CN106058087A - 使用柔性导电构件的功率单元 - Google Patents

Abstract

一种电子设备包括具有第一长度的柔性导电构件以及具有短于或等于第一长度的第二长度的电池衬底。在电池衬底上面存在有源电池。粘合层将所述有源电池和所述电池衬底耦合到所述柔性导电构件，使得有源电池和柔性导电构件电耦合，并且使得柔性衬底在没有中间层的情况下封装有源电池和电池衬底的上部。柔性导电构件包括具有在其中形成的导电通孔的绝缘柔性基础层。在绝缘柔性基础层上面形成上和下金属化层且其通过所述导电通孔相互电耦合。

Description

使用柔性导电构件的功率单元

技术领域

本公开涉及电池技术领域，并且更特别地涉及采用柔性导电构件以便实现针对环境进入的保护或者以装配在期望外形因数内的功率单元。

背景技术

诸如膝上型计算机、智能电话、平板电脑以及照相机之类的便携式电子设备受到消费者欢迎。这些电子设备被电池或功率单元供电。由于消费者对于使此类电子设备尽可能适度地薄且轻的期望，内部部件被紧密地集中在一起。同样地，可能存在难以实现的用于功率单元的外形因数约束。除这些外形因数约束之外，消费者还期望使此类电子设备对水或湿气具有一定程度的抵抗性。

然而，当前功率单元技术是刚性的，使得对外应因数约束的符合性在某些情况下是困难的。此外，附加图层通常被用于当前功率单元从而提供期望的防水性和防潮性，其足以增加满足外形因数约束方面的困难，因为其增加了功率单元的厚度。

因此，期望进一步开发可以解决对装配在期望外形因数内以及在没有使得在期望外形因数内的装配更加困难的情况下抵抗水和湿气的双重期望的功率单元技术。

发明内容

提供本发明内容是为了介绍下面在详细描述中进一步描述的概念的选择。本发明内容并不意图识别要求保护的主题的关键特征或本质特征，其也不意图用作限制要求保护的主题范围的辅助。

在本文中公开了包括具有第一长度的柔性导电构件以及具有短于或等于第一长度的第二长度的电池衬底的电子设备。

有源电池在该电池衬底上，并且粘合层将有源电池和电池衬底耦合到柔性导电构件，使得有源电池和柔性导电构件电耦合，并且使得柔性衬底在没有中间层的情况下封装有源电池和电池衬底的上部。

有源电池可以包括金属锂层，并且粘合层可以在没有中间云母衬底层的情况下直接地接触金属锂层。有源电池可以形成于电池衬底的上部上，并且柔性导电构件可以在没有中间云母衬底层的情况下直接地封装有源电池和电池衬底的上部。封装层可以封装电池衬底的下部。

柔性导电构件具有在其中形成有导电通孔的绝缘柔性基础层以及在绝缘柔性基础层上面形成且被导电通孔相互电耦合的上和下金属化层。

柔性导电构件包括具有在其中形成的导电通孔的绝缘柔性基础层以及在绝缘柔性基础层的上部上面形成的上金属化层。上金属化层包括在绝缘柔性基础层的上部上面形成的上金属化阳极导体层以及在绝缘柔性基础层的上部上面形成的上金属化阴极导体层。在绝缘柔性基础层的下部上面形成有下金属化层。该下金属化层包括在绝缘柔性绝缘层的下部上面形成的下金属化阳极导体层以及在绝缘柔性基础层的下部上面形成的下金属化阴极导体层。绝缘柔性基础层的导电通孔将上金属化阳极导体层电耦合到下金属化阳极导体层，并将上金属化阴极导体层电耦合到下金属化阴极导体层。

柔性导电构件可以由选自由聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组的材料构成。

可以在电池衬底的上部上面形成有源电池。另外，可以使柔性导电构件弯曲，从而具有邻近于有源电池和电池衬底的上部的第一部分、邻近于电池衬底的下部的第二部分以及在第一和第二部分之间延伸的曲线部分。附加粘合层可以将柔性导电构件的第一和第二部分在其延伸超过电池衬底的部分处耦合在一起。

柔性导电构件的第一部分、柔性导电构件的曲线部分、附加粘合层以及柔性导电构件的第二部分可以封装电池衬底和有源电池。该封装可以在环境上针对氧气和水的进入而将有源电池密封。

可以在电池衬底的上部上面形成有源电池，并且柔性导电构件可以邻近于有源电池和电池衬底的上部。附加柔性导电构件可以邻近于电池衬底的下部，使得电池衬底被夹在柔性导电构件与附加柔性导电构件之间。附加粘合层可以将柔性导电构件和附加柔性导电构件在其延伸超过电池衬底的部分处耦合在一起。

可以在电池衬底的上部上面形成有源电池，并且柔性导电构件可以邻近于有源电池和电池衬底的上部。设备衬底可以承载电池衬底，使得电池衬底的下部与设备衬底相接触。可以使柔性导电构件弯曲，使得柔性导电构件与设备衬底相接触。

可以在惰性气氛中在电池衬底的上部上面形成有源电池，并且可以在惰性气氛中将有源电池和电池衬底粘性地耦合到柔性衬底的下金属化层。

可以在惰性气氛中在电池衬底的上部上面形成有源电池，并且可以在电池衬底的上部上面形成有源电池之后，形成钝化层以封装有源电池。

方法方面是针对一种通过在绝缘柔性基础层中形成导电通孔以及在绝缘柔性基础层的上部上面形成上金属化层并电耦合到导电通孔来形成柔性导电构件的方法。在绝缘柔性基础层的下部上面形成下金属化层并电耦合到导电通孔，使得下金属化层和上金属化层被电耦合。在电池衬底的上部上面形成有源电池。有源电池和电池衬底被粘性耦合到柔性衬底的下金属化层，使得有源电池和下金属化层电耦合，并且使得柔性衬底在没有中间层的情况下封装有源电池和电池衬底的上部。

该方法还可包括使突出超过电池衬底的柔性导电构件的一部分以u形弯曲，使得下金属化层也邻近于电池衬底的下部，并将下金属化层粘性耦合到电池衬底的下部。

可将柔性导电构件的u形的开口端密封，使得柔性导电构件和密封封装电池衬底和有源电池。该封装可以在环境上针对氧气和水的进入而将有源电池密封。

方法还可包括将电池衬底的下部粘性耦合到设备衬底，使突出超过电池衬底的柔性导电构件的一部分弯曲，使得该部分邻近于设备衬底，并将突出超过电池衬底的柔性导电构件的部分粘性耦合到设备衬底，使得柔性导电构件是弯曲形状。

附图说明

图1是根据本公开的电子设备的剖视图。

图1A是图1的电子设备的顶视平面图。

图2是根据本公开的具有堆叠电源的电子设备的剖视图。

图3A—3D是根据本公开的方法构造的电子设备的剖视图。

图3E是根据本公开的被折叠以针对环境进入进行密封之后的电子设备的剖视图。

具体实施方式

下面描述本公开的一个或多个实施例。这些所述实施例仅仅是本公开技术的示例。另外，在尝试提供简洁的描述时，在本说明书中可能并未描述实际实施方式的所有特征。

当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”和“该”意图意指存在元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包括性的且意指可以存在除所列元件之外的附加元件。另外，应理解的是对本公开的“一个实施例”或“实施例”的参考并不意图被解释为排除也结合了所述特征的附加实施例的存在。

参考图1—1A，现在描述功率单元100(power unit)。功率单元100用于对诸如膝上计算机、智能电话、平板电脑或照相机之类的便携式电子设备供电。现在将描述功率单元100的结构。

功率单元100包括柔性导电构件120，其由绝缘柔性基础层102构成，该绝缘柔性基础层102具有在其各上侧面和下侧面上形成的上和下金属化层104。在绝缘柔性基础层102中形成有导电通孔106，并且其用于将上和下金属化层104电连接。功率单元100还包括具有在其上面形成的有源电池110的电池衬底108以及包括电池的阳极和阴极的端子112。上和下金属化层104每个充当针对H₂O和O₂的阻挡层的一部分，并且包括将在端子112处耦合到阴极和阳极的各阴极和阳极导体部分。粘合层114将有源电池110和电池衬底114在其下部处粘性耦合到绝缘柔性基础层102，使得柔性导电构件120和电池衬底114用于针对H₂O、O₂及其它环境污染将有源电池110封装。端子112电耦合到下金属化层104，并通过导电通孔106，还电耦合到上金属化层104。

绝缘柔性基础层102由诸如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯之类的膜以50至100微米的厚度构成。上和下金属化层104由诸如铜或铝之类的金属以约2至35微米的厚度构成，具有0.05—10微米厚度的镍、金、钯或锡的最后层。上和下金属化层104用于帮助防止氧气和水在那里通过。电池衬底108是有源电池层110的载体，并且可以由云母制成，而有源电池层110由锂、锂磷氧氮(lithium phosphorous oxy-nitride)以及氧化锂钴形成。端子112的阴极和阳极由氧化锂钴或铂构成。粘合层114是绝缘粘合剂，诸如聚偏二氯乙烯或环氧树脂。应认识到的是虽然上文已列出了用于绝缘柔性基础层102、金属化层104、电池衬底108、有源电池层110、端子112的阴极和阳极以及粘合层114的材料，但可以利用其它适当材料且其在本公开的范围内，只要金属化层104形成对氧气和湿气的适当阻挡层即可。

应注意的是，在进行直接接触或者被粘合层114耦合的柔性导电构件120与有源电池层110之间不存在中间保护层。由于有源电池层110的封装，不需要此类中间保护层(例如云母箔)。

如图1中说明性地所示，绝缘柔性基础层102在长度上等于电池衬底108。然而，在某些应用中，绝缘柔性基础层102可在长度上大于电池衬底，使得其突出超过电池衬底108。这将有利地允许将电池(power cell)100布置成不同的配置，现在参考图2来描述其中的一个。

如所示，第一电池200A被设备衬底230承载。电池衬底208A的下部经由粘合层214A粘性耦合到设备衬底230，使得柔性导电构件220A的第一部分240A与设备衬底230间隔开。突出超过电池衬底208A的柔性导电构件220A的第二部分242A的下部被粘合层251粘性耦合到设备衬底230，使得柔性导电构件220A在中间部分241A处弯曲，从而定义柔性导电构件220A的第一和第二部分240A、242A的平行轴之间的偏移。

第二电池200B被第一电池200B承载，电池衬底208B的下部被粘性耦合到柔性导电构件220A的上部，使得柔性导电构件220B的第一部分240B与柔性导电构件220A间隔开。

突出超过电池衬底208B的柔性导电构件220B的第二部分242B的下部被粘合层250粘性耦合到柔性导电构件220A，使得柔性导电构件220B在中间部分241B处弯曲，从而定义柔性导电构件220B的第一和第二部分240B、242B的平行轴之间的偏移。

粘合剂250是导电的，使得第二电池200B的下金属化层204B电耦合到第一电池200A的上金属化层204A。这允许根据期望进行第一和第二电池200A、200B的并联或串联的耦合。

在此配置中，柔性导电构件220A、220B的柔性允许其堆叠成紧凑的，并且与先前的设计相比在便携式电子设备内部占用较少空间。这允许设计较小的便携式电子设备，或者为其它部件节省便携式电子设备内部的空间。

如下面将参考图3E解释的，可以使柔性导电构件320绕着电池衬底308弯曲从而以u形包围电池衬底308和有源电池310，并且u形的开口端可以被粘合剂350密封，从而针对诸如氧气和水之类的环境元素的进入将有源电池310密封。

参考图3A—3D中所示的一系列电池300，现在描述电池300的形成。从图3A开始，通过首先形成绝缘柔性基础层302且然后在绝缘柔性基础层302中形成导电通孔306来构造柔性导电构件320。然后例如通过平版印刷术在绝缘柔性基础层302上面形成金属化层304，使得其经由导电通孔306被电耦合。

转到图3B，在上金属化层304上面沉积粘合层314。然后，在图3C中，在电池衬底308上面形成有源电池310和用于端子312的阴极和阳极。应注意的是，在诸如氮气之类的受控惰性气氛中形成有源电池310。电池衬底308然后被粘性耦合到上金属化层304。由于有源电池310在粘性耦合到上金属化层304之前是无保护的，所以可在受控惰性气氛中执行粘性耦合。替换地，可在粘性耦合之前在有源电池310上面形成钝化层，使得不需要在惰性气氛中执行粘性耦合。钝化层可以是经由原子层沉积形成的Al₂O₃。

然后，在图3D中，在电池衬底308和有源电池310上面沉积附加粘合剂314。如图3E中所示，然后使柔性导电构件320绕着电池衬底308弯曲，从而以u形包围电池衬底308和有源电池310，并且U形的开口端被粘合剂350密封，从而针对诸如氧气和水之类的环境元素的进入将有源电池310密封。形成此U形导致柔性导电构件320的第一部分360被粘性耦合到有源电池310、端子212以及电池衬底308的上部，并且柔性导电构件320的第二部分362被粘性耦合到电池衬底308的底部。第一部分360的下金属化层304经由导电粘合剂350被耦合到第二部分362的下金属化层304(其由于U形而面对第一部分360的下金属化层304)。

虽然已相对于有限数目的实施例描述了本公开，但受益于本公开的本领域的技术人员将认识到可以设想不脱离如在本文中公开的本公开范围的其它实施例。因此，本公开的范围将仅仅受到所附权利要求的限制。

Claims (22)

1.一种电源设备，包括：

柔性导电构件；

电池衬底；

在所述电池衬底上的有源电池；以及

粘合层，其将所述有源电池和所述电池衬底耦合到所述柔性导电构件，使得所述有源电池和所述柔性导电构件电耦合，并且使得所述柔性衬底在没有中间层的情况下封装所述有源电池和所述电池衬底的上部。

2.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述有源电池包括金属锂层；并且其中所述粘性层在没有中间云母衬底层的情况下直接地接触所述金属锂层。

3.根据权利要求1所述的电源设备，其中在所述电池衬底的上部上形成所述有源电池；并且其中所述柔性导电构件在没有中间云母衬底层的情况下直接地封装所述有源电池和所述电池衬底的上部。

4.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述柔性导电构件包括：

绝缘柔性基础层，其具有在其中形成的导电通孔；以及

上金属化层和下金属化层，其在所述绝缘柔性基础层上形成并通过所述导电通孔相互电耦合。

5.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述柔性导电构件包括：

绝缘柔性基础层，其具有在其中形成的导电通孔；

上金属化层，其在所述绝缘柔性基础层的上部上形成，包括在所述绝缘柔性基础层的上部上形成的上金属化阳极导体层以及在所述绝缘柔性基础层的上部上形成的上金属化阴极导体层；以及

下金属化层，其在所述绝缘柔性基础层的下部上形成，包括在所述绝缘柔性基础层的下部上形成的下金属化阳极导体层以及在所述绝缘柔性基础层的下部上形成的下金属化阴极导体层；

其中所述绝缘柔性基础层的所述导电通孔将所述上金属化阳极导体层电耦合到所述下金属化阳极导体层，并将所述上金属化阴极导体层电耦合到所述下金属化阴极导体层。

6.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述柔性导电构件由选自由聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组的材料构成。

7.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述柔性导电构件具有第一长度；其中所述电池衬底具有短于所述第一长度的第二长度；其中所述有源电池在所述电池衬底的上部上形成；其中所述柔性导电构件弯曲，从而具有邻近于所述有源电池和所述电池衬底的上部的第一部分、邻近于所述电池衬底的下部的第二部分以及在所述第一部分和所述第二部分之间延伸的曲线部分；以及还包括将所述柔性导电构件的第一部分和第二部分在其延伸超过所述电池衬底的部分处耦合在一起的附加粘合层。

8.根据权利要求7所述的电源设备，其中所述柔性导电构件的第一部分、所述柔性导电构件的曲线部分、所述附加粘合层以及所述柔性导电构件的第二部分封装所述电池衬底和所述有源电池。

9.根据权利要求8所述的电源设备，其中所述封装在环境上针对氧气和水的进入将有缘电池密封。

10.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述有源电池在所述电池衬底的上部上形成；其中所述柔性导电构件邻近于所述有源电池和所述电池衬底的上部；还包括附加柔性导电构件，其邻近于所述电池衬底的下部，使得电池衬底被夹在所述柔性导电构件与所述附加柔性导电构件之间；以及还包括将所述柔性导电构件和所述附加柔性导电构件在其延伸超过所述电池衬底的部分处耦合在一起的附加粘合层。

11.根据权利要求1所述的电源设备，其中所述柔性导电构件具有第一长度；其中所述电池衬底具有短于所述第一长度的第二长度；其中所述有源电池在所述电池衬底的上部上形成；其中所述柔性导电构件邻近于所述有源电池和所述电池衬底的上部；还包括设备衬底，其承载所述电池衬底，使得所述电池衬底的下部与所述设备衬底相接触；其中所述柔性导电构件弯曲，使得所述柔性导电构件与所述设备衬底相接触。

12.一种方法，包括：

通过以下各项来形成柔性导电构件：

在绝缘柔性基础层中形成导电通孔，

在所述绝缘柔性基础层的上部上形成上金属化层并电耦合到所述导电通孔，以及

在所述绝缘柔性基础层的下部上形成下金属化层并电耦合到所述导电通孔，使得所述下金属化层和所述上金属化层被电耦合；

在电池衬底的上部上形成有源电池；以及

将所述有源电池和所述电池衬底粘性耦合到所述柔性衬底的下金属化层，使得所述有源电池和所述下金属化层被电耦合，并且使得所述柔性衬底在没有中间层的情况下封装所述有源电池和所述电池衬底的上部。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在惰性气氛中在所述电池衬底的上部上形成所述有源电池；并且其中所述有源电池和所述电池衬底在所述惰性气氛中被粘性耦合到所述柔性衬底的下金属化层。

14.根据权利要求12所述的方法，其中在惰性气氛中在所述电池衬底的上部上形成所述有源电池；并且还包括在所述电池衬底的上部上形成所述有源电池之后，形成封装所述有源电池的钝化层。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括使得突出超过所述电池衬底的柔性导电构件的一部分以u形弯曲，使得所述下金属化层也邻近于所述电池衬底的下部，并将所述下金属化层粘性耦合到所述电池衬底的下部。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述柔性导电构件的u形的开口端密封，使得所述柔性导电构件和密封将电池衬底和有源电池封装。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述封装在环境上针对氧气和水的进入将有缘电池密封。

18.根据权利要求12所述的方法，还包括：

将所述电池衬底的下部粘性耦合到所述设备衬底；

使突出超过所述电池衬底的柔性导电构件的一部分弯曲，使得所述部分邻近于所述设备衬底；

将突出超过所述电池衬底的柔性导电构件的部分粘性耦合到所述设备衬底，使得所述柔性导电构件采取弯曲形状。

19.一种电子设备，包括：

设备衬底；

多个功率单元，其被所述设备衬底以堆叠布置承载；

每个功率单元包括：

柔性导电构件，其具有第一部分、第二部分以及连接所述第一部分和所述第二部分的中间偏移限定部分，

电池衬底，

有源电池，其形成在所述电池衬底上，以及

粘合层，其将所述有源电池和所述电池衬底耦合到第一柔性导电构件，使得所述有源电池和所述柔性导电构件被电耦合，并且使得所述柔性衬底在没有中间层的情况下封装所述有源电池和所述电池衬底。

20.根据权利要求19所述的电子设备，其中每个功率单元与相邻功率单元串联地电耦合。

21.根据权利要求19所述的电子设备，其中每个功率单元与相邻功率单元并联地电耦合。

22.根据权利要求19所述的电子设备，其中所述柔性导电构件由选自由聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组的材料构成。