起搏器的可植入装置以及其他产品。用途范围从消费产品到医疗和工业用途。
[0003]然而，用于微电池的超薄电池基板可能非常易碎。此类超薄电池可以是例如厚度范围从0.01mm至1mm的薄膜Li电池。解决微电池的这些和其他问题将是有益的。

技术实现思路

[0004]该部分旨在是示例性的并且不旨在是限制性的。
[0005]在示范性实施例中，微电池包括形成在堆叠体中的微电池结构。堆叠体包括多个表面。所述微电池包括在所述表面之一上并耦接到所述微电池结构中的电池的阳极的第一端子。该微电池包括第二端子，该第二端子在所述表面之一上并且耦接到该微电池结构中的电池的阴极上。所述微电池还包括覆盖所述堆叠体的至少一个表面的含金属膜。
[0006]另外的示例性实施例是一种用于形成微电池的方法。该方法包括将薄膜电池面板安装到处理器上，薄膜电池板包括具有形成于其中的多个微电池结构的堆叠体。薄膜电池面板在粘合剂层上具有表面，并且粘合剂层在处理器上的释放层上。所述堆叠体包括基板、聚合物和盖板的层。该方法包括切穿堆叠体的多个层以至少部分地分离多个微电池结构，以及在已经切穿的堆叠体的多个层的表面上模制焊料。该方法另外包括将多个微电池结构单个化成相应的单个微电池单元。
[0007]又一示例性实施例是一种用于形成微电池的方法。该方法包括将包括微电池结构的多个单独的单元安装到处理器上。微电池结构包括堆叠体，该堆叠体包括基板、聚合物和盖板的层。该安装将微电池结构安装在处理器上的释放层上。该方法包括在多个单独的单元的表面上和在释放层的暴露表面上模制焊料以产生焊料覆盖的单元。该方法还包括将焊料覆盖的单元单个化成多个单独的单元。该单个化切割至少穿过焊料并到达释放层，以分离单独的单元。该方法包括释放多个单独的单元以形成相应的单独的微电池。
附图说明
[0008]图1示出微电池的气密边缘密封，其需要金属沉积，并且其中当使用电镀时微电池易于短路；
[0009]图2是多个面板转移的示例性提出的方法的示意图；
[0010]图3示出了在金属之前具有部分切割的示例性实施方式；
[0011]图4示出了在金属之前具有全切割的示例性实施方式；
[0012]图5示出了在金属和最终液晶聚合物(LCP)封装之前具有全切割的其他示例性实施方式；
[0013]图6示出将分类的单元拣选和放置在玻璃处理器上的另一实施方式；
[0014]图7示出了示例性实施例中单元周围的焊料成型；
[0015]图8是在示例性热压印/焊料模制和单个化期间采取的步骤的图示；
[0016]图9示出了示例性实施例中用于热压印/焊料模制和单个化的替代技术；
[0017]图10是其中用“面朝上”微电池进行微电池结构形成工艺的示例性实施方式；以及
[0018]图11示出了如图10中的面朝上方法可以促进测试。
具体实施方式
[0019]词语“示例性的”在本文中用于表示“用作实例、例子或例证”。在本文中描述为“示例性”的任何实施方式不必解释为比其他实施方式优选或有利。在本详细说明中描述的所有实施例都是提供的示范性实施例，以使本领域的技术人员能够制作或使用本专利技术，并且不限制由权利要求限定的本专利技术的范围。
[0020]作为介绍，超薄电池基板非常易碎。此类超薄电池可以是例如厚度范围从0.01mm至1mm的薄膜Li电池。例如，在形成和处理期间，这些类型的电池通常需要小于180C的工艺温度窗口。需要一种处理解决方案来并行地模制或密封大量微电池。此外，对于微电池，气密或接近气密封装是期望的。然而，气密边缘密封要求金属沉积，并且当使用电镀时微电池易于短路。因此，干法工艺是优选的。
[0021]转向图1，图1说明微电池的气密边缘密封，其需要金属沉积，并且其中微电池在使用电镀时易于短路。在顶部示出了两个微电池结构10
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1、10
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2，并且在切割晶片之后示出了微电池结构10
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2。仅标记了微电池结构10
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2的元件，但是其他微电池结构10
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1是类似的。微电池结构10
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2包括两个通孔110
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1和110
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2、集电器115、至少部分地形成于固态电解质150内的阴极120、以及至少部分地形成于电解质150外部但邻接电解质的阳极125。过孔111将阳极125电耦接至触点175，触点175本身电耦接至通孔110
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2。集电器115电耦接至通孔110
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1。这些形成在堆叠体180中，该堆叠体包括基板130、聚合物(例如，密封性粘合剂)135和盖板140。盖板可以是超薄陶瓷、玻璃、硅、高温金属膜或无机2D分层膜，例如石墨烯膜复合材料。该基板可以是例如超薄陶瓷、玻璃、硅、高温金属膜、或无机2D分层膜，如石墨烯膜复合材料。通常，盖板和基板由相同的材料制成以避免应力，尽管这仅是一种选择。
[0022]图1示出了在单个微电池10已经主要形成为电池190之后，存在密封可能有问题的两个位置。一种是用于过孔密封问题的位置195。另一种是用于边缘密封问题的位置196。
[0023]具有气密过孔连接的薄膜电池基板已解决过孔密封问题。然而，仍然没有解决边缘密封问题。这些问题应当被解决。
[0024]本文的示例性实施例解决了这些和其他问题。即，在此的示例性实施例解决了分批工艺中的单独电池的边缘密封问题和总体密封中的至少一个或两者。
[0025]在某些示例性实施例中，提出了一种可转移的焊料模制设备和密封结构，以便为固态薄膜微电池提供金属外壳。所提出的示范性工艺涉及与微电池分开地沉积或预先形成低温焊料外壳。然后，可以使用热压缩来将焊料外壳转移到每个电池单元，其中在批处理中采用处理器装置。这些示例性实施例可以解决在处理、金属密封和包装期间固态薄膜电池的温度容差约束。
[0026]在一个示例中，首先，准备合适的处理器(玻璃、Si、Kapton膜等)用于低温焊料
(铟、铟
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Sn、铟
‑
Sn
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铋等)的沉积以与微电池阵列匹配。然后，应用具有对准的热压缩工艺以将模板接合到微电池基板上。然后释放模板。然后用金属外壳气密地密封每个单独的电池单元。
[0027]本公开的其余部分可分成如下宽泛类别。图2示出了诸如薄膜电池(或更典型地，微电池)(TFB)单元的面板如何可经由薄膜电池面板转移被转移至处理器。图3、4和5示出了产生具有边缘(和整体)密封的单元的不同过程。这些方法用于TFB(薄膜电池或更常见地“微电池”)面板，并且至少在通过微电池结构形成于其中的堆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微电池，包括：形成在堆叠体中的微电池结构，所述堆叠体包括多个表面；第一端子，所述第一端子在所述表面之一上并耦接到所述微电池结构中的电池的阳极；第二端子，位于所述表面之一上并耦接到所述微电池结构中的所述电池的阴极；以及覆盖所述堆叠体的表面的至少一个的含金属膜。2.根据权利要求1所述的微电池，其中，所述含金属膜包括焊料。3.根据权利要求1所述的微电池，其中，所述多个表面包括两个侧表面，并且所述含金属膜覆盖所述堆叠体的表面的至少两侧。4.根据权利要求3所述的微电池，其中所述多个表面包括所述第一端子和所述第二端子所在的正面以及与所述正面相对的另一侧，并且其中所述含金属膜另外覆盖所述堆叠体的另一侧。5.根据权利要求4所述的微电池，其中：该堆叠体包括基板、聚合物、和盖板的多个层，盖板层在该堆叠体的另一侧上并且被该含金属膜覆盖，并且该基板在该正面上；所述堆叠体具有在两侧之间的长度，并且所述层沿着所述长度是平行的；至少将聚合物层和盖板层从所述基板的与所述微电池的边缘相邻的区域上方去除；所述含金属膜包括金属；以及焊料膜覆盖所述含金属膜的表面。6.根据权利要求5所述的微电池，其中，所述基板在所述长度的大约中点处较厚并且在所述堆叠体的端部处较薄，并且至少所述聚合物和顶部覆盖层从所述基板的与所述微电池的边缘相邻的较薄区域上方去除。7.根据权利要求4所述的微电池，其中：该堆叠体包括基板、聚合物、和盖板的多个层，盖板层在该堆叠体的另一侧上并且被该含金属膜覆盖，并且该基板在该正面上；所述堆叠体具有在两侧之间的长度，并且所述层沿着所述长度是平行的；所述含金属膜包括金属；焊料膜覆盖所述含金属膜的表面；以及所述正面上的所述基板具有不被所述含金属膜或所述焊料膜覆盖的表面。8.根据权利要求4所述的微电池，其中：该堆叠体包括基板、聚合物、和盖板的多个层，盖板层在该堆叠体的另一侧上并且被该含金属膜覆盖，并且该基板在该正面上；所述堆叠体具有在两侧之间的长度，并且所述层沿着所述长度是平行的；所述含金属膜包括金属；焊料膜覆盖所述含金属膜的表面；聚合物覆盖所述焊料膜的表面；所述正面上的所述基板至少部分地覆盖有粘合剂，并且所述正面包括耦接至通孔的两个端子，所述通孔延伸穿过基板层；聚合物膜覆盖所述焊料膜的表面以及所述粘合剂的与覆盖所述基板的所述粘合剂的表面相对的表面；以及
在该聚合物膜中形成了多个开口以露出相应的端子的至少一部分。9.根据权利要求8所述的微电池，其中，所述开口填充有导体。10.根据权利要求4所述的微电池，其中：该堆叠体包括基板、聚合物、和盖板的多个层，盖板层在该堆叠体的另一侧上并且被该含金属膜覆盖，并且该基板在该正面上；所述堆叠体具有在两侧之间的长度，并且所述层沿着所述长度是平行的；所述含金属膜包括焊料；以及所述含金属膜覆盖所述基板的一部分，并且所述基板的其余部分具有未被所述含金属膜覆盖的表面。11.根据权利要求1所述的微电池，其中，所述微电池的厚度在0.01mm至1mm的范围内。12.一种用于形成微电池的方法，包括：将薄膜电池面板安装到处理器上，所述薄膜电池面板包括堆叠体，所述堆叠体具有形成于其中的多个微电池结构，其中所述薄膜电池面板在粘合剂层上具有表面，并且所述粘合剂层在所述处理器上的释放层上，其中所述堆叠体包括基板、聚合物和盖板的层；切穿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：党兵，L潘科斯特，JW纳赫，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：