CN101924238A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池组。所述电池组包括裸电池、绝缘层和保护电路模块，其中，所述裸电池包括盖板和位于盖板中心区域上的电极端子；所述绝缘层位于所述盖板上方，其包括形成在与所述电极端子对应的区域内的第一端子孔；所述保护电路模块位于所述绝缘层的上方，其包括具有第二端子孔的保护电路板，所述第二端子孔形成在与所述电极端子对应的区域内。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及一种电池组。
背景技术
锂离子电池组可包括具有裸电池和保护电路模块的芯组。裸电池可包括正极板、负极板、电解质和分隔件，从而向外部电子设备提供电能并且被反复地充电和放电。保护电路模块可保护电池组使其免于过充电和过电流，并且可通过防止由于过度放电导致的电池组劣化来改善性能。
发明内容
本发明的实施例提供了一种尺寸小、容量密度增加的电池组。本发明的实施例的多个方面不限于上述技术问题，其还涉及上面没有提到的、但本领域技术人员从下面的说明中能够明了的其他技术问题。
根据一个实施例，一种电池组包括：裸电池，其包括盖板和位于盖板中心的电极端子；位于盖板上的绝缘层，其包括形成在与所述电极端子对应的区域中的第一端子孔；位于绝缘层上的保护电路模块，其包括具有第二端子孔的保护电路板，所述第二端子孔形成在与所述电极端子对应的区域中。
根据另一实施例，一种电池组包括：裸电池，其包括盖板、电极端子和电解质注入盖，所述电极端子从盖板顶部的中心突出，所述电解质注入盖从盖板顶部的一侧突出；绝缘层，其位于盖板上并且包括形成在与所述电极端子对应的区域中的第一端子孔；保护电路模块，其位于绝缘层上并且包括形成在与所述电极端子对应的区域中的第二端子孔，其中，所述绝缘层的一条边和保护电路板的一条边位于所述电极端子和所述电解质注入盖之间。
根据上述实施例所述的电池组可以通过紧凑地布置电池组的元件来实现小型化。因此，可以减小电池组的体积从而可以使电池组的容量密度增加。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的目的、特征和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据实施例所述的电池组的分解透视图；
图2是示出根据实施例所述的电池组中的裸电池的分解透视图；
图3是示出根据实施例所述的电池组中的保护电路模块的分解透视图；
图4是示出根据实施例所述的电池组中的引线板的截面图；
图5是示出根据一个实施例所述的电池组的截面图；
图6是示出根据实施例所述的电池组中的充放电端子单元的的分解透视图；
图7是示出根据实施例所述的电池组中的充放电端子单元的透视图；
图8是示出根据实施例所述的电池组中的充放电端子单元的局部透视图；
图9是示出根据另一个实施例所述的电池组的截面图；
图10是示出根据另一个实施例所述的电池组的截面图。
具体实施方式
本部分阐述了本发明的实施例的特定特征。通过结合具体实施方式和附图，所述实施例的优点和各个方面以及实现它们的方法将会变得更加清楚。在所有附图中相同的元件使用相同的标号。
以下，将参照附图来详细描述根据各个实施例的电池组。
图1是表示根据本发明的实施例所述的电池组10的分解透视图。
参见图1，根据实施例所述的电池组10可包括裸电池100、绝缘层200、保护电路模块400、顶部壳720、底部壳740和标签760。绝缘层200可位于裸电池100上，保护电路模块400可位于绝缘层200上以接触绝缘层200，这样保护电路模块400就电连接和机械连接到裸电池100。顶部壳720可定位成围绕裸电池100和保护电路模块400的顶侧，底部壳740可定位成覆盖裸电池100的底侧。顶部壳720可通过粘合剂结合到裸电池100。裸电池100的外表面可被标签760围绕而得到保护。
图2是表示根据实施例所述的电池组中的裸电池的分解透视图。图3是表示根据实施例所述的电池组中的保护电路模块的分解透视图。图4是表示根据实施例所述的电池组中的引线板的截面图。图5是表示根据一个实施例所述的电池组的截面图；
参见图1和图2，裸电池100可包括罐110、容纳在罐110中的电极组件120、覆盖罐110的开口110a的盖组件130。
近似为长方体或平行六面体的罐110可包括开口110a。罐110可由金属材料制成并且可用作端子。
电极组件120可通过罐110的开口110a插入到罐110中。通过卷绕第一电极板121、第二电极板122、以及位于第一电极板121和第二电极板122之间的分隔件123，可将电极组件120做成凝胶卷(Jelly-Roll)的形状。，电池组10在反复地充电和放电时可通过电极组件120来提供电能。
第一电极板121可包括第一电极集流体(未示出)和第一电极涂覆部分(未示出)。第一电极接线片121a可连接到第一电极板121的一端，以向罐110的开口110a突出。
第二电极板122可包括第二电极集流体(未示出)和第二电极涂覆部分(未示出)。第二电极接线片122a可连接到第二电极板122的一端以向罐110的开口110a突出。
通常，用作多边形电池组10的端子的罐110可以是正极。在这种情况下，当第一电极板121是正极时，凝胶卷(Jelly-Roll)电极组件120的最外面的电极板可以是作为正极的第一电极板121。另外，当第一电极板121是负极时，凝胶卷电极组件120的最外面的电极板可以是作为正极的第二电极板122。
以下，将在假定第一电极板121是正极和第二电极板122是负极的情况下来描述实施例。
分隔件123可位于第一电极板121和第二电极板122之间。分隔件123可由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的复合膜的多孔膜制成。分隔件123可截断电极组件120中第一电极板121和第二电极板122之间的电传导，并且可使锂离子的移动变得容易。分隔件123可防止第一电极板121和第二电极板122互相接触，还可通过在由于外部短路引起电池组10温度升高时进行关断来保持电池组10的温度。
在电池组10的充电过程中，电极组件120被供给电能，通过电池组10的充电，锂离子从第一电极板121嵌入到第二电极板122。在电池组10的放电过程中，锂离子从第二电极板122嵌入到第一电极板121，这样电力可通过电极组件120供给外部电子装置。
盖组件130可包含盖板131、绝缘板132、端子板133、电极端子134和衬垫135。盖组件130可在罐110的开口110a中结合到电极组件120，从而与位于所述盖组件之下的附加绝缘盒136一起来密封罐110。可以在绝缘盒136中形成孔(未示出)从而使得电解质可被注入到电极组件120中。
盖板131可位于罐110的开口110a中，并且可由具有对应于罐110的开口110a的尺寸的金属板制成。预定尺寸的孔131a形成于盖板131的中心，这样电极端子134和衬垫135便可插入到孔131a中。电解质注入孔131b可形成于盖板131的一侧。在电解质注入到罐110中后，电解质注入孔131b可通过电解质注入盖137来密封。电解质注入盖137的顶部可在盖板131的顶部向上突出。可在孔131a周围、与电解质注入孔131b对应地在盖板131的一个表面上形成安全通/排气装置(未示出)。盖板131可以接触第一电极接线片121a以电连接到第一电极接线片121a。因此，盖板131可具有与第一电极板121的极性相同的极性。
绝缘板132可由板制成并可位于盖板131之下。绝缘板132可由与衬垫135相同的绝缘材料制成。
端子板133可由板制成并可位于绝缘板132之下。根据实施例，端子板133可由镍或镍合金制成。绝缘板132和端子板133可具有形成在与孔131a对应的位置上的孔，所述孔具有与形成在盖板131中心的孔131a相同的结构。
电极端子134可插入到形成于盖板131、绝缘板132和端子板133中的孔中。电极端子134可从盖板131的顶部的中心突出。电极端子134可接触第二电极接线片122a并电连接到第二电极接线片122a。因此，电极端子134可具有与第二电极板122的极性相同的极性。
衬垫135可位于电极端子134和盖板131之间。衬垫135可使电极端子134与盖板131绝缘。
以下，将详细地描述裸电池110、保护电路模块400和绝缘层200之间的连接。
参见图1到图5，根据本发明实施例所述的电池组10可被紧凑地制成。特别地，在将绝缘层200定位在裸电池的盖板131之上后，保护电路模块400可定位成接触绝缘层200的表面，进而去除保护电路模块400和裸电池100之间的空间。根据上述结构，可保持电池组10的容量并减小电池组10的体积，从而使得电池组10的容量密度(容量/体积)增大。
绝缘层200可定位于盖板131上。绝缘层200可具有与盖板131(不包括盖板131的弯曲侧)的尺寸相对应的尺寸，并可具有矩形平板结构。因此，绝缘层200的面积可以比盖板131的面积小。绝缘层200可定位成接触盖板131。更具体地，绝缘层200的底部可以粘附到盖板131的顶部。第一端子孔200a可形成在绝缘层200的对应于电极端子134和衬垫135的区域中，这样电极端子134和衬垫135可插入第一端子孔200a中。另外，第一盖孔200b可形成在绝缘层200的对应于电解质注入盖137的区域中，以使电解质注入盖137可被插入到第一盖孔200b中。绝缘层200的边缘可通过第一短边201、与第一短边201对应的第二短边202、第一长边203和与第一长边203对应的第二长边204来限定。
绝缘层200可由绝缘材料制成，从而使裸电池100与保护电路模块400相绝缘，更具体地说，是使盖板131与保护电路模块400相绝缘。根据实施例，绝缘层200可由纸或塑料制成。绝缘层200可以是粘结剂层，并具有仅形成于粘结剂层的一侧或两侧的粘结剂材料。
保护电路模块400可包括保护电路板410、正温度系数(PTC)单元420、保护电路元件430、充放电端子单元440和第一引线板450。第一引线板450可包含在保护电路模块400中，也可与保护电路模块400分开。
保护电路模块400可位于裸电池100的顶部从而使电池组10免于过充电和过电流，并通过防止由于过放电引起的电池组劣化来改善性能。
保护电路板410可被定位成接触绝缘层200，更具体地说，保护电路板410的底部可粘附到绝缘层200的顶部。保护电路板410可具有与盖板131(不包括盖板131的弯曲侧)相对应的尺寸，并且可具有平行六面体的形状。因此，保护电路板410的面积可以比盖板131的面积小。保护电路板410的面积可对应于绝缘层200的面积。在保护电路板410的与裸电池100的电极端子134和衬垫135对应的区域中，可以形成第二端子孔410a。电极端子134和衬垫135可插入并穿过第二端子孔410a。保护电路板410可以是印刷电路板(PCB)。在保护电路板410的对应于电解质注入盖137的区域中，可以形成槽410b来去除电解质注入盖137和保护电路板410之间的干扰。可以形成保护电路板410的第二盖孔(未示出)代替槽410b，所述第二盖孔具有与第一盖孔200b对应的结构。当电解质注入盖137的高度比绝缘层200的高度低时，由于电解质注入盖137不干扰保护电路板410，所以不需要在保护电路板410中形成孔或槽。在这种情况下，第一盖孔200b可以只形成在绝缘层200中。保护电路板410的边缘可由第一短边411、与第一短边411对应的第二短边412、第一长边413和与第一长边413对应的第二长边414来限定。
在现有技术的电池组中，与电极端子从裸电池向上突出的高度一致的空间通常形成在保护电路模块和裸电池之间。然而，在根据本发明的一个实施例所述的电池组10中，保护电路模块400的底部可以通过绝缘层200接触裸电池100的顶部，从而使保护电路模块和裸电池之间不存在空间，因而一个紧凑的电池组可得以制造。更详细地说，绝缘层200接触裸电池100的顶表面，这样绝缘层200被定位成使裸电池100与保护电路模块400相绝缘、并且牢固地使裸电池100和保护电路模块400相结合，在此之后，保护电路板410可被定位在绝缘层200之上从而接触绝缘层200的顶表面。在这种情况下，存在于保护电路模块400和裸电池100之间的空间的高度比绝缘层200的厚度大。结果，可去除所述空间从而使紧凑的电池组得以制造，减小了电池组的体积从而使电池组的容量密度(容量/体积)得以增加。第一盖孔200b可形成在绝缘层200的对应于电解质注入盖137的位置上，槽410b或者第二盖孔(未示出)可形成在对应于保护电路板410的电解质注入盖137的位置上。因此，绝缘层200、保护电路板410和电解质注入盖137之间的干扰可以减少，从而使保护电路板410稳定地设置在裸电池100上。电解质注入盖137占用的空间可通过槽或孔来补偿，从而电池组10的体积得以减小且电池组10的容量密度得以增加。
保护电路板410可用导电金属(未示出)来图案化，所述导电金属可电连接到PTC单元420、保护电路元件430、充放电端子单元440和第一引线板450。
PTC单元420可定位在保护电路板410上。具体地说，PTC单元420可包括：第一接线片421，其电连接到形成在保护电路板410上的端子单元415；PTC元件422，其位于第一接线片421上并且电连接到第一接线片421；第二接线片423，其位于PTC元件422上并且电连接到电极端子134。第二接线片423可通过诸如激光焊接或电阻焊接的方法焊接到电极端子134上，以使第二接线片423牢固地与电极端子134结合。PTC元件422是一种在温度比阈值温度高时电阻几乎无限大的器件，可在电池组10的温度异常地高时截断充电和放电电流。由于PTC元件422可逆地工作，所以PTC元件422可以工作以中断电流。然后，当电池组10的温度下降时，PTC元件422的电阻可以减小以使电池组10再次工作。由于PTC单元420电连接到裸电池的电极端子134，所以PTC单元420可作为负极引线板。
保护电路元件430可安装在关于保护电路板410的第二端子孔410a与端子单元415相对的一侧上。保护电路元件430可包括多个无源和有源元件，并可电连接到导电金属。保护电路模块400可通过检查关于电池的充电和放电状态、电流、电压和温度的信息来保护电池。
充放电端子单元440可与保护电路元件430的顶部隔开，并且可安装在保护电路板410的表面上。充放电端子单元440可电连接到导电金属，并且可用作通向外部电子设备的导电通路。将参照图6到图8来详细描述充放电端子单元440。
第一引线板450可位于保护电路板410的第一短边411上，进而可将保护电路板410电连接到裸电池100。因此，第一引线板450可成为正极引线板。更详细地说，第一引线板450可包括第一板451、第二板452和第三板453，所述第一板451位于保护电路板410的第一短边411上并电连接到保护电路板410，所述第二板452位于裸电池100的盖板131上并且电连接到裸电池100，所述第三板453用于将第一板451电连接到第二板452上。这里，第二板452的高度与第三板453的高度之和可对应于绝缘层200的厚度与保护电路板410的厚度之和。
现有的引线板可支撑裸电池和与裸电池隔开的保护电路模块之间的空间，并且可连接裸电池与保护电路模块。因此，引线板的高度与所述空间的高度相等以致于在电池组制造完成后留下了一个不期望的空间。然而，在根据本发明一个实施例所述的电池组中，可使保护电路模块400接触盖板131的顶表面，第一引线板450可位于裸电池100和保护电路模块400上，这样保护电路模块400可被夹紧并固定到裸电池100上。因此，结合盖板131和第一引线板450所需的空间可以被去除，于是可以制造出紧凑的电池组并且可制造出小的电池组。裸电池100的电池的容量可被保持，裸电池100和保护电路模块400之间的结合可变得紧凑，因而电池组10的容量密度(容量/体积)得以增加。
图6是表示根据本发明的实施例的电池组的充放电端子单元的分解透视图。图7是表示根据本发明的实施例的电池组的充放电端子单元的透视图。图8是表示根据本发明实施例所述的电池组的充放电端子单元的局部透视图。
参见图6到图8还有图3，在根据实施例所述的电池组10中，充放电端子单元440可位于保护电路板410和保护电路元件430上。充放电端子单元440按材料可被分成机座441与充放电端子442。充放电端子单元440可包括按结构来划分的底座443、第一支撑体444和第二支撑体445。充放电端子单元440可通过顶部壳720的充放电端子槽720a露出。
参见图6，将按材料来划分充放电端子单元440并对其进行描述。在充放电端子单元440中，机座441与充放电端子442可被一体成型。在图6中，机座441与充放电端子442可被相互分隔开。机座441可具有一个形成在它底部的中心的预定宽度和长度的槽。沿着机座441短边方向截取的截面可具有订书钉的形状。机座441可由绝缘材料制成。充放电端子442可包括多个用作正极的金属板、标识(ID)电阻器、以及用作负极并通过在磷青铜(phosphor bronze)上镀金而获得的多个金属板，根据一个实施例，充放电端子442可包括三个金属板。充放电端子442可安装在保护电路板410的表面上，这样充放电端子442的底部接触位于保护电路板410的第一长边413和第二长边414上的安装单元417的表面。充放电端子442可电连接到柔性保护电路板的导电金属。
参见图7，将按结构来划分并描述充放电端子单元440。充放电端子单元440可包含平板形状的底座443、用于支撑底座443两侧的第一支撑体444和第二支撑体445。这里，机座441和充放电端子442相互结合。第一支撑体444和第二支撑体445可位于保护电路板410的第一长边413和第二长边414上来支撑底座443。特别地，第一支撑体444和第二支撑体445可安装在保护电路板410的表面上并可支撑底座443的一侧和另一侧，这样可将底座443与保护电路板410分隔开。此时，保护电路元件430可位于保护电路板410上的第一支撑体444和第二支撑体445之间。底座443的底部可与保护电路元件430相隔开。
参见图8，在上述结构中，充放电端子单元440可以这样的方式形成，即底座443位于保护电路元件430上，并且第一支撑体444和第二支撑体445位于保护电路板410的第一长边413和第二长边414上。特别地，保护电路元件430可位于第一支撑体444和第二支撑体445之间。底座443的底部可由第一支撑体444和第二支撑体445支撑，因而底座443和保护电路元件430相分隔开。
安装在保护电路板410上并具有上述结构的充放电端子单元440的面积可以非常小，充放电端子单元440可位于保护电路元件430的上方，从而使充放电端子单元440紧凑地形成在保护电路板410上。因此，制造保护电路元件430所需的所有元件可被有效地布置在保护电路板410的一个表面上，使得电池组10得以小型化，并使电池组10的容量密度(容量/体积)增加。
图9是表示根据本发明另一个实施例的电池组的截面图。
参见图9，根据本发明另一个实施例的电池组20可进一步包括第二引线板460。
第二引线板460可位于保护电路板410的第二短边412之上，并可与盖板131结合。第二引线板460可电连接到盖板131，并可像第一引线板450一样用作正极引线板。然而，第二引线板460可以变成具有与第一引线板450对应的结构的虚拟引线板。当第二引线板460是虚拟引线板时，第二引线板460可将裸电池100机械连接到保护电路模块500来改进结合力。不管第二引线板460是正极引线板还是虚拟引线板，第二引线板460可具有与第一引线板450的结构相同的结构。
图10是表示根据本发明另一实施例所述的电池组的截面图。
参见图10，在根据本发明另一实施例所述的电池组30中，绝缘层300的第二短边302和保护电路板610的第二短边612可位于电极端子134和电解质注入盖137之间。
保护电路板610的第二短边612可位于电解质注入盖137内侧，因此保护电路板610沿纵向的尺寸可被显著减小。因此保护电路模块600的尺寸以及将保护电路模块600粘附到裸电池100上的绝缘层300的尺寸可被减小，于是保护电路模块600和绝缘层300的材料成本减小。电池组30的体积可以减小，因此增加了电池组30的容量密度。
参照图1到10描述的电池组包括新的保护电路模块，其与现有技术中的现有保护电路模块有很大的不同，因此描述了裸电池和保护电路模块之间的结合关系。
根据上述实施例所述的每一个电池组具有这样的结构，即PTC单元、保护电路元件、充放电端子单元以及引线板均结合到将与它们互相电连接和机械连接的保护电路板的一个表面。因此，在现有的裸电池和保护电路模块之间的空间可被消除，因而制造出更纤薄的电池组。另外，在如上所述的电池组的实施例中，元件的排列和配置可变得紧凑，从而消除了不期望的空间。
因此，上述实施例的电池组可以通过减小内部元件的尺寸和使内部元件排列紧凑来减小尺寸。因此，裸电池能维持它的容量并能紧凑地与保护电路模块结合，于是电池组的容量密度(容量/体积)可以增加。
尽管已在上面详细地描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解成，这里描述的基本发明构思的很多变形和修改(这对本领域技术人员是显而易见的)仍将落入本发明的示例性的实施例的精神和范围内，正如所附权利要求所限定的那样。

Claims (21)

1.一种电池组，包括：
裸电池，包括盖板和位于盖板中心区域上的电极端子；
绝缘层，位于所述盖板的上方，其中，所述绝缘层包括形成在与所述电极端子对应的区域中的第一端子孔；以及
保护电路模块，位于绝缘层的上方，其中，所述保护电路模块包括具有第二端子孔的保护电路板，所述第二端子孔形成在与所述电极端子对应的区域中。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述绝缘层接触所述盖板。
3.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述保护电路板接触绝缘层。
4.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述绝缘层的底表面粘附到盖板的顶表面。
5.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述保护电路板的底表面粘附到绝缘层的顶表面。
6.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述电池组还包括从盖板的顶表面突出的电解质注入盖，
其中，所述绝缘层进一步包括位于与所述电解质注入盖对应的区域中的盖孔。
7.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述电池组进一步包括从盖板的顶表面突出的电解质注入盖，
其中，所述保护电路板进一步包括位于与所述电解质注入盖对应的区域中的盖孔或槽。
8.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述绝缘层的面积对应于所述保护电路板的面积。
9.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述绝缘层的面积与所述保护电路板的面积比所述盖板的面积小。
10.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述绝缘层由纸或塑料形成。
11.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述绝缘层进一步包括附在其一个或两个表面上的粘结剂。
12.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述保护电路板是印刷电路板。
13.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述保护电路模块进一步包括将保护电路板电连接到裸电池的第一引线板，所述第一引线板位于保护电路板的第一短边上。
14.根据权利要求13所述的电池组，其特征在于：所述第一引线板包括：
第一板，其位于保护电路板的第一短边上并电连接到保护电路板；
第二板，其位于裸电池上并电连接到裸电池；以及
第三板，其将第一板和第二板相互电连接，
其中，第二板的高度和第三板的高度之和与绝缘层的厚度和保护电路板的厚度之和相对应。
15.根据权利要求13所述的电池组，其特征在于：所述保护电路板进一步包括位于保护电路板的第二短边上的第二引线板，所述第二引线板将保护电路板机械连接到或电连接到裸电池。
16.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述保护电路模块包括位于保护电路板上的充放电端子单元，以将裸电池电连接到外部装置。
17.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述保护电路板进一步包括正温度系数单元，所述正温度系数单元位于保护电路板之上并电连接到电极端子。
18.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述电池组进一步包括：
顶部壳，其覆盖裸电池和保护电路模块的顶表面；
底部壳，其覆盖裸电池的底表面；以及
标签，其包围裸电池的外表面。
19.根据权利要求18所述的电池组，其特征在于：顶部壳通过粘接剂结合到裸电池。
20.一种电池组，包括：
裸电池，其中，所述裸电池包括盖板、从盖板顶表面的中心区域突出的电极端子、以及从盖板顶表面的一侧突出的电解质注入盖；
位于盖板的上方的绝缘层，其中，所述绝缘层包括形成在与所述电极端子对应的区域中的第一端子孔；以及
位于绝缘层上方的保护电路模块，其中，所述保护电路模块包括形成在与所述电极端子对应的区域中的第二端子孔，
其中，绝缘层的一条边和保护电路板的一条边位于所述电极端子和所述电解质注入盖之间。
21.一种电池组，包括：
裸电池；
从裸电池突出的电极端子；
位于裸电池上方并接触裸电池的绝缘层；以及
位于绝缘层上方并接触绝缘层的电路模块，
其中，所述电极端子通过所述电路模块上的电极连接到电路模块，
其中，所述电极端子通过形成在绝缘层和电路模块中的孔连接到电极。
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