具有集成薄膜电池的印刷电路板制造技术

本发明专利技术涉及例如印刷电路板，该印刷电路板具有在其一个层内或多个层之间的薄膜电池或其它电化学电池单元。本发明专利技术也涉及例如在印刷电路板叠层内的电化学电池单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域是包含在其层间或层内的固态、薄膜辅助和主要电化学器件(例如，电池)的印刷电路板。背景传统电化学器件包括例如多电活性层，诸如阳极、阴极、电解液、衬底和集电极。一些层，例如含锂的阳极层，由非常环境敏感的材料构成。衬底例如可以不是独立电池元件，而是可通过电池附连至的半导体器件或印刷电路板(PCB)的半导体表面或导电或绝缘封装表面提供。这些电池需要包裹以保护环境敏感的材料。一些方案包裹电化学器件的敏感层，例如具有金箔的包裹件。其它方案用由金属和塑料制成的囊来包裹器件，例如在器件周界周围密封的囊。申请人:较早提交的专利和专利申请提供了某些电池和包裹设计和技术，包括美国专利 No. 6，916，679 和美国已公布专利申请 US 2006/286448 Al、US 2007/184345 Al、US2007/202395 Al、US 2007/264564 Al、US 2008/261107 Al、US 2008/0286651 以及美国专利申请S/N61/179，953，这些文献全篇地援引包含于此。这些专利和申请例如提供当与印刷电路板结合时提供益处的多种类型电池。刚性或柔性的印刷电路板(PCB)的表面空间常有限并因此受到重视。因此，需要更高效地将电化学电池(诸如电池)结合到PCB的设计中，以节省和更好地利用PCB表面空间。概述本专利技术的各实施例通过改进实现例如薄膜电池之类的组合电化学电池单元与例如半导体器件或PCB之类的产品组合时的实用性而对现有技术和其它各种工艺作出改进。在本专利技术的某些示例性实施例中，完全包裹且优选地热、压和湿气的弹性电池单元可纳入到PCB中。PCB和电池单元可集成以允许电池单元忍受其可能在PCB制造过程中露出至的应力环境。各实施例藉由间隙、空隙、囊腔、空间或其它设计来提供对电池单元的内部和/或外部通达。在本专利技术的某些示例性实施例中，电化学器件可以其完全包裹状态纳入到PCB或半导体器件中。然而，将电化学器件集成入PCB保护电化学器件不受物理、化学和生物性有害的环境的影响。此外，将电化学器件集成入PCB可为PCB增加许多功能并可使PCB更有价值作为针对许多电子应用的配备电力的基本电子构建块。在本专利技术的某些示例性实施例中，人们可通过将例如电化学电池单元(包括薄膜电池)之类的电子模块和组件插入印刷电路板而不是例如美国专利申请S/N 11/748,471中披露的插入PCB表面来节省PCB表面上的空间。人们也可考虑三维地使用PCB，换句话说就是将电化学器件集成入PCB而不是将电子器件附连至PCB的表面，这增加了每单位覆盖面积的功能性电子器件密度。将电子模块和组件插入PCB因为例如限制功能化或带负载的PCB的总横截面厚度也将是有利的。由于一些集成PCB的应用具有有限的体积和厚度，因此限制PCB的厚度可以是优选的，例如为了几何原因。为了机械原因，限制PCB的厚度也可以是优选的，以减少机械本体的动量连同振动、离心力和加速度，并取代地使该本体的给定质量更靠近其重心。例如，安装在PCB上的长条电容(因其长端子引脚，所以相比其直径具有长的高度轴线)可能对长期振动敏感，这种长期振动可使电容器与PCB电气断开。将电子组件插入到PCB之内而不是之上可增加该电子组件对抗外部化学、物理和生物因素的强健性。例如，在电子组件周围的PCB可充当附加包裹或保护层，该附加包裹或保护层对抗高湿气、潮气、水、氧、酸碱腐蚀、溶剂、UV辐射、临时极端(高或低)温度、刮擦物体、机械振动或微生物侵蚀。另外，提供电化学电池单元或薄膜电池以连接于业已插入PCB的电子电路可简化这种类型的电子组件的制造并防止将电子组件附连或焊接至PCB的人为错误。因此，具有集成的电化学电池单元或薄膜电池的PCB可用作电子电路的配备电源的基本构建块，这简化和缩小了消费电子器件和迷你/微型电子器件。本专利技术的某些示例性实施例的目的例如是避免将嵌入到PCB中的电化学电池单元的纵向延伸限制在PCB表面的子区域。相反，电池单元可如附图所示地例如延伸超过PCB的边缘。这种延伸例如可向电池单元的触头或触头区提供容易的通达。如某些示例图中所示，本专利技术某些示例性实施例的另一目的是将电池单元嵌入具有例如位于电池单元之上或之下的至少一个导电层的PCB，与使用具有全部电绝缘层的PCB相反。例如，包含具有金属衬底端子和金属包裹端子的电池的一个实施例可比在能源电池(例如薄膜电池)之上和之下具有绝缘层的设计更优。本专利技术某些示例性实施例的另一目的是避免填充嵌入式电池单元周围的任何潜在间隙的需要，而是允许在该区域内具有空隙。该空隙可例如允许通达或接触电池单元或电池单元的某些位置。本专利技术的某些示例性实施例的又一目的是避免使用多个电绝缘层的印刷电路板结构将电池单元嵌入的需要。相反，例如电池单元可被嵌入到单层印刷电路板内。该实施例可以是优选的，因为该实施例例如比其它实施例更简单和更薄。例如将电池单元或薄膜电池插入PCB可存在许多益处。首先，存在保护电池单元不受某些化学、物理和生物作用因素影响的结构优点。其次，该技术可能比将PCB和电化学电池单元或薄膜电池作为分立部件提供更为有效，其中产品制造或集成产业链中的消费者能仅将电化学电池单元或薄膜电池附连在PCB的表面。本专利技术的一个示例性实施例包括印刷电路板，该印刷电路板包括具有含导体迹线的两个电绝缘层的叠层，其中每个所述电绝缘层具有一周边以及插入到所述层之间的电化学电池单元，所述电化学电池单元的一部分横向地延伸超出所述绝缘层中的一个的周边。本专利技术的另一示例性实施例包括印刷电路板，该印刷电路板包括叠层，所述叠层具有包括导体迹线的两个电绝缘层、导电层和插入到所述叠层的电化学电池单元，其中所述电化学电池单元被嵌入到所述叠层的所述导电层和电绝缘层之间。本专利技术的另一示例性实施例包括印刷电路板，所述印刷电路板包括叠层，所述叠层具有例如含导体迹线的两个电绝缘层、多个(例如两个)导电层以及插入到所述叠层中的电化学电池单元，其中所述电化学电池单元被嵌入到所述导电层中。本专利技术的另一示例性实施例包括印刷电路板，所述印刷电路板包括叠层，所述叠层具有含导体迹线的多个(例如两个)电绝缘层、插入到所述叠层中的电化学电池单元以及位于所述电化学电池单元的边缘处的间隙。本专利技术的另一示例性实施例包括印刷电路板，所述印刷电路板包括含导体迹线的一个电绝缘层以及位于所述电绝缘层内部的电化学电池单元。本专利技术的另一示例性实施例包括装配在例如PCB的诸层之间的电池。电池可例如包括第一电触头；与第一电触头耦合的粘结层以及第一嵌入式导体；经由第一嵌入式导体与第一电触头选择性电接触的至少一个电池单元结构，所述至少一个电池单元结构可形成或设置在PCB中。与PCB耦合的粘结层可具有一个以上的导体，例如可选用的第二嵌入式导体，该第二嵌入式导体进而形成PCB与所述第一电触头的可选的选择性电接触。粘结层和至少一个电池单元结构可夹设在PCB内。第一电触头可包括例如包裹金属。粘结层可以是胶合材料、绝缘材料、塑料、聚合材料、玻璃和/或玻璃纤维。绝缘性加固层可嵌入到粘结层中。该加固层可选择地导电。导体可例如为接线片、导线、金属条、金属带、多根导线、多根金属条、多根金属带、金属丝网、穿孔金属、涂覆于胶合层或盘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·纽德克尔，J·A·基廷，
申请(专利权)人：无穷动力解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：