CN109075375A - 微电池的简化气密包装 - Google Patents

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Abstract

提供一种微电池(50A，50B，50C)，其中金属密封层(18)用于在微电池(50A，50B，50C)的阳极侧和微电池(50A，50B，50C)的阴极侧之间提供气密密封。金属密封层(18)围绕位于阳极侧的每个金属阳极结构(16)的周边形成，然后金属密封层(18)粘合到存在于阴极侧上的壁结构的可焊金属层(32)上。壁结构包含暴露金属集电器结构(24)的腔体(34)。所述腔体(34)填充有电池材料(36)。

Description

微电池的简化气密包装
技术领域
本申请涉及一种微电池，更具体地涉及使用单片金属密封方法的微电池的气密密封(即包装)。
背景技术
微电池的气密密封对于可穿戴和可植入的医疗保健设备是至关重要的。在传统的可穿戴和可植入的医疗保健设备中，通常利用聚合物材料来实现微电池的密封。聚合物密封不足以产生气密性。金属密封比聚合物密封更理想，因为它可以提供具有改善的气密性的超薄密封结构。单片金属沉积可以用批量处理提供高生产效率，这对于微电池的阳极和阴极电极尤其有希望。
因此，本领域需要解决上述问题。
发明内容
从第一方面看，本发明提供一种微电池，包括：金属集电器结构，其通过气密密封壁结构与金属阳极结构隔开，气密密封壁结构在金属集电器结构和金属阳极结构之间限定腔体并包含与金属阳极结构的表面直接接触的金属密封层。
从另一方面来看，本发明提供一种形成微电池的方法，所述方法包括：提供包括处理基板，释放层和至少一个金属阳极结构的第一结构，其中金属密封层位于每个金属阳极结构的表面上；提供包括另一个处理衬底，聚合物粘合剂和嵌入聚合物粘合剂中的至少一个金属集电器结构的第二结构，其中具有腔体的壁结构位于每个金属集电器结构的表面上，所述壁结构包括可焊金属；将第一结构的金属密封层粘合到每个壁结构的可焊金属；以及移除处理基板，另一处理基板，释放层和聚合物粘合剂层以提供至少一个微电池。
提供一种微电池，其中金属密封层用于在微电池的阳极侧和微电池的阴极侧之间提供气密密封；在整个本申请中使用术语“微电池”来表示具有从10微米到1,000微米的最小尺寸的电池。根据本申请，金属密封层围绕位于阳极侧的每个金属阳极结构的周边形成，然后金属密封层粘合到存在于阴极侧的壁结构的可焊金属层。壁结构包含暴露金属集电器结构的腔体，腔体填充有电池材料。
在本申请的一个方面，提供了一种微电池。在本申请的一个实施例中，所述微电池包括金属集电器结构，其通过气密密封壁结构与金属阳极结构隔开。本申请的气密密封壁结构在金属集电器结构和金属阳极结构之间限定腔体并包含与金属阳极结构的表面直接接触的金属密封层。
在本申请的另一方面，提供了一种形成微电池的方法。在本申请的一个实施方案中，所述方法包括提供包括处理基板，释放层和至少一个金属阳极结构的第一结构，其中金属密封层位于每个金属阳极结构的表面上。提供包括另一个处理衬底，聚合物粘合剂和嵌入聚合物粘合剂中的至少一个金属集电器结构的第二结构，其中具有腔体的壁结构位于每个金属集电器结构的表面上，所述壁结构包括可焊金属。接着，将第一结构的金属密封层粘合到每个壁结构的可焊金属；以及此后移除处理基板，另一处理基板，释放层和聚合物粘合剂层以提供至少一个微电池。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本申请的实施例可采用的包括处理基板，释放层和金属种子层的第一示例性结构的截面图。
图2是在金属种子层上形成多个金属阳极结构之后，图1的第一示例性结构的截面图。
图3A是在每个金属阳极结构的物理暴露表面的周边周围形成金属密封层之后，图2的第一示例性结构的俯视图。
图3B是在每个金属阳极结构的物理暴露表面的周边周围形成金属密封层之后，图2的第一示例性结构的截面图。
图4是在移除金属种子层的暴露部分之后，图3A-3B的第一示例性结构的截面图。
图5是根据本申请的实施例可采用的的第二示例性结构的截面图，该第二示例性结构包括半导体衬底，绝缘体层和绝缘体层上的多个金属集电器结构。
图6是在绝缘体层和每个金属集电器结构的物理暴露表面上形成聚合物粘合剂之后，在所述聚合物粘合剂上形成处理基板，并使半导体基板薄化的图5的第二示例性结构的截面图。
图7是在薄化的半导体衬底的物理暴露表面上形成多个蚀刻掩模之后，图6的第二示例性结构的截面图。
图8是在每个蚀刻掩模的物理暴露表面上形成可焊金属之后，图7的第二示例性结构的截面图。
图9是图8的第二示例性结构的截面图。在从多个腔体执行蚀刻之后，每个腔体位于壁结构内。
图10是用电池材料填充每个腔体后图9的第二示例性结构的截面图。
图11是包含多个微电池的粘合结构的横截面图，所述多个微电池在图4的第一示例性结构和图10的第二示例性结构粘合一起后形成。
图12是在每个微电池分离后图11所示的粘合的结构的横截面图。
图13是示出本申请的另一个实施例中可采用的包含金属阳极结构的另一第一示例性结构的横截面图。
图14是示出本申请的又一个实施例中可采用的包含金属阳极结构的又一第一示例性结构的横截面图。
具体实施方式
现在将通过参考以下讨论和伴随本申请的附图来更详细地描述本申请。注意，提供本申请的附图仅用于说明目的，因此，附图未按比例绘制。还应注意，相同和相应的元件由相同的附图标记表示。
在以下描述中，阐述了许多具体细节，例如特定结构，组件，材料，尺寸，处理步骤和技术，以便提供对本申请的各种实施例的理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本申请的各种实施例。在其他情况下，没有详细描述公知的结构或处理步骤，以避免模糊本申请。
应当理解，当作为层，区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接在另一个元件上方”时，不存在中间元件。还应该理解，当一个元件被称为在另一个元件“下”或“下方”时，它可以直接位于另一个元件下或下方，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件下”或“直接在另一个元件下方”时，不存在中间元件。
首先参考图1，示出了根据本申请实施例可采用的包括处理基板10，释放层12和金属种子层14的第一示例性结构；图1-4中所示的第一示例性结构表示本申请的微电池的阳极侧。在所示的实施例中，图1-4中所示的第一示例性结构向上翻转以示出第一示例性结构被用作本申请的微电池的顶部部件；本申请的微电池的底部部件是图5-10中所示的第二示例性结构。
图1的第一示例性结构可以通过首先提供处理基板10来形成。处理基板10可以由任何处理器材料构成，包括但不限于玻璃或硅。可用于本申请的处理基板10可具有700微米至780微米的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为处理基板10的厚度。
在提供处理基板10之后，在处理基板10的表面上形成释放层12。如图所示，释放层12是覆盖处理基板10的整个表面的连续层。释放层12可以包括在后续工艺期间可以容易地从处理基板10移除的任何材料。在一个实施例中，释放层12是激光可烧蚀材料。“激光可烧蚀材料”是指可以利用激光烧蚀去除的任何材料。激光烧蚀是通过用激光束照射材料从另一材料的表面去除材料的过程。在一个示例中，可用作释放层12的激光可烧蚀材料是富含炭黑的聚合物，例如3M“富含炭黑”是指含有大于20wt.％碳黑的聚合物材料。可以利用沉积工艺形成释放层12，例如化学气相沉积，等离子体增强化学气相沉积，蒸发或旋涂。释放层12可具有100nm至2000nm的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为释放层12的厚度。
在提供释放层12之后，可以在释放层12的表面上形成金属种子层14。如图所示，金属种子层14是覆盖释放层12的整个表面的连续层。在一些实施例中，可以省略金属种子层14的形成。当使用时，金属种子层14包括金属或金属合金，其可以促进另一种金属或金属合金的生长。可以在本申请中使用的金属种子层14可以包括但不限于Ti(30nm)/Cu(200nm)。可以利用物理气相沉积(PVD)工艺形成金属种子层14。金属种子层14可以具有10nm至500nm的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为金属种子层14的厚度。
现在参考图2，示出了在金属种子层14上形成多个金属阳极结构16之后，图1的第一示例性结构。在一些实施例中，金属阳极结构16可以形成在释放层12上。只要至少形成一个金属阳极结构,形成的金属阳极结构16的数量可以不同。
提供的每个金属阳极结构16通过间隙彼此间隔开(在本申请的附图中没有具体标记)。在所示实施例中，位于每个金属阳极结构16之间的间隙暴露出金属种子层14的一部分。每个金属阳极结构16的形状可以变化。在一个例子中，形成的每个金属阳极结构16是环形的(即圆形)；这在本申请的图3B中更好地看出。
每个金属阳极结构16包括至少一种导电金属阳极材料，举例来说，例如镍，镍/锌或铜。在一些实施例中，金属阳极结构16可包括阻挡材料，举例来说，例如钛。当使用阻挡层材料时，首先形成阻挡层材料，然后形成至少一个第一导电金属阳极材料。在本申请的一个实施例中，每个金属阳极结构16由钛层的材料叠层，钛层表面上的镍层和在镍层的表面上的锌层组成(即Ti/Ni/Zn叠层)。
可以通过首先形成提供金属阳极结构16的每个单独组件的覆盖层，然后对覆盖层进行图案化来形成金属阳极结构16。提供金属阳极结构16的每个单独部件的覆盖层的形成可包括一个或多个沉积工艺。在一个示例中，电镀可用于沉积提供金属阳极结构16的每个单独组件的覆盖层。
可以通过光刻和蚀刻执行图案化。光刻包括在待图案化的材料或材料堆叠的顶上形成光致抗蚀剂材料(未示出)。光致抗蚀剂材料可包括正色调光致抗蚀剂组合物(positive-tone photoresist composition)，负色调光致抗蚀剂组合物或混合色调光致抗蚀剂组合物。光致抗蚀剂材料可以通过沉积工艺形成，举例来说，例如旋涂。在形成光致抗蚀剂材料之后，使沉积的光致抗蚀剂材料经受照射图案。接下来，利用常规的抗蚀剂显影剂显影曝光的光致抗蚀剂材料。这在要被图案化的材料或材料堆叠的一部分的顶上提供图案化的光致抗蚀剂。然后，利用至少一个图案转移蚀刻工艺将由图案化的光致抗蚀剂材料提供的图案转移到下面的材料层或材料叠层中以进行图案化。通常，至少一个图案转移蚀刻工艺是各向异性蚀刻。在一个实施例中，可以使用干蚀刻工艺，举例来说，例如反应离子蚀刻。在另一个实施方案中，可以使用化学蚀刻剂。在又一个实施例中，可以使用干蚀刻和湿蚀刻的组合。
现在参考图3A-3B，示出了在每个金属阳极结构16的物理暴露表面的周边周围形成金属密封层18之后，图2的第一示例性结构的各种视图。金属密封层18不覆盖整个金属阳极结构16，而是局限于金属阳极结构16的最外部分，使得金属阳极结构16的内部暴露。在一个例子中，金属密封层18是环形(即圆环)形状。
金属密封层18可包括可被用于形成气密密封的任何金属或金属合金。在本申请的一个实施例中，金属密封层18可以包括含铟材料。“含铟材料”是指纯铟金属或铟合金，举例来说，例如铟锡合金。金属密封层18可以通过沉积提供金属密封层18的金属或金属合金，然后图案化沉积的金属或金属合金以形成金属密封层18来形成。图案化可以通过如上所定义的光刻和蚀刻来执行。金属密封层18可以具有1000nm至10,000nm的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为金属种子层14的厚度。
现在参考图4，示出了在移除金属种子层14的暴露部分之后，图3A-3B的第一示例性结构。金属种子层14的剩余部分在下文中可称为金属种子层部分14P。在其中不使用金属种子层14的一些实施例中，可以省略本申请的该步骤。
可以利用在去除金属种子层14时有选择性的蚀刻来执行金属种子层14的暴露部分的去除。在这样的实施例中，每个金属阳极结构16和金属密封层18可以是用作组合蚀刻掩模。在去除金属种子层14的暴露部分之后，金属种子层部分14P具有最外表面，该最外表面与金属阳极结构的最外表面和金属密封层18的最外表面垂直对齐。如图所示，现在暴露出释放层12的一部分。
现在参考图5，示出了第二示例性结构，其包括半导体衬底20，绝缘体层22和绝缘体层22上的多个金属集电器结构24。第二示例性结构用于本申请中以提供阴极侧微电池。应注意，本申请的微电池的阳极侧和阴极侧可以以任何顺序形成。形成的金属集电器结构24的数量与形成的金属阳极结构16的数量相匹配。而且，形成的每个金属集电器结构24的尺寸和形状与形成的每个金属阳极结构16的尺寸和形状相同。通常，每个金属集电器结构24和每个金属阳极结构16都是圆形的。
图5的第二示例性结构可通过首先提供半导体衬底20而形成。半导体衬底20可以包括具有半导体特性的任何半导体材料。可用于提供半导体衬底20的半导体材料的示例包括硅(Si)，锗(Ge)，硅锗合金(SiGe)，碳化硅(SiC)，碳化硅锗(SiGeC)，III-V化合物半导体或II-VI化合物半导体。III-V化合物半导体是包括元素周期表第III族中的至少一种元素和元素周期表第V族中的至少一种元素的材料。II-VI化合物半导体是包括元素周期表第II族中的至少一种元素和元素周期表第VI族中的至少一种元素的材料。
半导体衬底20通常是块(bulk)半导体衬底。“块(bulk)”是指半导体衬底20完全由至少一种如上定义的半导体材料构成。在一个示例中，半导体衬底20可以完全由硅构成。在一些实施例中，块半导体衬底可以包括多层半导体材料叠层，该多层半导体材料叠层包括至少两种不同的如上定义的半导体材料。在一个示例中，多层半导体材料叠层可以以任何顺序包括硅和硅锗合金的叠层。
提供半导体衬底20的半导体材料可以是单晶半导体材料。半导体衬底20可以具有第一厚度。半导体衬底20的第一厚度可以是100微米至780微米。也可以使用小于或大于上述厚度范围的其他厚度作为半导体衬底20的厚度。
在提供半导体衬底10之后，形成绝缘层22。如图所示，绝缘体层22是覆盖半导体衬底20的整个表面的连续层。绝缘体层22可以包括任何介电材料，包括但不限于二氧化硅，氮化硅和/或氮氧化硅。可以利用沉积工艺形成绝缘体层22，举例来说，例如化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积。绝缘体层22可以具有100nm至5000nm的厚度。小于或大于上述厚度值的其他厚度也可以在本申请中用作绝缘体层22的厚度。
在提供绝缘体层22之后，在绝缘体层22上形成多个金属集电器结构24。每个集电器结构24包括至少一种导电金属材料，举例来说，例如钛或铂。在本申请的一个实施例中，每个金属集电器结构24由钛构成。
可以通过首先形成提供金属集电器结构24的至少一种导电金属材料的覆盖层，然后对覆盖层进行图案化来形成金属集电器结构24。形成提供金属集电器结构24的至少一种导电金属材料的覆盖层可以包括一种或多种沉积工艺。在一个示例中，蒸发可用于沉积提供金属集电器结构24的至少一种导电金属材料的覆盖层。
现在参考图6，示出了在绝缘体层22和每个金属集电器结构24的物理暴露表面上形成聚合物粘合剂26之后，在所述聚合物粘合剂26上形成处理基板28，并使半导体基板20薄化的图5的第二示例性结构。将薄化的半导体基板在本申请的附图中标记为元件20S。在一些实施例中，可以省略半导体基板20的薄化。
所采用的聚合物粘合剂26是在每个金属集电器结构24的暴露表面(包括顶部和侧壁)以及绝缘体层22的暴露表面上形成的连续层。因此聚合物粘合剂26横向围绕并包住每个金属集电器结构24。聚合物粘合剂材料26可以包括含有至少一种聚合物组分的任何粘合剂材料。在一个实例中，聚合物粘合剂26由非光可限定的聚酰亚胺组成，例如(是HD MicroSystems的注册商标)。
在一个实施例中，利用沉积工艺，举例来说，例如旋涂，聚合物粘合剂26可以直接形成在图5中所示的第二示例性结构上。聚合物粘合剂26可具有500nm至5000nm的厚度。小于或大于上述厚度值的其他厚度也可用于聚合物粘合剂26的厚度。
然后利用晶片粘合工艺在聚合物粘合剂层的物理暴露表面上形成处理基板28(其可以称为第二处理基板)。处理基板28可以包括上面提到的用于处理基板10的材料之一(处理基板10可以被称为第一处理基板)。在一个实施例中，提供处理基板28的材料与提供处理基板10的材料相同。在又一个实施例中，提供处理基板28的材料不同于提供处理基板10的材料。处理基板28可以具有上述提及的用于第一处理基板10的厚度范围的厚度。
接下来，以及在一些实施例中，利用薄化工艺，举例来说，例如蚀刻，或氧化和蚀刻的组合，可以半导体衬底20可以被薄化。薄化的半导体衬底20S具有小于第一厚度的第二厚度。
现在参考图7，示出了在薄化的半导体衬底20S的物理暴露表面上形成多个蚀刻掩模30之后,图6的第二示例性结构。当半导体衬底20不经受薄化时，蚀刻掩模30直接形成在半导体衬底20的物理暴露表面上。因此，蚀刻掩模30形成在半导体材料表面上。
每个蚀刻掩模30由介电硬掩模材料构成，举例来说，例如二氧化硅，氮化硅和/或氮氧化硅。可以通过提供介电硬掩模材料的覆盖层并随后图案化介电硬掩模材料的覆盖层来形成每个蚀刻掩模30。可以利用沉积工艺提供介电硬掩模材料，举例来说，例如化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积。可以通过如上定义的光刻和蚀刻来实现图案化。提供每个蚀刻掩模30的电介质硬掩模材料可以具有5nm至25nm的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为介电硬掩模材料的厚度。每个蚀刻掩模30设计成具有与金属密封层18相同的尺寸和形状。
现在参考图8，示出了在每个蚀刻掩模30的物理暴露表面上形成可焊金属之后，图7的第二示例性结构。在本申请中采用的可焊金属32包括可用于在工件之间产生永久粘合的任何可熔金属或金属合金。可用作可焊金属32的可焊材料的实例包括但不限于金，锡和铟。可焊金属32可以通过沉积和图案化形成。可焊金属32可具有5nm至20nm的厚度。也可以使用小于或大于上述厚度值的其他厚度作为可焊金属32的厚度。
现在参考图9，示出了在从多个腔体34执行蚀刻之后，每个腔体34位于壁结构(22P，20P，30，32)内的图8的第二示例性结构。每个壁结构从底部到顶部包括绝缘体层22的剩余部分(下文称为绝缘体层部分22P)，半导体衬底20或薄化的半导体基底20S(下文称为半导体材料部分20P)的剩余部分，蚀刻掩模30和可焊金属32。每个壁结构(22P，20P，30，32)具有垂直侧壁并且位于下面的金属集电器结构24的周边周围。每个壁结构被设计为具有与每个金属密封层18相同的形状和大小。在一个实施例中，每个壁结构(22P，20P，30，32)和每个金属密封层18是圆形的。每个腔体34暴露下面的金属集电器结构24的剩余部分。
用于限定每个腔体34的蚀刻可以包括各向异性蚀刻工艺，例如反应离子蚀刻。蚀刻采用每个蚀刻掩模30作为蚀刻掩模。蚀刻掩模首先在半导体衬底20或薄化的半导体衬底20S中提供开口，然后蚀刻继续在下面的绝缘体层22中提供开口。
现在参考图10，示出了用电池材料36填充每个腔体34之后，图9的第二示例性结构。电池材料36可包括众所周知的材料，举例来说，例如阴极材料，举例来说，例如MnO2，电解质，隔板和水凝胶。电池材料36可以是聚合物，液体和/或凝胶，并且可以利用任何已知的填充技术提供给每个腔体34。
现在参考图11，示出了包含多个微电池(其中三个通过图11中的一个示例示出)的粘合结构100，所述多个微电池在图4的第一示例性结构和图10的第二示例性结构粘合一起后形成。通过将两个示例性结构放在一起使得第一示例性结构的金属密封层18与第二示例性结构的可焊金属32直接物理接触来执行图4的第一示例性结构到图10的第二示例性结构的粘合。通过高温焊接工艺或高压缩力冷焊继续进行焊接。所述“高温”是指100℃或更高的温度。“高压缩力”是指10kN或更大的力。在图11中，元件32S表示包括可焊金属32的焊接接头。
每个微电池包括通过气密密封壁结构与金属阳极结构16隔开的金属集电器结构24。气密密封壁结构在金属集电器结构24和金属阳极结构16之间限定腔体。气密密封壁结构包含与金属阳极结构16的表面直接接触的金属密封层18。
气密密封壁结构还包括由可焊金属32构成的焊接接头32S，由介电硬掩模材料构成的蚀刻掩模30，半导体材料部分20P和绝缘体部分22P。通常，气密密封壁结构(18，32S，30，20P，22P)是环形的。横向位于气密密封壁结构(18、32S、30、20P、22P)之间和垂直位于金属集电器结构24和金属阳极结构16之间的空腔34填充有电池材料36。
现在参考图12，示出了在每个微电池(50A，50B，50C)分离后图11中所示的粘合的结构。分离包括移除第一处理基板10，第二处理基板28，释放层12和聚合物粘合剂层26，以提供至少一个微电池(50A，50B，50C)。在一个实施例中，激光烧蚀工艺可用于移除释放层12和第一处理基板10，而另一激光烧蚀工艺或蚀刻可用于移除聚合物粘合剂层26和第二处理基板28。
如上所述，每个微电池(50A，50B，50C)包括通过气密密封壁结构52与金属阳极结构16隔开的金属集电器结构24。气密密封壁结构52限定金属集电器结构24和金属阳极结构16之间的腔体并包含与金属阳极结构16的表面直接接触的金属密封层18。气密密封壁结构52还包括由焊料金属构成的焊接接头32S，由介电硬掩模材料组成的蚀刻掩模30，半导体材料部分20P和绝缘体部分22P组成。通常，气密密封壁结构52是环形的。横向位于气密密封壁结构52之间并且垂直位于金属集电器结构24和金属阳极结构16之间的腔体填充有电池材料36。
现在参考图13，示出了本申请的另一个实施例中可采用的包含金属阳极结构(60，62，64)的另一第一示例性结构。本申请实施例的金属阳极结构包括直接位于释放层12表面的金属基底60，位于金属基底60上的低温焊料62，以及位于低温焊料上的导电金属阳极材料64。如上定义的金属密封层18存在于导电金属阳极材料64上。
用作阳极收集器的金属基底60包括任何金属，举例来说，例如镍，铜或锌。金属基底60通常具有5000nm至20,000nm的厚度。低温焊料62包括金属焊料，例如铟，锡和铟锡合金。“低温”是指金属焊料62的熔点低于169℃。导电金属阳极材料64包括任何阳极金属，例如锌，镍或铜。金属阳极结构(60，62，64)可以通过利用本领域技术人员公知的技术形成。例如，金属阳极结构(60，62，64)可以通过首先提供提供金属基底60的金属的覆盖层来形成。提供金属基底60的金属覆盖层可以由包括电镀的沉积过程形成。然后图案化金属覆盖层。可以通过光刻和蚀刻来实现图案化。接下来，利用任何沉积工艺在金属基底60上形成金属焊料。然后在金属焊料62上形成导电金属阳极材料64。
现在参考图14，示出了本申请的又一个实施例中可采用的包含金属阳极结构(70，72，74)的又一第一示例性结构。该实施例的金属阳极结构包括直接位于释放层12表面上的光成像聚合物(photoimaged polymer)70，位于光成像聚合物70之上和之间的导电垫72，以及位于导电垫上的导电金属阳极材料74。如图所示，导电垫72的至少一部分嵌入光成像聚合物中。如上定义的金属密封层18存在于导电金属阳极材料74上。
光成像聚合物70包括可以直接图案化的任何可光成像聚合物材料，而不使用单独的光致抗蚀剂材料。可用于本申请的可光成像聚合物的实例包括BCB(即苯并环丁烯)或PSPI(即光敏聚酰亚胺)。可以使用本领域技术人员熟知的方法形成光成像聚合物70。导电垫72包括一种或多种导电金属。在一个示例中，导电垫72可以包括Ti/Ni/In或Ti/Ni/Sn。导电金属阳极材料74包括任何阳极金属，举例来说，例如锌或铟。金属阳极结构(70，72，74)可以通过利用本领域技术人员公知的技术形成。
图13和14所示的结构可以粘合到图10所示的第二示例性结构并且此后如上所述被分离以提供离散微型电池。
虽然已经关于本发明的优选实施例具体示出和描述了本申请，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本申请的范围的情况下，可以进行形式和细节的前述和其他改变。因此，本申请不旨在限于所描述和说明的确切形式和细节，而是落入所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种微电池，包括：
金属集电器结构，其通过气密密封壁结构与金属阳极结构隔开，所述气密密封壁结构在金属集电器结构和金属阳极结构之间限定腔体并包含与金属阳极结构的表面直接接触的金属密封层。
2.如权利要求1所述的微电池，其中所述气密密封壁结构还包括与所述金属密封层直接接触的焊接接头，与所述焊接接头直接物理接触的蚀刻掩模，与所述蚀刻掩模直接接触的半导体材料，以及绝缘材料，绝缘材料具有与半导体材料直接接触的第一表面和与金属集电器的表面直接接触的第一表面相对的第二表面。
3.如权利要求2所述的微电池，其中所述蚀刻掩模包括氮化硅或氧化硅。
4.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属阳极结构包括至少一种导电金属阳极材料。
5.如权利要求4所述的微电池，其中所述金属阳极结构包括金属基底，金属焊料和导电金属阳极材料。
6.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属阳极结构包括光成像聚合物，导电垫和导电金属阳极材料，其中所述导电垫的至少一部分嵌入所述光成像聚合物中。
7.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属集电器结构包括导电金属材料。
8.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中金属种子层位于所述金属阳极结构的另一表面上。
9.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述腔体包含电池材料。
10.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属密封层包含铟或铟合金。
11.如前述权利要求中任一项所述的微电池，其中所述金属密封层是环形的。
12.一种形成微电池的方法，所述方法包括：
提供包括处理基板，释放层和至少一个金属阳极结构的第一结构，其中金属密封层位于每个金属阳极结构的表面上；
提供包括另一处理基板，聚合物粘合剂和嵌入聚合物粘合剂中的至少一个金属集电器结构的第二结构，其中具有腔体的壁结构位于每个金属集电器结构的表面上，所述壁结构包括可焊金属；
将第一结构的金属密封层粘合到每个壁结构的可焊金属；以及
移除所述处理基板，另一处理基板，释放层和聚合物粘合剂层以提供至少一个微电池。
13.如权利要求12所述的方法，其中在所述粘合之前，所述腔体填充有电池材料。
14.如权利要求12或13任一项所述的方法，其中所述金属密封层包括铟或铟合金。
15.如权利要求12至14任一项所述的方法，其中所述金属阳极结构包括至少一种导电金属阳极材料。
16.如权利要求12至15任一项所述的方法，其中所述金属阳极结构包括金属基底，金属焊料和导电金属阳极材料。
17.如权利要求12至16任一项所述的方法，其中所述金属阳极结构包括光成像聚合物，导电垫和导电金属阳极材料，其中所述导电垫的至少一部分嵌入所述光成像聚合物中。
18.如权利要求12至17任一项所述的方法，其中所述粘合包括焊接工艺。
19.如权利要求12至18任一项所述的方法，其中所述移除处理基板，另一处理基板，释放层和聚合物粘合剂层包括至少一个激光烧蚀工艺。
20.如权利要求12至19任一项所述的方法，其中所述金属密封层是环形的。
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