JP2006515952A - Solid-state battery-powered equipment and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
システムは薄いフィルムバッテリーと起動作用スイッチを含む。そのシステムは背面の粘着層で基板上に配置される。いくつかの具体化では、基板はフレキシブルである。エレクトロニクスを含む電子回路も基板上に形成される。起動作用スイッチは、薄いフィルムバッテリーを、回路およびエレクトロニクスと電気的に通信状態にする。バッテリーおよび回路は、基板上に形成され、1つ以上の堆積からなる。The system includes a thin film battery and an activation switch. The system is placed on the substrate with an adhesive layer on the back. In some embodiments, the substrate is flexible. An electronic circuit including electronics is also formed on the substrate. The activation switch causes the thin film battery to be in electrical communication with the circuit and electronics. The battery and circuit are formed on a substrate and consist of one or more deposits.
Description
[発明の分野]
この発明はソリットステートのエネルギー蓄積装置および、これらの装置を起動させるスイッチおよび回路との統合に関する。より特に、この発明は、ソリッドステートのエネルギー蓄積装置(例えば、バッテリー)を備える様々な装置に提供する方法およびシステムに関し、いくつかの実施例では、種々の機能を達成するために遅れて自動的に起動されるか、および/または、監視・処罰適用のためのアクティブ方式の無線周波(RF)タグシステムに関する。また、この発明は、リールからリールへ移動するタイプのマスクおよび/または堆積極の独立した制御速度で移動する基板ウェブを用いた薄いフィルムソリットステートのエネルギー蓄積装置に関する。
[Field of the Invention]
The present invention relates to solitary state energy storage devices and integration with switches and circuits that activate these devices. More particularly, the present invention relates to a method and system for providing various devices with a solid-state energy storage device (e.g., a battery), and in some embodiments, automatically delayed to achieve various functions. And / or an active radio frequency (RF) tag system for monitoring and punishment applications. The invention also relates to a thin film solit state energy storage device using a mask of the type that moves from reel to reel and / or a substrate web that moves at an independent controlled speed of the deposition pole.
[発明の背景]
エレクトロニクスは、コンピュータ、携帯電話、トラッキング・システム、スキャナなどの多くの携帯機器に組み込まれている。携帯機器への1つの欠点は、機器に電源を含む必要性がある。携帯機器は電源としてバッテリーを通常使用する。バッテリーは、少なくとも装置が使用中である時間の長さに対応して装置を駆動できる容量がなければならない。通常の現行のバッテリーを用いた十分なバッテリー容量は、一般に、重くて、大きく、小型のサイズに組み入れることができない。別の欠点は、ほとんどのバッテリーが、使用のために手動でスイッチオンされなければならないことである。多くのアプリケーションは、ある種のイベントの発生に対応して自動的にスイッチオンできるバッテリーの必要がある。
[Background of the invention]
Electronics are embedded in many portable devices such as computers, cell phones, tracking systems, scanners and the like. One drawback to portable devices is that the device needs to include a power source. Portable devices typically use a battery as a power source. The battery must be capable of driving the device for at least the length of time the device is in use. Sufficient battery capacity using normal current batteries is generally heavy, large and cannot be incorporated into a small size. Another drawback is that most batteries must be manually switched on for use. Many applications require a battery that can be switched on automatically in response to certain events.
トラッキング、セキュリティ、財務、アクセスなどのためにエレクトロニクスを多くの安価な形状のタグに組み入れてある。タグ化する従来の方法は、典型的に受動素子、すなわち、外部ソースから、例えば、RFエネルギーからそれらのパワーを受ける装置を含む。これはタグの機能性を制限する。バッテリーを使用することの1つの欠点は、少なくともバッテリーには装置が使用される時間の長さに対して装置を駆動できる容量がなければならないということである。十分なバッテリー容量を持つと、装置の他の部分に比べて、かなり重いか、または大きい電源がもたらされる結果となる。言い換えれば、従来のバッテリーは、一般に、かなり大きく、タグなどの小容積に組み入れることができない。現在のほとんどのバッテリーがかなり高価である。結果、小売業者は、多くの項目に関係しているパッケージの一部として、バッテリーを提供することをほとんど考えていないので、経済理由によってバッテリーの普及使用を防げる。バッテリーを通常、出荷される製品の一部として提供され、パッケージの一部として提供するというわけではない。 Electronics are incorporated into many inexpensively shaped tags for tracking, security, finance, access, etc. Conventional methods of tagging typically include passive elements, ie devices that receive their power from an external source, eg, RF energy. This limits the functionality of the tag. One disadvantage of using a battery is that at least the battery must have the capacity to drive the device for the length of time the device is used. Having sufficient battery capacity results in a power source that is significantly heavier or larger than the rest of the device. In other words, conventional batteries are generally quite large and cannot be incorporated into small volumes such as tags. Most current batteries are quite expensive. As a result, retailers are seldom considering offering batteries as part of a package involving many items, thus preventing the widespread use of batteries for economic reasons. The battery is typically provided as part of the product being shipped, not as part of the package.
[発明の概要]
この発明のいくつかの実施例は、薄いフィルムバッテリーおよび起動作用スイッチを提供する。例えば、システムは、基板、基板に接続された回路、および、基板と回路に接続された薄いフィルムバッテリーを含む。薄いフィルムバッテリーは回路に給電する。また、加速度でイネーブルにされるスイッチは、電気的に回路を動かすために基板に接続される。いくつかの実施例では、加速度でイネーブルにされるスイッチはMEMS 装置である。別の具体化では、加速度でイネーブルされるスイッチは少なくとも1本のカンチレバー構造のビームと電気的コンタクトを含む。少なくとも1本のカンチレバー構造のビームが加速度に応じて電気的コンタクトに接触する。別の具体化では、加速度でイネーブルにされるスイッチは、第1のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチと、第2のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチを含む。第1のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチは、第1の加速度に応答して電気的な接触を形成し、そして、第2のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチは、第2の加速度に応答して電気的な接触を形成する。第1の加速度は第2の加速度と異なる。別の具体化では、加速度でイネーブルにされるスイッチは、第1の加速度に応答して第1の電気的接触を形成し、第2の加速度に応答して第2の電気的コンタクトを形成する。第1の加速度は第2の加速度と異なる。第1の加速度でイネーブルにされるスイッチは、二つの異なる面でのいずれかの加速度に応答して回路を異なって作動させる。第1のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチは、第1の面での第1の加速度に応答して電気的接触を形成し、そして、第2のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチは、第2の面での第2の加速度に応答して電気的接触を形成する。
[Summary of Invention]
Some embodiments of the invention provide a thin film battery and a start-up switch. For example, the system includes a substrate, a circuit connected to the substrate, and a thin film battery connected to the substrate and the circuit. A thin film battery powers the circuit. Also, an acceleration enabled switch is connected to the substrate to move the circuit electrically. In some embodiments, the acceleration enabled switch is a MEMS device. In another embodiment, the acceleration enabled switch includes at least one cantilevered beam and electrical contact. At least one beam of the cantilever structure contacts the electrical contact in response to acceleration. In another embodiment, the acceleration enabled switches include a closed switch with a beam of a first cantilever structure and a closed switch with a beam of a second cantilever structure. A closed switch with a beam of a first cantilever structure forms an electrical contact in response to a first acceleration, and a closed switch with a beam of a second cantilever structure is responsive to a second acceleration. Make electrical contact. The first acceleration is different from the second acceleration. In another embodiment, the acceleration-enabled switch forms a first electrical contact in response to the first acceleration and forms a second electrical contact in response to the second acceleration. . The first acceleration is different from the second acceleration. The switch enabled at the first acceleration operates the circuit differently in response to either acceleration on two different planes. A closed switch with a beam of a first cantilever structure forms an electrical contact in response to a first acceleration at the first surface, and a closed switch with a beam of a second cantilever structure is a second switch An electrical contact is formed in response to the second acceleration at the surface.
いくつかの具体化では、さらにメモリ、および/または、タイマを含む。タイマは、第1のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチの1つが、第1の加速度に応答して電気的接触を形成した時を記録するか、または、第2のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチが、第2の加速度に応答して電気的接触を形成した時間がメモリに記録される。いくつかの具体化では、第1のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチの他方が、第1の加速度に応答して電気的接触を形成した時間、または、第2のカンチレバー構造のビームによる閉スイッチが、第2の加速度に応答して電気的接触を形成した時がメモリに記録される。 Some implementations further include a memory and / or a timer. The timer records when one of the closed switches by the beam of the first cantilever structure makes an electrical contact in response to the first acceleration, or the closed switch by the beam of the second cantilever structure The time when the electrical contact is formed in response to the second acceleration is recorded in the memory. In some embodiments, the time when the other cantilever-structured closed switch by the beam forms electrical contact in response to the first acceleration, or the second cantilever-structured beam closed switch is The time when electrical contact is made in response to the second acceleration is recorded in the memory.
いくつかの具体化では、バッテリーは、基板上にスパッター形成され、そして、回路はバッテリー上に形成される。別の具体化では、回路は基板上にスパッター形成され、そして、バッテリーは回路上にスパッター形成される。さらに別の具体化では、システムは、パッケージや規格などの装置内に適合する。さらに別の具体化では、システムが装置に粘着的に取り付けられる箇所に粘着層が基板に施される。その粘着層は基板に取り付けられる。 In some embodiments, the battery is sputtered on the substrate and the circuit is formed on the battery. In another embodiment, the circuit is sputtered on the substrate and the battery is sputtered on the circuit. In yet another embodiment, the system fits within a device such as a package or standard. In yet another embodiment, an adhesive layer is applied to the substrate where the system is adhesively attached to the device. The adhesive layer is attached to the substrate.
いくつかの具体化は、基板および基板に置かれた薄いフィルムバッテリーを含む。薄いフィルムバッテリーは、第1のリード、第1のリードと電気的に通信する第1の電気的コンタクト、第2のリード、第2のリードと電気的に通信する第2の電気的コンタクトを更に含む。また、システムは、薄いフィルムバッテリーを第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトに電気的に接続するために、基板で第1および第2のリードの1つに接続される起動作用スイッチを含む。 粘着層は基板に取り付けられる。いくつかの具体化では、磁場に応答して起動作用スイッチが能動にされる。別の具体化では、湿気に応答して起動作用スイッチが能動にされる。更に別の具体化では、無線信号に応答して起動作用スイッチが能動にされる。更に別の具体化では、圧力に応答して起動作用スイッチが能動にされる。更に別の具体化では、光に応答して起動作用スイッチが能動にされる。また、システムは、第1のリードと第2のリードに取り付けられたエレクトロニクスを含む。また、エレクトロニクスも基板に関連する。いくつかの具体化では、エレクトロニクスは基板に取り付けられ、そして、薄いフィルムバッテリーはエレクトロニクスに取り付けられる。別の具体化では、薄いフィルムバッテリーは基板に取り付けられ、そして、少なくともエレクトロニクスの1部は薄いフィルムバッテリーに取り付けられる。起動作用スイッチは、マイクロ電子工学の製作技術を使用することで形成される。 Some embodiments include a substrate and a thin film battery placed on the substrate. The thin film battery further includes a first lead, a first electrical contact in electrical communication with the first lead, a second lead, and a second electrical contact in electrical communication with the second lead. Including. The system also includes an actuating switch connected to one of the first and second leads at the substrate for electrically connecting the thin film battery to the first electrical contact and the second electrical contact. including. The adhesive layer is attached to the substrate. In some embodiments, the activation switch is activated in response to the magnetic field. In another embodiment, the activation switch is activated in response to moisture. In yet another embodiment, the activation switch is activated in response to a radio signal. In yet another embodiment, the activation switch is activated in response to pressure. In yet another embodiment, the activation switch is activated in response to light. The system also includes electronics attached to the first lead and the second lead. Electronics are also related to substrates. In some embodiments, the electronics are attached to the substrate and a thin film battery is attached to the electronics. In another embodiment, the thin film battery is attached to the substrate, and at least a portion of the electronics is attached to the thin film battery. The activation switch is formed using microelectronic fabrication techniques.
いくつかの具体化は、薄いフィルムバッテリーを、1セットのエレクトロニクスと通信状態にするために、起動作用スイッチを能動にし、そして給電されたエレクトロニクスを使用して命令を指示することを含む方法を提供する。別の具体化は、薄いフィルムバッテリーを、1セットのエレクトロニクスと通信状態にするために、起動作用スイッチを能動にし、そして保証のためにスタート時間を記録することを含む方法を提供する。いくつかの具体化では、起動作用スイッチは、選択されたレベルで起動作用のスイッチを加速することを含む。また、別の具体化では、この方法は、起動作用スイッチを能動にすることに対応して、自己チェックを実行して、自己チェックの結果を保存することを含む。他の具体化では、他の加速度が格納される。また、選択されたしきい値以上の他の加速度で加速された時間が記録される。その時間への加速度の回数が、荷主が起動作用スイッチの所持にいた時のような、他の期間と比較される。 Some embodiments provide a method that includes activating an activation switch and directing commands using powered electronics to place a thin film battery in communication with a set of electronics. To do. Another embodiment provides a method that includes activating a start-up switch to place a thin film battery in communication with a set of electronics and recording a start time for assurance. In some embodiments, the activation action switch includes accelerating the activation action switch at a selected level. In another embodiment, the method includes performing a self-check and saving the result of the self-check in response to activating the activation action switch. In other implementations, other accelerations are stored. Also, the time accelerated by another acceleration equal to or greater than the selected threshold is recorded. The number of accelerations during that time is compared to other periods, such as when the shipper is in possession of the activation switch.
1つ以上バッテリー、および、1つの以上のバッテリーおよび回路をイネーブルにするか能動にするための装置を含むシステムは、フィルム上に形成し、そして小さいパッケージか製品内に設けられることができる。さらに、パッケージが本質的にパッケージの外部、または、製品パッケージか製品か装置に置くことができるラベルであるように、バッテリー、起動装置、および回路は、上に粘着層を持っているフレキシブルなシートに形成することができる。また、装置の様相を制御するか、または製品か装置に関する情報を記録するために、完全なシステムを製品か装置に組み入れることができる。装置をイネーブルにするか起動することは、イベントに応答して後でスイッチを起動する。システムは手動で動く必要はない。むしろ、システムは、急速な加速(銃から発砲するように)、遅い加速(棚から積み卸しするように)、または中間的な加速(床に落とされるように)などのようなイベントに応答して、自動的に能動にされる。 A system that includes one or more batteries and a device for enabling or activating one or more batteries and circuits can be formed on a film and provided in a small package or product. In addition, the battery, the activation device, and the circuit are flexible sheets having an adhesive layer thereon so that the package is essentially a label that can be placed on the exterior of the package or on the product package or product or device. Can be formed. A complete system can also be incorporated into a product or device to control the aspect of the device or to record information about the product or device. Enabling or activating the device activates the switch later in response to the event. The system does not need to be moved manually. Rather, the system responds to events such as rapid acceleration (like firing from a gun), slow acceleration (like unloading from a shelf), or intermediate acceleration (like falling on the floor). Automatically activated.
全体のシステムは安価である。その結果、広範囲でこれらのシステムを手頃に使用することができる。その結果、メーカー、卸売業者、およびイベント小売業者は、そのようなシステムを、装置に取り付けて、または多くの装置か製品に関係したパッケージの一部として提供することができる。さらに、これらのシステムは、小型、軽量で、そして少なくとも1つの機能を達成することができるくらいのエネルギー貯蔵を提供する。システムは、非有毒物質から作られるので、危険の要因が装置に供されることはない。 The entire system is inexpensive. As a result, these systems can be used conveniently in a wide range. As a result, manufacturers, wholesalers, and event retailers can provide such a system attached to a device or as part of a package associated with many devices or products. Furthermore, these systems are small, lightweight and provide enough energy storage to achieve at least one function. Since the system is made from non-toxic substances, no hazards are placed on the device.
いくつかの具体化では、この発明は、様々な堆積動作に対して多数の異なるマスクパターンを有するロールからロールへのマスクを用いるロールからロールへの堆積システムを提供する。この概要は、この特許出願の主眼とする事項の概要を提供することを意図する。それは、発明の排他的であるか徹底的な説明を提供することを意図していない。詳述は、この特許出願の内容に関する詳細を提供するために含まれる。図面で、同じ数字は、いくつかの画面中で実質的に同様のコンポーネントを述べる。信号および接続は、同じ参照番号によって言及され、そして、その意味は記述に関する文脈から明確になるであろう。 In some embodiments, the present invention provides a roll-to-roll deposition system that uses a roll-to-roll mask having a number of different mask patterns for various deposition operations. This summary is intended to provide an overview of the subject matter of this patent application. It is not intended to provide an exclusive or exhaustive description of the invention. Details are included to provide details regarding the content of this patent application. In the drawings, like numerals describe substantially similar components in several screens. Signals and connections are referred to by the same reference number, and their meaning will be clear from the context of the description.
[詳細な説明]
好ましい実施例についての以下の詳細な詳述では、それの一部を形成する添付図面を参照し、それは、この発明を実施する特定の実施例を図示したものである。この発明の範囲からそれることなく、他の実施例が利用され、かつ、構造を変化することが理解されるであろう。
[Detailed description]
In the following detailed description of the preferred embodiments, reference is made to the accompanying drawings that form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. It will be understood that other embodiments may be utilized and structural changes may be made without departing from the scope of the invention.
この発明の異なった具体化では、図中のおよび記述内のバッテリーは、1つ以上のセルを使用して実施でき、そして、多くのセルが実施されるなら、そのセルは並列か直列に接続できる。したがって、バッテリーか1つ以上のセルが示され、記述されている場合、他の実施例では単一のセルを用いることができ、また、シングルセルの場合に、他の実施例では、バッテリーか1つ以上のセルを使用できる。さらに、トップ、底、上部、下部、および図面で用いられたような、例示的な方位に関する他の参照的な用語に対する記述は、必ずしも組立時および使用時での方位ではない。 In different embodiments of the invention, the battery in the figure and in the description can be implemented using one or more cells, and if many cells are implemented, the cells are connected in parallel or in series. it can. Thus, if a battery or more than one cell is shown and described, other embodiments may use a single cell, and in the case of a single cell, other embodiments may use a battery. One or more cells can be used. Further, descriptions of other reference terms relating to exemplary orientations, such as those used in the top, bottom, top, bottom, and drawings, are not necessarily orientations during assembly and use.
ここで用いた「ウエハー」および「基板」という用語は、集積回路(IC)構造かエネルギー蓄積装置を形成するために、例えばフィルムまたは層が堆積される露出表面を持ついずれの構造をも含む。「基板」という用語は、この発明の教示に従って組立られたエネルギー格納装置が上面に形成される、半導体ウエハース、プラスチックフィルム、金属ホイル、成形プラスチックの箱および他の構造を含むことが理解される。また、基板の用語も、処理の間に、その上にまえもって、または組立後に他の層を含む基板としても用いられる。いくつかの具体化では、ウエハーおよび基板の両方が、ドーピングされた半導体およびドーピングされていない半導体、ベース半導体か絶縁体によって支えられたエピタキシャルな半導体層を、当業者に周知な他の半導体構造と同様に含む。「基板」は、ここで述べたような組立法で利用できるいずれかの開始用の材料の説明としても使用される。 As used herein, the terms “wafer” and “substrate” include any structure having an exposed surface on which, for example, a film or layer is deposited to form an integrated circuit (IC) structure or energy storage device. The term “substrate” is understood to include semiconductor wafers, plastic films, metal foils, molded plastic boxes and other structures on which an energy storage device assembled in accordance with the teachings of the present invention is formed. The term substrate is also used as a substrate including other layers during processing, on top of it, or after assembly. In some embodiments, both the wafer and substrate are doped and undoped semiconductors, epitaxial semiconductor layers supported by a base semiconductor or an insulator, with other semiconductor structures well known to those skilled in the art. Including as well. "Substrate" is also used as a description of any starting material that can be used in assembly methods as described herein.
ここで用いた「バッテリー」の用語は、エネルギー蓄積装置の1例を示す。バッテリーは、単一のセルまたは、直列か並列に接続された複数のセルで形成される。セルは、化学エネルギー、例えばイオンのエネルギーを電気エネルギーに変換する直流のユニットである。セルは、イオンが移動できる電解質で互いに隔てられている異なった2つの材料による電極を通常含む。 As used herein, the term “battery” refers to an example of an energy storage device. The battery is formed of a single cell or a plurality of cells connected in series or in parallel. A cell is a direct current unit that converts chemical energy, eg, ion energy, into electrical energy. A cell typically includes electrodes of two different materials that are separated from each other by an electrolyte through which ions can move.
ここで用いた「タスク」の用語は、実行されると、特定の機能を実行するように適合されたソフトウェア、ファームウェア、ルーチン、状態マシン、および/または、結合ロジックに広く関係する。ここで用いた"adatom"の用語は、まだ基板かフィルムに形成されていない材料の粒子、分子、またはイオンに関係する。 As used herein, the term “task” broadly relates to software, firmware, routines, state machines, and / or binding logic that, when executed, are adapted to perform a particular function. As used herein, the term “adatom” refers to particles, molecules, or ions of material that have not yet been formed on a substrate or film.
ここで用いた「インターカレーション(intercalation)」の用語は、材料がその相を変えることなく、イオンが容易に材料の中へ、およびそこから出ることを可能にする材料の特性を示す。従って、ソリッドステートのインターカレーションのフィルムは、エネルギー蓄積装置の放出と充電の間、固体状に留まる。ここで用いた「無線周波(RF)」の用語は、HzからMHzからギガヘルツまで及ぶ送信無線信号だけでなく、例えば、相互インダクタンスにより結合された極めて低い周波数の電磁信号を含む。 As used herein, the term “intercalation” refers to a property of a material that allows ions to easily enter and exit the material without the material changing its phase. Thus, the solid-state intercalation film remains solid during the release and charging of the energy storage device. As used herein, the term “radio frequency (RF)” includes not only transmitted radio signals ranging from Hz to MHz to gigahertz, but also, for example, very low frequency electromagnetic signals coupled by mutual inductance.
図1Aはこの発明に従ったエネルギー蓄積装置50の具体化を示す。基板55を有し、その上にコンタクトフィルム57が形成される。コンタクトフィルム57は、電流コレクタとして機能し、リード58に接続される。これはいくつかの具体化では、このエネルギー蓄積装置50の1つの極を外部回路に接続する。いくつかの具体化では、形成されたとき、電子回路がバッテリーに取り付けられる。他の具体化では、形成された時、回路は例えばバッテリーに取り付けられずに、バッテリーから隔てられるかもしれない。電極フィルム59はコンタクトフィルム57上に形成される。いくつかの具体化では、電極フィルム59は、フィルム間のインタフェース領域を最大にすることによって抵抗を最小にするために、実質的にコンタクトフィルム57の表面を覆う。いくつかの具体化では、電極フィルム59は薄いフィルムバッテリーのためのカソードである。他の具体化では、電極フィルム59は「スーパー コンデンサー」の電極である。電解質フィルム61は電極フィルム59上に形成される。電極フィルム63は電解質フィルム61上に形成される。電解質フィルム61は電極フィルム63から電極フィルム59を隔離する。 コンタクトフィルム65は電極フィルム63上に形成される。コンタクトフィルム65は、電流コレクタとして機能して、リード67に接続される。それは、このエネルギー蓄積装置50の1つの極を外部回路に接続する。いくつかの具体化では、コンタクトフィルム65は、これらのフィルム間のインタフェース領域を最大にすることによって抵抗を最小にするように、実質的に電極フィルム63の表面を覆う。いくつかの具体化では、電極フィルム63は薄いフィルムバッテリーのためのアノードである。この具体化では、電極フィルム63は「スーパー コンデンサー」の電極である。
FIG. 1A shows an embodiment of an
図1Bはエネルギー蓄積装置50の別の具体化を示す。この特定の実施例は密接に図1Aに示された具体化に関連し、簡略化のために、違いだけを議論する。主な違いは粘着層56が基板55上に置かれることである。粘着層56が除去可能なタイプの粘着層か永久的な粘着層を含む粘着層のいずれのタイプであってもよいことに注意されるべきである。いくつかの具体化では、粘着層50は、剥ぎ取りが可能なペーパーか、プラスチックフィルム層156によりカバーされた、剥ぎ取って貼り付ける粘着層のタイプである。いくつかの具体化では、粘着性の層56は全体の基板55の表面を覆い、他の具体化では、粘着性の層は、基板表面55の一部をカバーするだけである。他での具体化では、粘着層56は直接基板55にというよりむしろエネルギー蓄積装置50(例えば、コンタクト65の上)に取り付けられる。
FIG. 1B shows another embodiment of the
図1Cは、エネルギー蓄積装置50Cの具体化の横断面の図を示す。基板55を有し、いくつかの具体化では、追加的な層、および/または、それで形成された装置を含む。以下に議論して、示されるように、そのような他の装置は、起動作用スイッチと回路を含む。いくつかの具体化では、バッテリーまたはエネルギー蓄積装置、または他の装置は、バッテリー上に、または、バッテリーの上に形成される。他の具体化では、バッテリーは回路の上に形成されるか、回路および起動作用スイッチの上に形成される。いくつかの具体化では、基板55は、上述またはここで説明されるように基板を含む。ここで説明する方法によると、コンタクトフィルム57と電極59は基板55上に形成される。いくつかの具体化では、コンタクトフィルム57と電極59は、公知の他の方法によると、基板上に堆積する金属フィルムである。コンタクトフィルム57および電極59は、エネルギー蓄積装置50Cを他の回路素子(不図示)に接続するためのコンタクトとして機能する。
FIG. 1C shows a cross-sectional view of an embodiment of an
電極第1フィルム59はコンタクト57上に形成される。電極第1フィルム59は、いくつかの具体化では、金属かインターカレーション部材を含み、例えば、薄いフィルムバッテリー具体化では、電極第1フィルム59がカソードとして機能する。そのようないくつかの具体化では、電極第1フィルム59は、リチウム金属、および/または、リチウムインターカレーション部材を含む。「スーパー コンデンサー」などの他の具体化では、電極第1フィルム59は金属酸化物ですある。電極第1フィルム59とコンタクトフィルム57との接触インタフェースを最大にするのは望ましい。従って、いくつかの具体化では、電極第1フィルム59は、実質的に接続のために外部回路に予定された部分以外のコンタクトフィルム57を実質的に覆う。
The electrode
電解質フィルム61Cは、電極第1フィルム59に形成されるか、またはそれの少なくとも部分的に形成される。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cは電極第1フィルム59を完全に囲む。電解質フィルム61Cは、ここで説明したシステムと方法使用することで形成される。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cの第1の材料は、第1のソースを使用することで堆積される。そのソースは、第1の電極フィルム61Cを基板上に向けるか、図1Cで示されるように、電極第1フィルム59の箇所に向ける。
The electrolyte film 61C is formed on the electrode
電極第2フィルム63は電解質フィルム61C上に形成される。電解質フィルム61Cは電極第2フィルム63から電極第1フィルム59を完全に分離する。電極第2フィルム63は、金属かインターカレーション材料を含み、いくつかの具体化では、例えば、薄いフィルムバッテリーの具体化を含み、その具体化では電極第2フィルムがアノードである。「スーパー コンデンサー」のような他の具体化では、電極第2フィルム63は金属酸化物である。いくつか具体化での電極第2フィルム63は、ここで述べる方法によって堆積される。他の具体化では、公知の方法によって、電極第2フィルム63が形成される。
The electrode
電解質フィルム61Cは堆積された時、電解質の材料を含む。いくつかの具体化では、電解質の材料の第1のソース(この場所で説明される例えば、ソース311、511、511A、および711)は物理的気相成長法のソースである。別の具体化では、第1のソースは化学蒸着のソースである。第2のソースは励起された粒子をその位置に供給する。励起された粒子は、電解質の材料に衝突して、電解質フィルム61Cの必要な構造を形成するのを助ける。いくつかの具体化では、第2のソースは、電解質の材料を供給する第1のソースと同時に励起された粒子に提供する。励起された粒子の使用は、電解質フィルム61Cを電極第1フィルム59に順応させ、その結果、電解質フィルムは必要な絶縁特性を提供し、つまり、電極第1フィルム59と電極第2フィルム63との間で電極が移動(電極間でショート)するのを阻止し、一方、イオン(例えばリチウムイオン)を、カソード50とアノード63間で移動(その移動方向は、装置が充電か放電によって変化する)させる。いくつかの具体化では、電極59は「アノード」に指定され、そして、電極63は「カソード」に指定され、その結果、イオンの移動のどの方向が充電であり、どの方向が放電であるかを切り替える。いくつかの具体化では、第2のソースは、この場所に説明されるイオンソース、例えば、ソース313、413、または713である。第2のソースは、エネルギーを第1のソースから電解質の材料に供給する、励起されたイオンを供給する。ここで言及されたエネルギー範囲の励起された粒子の使用は、前のフィルム表面に、拡張された移動期間、成長する電解質の材料を供給すると信じられている。この拡張された移動期間は、より欠陥の無い方法で電解質材料が成長するのを可能にする。
When the electrolyte film 61C is deposited, it includes an electrolyte material. In some embodiments, the first source of electrolyte material (eg,
いくつかの具体化では、エネルギー蓄積装置の内部抵抗への貢献を低下するために、電解質フィルム61Cをできる限り薄くする(「超薄」)ことが望ましい。電解質を超えてイオンの流れ(これがバッテリーの機能をもたらす)を許可する一方、電子の流れ(陽極への陰極のショートをもたらす)を妨げる電極の特性を維持することも望ましい。ここで述べる方法とシステムを用いると、電解質フィルム61Cは、およそ5000オングストローム以下の厚さ61C'に形成される。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cは2500オングストローム以下の厚さ61C'を持つ。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cは1000オングストローム以下の厚さ61C'を持つ。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cは500オングストローム以下の厚さ61C'を持つ。いくつかの具体化では、電解質フィルは250オングストローム以下の厚さ61C'を持つ。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cは100オングストローム以下の厚さ61C'を持つ。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cは10オングストロームから200オングストロームの範囲の厚さ61C'を持つ。いくつかの具体化では、電解質フィルム61Cは10オングストロームから100オングストロームの範囲の厚さ61C'を持つ。 In some implementations, it is desirable to make electrolyte film 61C as thin as possible (“ultra-thin”) to reduce its contribution to the internal resistance of the energy storage device. It is also desirable to maintain the electrode properties that allow the flow of ions across the electrolyte (which provides the function of the battery) while preventing the flow of electrons (which results in a short of the cathode to the anode). Using the method and system described herein, the electrolyte film 61C is formed to a thickness 61C ′ of approximately 5000 angstroms or less. In some embodiments, the electrolyte film 61C has a thickness 61C ′ of 2500 angstroms or less. In some embodiments, the electrolyte film 61C has a thickness 61C ′ of 1000 angstroms or less. In some embodiments, the electrolyte film 61C has a thickness 61C ′ of 500 angstroms or less. In some embodiments, the electrolyte fill has a thickness 61C ′ of 250 angstroms or less. In some embodiments, the electrolyte film 61C has a thickness 61C ′ of 100 angstroms or less. In some embodiments, the electrolyte film 61C has a thickness 61C ′ in the range of 10 angstroms to 200 angstroms. In some embodiments, the electrolyte film 61C has a thickness 61C ′ in the range of 10 angstroms to 100 angstroms.
いくつかの具体化では、電解質フィルム61CはLiPONを含み、第2のソース313 または413と共に第1のソース311を用いて形成される。一般に、ここで使用されるように、LiPONはリチウムリン窒化酸化物の材料に関係する。1つの例はLi3PO4Nである。他の例は、電解質を横切るリチウムイオンの移動性を増大させるように窒素の、より高い比率を取り入れる。いくつかの具体化では、第1のソース311は、窒素雰囲気中でLi3PO4を提供する。他の具体化では、第1のソース311は、真空環境(バックグラウンド圧力が1E3 Torrより低い)でLi3PO4を提供する。第2のソース313か413は、ソースガスから励起された粒子を供給する。いくつかの具体化では、第2のソースは酸素(例えば、O2)か窒素(例えば、N2)を含むソースガスからエネルギッシュなイオンを供給するイオンソースである。他の具体化では、ソースガスは、貴ガス、例えば、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンを含む。励起された粒子、および/または、イオンは、電解質フィルム61Cを形成する材料のエネルギーを増加させ、その結果、層成長を高める。従って、電解質フィルムには、従来の電解質層より高い品質がある。
In some embodiments, the electrolyte film 61C comprises LiPON and is formed using the
LiPON電解質フィルム61Cを形成するための具体化は、LiPON電解質フィルムが形成されることになっている位置にて、またはその位置へLi3PO4を提供する第1のソースおよび、同じ位置へまたはその近傍に励起された窒素粒子を提供する第2のソースを含む。励起された窒素粒子は、その位置で電解質フィルムを形成するためのLi3PO4と反応する。これはLiPON電解質フィルムの窒素の量を増加させる。窒素含有量を増加させることは、電解質を横切るリチウムイオンの移動性を増大させることに望ましい。 Embodiments for forming LiPON electrolyte film 61C include a first source that provides Li3PO4 to, or near, the location where the LiPON electrolyte film is to be formed. A second source providing excited nitrogen particles is included. The excited nitrogen particles react with Li3PO4 to form an electrolyte film at that location. This increases the amount of nitrogen in the LiPON electrolyte film. Increasing the nitrogen content is desirable to increase the mobility of lithium ions across the electrolyte.
さらなる具体化では、内部に基板55が置かれるチャンバーは、窒素が強化された雰囲気を持つ。 LiPON電解質フィルム61Cは、チャンバー内で、窒素と反応する、第1のソースによって供給されたLi3PO4によって形成される。第2のソースは、電解質フィルムの構成を助ける励起された粒子を供給する。また、別の具体化では、第2のソースは、その位置にて、窒素をLi3PO4に供給する。したがって、Li3PO4は、チャンバー内の窒素と、第2のソースにより供給された窒素を含む励起された粒子の双方と反応する。これは電解質フィルム61Cの窒素含有量を増加させる。いくつかの具体化では、オークリッジ、エネルギー省研究室からの公表データから、電解質フィルム61Cの窒素含有量を増加させることは望ましい。テネシーは、窒素含有量の増加が電解質フィルムでイオン伝導率か移動性を増大させることを示す。この発明を読むことにより理解されるように、フィルムを堆積させるためにここで示したシステムは、この発明に従って電解質フィルム61Cを形成することに適用できる。このようなシステムのいくつかの例は図3A〜7に示される。
In a further embodiment, the chamber in which the
図1Dはこの発明に関する教えに従った、エネルギー蓄積装置の別の具体化を示す。「スーパー コンデンサー」70は、超薄層電解質フィルム61を持つエネルギー蓄積装置50Cで形成される。「スーパー コンデンサー」70を形成する前に、基板上で形成されるエネルギー蓄積装置50Cは、エネルギー蓄積および/または変換装置を形成するために、ここで説明された技術を適用する前に、基板上で形成される層/装置の具体化を表す。「スーパー コンデンサー」70は電極フィルム71と75と物理的に接触して形成された中間的フィルム73を含む。いくつかの具体化では、中間的フィルム73は、ファラディック工程による電荷を格納して、放出するための電解質である。いくつかの具体化では、中間的フィルム73は誘電体を含む。コンタクトフィルム65は電極71に物理的に電気的に接触する。したがって、この具体化では、コンタクトフィルム65は、エネルギー蓄積装置50Cと「スーパー コンデンサー」70の両方に対して共有されるコンタクトフィルムである。他の具体化では、エネルギー蓄積装置50C、および「スーパー-コンデンサー」70は別々のコンタクトフィルムを持つ。いくつかの具体化では、中間的フィルム73はLiPONを含む。いくつかの具体化では、電解質フィルム73はTaOを含む。いくつかの具体化では、電極フィルムはRuO2である。コンタクトフィルム77は電極フィルム75に形成される。リード76は、「スーパー コンデンサー」の1つのプレートを外部回路に接続するためにコンタクトフィルム77から延在する。
FIG. 1D shows another embodiment of an energy storage device in accordance with the teachings of the present invention. The “super capacitor” 70 is formed by an
いくつかの具体化では、コンタクトフィルム65は省略され、そして、単一の電極フィルムが、装置70の電極71と装置50Cの電極63の双方に役立つ。
In some embodiments,
ソリッドステートのエネルギー蓄積装置50を作るための方法250Aは、図1Aと2Aに関して以下説明される。その方法は、基板55を与え(プロセス操作251)、そして、基板55上にカソードコンタクトフィルム57を堆積させる(プロセス操作253)ことを含む。いくつかの具体化では、プロセス操作251は、その上に形成された絶縁体層か他の層/装置を持つ基板を提供することを含む。その方法はさらに、基板上の位置に電極材料を堆積させ、他方、励起された粒子を基板にて電極材料に供給するプロセス操作255を含む。いくつかの具体化では、補助(アシスト)のソースは、励起された粒子を供給する。そのようないくつかの具体化では、励起された粒子ビームが電極の材料と同じ基板上の位置に向けられる。1つの具体化では、励起された粒子は励起されたイオンである。1つの具体化では、励起されたイオンが、電極材料と異なった材料を含む。励起された粒子かイオンビームは、その位置で電極材料の構造の成長を制御するのを助ける。いくつかの具体化では、プロセス操作255は、ソリッドステートの薄いフィルムのバッテリーのためにカソードフィルムか層59を形成するのに使用される。カソードフィルム59は、カソードコンタクトと電気的かつ物理的に接触する。電解質フィルム61は、プロセス操作257でカソードフィルム59上で堆積される。電解質フィルム61は、エネルギー蓄積装置50(例えば、バッテリー)をショートするのを防ぐために陰極と陽極のフィルム59と61を分離する。アノードコンタクトは、プロセス操作261でアノードフィルムと電気的、物理的に接触して形成される。この発明による薄いフィルムバッテリーは、形成されて、エネルギー蓄積装置の組立プロセス操作263を行うために供せられる。
A
カソードフィルムの堆積は、最初の材料(例えば、アドアトム)を基板上の位置に指向させ、他方で、第2の材料を基板上の位置に励起された粒子(例えばイオン)を同時に供給することを含む。いくつかの具体化では、第2の材料は第1の材料と異なる。励起された粒子は、カソードフィルムにおける望ましい結晶構造の成長を助けるために、エネルギーを第1の材料に供給する。そのうえ、これは基板上の位置で、成長しているフィルムの化学定量法を制御する。いくつかの具体化では、第1の材料は、ソリッドステートの薄いフィルムのバッテリーカソードとして使用されるリチウムインターカレーションの材料である。アシストのソースは、5eVから3000eVの範囲のエネルギーを、リチウムインターカレーション材料に供給するイオンを提供する。アシストのソースによって作り出されたイオンにおけるエネルギーの制御は、結晶構造を持っているリチウムインターカレーションフィルムを成長させるための適した制御を提供する。イオンからのエネルギーは、堆積時に、リチウムインターカレーション材料の構成の水晶構造への形成を促進する。いくつかの具体化では、イオンを形成するのに使用されるガスは、成長(水晶のフィルム)の化学定量法を制御するのに使用される。例えば、イオン化されたO2のアシストビームは、LiCoO2インターカレーション材料の成長と化学定量法を制御するのに使用される。そのようないくつかの具体化では、イオンのアシストビームのO2は、その位置にて、LiCoO2インターカレーション材料を形成するために、LiCoと結合する。 The deposition of the cathode film directs the first material (eg, adatom) to a location on the substrate while the second material is simultaneously supplied with excited particles (eg, ions) to the location on the substrate. Including. In some implementations, the second material is different from the first material. The excited particles provide energy to the first material to help grow the desired crystal structure in the cathode film. Moreover, it controls the chemical quantification of the growing film at a location on the substrate. In some embodiments, the first material is a lithium intercalation material used as a solid state thin film battery cathode. The assist source provides ions that provide energy in the range of 5 eV to 3000 eV to the lithium intercalation material. Controlling the energy in the ions produced by the assist source provides suitable control for growing a lithium intercalation film having a crystalline structure. The energy from the ions facilitates the formation of a lithium intercalation material composition into the crystal structure during deposition. In some embodiments, the gas used to form the ions is used to control the chemical quantification of growth (quartz film). For example, ionized O 2 assist beams are used to control the growth and chemical quantification of LiCoO 2 intercalation materials. In some such embodiments, the O 2 of the ion assist beam combines with LiCo at that position to form a LiCoO 2 intercalation material.
ここでの教示によって形成された薄いフィルムの水晶構造は、従来のカソードフィルム形成技術により達成されたこれらのものに比べてより高い品質を達成する。従来の技術は、従来のカソードフィルムの構造を再処理して結晶化するために、高温の主カソードの堆積に頼っている。残念ながら、そのような従来の技術は、全体の構造を同じ温度まで焼き戻し、これは、基板がそのような温度(この温度は、適した基板材料を排除する)に耐えなければならない点で望ましくない。さらに、異なった層を、それらの異なった要求に適した異なる焼きなましで提供することができない。所望される高い品質で、かつ、適切に方位した結晶構造を、カソードコンタクトフィルムを含む、基板および基板上に形成された層に高温の焼き鈍しを課すことなく、形成するために、好ましくはここで説明した教えにより、必要なエネルギーを提供することにより、高い精度で結晶したカソードフィルムが達成される。さらに、異なった焼きなましのプロセス(異なった層に異なったエネルギーを持つイオンアシスのトビームを使用するか、または、異なった速度で、または、異なった期間で堆積して焼き鈍しするなどのように)を使用することで各層を焼きなますことができる。さらに、前の層の表層を焼きなますことによって、その後の層は、特定の方法(例えば特定の結晶配向性、または特定のイオン接合表面を達成する)で注文された表面に堆積することができる。 The thin film quartz structure formed by the teachings herein achieves higher quality than those achieved by conventional cathode film forming techniques. The prior art relies on the deposition of a high temperature main cathode to reprocess and crystallize the structure of the conventional cathode film. Unfortunately, such conventional techniques temper the entire structure to the same temperature, which means that the substrate must withstand such temperatures (this temperature excludes suitable substrate materials). Not desirable. Furthermore, different layers cannot be provided with different annealing suitable for their different requirements. In order to form the desired high quality and properly oriented crystal structure, preferably here, without imposing high temperature annealing on the substrate and the layers formed on the substrate, including the cathode contact film. According to the teachings described, a highly accurate crystallized cathode film is achieved by providing the necessary energy. In addition, using different annealing processes (such as using ion assisted beams with different energies in different layers, or depositing and annealing at different speeds or different periods) By doing so, each layer can be annealed. Furthermore, by annealing the surface layer of the previous layer, subsequent layers can be deposited on the ordered surface in a specific way (e.g. to achieve a specific crystal orientation or a specific ion bonding surface). it can.
図2Bは、エネルギー蓄積装置を作るために方法250Bの1つの具体化を示す。プロセス操作251、253、259、261、および263は、実質的に図2Aに関して上で説明されたプロセス操作と同様である。プロセス操作255Cは、カソードコンタクトフィルム上にカソードフィルムを少なくとも部分的に堆積させるためのプロセス操作である。1つの具体化では、カソードフィルムは、上で述べたプロセス操作255で堆積される。他の具体化では、公知の他の堆積プロセスに従って、カソードフィルムが堆積される。電解質フィルムは、カソードフィルムと少なくとも部分的に接触する位置に電解質の材料を堆積させることによって、形成される(プロセス操作257C)。都合のよい具体化では、電解質の材料は、カソードフィルムのかなりの部分(すべてでないなら)と接触状態にある。いくつかの具体化では、アシストソースは、電解質フィルムを形成するとき、同時に、励起された粒子を電解質の材料に供給する。1つの具体化では、アシストソースは、電解質の材料と異なったアシストの材料による励起されたイオンのビームを供給する。いくつかの具体化では、第2の材料のビームは、電解質の材料と同じ基板上の位置に指向される。励起されたイオンビームは、電解質フィルムの構造の成長を制御するのを助ける。そのイオンビームはいくつかの具体化で「非合焦」にされる。別の具体化ではイオンビームは合焦にされる。電解質フィルムの堆積は、カソードフィルムに少なくとも部分的に接触する位置へ電解質の材料を指向させ、他方で、電解質材料へ同時にエネルギーを供給することを含む。いくつかの具体化では、励起された粒子はエネルギーが供給される。いくつかの具体化では、励起された粒子は励起された粒子である。そのようないくつかの具体化では、アシストのソースからの励起された粒子は、電解質の材料と異なった材料のものである。励起された粒子は、ソリッドの電解質フィルム構造の所望の成長を助けるために、エネルギーを第1の電解質材料に供給する。そのうえ、これは、成長している電解質フィルムの化学定量法を制御する。
FIG. 2B shows one embodiment of a
1つの例では、電解質の材料はリチウムリン窒化酸化物である。いくつかの具体化では、アシストのソースは、およそ5eVからおよそ5000eVの範囲のエネルギーをリチウムリン窒化酸化物("LiPON")に供給するイオンを提供する。アシストのソースによって作り出されたイオンにおけるエネルギーの制御は、その位置でリチウムリン窒化酸化物構造を成長させるための制御を提供する。イオンからのエネルギーは、堆積時に、リチウムリン窒化酸化物材料の望ましい構造への形成を促進する。いくつかの具体化では、イオンを形成するのに使用されるガスは、成長している電解質フィルムの化学定量法を制御するのに使用される。例えば、O2のイオン化アシストビームは、リチウムリン窒化酸化物の材料の成長と化学定量法を制御するのに使用される。別の具体化では、N2のイオン化アシストビームが使用される。この具体化では、N2は電解質フィルムの成長および化学定量法を制御するだけでなく、電解質フィルムに追加的に窒素を注入する。これは、LiPON電解質フィルムのイオン移動率が、フィルムの窒素の量に依存するため、望ましい。 In one example, the electrolyte material is lithium phosphorous oxynitride. In some embodiments, the assist source provides ions that provide energy in the range of approximately 5 eV to approximately 5000 eV to lithium phosphorous oxynitride ("LiPON"). Control of the energy in the ions created by the assist source provides control for growing a lithium phosphonitride oxide structure at that location. The energy from the ions facilitates the formation of the lithium phosphorus oxynitride material into the desired structure during deposition. In some embodiments, the gas used to form the ions is used to control the chemical quantification of the growing electrolyte film. For example, an ionization assist beam of O 2 is used to control the growth and chemical quantification of lithium phosphonitride materials. In another embodiment, an ionization assist beam of N 2 is used. In this embodiment, N 2 not only controls electrolyte film growth and chemical quantification, but additionally injects nitrogen into the electrolyte film. This is desirable because the ion mobility of the LiPON electrolyte film depends on the amount of nitrogen in the film.
図2Cは、エネルギー蓄積装置を作るために方法250Cの1つの具体化を示す。プロセス操作251、253、257、261、および263は、図2Aに関して上で説明したプロセス操作と実質的に同様である。プロセス操作255Cは、カソードコンタクトフィルム上に、カソードフィルムを少なくとも部分的に堆積させるためのプロセス操作である。1つの具体化では、カソードフィルムは図2Aに関して上で説明したように堆積する。プロセス操作259Dは、電解質フィルム上の少なくとも部分的な位置に電極の材料を堆積させ、他方で励起された粒子を電解質材料に同時に供給するためのプロセス操作である。プロセスの操作259Dは、電解質フィルム上の少なくとも部分的な位置に電極の材料を堆積させ、他方で電解質材料に励起された粒子を同時に供給するプロセス操作である。いくつかの具体化では、励起された粒子は、電極の材料と同じ位置に指向される。1つの具体化では、励起された粒子は励起されたイオンである。1つの具体化では、励起されたイオンは、第1の材料と異なった第2の材料を含む。励起された粒子かイオンビームは、電極の材料の構造の成長を制御するのを助ける。いくつかの具体化では、プロセス操作259Dは、ソリッドステートの薄いフィルムバッテリーのためにアノードフィルムを形成するのに使用される。アノードフィルムは、アノードコンタクトおよび電解質フィルムと電気的かつ物理的に接触する。
FIG. 2C shows one embodiment of a method 250C for making an energy storage device.
アノードフィルムの堆積は、電解質フィルムと少なくとも部分的に接触する位置に電極の材料を指向させ、他方で、励起された第2の材料を同時に供給することを含む。励起された粒子は、アノードフィルムにおける望ましい結晶構造の成長を助けるためにエネルギーを電極材料に供給する。 そのうえ、これは成長しているフィルムの化学定量法を制御する。 いくつかの具体化では、電極の材料はバッテリーアノードとして使用されるリチウムインターカレーションの材料を含む。1つの具体化では、そのアノードは、リチウム金属かリチウム合金を含む。別の具体化では、そのアノードは、グラファイトかダイヤモンドのような炭素などのカーボンのようなカーボン質の材料を含む。別の具体化では、そのアノードは、金属酸化物、例えばRuOまたはVaOを含む。別の具体化では、そのアノードは窒化物の材料を含む。第2のソースは、粒子(それはイオンであり、いくつかの具体化では、5eVからおよそ3000eVの範囲のエネルギーを提供する)をリチウムインターカレーションへ供給する。いくつかの具体化では、イオンはおよそ135eVのエネルギーを提供する。いくつかの具体化では、イオンはおよそ5eVからおよそ100eVの範囲のエネルギーを提供する。いくつかの具体化では、イオンはおよそ5eVからおよそ1000eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ50eVからおよそ90eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ55eVからおよそ85eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ60eVからおよそ80eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ65eVからおよそ75eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ10eVからおよそ100eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ10eVからおよそ90eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ30eVからおよそ300eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ60eVからおよそ150eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、イオンはおよそ60eVからおよそ150eVの範囲のエネルギーを提供する。別の具体化では、第2のソースからのエネルギーはおよそ70eVである。別の具体化では、イオンはおよそ45eVからおよそ95eVの範囲のエネルギーを提供する。 The deposition of the anode film includes directing the electrode material to a location that is at least partially in contact with the electrolyte film, while simultaneously supplying the excited second material. The excited particles provide energy to the electrode material to help grow the desired crystal structure in the anode film. In addition, this controls the chemical quantification of the growing film. In some embodiments, the electrode material comprises a lithium intercalation material used as a battery anode. In one embodiment, the anode comprises lithium metal or a lithium alloy. In another embodiment, the anode comprises a carbonaceous material such as carbon, such as carbon such as graphite or diamond. In another embodiment, the anode comprises a metal oxide, such as RuO or VaO. In another embodiment, the anode comprises a nitride material. The second source supplies the particles (which are ions, and in some embodiments provide energy in the range of 5 eV to approximately 3000 eV) to lithium intercalation. In some embodiments, the ions provide approximately 135 eV of energy. In some embodiments, the ions provide energy in the range of about 5 eV to about 100 eV. In some embodiments, the ions provide energy in the range of about 5 eV to about 1000 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 50 eV to about 90 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 55 eV to about 85 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 60 eV to about 80 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 65 eV to about 75 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 10 eV to about 100 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 10 eV to about 90 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 30 eV to about 300 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 60 eV to about 150 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 60 eV to about 150 eV. In another embodiment, the energy from the second source is approximately 70 eV. In another embodiment, the ions provide energy in the range of about 45 eV to about 95 eV.
第2のソースによって作り出されたイオンにおけるエネルギーの制御は、その位置にて、リチウムインターカレーションの構造を成長させるための制御を提供する。イオンからのエネルギーは、堆積時に、リチウムインターカレーション材料の結晶構造への形成を促進する。いくつかの具体化では、イオンを形成するのに使用されるガスは、成長している結晶フィルムの化学定量法を制御するのに使用される。 Control of the energy in the ions created by the second source provides control for growing lithium intercalation structures at that location. The energy from the ions promotes the formation of a lithium intercalation material into the crystal structure during deposition. In some embodiments, the gas used to form the ions is used to control the chemical quantification method of the growing crystal film.
ここでの教えにより形成された電極の薄いフィルムの結晶構造は、通常のフィルム形成技術により達成されたそれらのものよりもより高いオーダーを達成する。通常の技術は、高温による主堆積の焼き鈍しに頼っており、それは、フィルムの構造を再処理して結晶化することを目的としたフィルムだけでなく、基板および他の層に影響する。対照的に、この発明は、下層または基板を実質的に加熱することなく、堆積フィルムの表面を再処理する堆積時に、または堆積時の後に、制御されたエネルギーソースを提供する。いくつかの具体化では、フィルムへの結晶時に、それぞれの原子層が要求されるように、フィルムのそれぞれの原子層を堆積している間、エネルギーが供給される。そのようなエネルギーソースに関する例は、堆積されたadatomと反応する、および/またはフィルムの堆積を助けるために運動エネルギーを提供するイオンビームを含む。エネルギーソースに関する他の例は、他の層または基板に影響することなく、フィルムの表面に接近する結晶構造を再処理する、高温の短期間発熱ソース、短期間プラズマソース、レーザ、および他の高強度フォトソースを含む。高度に要求された結晶のカソードまたはアノードは、望ましくは、ここで述べた教示に従って達成される。 The crystalline structure of the thin film of electrodes formed by the teachings herein achieves a higher order than those achieved by conventional film forming techniques. Conventional techniques rely on annealing the main deposit at high temperatures, which affects not only films intended to reprocess and crystallize the film structure, but also substrates and other layers. In contrast, the present invention provides a controlled energy source during or after deposition that reprocesses the surface of the deposited film without substantially heating the underlying layer or substrate. In some embodiments, energy is supplied during the deposition of each atomic layer of the film such that each atomic layer is required during crystallization into the film. Examples for such energy sources include ion beams that react with the deposited adatom and / or provide kinetic energy to assist in the deposition of the film. Other examples of energy sources are high-temperature short-term exothermic sources, short-term plasma sources, lasers, and other high-power sources that reprocess the crystalline structure approaching the surface of the film without affecting other layers or substrates. Includes intensity photo source. Highly demanding crystalline cathodes or anodes are desirably achieved in accordance with the teachings described herein.
上の製作プロセスは、ある順序でカソードとアノードのフィルムを形成することを説明しているが、他の具体化は、カソードのフィルムとアノードのフィルムの順を逆にする。そのうえ、製作プロセスは、例えば、バッテリーではカソードとアノードのフィルムを形成することを説明している。いくつかの具体化では、カソードとアノードのフィルムはバッテリーの電極である。他の具体化は「スーパー コンデンサー」の様々な層を形成するフィルムを含む。この実施例では、 スーパー コンデンサーは少なくともスーパー コンデンサーを形成する少なくとも1つのフィルムで作用し、例えば、電極フィルム71,75と、電解質、および/または、誘電性のフィルム73は、次の特性を提供するために、基板全体の高温焼き鈍しを受けることなく、改善された結晶構造、結晶サイズ、または、より少ない欠陥を持つ。従って、ここで説明したようなにエネルギー蓄積装置での使用のための薄いフィルムを作る技術およびシステムは、ソリッドステートのバッテリーとソリッドステートのコンデンサーの両方に適用できる。
While the above fabrication process describes forming the cathode and anode films in a certain order, other embodiments reverse the order of the cathode and anode films. In addition, the fabrication process describes, for example, forming a cathode and anode film in a battery. In some embodiments, the cathode and anode films are battery electrodes. Other embodiments include films that form various layers of “supercapacitors”. In this embodiment, the supercapacitor works with at least one film forming at least a supercapacitor, for example, the
別の具体化では、薄いフィルムエネルギー蓄積装置は基板で形成される。コンタクトフィルム(それは電気的に伝導であり、後の堆積で隣接しているカソードフィルムと反応しない)は基板で形成される。コンタクトフィルムは、基板とカソードフィルムの間のバリアとして作用する。コンタクトフィルムは、電流コレクタとして、また、カソードフィルムと、エネルギー蓄積装置への外部である回路との間の接続として機能する。ひとつの具体化では、コンタクトフィルムは0.3ミクロン以上の厚みを持つ。 In another embodiment, the thin film energy storage device is formed of a substrate. A contact film (which is electrically conductive and does not react with the adjacent cathode film in subsequent deposition) is formed of a substrate. The contact film acts as a barrier between the substrate and the cathode film. The contact film functions as a current collector and as a connection between the cathode film and circuitry that is external to the energy storage device. In one embodiment, the contact film has a thickness of 0.3 microns or more.
図3Aは、堆積装置305を示し、反応チャンバー307を含み、その内部に基板308が位置し、その基板上にエネルギー蓄積装置が作られることになっている。いくつかの具体化では、反応チャンバー307は、反応のためのガスを保持し、かつ、サブの雰囲気の気圧を提供する密封されたチャンバーである。いくつかの具体化では、チャンバー内は圧力をおよそ1×10-3Torrに保持するのが望ましい。第1の材料ソース311は、チャンバー307内に備えられる。第1のソース311は、基板309に堆積される第1の材料によるadatomのビームを生成する。いくつかの具体化では、第1の材料ソース311は、物理的気相成長法のソースである。そのような具体化の1つでは、材料ソース311は電子ビームソースである。別のそのような具体化では、第1のソース311は、例えばカソードアークソース、アノードアークソース、およびCAVADアークソースを含むアークソースである。アークソースは、低温で操作されるチャンバー内で効果的に機能するソースとしての使用に特に適する。別の具体化では、第1のソース311は、例えばスパッタリングソースを含む物理的な堆積ソースである。別の具体化では、ソース311は、例えば炭化水素先駆ガスを使用するダイレクトイオンソースを含む化学蒸着ソースである。ビーム312は、基板309上の位置319に焦点を合わせられ、そこで、ビーム312の材料は、エネルギー蓄積装置のフィルムを形成するために堆積される。アシストソース313は、チャンバー307内に備えられ、それは、基板309の位置319に少なくとも隣接した箇所に指向した励起された粒子314のビームを発生させる。いくつかの具体化では、そのアシストソースは、励起されたイオン生成ソースである。ある具体化では、アシストソース313は、第1のソース311からオフセットされるので、これらのソースからのビームは同期しない。励起された粒子ビーム314は、以下の詳しく述べるように、第1のビーム312の材料の成長および化学定量法を制御するのに必要であるエネルギーを、基板309上の結晶構造に与える。また、いくつかの具体化では、励起された粒子ビーム314は、堆積されるフィルムで必要である要素を提供する。別の具体化では、ビーム314は少なくとも位置319の近くに指向されるので、堆積されるフィルムの必要な結晶構造および化学定量法を形成することができるくらいのエネルギーを、第1のビーム312内の材料に提供する。いくつかの具体化では、堆積システム305は少なくとも1つの追加的なアシストソース313Aを含む。いくつかの具体化では、それぞれの追加的なソース313Aは、基板で到達するアドアトムにエネルギーを供給する別のアシストビーム314Aを提供する。 アシストビーム314の様々な具体化は以下で説明される。
FIG. 3A shows a
図3Bは堆積装置305の別の具体化を示す。アシストソース313は、本質的には基板319への通常の経路に沿って伝わるエネルギー・ビーム314を発生させる。そのエネルギー・ビームはここで説明されるように、エネルギーをビーム312からのアドアトムに供給する。
FIG. 3B shows another embodiment of the
堆積装置405が、チャンバー307内に、回転可能にブラケットで固定された、励起されたビームを発生させるためのアシストソース413を含むのを除いて、図4は実質的に図3Aと同様の図である。アシストソース413は、励起された粒子ビーム414を基板309の表面に対する必要な衝突角度に向けるために旋回する。1つの具体化では、衝突角度401は、法線から基板まででおよそ15度からおよそ70度の範囲にある。従って、いくつかの具体化では、衝突角度401は可変である。いくつかの具体化では、衝突角度はおよそ45°である。 いくつかの具体化では、堆積システム405は少なくともある追加的なアシストソース413Aを含む。いくつかの具体化では、それぞれのソース413Aは、基板で到達するアドアトムにエネルギーを供給する追加的なアシストビーム414Aを角度402で提供する。いくつかの具体化では、アシストビーム414によって提供されたエネルギーは、アシストビーム414Aの少なくとも1つによって提供されたエネルギーと異なる。いくつかの具体化では、アシストのビーム414および414Aは、エネルギーをアドアトムに同時に伝える必要はない。いくつかの具体化では、ビーム414および414Aがエネルギーを伝える手段は異なる。いくつかの具体化では、ビーム414および414Aでの材料は異なる。
4 is substantially similar to FIG. 3A except that the
堆積装置505が多数の第1の堆積ソース511を含むことを除くと、図5Aは実質的に図3と同様の図である。いくつかの具体化では、第1の堆積ソース511の各々の1つは、それぞれのビーム512を、基板309上絵の位置319へ指向する。いくつかの具体化では、第1のソースの各々の1つは、同じ材料を含むビーム512を生成する。他の具体化では、少なくとも1つの第1のソース511は、第1のソース511の別のものと異なる材料のビーム512を生成する。いくつかの具体化では、複数の第1のビーム512からの材料は、必要なフィルムを形成するために、位置319で合体する。他の具体化では、第1のビーム512の材料は、アシストビーム314からの材料と結合して、必要なフィルムを形成する。いくつかの具体化では、第1のソース511の1つは、それのビーム512を、位置319から離れている基板319に指向する。いくつかの具体化では、2つ以上のアシストビーム313がビーム512のアドアトムへエネルギーを提供する。
FIG. 5A is substantially similar to FIG. 3 except that the
5Bは堆積装置505Bの別の具体化を示す。多くのアシストソース313が、基板319でフィルムを形成するためにエネルギーを供給するよう位置決めされる。多数の材料ソース511A、511B、および511Cは、材料をチャンバー307および基板319の表面に隣接して材料を供給する。いくつかの具体化では、それぞれの材料ソース511A、511B、および511Cは、同じ材料を供給して、その結果、単独の1つのソースより大きい量を提供する能力を持つ。いくつかの具体化では、少なくとも材料ソース511A、511B、および511Cの1つは、材料ソースの別のものと異なった材料を供給する。いくつかの具体化では、これらの異なった材料は、基板319上にフィルムを形成するアドアトムの生成するために、チャンバー309内で反応する。いくつかの具体化では、少なくとも材料ソース511A、511B、および511Cの1つは、先駆の材料をチャンバー307に供給し、そして、材料ソースの別のものは反応剤の材料をそのチャンバー供給します。先駆および反応剤の材料は、フィルムを形成する材料を作成するために協働して反応する。いくつかの具体化では、少なくとも材料ソース511A、511B、および511Cの1つは、化学物質が反応する化学反応器を含む。そして、このソースは、生じた材料をチャンバー内に注入する。 この生じた材料はフィルム組立プロセスに含まれる。
5B shows another embodiment of the deposition apparatus 505B. A number of
堆積装置605が多数の第1の堆積ソース511および回転可能なアシストソース413を含むのを除いて、図6は実質的に図5Aと同様の図である。いくつかの具体化では、これは、与えられた堆積位置により多くの材料を供給する。いくつかの具体化では、これは複数の位置での堆積を提供する。 さらに他の具体化では、これは、異なったソースからの異なった材料が結合されることを可能にする。
FIG. 6 is substantially similar to FIG. 5A except that the
図7はこの発明に関する教えに基づく堆積装置705の別の具体化を示す。堆積装置705は、反応チャンバー707を含み、それの内部に細長いフレキシブルな基板709が位置し、その基板上にエネルギー蓄積装置が作られることになっている。第1の材料ソース711は、チャンバー707内に備えられる物理的堆積ソースである。第1のソース711は、基板709に堆積されるべき材料によるアドアトムのビーム712を発生させる。いくつかの具体化では、第1のソース711は、例えばカソードアークソース、アノードアークソース、およびCAVADアークソースを含むアークソースである。別の具体化では、第1のソース711は、例えばスパッタリングのソースを含む物理的気相成長法ソースである。別の具体化では、ソース711は化学蒸着ソースである。 そのうえ、ソース711はいくつかの具体化では、多くの異なった材料ソースを示す。ビーム712は、基板709上の位置719に焦点を合わせられ、そこに、ビームのアドアトムは、エネルギー蓄積装置のフィルム層を形成するために堆積される。アシストソース713は、チャンバー707内に備えられ、基板709に指向された励起粒子714のビームを発生させる。1つの具体化では、アシストソース713は励起されたイオン714のビームを発生させる。励起された粒子ビーム714は、第1のビーム714による堆積された材料の成長および化学定量法を制御するのに必要であるエネルギーを提供する。したがって、結晶構造は、以下詳しく述べるように基板709上に形成される。基板709は、いくつかの具体化では、弾性体で重合体によるプラスチックのウェブまたはシートであり、その上にエネルギー蓄積装置が作られる。細長く延在する基板709は、多くのエネルギー蓄積装置が基板の連続した位置に堆積されるのを許容し、その結果、エネルギー装置の生産速度を改善する。そのうえ、基板709上の異なった位置に多くのフィルムを同時に堆積させるために、多くの堆積装置705かソース711がいくつかの具体化で備えられる。
FIG. 7 shows another embodiment of a
熱制御表面715は、表面温度を制御する熱ソース725に接続される。その基板7096は、表面715と熱的に接触し、それにより、特定の基板上の特定の堆積処理のために要求されるような、基板の温度を制御する。いくつかの具体化では、熱ソースは冷却剤ソースであり、例えば、それを冷やすために圧縮されたヘリウムを表面715に向かって解放する極低温の真空ポンプである。基板709に直接に接触して、熱的に制御される表面715の使用は、特に、直接接触が、薄いフィルムが形成される位置に並べられるか、または、一致する時、通常のソリッドステートの薄いフィルムバッテリーの組立プロセスを用いる可能性よりも低い熱劣化温度を持つ基板の使用を可能にする。
The thermal control surface 715 is connected to a
上記は、この発明がエネルギー蓄積装置かエネルギー転換装置を生産するために実施される、システムの様々な具体化の記述を提供する。ここで説明された方法がそのようなシステムで実行可能である限り、示され、説明されたものと異なった方法でシステムの原理を結合することは、この発明の範囲の中にある。例えば、いくつかの具体化では、フレキシブルな基板709とロール710、713を図3A−6に示される具体化のいずれにも結合することができる。また、いくつかの具体化では、熱ソース725も図3A−6の具体化のいずれとも結合可能である。いくつかの具体化では、枢軸旋回可能なアシストソース413は、図3A、3B、5A、5B、および7の具体化のいずれとも結合可能である。いくつかの具体化では、材料ソース511A、511B、および511Cは図3A−5Aと6−7の具体化と結合可能である。
The above provides a description of various embodiments of the system in which the present invention may be implemented to produce an energy storage device or an energy conversion device. It is within the scope of the present invention to combine the principles of the system in a manner different from that shown and described, so long as the method described herein can be implemented in such a system. For example, in some embodiments,
いくつかの具体化では、電極の第2のフィルム、例えば、フィルム59か71は、第1のフィルム例えばコンタクトフィルム57 か 63の少なくとも一部を覆う(第1のフィルムの境界を超えて延在しない)リチウムのインターカレーションである。したがって、インターカレーションの第2のフィルムは、エネルギー蓄積装置の放出と充電の間、固体状に留まる。いくつかの具体化では、第2のフィルムは、第1の堆積ソースを用いると同時に、エネルギッシュなイオンを成長している第2のフィルムに供給する第2のソースを用いることで堆積される。いくつかの具体化では、第1の堆積ソースは物理的気相成長法のソースである。いくつかの具体化では、第2のソースは酸素(例えば、O2)か窒素(例えば、N2)を含むソースガスからエネルギッシュなイオンを供給するイオンソースである。別の具体化では、ソースガスは貴ガス、例えば、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンを含む。さらに別の具体化では、ソースガスは、炭化水素の先駆などの炭化水素の材料を含む。第2のソースガスの選択は、堆積されたフィルムの化学定量法での所望の効果に基づく。第2のソースは、いくつかの具体化では、励起されたイオンの合焦したビームを供給する。第2のソースは、いくつかの具体化では、励起されたイオンの非合焦のビームを供給する。励起されたイオンは、およそ5eVからおよそ3,000eVの範囲のエネルギーをリチウムのインターカレーションに供給する。いくつかの具体化では、エネルギー範囲は、およそ5eVからおよそ1000eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ10eVからおよそ500eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ30eVからおよそ300eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ60eVからおよそ150eVである。別の具体化ではそのエネルギー範囲は、およそ140eVである。別の具体化ではそのイオンはおよそ135eVのエネルギーを与える。別の具体化ではそのイオンはおよそ5eVからおよそ100eVのエネルギーを与える。いくつかの具体化では、エネルギー範囲は、およそ5eVからおよそ1000eVである。 そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ50eVからおよそ90eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ55eVからおよそ85eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ60eVからおよそ80eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ65eVからおよそ75eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ10eVからおよそ100eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ10eVからおよそ90eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ30eVからおよそ300eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化ではおよそ60eVからおよそ150eVである。別の具体化では、第2のソースからのイオンのエネルギーは、およそ70eVである。別の具体化では、そのイオンは、およそ45eVからおよそ95eVの範囲のエネルギーを与える。1つの具体化では、第2のフィルムは10ミクロン以上の厚みを持つ。いくつかの具体化では、第2のフィルムはおよそ10から20ミクロンの範囲の厚みを持つ。いくつかの具体化では、第2のフィルムはおよそ1から5ミクロンの範囲の厚みを持つ。
In some embodiments, the second film of electrodes, eg,
イオン伝導特性を持つが、電気的に導電性でない、電解質の第3のフィルム、例えば、フィルム61、61Cか73(電解質)は、第2の堆積されたフィルムを完全に覆うように堆積される。いくつかの具体化では、第3のフィルムは、成長しているフィルムにエネルギッシュなイオンを供給する第1の堆積ソースおよび第2の堆積ソースを使用することで堆積される。いくつかの具体化では、第1の堆積ソースは物理的気相成長法ソースである。
いくつかの具体化では、第2のソースは、5eV以上のエネルギーを持っているエネルギッシュなイオンを供給する能力があるイオンソースである。別の具体化では、エネルギー範囲は、およそ5eVからおよそ3,000eVである。別の具体化では、エネルギー範囲は、およそ5eVからおよそ1,000eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ10eVからおよそ500eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ30eVからおよそ300eVである。別の具体化では、エネルギー範囲は、およそ60eVからおよそ150eVである。別の具体化では、第2のソースからのイオンのエネルギーは、およそ140eVである。いくつかの具体化では、そのイオンはおよそ135eVのエネルギーを供給する。いくつかの具体化では、そのイオンはおよそ5eVからおよそ100eVの範囲のエネルギーを供給する。いくつかの具体化では、そのエネルギー範囲は、およそ5eVからおよそ1000eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ50eVからおよそ90eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ55eVからおよそ85eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ60eVからおよそ80eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ65eVからおよそ75eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ10eVからおよそ100eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ10eVからおよそ90eVである。そのエネルギー範囲は、別の具体化では、およそ30eVからおよそ300eVである。別の具体化では、そのエネルギー範囲は、およそ60eVからおよそ150eVである。別の具体化では、第2のソースからのイオンのエネルギーは、およそ70eVVである。いくつかの具体化では、そのイオンはおよそ45eVからおよそ95eVの範囲のエネルギーを供給する。
A third film of electrolyte, eg,
In some embodiments, the second source is an ion source capable of supplying energetic ions having an energy of 5 eV or greater. In another embodiment, the energy range is from about 5 eV to about 3,000 eV. In another embodiment, the energy range is from about 5 eV to about 1,000 eV. Its energy range is about 10 eV to about 500 eV in another embodiment. Its energy range is about 30 eV to about 300 eV in another embodiment. In another embodiment, the energy range is approximately 60 eV to approximately 150 eV. In another embodiment, the energy of the ions from the second source is approximately 140 eV. In some embodiments, the ions provide approximately 135 eV of energy. In some embodiments, the ions provide energy in the range of about 5 eV to about 100 eV. In some embodiments, the energy range is approximately 5 eV to approximately 1000 eV. Its energy range is about 50 eV to about 90 eV in another embodiment. Its energy range is about 55 eV to about 85 eV in another embodiment. Its energy range is about 60 eV to about 80 eV in another embodiment. Its energy range is about 65 eV to about 75 eV in another embodiment. Its energy range is about 10 eV to about 100 eV in another embodiment. Its energy range is about 10 eV to about 90 eV in another embodiment. Its energy range is about 30 eV to about 300 eV in another embodiment. In another embodiment, the energy range is approximately 60 eV to approximately 150 eV. In another embodiment, the energy of the ions from the second source is approximately 70 eVV. In some embodiments, the ions provide energy in the range of about 45 eV to about 95 eV.
いくつかの具体化では、第2のソースは酸素(例えば、O2)か窒素(例えば、N2)ガスを含む。別の具体化では、第2のソースガスは貴ガス、例えば、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンを含む。第2のソースガスは、別の具体化では先駆の炭化水素などの炭化水素の材料を含む。第2のソースガスの選択は、堆積されたフィルムの化学定量法での所望の効果に基づく。第2のソースは励起されたイオンの合焦したビームをいくつかの具体化にて供給する。第2のソースは励起されたイオンの非合焦のビームをいくつかの具体化にて供給する。電解質の第3の層をできるだけ薄くして、カソードとアノード層にショートするのを防止することが望ましい。1つの具体化では、第3のフィルムは1ミクロン未満の厚みを持つ。いくつかの具体化では、第3のフィルムは5,000オングストローム以下の厚みを持つ。別の具体化では、第3のフィルムは、1,000オングストロームの厚みを持つ。別の具体化では、第3のフィルムは、およそ10オングストロームからおよそ1,000オングストロームの厚みを持つ。 In some embodiments, the second source includes oxygen (eg, O 2) or nitrogen (eg, N 2) gas. In another embodiment, the second source gas includes a noble gas such as argon, xenon, helium, neon, and krypton. The second source gas includes a hydrocarbon material such as a precursor hydrocarbon in another embodiment. The selection of the second source gas is based on the desired effect in the chemical quantification method of the deposited film. The second source provides a focused beam of excited ions in several embodiments. The second source provides an unfocused beam of excited ions in several embodiments. It is desirable to make the third layer of electrolyte as thin as possible to prevent shorting to the cathode and anode layers. In one embodiment, the third film has a thickness of less than 1 micron. In some embodiments, the third film has a thickness of 5,000 angstroms or less. In another embodiment, the third film has a thickness of 1,000 angstroms. In another embodiment, the third film has a thickness of about 10 angstroms to about 1,000 angstroms.
別の具体化では、第3のフィルムは、15から70度の衝突角度でエネルギッシュなイオン(5から3000eV)を材料ソース(ターゲット)に供給する第1のソースおよび、成長しているフィルムへエネルギッシュなイオンを供給する第2のソースを使用することで堆積される。第1の堆積ソースは、ソースガスからの合焦されたエネルギッシュなイオンのビームを入れる。ソースガスは、ここで述べたソースガスの1つを含む。 In another embodiment, the third film is energetic to the first source that supplies energetic ions (5 to 3000 eV) to the material source (target) at a collision angle of 15 to 70 degrees and to the growing film. It is deposited using a second source that supplies the correct ions. The first deposition source enters a focused beam of energetic ions from a source gas. The source gas includes one of the source gases described herein.
アノードである第4のフィルム、例えば、フィルム65または75は、第3のフィルム上に堆積され、それを覆うが、第1のフィルム(バリア)または第2のフィルム(カソード)には接触しない、リチウムのインターカレーション材料からのものを含む。いくつかの具体化では、第4のフィルムは、成長しているフィルムへエネルギッシュなイオンを供給する第2のソースと同時に第1の堆積ソースを使用することで堆積される。いくつかの具体化では、第1の堆積ソースは物理的気相成長法ソースである。いくつかの具体化では、第2のソースは酸素(例えば、O2)か窒素(例えば、N2)を含むソースガスからエネルギッシュなイオンを供給するイオンソースである。別の具体化では、ソースガスは、貴ガス、例えば、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンを含む。別の具体化では、ソースガスは先駆の炭化水素などの炭化水素の材料を含む。第2のソースガスの選択は、堆積されたフィルムの化学定量法への所望される効果に基づく。第2のソースは、いくつかの具体化では、励起されたイオンの合焦されたビームを供給する。第2のソースは、別の具体化では、励起されたイオンの非合焦のビームを供給する。励起されたイオンは、およそ5eVからおよそ3000eVの範囲のエネルギーを、リチウムのインターカレーションの材料に供給する。いくつかの具体化では、エネルギーの範囲は、およそ5eVからおよそ1000eVである。いくつかの具体化では、エネルギーの範囲は、およそ10eVからおよそ500eVである。いくつかの具体化では、エネルギーの範囲は、およそ30eVからおよそ300eVである。別の具体化では、エネルギーの範囲は、およそ60eVからおよそ150eVの範囲である。別の具体化では、第2のソースからのエネルギーの範囲は、およそ140eVである。1つの具体化では、第4のフィルムは10ミクロン以上の厚みを持つ。いくつかの具体化では、第4のフィルムは10から40ミクロンの範囲の厚みを持つ。
A fourth film that is an anode, for
別の具体化では、第4のフィルムは、基板の表面に先駆の炭化水素プラズマ分解で堆積され、その結果、リチウムのインターカレーションのアノードを形成する。いくつかの具体化では、堆積は、炭化水素先駆を使用してプラズマ強化の化学的気相成長法で実行される。いくつかの具体化では、その堆積は、N2などのドーパントを含む。いくつかの具体化では、第2のソースは、第4のフィルムの堆積を助けるために励起されたイオンを供給する。励起されたイオンは、ここで説明されるような範囲のエネルギーを提供する。いくつかの具体化では、第2のソースはいずれもここで説明したものと同じである。 In another embodiment, the fourth film is deposited on the surface of the substrate with a precursor hydrocarbon plasma decomposition, thereby forming an anode of lithium intercalation. In some embodiments, the deposition is performed with a plasma enhanced chemical vapor deposition method using a hydrocarbon precursor. In some embodiments, the deposition includes a dopant such as N2. In some embodiments, the second source provides excited ions to assist in the deposition of the fourth film. The excited ions provide a range of energy as described herein. In some implementations, all of the second sources are the same as described herein.
別の具体化では、アノードである第4のフィルムは、炭化水素先駆を使用して、リチウムのインターカレーションの材料による直接イオンビーム蒸着で堆積される。第1の堆積ソースは、ターゲット材に向けられたソースガス炭化水素先駆から合焦されたエネルギッシュなイオン(5から3000eV)のビームを供給する。いくつかの具体化では、第2のソースは、成長している第4のフィルムを助けるためにエネルギッシュなイオンを供給し、ここで説明されるように第2のソースである。 In another embodiment, the fourth film, the anode, is deposited by direct ion beam evaporation with a lithium intercalation material using a hydrocarbon precursor. The first deposition source provides a beam of energetic ions (5 to 3000 eV) focused from a source gas hydrocarbon precursor directed at the target material. In some embodiments, the second source provides energetic ions to assist the growing fourth film and is the second source as described herein.
コンタクトである第5のフィルム、例えば、フィルム65か77は、電気的に伝導であり、第4のフィルムと反応せず、かつ、少なくとも第4のフィルムの一部に接触して形成される。第5のフィルムは、第2のフィルム(カソード)と接触しない。1つの具体化では、第5のフィルムは0.5ミクロン以上の厚みを持つ。第5のフィルムは、外部回路へのコンタクトのために、アノード電流のコレクタとして作用する。
The fifth film that is a contact, for
いくつかの具体化では、不動態の第6のフィルム79(電気的に絶縁性であって化学的に不活性)は、本質的に、形成されたようなエネルギー蓄積装置を覆い、つまり、第2、第3、および第4のフィルムすべてを覆い、その結果、パッケージ化され、これらのフィルムと反応して、エネルギー蓄積装置の性能を下げるかもしれない環境汚染物質が回避される。エネルギー蓄積装置が統合していた状態で、環境汚染物質はそのほかに装置のためのさらなる製作の材料を含むかもしれません。いくつかの具体化では、第1と第5のコンタクトフィルムは、エネルギー蓄積装置の外部回路への接続のために、第6のフィルムの外へ部分的に露出する。 In some embodiments, the passive sixth film 79 (electrically insulating and chemically inert) essentially covers the energy storage device as formed, ie, the first Covers all of the second, third, and fourth films, thus avoiding environmental contaminants that may be packaged and react with these films to reduce the performance of the energy storage device. With the energy storage device integrated, environmental pollutants may additionally contain additional fabrication materials for the device. In some embodiments, the first and fifth contact films are partially exposed out of the sixth film for connection to an external circuit of the energy storage device.
ここで述べたフィルムが堆積される、基板55,309か709は、薄いフィルムを支持でき、かつ、ここで述べた堆積プロセスに耐えることができるいずれかの材料を含む。いくつかの具体化では、摂氏700度未満の熱影響のためを劣化し始める材料で形成される。さらなる具体化は、摂氏およそ300度以下かそれに等しい温度で熱劣化を被るような温度特性を持つ基板を含む。基板の熱劣化は、基板の形の損失、エネルギー蓄積装置を支えることができるくらいの剛性の損失、基板の化学的なブレークダウン、基板および/またはフィルム上の材料の架橋、溶解、および燃焼を含む。基板に関する例は、絶縁体構造の上のシリコン・ウエハーとシリコンを含む。基板の材料に関する他の例は、ここで述べたようなエネルギー蓄積装置の形成の前に絶縁体層が形成される金属を含む。別の例では、その金属は、電解質フィルムから電気的に分離している絶縁層を有するエネルギー蓄積装置に対するコンタクト、アノードフィルム、および金属基板からのアノードコンタクトとして機能してもよい。ここで述べたようなエネルギー蓄積装置を作るのに適した低い熱劣化温度を持つ他の材料の例は、紙、織物(自然および合成)、重合体、プラスチック、ガラス、およびセラミックを含む。
The
基板55、309、または709は、ここでの教えにより、エネルギー蓄積装置を作るのに使用される装置のタイプに適用できるフォームがある。基板の形に関する1つの例は半導体ウエハースである。基板の他の形態は、細長いウェブ、織りもの、ホイル、およびシートを含む。多くのエネルギー蓄積装置、および/または、多くのエネルギー転換装置が作られる十分なサイズを持つ基板を提供することも、この発明の範囲の中にある。
基板55、309、または709のいくつかの具体化は、適した温度処理の間、特性をサポートの特性を保有する基板を含む。適した温度処理では、基板は、熱的に制御される基板、たとえば表面715と緊密に接触して位置する。いくつかの具体化では、熱的に制御された表面が冷やされた表面であるので、基板または基板上に以前に形成されたいずれかの他の構造要素を熱劣化しないように、ここで説明されるいずれかのフィルムの堆積に関連する熱は熱的にバランスする。したがって、いくつかの具体化では、低い融点か低燃焼温度などの低熱劣化温度を持っている基板が基板としてこの製作方法で使用される。例えば、基板は、セラミック、ガラス、重合体、プラスチック、および紙ベースの材料を含む。この教えに基づく具体化では、基板は、多くのエネルギー蓄積装置が堆積されるプラスチックか金属基板である。 基板はその後、別々の状態で分割されたその時がその上に少なくとも1個のエネルギー蓄積装置を持つ個別のダイに分割される。このダイは、例えば、冷間加工され、エネルギー蓄積装置のアプリケーションで指示されるような所望の形状にされる。
Some implementations of the
別の具体化では、基板は可撓性材料、例えば、基板709で作られる。そのフレキシブルな基板は、湾曲したオブジェクト上を通過することで(このとき、湾曲したオブジェクトの表面に材料が緊密に接触する)細長いロールに形成される。基板温度を制御し、そして、堆積の間、基板およびフィルム上に発生された熱の効果をバランスさせるために、湾曲したオブジェクトは、熱的に制御される装置(図7で示される装置725)である。例えば、そのオブジェクトは、堆積の容器の環境から空洞であって、密封される。いくつかの具体化では、その空洞のスペースは冷却剤例えば、液体N2か液体ヘリウムから得られたガスなどの極低温のガスで満たされ、その冷却剤は絶えず補給される。基板とオブジェクトとの緊密な接触の領域は、一致し、そして、材料の位置の反対側は、堆積ソースから基板上に衝突する。別の具体化では、冷却剤は絶えず補給される冷水である。別の具体化では、電熱の冷却装置が、熱的に湾曲したオブジェクトを制御する。別の具体化では、湾曲したオブジェクトは、静止または、基板の移動方向に軸を持つ回転可能なドラムである。
In another embodiment, the substrate is made of a flexible material, eg,
別の具体化では、基板55か309は、堅い材料のストリップで形成される。 堅い基板は、冷やされて、熱的に制御された表面を通り過ぎることで作られる。冷やされた表面に関する例はここで説明される。その一例は、冷却される表面は、堆積チャンバー内の環境からシールされた表面を持つオブジェクトの本体内に、液体N2か液体ヘリウムなどの極低温の流体の解放により冷やされる。他の冷却剤ソースは冷水、極低温のガス、および電熱の装置を含む。
In another embodiment, the
図8Aは統合されたバッテリーおよび共通端子を共有する装置を持つ具体化の起動用基板810の平面図を示す。図8Fは図8Aの起動用基板の正面図を示す。
FIG. 8A shows a top view of an embodiment start-up
図8Bは、統合されたバッテリー820および共通端子を共有する装置2430の堆積後の図8Aの基板810の平面図を示す。いくつかの具体化では、統合されたバッテリー820および装置2430は、薄いフィルムバッテリーと回路であり、それぞれ電気的な接続2322、2324、および2431を持つ。図8Gは図8Bの部分的に組立の装置の正面図を示す。
FIG. 8B shows a top view of the
図8Cは、ワイヤ 2441, 2442, および 2443 により、統合されたバッテリー2320および共通端子2324を共有する装置2430に接続された、個別組立のチップ2440を配置しワイヤ接続した後の図8Bの基板の平面図に示します。 図8Hは図8Cの部分的に組立の装置の正面図を示す。
FIG. 8C shows the substrate of FIG. 8B after
図8Dは、いくつかの具体化に使用したループアンテナ850を配置し接続した後の図8の基板810の平面図を示す。 図8Iは図8Dの部分的に組立の装置の正面図を示す。
FIG. 8D shows a top view of the
図8Eは、チップのカプセル化層860が堆積された後の部分的組立の図8Dの最終の装置800の平面図を示す。いくつかの具体化では、装置800は、エンボス化、および/または、印刷物880、および/または、磁気的に読み込み可能なトスリップ870を含む。
FIG. 8E shows a top view of the
図8Jは図8Eの装置800の断面の正面図を示す。図8Eから8Jの正面図は同一のスケールではない。いくつかの具体化では、装置800は、一般的なクレジットカードのサイズおよび厚さにほぼ等しい。また、いくつかの具体化では、磁気ストリップ870と浮き出し文字880も装置800で作られる。
FIG. 8J shows a cross-sectional front view of the
図8Kは磁化ステーションでの図8Eの装置の斜視図を示す。示された具体化では、コイル890は、60Hzの磁場を発生させるためにハウス電流を用い、そして、コイル850と共に、そのコイル850に流れる電流を発生させるトランスを形成し、その電流は整流されてスイッチの閉を可能にする。スイッチが閉じられるとき、付属の回路はタスクを遂行する。そのようなシステムの1例の応用についてここで述べる。現在、磁化ステーションは、盗難防止回路を無効にするのに使用される。磁場は、小売店で購入者がリーダーを通って歩くときアンテナがアラームを可能にしないように、本質的に盗難防止装置の共鳴周波数アンテナを無効にする。発明のこの具体化では、盗難防止装置を無効するのに使用される磁場は、スイッチをイネーブルにし、次いで回路に給電する。いくつかの具体化では、回路は、購入する製品に関連する保証期間の開始をクロックマークすることを開始する。
FIG. 8K shows a perspective view of the apparatus of FIG. 8E at the magnetizing station. In the embodiment shown, coil 890 uses a house current to generate a 60 Hz magnetic field, and together with
図8Lは、図8Eの装置800の斜視図を示すが、光電池2650を更に含む。いくつかの具体化では、装置800は出荷ラベルの一部として作られる。その出荷ラベルは、剥ぎ取られる不透明な包装を含む。いったん剥ぎ取られると、光は、写真電圧セルに当たり、回路を動作させるためにスイッチを閉じる。いくつかの具体化では、その回路は、購入した製品に関連する保証期間の開始をクロックマークすることを始める。
FIG. 8L shows a perspective view of the
図8Mは、無線波ステーション892での図8Eの装置の概要を示す。無線波ステーション892からの無線波は、アンテナ850によって収集され、そして、受信された無線波のパワーは、スイッチを閉じ、回路2440を実行するために使用される。いくつかの具体化では、回路は、購入した製品に関連する保証期間の初めをクロックマークすることを開始する。
FIG. 8M shows an overview of the apparatus of FIG. 8E at
上で説明されたものなどのソリッドステートの二次電池は、それらが動かすエレクトロニクスと直接に統合していることに特異な能力がある。図8Kに示されたような2つの部分の変圧器のコイルを1つとして使用されるために、薄い針金アンテナ/コイル850、および/または、キーレスエントリシステムで用いられるようなRF-実施技術のさらなる統合は、ソリッドステートの薄いフィルムバッテリー820り無線(大気を介した)による再充電を可能にする。RF I. D.タグで周知な技術を使用して、通信しているエネルギーは、D.C.電圧に変換されて、車の機能を実行するのに使用される。バッテリーがボード上に既に存在する場合では、D.C.電圧は、無線で車載バッテリーを再充電するのにパワーアップ再充電回路に使用されます。
Solid state secondary batteries, such as those described above, have a unique ability to integrate directly with the electronics they operate. RF-implemented technology such as that used in thin wire antenna /
ある必要性は、単一のプラットホームでエネルギー、ストレージ、およびエレクトロニクスの統合の利益を得る産業で存在する。 One need exists in industries that benefit from the integration of energy, storage, and electronics on a single platform.
この発明は、エレクトロニクス、ソリッドステートのバッテリー、およびイベントで作動させられたスイッチを単一のプラットホームに統合するプラットホームを提供する。多くの例では、システムかプラットホームが非常に小さい形状因子を持つ。図9Aから20は、そのようなシステムかプラットホームの概要を示す。明細書の説明は以下に続く。 The present invention provides a platform that integrates electronics, solid state batteries, and event-actuated switches into a single platform. In many instances, the system or platform has a very small form factor. Figures 9A through 20 provide an overview of such a system or platform. The description of the specification follows.
図9Aと9Bは、バッテリー908、回路910、および起動作用スイッチ930を含むシステム900の回路図を示す。バッテリー908は、図1A〜8Mに関して議論したように形成されるか、または形成されてもよい。通常、バッテリー908は、図1A〜1Dに示した基板55のような基板で形成された薄いフィルムバッテリーである。代替手段として、回路910は、基板55上に形成され、そして、バッテリー908は、その回路910上に形成さてもよい。また、起動作用スイッチ930(以下で説明されるように加速、磁気、帯電などによって機能化されるMEMSスイッチなど)もバッテリー908および回路910を伴う基板上に形成される。図9Aは、回路910、ソリッドステートのバッテリー908、およびイベント活性スイッチ930の形態でエレクトロニクスを統合するシステム900またはプラットホームを示し、そのイベント活性スイッチは、非活性にされるか、開である。図9Bは、ソリッドステートのバッテリーを回路かエレクトロニクス910と電気的に通信状態に置くことで、能動化される同じシステム900またはスイッチ930を示す。そして、サーキット910またはエレクトロニクスは、起動作用スイッチ930によって能動にされることに対応してあるタスクを実行するために給電される。
9A and 9B show circuit diagrams of a
図9Cはバッテリー908、回路910、および起動作用スイッチ930を含むシステム900またはプラットホームを示す。図9Cに示されるように、バッテリー908、回路またはエレクトロニクス910、および起動作用回路930を含むプラットホーム900は、非活性化された状態にある。
FIG. 9C shows a
図9Cと9Dに示されたプラットホーム900は、非活性化された状態もしくは、スイッチ又は起動作用スイッチ930(図示目的のために単に開として示す)を備える。また、プラットホームは、機能活動化型スイッチ930が閉にされた能動状態で示されることもできることに気付くべきである。メモリ912は示されるように、通常、不揮発性(NV)のメモリである。NVメモリはサーキット910が給電されるか、給電されていないという情報を格納する。言い換えれば、NVメモリ912とタイミング回路914を使用すると、バッテリー908が回路910を動かすことができる時間枠の間、メモリ912内に、あるイベントの回数を記録することが可能となる。例えば、いくつかの例では、ショックのイベントまたは、起動作用回路930が閉にされると、アクティブ状態にされる時間をメモリ912内に記録できる。そのタイミング回路914は、スイッチ930が能動にされる特定の活動が起きた日および時間または単に時間を記録するのに使用されるためのタイマを含む。
The
図9Dは、バッテリー908、回路910、および、開もしくは非活性化された位置の活動活性のスイッチ930を含んでいるさらに別のシステム900かプラットホームを示す。その回路910はメモリ912、タイマ914、およびマイクロプロセッサ916を含む。図9Dの特定の実施例では、起動作用スイッチ930は、能動にされることができ、そして、タイマ914は、能動化の日時をNVメモリ912内に記録することができる。いったん能動にされると、マイクロプロセッサ916は具体的な機能を実行するかもしれない。マイクロプロセッサ916は、極めて特殊で限定されたタスクを持つことができて、そしてマイクロコントローラは、特定のタスクを実行するように委ねられているので、マイクロコントローラと呼ばれるかもしれない。図9A、9B、9C、および9Dのソリッドステートのバッテリー908は、1回使用のバッテリーであるかもしくは、繰り返して充電できるように形成されることに気付くべきである。バッテリー908は、光電池を使用し、プラットホームを光にさらすことで再充電できるか、または無線周波の周期的なバースト波を使用することで再充電されるか、またはいずれかの他の同様の手段により再充電されるかもしれない。二次電池の使用については、2001年3月23日に出願(出願番号 No. 09/815,884)されたタイトル名「バッテリーで操作された無線通信装置とメソッド」の出願で議論されており、これは、本出願の出願人と共有され、参考のためにここで取り込まれる。
FIG. 9D shows yet another
図10は、図9Aから9Dで示された回路に対する操作方法のフローチャートを示す。図10に示されるように、バッテリー908、回路910、および起動作用スイッチ930を含むプラットホームまたはシステム900は、参照番号1010で示されるように。初期には非活性化された状態にある。一般に非活性化された状態はスイッチ930が開位置にある時であることに注意されるべきである。しかしながら、非活性化された状態が、起動作用スイッチが閉位置にある時である場合もある。さらに、多くのスイッチ機構があり、そして、他のスイッチが活性である間、1つの特定のスイッチが非活性化されるかもしれない。非活性化された状態1010から、起動の動作1020が起こる。その起動動作は、一般に、起動活性スイッチ930を閉じて、バッテリーと、回路およびエレクトロニクス910間の電気通信を設定する。言い換えれば、起動作用スイッチは閉じ、そして、バッテリー908は、回路910に供給する。起動動作1020の後に、回路910かエレクトロニクス910が、作動するか、または操作1030に置かれる。操作1030は、タイミング回路914に応じて特定の時間にメモリ912にイベントを格納することを含むことができる(図9Aから9Dに示す)。その上、マイクロプロセッサかマイクロコントローラ916(図9Dで示す)によって実行されるように、操作は特定のタスクを含むことができます。
FIG. 10 shows a flowchart of the method of operation for the circuit shown in FIGS. 9A to 9D. As shown in FIG. 10, a platform or
図11はこの発明の別の実施例を示す。バッテリー1110と起動作用スイッチ1130はこの特定の実施例に含まれる。言い換えれば、バッテリー1110は図1から8で示されたような薄にフィルムバッテリーであり、そして、起動作用スイッチ1130はバッテリー1110に取り付けられるかまたは、統合される。その起動作用スイッチ1130は、薄いフィルムバッテリーの一部として形成でき、より正確に言えば、基板55上のバッテリー1110に沿って形成できる。回路または他のエレクトロニクスは、基板55上にないが、後でコンタクト1141と1142に接続される。言い換えれば、共に基板55上にある、薄いフィルムのソリッドステートのバッテリー1110および起動作用スイッチ1130から隔てられたエレクトロニクスは、基板上にない、いずれかの形態のエレクトロニクスに接続される。
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention. A battery 1110 and a start-
図12Aと12Bは、図9A−9Dと他の適当な装置の装置で使用することができる1つのタイプの起動作用スイッチを示す。図12Aと12Bで示した起動作用スイッチはMEMS装置である。 図12AはMEMSの起動作用スイッチ1230の平面図を示し、一方、図12BはMEMSの起動作用スイッチは1230の正面図か端面図を示す。起動作用スイッチ1230はベース1201を含む。ベース1201には、第1の(長い)カンチレバーのビーム1210、第2の(中間の長さの)カンチレバーのビーム1212、および第3の(短い)カンチレバーのビーム1214が取り付けられる。第1のカンチレバーのビーム1210の端部には、ウエイトまたはウエイト端1211がある。同様に第2のカンチレバーのビーム1212の端部には、ウエイト端1213があり、そして、第3のカンチレバーのビーム1214の端部には、ウエイト端1215がある。また、それぞれのカンチレバーのビームの端は電気的なコンタクト材料を含む。そのカンチレバーのビームは、電気的パスまたは電気的トレースに沿って電気を伝えることができる。第1のカンチレバーのビーム1210は、コンタクトまたはパッドエリア1241で終端する電気的トレース1240を持つ。第2のカンチレバーのビーム1212は、電気的パッドまたは端部1243で終端する電気的トレース1242を含む。一方、第3のカンチレバーのビーム1214は、パッドまたは端部1245で終端する。そのカンチレバーのビーム1210,1212および1214はそれぞれが異なる長さを持つ。その結果、それぞれのビームを曲げるために必要な力は異なる。言い換えれば、ウエイト端を有する長いカンチレバーのビームは、カンチレバーのビーム1212を曲げて電気的パッド1222に接触させるために必要なショック負荷に比べ、より小さい力で曲がって電気的パッド1220に接触する。第3のカンチレバーのビーム1214は、カンチレバーのビーム1210、または1212のいずれよりも短い。その結果、カンチレバーのビーム1214がコンタクト1224と接触するには、そのカンチレバーのビーム1214の曲げにより大きいショック負荷または力を必要とする。その起動作用スイッチ1230(図12Aと12Bで示す)は、基本的にそれが異なったレベルのショックで機能する3レベルスイッチである。この特定の起動作用スイッチ1230の他の実施例では、各々のカンチレバーのビームは同じ長さであり、そしてそのカンチレバーのビームの端部でのウエイトを変え、その結果、より重いウエイトはより小さいショック負荷で応答し、より軽いウエイトのビームはより大きいショックレベルのみに応答する。さらに熟考されるように、1本のカンチレバーのビームまたは複数のカンチレバーのビームがあってもよい。言い換えれば、この起動作用スイッチの発明は、必ずしも3片のカンチレバーのビーム構造に限定されるというわけではない。
Figures 12A and 12B illustrate one type of activation switch that can be used in the apparatus of Figures 9A-9D and other suitable devices. The activation switch shown in FIGS. 12A and 12B is a MEMS device. 12A shows a plan view of the
図13は起動作用スイッチ1330の別の具体化を示す。その起動作用スイッチ1330は実際にX-軸、Y-軸、およびZ-軸の起動のための別々のスイッチを含む。Z-軸のスイッチ1330Aは、それぞれ実質的に等しい長さおよびウエイト端を1311、1313、および1315を持っている3本のカンチレバーのビームを含むMEMS装置である。それぞれの端部1311、1313、および1315のウエイトは実質的に同じである。しかしながら、各々のカンチレバーのビーム1310,1312および1314の本体または幅が変化しており、その結果、第1のカンチレバーのビーム1310の幅は僅かであり、そして最後のカンチレバーのビーム1314の幅は、カンチレバーのビーム1312の幅より大きく、そのカンチレバーのビーム1312の幅は、ビーム1310の幅とビーム1341の幅との中間である。このように、同じサイズのウエイトであっても、アームまたはカンチレバーのビーム1310、1312および1314に異なるショック負荷に応答する。カンチレバーのビームの端部は、パッド1320、1322、および1324と電気的なコンタクトを形成する。それぞれのビームは、それぞれのスイッチがショック負荷のためイネーブルにされるとき、スタティックメモリ内にイベントの時間を格納することができるように、電気的なトレーを持つ。
FIG. 13 shows another embodiment of the activation switch 1330. The activation action switch 1330 actually includes separate switches for X-axis, Y-axis and Z-axis activation. Z-axis switch 1330A is a MEMS device that includes three cantilever beams having 1311, 1313, and 1315 with substantially equal lengths and weight ends, respectively. The weight of each
以前言及したように、1330AはZ-軸のための起動作用スイッチを示す。また、システム、プラットホームまたは起動作用スイッチ1330は、X方向へのスイッチ1330B、およびY方向へのスイッチ1330Cを含む。それぞれのこれらのスイッチは同様であり、したがって、簡略化のためにスイッチ1330Bの1つのみを説明する。また、起動作用スイッチ1330Bは、1セットのカンチレバーのアーム1310'、1312'、および1314'を含む。他方、カンチレバーのビーム1310の端部にはウエイト1311'があり、カンチレバーのビーム1312'の端部にはウエイト1313'があり、そして、カンチレバーのビーム1314'の端部にはウエイト1315'がある。1セットのコンタクトは、起動作用スイッチ1330Bのベースに付けられる。スイッチ1320は、第1のカンチレバーのビーム1310'の端部1311'に接触して位置する。同様に、コンタクト1322'は、第2のカンチレバーのビーム1312'の端部1313'を受け取ると、接触するように位置する。さらに、コンタクト1324'は、カンチレバーのビーム1314'の端部1315'を受け取るために位置する。スイッチのそれぞれが異なるショック負荷のレベルで、または異なるショック負荷のレベルの近傍で活性化するように、起動作用スイッチ1330Bが設計される。したがって、カンチレバーのアーム1310'、1312'と、1314'は、より実質的に製作できるか、端部のウエイトを変更できるか、または異なったショック負荷で作用する種々のスイッチ位置を形成するために、長さを変えることができる。起動作用スイッチ1330Bは、図中のMEMS装置1330Aとわずかに異なった変形である。また、スイッチ1330BはMEMS装置である。同様のスイッチ1330Cは、ショック負荷をY方向に検出するために位置決めされる。X、Y、およびZ-軸のショック負荷で起動されるスイッチは、ある軸で起こるショックが非検出されるのを防ぐためのものであることに気付くべきである。ショック負荷の様々なコンポーネントがX軸、Y軸、およびZ軸で検知されることに気付くべきである。
As previously mentioned, 1330A shows a start-up switch for the Z-axis. The system, platform or activation action switch 1330 also includes a switch 1330B in the X direction and a switch 1330C in the Y direction. Each of these switches is similar, so only one of the switches 1330B will be described for simplicity. The activation switch 1330B also includes a set of
図20はバッテリー2008、回路2010、および起動作用スイッチ2030を含んでいるシステム2000の別の具体化を示す。バッテリー2008、回路2010、および起動作用スイッチ2030は基板2001に位置する。その基板は粘着層56を含む。 背面材156は粘着層56をカバーする。背面材156は、いくつかの具体化では、粘着性の56を露出するために取り外すことができる除去可能な剥ぎ取り紙かプラスチックフィルムである。起動作用スイッチ2030は、第1のカンチレバーのバー2031および第2のカンチレバーのバー2032を含む。第1のカンチレバーのバー2031は、第1のコンタクト2033、第2のコンタクト2034および第3のコンタクト2035の間に位置する。コンタクト2033と2034は、Lの形をしていて、実質的にカンチレバーのアーム2031の一部を含む基板と平行な面に位置決めされた部分を含む。したがって、基板の面でのXかY方向のどちらかへの選択されたレベルにある加速度は、カンチレバーのアーム2031を、電気的コンタクト2033か電気的コンタククト2034のどちらかに接触させる。電気的なコンタクト2035は、カンチレバーのアームの下に位置するか、カンチレバーのアーム2031の端部と平行な面内に位置する。 Z方向への加速度は、アーム2031を、コンタクト2035に接触させるか、接続させる。ビームが初期の加速後に別の方向に伝わるとき、ビームをコンタクト2035から向きをそらす加速度は、さらにコンタクト2035に接続する。言い換えれば、ビーム2031は、電気的接続を作るために接触2035をパシッと叩く。
FIG. 20 illustrates another embodiment of a
カンチレバーのビーム2032は、コンタクト2036と別のコンタクト2037の間に置かれる。そのコンタクト2036と2037は、Lの形をしていて、そして、基板2001の面と実質的に平行な面に位置する部分を含む。カンチレバーのビーム2032の端も同じ面内にある。いくつかの具体化では、カンチレバーのアーム2031と2032は、ある面での選択された加速レベルが様々なコンタクトとの電気的な接触または接続をもたらすように、等しく形成される。他の具体化では、カンチレバーのビーム2031、およびカンチレバーのビーム2032は、加速度に対して異なった応答の特性を持つように形成され、その結果、カンチレバーのビームのコンタクト要素2031、2032の1つは、カンチレバーのビームのコンタクト要素の他方より敏感であるかもしれない。カンチレバーのビームのコンタクト要素2031、2032の1つがそのビーム要素に関連するコンタクト要素に接触するか電気的な接続を形成する時、バッテリーは回路に給電する。回路2010は具体的な1つの機能か複数の機能を実行する。
A cantilever beam 2032 is placed between a
稼働時、そのような1つのスイッチか複数スイッチは、ショック負荷を検出して、それらの時間を記録するのに使用されるかもしれない。例えば、そのようなスイッチまたは起動作用スイッチ1330、1230、2030の1セットは、いくつかの出荷状況で役に立つ。起動作用スイッチのより多くの応答部の1つを初期に起動させるために、荷主は、ショック負荷の非常に低いしきい値を持つ起動作用スイッチを含む。言い換えれば、荷主は、棚からパッケージを取る時に、起動するスイッチ(極めて低いショック負荷で起動する)を持つようにしてもよい。棚は非常に低い衝撃荷重によって動かされるであろう)。次に、この起動はタイマかタイミング回路914で検知され、次に、メモリ912に置くことができる。出荷の間、または出荷後の別の時間に、パッケージが落とされたか、激しいショック負荷を受けたなら、カンチレバーのビームの別のものにおいて、それのコンタクトポイントで接触するようになる。言い換えれば、大きいショックの発生は、より短いか、それほど敏感でないビームの1つによって検知されるであろう。別の方法で言い換えれば、大きいショック負荷の場合、少なくとも2本のビームがそれぞれのコンタクトと接触するか、起動作用スイッチの3つすべてが接触する可能性がある。この時は、検知され、そして、だれが出荷される壊れた製品の代金を支払うかを決定され得るかもしれない。言い換えれば、荷主がパッケージの所持しいてた時間枠の間に製品を出荷するなら、荷主は支払うべきである。それが届けられたのを示すことができるなら、消費者が損傷した製品の代金を支払うべきか、またはメーカーや荷主が、製品への損害を償う必要はないはずである。
In operation, such a switch or switches may be used to detect shock loads and record their times. For example, one set of such switches or
ショック負荷に対するこの特定の起動作用スイッチの別の使用例は、保証の期間の開始時間をマークするようにしてもよい。例えば、ショック負荷で起動されるスイッチの1つが、パッケージと出荷時点で極めて敏感であるなら、保証か他の時間枠の開始を示すスイッチの起動に基づいて時計かタイマを始動することができる。後で、消費者が保証使用を求めたとき、その要件は製品と共にパッケージを返すということであるかもしれない。保証の時間をチェックすることができる。これは、消費者が、別の製品を注文して、保証下の新しい製品を返却することを防止する。 Another example use of this particular activation switch for shock loads may be to mark the start time of the warranty period. For example, if one of the switches activated by a shock load is very sensitive at the time of package and shipment, a clock or timer can be started based on the activation of the switch indicating the start of a warranty or other time frame. Later, when a consumer seeks warranty use, the requirement may be to return a package with the product. You can check the warranty time. This prevents the consumer from ordering another product and returning a new product under warranty.
いくつかの具体化では、ショック負荷で起動するスイッチ1330、1230または2030を含むシステムは、製品に直接取り付けることができるか、製品のパッケージに直接取り付けできる、剥ぎ取りラベルまたは出荷用ラベル内に含まれることができる。図14Aと14B(スイッチは不図示)は、1230、1330、または2030などのようなショック負荷で起動されるスイッチを含むシステを用いる二つの特定のラベルを示す。また、ショック負荷で起動されるスイッチ230, 1330, and 2030 は、加速度計と呼ばれるかもしれない。バッテリー、薄いフィルムのソリッドステートのバッテリー、加速度計またはエレクトロニクス910(図の9Aと9Bで示す)は、図14Aで示した出荷ラベルか図14Bで示した製品ラベルなどのラベルの一部として形成できる。それぞれのラベルは、プラットホームか、薄いフィルムのソリッドステートのバッテリー908(図9Aと9Bで示す)、回路910(図9Aと9Bで示す)および起動作用スイッチ930(図9Aと9Bで示す)を含む1410、1410'を含む。
In some embodiments, a system that includes a shock load activated
いくつかの実施例で備えられたように、図15は、プラットホームかシステム1520を含む。図15は、バッテリー908、回路910、および、スイッチ1230か1330か2030(図15では不図示)のような起動作用スイッチ930(図9Aと9Bで示す)を含む砲丸または他の法令を示す。図15は砲丸または法令1510を含む。弾丸か砲丸の中に収容されるのは、バッテリー908、回路910(図9Aと9Bで示す)、および、起動作用スイッチまたは加速度計1230か、1330か、2030(図15では不図示)を含むシステム又はプラットホームである。回路910は、マイクロプロセッサかマイクロコントローラ916(図9Aと9Bで示す)を含むかもしれない。弾丸か砲丸1510は、参照番号1512を持つのが示されたものなどの1つのフィンか複数のフィンを含む。そのフィン1515は制御可能である。弾丸1510が撃たれるか、または加速されるとき、起動作用スイッチはシステム1520を非活性化された状態から活性状態に持って行く。砲丸をターゲットら1つのフィンか複数のフィン1512は、その後、システム1520の中のマイクロプロセッサに向けるために、マイクロコントローラにより制御できる。バッテリー908と起動作用スイッチ930に取り付けた回路またはエレクトロニクス910が追加センサ1530を含むかもしれない。例えば、センサ1530は、熱を検出するための赤外線センサか、光を検出するための光起電性のユニットか、目標の別の特性を検出するためのある他のセンサであるかもしれない。システム1520を持っている弾丸か砲丸1510は、ライフル銃か手の銃から発火された弾丸を含む非常に小さいサイズか、または銃から放たれた非常に大きいサイズのものである。
As provided in some embodiments, FIG. 15 includes a platform or
図16Aは磁力によって起動される起動作用スイッチ1630の平面図を示す。図16Bは磁力によって起動されるスイッチの別の実施例を示す。また、スイッチ1630かスイッチ1630'は、一連のカンチレバーのビーム1610、1612、1614があるMEMS装置である。そのMEMS装置は、磁場に敏感な常磁性端がある。ビーム1610、1612、1614は、異なった横断面の幅を持ち、特定強度の磁場に異なって反応する。図16Bで示された磁気スイッチは、カンチレバーのビーム1610'、1612'、および1614'を含む。これらのカンチレバーのビームまたはアームも、異なる磁場に応答する。そのアーム1610、1612、1614は、電気的コンタクト1620、1622、および1624に接触する。一旦、アーム1610、1612、1614、1610'、1612'、または1614'の1つが、電場内の電気的コンタクト1620、1622、1624、1620'、1622'、または1624'に接触すると、図9Bに示されるように、それの下のバッテリーは回路910に接続される。この特定の起動作用スイッチ1630、1630'は、保証期間を開始するために、または保証期間の開始を記録するために役に立つ。消費者が小売店のときに品物を買うとき、例えば、しばしば、磁気装置は、盗難防止メカニズムを取り外すのに使用される。磁気装置は盗難防止装置を非活性化する磁場を生成する。図16Aか16Bに示されたアーム1610、1612、1614、1610'、1612'、または1614'の1つ以上を動かすために、同じ磁場を使用することができる。したがって、保証時間を活性化するか、または開始するために、盗難防止装置を非活性化するのに使用される同じ磁場は使用することができる。別の潜在的な使用は、購入され、盗難防止装置が磁力によって非活性化されるパッケージ内のアイテムか装置は、磁気検出器1630、1630'が、購入された製品またはアイテムの自己診断のトリガーとなるということである。後日の検索のために、スタティックRAMかスタティックメモリ912の中に、自己診断の結果と時間を記録することができる(図9のように)。したがって、購買箇所では、装置が自己診断に合格し、これがその後の保証ワークに使用することができることに気付くべきである。
FIG. 16A shows a plan view of an
図17は起動作用スイッチ930の別の具体化である。図17は圧力検知スイッチ1730の概略を示す。圧力検知スイッチ1730は、第1の細長い電気的コンタクト1710と第2の細長い電気的コンタクト1712を含む。第1の電気的コンタクト1710は、第2の電気的コンタクト1712から切り離されている。圧力検知スイッチ1730は、図14Aか14Bで示されたラベルなどのラベル内に置くことができる。ラベルは剥ぎ取りのバック材が備えられ、そして、メインラベルの可撓性および湾曲を要求するバック材を剥ぎ取る単なる行為は、圧力検知スイッチ1730の第1のコンタクト1710が第2のコンタクト1712に接触させる。また、圧力検知である起動作用スイッチは、出荷用のアプリケーションまたは保証仕事に使用することができる。起動作用スイッチ1230と1330に関してこれらのアプリケーションに関する例について議論する。
FIG. 17 is another embodiment of the
図18はいくつかの具体化の湿気起動作用スイッチ1830における概要を示す。湿気起動のスイッチ1830は、第1の傾斜面1801および第2の傾斜面1802を含む。第1の電気的コンタクト1810は、第1の傾斜面1801に取り付けられ、関連づけられる。そして第2の電気的コンタクト1812は、第2の傾斜面1802に取り付けられ、関連づけられる。湿気が遭遇するか、または発生すると、傾斜面は最も低い可能なポイント(湿気起動スイッチ1830が位置する)に湿気を移動させ、その結果、重力は、傾斜面1801、1802で最も低い可能なポイントに湿気を移動させる。湿気が最も低い可能なポイントに移動したとき、湿気は貯水池1820の中に集まる。貯水池1820内の湿気が、第1の電気的コンタクト1810と第2の電気的コンタクト1812間のギャップをブリッジするまで、貯水池1820は湿気で満たす。したがって、その領域に受け取られる雨でスイッチを起動させることができ、または装置が湿気やぬれた環境の中に潜水した時に起動させることができる。十分な湿気がそのようなスイッチ1830を閉じるか電気的接触を与えた時に、スイッチは、バッテリー908を回路やエレクトロニクス910(図9Aと9Bを参照)に接続することができる。
FIG. 18 shows an overview of the
起動作用スイッチの他のアプリケーションもは熟考される。熱起動作用スイッチ930はいくつかの具体化で使用される。構造はビル内のスプリンクラー装置に必要である構造と同様である。この特定の実施例では、熱起動作用スイッチは、バッテリー908を回路910かエレクトロニクス910と接続状態にする。アプリケーションはスプリンクラー装置で使用される例であろう。それにより、イネーブルにされた後、スプリンクラーは、煙がもう検出されなくなったとき、または部屋内の温度はあるしきい値以下に下降した時に、ディセーブルにされる。
Other applications of the activation switch are also contemplated.
起動作用スイッチ930のもう1つの使用例は、テストパイロット用に飛行機の射出座席に起動作用タイプのスイッチ1230、1330を使用することであろう。テストパイロットは非常に高い高度で何回も飛行機を操縦しており、射出がこれらの高い高度の1つで必要であるなら、席の中のパイロットは彼らが乗り切ることができるくらいの酸素を持っている高度にいるまで、パラシュートが開かないことが必要である。言い換えれば、高い高度での飛行および座席の射出の装備が必要であるなら、パイロットが乗り切ることができるくらいの酸素があるところまで高度を降下することが生命の救済にも有利となる。そのような高度は、10-15,000フィート、または、多分、いかなる他に選択された範囲であるかもしれない。したがって、起動作用スイッチ1230、1330は高度計を含んでいるエレクトロニクスかサーキット910を動作させるであろう。そのエレクトロニクスは、射出座席に取り付けられたパラシュートをいつ展開するかを決定することを読む高度計を使用するであろう。これは、高い高度で脱出しなければならないパイロットのための生存のより十分な見込みを提供するであろう。
Another use case for the
図19はRF起動スイッチを示す。RF信号が起動作用スイッチ930、1930を起動した後に、その他のアプリケーションが利用可能であることが熟考される。 図20は上で説明した。
FIG. 19 shows an RF activation switch. It is contemplated that other applications can be used after the RF signal activates the
図21Aは、ワイヤレスのタグシステム2100の実施例を示す。そのシステムは、無線周波識別(RFID)装置2170とRFID装置と通信するための遠隔RF装置2160を含む。そのRFID装置2170は、フレキシブルな基板2110上に配置されたバッテリー2120、バッテリー2120上に位置し、そのバッテリー2120がパワーを電子回路2130に供給するために、そのバッテリー2120と結合された電子回路2130、2140がバッテリー2120上に配置され、電子回路2130と結合したRFアンテナ、および、バッテリー2120および電子回路2130の反対側にあるフレキシブル基板の側部に配置された粘着性の層2150を含む。示された具体化では、配線2131は、電子回路2130をバッテリー2120とアンテナ2140につなげる。別の具体化では、配線とコンタクトの層は、電子回路2130をバッテリー2120に結合するために、バッテリー2120と電子回路2130の間に配置される。いくつかの具体化では、電子回路は層としてRFID装置上に形成される。他の具体化では、電子回路は、堆積された層上に取り付けられ、かつ、配線層によってバッテリーに接続された前形成された(すなわち、プレビルトの)集積回路を含む。
FIG. 21A shows an embodiment of a
図21Bで示されたようなシステム2100の別の具体化では、RFアンテナ2140は、フレキシブルな基板2110上に堆積される。
In another implementation of the
図21Cで示されたようなシステム2100の別の具体化では、 RFアンテナ2140はフレキシブルな基板2110上に堆積され、電子回路2130はフレキシブルな基板2110上のバッテリー2120に隣接して配置され、そして、粘着性の層2150は、バッテリー2120と電子回路2130の反対側にあるフレキシブルな基板の側に堆積される。
In another embodiment of
図21Dで示されたようなシステム2100の別の具体化では、電子回路2130はフレキシブルな基板2110上のバッテリー2120に隣接して配置され、それにより、一様に基板を形成して、粘着層 2150'が、バッテリー2120および電子回路2130により形成された一様な表面上に堆積されことを可能にするか、または、粘着層 2150'がフレキシブルな基板2110上に形成されることを可能にする。
In another embodiment of the
図21Eで示されたようなシステム2100の別の具体化では、バッテリー2120はフレキシブルな基板2110の第1の側に堆積され、そして、粘着層2150''が電子回路2130上に堆積されるか、バッテリー2120上に堆積されることを可能にするために、電子回路2130とRFアンテナ2140はフレキシブルな基板2110の反対側に置かれる。
In another embodiment of
図21Fは、フレキシブルな基板2110上に位置する粘着層2150の1つの具体化を示す。粘着層2150は、リリース可能なタイプの粘着層か、永久的な粘着層を含むいずれのタイプの粘着層であってもよいことに気づくべきである。いくつかの具体化では、剥ぎ取り可能な紙(リリースペーパーとも言う)またはプラスチック層2152により覆われた剥ぎ取りステッィクのタイプの粘着層である。いくつかの具体化では、粘着層2150は、基板2110の表面全体をカバーし、一方、他の具体化では、粘着層2150は、基板表面2110の一部のみをカバーする。いくつかの具体化では、粘着層2150はバッテリー2120のすべてか一部をカバーする。いくつかの具体化では、粘着層2150は電子回路のすべてか一部をカバーする。いくつかの具体化では、粘着層2150は、バッテリー2120に隣接して電子回路2130を堆積することによって形成された一様な表面のすべてか部分をカバーする。
FIG. 21F shows one embodiment of the
図22はバッテリー2220の具体化を示す。コンタクトフィルム2257が形成される基板2210を提供する。コンタクトフィルム2257は、電流コレクタとして機能し、そしてリード2258に接続され、いくつかの具体化では、それは、バッテリー2220の1つの極を外部の回路に接続する。いくつかの具体化では、電子回路2130(図21A−21Eで示す)は、その電子回路が形成される時にバッテリー2220に取り付けられる。他の具体化では、電子回路2130は、バッテリー2220から隔てられ、例えば、電子回路か形成される時に、バッテリー2220に取り付けられない。 電極フィルム2259はコンタクトフィルム2257上に形成される。いくつかの具体化では、電極フィルム2259は、フィルム間のインタフェースの領域を最大にすることによって抵抗を最小にするために、実質的にコンタクトフィルム2257の表面を覆っている。いくつかの具体化では、電極フィルム2259は薄いフィルムバッテリー2220のためのカソードである。電解質フィルム2261は電極フィルム2259上に形成される。電極フィルム2263は電解質フィルム2261上に形成されたアノードである。電解質フィルム2261は電極フィルム2263から電極フィルム2259を分離する。コンタクトフィルム2265は電極フィルム2263上に形成される。コンタクトフィルム2265は、電流コレクタとして機能し、そしてリード2267に接続され、そのリードはバッテリー2220の1極を外部回路に接続する。いくつかの具体化では、コンタクトフィルム2265は、これらのフィルム間のインタフェースのエリアを最大にして抵抗を最小にするために、実質的に電極フィルム2263の表面を覆う。いくつかの具体化では、電極フィルム2263は薄いフィルムバッテリーのためのアノードである。
FIG. 22 shows an embodiment of
1つの具体化では、電解質フィルム2261はLiPONを含む。この場所に使用されるように、LiPONは一般に、リチウムリン窒化酸化物の材料に関係する。1つの例はLi3PO4Nである。他の例は、電解質を通過するリチウムイオンの移動性を増加させるように、窒素のより高い比率を取り入れる。 In one embodiment, the electrolyte film 2261 includes LiPON. As used in this location, LiPON generally relates to lithium phosphonitride oxide materials. One example is Li3PO4N. Another example incorporates a higher proportion of nitrogen to increase the mobility of lithium ions through the electrolyte.
ソリッドステートのバッテリー2220を作るための方法は上で説明した。
The method for making the
いくつかの具体化では、ソリッドステートのバッテリー2220は5または6つのステージで形成される。第1のステージは、70Vおよび2Aで4分間にわたり、5sccmの速度でイオン銃に流れるアルゴンの雰囲気中でMk II Ion Gunシステムを使用して基板のプレ清掃で開始される。ニッケルの2500Aカソード金属層は、次に200mAおよび6500Vを使用する電子ビーム銃でニッケルを堆積させることによって、基板2210上に形成される。第2のステージは、12mT圧のアルゴン下で、250Wのパワーで1分間に対し、ニッケルカソードのコレクタのスパッタ・エッチングで開始する。続いて、15mT圧で80%の酸素と20%のアルゴンの雰囲気中で、1200Wのパワーで5分間、ターゲットの酸化がなされる。カソード層2259は、15mTの圧力で80%の酸素と20%のアルゴンの雰囲気中で、1200WのパワーでLiCoO2が60分堆積されることにより、カソード金属層上に形成される。第3のステージは、5mTの圧力の窒素内で750Wのパワーで5分、ターゲットの酸化で開始される。そして、電解質層2261は、5mT圧での窒素の40sccmの雰囲気中で750Wのパワーで57分間、Li3PO4の堆積により形成される。そして、他の具体化では、アノードの堆積ステージは、アノードを堆積するために実行される。第4のステージは、70Vおよび2Aで4分間にわたり、5sccmの速度でイオン銃に流れるアルゴンの雰囲気中でMk II Ion Gunシステムを使用して先に形成した層のプレ清掃で開始される。銅の2500Aアノード金属層は、次に150mAおよび7600Vを使用する電子ビーム銃で銅を堆積させることによって、電解層上に形成される。第5のステージは、70Vおよび2Aで4分間にわたり、5sccmの速度でイオン銃に流れるアルゴンの雰囲気中でMk II Ion Gunシステムを使用して先に形成した層のプレ清掃で開始される。SiNの5000A不動態化層は、次に150mAおよび7600Vを使用する電子ビーム銃で形成される。同時に、90V、2AでMk II Ion Gunシステムおよび、そこを流れる窒素の18sccmのガスを用いて、成長しているフィルムに衝突させる。
In some implementations, the
図23Aは、バッテリー2320、電子回路2330、RFアンテナ2340、およびRF起動作用スイッチ2350を含んでいるRFID装置2300の回路図を示す。バッテリーは、図21A−21Fおよび図22で示されるように、基板2110上に形成される典型的な薄いフィルムバッテリーである。その回路、基板2110上のバッテリー2320に組み込まれ、取り付けられてもよい。代替として、電子回路2330は、電子回路2330上で形成した基板2110とバッテリー2320上にに形成されるか、または置かれてもよい。また、RF起動作用スイッチ2350は、バッテリー2320と電子回路2330に伴う基板上に形成される。RFアンテナ2340によって受け取られたRFエネルギーは、検出され、そして、アンプ回路ト2352はイベントの発生を取り込む。スイッチ2354は閉じられ、電子回路2330へバッテリーパワーを結合して動作させる。電子回路2330は、ソリッドステートメモリ2334や、タイミング回路2336や、マイクロプロセッサ2332などの付加装置を含む。通常、示されたようなメモリ2334は、不非揮発性のメモリである。不揮発性のメモリは、電子回路2330が給電されるか、否かの情報を格納する。言い換えれば、不揮発性のメモリ2334とタイミング回路2336を使用すると、バッテリー2320が電子回路2330を動かすことができる時間枠の間、メモリ2334内に、あるイベントの回数を記録することは可能である。例えば、ある場合に、RF起動回路2350が閉にされるか、アクティブな状態に置かれた時間をメモリ2334内に記録することができる。RF関連の発生がスイッチを起動させた日と時間または単に時間を記録するために、タイマを含んでいるタイミング回路2336は使用することができる。電子回路2330がいったんアクティブになると、マイクロプロセッサ2332は具体的な機能を実行するかもしれない。マイクロプロセッサ2332は、非常に特定の、そして、限られたタスクを持つことができ、従って、特定のタスクを実行するように委ねられたマイクロコントローラと呼ばれるかもしれない。
FIG. 23A shows a circuit diagram of an
図23BはRFID装置2301の別の具体化の回路図を示す。RFエネルギーは、RFアンテナ2340で受け取られ、そしてアンプ回路2352が検出する。これはフリップフロップを2356を設定し、低パワーモードから活性モードへ電子回路2330を起動する。 低パワーモードに再入するために、低パワー信号2357はフリップフロップ2356をリセットする。いったん起動されると、装置は図23Aで議論したように作動する。
FIG. 23B shows a circuit diagram of another implementation of the
図23Aと23Bで示されたソリッドステートのバッテリー2320は、単に1回使用のバッテリーか、再充電可能に形成されることに気付くべきである。バッテリー2320は、光電池(基板の表面に任意に形成されるか、または堆積される)を使用し、そして光にプラットホームをさらしながら再充電することができるか、または無線周波数の周期的なバーストを使用することで再充電されるか、またはいずれかの他の同様の手段でもあるかもしれない。二次電池の使用については、2001年3月23日に出願された米国特許出願(出願番号 09/815,884)の「バッテリーで操作される無線通信装置と方法」および、2003年1月2日に出願された米国特許出願(出願番号 10/336,620)の「ソリッドステートの起動作用のバッテリー装置と方法」に開示されており、これらは本出願の出願人に共有されており、参考のためにここで取り込む。
It should be noted that the
ある必要性は単一のプラットホームでエネルギー、格納、およびエレクトロニクスの統合の利益を得る産業の中に存在する。 There is a need in an industry that benefits from energy, storage, and electronics integration on a single platform.
この発明は、エレクトロニクス(RFエレクトロニクスを含む)およびソリッドステートのバッテリーを単一の装置を統合する装置を提供する。多くの例は、システムかプラットホームは、非常に小さい形状因子を持つ。図21Aから24Bは、そのようなシステムかプラットホームの模範的サンプルを示す。特定の実施例は以下に述べる。 The present invention provides an apparatus for integrating a single device with electronics (including RF electronics) and solid state batteries. In many instances, the system or platform has a very small form factor. 21A-24B show an exemplary sample of such a system or platform. Specific examples are described below.
この特定のRFID装置の1つの使用例は、保証期間の開始時間をマークする。例えば、RFID装置が製品に取り付けられるなら、製品を購入するとき、RFエネルギーは装置をアクティブにし、そして、補償時間またはフレームの開始をマークするためにクロックがスタートされる。代わりに、RFエネルギーは、装置に永久に収納されるタイムスタンプを送る。これは、保証期間が開始した時に関する非常に厳密な近接か非常に厳密な近似を考慮する。消費者が保証中にある製品を返したがっていたとき、後で、保証の要求は、製品と共にパッケージかラベルを返すということであるかもしれない。保証の時間はその後にチェックされる。これによって、消費者は、保証の期間に別の製品を注文して、新製品としてそれを返すことができないであろう。いくつかの具体化では、RF起動スイッチを含むシステムは、製品に直接に、または製品のためのパッケージに直接に取り付けられる剥ぎ取りラベルまたは出荷用のラベルに含まれることが出来る。図24Aと24Bは、RF起動スイッチ2350を含むシステムを使用するラベルを用いた二つの具体化を示す。薄いフィルムのソリッドステートのバッテリー2320、RF起動スイッチ2350、および電子回路2330を含んでいるシステムは、いくつかの具体化にて、図24Aで示した出荷用または郵便用のラベル、または図24Bで示された製品のラベルのようなラベルの一部として形成される。それぞれのラベルは、薄いフィルムのソリッドステートのバッテリー2320、電子回路2330、およびRF起動スイッチ2350を含んでいるプラットホームかシステム2410、2410'を含む。
One use case for this particular RFID device marks the start time of a warranty period. For example, if an RFID device is attached to a product, when purchasing the product, RF energy activates the device and a clock is started to mark the compensation time or start of frame. Instead, the RF energy sends a time stamp that is permanently stored in the device. This takes into account a very close proximity or a very close approximation as to when the warranty period starts. Later, when the consumer wants to return a product that is under warranty, the warranty request may be to return a package or label with the product. The warranty time is then checked. This would prevent the consumer from ordering another product during the warranty period and returning it as a new product. In some implementations, the system including the RF activation switch can be included on a peel-off label or shipping label that is attached directly to the product or directly to the package for the product. FIGS. 24A and 24B show two implementations with labels using a system that includes an
別の例は、出荷およびイベントに関連した郵送の時間を検出して登録するために、ラベル2410(図24Aを参照)を郵送するか出荷する際に、RFID装置を使用することである。RF送信装置は、出荷持続時間の開始を検出して、登録するために、RF起動スイッチ2350とスタートタイミング回路2336を起動させるであろう。この特定のRFID装置の別の例か使用は、プリントされたラベル上の情報に対するバックアップか補足としての使用を含む。印刷情報が損失でもう読み込み可能でないか、または入手できなくなるなら、促された時、RFID装置は格納された情報をRF受信装置に伝えるかもしれない。
Another example is the use of RFID devices when mailing or shipping labels 2410 (see FIG. 24A) to detect and register mailing times associated with shipping and events. The RF transmitter will activate the
別の例は、特性にタグ付けをして、追跡するために、製品ラベル2410'(図24Bを参照)内のRFID装置を使用することである。遠隔のRF送信および受信装置は、倉庫、出荷および受取りエリア内の様々なステーションに置くことができる。遠隔のRF装置は、次に、パッケージがステーションを通過した時に、検出して、登録する。また、別の例では、RFID装置も、携帯用のRF送信および受信装置で、特性の場所を見つけるために使用される。いくつかの具体化では、遠隔のRF装置は、特定のRFID装置のために査問コードを伝える。査問からのRFエネルギーは、RFID装置をアクティブし、そして、そのRFID装置は、査問コードを解析し、そしてRFID認識コードを送信することで応答し、それにより、特定のRFID装置の存在を遠隔のRF装置に示す。
Another example is to use an RFID device in
別の例は、電気泳動などの方法でドラッグを提供するためにスキンに付着したドラッグパッチを使用する薬物療法システムでRFID装置を使用することである。薄いフィルムのソリッドステートのバッテリーの使用は、電子回路が電気泳動的の装置で使用されるのを許容し、一方、患者の衣服を妨げないように少ない装置プロフィールを維持する。この例では、RFID装置はドラッグ貯水池を含むドラッグパッチに取り付けられる。電子回路2330は、ドラッグの大きい丸薬の配送を始めるために装置を動かす。マイクロプロセッサ2332は、いつ装置を起動させたか、いつドラッグの大きい丸薬を届けたか、そして、いくつの大きい丸薬を届けなどだったかなどの情報をメモリ2334に格納する。タイミング回路2336は、サーキットを調節して、患者か介護人が、あまりにも頻繁に投与量を管理することを防ぐために任意に使用される。介護人は、RFエネルギーを送信して、ドラッグの大きい丸薬の配送を開始するために、または、RFID装置について査問して、ドラッグの履歴を決定するために、任意に遠隔RF装置を使用する。いくつかの具体化では、RF装置がRF起動スイッチを起動したとき、RFID装置はアクティブにされる。他の具体化では、装置のRFID部分が装置のドラッグ貯水池の部分に取り付けられているとき、RFID装置はスイッチがアクティブにされる。
Another example is the use of an RFID device in a drug therapy system that uses a drug patch attached to a skin to provide a drug by methods such as electrophoresis. The use of a thin film solid state battery allows electronic circuitry to be used in electrophoretic devices while maintaining a low device profile so as not to interfere with the patient's clothing. In this example, the RFID device is attached to a drag patch that includes a drag reservoir. The
図25AはRFID装置を使用する方法2500の1つの具体化を示す。その方法2500は、マルチビット識別子の値およびフレキシブルな基板に堆積された薄いフィルムバッテリーを含む剥ぎ取って貼り付けるフレキシブルなRFID装置2100を供給し(2510)、RFID装置2100を物品に圧力付着し(2520)、RFID装置にてRFエネルギーを受けとり(2530)、そして回路をアクティブにするために、RFエネルギーの受信に基づき、バッテリーパワーをRFID装置2170(図21Aに示す)に結合する(2540)ことを含み、そのアクティブ化は、RFID装置2170のマルチビット識別子に基づく識別子(ID)値を送ることを含む、RFID2170内のタスクを開始する(2550)。
FIG. 25A shows one implementation of a
図25Bで示されるような別の具体化では、タスクは、起動する開始時間をRFID装置2170に格納することである(2551)。図25Cで示されるような別の具体化では、タスクは、2552RFID装置2170での自己チェックを実行し(2552)、そして、自己チェックの結果を格納する(2553)ことである。図25Dで示されるような別の具体化では、RFID装置2170は、遠隔RF送信機装置2160から査問コードを受け取り(2554)、そして、査問コードの解析を実行し(2555)、そして、査問コードの解析に基づき、ID値を遠隔RF受信装置2160に送信する。別の具体化では、遠隔装置から査問コードを受信することで、RFID装置2170にイベントのタイムスタンプを格納する(2557)。図25Eで示されるような別の具体化では、RFID装置2170は、出荷のイベントをマークするために第1のタイムスタンプを格納し(2557)、そして、受信のイベントをマークするために第2のタイムスタンプを格納する(2558)。
In another embodiment as shown in FIG. 25B, the task is to store the start time to start in RFID device 2170 (2551). In another embodiment as shown in FIG. 25C, the task is to perform a self-check with 2552 RFID device 2170 (2552) and store the result of the self-check (2553). In another embodiment, as shown in FIG. 25D,
図26Aに示された別の方法は、RFID装置2170を形成することを含む。その方法2600の1つの具体化は、フレキシブルな基板を与え(2610)、アノード、カソードおよびアノードとカソードを分離する電解液を含むバッテリーを堆積し(2620)、配線層を堆積し(2630)、バッテリーに接続される電子回路をバッテリー上に配置し(2640)、剥ぎ取って貼り付けるアプリケーションを可能にするために、感圧性粘着層を堆積し(2650)、そしてRFID装置を覆う(2660)。いくつかの具体化は、図26で示された順にこれらのプロセスを実行することを含み、他の実施例は、1つの操作として1つ以上のプロセスを結合し、または、異なる順でプロセスを実行し、異なる順の層を持つことになる。1つの具体化は、(i) カバー、(ii)電子回路、(iii)配線層、(iv)バッテリー、(v) 基板、および(vi)感圧粘着剤として、RFID装置の要素をアレンジすることを含む。別の具体化では、方法2600は、プリントされたラベルをRFID装置の上に形成することを含む(2670)。
Another method illustrated in FIG. 26A includes forming
図26Bで示されるような別の具体化では、およそ50eVからおよそ95eVの間のイオンアシストエネルギーを用いて、バッテリーは基板上に堆積される。 In another embodiment as shown in FIG. 26B, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between about 50 eV and about 95 eV.
他の具体化では、バッテリーは、70eVから90eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、65eVから70eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、70eVから75eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、75eVから80eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、80eVから85eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、85eVから90eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、90eVから95eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、65eVから95eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、65eVから85eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、65eVから75eVの間のイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、上の範囲の一方または両端の値に近似する。他の具体化では、バッテリーは、およそ65eVのイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。他の具体化では、バッテリーは、およそ70eVのイオンアシストエネルギーを使用することで基板上に堆積される。 In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 70 eV and 90 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 65 eV and 70 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 70 eV and 75 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 75 eV and 80 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 80 eV and 85 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 85 eV and 90 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 90 eV and 95 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 65 eV and 95 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 65 eV and 85 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy between 65 eV and 75 eV. Other implementations approximate values at one or both ends of the above range. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy of approximately 65 eV. In other embodiments, the battery is deposited on the substrate using ion assist energy of approximately 70 eV.
いくつかの具体化では、フレキシブルな基板に堆積されたバッテリーは二次電池である。 In some embodiments, the battery deposited on the flexible substrate is a secondary battery.
この発明の別の態様は、剥ぎ取って貼り付けるフレキシブルなバッテリー動作の装置を提供する。図21A−21Fで示されたようないくつかの実施例は、フレキシブルな基板2110、フレキシブルな基板2110上に堆積された薄いフィルムバッテリー2120、バッテリー2120上に堆積され、給電されるためにバッテリー2120に結合された電子回路、電子回路2130に結合された無線周波(RF)アンテナ2104を備える。他の具体化では、層の順は図26で示されたそれと異なり、 例えば、電子回路は、いくつかの具体化では、バッテリー層の近傍かその下の基板に置かれる。
Another aspect of the present invention provides a flexible battery operated device for stripping and applying. Some embodiments, such as those shown in FIGS. 21A-21F, include a
装置の別の具体化では、電子回路2130は、電気的に電子回路2130を起動するRFイネーブルスイッチを含む。別の具体化では、RFイネーブルスイッチはMEMS装置を含む。別の具体化に、装置のRFアンテナ2140は基板2110に統合される。別の具体化では、装置のバッテリー2120は二次電池である。図27で示されるようにRFID装置を形成する1つの態様は、多数のRFID装置上に除去可能に固定される、巻き取りによる除去層を含む。
In another embodiment of the device,
この発明のもう一つの態様は図28Aに示されるようにRFID装置を作るシステムを提供する。そのシステム2800は、1つ以上のソース基板2809を与える1つ以上の供給リール2810、1つ以上の電子回路およびRFアンテナを与える1つ以上の供給リール2810、1つ以上の基板上に層を堆積する1つ以上の堆積ステーション、基板への取り付けのために、剥ぎ取って貼り付ける粘着層を与える供給リール2827、供給リール2810、堆積ステーション2811およびアシストソース2817を含む真空チャンバー2807を含む。システムに堆積された層は、バッテリーを形成するための層、バッテリーを電子回路に結合すると共にRFアンテナを電子回路に結合する配線層を含む。バッテリーを形成するために堆積された層は、(a) カソード層、(b) 電解質層、および(c) アノード層を含む。その基板は、弓形の熱表面2815上に供給され、エンド・ロール2813によって巻き取られる。第1の材料の堆積ステーション2811は、基板2809に堆積されるために、adatomのビームを発生させる。ビーム2812は、バッテリーの層を形成するために、基板2809の位置2819に合焦する。アシストソース2817は、基板2809に向けられた、励起粒子のビームを発生させる。その励起された粒子ビーム2814は、成長および第1のビーム2812の堆積材料の化学定量法を制御するのに必要であるエネルギーを提供する。したがって、結晶構造は、以下により詳しく述べるように、基板2809上に形成される。様々な具体化では、基板2809は、エネルギー蓄積装置が作られるエラストマーか重合体か紙、および/または、プラスチックのウェブかシートを含む。細長い基板2809は、多くのエネルギー蓄積装置が基板の連続した位置に堆積さられるのを許容し、その結果、エネルギー装置の生産速度を改善する。いくつかの具体化では、基板2811上の多くの異なる位置で同時に堆積できるように、多数の堆積ステーション2811が備えられる。
Another embodiment of the present invention provides a system for making an RFID device as shown in FIG. 28A. The
いくつかの具体化では、電解質の材料にエネルギーを同時に供給しながら、電解質フィルムの堆積は、カソードフィルムに少なくとも部分的に接触する位置に、電解質の材料を向けることを含む。 1つの具体化では、そのエネルギーは励起された粒子により供給される。 そのようないくつかの具体化では、励起された粒子は、励起されたイオンである。そのようないくつかの具体化では、アシストソースからの励起された粒子は、例えば不活性ガスなどのように、電解質の材料と異なった材料のものである。他の具体化では、励起されたイオンは、堆積された層の一部になるように、堆積の他のコンポーネントと反応する。励起された粒子は、望ましい硬質の電解質フィルム構造の成長を助けるために、エネルギーを電解質の第1の材料に供給する。そのうえ、これは、成長している電解質フィルムの化学定量法を制御する。 In some embodiments, while simultaneously supplying energy to the electrolyte material, the deposition of the electrolyte film includes directing the electrolyte material to a location that is at least partially in contact with the cathode film. In one embodiment, the energy is supplied by excited particles. In some such embodiments, the excited particles are excited ions. In some such embodiments, the excited particles from the assist source are of a different material than the electrolyte material, such as an inert gas. In other embodiments, the excited ions react with other components of the deposition to become part of the deposited layer. The excited particles provide energy to the first material of the electrolyte to assist in the growth of the desired hard electrolyte film structure. In addition, this controls the chemical quantification of the growing electrolyte film.
いくつかの具体化では、第1の材料による堆積ステーション2811または第1のソースは、窒素雰囲気中でLi3PO4を提供する。他の具体化では、第1のソース2811は、バックグラウンド圧力がおよそ0.001未満Torrである真空環境でLi3PO4を提供する。アシストソース2817、または第2のドソースは、ソースガスからの励起された粒子を供給する。いくつかの具体化では、第2のソース2817は、酸素(例えば、O2)、および/または、窒素(例えば、N2)を含むソースガスからエネルギッシュなイオンを供給するイオンソースである。他の具体化では、ソースガスは、貴ガス、例えば、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、および/または、クリプトンを含む。励起された粒子、および/または、イオンは、図22のバッテリーの電解質フィルム2261を形成する材料のエネルギーを増加させ、その結果、層ごとの成長を高める。従って、電解質フィルムには、従来の電解質層より高い品質がある。
In some embodiments, the first
LiPON電解質フィルム2261を形成するための具体化は、LiPON電解質フィルムが形成されるべき位置において、またはその位置へ、Li3PO4を供給する第1のソースと、同一の位置にまたはその近傍に励起された窒素粒子を提供する第2のソースを含む。励起された窒素粒子は、位置で電解質フィルムを形成するために、前記位置に与えられたLi3PO4と反応する。これはLiPON電解質フィルムの窒素の量を増加させる。窒素含有量を増加させることは、いくつかの具体化にて、電解質を横切るリチウムイオンの移動性を増加させるために望ましい。 The embodiment for forming the LiPON electrolyte film 2261 was excited at or near the first source supplying Li3PO4 at or to the position where the LiPON electrolyte film is to be formed. A second source providing nitrogen particles is included. The excited nitrogen particles react with Li3PO4 applied at the location to form an electrolyte film at the location. This increases the amount of nitrogen in the LiPON electrolyte film. Increasing the nitrogen content is desirable in some embodiments to increase the mobility of lithium ions across the electrolyte.
さらなる具体化では、基板2809が置かれるチャンバーは、窒素が強化された雰囲気を持つ。LiPON電解質フィルムは、チャンバー内で窒素と反応する第1のソースによって供給されたLi3PO4によって形成される。第2のソースは、電解質フィルムの構成を助ける励起された粒子を供給する。また、別の具体化では、第2のソースは前記位置のLi3PO4に窒素を供給する。したがって、Li3PO4は、チャンバー内の窒素および、第2のドソースから供給された窒素含有の励起された粒子の双方と反応する。これは電解質フィルム2261の窒素含有量を増加させる。いくつかの具体化では、電解質フィルムので窒素含有量を増加させることは、オークリッジのエネルギー省研究室からの公表データにより望ましい。テネシーは、窒素含有量の増加が、電解質フィルム内でイオン伝導率か移動性を増加させることを示している。
In a further embodiment, the chamber in which the
ここでの教えによって形成された薄いフィルムの結晶構造は、従来のカソードフィルム形成技術により達成されたそれらのものよりもより高い純度を持つ。 従来の技術は、再-オーダー」するために、高温のポストカード堆積の焼き鈍しを行い、そして通常のカソードフィルムの構造を陰極の宣誓証言は、従来の陰極フィルムの構造を結晶化する。残念ながら、そのような従来の技術は全体の構造を同じ温度まで焼きなます。適当な基板の材料を排除するそのような温度に耐えなければならないので、これは望ましくない。さらに、異なった層を、それらの異なった要求に合った異なった焼きなましで提供されない。非常に規則正しい結晶の陰極フィルムは、望ましくは、基板および、カソードコンタクトフィルムを含む基板上に形成された他の層に高温の焼き鈍しを与えることなく、望ましい高い純度でかつ、適正に整列した結晶構造を形成するために要求されるエネルギーを提供することにより、この場所に説明された教えにより達成される。さらに、異なった焼きなましのプロセス(異なった層に異なったエネルギーを持っているイオンアシストビームを使用するか、または異なったレートにおいて、または、異なった速度で、または異なった持続時間で堆積し焼きなますなどのように)を使用することで各層を焼きなますことができる。 さらに、前の層の表層を焼きなますことによって、その後の層の品質を高める特定の方法(例えば特定の結晶配向性、または特定のイオンを接着する表面を達成する)で、その後の層を、注文された表面に堆積することができる。 The crystalline structure of the thin film formed by the teachings herein has a higher purity than those achieved by conventional cathode film forming techniques. The prior art performs high temperature postcard deposition annealing to re-order, and the normal cathode film structure cathodic testimony crystallizes the conventional cathode film structure. Unfortunately, such conventional techniques anneal the entire structure to the same temperature. This is undesirable because it must withstand such temperatures that eliminate suitable substrate materials. In addition, different layers are not offered, with different annealing to meet those different demands. A highly ordered crystalline cathode film desirably has a desired high purity and properly aligned crystalline structure without subjecting the substrate and other layers formed on the substrate including the cathode contact film to high temperature annealing. This is accomplished by the teachings described in this place by providing the energy required to form. In addition, different annealing processes (using ion-assisted beams with different energies in different layers, or depositing and annealing at different rates, at different speeds or for different durations). Each layer can be annealed by using). In addition, by annealing the surface of the previous layer, the subsequent layer can be made in a specific way that enhances the quality of the subsequent layer (e.g., achieving a specific crystal orientation, or a surface that adheres specific ions). , Can be deposited on the ordered surface.
いくつかの具体化では、フィルムを堆積させるためにこの場所で示されたシステムは、この発明に基づく電解質のフィルム2261を形成することに適用できる。これらのシステムのいくつかの例は図28A−29Bに示される。 In some embodiments, the system shown here for depositing a film can be applied to form an electrolyte film 2261 according to the present invention. Some examples of these systems are shown in FIGS. 28A-29B.
図28Aのシステムでは、熱制御の表面2815は、表面2815の温度を接続する熱ソース2825に接続される。基板2809は、特定の基板での特定の堆積のプロセスに対して要求された時、基板の温度を制御するための表面2815に熱学的に接触する。1つの具体化では、熱ソースは、冷却剤ソースであり、例えば、それを冷やすために圧縮されたヘリウムを表面2815に向かってリリースする極低温の真空ポンプである。基板2809に直接接触する 熱制御された表面2815の使用は、特にその直接の接触が、フィルムのの形成される位置と整列するか一致する時、通常のソリッドステートの薄いフィルムバッテリーの組み立てプロセスを使用で可能な温度より、より低い堆積温度を持つ基板の使用を可能にする。
In the system of FIG. 28A, the
図28Bはシステム2800の別のブロックダイアグラムの図を示す。この図面では、真空チャンバー2807は、供給リール2827から供給された剥ぎ取って貼り付ける粘着層の取り付けのために、多数の基板2809を供給する供給リール2810を持つ。その基板は、弓形の熱表面2815上に供給され、そして多くのエンド・ロール2813によって巻き取られる。
FIG. 28B shows another block diagram diagram of
1つの具体化では、供給リール2810は、異なった材料のストリップを保持する。別の具体化では、供給リール2810は、1つのコンポーネント幅のストリップを保持する。複数の供給リールを備えることは、複数の異なったコンポーネントの設計が同時にロードされ処理されるだけでなく、各リールの基板の材料の張力と速度が、個別に制御されることを許容する。
In one embodiment,
別の具体化では、熱制御面2815、および熱ソース2825は、ドラムに備えられ、そのドラムは、堆積ステーション2811およびアシストソース2817のもとで、基板の移動速度を制御する。それぞれがコンポーネント幅の複数のストリップ材の使用の1つの利点は、それは複数のコンポーネントで幅広のストリップを使用していることが時々見られるドラムの向こう側に分配された不ぞろいな張力の問題を軽減することである。複数の異なったコンポーネントの設計にかかわるプロセスでは、すべてのコンポーネントが同じ速度でドラムを通り過ぎなければならない。したがって、そうでなければ、複数のコンポーネントの設計で、同じ層と層の厚さをそれらに適用するであろう。
In another embodiment, a
別の具体化では、多数の基板2809は、堆積ステーション2811およびアシストソース2817の前方で、異なる速度で走向し、その結果、異なった厚さの層が異なったストリップに適用されるのを許容する。1つの具体化では、異なった速度は、基板のストリップの速度を制御するための複数のドラムを提供することによって、達成される。
In another embodiment,
図29AはRFID装置を作る別のシステム2900を示す。
そのシステム2900は、1つ以上のソース基板2909を供給する1つ以上の供給リール2910、1つ以上の基板の上に層を堆積する1つ以上の堆積ステーション2911、1つ以上のアシストソース2917、取り付けのための1つ以上のマスク2933を1つ以上の基板に供給する1つ以上の供給リール2927、堆積後にマスク2933を巻き取るための1つ以上のエンドリール、基板が弓状の熱表面2915上に供給された後、形成された装置を巻き取るたろの1つ以上のエンドリール2913、供給リール2910, 2927、エンドリール2930, 2913、堆積ステーション2911およびアシストソース2917を含む真空チャンバー2907を含む。
FIG. 29A shows another
The
図29Bはシステム2900の別の図を示す。多くのマスク2933を保持する多数の供給リール2927は、多数のコンポーネントが、1つのシステム2900内に多数の基板2909上に堆積されることを可能にする。リールからリールへのマスクを使用することによって、各ステーションで使用されるマスクは容易に変更できる。例えば、4個の堆積ステーションが備えられるなら、4つのマスクの第1の組みは(各々が、各々の対応するステーションに対する自身の堆積パターンを決定する)、第1の時間に使用される。その後、マスクリールは動かされ、そして、4個のマスクの第2の組みが使用される。これは、堆積チャンバーを開けることなく、異なった装置が製作されるために、マスクパターンが変更されることを可能にする。また、それは、マスクが擦り減った時(例えばマスクの上に蓄積する堆積材料により、またはマスクから離れたイオンエッチングにより)にマスクの交換を可能にする。
FIG. 29B shows another view of the
システムの別の具体化は、粘着性の層とマスク層の両方をソース基板2909に適用するために、図28と29で示されたシステムを、供給リール2827, 2927を備える1つのシステムに結合する。
Another embodiment of the system combines the system shown in FIGS. 28 and 29 into one system with
この発明の1つの態様は、薄いフィルムバッテリーを持っている無線周波の認識(RFID)装置を提供する。図21A−21Fで示したようなシステム2100は、遠隔の無線周波(RF)送信機、および/または、受信機2160との通信するRFID装置2170を含む。1つの具体化では、システム2100のRFID装置2170は、フレキシブルな基板2110、フレキシブルな基板2110に堆積された薄いフィルムバッテリー2120、バッテリー212045上に配置され、給電するためにバッテリー2120と結合した電子回路2130、および電子回路2130に接続した無線周波(RF)アンテナ2140を含む。別の具体化では、RFID装置2170のバッテリー2120は、二次電池であり、そしてそのバッテリー2120は、遠隔の装置2160からエネルギーが伝えられるときには再充電される。 別の具体化では、RFID装置はRF起動のスイッチを含む。
One aspect of the invention provides a radio frequency identification (RFID) device having a thin film battery. A
RF起動のスイッチを含むRFID装置2170の具体化は図22Aに示される。RFエネルギーは、アンテナ2240で受け取られ、薄いフィルムバッテリー2220を電子回路2230と通信状態にするRF起動のスイッチ2250を起動する。別の具体化では、RF起動のスイッチ2250は、低パワーのスリープモードから電子回路2230を起動する。
An embodiment of an
この発明のもう一つの態様は図25Aに示されるような方法2500を提供する。その方法 2500 は、マルチビットの識別子の値および、フレキシブルな基板に堆積された薄いフィルムバッテリーを含む剥ぎ取って貼り付けるフレキシブルなRFID装置2100を備え(2510)、RFID装置2100を物品に圧力付着し(2520)、RFID装置でRFエネルーを受信し(2530)、RFエネルーの受信に基づき、回路を起動するために、バッテリーのパワーをRFID 装置 2170 に結合する(2540)ことを含み、その起動は、RFID 装置2170内の、RFID 装置2170のマルチメディアビットの識別子に基づく識別子(ID)の値を送信することを含む、タスクを開始する(2550)。 図25Bで示されたような別の具体化では、そのタスクは、RFID装置2170で起動する開始する時刻を格納する(2551)。図25Cに示されるような別の具体化では、タスクは、2552RFID装置2170での自己チェックを実行し(2170)、そして自己チェックの結果を格納する(2553)。図25Dに示されるような方法のさらなる具体化では、RFID装置2170は、遠隔RF送信機装置2160からの査問コード受け取り(2554)、そしてその査問コードの解析を実行し(2555)、そしてその査問コードの解析に基づき、ID値を遠隔RF受信装置2160に送信する(2556)。別の具体化では、遠隔装置から査問コードを受け取ることで、RFID装置2170に、イベントのためのタイムスタンプを格納させる(2557)。図25Eで示されるような別の具体化では、RFID装置2170は、出荷のイベントをマークするために第1のタイムスタンプを格納し(2557)、そして受信のイベントをマークするために第2のタイムスタンプを格納し(2557)、そして出荷に関係したイベントの期間を決定するために、格納されたタイムスタンプを比較する(2559)。
Another embodiment of the invention provides a
図26Aに示されたような別の方法は、RFID装置2170を形成すること含む。その方法2600の1具体化は、フレキシブル基板を備え(2610)、アノード、カソードおよび、アノードとカソードを電気手はに分離する電解液、配線層を堆積し(2630)、バッテリー上に、そのバッテリーに接続される電子回路を配置し(2640)、剥ぎ取って貼り付けるアプリケーションを可能にするために、感圧粘着剤を堆積し(2650)、そしてRFID装置を覆うことを備える。1つの具体化は、(i) カバー、(ii) 電子回路、(iii) 配線層、(iv) バッテリー、(v) 基板、および(vi) 感圧粘着層を含むようなRFID装置の要素を配置することを含む。他の具体化は、層か回路の異なった順または位置を採用する。別の具体化では、その方法2600は、プリントされたラベルをRFID装置に形成することをを含む(2670)。図26Bで示されたような別の具体化では、およそ50eVからおよそ95eVの間のエネルギーを使用して、バッテリーは基板上に堆積される(2620)。別の具体化では、およそ70eVからおよそ90eVの間のエネルギーを使用して、バッテリーは基板上に堆積される。別の具体化では、バッテリーは再充電可能なバッテリー上に堆積される。
Another method, as shown in FIG. 26A, includes forming
この発明の別の態様は、剥ぎ取って貼り付けるフレキシブルなバッテリー駆動の装置を提供する。図21A−21Fで示されたような装置2170の実施例は、フレキシブルな基板2110、フレキシブルな基板2110上に堆積される薄いフィルムバッテリー2120、パワーを電子回路2130に提供するために、バッテリー2120上に位置し、そのバッテリー2120に結合される電子回路2130、電子回路2130に結合される無線周波(RF)アンテナ2140、およびフレキシブルな基板2110に適用される粘着剤2150を備える。装置の別の具体化では、電子回路2130をは電気的に駆動するRFイネーブルのスイッチを含む。別の具体化では、RFイネーブルのスイッチは MEMS装置である。別の具体化では、装置のRFアンテナ2140は基板2110に統合される。別の具体化では、装置のバッテリー2120は二次電池である。図27で示されるようなRFID装置を形成する1つの態様は、その上に多数のRFID装置2770が解放可能に固定されるロールのリリース層2710を含む。
Another aspect of the present invention provides a flexible battery-powered device for stripping and application. An embodiment of an
図28Aで示したようなこの発明の別の態様は、RFID装置を製作するためのシステムを提供する。そのシステムは、1つ以上のソース基板2809を供給する1つ以上の供給リール2810、1つ以上の電子回路およびRFアンテナを供給する1つ以上の供給リール2810、1つ以上の基板上に層を堆積する1つ以上の堆積ステーション、熱ソース2825で基板への取り付けのために、剥ぎ取って貼り付ける粘着材を供給する供給リール2827、および供給リール2810と堆積ステーション2811を含む真空チャンバー2807を備える。システムに堆積された層は、バッテリーを形成する層、および、電子回路層とバッテリーを結合し、また電子回路とRFアンテナを結合するための配線層を含む。バッテリーを形成するために堆積された層は、(a) カソード、(b) 電解質層、および(c) アノード層を含む。
Another embodiment of the present invention as shown in FIG. 28A provides a system for fabricating an RFID device. The system includes one or
いくつかの具体化は、
真空チャンバー、
第1のストリップの基板材料を供給する第1のソースリールおよび第1の巻き取りリール、および、多数の異なるマスクを有する第1のマスクのストリップを供給する第2のソースリールおよび第2の巻き取りリールを含む、真空チャンバー内の複数対のソースおよび巻き取りリール、
第1のソースリールと第1の巻き取りリールの間で走向する第1のストリップの基板上に、第2のソースリールと第2の巻き取りリールの間で走向する第1のマスクストリップにより決定されるように、材料を堆積するように構成された第1の堆積ステーション、および、
第1のソースリールと第1の巻き取りリールとの間で第1のストリップの基板を、第1の独立した速度および張力で走向させるために、および第2のソースリールと第2の巻き取りリールとの間でマスクストリップを走向させるために、動作可能に結合されたコントローラを含むシステムを提供する。
Some implementations are
Vacuum chamber,
A first source reel and a first take-up reel that supply a first strip of substrate material, and a second source reel and a second turn that supply a strip of a first mask having a number of different masks Multiple pairs of source and take-up reels in a vacuum chamber, including take-up reels,
Determined by a first mask strip running between the second source reel and the second take-up reel on the substrate of the first strip running between the first source reel and the first take-up reel. A first deposition station configured to deposit material, and
To drive the substrate of the first strip between the first source reel and the first take-up reel at a first independent speed and tension, and the second source reel and the second take-up reel A system is provided that includes an operably coupled controller for driving a mask strip to and from a reel.
何らかの具体化は、さらに基板材料の第2のストリップを供給する第3のソースリールと、第3の巻き取りリールを含む。前記コントローラは、第3のソースリールと第3の巻き取りリールとの間で第2のストリップの基板を、第2の独立した速度および張力で走向させるために結合される。 Some implementations further include a third source reel that supplies a second strip of substrate material and a third take-up reel. The controller is coupled to drive the substrate of the second strip between a third source reel and a third take-up reel at a second independent speed and tension.
いくつかの具体化では、第1のマスクストリップは、第1と第2の基板ストリップの両方をマスクすることを備える。 In some implementations, the first mask strip comprises masking both the first and second substrate strips.
何らかの具体化は、
多数の異なるマスクを有する第2のマスクを供給する第4のソースリールおよび第4の巻き取りリール、
第3のソースリールと第3の巻き取りリールの間で走向する第2のストリップの基板上に、第4のソースリールと第4の巻き取りリールの間で走向する第2のマスクストリップにより決定されるように、材料を堆積するように構成された第2の堆積ステーション、を更に含み、前記コントローラは、第2のストリップの基板を、第2の独立した速度および張力に基づく速度および張力で走向させるために動作可能に結合される。
Some embodiment is
A fourth source reel and a fourth take-up reel for supplying a second mask having a number of different masks;
Determined by the second mask strip running between the fourth source reel and the fourth take-up reel on the substrate of the second strip running between the third source reel and the third take-up reel And further comprising a second deposition station configured to deposit material, wherein the controller moves the substrate of the second strip at a speed and tension based on a second independent speed and tension. Operatively coupled for running.
いくつかの具体化では、コントローラは、第2のマスクストリップを、第2の独立した速度および張力に基づく速度および張力で走向させるために動作可能に結合される。 In some implementations, the controller is operably coupled to cause the second mask strip to travel at a speed and tension based on a second independent speed and tension.
他の具体化は、
堆積ステーションを通して第1のストリップの基板材料を供給し、
堆積ステーションを通して第1のマスクストリップを移動し、
第1のマスクストリップの第1のエリアで決定されたパターンで、堆積ステーションからの第1の層の材料を、第1の基板材料上に堆積し、そして
第1のマスクストリップの第2のエリアで決定されたパターンで、堆積ステーションからの第2の層の材料を、第1の基板材料上に堆積することを含む方法を提供する。
Other embodiments are:
Supplying the substrate material of the first strip through the deposition station;
Moving the first mask strip through the deposition station;
Depositing a first layer of material from a deposition station on a first substrate material in a pattern determined in a first area of the first mask strip, and a second area of the first mask strip; And depositing a second layer of material from the deposition station on the first substrate material in a pattern determined in.
この方法のある具体化は更に、
堆積ステーションを通して第2のストリップの基板材料を供給し、
堆積ステーションを通して第2のマスクストリップを移動し、
第2のマスクストリップの第1のエリアで決定されたパターンで、堆積ステーションからの第1の層の材料を、第2の基板材料上に堆積し、そして
第2のマスクストリップの第2のエリアで決定されたパターンで、堆積ステーションからの第2の層の材料を、第2の基板材料上に堆積することを含む。
Some implementations of this method are further
Supplying a second strip of substrate material through the deposition station;
Moving the second mask strip through the deposition station,
Depositing a first layer of material from a deposition station on a second substrate material in a pattern determined in a first area of the second mask strip, and a second area of the second mask strip; Depositing a second layer of material from the deposition station on the second substrate material in a pattern determined in.
いくつかの具体化では、第1および第2のストリップの基板材料は、異なった速度で移動する。 In some embodiments, the substrate material of the first and second strips moves at different speeds.
いくつかの具体化では、第1および第2のストリップの基板材料は異なった張力で移動する。 In some embodiments, the substrate material of the first and second strips moves with different tensions.
この方法の何らかの具体化は、粘着剤とリリース層を基板上に堆積することをさらに含む。 Some implementations of this method further include depositing an adhesive and a release layer on the substrate.
この方法の何らかの具体化は、感圧粘着層を基板上に付着させることをさらに含む。 Some implementations of this method further include depositing a pressure sensitive adhesive layer on the substrate.
更に他の具体化は、
フレキシブルな基板を与え、
アノード、カソードおよび、マスクストリップ上の異なったマスクエリアにより各々が決定されたアノードおよびカソードを分離する電解質を堆積することを含む、バッテリーを堆積し、
配線層を堆積し、
堆積された層上に電子回路を配置し、
剥ぎ取ってはり付けるプリケーションを可能とするために感圧粘着材を堆積し、そして
本装置をカバーすることを含み、
前記電子回路は配線層により、バッテリーに動作可能に結合されるシステムを提供する。
Yet another embodiment is
Give a flexible substrate,
Depositing a battery comprising depositing an anode, a cathode, and an electrolyte separating each anode and cathode, each determined by a different mask area on the mask strip;
Deposit wiring layers,
Placing electronic circuits on the deposited layer,
Depositing a pressure sensitive adhesive to allow for stripping and application, and covering the device;
The electronic circuit provides a system operatively coupled to the battery by a wiring layer.
いくつかの具体化では、RFID装置の要素の層の順番の構成は、カバー、電子回路、配線層、バッテリー、基板および感圧粘着層の順である。 In some implementations, the order of the layers of the elements of the RFID device is the order of cover, electronic circuit, wiring layer, battery, substrate, and pressure sensitive adhesive layer.
この方法の何らかの具体化は、装置上にプリントされたラベルを形成することを更に含む。 Some implementations of this method further include forming a printed label on the device.
いくつかの具体化では、フレキシブルな基板上にバッテリーを堆積することは、およそ50eV からおよそ 95eVのエネルギーを用いることを含む。 In some embodiments, depositing the battery on a flexible substrate includes using an energy of approximately 50 eV to approximately 95 eV.
いくつかの具体化では、フレキシブルな基板上にバッテリーを堆積することは、およそ70eV からおよそ 90eVのエネルギーを用いることを含む。 In some embodiments, depositing the battery on a flexible substrate includes using an energy of about 70 eV to about 90 eV.
いくつかの具体化では、フレキシブル基板上に堆積されるバッテリーは二次電池である。 In some embodiments, the battery deposited on the flexible substrate is a secondary battery.
この発明の別の態様は、複数の層が単一のパッケージとして互いに保持される多数の層を含み、前記層は、フレキシブルな基板、電子回路、給電するために電子回路に動作可能に結合される薄いフィルムバッテリー、電子回路に動作可能に結合される無線周波(RF)アンテナを含む。 Another aspect of the invention includes multiple layers in which a plurality of layers are held together as a single package, the layers being operatively coupled to a flexible substrate, an electronic circuit, and an electronic circuit for powering. A thin film battery and a radio frequency (RF) antenna operably coupled to the electronic circuit.
いくつかの具体化では、電子回路は、その電子回路を電気的に起動させるRFイネーブルのスイッチを含む。 In some embodiments, the electronic circuit includes an RF enabled switch that electrically activates the electronic circuit.
いくつかの具体化では、そのRFイネーブルのスイッチはMEMS装置である。 In some embodiments, the RF enabled switch is a MEMS device.
いくつかの具体化では、その層は、感圧性である粘着層が剥ぎ取って貼り付ける層、フレキシブルな基板、薄いフィルム基板上に堆積された薄いフィルムバッテリー、先の層上に堆積されたRFアンテナを含む配線層、および、配線層上に堆積されたRFイネーブルスイッチを含む電子回路によりカバーされる順でスタックされる。 In some embodiments, the layer can be a layer that is peeled off and adhered by a pressure sensitive adhesive layer, a flexible substrate, a thin film battery deposited on a thin film substrate, an RF deposited on a previous layer. Stacked in the order covered by an electronic circuit including a wiring layer including an antenna and an RF enable switch deposited on the wiring layer.
これらの具体化のいくつかでは、RFアンテナは基板内に統合される。 In some of these embodiments, the RF antenna is integrated into the substrate.
これらの具体化のいくつかでは、バッテリーは二次電池である。 In some of these embodiments, the battery is a secondary battery.
いくつかの具体化では、この発明は、上記多数の装置のいずれかの上に開放可能に取り付けられるロールの開放層を含む。 In some embodiments, the present invention includes an open layer of rolls that are releasably mounted on any of the numerous devices described above.
いくつかの具体化では、粘着層は、感圧の粘着層であり、そして、剥ぎ取ることのできる開放層により覆われる。 In some embodiments, the adhesive layer is a pressure sensitive adhesive layer and is covered by an open layer that can be peeled off.
いくつかの具体化では、その層は、粘着層、基板層、バッテリー層、電子回路層、およびRFアンテナ層からなるグループからの順でスタックされる。 In some embodiments, the layers are stacked in order from the group consisting of an adhesive layer, a substrate layer, a battery layer, an electronic circuit layer, and an RF antenna layer.
いくつかの具体化では、その層は、基板層、バッテリー層、電子回およびRFアンテナ層を含む層からなるグループからの順でスタックされる。 In some embodiments, the layers are stacked in order from a group consisting of a substrate layer, a battery layer, an electronic circuit, and an RF antenna layer.
いくつかの具体化では、その層は、基板層、a)バッテリー、b)電子回およびc)RFアンテナを含む層、および粘着層からなるグループんらの順でスタックされる。 In some embodiments, the layers are stacked in the order of a substrate layer, a) a battery, b) a layer containing an electronic circuit and c) an RF antenna, and an adhesive layer.
他の具体化は、RFID装置を製作するためのシステムを含み、そのシステムは、
1つ以上のソース基板に供給する1つ以上の供給リール、
1つ以上の電子回路およびRFアンテナに供給する1つ以上の供給リール、
1つ以上の基板上に層を堆積する1つ以上の堆積ステーション、
を含み、
前記層は、ソリッドステートのリチウムベースのバッテリーを形成するための層、カソード層、電解質アノード層、バッテリーを電子回路層に結合し、そして、RFアンテナを電子回路層に結合するための配線層、異なる堆積操作のために使用される多数の異なるマスクを持つ可動マスクストリップ、剥ぎ取って貼り付ける粘着層を供給する供給リール、および供給リールおよび堆積ステーションを含む真空チャンバーを含む。
Other embodiments include a system for fabricating an RFID device, the system comprising:
One or more supply reels that feed one or more source substrates;
One or more supply reels that feed one or more electronic circuits and RF antennas;
One or more deposition stations for depositing layers on one or more substrates;
Including
The layers include a layer for forming a solid state lithium-based battery, a cathode layer, an electrolyte anode layer, a wiring layer for coupling the battery to the electronic circuit layer, and a RF antenna to the electronic circuit layer; It includes a movable mask strip with a number of different masks used for different deposition operations, a supply reel that supplies an adhesive layer to be peeled and applied, and a vacuum chamber that includes a supply reel and a deposition station.
この発明のいくつかの具体化は、薄いフィルムバッテリーと起動活性のスイッチを提供する。模範的システムは、基板、基板に接続された回路、および、基板と回路とに接続された薄いフィルムバッテリーを含む。薄いフィルムバッテリーは回路に給電する。加速でイネーブルにされるスイッチも回路を電気的に起動するために基板に接続される。いくつかの具体化では、加速でイネーブルにされるスイッチはMEMS装置である。いくつかの具体化では、加速でイネーブルにされるスイッチは少なくとも1つのカンチレバーのビームを含む。ある具体化では、加速でイネーブルにされるスイッチは、少なくとも1つのカンチレバーのビームと電気的コンタクトを含む。少なくとも1つのカンチレバーのビームは、加速に応答して電気的コンタクトに接触する。ある具体化では、加速でイネーブルにされるスイッチは、第1のカンチレバービームの閉スイッチと第2のカンチレバービームの閉スイッチを含む。第1のカンチレバービームの閉スイッチは、第1の加速に応答して電気的な接触を形成し、第2のカンチレバービームの閉スイッチは、第2の加速に応答して電気的な接触を形成する。この第1の加速は第2の加速と異なる。別の具体化では、加速でイネーブルにされるスイッチは、第1の加速に応答して第1の電気的コンタクトを形成し、そして、第2の加速に応答して値は第2の電気的なコンタクトを形成する。1のカンチレバービームの閉スイッチは、第1の加速に応答して電気的な接触を形成し、第2のカンチレバービームの閉スイッチは、第2の加速に応答して電気的な接触を形成する。第1の加速は第2の加速と異なる。更に別の具体化では、第1の加速でイネーブルされるスイッチは、二つの異なる面での加速に応答して回路を異なって起動する。第1のカンチレバービームの閉スイッチは、第1の面での第1の加速に応答して電気的コンタクトを形成し、そして、第2のカンチレバービームの閉スイッチは、第2の面での第1の加速に応答して電気的コンタクトを形成する。 Some embodiments of the present invention provide a thin film battery and a start-up active switch. An exemplary system includes a substrate, a circuit connected to the substrate, and a thin film battery connected to the substrate and the circuit. A thin film battery powers the circuit. An acceleration enabled switch is also connected to the substrate to electrically activate the circuit. In some implementations, the acceleration enabled switch is a MEMS device. In some embodiments, the acceleration enabled switch includes at least one cantilever beam. In one embodiment, the acceleration-enabled switch includes at least one cantilever beam and electrical contact. At least one cantilever beam contacts the electrical contact in response to acceleration. In one embodiment, the acceleration enabled switch includes a first cantilever beam closed switch and a second cantilever beam closed switch. The closed switch of the first cantilever beam forms an electrical contact in response to the first acceleration, and the closed switch of the second cantilever beam forms an electrical contact in response to the second acceleration. To do. This first acceleration is different from the second acceleration. In another embodiment, the acceleration-enabled switch forms a first electrical contact in response to the first acceleration and a value in response to the second acceleration is a second electrical value. A good contact. One cantilever beam closed switch makes electrical contact in response to the first acceleration, and the second cantilever beam closed switch makes electrical contact in response to the second acceleration. . The first acceleration is different from the second acceleration. In yet another embodiment, the switch enabled at the first acceleration activates the circuit differently in response to acceleration at two different planes. The closed switch of the first cantilever beam forms an electrical contact in response to the first acceleration at the first surface, and the closed switch of the second cantilever beam is the second switch at the second surface. An electrical contact is formed in response to the acceleration of one.
いくつかの具体化では、その回路は更にメモリおよびタイマーを含む。そのタイマーは、第1のカンチレバービームの閉スイッチの1つが第1の加速に応答して電気的コンタクトを形成した時に記憶し、または、第2のカンチレバービームの閉スイッチが第2の加速に応答して電気的コンタクトを形成した時の時間がメモリに記憶される。いくつかの具体化では、第1のカンチレバービームの閉スイッチの他方が第1の加速に応答して照戦記的コンタクトを形成した時の時間、または、第2のカンチレバービームの閉スイッチの他方が第2の加速に応答して照戦記的コンタクトを形成した時の時間がメモリに記憶される。 In some implementations, the circuit further includes a memory and a timer. The timer remembers when one of the first cantilever beam closing switches makes an electrical contact in response to the first acceleration, or the second cantilever beam closing switch responds to the second acceleration. The time when the electrical contact is formed is stored in the memory. In some implementations, the time when the other one of the first cantilever beam closing switches forms a narrative contact in response to the first acceleration, or the other of the second cantilever beam closing switches is The time when the narrative contact was formed in response to the second acceleration is stored in the memory.
いくつかの具体化では、バッテリーは基板にスパッター形成され、そして、回路はバッテリー上に形成される。別の具体化では、回路は基板上にスパッテー形成され、そして、バッテリーは回路上にスパッター形成される。さらに別の具体化では、システムは、パッケージ、または法令などの装置の中に適応される。さらに別の具体化では、システムが装置に粘着的にて取り付けられる箇所で、粘着層が基板に取り付けられた。粘着層は基板に取り付けられた。 In some embodiments, the battery is sputtered on the substrate and the circuit is formed on the battery. In another embodiment, the circuit is sputtered on the substrate and the battery is sputtered on the circuit. In yet another embodiment, the system is adapted in a device such as a package or a statute. In yet another embodiment, the adhesive layer was attached to the substrate where the system was adhesively attached to the device. The adhesive layer was attached to the substrate.
いくつかの具体化は、基板、基板上に位置したおよび薄いフィルムバッテリーを含むシステムを含む。薄いフィルムバッテリーは更に、第1のリード、第1のリードと電気的に通信する第1の電気的コンタクト、および、第2のリードと電気的に通信する第2の電気的コンタクトを含む。そのシステムはまた、薄いフィルムバッテリーを第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトに電気的に接続するために、基板上の第1および第2のリードの1つに接続される起動作用スイッチを含む。粘着層は基板に取り付けられる。その起動作用スイッチは、加速度に応答して起動される。いくつかの具体化では、磁場に対応して起動作用スイッチは起動される。いくつかの具体化では、湿気に対応して起動作用スイッチは起動される。更に別具体化では、無線周波に対応して起動作用スイッチは起動される。更に別具体化では、圧力に対応して起動作用スイッチは起動される。更に別具体化では、光に対応して起動作用スイッチは起動される。また、システムは第1のリードと第2のリードに取り付けられたエレクトロニクスを含む。そのエレクトロニクスは基板にも関係している。いくつかの具体化では、エレクトロニクスは基板に取り付けられ、そして、薄いフィルムバッテリーはエレクトロニクスに取り付けられる。別の具体化では、薄いフィルムバッテリーは基板に取り付けられ、そして、エレクトロニクスの少なくとも一部は薄いフィルムバッテリーに取り付けられる。起動作用スイッチは、マイクロ電子工学の製作技術を使用することで形成される。いくつかの具体化は、薄いフィルムバッテリーを1セットのエレクトロニクスの通信状態にし、そして、給電されたエレクトロニクスを用いて法令を指示するための方法を含む。別の方法は、薄いフィルムバッテリーを、1セットのエレクトロニクスとの通信状態にするために、起動作用スイッチを起動させ、そして、保証のために給電されたエレクトロニクスを使用することで開始時刻を格納することを含む。いくつかの具体化では、起動作用スイッチは、選択されたレベルで起動作用スイッチを加速させることを含む。また、別の具体化では、その方法は、起動作用スイッチを起動させることに対応して、自己チェックを実行させ、自己チェックの結果を格納することを含む。他の具体化では、他の加速度は格納される。また、選択されたしきい値を上回る他の加速度に関連する時間が記録される。その時間への他の加速の時間は、荷主が起動作用スイッチを所持していたような他の期間し比較される。 Some embodiments include a system that includes a substrate, a film located on the substrate and a thin film battery. The thin film battery further includes a first lead, a first electrical contact in electrical communication with the first lead, and a second electrical contact in electrical communication with the second lead. The system also includes an actuating action connected to one of the first and second leads on the substrate to electrically connect the thin film battery to the first electrical contact and the second electrical contact. Includes switch. The adhesive layer is attached to the substrate. The activation action switch is activated in response to the acceleration. In some embodiments, the activation switch is activated in response to the magnetic field. In some embodiments, the activation switch is activated in response to moisture. In yet another embodiment, the activation switch is activated in response to the radio frequency. In yet another embodiment, the activation switch is activated in response to the pressure. In yet another embodiment, the activation switch is activated in response to light. The system also includes electronics attached to the first lead and the second lead. The electronics are also related to the substrate. In some embodiments, the electronics are attached to the substrate and a thin film battery is attached to the electronics. In another embodiment, the thin film battery is attached to the substrate and at least a portion of the electronics is attached to the thin film battery. The activation switch is formed using microelectronic fabrication techniques. Some implementations include a method for bringing a thin film battery into communication with a set of electronics and directing legislation using powered electronics. Another method is to activate the activation action switch to bring the thin film battery into communication with a set of electronics and store the start time by using powered electronics for warranty. Including that. In some embodiments, the activation switch includes accelerating the activation switch at a selected level. In another embodiment, the method includes performing a self-check and storing the result of the self-check in response to activating the activation action switch. In other implementations, other accelerations are stored. Also, the time associated with other accelerations above the selected threshold is recorded. Other acceleration times to that time are compared for other periods, such as when the shipper has an activation switch.
1つ以上のバッテリー、バッテリー、または複数のバッテリーおよび回路をイネーブルにするか起動するための装置を含むシステムは、フィルム上に形成でき、また、小さいパッケージまたは製品内に設置することができる。さらに、バッテリー、起動装置、および回路を、その上に粘着層を持っているフレキシブルなシート上に形成することができ、その結果、パッケージは本質的にはパッケージの外部、または、製品パッケージと共に、または製品か装置上に置くことができるラベルである。また、装置の態様を制御するか、または製品か装置に関する情報を記録するために、完全なシステムを製品か装置に組み入れることができる。装置をイネーブルにするか起動することは、スイッチがイベントまたは後でのイベントに応答することを可能にする。システムは手動で動く必要はありません。 むしろ、システムは自動的にイベントに対応して動く。 A system that includes one or more batteries, a battery, or a device for enabling or starting multiple batteries and circuits, can be formed on a film and can be installed in a small package or product. In addition, the battery, activation device, and circuitry can be formed on a flexible sheet having an adhesive layer thereon so that the package is essentially external to the package or along with the product package. Or a label that can be placed on a product or device. A complete system can also be incorporated into a product or device to control aspects of the device or to record information about the product or device. Enabling or activating the device allows the switch to respond to events or later events. The system does not need to be moved manually. Rather, the system automatically moves in response to events.
いくつかの具体化では、全体のシステムは安価である。その結果、メーカー、卸売業者、およびイベント小売業者は、装置に取り付けられたシステムか、多くの装置か製品に関係したパッケージの一部としてのシステムを提供することができる。さらに、これらのシステムは、軽く、少なくとも1つの機能を達成することができるくらいのエネルギー貯蔵を提供する。そのシステムは、非有毒物質から作られるので、製品や装置に危険は含まれない。 In some embodiments, the entire system is inexpensive. As a result, manufacturers, wholesalers, and event retailers can provide systems that are attached to a device or as part of a package associated with many devices or products. Furthermore, these systems are light and provide enough energy storage to achieve at least one function. Because the system is made from non-toxic substances, there is no danger in the product or equipment.
上の記述は、例示することを目的としたもので限定するものでないことが理解されよう。ここで述べたように、種々の具体化の構造及び機能と共に、種々の具体化の多くの特徴および利点を述べてきたが、他の実施および変更も上記の説明を読むことにより、当業者であれば明白であろう。この発明の範囲は、従って、付記した請求の範囲に関連して決定される。 It will be understood that the above description is intended to be illustrative and not limiting. While many features and advantages of various embodiments have been described, as well as various structures and functions of various embodiments, other implementations and modifications will occur to those skilled in the art upon reading the above description. It will be obvious if there is any. The scope of the invention is, therefore, determined with reference to the appended claims.
50:エネルギー蓄積装置
55:基板
56:粘着層
57:コンタクトフィルム
58:リード
59:電極フィルム
61:電解質フィルム
63:電極フィルム
311:第1のソース
313:第2のソース
50: Energy storage device
55: Board
56: Adhesive layer
57: Contact film
58: Lead
59: Electrode film
61: Electrolyte film
63: Electrode film
311: First source
313: Second source
Claims (63)
前記基板に接続された回路と、
前記基板に接続され、かつ、前記回路に接続され、前記回路に給電するための薄いフィルムバッテリーと、および
前記回路を電気的に起動させるために、基板に接続された、加速度でイネーブルにされるスイッチを備えるシステム。 A substrate,
A circuit connected to the substrate;
A thin film battery connected to the substrate and connected to the circuit and supplying power to the circuit; and an acceleration enabled connected to the substrate to electrically activate the circuit A system with a switch.
前記薄いフィルムバッテリーは更に、
第1のリードと、
第1のリードと電気的に通信状態の第1の電気的コンタクトと、
第2のリードと、
第2のリードと電気的に通信状態の第2の電気的コンタクトと、および、
薄いフィルムバッテリーを第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトに電気的に接続するために、基板上で第1および第2のリードに接続された起動作用スイッチを含むシステム。 A system comprising a substrate and a thin film battery located on the substrate;
The thin film battery further includes
The first lead,
A first electrical contact in electrical communication with the first lead;
A second lead,
A second electrical contact in electrical communication with the second lead; and
A system including an activation switch connected to the first and second leads on the substrate to electrically connect the thin film battery to the first electrical contact and the second electrical contact.
給電されたエレクトロニクスを用いて法令に合致させることを備える方法。 To activate the thin film battery to communicate with a set of electronics, activate the activation switch,
A method comprising complying with laws and regulations using powered electronics.
給電されたエレクトロニクスを用いて保証のための開始時間わわ格納することを備える方法。 To activate the thin film battery to communicate with a set of electronics, activate the activation switch,
A method comprising storing a start time for warranty using powered electronics.
起動作用スイッチの起動に応答して、自己チェックの結果を格納する請求項34記載の方法。 35. The method of claim 34, wherein performing the self check and storing the result of the self check in response to activation of the activation action switch.
第1のストリップの基板材料を供給する第1のソースリールおよび第1の巻き取りリールおよび、複数の異なるマスクを有する第1のマスクストリップを供給する第2のソースリールおよび第2の巻き取りリールを含む、前記真空チャンバー内の複数対のソースおよび巻き取りリールと、
第1のソースリールと第1の巻き取りリールの間を走向する第1のストリップの基板上に材料を、第2のソースリールと第2の巻き取りリールとの間を走向する第1のマスクストリップにより定義されたように、堆積するよう構成された第1の堆積ステーションと、および
第1のソースリールと第1の巻き取りリールの間で第1のストリップの基板を第1の独立した速度および張力で走向させるように、かつ、第2のソースリールと第2の巻き取りリールとの間でマスクストリップを走向させるように結合されたコントローラとを備えるシステム。 A vacuum chamber;
A first source reel and a first take-up reel that supply substrate material for the first strip, and a second source reel and a second take-up reel that supply a first mask strip having a plurality of different masks A plurality of pairs of sources and take-up reels in the vacuum chamber comprising:
A first mask that runs between the second source reel and the second take-up reel with material on the substrate of the first strip that runs between the first source reel and the first take-up reel. A first independent station configured to deposit, as defined by the strip, and a first independent speed of the substrate of the first strip between the first source reel and the first take-up reel; And a controller coupled to run in tension and to run the mask strip between the second source reel and the second take-up reel.
前記コントローラは、第3のソースリールと第3の巻き取りリールの間で第2のストリップの基板を第2の独立した速度および張力で走向させるように結合する請求項40に記載のシステム。 A third source reel for supplying a second strip of substrate material and a third take-up reel;
41. The system of claim 40, wherein the controller couples a second strip of substrates between a third source reel and a third take-up reel to run at a second independent speed and tension.
堆積ステーションを通して第1のマスクストリップを移動し、
第1のマスクストリップの第1のエリアで決定されたパターンで、堆積ステーションからの第1の層の材料を、第1の基板上に堆積し、そして
第1のマスクストリップの第2のエリアで決定されたパターンで、堆積ステーションからの第2の層の材料を、第1の基板上に堆積することを含む方法。 Supplying the substrate material of the first strip through the deposition station;
Moving the first mask strip through the deposition station;
A first layer of material from a deposition station is deposited on the first substrate in a pattern determined in a first area of the first mask strip, and in a second area of the first mask strip. Depositing a second layer of material from the deposition station on the first substrate in a determined pattern.
第2のストリップの基板を堆積ステーションを通じて供給し、
堆積ステーションからの第1の層の材料を、第2のマスクストリップの第1のエリアによって決定されたパターンで、第2の基板材料上に堆積し、そして、
堆積ステーションからの第2の層の材料を、第2のマスクストリップの第2のエリアによって決定されたパターンで、第2の基板材料上に堆積することを更に備える請求項42記載の方法。 Supplying a second strip of substrate material through a deposition station;
Supplying a second strip of substrate through the deposition station;
Depositing a first layer of material from a deposition station on a second substrate material in a pattern determined by a first area of a second mask strip; and
43. The method of claim 42, further comprising depositing a second layer of material from the deposition station on the second substrate material in a pattern determined by the second area of the second mask strip.
フレキシブルな基板を与え、
マスクのストリップ上の異なったマスクエリアにより、アノード、カソードおよびアノードとカソードを分離する電極を含むバッテリーを堆積し、
配線層を堆積し、
堆積された層の上に電子回路を配置し、
剥ぎ取って貼り付けるアプリケーションを可能にするために、感圧性粘着層を堆積し、そしてRFID装置を覆うことを備え、
前記電子回路は、配線層により動作可能に接続される方法。 A method for forming the device,
Give a flexible substrate,
Depositing the battery with anode, cathode and electrodes separating anode and cathode by different mask areas on the strip of mask,
Deposit wiring layers,
Placing electronic circuits on the deposited layer,
To deposit a pressure-sensitive adhesive layer and cover the RFID device to allow stripping and pasting applications,
The electronic circuit is operatively connected by a wiring layer.
(i) カバー
(ii) 電子回路、
(iii) 配線層、
(iv) バッテリー、
(v) 基板、および
(vi) 感圧粘着層
を備える請求項44記載の方法。 As the layer order of the elements of RFID devices,
(i) Cover
(ii) electronic circuits,
(iii) wiring layer,
(iv) battery,
(v) the board, and
45. The method of claim 44, comprising (vi) a pressure sensitive adhesive layer.
単一のパッケージとして互いに保持された複数の層、
フレキシブルな基板、
電子回路、
給電するために電子回路に動作可能に結合された薄いフィルムバッテリー、
電子回路2130に動作可能に結合された無線周波(RF)アンテナ、および
粘着層を備える装置。 It is a flexible battery-operated device that is peeled off and pasted.
Multiple layers, held together as a single package
Flexible substrate,
Electronic circuit,
A thin film battery, operably coupled to an electronic circuit to supply power
An apparatus comprising a radio frequency (RF) antenna operably coupled to an electronic circuit 2130, and an adhesive layer.
1つ以上のソース基板を供給する1つ以上の供給リールと、
1つ以上の電子回路およびRFアンテナを供給する1つ以上の供給リールと、
1つ以上の基板上に層を堆積する1つ以上の堆積ステーションとを備え、
前記層は、
(i) ソリッドステートのリチウムベースのバッテリーを形成するための層を含み、前記バッテリーの層は、
a) カソードの層と、
b) 電解質の層と、
c) アノードの層とを含み、
(ii) バッテリーを電子回路の層に結合するための、かつ、RFアンテナを電子回路に結合するための配線層と、
異なる堆積動作のために用いられる複数の異なるマスクを有する可動マスクストリップと、
剥ぎ取ってはり付ける粘着層を供給する供給リールと、および
供給リールおよび堆積ステーションを含む真空チャンバーとを含むシステム。 It is a system for manufacturing RFID devices,
One or more supply reels for supplying one or more source substrates;
One or more supply reels supplying one or more electronic circuits and an RF antenna;
One or more deposition stations for depositing layers on one or more substrates,
The layer is
(i) including a layer for forming a solid state lithium-based battery, the layer of the battery comprising:
a) a cathode layer;
b) an electrolyte layer;
c) an anode layer,
(ii) a wiring layer for coupling the battery to the electronic circuit layer and for coupling the RF antenna to the electronic circuit;
A movable mask strip having a plurality of different masks used for different deposition operations;
A system comprising a supply reel that supplies an adhesive layer to be peeled off and a vacuum chamber including a supply reel and a deposition station.
第1のソースリールと第1の巻き取りリールの間で走向する第1のストリップの基板上に材料を堆積するように、かつ、第2のソースリールと第2の巻き取りリールの間で走向する第2のストリップの基板上に材料を堆積するように構成された堆積ステーションと、および
第1のソースリールと第1の巻き取りリールの間で、第1のストリップの基板を第1の独立した速度および張力で走向させるために、かつ、第2のソースリールと第2の巻き取りリールの間で、第2のストリップの基板を第2の独立した速度および張力で走向させるために結合されたコントローラとを備えるシステム。 A deposition chamber comprising a plurality of pairs of source and take-up reels, including a first source reel and a first take-up reel, and a second source reel and a second take-up reel in a vacuum chamber;
A material is deposited on the substrate of the first strip that runs between the first source reel and the first take-up reel and is run between the second source reel and the second take-up reel. A deposition station configured to deposit material on a second strip substrate, and a first independent substrate between the first source reel and the first take-up reel. Coupled to move the second strip substrate at a second independent speed and tension between the second source reel and the second take-up reel. System with a controller.
基板ストリップの各々の上の層内に材料を堆積することを備える方法。 Moving the plurality of substrate strips through the deposition station at independent movement speeds and depositing material in a layer over each of the substrate strips.
各々のマスクストリップは、複数の基板ストリップの1つに関連し、各々のマスクエリアは、堆積動作を制御するパターンを決定する請求項51記載の方法。 Further comprising moving a plurality of movable mask strips through the deposition station;
52. The method of claim 51, wherein each mask strip is associated with one of a plurality of substrate strips, and each mask area determines a pattern that controls a deposition operation.
各々の基板ストリップ上の層内に材料を堆積する堆積ステーションとを備えるシステム。 A deposition chamber comprising means for moving strips of a plurality of substrates through the deposition station at independent movement speeds;
A deposition station for depositing material in layers on each substrate strip.
そのRFID装置は、
フレキシブルな基板と、
そのRFID装置を表面に接続するための感圧粘着層と、
フレキシブルな基板上に堆積される薄いフィルムバッテリーと、
バッテリー上に配置され、そのバッテリーに結合される電子回路と、
電子回路に接続された無線周波(RF)アンテナとを備え、
前記バッテリーは、給電するために電子回路に動作可能に結合されるシステム。 A radio frequency identification (RFID) device for communicating with a remote radio frequency (RF) transmitter and / or receiver;
The RFID device is
A flexible substrate,
A pressure-sensitive adhesive layer for connecting the RFID device to the surface;
A thin film battery deposited on a flexible substrate;
An electronic circuit disposed on and coupled to the battery;
With a radio frequency (RF) antenna connected to an electronic circuit,
A system in which the battery is operably coupled to an electronic circuit for powering.
RFID装置を物品に圧力付着し、
RFID装置にてRFエネルギーを受けとり、そして
回路をアクティブにするため、およびRFID内のタスクを開始するために、RFエネルギーの受信に基づき、バッテリーパワーをRFID装置に結合することを含み、
そのタスクは、RFIDのマルチビット識別子に基づく識別子(ID)値を送ることを含む方法。 Supply a flexible RFID device to strip and paste, including multi-bit identifier value and thin film battery deposited on flexible substrate,
RFID devices are pressure-attached to articles,
Receiving the RF energy at the RFID device and activating the circuit and initiating a task within the RFID, including coupling battery power to the RFID device based on receiving the RF energy;
The task includes sending an identifier (ID) value based on the multi-bit identifier of the RFID.
フレキシブル基板を備え、
アノード、カソードおよび、アノードとカソードを電気的に分離する電解液、
配線層を堆積し、
バッテリー上に、そのバッテリーに接続される電子回路を配置し、
剥ぎ取って貼り付けるアプリケーションを可能にするために、感圧粘着材を堆積し、そして
RFID装置を覆うことを備える方法。 A method of forming an RFID device 0,
Equipped with a flexible substrate,
An anode, a cathode, and an electrolyte that electrically separates the anode and the cathode;
Deposit wiring layers,
Place the electronic circuit connected to the battery on the battery,
Deposit pressure sensitive adhesive, and allow application to strip and paste, and
A method comprising covering an RFID device.
カバー、
電子回路、
配線層、
バッテリー、
基板、および
感圧粘着材
を含む請求項59記載の方法。 The alignment of the layers of the RFID device elements is
cover,
Electronic circuit,
Wiring layer,
battery,
60. The method of claim 59, comprising a substrate and a pressure sensitive adhesive.
電子回路、
給電するために動作可能に電子回路に結合される薄いフィルムバッテリー、
電子回路2130に動作可能に結合される無線周波(RF)アンテナ2140、および
粘着剤を備える、剥ぎ取って貼り付けるフレキシブルなバッテリー駆動の装置。 Flexible substrate,
Electronic circuit,
A thin film battery that is operatively coupled to the electronic circuit to supply power,
A flexible, battery-powered device that includes a radio frequency (RF) antenna 2140 operably coupled to an electronic circuit 2130 and an adhesive.
1つ以上のソース基板を与える1つ以上の供給リール、
1つ以上の電子回路およびRFアンテナを与える1つ以上の供給リール、
1つ以上の基板上に層を堆積する1つ以上の堆積ステーションを備え、
前記層は、
(iii) ソリッドステートのリチウムベースのバッテリーを形成するための層を含み、
前記バッテリーの層は、
a) カソード層と、
b) 電解質層と、
c) アノード層と、
(iv) バッテリーを電子回路の層に結合するための、および、RFアンテナを電子回路に結合するための配線層と、剥ぎ取って貼り付ける粘着層を供給する供給リールと、および、供給リールおよび堆積ステーションを含む真空チャンバーとを含むシステム。
RFID system making system
One or more supply reels providing one or more source substrates;
One or more supply reels providing one or more electronic circuits and an RF antenna;
Comprising one or more deposition stations for depositing layers on one or more substrates;
The layer is
(iii) includes a layer for forming a solid-state lithium-based battery;
The battery layer is
a) a cathode layer;
b) an electrolyte layer;
c) an anode layer;
(iv) a supply reel for coupling the battery to the layers of the electronic circuit and for coupling the RF antenna to the electronic circuit, a supply reel for supplying the adhesive layer to be peeled off, and a supply reel and And a vacuum chamber containing a deposition station.
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