集成电子器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种集成电子器件及其制造方法。所述集成电子器件可以包括一个电子组装件，诸如一个有源ＲＦＩＤ组装件，其电联接到一个薄的印刷的柔性电化学电池单元。在一个实施例中，所述电子组装件和所述电化学电池被设在单个衬底上。在一个示例性制造方法中，在印刷机上制造整个电池单元，以将所述电池与所述电子组装件直接集成在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参引本申请要求享有提交于2007年7月18日的美国临时申请60/950，401号的权益， 该美国临时申请以引用方式全部纳入本文。
技术介绍
在过去的一两百年里，科学家已经在为各种应用制造碳/锌便携电源。在便携 电源的早期，这些电源相对于现今的标准来说非常大型。例如，由Eveready制造的非常 流行的"Ignitor Cell"为大约3英寸直径且大约9英寸高，并被用于许多应用——诸 如收音机、蜂鸣器、圣诞照明等。这些大型电池单元以及某些较小的版本——诸如著名的 Eveready#6(大约2英寸直径X 6英寸高)和现今最小的单位电池单元(unit cell) #950 (D 尺寸)——通常被制成在某些应用中具有超过40伏特电压的电池组(battery pack)。它 们与现今用于照明设备、收音机和汽车点火系统的汽车电池相比，尺寸相近甚至更大。在 二十世纪中期，随着先进电子器件——诸如晶体管——的出现，对于便携电源的电学要求 急剧降低。从而，电池单元的尺寸也可以被减小到包括C、AA和AAA甚至小型纽扣式电池单 元(cell)。这种电源减小趋势一直延续到二十一世纪，在此之际，应用(诸如智能标签、智 能信用卡、传感器、数据记录器)、新型设备(诸如贺卡和徽章)等如今都要求最大几毫安的 电流，而许多应用要求在大约1. 5至3. 0伏特下小至几毫安的电流。这些应用也要求电源 扁平且非常薄，以维持它们的低矮侧面和便携性。在过去二十五年间，众多科学家和公司尝试了用于制造薄的、扁平的电池单元 和电池(battery)的各种方法。其中包括由宝丽来(Polaroid)开发的著名的即显胶片 (instant film)电池组。这种电池组被用在每包宝丽来即显胶片中。这允许宝丽来每当用 户在照相机中放置一个新的胶卷时就更换一个新的电池。这种具有多层和金属箔层压板包 装的高成本电池是例如能够点亮闪光灯泡和驱动发动机的高电压、高电流电池，而不是所 需的新型低成本薄电池的现实竞争对手。除宝丽来之外，其他公司也已经尝试开发各种电 化学系统中的薄电池。提交于2005年4月20日的共同未决的美国申请11/110，202号以及提交于2006 年3月17日的共同未决的美国申请11/378，520号讨论了扁平电池单元和电池的新的设计 和制造方法，这两个美国申请以引用方式纳入本文。随着对低成本、低容量的扁平薄电池单元的市场需求的增长，生产多用途且量产 廉价的、薄的、扁平的可印刷柔性电池单元是有利的。可印刷的、用后即可丢弃的薄电池单 元——其适于低功率和高产量的应用——将是有用的，尤其是，若它们提供适宜的电压、足 够的容量和低成本的解决方案。常规的低矮侧面电池通常几乎没有这些属性。此外，近年来，对于各种电子器件——诸如有源(active)RFID标签、带有RFID 标签的传感器、传递离子电泳或其他电功能的皮肤贴片(skin patch)——的需求一直 在增长。因此，用于允许制造商对想要的电子部件电路的印刷进行集成、同时将部件 (component)匹配到电池以为部件供电的方法将是有用的。例如，将电子器件及其电源施加到单个衬底将是有利的。也就是说，电子器件及其电源可以共享单个衬底，以简化制造工 艺，从而降低成本、提高效率并增强规模经济。因此，将电池单元和/或电池的印刷和组装与电子器件(诸如RFID器件、皮肤贴 片电极等)的印刷集成到一起，对于如此增强规模经济也将是有用的。此外，制造集成器件 的方法将有助于减弱或消除与这些应用相关的电池单元/电池组装昂贵的问题。
技术实现思路
提供了本专利技术的多个实施方案，包括但不限于一种电子器件，其包括一个电子设 备，该电子设备包括一个基衬底(base substrate)，其具有一个第一侧和一个第二侧，所 述基衬底的第二侧上设有一个天线和/或一个电部件，所述基衬底的第一侧上设有一个电 化学电池单元和/或电池——其电连接到(诸如借助通孔)所述基衬底的第二侧上的天线 和/或电部件，其中所述电池单元或电池用于向所述电设备提供电能。根据本专利技术的一个方面，提供了 一种制造有源RFID器件的方法，所述有源RFID器 件包括一个用于产生电流的扁平电化学电池单元。所述方法包括提供一个第一衬底和一 个第二衬底的步骤。所述第一和第二衬底至少之一包括多个层，所述第一衬底包括一个第 一侧和一个第二侧。在所述第一衬底的第二侧上提供一个有源RFID组装件(assembly)， 其包括一个RFID天线、一个与所述RFID天线联通(incommunication with)的有源RFID 元件、以及多个与所述有源RFID元件电联通(in electrical communication with)的电 触点。在所述第一衬底的第一侧上提供一个阴极层，在所述第一衬底的第一侧上提供一个 阳极层。提供一个电解质层，其包括与所述阴极层接触也与所述阳极层接触的粘性液体 (viscous liquid)。在所述第一衬底的第一侧上提供一个框架，以形成一个内部空间，所述 内部空间容纳所述电解质，也容纳所述阴极层的至少一大部分和所述阳极层的至少一大部 分。将所述阴极层、所述阳极层和所述多个电触点电联接(electrically couple)，并将所 述第二衬底连接到所述第一衬底，以基本密封所述容纳了阴极层、阳极层和电解质层的内 部空间。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造有源RFID器件的方法，所述有源RFID 器件包括一个用于产生电流的扁平电化学电池单元。所述方法包括提供一个第一衬底和 一个第二衬底的步骤。所述第一和第二衬底至少之一包括一个具有多个层的网(web)， 所述第一衬底包括一个第一侧和一个第二侧。在所述第一衬底的第二侧上提供一个有源 RFID组装件，包括以下步骤(i)在所述第一衬底的第二侧上提供一个有源RFID元件；以 及(ii)在所述第一衬底的第二侧上印刷一个RFID天线和多个电触点，以与所述有源RFID 元件电接触(inelectrical contact with)。所述RFID天线和所述多个电触点之每一个 包括固化的(cured)或干燥的油墨。在所述第一衬底的所述第一侧上印刷一个阴极集电体 层(cathode collector layer)。在所述第一衬底的第一侧上印刷一个阴极层(cathode layer)，在所述第一衬底的第一侧上层压(laminate) —个阳极层。提供一个电解质层，其 包括与所述阴极层接触也与所述阳极层接触的粘性液体。在所述第一衬底的第一侧上提供 一个框架，以形成一个内部空间，所述内部空间容纳所述电解质，也容纳所述阴极层的至少 一大部分和所述阳极层的至少一大部分。将所述阴极层、所述阳极层和所述多个电触点电 联接，并将所述第二衬底连接到所述第一衬底，以基本密封所述容纳了阴极层、阳极层和电解质层的内部空间。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种有源RFID器件，其包括一个用于产生电流的扁平电化学电池单元。所述有源RFID器件包括一个第一衬底，其包括多个层压层 (laminated layer)，并限定了一个第一侧和一个第二侧；以及一个第二衬底。所述第一衬 底的第二侧上设有一个有源RFID组装件，其包括一个RFID本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造有源ＲＦＩＤ器件的方法，所述有源ＲＦＩＤ器件包括用于产生电流的扁平电化学电池单元，所述方法包括以下步骤：提供第一衬底和第二衬底，其至少之一包括多个层，所述第一衬底包括第一侧和第二侧；在所述第一衬底的所述第二侧上提供有源ＲＦＩＤ组装件，包括ＲＦＩＤ天线、与所述ＲＦＩＤ天线联通的有源ＲＦＩＤ元件、以及与所述有源ＲＦＩＤ元件电联通的多个电触点；在所述第一衬底的所述第一侧上提供阴极层；在所述第一衬底的所述第一侧上提供阳极层；提供电解质层，其包括与所述阴极层接触也与所述阳极层接触的粘性液体；在所述第一衬底的所述第一侧上提供框架，以形成内部空间，所述内部空间容纳所述电解质，也容纳所述阴极层的至少一大部分和所述阳极层的至少一大部分；将所述阴极层、所述阳极层和所述多个电触点电联接；以及将所述第二衬底连接到所述第一衬底，以基本密封所述容纳了所述阴极层、所述阳极层和所述电解质层的内部空间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GR塔乔尔斯基，LB阿利森，
申请(专利权)人：蓝色火花科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]