EP3084874A1 - Elektronisches bauelement und herstellungsverfahren zum herstellen eines elektronischen bauelements - Google Patents

Elektronisches bauelement und herstellungsverfahren zum herstellen eines elektronischen bauelements

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Publication number
EP3084874A1
EP3084874A1 EP14805864.7A EP14805864A EP3084874A1 EP 3084874 A1 EP3084874 A1 EP 3084874A1 EP 14805864 A EP14805864 A EP 14805864A EP 3084874 A1 EP3084874 A1 EP 3084874A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
electronic component
plate
layer
carrier layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14805864.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ricardo Ehrenpfordt
Frederik GOLKS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3084874A1 publication Critical patent/EP3084874A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component for supporting at least one electrical circuit and for storing electrical energy and to a manufacturing method for producing such an electronic component.
  • Energy-autonomous systems for example as a signal generator consisting of sensor and actuator elements, electronics, energy storage and wireless
  • an electronic component for carrying at least one electrical circuit and for storing electrical energy and a manufacturing method for producing an electronic component for carrying at least one electrical
  • Connection technology can be used both for storing electrical energy and for carrying at least one electrical circuit.
  • the concept proposed here describes an advantageous realization of an electronic component or a thin-film battery by a direct use of materials, in particular of electrode films,
  • Separators and electrolytes as used in lithium-ion battery technology, while simplifying the construction geometry by u.
  • A. can be dispensed with an elaborately manufactured cavity.
  • An electronic component designed in accordance with this concept can be used as a carrier of electrical circuits and other components and at the same time for
  • the electrodes required for the functionality of the thin-film battery including u. U. applied active materials and the separator detached from the component in an independent process step to produce and optimize externally. This includes in particular the possibility of commercially available materials of lithium-ion technology,
  • a simplification and reduction of the component result from an optimized design, eg. B. can be dispensed with by introducing the paste-like electrode materials in cavities.
  • process steps can be optimized, for example by the application of plane-parallel layers, the creation of space for fluidic and electrical vias by staggered structures and possibly the use of optimized materials such as foil-like composite materials and foil-like electrodes with battery-typical coatings.
  • a thin-layer cell manufactured in accordance with the concept presented here is characterized by a small size which promotes the compactness of an overall system, a high packing or functional density at the same time
  • An electronic component for carrying at least one electrical circuit and for storing electrical energy has the following features: a first plate-shaped, in particular foil-like, electrode and a second plate-shaped, in particular foil-like, electrode; an oxidizing agent and a reducing agent; and a first carrier layer and a second carrier layer, wherein the first
  • Carrier layer, the first plate-shaped electrode, the second plate-shaped electrode and the second carrier layer stacking are arranged plane-parallel one above the other, and wherein a first main side of the first electrode with the oxidizing agent or the reducing agent is coated and / or a first main side of the second electrode with the oxidant is coated when the first electrode is coated with the reducing agent or coated with the reducing agent, when the first electrode is coated with the oxidizing agent, wherein the first main side of the first electrode of the first main side of the second electrode facing.
  • the electronic component can have a very compact design and find application especially in microsystems.
  • the electronic component may be an electrochemical store which, in the finished state, has a rigid z. Rectangular plate shape to be suitable for supporting one or more electrical circuits.
  • the electronic component can fulfill the functions of a battery, a rechargeable battery or a capacitor.
  • Carrier layer may form an upper and a lower side of the stacked electronic component.
  • Carrier layer, the top and the second carrier layer, the bottom or vice versa, the first carrier layer, the bottom and the second carrier layer form the top of the stapeiförmigen device.
  • Component may have above or below the first carrier layer and / or above or below the second carrier layer any plurality of further carrier layers.
  • the first and the second carrier layer may consist of a robust and / or non-deformable plastic material and be plate-shaped.
  • the substrate plates can be formed large enough to the remaining between them
  • the two carrier layers can each have a rectangular shape.
  • the first and the second plate-shaped electrode may be formed as a foil, that is, with a low thickness and flexible.
  • the two plate-shaped electrodes may each have a rectangular shape.
  • the oxidizing agent and the reducing agent can ensure a chemical reaction for generating or storing electrical energy in the electronic component.
  • the electrode can be designed to receive electrons of an electrolyte. Accordingly, the other plate-shaped electrode by means of the coating with the reducing agent for Dispensing electrons of an electrolyte are designed.
  • Carrier layer, the first plate-shaped electrode, the separator layer, the second plate-shaped electrode and the second carrier layer may be arranged in the order mentioned forming the stack plane-parallel one above the other, that the stack has a z.
  • Separator layer each form a rectangular shape and all edges or corners of the rectangles are arranged congruent.
  • the carrier layers, the plate-shaped electrodes and the separator layer can each have a uniform thickness of the same, ie be free from recesses and cavities.
  • the electronic component may be a
  • Separator layer which is arranged for spatially and electrically separating the first plate-shaped electrode from the second plate-shaped electrode between the first plate-shaped electrode and the second plate-shaped electrode.
  • the separator layer may have a porous structure, which is advantageously suitable for a functional capability of the electronic component as a galvanic cell or as a redox flow cell for a passage of ions of an electrolyte between the first and the second electrode.
  • a second main side of the first electrode lying opposite the first main side may be fastened to the first carrier layer by means of an adhesive and / or a second main side of the second electrode lying opposite the first main side can be attached to the second by means of the adhesive
  • the electronic component may further at least one
  • the at least one connection layer may be between the first electrode and the second electrode and in particular between the first electrode and the first electrode
  • Separator layer are arranged plane-parallel to the stack and formed to connect the stack forming elements firmly together.
  • all the cell components of the stack can be connected in a single process step with little time to a one-piece component.
  • the support of the thermosetting material additive readily a rigid and thus highly robust final condition of the finished electronic component can be realized, with which the electronic component can be particularly suitable for carrying sensitive electrical and electronic components in terms of a circuit board.
  • connection layer may have an opening for forming a channel between the first electrode and the second electrode, in particular between the first electrode and the second electrode
  • the electronic component may comprise a further compound layer comprising the thermosets.
  • the further connection layer may be arranged adjacent to the connection layer and have a further opening.
  • the electronic component may have at least one filling opening.
  • the filling opening may extend from an outer side of the first carrier layer facing away from the stack to the second electrode.
  • the filling opening may extend from an outer side of the second carrier layer facing away from the stack to the first electrode.
  • the filling opening may be designed to allow a fluidic electrolyte to be introduced into the stack, in particular into the channel between the first electrode and the second electrode, in particular between the first electrode and the separator layer.
  • the electrolyte can be present in liquid or gel form for filling through the filling opening. This embodiment has the advantage that the electrolyte only at the end or after an end of a manufacturing process for producing the electronic component to supply this. So can the
  • the first electrode and the second electrode may differ in their dimensions.
  • the first electrode and the second electrode may be arranged laterally offset from each other. In both cases, such a lateral
  • Projection of the first electrode with respect to the second electrode or the second electrode with respect to the first electrode form. It can the
  • Fill opening be positioned in a portion of the stack, which is located in the region of the lateral projection.
  • This embodiment can facilitate the filling of the electrolyte into the cell stack, since in this case the electrolyte can be supplied by the shortest route to the cavity formed through the opening in the connection layer or to the channel between the electrodes.
  • the electronic component in the portion of the stack which is located in the region of the supernatant, further an electric
  • the electrical via may be configured to extend from the outside of the first carrier layer to the first
  • Electrode or the second electrode to extend. So the second one
  • Electrode can be easily contacted without the risk of a short circuit.
  • a manufacturing method for producing an electronic component for carrying at least one electrical circuit and for storing electrical energy comprises the following steps: providing a first carrier layer and a second carrier layer, a first plate-shaped electrode with a coating of one
  • Oxidizing agent a reducing agent and a second plate-shaped electrode with a coating of the oxidizing agent or
  • Reducing agent for forming a stack of the first carrier layer, the first plate-shaped electrode, the second plate-shaped electrode and the second carrier layer.
  • the manufacturing method can be used to produce an electronic
  • Component can be used according to one of the preceding embodiments.
  • the manufacturing method is suitable for use in a wholly or partially automated production line for the efficient production of a large number of the electronic components according to the invention.
  • FIG. 4 shows a cross section through a single-layer printed circuit board according to the prior art.
  • FIG. 5 shows a cross section through a multilayer printed circuit board according to the prior art.
  • FIG. 6 is a perspective view of a structure of an electronic component according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of the electronic component of FIG. 6 after completion, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a cross section through the electronic component from FIG. 6 before filling in an electrolyte, according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 9 shows a cross section through the electronic component from FIG. 6 after an electrolyte has been introduced, according to an exemplary embodiment of the present invention
  • 10 shows a cross section through the electronic component from FIG. 6 with a through contact, according to an embodiment of the present invention.
  • 1 1 is a flowchart of a manufacturing method for manufacturing an electronic component, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 3 show examples of chemical energy storage in small
  • Fig. 1 shows an exemplary real-time clock board according to the prior art.
  • Fig. 2 shows an exemplary control unit according to the prior art.
  • Smartphones - including the contact strip for contacting the battery - usually occupy more than 30% of the total volume of the device.
  • For small system sizes are often - as shown in Figures 1 and 2 - button cells in primary or secondary version application, whose
  • Fig. 3 shows an exemplary thin-film battery according to the prior art.
  • the battery layers - electrodes, separator, electrolyte - have typical thicknesses of a few hundred micrometers and can u. A. be applied directly to MEMS or electronic chips.
  • circuit carriers in the form of the printed circuit board or the PCB 400 are often used as a substrate for the construction and connection technology of sensor and
  • a printed circuit board core 402 formed from a thermoset is at least partially coated with a solder resist or insulating varnish 404. At locations free of the insulating varnish 404, metal layers form on the core 402
  • the vias 408 may be metallized border or filled.
  • FIG. 5 shows, by way of another cross-sectional illustration, an exemplary schematic structure of a multilayer printed circuit board 500 according to the prior art
  • the printed circuit board 500 has a plurality of superposed thermoset layers 402 with metal layers which are laminated by means of pre-impregnated fibers, so-called prepregs 502, arranged between them.
  • the thermoset layers or epoxy resin 402 are traversed by glass fibers -. B. in the form of epoxy resin impregnated
  • Epoxidharzlagen 402 arranged metal layers are used to create rewiring and connection pads 406 and the vias or
  • Prepregs 502 is an unhardened thermoset
  • Plastic matrix that cures when pressed.
  • standard thicknesses for the epoxy resin cores 402 are 50 to 710 ⁇ m.
  • Typical prepreg thicknesses are 50 to 180 ⁇ .
  • the lateral size of the circuit boards 400, 500 is usually determined by the circuit and assembly image on the surface, without - except for the vias 408 - within the circuit board 400, 500 a high
  • FIG. 6 schematically shows a construction of an electronic component 600 according to a perspective illustration
  • FIG. 6 shows well the stacked structure of the electronic component 600, by the individual components or layers of the component 600, which in the finished
  • the electronic component 600 serves as a circuit carrier and is in the form of a thin-film battery or a thin-film battery.
  • the electronic component 600 comprises a first carrier layer 602, a second carrier layer 604, a first plate-shaped electrode 606, a second plate-shaped electrode 608, a separator layer 610 and four thermoset bonding layers 612.
  • the electronic component 600 also have only one connection layer 612 or more than four connection layers 612.
  • the carrier layers 602, 604 form the outer sides of the electronic component 600 or, in the exemplary embodiment shown in the illustration, form the first carrier layer 602
  • the first and the second plate-shaped electrode 606 and the second plate-shaped electrode 608 are designed as electrode tapes or foil electrodes, thus characterized by a very small thickness or strength. Both the first electrode 606 and the second electrode 608 have one
  • the first electrode 606 fulfills the function of the cathode and is located at one of the
  • the second electrode 608 satisfies the
  • the functions and corresponding coatings are distributed inversely to the electrodes 606, 608.
  • the first electrode 606 with a second main side 622 opposite the first main side 616 is fixed to an inner side of the first carrier layer 602 facing the cell stack and the second electrode 608 to a second main side opposite the first main side 618 624 at a the
  • the separator layer or separator 610 is disposed adjacent to the second electrode 608 in the cell stack and configured to spatially and electrically separate the electrodes 606, 608 with their active materials.
  • Separator layer 610 for showing cavities between the
  • Fiberglass or polyethylene formed according to lithium-ion technology Fiberglass or polyethylene formed according to lithium-ion technology.
  • the four connecting layers 612 disposed between the first electrode 606 and the separator 610 in the cell stack of the thin-film battery 600 each have an opening 626 for forming a channel for guiding a channel
  • all the components 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620 of the cell stack of the embodiment of the electronic component 600 shown here are implemented in thin layers or plates. All layers or plates have a rectangular shape, in which case the
  • Electrodes 606, 608 and separator layer 610 over the others Components have smaller dimensions both in length and in width. Also, the openings 626 of the thermoset
  • Bonding layers 612 are rectangular in shape and approximately equal in size to those of the electrodes 606, 608 and the separator 610.
  • the openings 626 are placed in the bonding layers 612 so as to form a channel between the electrodes 606, 608 upon completion of the electronic device 600 form.
  • the openings 626 may have different geometric shapes or positions in the respective connection layer 612 or different sizes to give the channel a specified shape.
  • FIG. 6 clearly shows that all the components 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620 of the PCB thin-film battery stack 600 are arranged plane-parallel to each other.
  • the plane parallelism refers to a marked by a double arrow in the illustration
  • Main extension plane 628 along major sides of components 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620.
  • the major sides are opposite sides of the cell components 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620 having a larger extent than the remaining pages.
  • the cell concept proposed here and the geometry resulting therefrom comprise at least the first and second layer-wise arranged substrate planes 602, 604, between which the at least two layered electrode foils 606, 608 are located (eg copper and copper)
  • the electrode films can z. B. made of copper or aluminum and are provided with a battery-typical electrode composite for the anode 608 and the cathode 606, the u. A. can be performed as a film, deposited, grown, printed or scrubbed layer over the entire surface, porous, or sponge-like. At least one of the material components per electrode 606, 608 can function both as an oxidizing agent and as a reducing agent and thus absorb or release ions or electrons.
  • the positive electrode 608 is aluminum with a lithium-containing transition metal oxide, e.g. B.
  • the negative electrode 606 is made of, for example, copper provided with a graphite coating. Aluminum and copper act as Elektronenableiter or
  • Electron collector The layered electron-conducting electrodes 606, 608 including the applied active materials at least partially cover the inner surfaces of the carrier layers 602, 604 and are in the embodiment shown in FIG. 6 at the back 622, 624 with the adhesive layers
  • the printed circuit boards or carrier layers 602, 604 are made of a glass-fiber-reinforced epoxy plastic.
  • further metallization layers can be introduced parallel or substantially perpendicular to the electrodes 606, 608 in such a way that they close off or seal the cell 600 almost completely to the surrounding atmosphere, above all against moisture.
  • Fig. 7 shows in a perspective view of the embodiment of the electronic component 600 of FIG. 6 after the pressing.
  • the now one-piece stack or stack of the thin-film cell 600 shown in the illustration consists of the substrate plates 602, 604 and the cell components arranged between the substrate plates 602, 604 shown in FIG. 6 and was used in a lamination or pressing step of a method for
  • Epoxy layers 612 glued.
  • the prepreg connection layers 612 are placed around the cell arrangement in such a way that, apart from the channel mentioned in the explanation for FIG. 6, no further cavities are formed.
  • the finished thin-film cell 600 has a uniform, flat
  • connection pads 614 for contacting the thin-film cell 600 with other components, eg. B. another thin-film cell before.
  • the manufacturing process was the stack through the first carrier layer 602 with two filling openings 700 for filling a liquid or gel
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a portion of the embodiment of the compressed thin-film cell 600 shown in perspective in FIG. 7. In the illustration, the electronic component or the
  • Fill openings 700 one of which is shown here, shown.
  • the embodiment of the electronic component 600 shown in FIG. 8 has the peculiarity that the first electrode 606 has a smaller one
  • the first electrode 606 extends along the direction of extent only through a portion of the thin-film cell 600.
  • the illustration also shows that the filling opening 400 is disposed in a portion of the cell stack into which the first electrode 606 does not extend. Thus, the first electrode 606 is not contacted by the filler opening 700.
  • FIG. 8 shows the coating of the first electrode or
  • the filling opening 700 extends from above from an outer side of the first carrier layer 602 through the first carrier layer 602, the compressed connecting layer 612, the separator layer 610 and the
  • Oxidant layer 802 extends to the second electrode 608.
  • the filling opening 700 extends in a straight line and with a constant shape
  • the above-mentioned channel for guiding an electrolyte formed by the openings in the connecting layer 612 is part of the filling opening 700.
  • the at least one filling opening 700 extends in the form of a passage opening from the
  • this can advantageously be used directly as a drill stop in the context of a laser drilling method.
  • the passage 700 allows the filling of a liquid or gel electrolyte after completed production of the circuit board 600 and / or even after further placement and soldering processes.
  • FIG. 9 shows, by way of another cross-sectional illustration, the section of the embodiment of the compressed view shown in perspective in FIG. 7
  • Thin-film cell 600 after a process step of filling the stack with an electrolyte 900.
  • FIG. 9 shows that as a result of the process step of FIG.
  • the fill opening 700 was sealed by applying a cover layer 902 to prevent later leakage of the electrolyte 900.
  • the filling with the electrolyte 900 for example, under vacuum, can be improved.
  • at least one of the two electrode foils which extend the electrode foil 608 laterally at least in a partial area of the stack, projects beyond the other electrode foil, in this case the electrode foil 606. In this projecting area, the at least an opening 700 for the
  • the printed circuit board layers 602, 604 are designed as largely plane-parallel layers without further deepened structuring.
  • Electrodes 606, 608 are largely flat on the printed circuit board layers 602, 604.
  • the area between the circuit board layers 602, 604 that is not occupied by the sheet-like electrodes 606, 608, their coatings 800, 802 or the separator 610 is filled by the prepreg or epoxy material 612 used in the manufacture of the cell 600 in FIG a thermal process was pressed under mechanical pressure so that it mechanically bonds the stack together.
  • FIG 10 shows by way of another cross-sectional illustration a section of a further exemplary embodiment of the thin-film cell 600.
  • the cross-section shows the electronic component with the through opening or filling opening 700 and the further feature of a through-connection 1000.
  • the via 1000 is provided, like the fill opening 700, in the portion of the stack that is free of the first electrode 606. The electric
  • Through-contact 1000 extends from the outside of the first carrier layer 602 to the second electrode 608 and also extends in a straight line and with a constant diameter transverse to the extension direction 628 of the cell stack.
  • the thin-film cell 600 is equipped with a plurality of electrical contacts 1000.
  • the electrical contact 1000 consists of the electrode foil 608 itself, which is indeed made of aluminum or copper.
  • the through contact 1000 leads without further contact or composite sites as a continuous metallization to further electrodes within the circuit substrate 600, to the Anschlußpad vom shown in Fig. 4 on the outer surfaces or to the other
  • Interconnections can then be the contacting of other cells, electronic circuits, such as DC / DC circuits, the contacting of
  • Fig. 1 1 shows a flowchart of an embodiment of a
  • Manufacturing method 1 100 of an electronic component for example, an embodiment of the thin-film cell shown in the preceding Figures 1 to 10.
  • a step 1 102 at least a first carrier layer, a second carrier layer, a first plate-shaped electrode coated with an oxidizing agent or reducing agent, a second plate-shaped coated with an oxidizing agent or reducing agent
  • Electrode and a Separator Mrs for spatial and electrical separation of the first electrode from the second electrode, and further connecting layers for connecting the cell components.
  • a step 1 104 all components are arranged in a stape-shaped plane-parallel.
  • a step 1 106 the plane-parallel stacking components are pressed together to form the one-piece thin-layer cell by means of the connecting layers.
  • filling holes are provided from an outside of the cell for filling an electrolyte into the cell.
  • an electrolyte is filled through the filling openings and then with a
  • the approach presented here can be used above all in energy-self-sufficient systems in the automotive or consumer sector and can be detected on the product by making a cut or by opening the circuit carrier.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement (600) zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie. Das elektronische Bauelement (600) umfasst eine erste plattenförmige, insbesondere folienartige, Elektrode (606) und eine zweite plattenförmige, insbesondere folienartige, Elektrode (608); ein Oxidationsmittel sowie ein Reduktionsmittel, und eine erste Trägerschicht (602) und eine zweite Trägerschicht (604), eine erste plattenförmige insbesondere folienartige Elektrode (606) und eine zweite plattenförmige insbesondere folienartige Elektrode (608); und ein Oxidationsmittel (802) sowie ein Reduktionsmittel (800), wobei die erste Trägerschicht (602), die erste plattenförmige Elektrode (606), die zweite plattenförmige Elektrode (608) und die zweite Trägerschicht (604) einen Stapel bildend planparallel übereinander angeordnet sind, und wobei eine erste Hauptseite (616) der ersten Elektrode (606) mit dem Oxidationsmittel oder dem Reduktionsmittel beschichtet ist und/oder eine erste Hauptseite (618) der zweiten Elektrode (608) mit dem Oxidationsmittel beschichtet ist, wenn die erste Elektrode (606) mit dem Reduktionsmittel beschichtet ist oder mit dem Reduktionsmittel beschichtet ist, wenn die erste Elektrode (606) mit dem Oxidationsmittel beschichtet ist, wobei die erste Hauptseite (616) der ersten Elektrode (606) der ersten Hauptseite (618) der zweiten Elektrode (608) zugewandt ist.

Description

Beschreibung Titel
Elektronisches Bauelement und Herstellungsverfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Bauelement zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie und auf ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines derartigen elektronischen Bauelements.
Energiespeicherung gewinnt durch die fortschreitende Ausstattung mit
Mobilgeräten, die Entwicklung der EMobility und die Anwendung von
energieautarken Systemen immer mehr an Bedeutung. Gleichzeitig rückt Baugrößen- und Kostenreduzierung zunehmend in den Blickpunkt.
Energieautarke Systeme, beispielsweise als Signalgeber bestehend aus Sensor- und Aktorelementen, Elektroniken, Energiespeicher und kabellose
Kommunikation werden oft in Baugrößen ähnlich der von SD- oder Chipkarten diskutiert. Die Speicherung der Energie erfolgt dabei zumeist auf chemischer Basis in Form von Primärzellen bzw. Batterien oder Sekundärzellen bzw.
Akkumulatoren und wird als elektrische Energie an entsprechende Bauelemente abgegeben. Die Umwandlung der Energieformen durch das galvanische System erfolgt dabei basierend auf einer Redoxreaktion.
Das Patent US 7,624,499 B2 beschreibt die Einbringung einer geformten und gehausten Batterie in ein flexibles Substrat durch Montage der abgeschlossenen Batterie zwischen isolierende Schichten und Kontaktierung der
Batterieanschlusskontakte.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein elektronisches Bauelement zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements zum Tragen zumindest einer elektrischen
Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein elektronisches Bauelement kann durch eine Verwendung geeigneter
Materialien zur Herstellung einer galvanischen Zelle - z. B. in Form einer Dünnschichtbatterie - und die Anwendung einer speziellen Aufbau- und
Verbindungstechnik sowohl zum Speichern elektrischer Energie als auch zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung verwendet werden.
Es wird ein optimiertes Verfahren vorgeschlagen, das die Realisierung einer Dünnschichtbatterie durch Verwendung kommerziell erwerblicher Materialien der Lithium-Ionen-Technologie, insbesondere Elektroden-Tapes, Separatoren und Elektrolyte, vereinfachen und vergünstigen kann. Einhergehend damit wird eine optimierte Bauform der galvanischen Zelle bzw. Dünnschichtbatterie
vorgeschlagen.
Das hierin vorgeschlagene Konzept beschreibt eine vorteilhafte Realisierung eines elektronischen Bauelements bzw. einer Dünnschichtbatterie durch eine direkte Verwendung von Materialien, insbesondere von Elektroden-Folien,
Separatoren und Elektrolyten, wie sie in der Lithium-Ionen-Batterie-Technologie Verwendung finden, bei gleichzeitiger Vereinfachung der Baugeometrie, indem u. A. auf eine aufwendig gefertigte Kavität verzichtet werden kann. Ein gemäß diesem Konzept gestaltetes elektronisches Bauelement kann als Träger von elektrischen Schaltungen und weiteren Bauelementen und gleichzeitig zur
Speicherung von elektrischer Energie als chemische Energie gebunden in chemischen Redoxreaktionen eingesetzt werden.
Wesentlicher Bestandteil des hier vorgeschlagenen Ansatzes ist der
Konzeptvorteil, die zur Funktionalität der Dünnschichtbatterie erforderlichen Elektroden inklusive u. U. aufgebrachter Aktivmaterialien sowie den Separator losgelöst vom Bauelement in einem eigenständigen Prozessschritt extern herzustellen und zu optimieren. Dies umfasst insbesondere die Möglichkeit, kommerziell erwerbliche Materialien der Lithium-Ionen-Technologie,
beispielsweise folienartige Elektroden, sogenannte Elektroden-Folien,
Separatoren und darauf abgestimmte Elektrolyte in der Dünnschichtzelle zu verwenden und somit das Know-How als Schlüssel innovativer Batterietechnik beim Hersteller von Batteriematerialien und nicht beim Leiterplattenhersteller zu positionieren. Eine Vereinfachung und Vergünstigung des Bauteils ergeben sich durch ein optimiertes Design, z. B. indem auf das Einbringen pastenartiger Elektrodenmaterialien in Kavitäten verzichtet werden kann. Weiterhin können Prozessschritte optimiert werden, beispielsweise durch das Aufbringen planparalleler Schichten, die Schaffung von Raum für fluidische und elektrische Durchkontakte durch versetzte Strukturen und ggf. die Verwendung optimierter Materialien wie folienartige Verbundmaterialien und folienartige Elektroden mit batterietypischen Beschichtungen.
Eine gemäß dem hier vorgestellten Konzept gefertigte Dünnschichtzelle zeichnet sich durch eine die Kompaktheit eines Gesamtsystems fördernde geringe Baugröße, eine hohe Packungs- oder Funktionsdichte bei gleichzeitiger
Bereitstellung hoher Kapazitäten aus.
Ein elektronisches Bauelement zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie weist die folgenden Merkmale auf: eine erste plattenförmige, insbesondere folienartige, Elektrode und eine zweite plattenförmige, insbesondere folienartige, Elektrode; ein Oxidationsmittel sowie ein Reduktionsmittel; und eine erste Trägerschicht und eine zweite Trägerschicht, wobei die erste
Trägerschicht, die erste plattenförmige Elektrode, die zweite plattenförmige Elektrode und die zweite Trägerschicht einen Stapel bildend planparallel übereinander angeordnet sind, und wobei eine erste Hauptseite der ersten Elektrode mit dem Oxidationsmittel oder dem Reduktionsmittel beschichtet ist und/oder eine erste Hauptseite der zweiten Elektrode mit dem Oxidationsmittel beschichtet ist, wenn die erste Elektrode mit dem Reduktionsmittel beschichtet ist oder mit dem Reduktionsmittel beschichtet ist, wenn die erste Elektrode mit dem Oxidationsmittel beschichtet ist, wobei die erste Hauptseite der ersten Elektrode der ersten Hauptseite der zweiten Elektrode zugewandt ist.
Das elektronische Bauelement kann eine sehr kompakte Bauform aufweisen und vor allem in Mikrosystemen Anwendung finden. Insbesondere kann es sich bei dem elektronischen Bauelement um einen elektrochemischen Speicher handeln, der im fertigen Zustand eine starre z. B. rechteckige Plattenform aufweist, um zum Tragen einer oder mehrerer elektrischen Schaltungen geeignet zu sein. Das elektronische Bauelement kann dabei die Funktionen einer Batterie, eines Akkumulators oder eines Kondensators erfüllen. Die erste und die zweite
Trägerschicht können eine Ober- und eine Unterseite des stapeiförmig aufgebauten elektronischen Bauelements bilden. Dabei kann die erste
Trägerschicht die Oberseite und die zweite Trägerschicht die Unterseite oder umgekehrt die erste Trägerschicht die Unterseite und die zweite Trägerschicht die Oberseite des stapeiförmigen Bauelements bilden. Das elektronische
Bauelement kann oberhalb bzw. unterhalb der ersten Trägerschicht und/oder oberhalb bzw. unterhalb der zweiten Trägerschicht eine beliebige Mehrzahl weiterer Trägerschichten aufweisen. Die erste und die zweite Trägerschicht können aus einem robusten und/oder nicht verformbaren Kunststoffmaterial bestehen und plattenförmig ausgebildet sein. Die Substratplatten können dabei groß genug ausgeformt sein, um die zwischen ihnen liegenden restlichen
Elemente des elektronischen Bauelements geeignet zu schützen und um ausreichend fest zum Aufnehmen der zumindest einen elektrischen Schaltung zu sein. Die zwei Trägerschichten können jeweils eine Rechteckform aufweisen. Die erste und die zweite plattenförmige Elektrode können als Folie, also mit geringer Stärke und flexibel, ausgebildet sein. Die zwei plattenförmigen Elektroden können jeweils eine Rechteckform aufweisen. Für eine Funktionsfähigkeit des elektronischen Bauelements als galvanische Zelle oder als Redox-Flow-Zelle können das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel eine chemische Reaktion zur Erzeugung bzw. Speicherung elektrischer Energie in dem elektronischen Bauelement gewährleisten. Mittels der Beschichtung der einen plattenförmigen Elektrode mit dem Oxidationsmittel kann die Elektrode zum Aufnehmen von Elektronen eines Elektrolyts ausgelegt werden. Entsprechend kann die andere plattenförmige Elektrode mittels der Beschichtung mit dem Reduktionsmittel zum Abgeben von Elektronen eines Elektrolyts ausgelegt werden. Die erste
Trägerschicht, die erste plattenförmige Elektrode, die Separatorschicht, die zweite plattenförmige Elektrode und die zweite Trägerschicht können in der genannten Reihenfolge den Stapel bildend planparallel so übereinander angeordnet sein, dass der Stapel eine z. B. rechteckige Plattenform aufweist, indem die Trägerschichten, die plattenförmigen Elektroden sowie die
Separatorschicht jeweils eine Rechteckform ausbilden und sämtlich Kanten bzw. Ecken der Rechtecke deckungsgleich angeordnet sind. Insbesondere können die Trägerschichten, die plattenförmigen Elektroden sowie die Separatorschicht jeweils eine durchgängig gleiche Dicke aufweisen, also frei von Ausnehmungen und Kavitäten sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann das elektronische Bauelement eine
Separatorschicht aufweisen, die zum räumlichen und elektrischen Trennen der ersten plattenförmigen Elektrode von der zweiten plattenförmigen Elektrode zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode angeordnet ist. Die Separatorschicht kann eine poröse Struktur aufweisen, die vorteilhafterweise für eine Funktionsfähigkeit des elektronischen Bauelements als galvanische Zelle oder als Redox-Flow-Zelle für einen Durchtritt von Ionen eines Elektrolyts zwischen der ersten und der zweiten Elektrode geeignet ist.
Ferner kann eine der ersten Hauptseite gegenüberliegende zweite Hauptseite der ersten Elektrode mittels eines Haftmittels an der ersten Trägerschicht befestigt sein und/oder eine der ersten Hauptseite gegenüberliegende zweite Hauptseite der zweiten Elektrode mittels des Haftmittels an der zweiten
Trägerschicht befestigt sein. Mit dieser Ausführungsform kann auf einfache und schnelle Weise eine korrekte und somit energieeffiziente Platzierung der Elektroden in dem Stapel gewährleistet werden.
Auch kann das elektronische Bauelement ferner zumindest eine einen
Duroplasten aufweisende Verbindungsschicht aufweisen. Die mindestens eine Verbindungsschicht kann zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und insbesondere zwischen der ersten Elektrode und der
Separatorschicht planparallel zu dem Stapel angeordnet und ausgebildet sein, um die den Stapel bildenden Elemente fest miteinander zu verbinden. Mit dem Einsatz der mindestens einen Verbindungsschicht können alle Zellkomponenten des Stapels in einem einzigen Verfahrensschritt mit wenig Zeitaufwand zu einer einstückigen Komponente verbunden werden. Ferner mit Unterstützung des duroplastischen Materialzusatzes ohne Weiteres eine starre und damit hochrobuste Endbeschaffenheit des fertiggestellten elektronischen Bauelements realisiert werden, mit der sich das elektronische Bauelement insbesondere zum Tragen auch empfindlicher elektrischer und elektronischer Komponenten im Sinne einer Leiterplatte eignen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindungsschicht eine Öffnung zur Bildung eines Kanals zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, insbesondere zwischen der ersten Elektrode und der
Separatorschicht, aufweisen. So kann auf einfache Weise eine Möglichkeit geschaffen werden, einen in den Stapel eingebrachten Elektrolyten mit beiden Elektroden zu kontaktieren und so die Funktionalität einer galvanischen Zelle in die stapeiförmige Anordnung einzubringen.
Ferner kann das elektronische Bauelement eine weitere den Duroplasten aufweisende Verbindungsschicht umfassen. Die weitere Verbindungsschicht kann benachbart zu der Verbindungsschicht angeordnet sein und eine weitere Öffnung aufweisen. Mit dieser Ausführungsform kann eine vorteilhafte
Verdickung und damit Erhöhung einer Stabilität des Zellverbundes realisiert werden.
Insbesondere kann das elektronische Bauelement zumindest eine Einfüllöffnung aufweisen. Die Einfüllöffnung kann sich von einer von dem Stapel abgewandten Außenseite der ersten Trägerschicht zu der zweiten Elektrode erstrecken kann. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Einfüllöffnung von einer von dem Stapel abgewandten Außenseite der zweiten Trägerschicht zu der ersten Elektrode erstrecken. Die Einfüllöffnung kann ausgebildet sein, um ein Einfüllen eines fluidischen Elektrolyten in den Stapel, insbesondere in den Kanal zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, insbesondere zwischen der ersten Elektrode und der Separatorschicht, zu ermöglichen. Der Elektrolyt kann in flüssiger oder gelartiger Form zum Einfüllen durch die Einfüllöffnung vorliegen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Elektrolyt erst am Ende oder nach einem Ende eines Fertigungsprozesses zur Herstellung des elektronischen Bauelements diesem zuzuführen ist. So kann der
Fertigungsprozess schneller, kostengünstiger und risikoärmer bewerkstelligt werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform können sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode in ihren Abmessungen unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich können die erste Elektrode und die zweite Elektrode lateral versetzt zueinander angeordnet sein. In beiden Fällen kann sich so ein lateraler
Überstand der ersten Elektrode gegenüber der zweiten Elektrode oder der zweiten Elektrode gegenüber der ersten Elektrode bilden. Dabei kann die
Einfüllöffnung in einem Abschnitt des Stapels positioniert sein, der sich im Bereich des lateralen Überstandes befindet. Diese Ausführungsform kann das Einfüllen des Elektrolyten in den Zellstapel erleichtern, da hier der Elektrolyt auf kürzestem Wege der durch die Öffnung in der Verbindungsschicht gebildeten Kavität bzw. dem Kanal zwischen den Elektroden zugeführt werden kann.
Zusätzlich kann das elektronische Bauelement in dem Abschnitt des Stapels, der sich im Bereich des Überstandes befindet, ferner einen elektrischen
Durchkontakt zum elektrischen Kontaktieren der der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode aufweisen. Der elektrische Durchkontakt kann ausgebildet sein, um sich von der Außenseite der ersten Trägerschicht zu der ersten
Elektrode oder der zweiten Elektrode zu erstrecken. So kann die zweite
Elektrode ohne Weiteres ohne das Risiko eines Kurzschlusses kontaktiert werden.
Ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen einer ersten Trägerschicht und einer zweiten Trägerschicht, einer ersten plattenförmigen Elektrode mit einer Beschichtung aus einem
Oxidationsmittel einem Reduktionsmittel und einer zweiten plattenförmigen Elektrode mit einer Beschichtung aus dem Oxidationsmittel oder dem
Reduktionsmittel; ; und Planparalleles Anordnen zum Bilden eines Stapels aus der ersten Trägerschicht, der ersten plattenformigen Elektrode, der zweiten plattenformigen Elektrode und der zweiten Trägerschicht.
Das Herstellungsverfahren kann zum Herstellen eines elektronischen
Bauelements gemäß einer der vorangegangenen Ausführungsformen eingesetzt werden. Das Herstellungsverfahren eignet sich zur Anwendung in einer ganz oder teilweise automatisierten Fertigungsstraße zur effizienten Produktion einer Vielzahl der erfindungsgemäßen elektronischen Bauelemente.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten
Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 -3 Beispiele chemischer Energiespeicher in kleinen Baugrößen;
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine einlagige Leiterplatte gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine mehrlagige Leiterplatte gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Aufbaus eines elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des elektronischen Bauelements aus Fig. 6 nach der Fertigstellung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 einen Querschnitt durch das elektronische Bauelement aus Fig. 6 vor einem Einfüllen eines Elektrolyts, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 einen Querschnitt durch das elektronische Bauelement aus Fig. 6 nach einem Einfüllen eines Elektrolyts, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 10 einen Querschnitt durch das elektronische Bauelement aus Fig. 6 mit einem Durchkontakt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 1 1 ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
In den nachfolgenden Figuren werden das erfinderische Zelldesign und ein entsprechender AVT-Prozess für den hierin vorgeschlagenen Schaltungsträger mit chemischem Energiespeicher anschaulich erläutert.
Figuren 1 bis 3 zeigen Beispiele chemischer Energiespeicher in kleinen
Baugrößen, die heutzutage in vielen Geräten insbesondere der Comsumer- Elektronik eingesetzt werden.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Echtzeituhrplatine gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Steuereinheit gemäß dem Stand der Technik.
In der Consumer-Elektronik, z. B. bei Mobilgeräten, sind gegenwärtig
Akkumulatoren der Lithium-Ionen-Technologie u. A. aufgrund ihrer hohen Energiedichte und Langlebigkeit am weitesten verbreitet. In modernen
Smartphones nehmen diese - inklusive Kontaktleiste zur Kontaktierung des Akkus - in der Regel über 30 % des Gesamtvolumens des Gerätes ein. Bei kleinen Systembaugrößen finden oft - wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt - Knopfzellen in Primär- oder Sekundärausführung Anwendung, deren
Dimensionen kapazitätsabhängig üblicherweise zwischen 5 und 20 mm
Durchmesser und 2 und 5,4 mm Dicke variieren. Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Dünnschichtbatterie gemäß dem Stand der Technik. Zur weiteren Verringerung der Baugröße der chemischen Energiespeicher, vor allem für Anwendungen in Mikrosystemen, gibt es Aktivitäten zur Realisierung von Dünnschichtbatterien. Die Batterieschichten - Elektroden, Separator, Elektrolyt - haben dabei typische Dicken von wenigen Hundert Mikrometern und können u. A. direkt auf MEMS- oder Elektronik-Chips aufgebracht werden.
Fig. 4 zeigt anhand einer Querschnittdarstellung einen beispielhaften
schematischen Aufbau einer zweilagigen Leiterplatte 400 mit zwei Metalllagen gemäß dem Stand der Technik als Schaltungsträger. Schaltungsträger in Form der Leiterplatte bzw. dem PCB 400 (PCB = Printed Circuit Board) kommen häufig als Substrat für die Aufbau- und Verbindungstechnik von Sensor- und
Aktorsystemen sowie Elektroniken zum Einsatz. Wie die Darstellung in Fig. 4 zeigt, ist ein aus einem Duroplasten gebildeter Leiterplattenkern 402 zumindest teilweise mit einem Lötstopplack bzw. Isolationslack 404 beschichtet. An vom Isolationslack 404 freien Stellen bilden Metalllagen auf dem Kern 402
Anschlusspads 406 an der Leiterplattenober- und -Unterseite sowie elektrische
Durchkontakte 408 des Schaltungsträgers 400. Die Durchkontakte 408 können randmetallisiert oder verfüllt sein.
Fig. 5 zeigt anhand einer weiteren Querschnittdarstellung einen beispielhaften schematischen Aufbau einer mehrlagigen Leiterplatte 500 gemäß dem Stand der
Technik als Schaltungsträger. Die Leiterplatte 500 weist eine Mehrzahl von übereinander angeordneten duroplastischen Lagen 402 mit Metalllagen auf, die mittels zwischen ihnen angeordneten vorimprägnierten Fasern, sogenannten Prepregs, 502 laminiert sind. Die duroplastischen Lagen bzw. Epoxidharzlagen 402 sind von Glasfasern durchzogen - z. B. in Form von Epoxidharz-getränkten
Glasfasermatten - und dienen vor allem der Leiterplatten-Stabilität und als Träger der Leiterbahnen bzw. der Durchkontakte 408. Die auf den
Epoxidharzlagen 402 angeordneten Metalllagen dienen zur Erstellung von Umverdrahtungen und Anschlusspads 406 sowie der Durchkontakte bzw.
Hohlvias 408, die randmetallisiert oder verfüllt bzw. metallisch vollgefüllt vorliegen können. Bei den zum Verpressen der Lagen 402 verwendeten Prepregs 502 handelt es sich um eine ungehärtete duroplastische
Kunststoffmatrix, die beim Verpressen aushärtet.
Bezogen auf die Darstellung in den Figuren 4 und 5 betragen Standarddicken für die Epoxidharzkerne 402 50 bis 710 μηη. Typische Prepregdicken liegen bei 50 bis 180 μηη. Die laterale Größe der Leiterplatten 400, 500 wird zumeist über das Schaltungs- und Bestückbild an der Oberfläche festgelegt, ohne dass - außer für die Durchkontakte 408 - innerhalb der Leiterplatte 400, 500 eine hohe
Integrationsdichte notwendig ist.
Fig. 6 zeigt anhand einer perspektivischen Darstellung schematisch einen Aufbau eines elektronischen Bauelements 600 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in Fig. 6 zeigt gut den stapeiförmigen Aufbau des elektronischen Bauelements 600, indem die einzelnen Komponenten bzw. Lagen des Bauelements 600, die im fertigen
Zustand des Bauelements 600 direkt aufeinander liegen, hier
auseinandergezogen dargestellt sind. Das elektronische Bauelement 600 dient als Schaltungsträger und liegt in Form einer Dünnschichtbatterie bzw. eines Dünnschichtakkumulators vor. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das elektronische Bauelement 600 eine erste Trägerschicht 602, eine zweite Trägerschicht 604, eine erste plattenförmige Elektrode 606, eine zweite plattenförmige Elektrode 608, eine Separatorschicht 610 sowie vier einen Duroplasten aufweisenden Verbindungsschichten 612. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann das elektronische Bauelement 600 auch lediglich eine Verbindungsschicht 612 oder mehr als vier Verbindungsschichten 612 aufweisen.
Wie die Darstellung in Fig. 6 zeigt, bilden die Trägerschichten 602, 604 die Außenseiten des elektronischen Bauelements 600 bzw. bildet bei dem in der Darstellung gezeigten Ausführungsbeispiel die erste Trägerschicht 602 eine
Oberseite und die zweite Trägerschicht 604 eine Unterseite des Bauelements 600. Die erste plattenförmige Elektrode 606 und die zweite plattenförmige Elektrode 608 sind als Elektroden-Tapes bzw. Folienelektroden ausgeführt, zeichnen sich also durch eine sehr geringe Dicke bzw. Stärke aus. Sowohl die erste Elektrode 606 als auch die zweite Elektrode 608 verfügen über einen
Kontakt bzw. ein Anschlusspad 614 zum Anschließen weiterer Komponenten. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Dünnschichtzelle 600 erfüllt die erste Elektrode 606 die Funktion der Kathode und ist an einer den
Verbindungsschichten 612 zugewandten ersten Hauptseite 616 mit einem Reduktionsmittel beschichtet. Die zweite Elektrode 608 erfüllt entsprechend die
Funktion der Anode und ist an ihrer ebenfalls den Verbindungsschichten 612 zugewandten ersten Hauptseite 618 mit einem Oxidationsmittel beschichtet. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Funktionen und entsprechenden Beschichtungen umgekehrt auf die Elektroden 606, 608 verteilt.
Mittels eines hier ebenfalls schichtförmig vorliegenden Haftmittels 620 ist die erste Elektrode 606 mit einer der ersten Hauptseite 616 gegenüber liegenden zweiten Hauptseite 622 an einer dem Zellstapel zugewandten Innenseite der ersten Trägerschicht 602 fixiert und die zweite Elektrode 608 mit einer der ersten Hauptseite 618 gegenüber liegenden zweiten Hauptseite 624 an einer dem
Zellstapel zugewandten Innenseite der zweiten Trägerschicht 604 fixiert. Die Separatorschicht bzw. der Separator 610 ist benachbart zu der zweiten Elektrode 608 in dem Zellstapel angeordnet und ausgebildet, um die Elektroden 606, 608 mit ihren Aktivmaterialien räumlich und elektrisch voneinander zu trennen. Für die Ermöglichung eines lonentransports eines Elektrolyten weist die
Separatorschicht 610 zur Darstellung von Kavitäten zwischen den
Aktivmaterialien eine poröse Struktur auf. So ist der Separator 610
beispielsweise aus einem mikroporösen Kunststoff oder einem Vlies aus
Glasfaser oder Polyethylen entsprechend Lithium-Ionen-Technologie gebildet.
Die zwischen der ersten Elektrode 606 und dem Separator 610 in dem Zellstapel der Dünnschichtbatterie 600 angeordneten vier Verbindungsschichten 612 weisen je eine Öffnung 626 zur Bildung eines Kanals zum Führen eines
Elektrolyten zwischen der ersten Elektrode 606 und der zweiten Elektrode 608 auf.
Wie die Darstellung in Fig. 6 zeigt, sind sämtliche Komponenten 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620 des Zellstapels des hier gezeigten Ausführungsbeispiels des elektronischen Bauelements 600 in dünnen Schichten bzw. Platten ausgeführt. Sämtliche Schichten bzw. Platten weisen eine Rechteckform auf, wobei hier die
Elektroden 606, 608 und die Separatorschicht 610 gegenüber den übrigen Komponenten geringere Abmessungen sowohl in der Länge als auch in der Breite aufweisen. Auch die Öffnungen 626 der duroplastischen
Verbindungsschichten 612 sind rechteckig ausgeformt und entsprechen in ihren Abmessungen in etwa denen der Elektroden 606, 608 sowie des Separators 610. Die Öffnungen 626 sind so in den Verbindungsschichten 612 platziert, dass sie bei Fertigstellung des elektronischen Bauelements 600 einen Kanal zwischen den Elektroden 606, 608 bilden. Gemäß Ausführungsformen des elektronischen Bauelements 600 können die Öffnungen 626 unterschiedliche geometrische Formen oder Positionen in der jeweiligen Verbindungsschicht 612 oder unterschiedliche Größen aufweisen, um dem Kanal eine spezifizierte Form zu verleihen.
Die Darstellung in Fig. 6 zeigt deutlich, dass alle Komponenten 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620 des PCB-Dünnschichtbatterie-Stacks 600 planparallel zueinander angeordnet sind. Die Planparallelität bezieht sich dabei auf eine mittels eines Doppelpfeils in der Darstellung gekennzeichnete
Haupterstreckungsebene 628 entlang von Hauptseiten der Komponenten 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620. Bei den Hauptseiten handelt es sich um sich gegenüberliegende Seiten der Zellkomponenten 602, 604, 606, 608, 610, 612, 620 mit einer größeren Ausdehnung als die restlichen Seiten.
Wie bereits erläutert, umfasst das hierin vorgeschlagene Zellkonzept und die daraus folgende Geometrie mindestens die erste und zweite schichtweise angeordnete Substratebene 602, 604, zwischen denen sich die mindestens zwei schichtweise angeordneten Elektrodenfolien 606, 608 befinden, (z. B. Kupfer und
Aluminium). Die Elektrodenfolien können z. B. aus Kupfer bzw. Aluminium gebildet sein und sind mit einem batterietypischen Elektrodenverbund für die Anode 608 bzw. die Kathode 606 versehen, der u. A. als Folie, abgeschiedene, aufgewachsene, gedruckte oder aufgerakelte Schicht vollflächig, porös, oder schwammartig ausgeführt sein kann. Mindestens eine der Materialkomponenten je Elektrode 606, 608 kann dabei sowohl als Oxidationsmittel als auch als Reduktionsmittel fungieren und somit Ionen bzw. Elektronen sowohl aufnehmen als auch abgeben. Beispielsweise handelt es sich bei der positiven Elektrode 608 um Aluminium mit einem lithiumhaltigen Übergangsmetalloxid, z. B.
Lithiumcobaltoxid, als Beschichtung. Die negative Elektrode 606 besteht beispielsweise aus Kupfer, das mit einer Graphitbeschichtung versehen ist. Aluminium und Kupfer fungieren dabei als Elektronenableiter bzw.
Elektronensammler. Die schichtweise angeordneten Elektronen leitenden Elektroden 606, 608 inklusive der aufgebrachten Aktivmaterialien bedecken die Innenflächen der Trägerschichten 602, 604 zumindest teilweise und sind in der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform rückseitig 622, 624 mit den Klebeschichten
620, z. B. einem Epoxy-Kleber, fixiert. Die Fixierung ist auf jeden Fall derart realisiert, dass die Aktivmaterialien sich schichtweise gegenüberliegen.
Gemäß Ausführungsformen sind die Leiterplatten bzw. Trägerschichten 602, 604 aus einem glasfaserverstärkten Epoxid-Kunststoff gefertigt. Zur Isolierung der chemischen Zelle 600 nach außen können weitere Metallisierungslagen parallel oder weitestgehend senkrecht zu den Elektroden 606, 608 derart eingebracht werden, dass sie die Zelle 600 zur umgebenden Atmosphäre nahezu vollständig abschließen bzw. abdichten, vor allem gegen Feuchte.
Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das Ausführungsbeispiel des elektronischen Bauelements 600 aus Fig. 6 nach dem Verpressen. Der in der Darstellung gezeigte jetzt einstückige Stack bzw. Stapel der Dünnschichtzelle 600 besteht aus den Substratplatten 602, 604 sowie den in Fig. 6 gezeigten zwischen den Substratplatten 602, 604 angeordneten Zell-Komponenten und wurde in einem Laminations- bzw. Verpressschritt eines Verfahrens zum
Herstellen des elektronischen Bauelements 600 mittels den Prepreg- bzw.
Epoxy-Schichten 612 verklebt. Die Prepreg-Verbindungsschichten 612 werden dabei derart um die Zell-Anordnung gelegt, dass außer dem in der Erläuterung zu Fig. 6 erwähnten Kanal keine weiteren Kavitäten entstehen.
Die fertiggestellte Dünnschichtzelle 600 weist eine gleichmäßige, flache
Quaderform auf. Seitlich stehen die zwei Anschlusspads 614 zum Kontaktieren der Dünnschichtzelle 600 mit weiteren Komponenten, z. B. einer weiteren Dünnschichtzelle, vor. In einem weiteren Prozessschritt des
Herstellungsverfahrens wurde der Stack durch die erste Trägerschicht 602 mit zwei Einfüllöffnungen 700 zum Einfüllen eines flüssigen oder gelartigen
Elektrolyten in die Zelle 600 versehen. Hierauf wird anhand der nachfolgenden Figuren 8 und 9 noch ausführlicher eingegangen. Fig. 8 zeigt anhand einer Querschnittdarstellung einen Abschnitt des in Fig. 7 perspektivisch gezeigten Ausführungsbeispiels der verpressten Dünnschichtzelle 600. In der Darstellung ist das elektronische Bauelement bzw. die
Dünnschichtzelle 600 vor einem Einfüllen eines Elektrolyten durch die
Einfüllöffnungen 700, von denen hier eine dargestellt ist, gezeigt.
Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel des elektronischen Bauelements 600 weist die Besonderheit auf, dass die erste Elektrode 606 mit geringeren
Abmessungen als die zweite Elektrode 608 ausgeführt und nicht mittig, sondern seitlich im Zellstapel angeordnet ist. Somit erstreckt sich die erste Elektrode 606 entlang der Erstreckungsrichtung nur durch einen Teil der Dünnschichtzelle 600. Die Darstellung zeigt auch, dass die Einfüllöffnung 400 in einem Abschnitt des Zellstapels angeordnet ist, in den sich die erste Elektrode 606 nicht erstreckt. Somit wird die erste Elektrode 606 nicht von der Einfüllöffnung 700 berührt.
Ferner zeigt die Darstellung in Fig. 8 die Beschichtung der ersten Elektrode bzw.
Kathode 606 mit einem Reduktionsmittel 800 und die Beschichtung der zweiten Elektrode bzw. Anode 608 mit einem Oxidationsmittel 802.
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass sich die Einfüllöffnung 700 von oben von einer Außenseite der ersten Trägerschicht 602 durch die erste Trägerschicht 602, die verpresste Verbindungsschicht 612, die Separatorschicht 610 und die
Oxidationsmittelschicht 802 bis zu der zweiten Elektrode 608 erstreckt. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel des elektronischen Bauelements 600 erstreckt sich die Einfüllöffnung 700 geradlinig und mit gleichbleibendem
Durchmesser quer zu der Erstreckungsrichtung 628 des Zellstapels. Der oben erwähnte durch die Öffnungen in der Verbindungsschicht 612 gebildete Kanal zum Führen eines Elektrolyts ist Teil der Einfüllöffnung 700.
Gemäß Ausführungsformen des elektronischen Bauelements 600 erstreckt sich die mindestens eine Einfüllöffnung 700 in Form einer Durchgangsöffnung von der
Außenfläche des Schaltungsträgers 600 durch mindestens eine Substratebene, d. h. Elektrodenfolie 606 und Elektroden-Aktivmaterial 800, und den Separator 610 bis zur gegenüberliegenden Substratebene. Im Falle der Verwendung einer Kupfer-Ableiterfolie kann diese vorteilhafterweise direkt als Bohr-Stopp im Rahmen eines Laser-Bohrverfahrens verwendet werden. Die Durchführung 700 erlaubt das Einfüllen eines flüssigen oder gelartigen Elektrolyten nach abgeschlossener Fertigung der Leiterplatte 600 und/oder sogar nach weiteren Bestück- und Lötprozessen.
Fig. 9 zeigt anhand einer weiteren Querschnittdarstellung den Abschnitt des in Fig. 7 perspektivisch gezeigten Ausführungsbeispiels der verpressten
Dünnschichtzelle 600 nach einem Prozessschritt des Befüllens des Stacks mit einem Elektrolyten 900.
Die Darstellung in Fig. 9 zeigt, dass als Ergebnis des Prozessschritts des
Befüllens die Kavitäten bzw. Hohlräume des Stacks, welche sich gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung zumindest teilweise durch eine räumliche
Ausdehnung des porösen Separators 610 ergeben, zumindest teilweise derart mit dem Elektrolyten 900 als Ionen leitendes Material gefüllt sind, dass ein lonenaustausch zwischen den Elektroden 606, 608 ermöglicht wird, wobei der lonentransport über den lonenleiter erfolgt. Nach dem Einfüllen des Elektrolyten
900 wurde die Einfüllöffnung 700 mittels Aufbringen einer Abdeckschicht 902 versiegelt, um ein späteres Auslaufen des Elektrolyten 900 zu verhindern.
Gemäß Ausführungsformen kann mit mindestens einer weiteren
Durchgangsöffnung 700 die Befüllung mit dem Elektrolyten 900, beispielsweise auch unter Vakuum, verbessert werden. Wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, ist gemäß Ausführungsbeispielen mindestens eine der beiden Elektrodenfolien, die die Elektrodenfolie 608, lateral zumindest in einem Teilbereich des Stacks weiter ausgedehnt und überragt die andere Elektrodenfolie, hier die Elektrodenfolie 606. In diesem überragenden Bereich sind die mindestens eine Öffnung 700 für das
Befüllen mit dem Elektrolyten 900 bzw. gemäß weiteren Ausführungsformen elektrische Durchkontakte für das Kontaktieren der überragenden Elektrode 608 vorgesehen. Hierauf wird anhand Fig. 10 noch genauer eingegangen. Die Leiterplattenlagen 602, 604 sind als weitestgehend planparallele Lagen ohne weitergehende vertiefende Strukturierungen ausgeführt. Die folienähnlichen
Elektroden 606, 608 liegen weitestgehend plan auf den Leiterplattenlagen 602, 604 auf. Der Bereich zwischen den Leiterplattenlagen 602, 604, der nicht durch die folienartigen Elektroden 606, 608, deren Beschichtungen 800, 802 oder den Separator 610 belegt ist, wird durch das Prepreg- bzw. Epoxidmaterial 612 ausgefüllt, das bei der Herstellung der Zelle 600 in einem thermischen Prozess unter mechanischem Druck derart verpresst wurde, dass es den Stack mechanisch fest miteinander verbindet.
Fig. 10 zeigt anhand einer weiteren Querschnittdarstellung einen Abschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Dünnschichtzelle 600. Der Querschnitt zeigt das elektronische Bauelement mit der Durchgangsöffnung bzw. Einfüllöffnung 700 sowie dem weiteren Merkmal eines Durchkontakt-Anschlusses 1000. Bei dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel der Dünnschichtzelle 600 ist der Durchkontakt 1000 wie die Einfüllöffnung 700 in dem Abschnitt des Stapels vorgesehen, der frei von der ersten Elektrode 606 ist. Der elektrische
Durchkontakt 1000 erstreckt sich von der Außenseite der ersten Trägerschicht 602 zu der zweiten Elektrode 608 und verläuft ebenfalls geradlinig und mit gleichbleibendem Durchmesser quer zu der Erstreckungsrichtung 628 des Zellstapels. Gemäß Ausführungsformen ist die Dünnschichtzelle 600 mit einer Mehrzahl elektrischer Durchkontakte 1000 ausgestattet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht der elektrische Kontakt 1000 aus der Elektrodenfolie 608 selbst, die ja aus Aluminium oder Kupfer gebildet ist. Gemäß Ausführungsbeispielen führt der Durchkontakt 1000 ohne weitere Kontakt- oder Verbundstellen als durchgängige Metallisierung zu weiteren Elektroden innerhalb des Schaltungsträgers 600, zu den in Fig. 4 gezeigten Anschlusspadflächen an den Außenflächen oder zur weiteren
Verschaltungen innerhalb des Schaltungsträgers 600. Die weiteren
Verschaltungen können dann der Kontaktierung weiterer Zellen, elektronischer Schaltungen, beispielsweise DC/DC-Schaltungen, der Kontaktierung von
Sensoren, besonders MEMS-Sensoren, Energie Harvestern und der
Kontaktierung nach außen, z. B. von Lötkontakten, dienen.
Fig. 1 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines
Herstellungsverfahrens 1 100 eines elektronischen Bauelements, beispielsweise eines Ausführungsbeispiels der in den vorangegangen Figuren 1 bis 10 gezeigten Dünnschichtzelle. In einem Schritt 1 102 werden zumindest eine erste Trägerschicht, eine zweite Trägerschicht, eine mit einem Oxidationsmittel oder Reduktionsmittel beschichtete erste plattenförmige Elektrode, eine mit einem Oxidationsmittel oder Reduktionsmittel beschichtete zweite plattenförmige
Elektrode sowie eine Separatorschicht zum räumlichen und elektrischen Trennen der ersten Elektrode von der zweiten Elektrode und ferner Verbindungsschichten zum Verbinden der Zellkomponenten bereitgestellt. In einem Schritt 1 104 werden alle Komponenten stapeiförmig planparallel angeordnet. In einem Schritt 1 106 erfolgt ein Verpressen der planparallelen Stapelkomponenten zur einstückigen Dünnschichtzelle mittels der Verbindungsschichten. In einem Schritt 1 108 werden Einfüllöffnungen von einer Außenseite der Zelle zum Einfüllen eines Elektrolyten in die Zelle vorgesehen. In einem Schritt 1 1 10 wird ein Elektrolyt durch die Einfüllöffnungen eingefüllt und diese anschließend mit einer
Abdeckschicht versiegelt.
Der hierin vorgestellte Ansatz kann vor allem bei energieautarken Systemen im Automotive- oder Consumer-Bereich eingesetzt werden und kann am Erzeugnis durch die Anfertigung eines Schliffes oder durch Öffnen des Schaltungsträgers nachgewiesen werden.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1 . Elektronisches Bauelement (600) zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie, wobei das elektronische Bauelement (600) die folgenden Merkmale aufweist: eine erste plattenförmige, insbesondere folienartige, Elektrode (606) und eine zweite plattenförmige, insbesondere folienartige, Elektrode (608); ein Oxidationsmittel (802) sowie ein Reduktionsmittel (800); und eine erste Trägerschicht (602) und eine zweite Trägerschicht (604),wobei die erste Trägerschicht (602), die erste plattenförmige Elektrode (606), , die zweite plattenförmige Elektrode (608) und die zweite Trägerschicht (604) einen Stapel bildend planparallel übereinander angeordnet sind, und wobei eine erste Hauptseite (616) der ersten Elektrode (606) mit dem
Oxidationsmittel (802) oder dem Reduktionsmittel (800) beschichtet ist und/oder eine erste Hauptseite (618) der zweiten Elektrode (608) mit dem Oxidationsmittel (802) beschichtet ist, wenn die erste Elektrode (606) mit dem Reduktionsmittel (800) beschichtet ist oder mit dem Reduktionsmittel (800) beschichtet ist, wenn die erste Elektrode (606) mit dem
Oxidationsmittel (802) beschichtet ist, wobei die erste Hauptseite (616) der ersten Elektrode (606) der ersten Hauptseite (618) der zweiten Elektrode (608) zugewandt ist.
2. Elektronisches Bauelement (600) gemäß Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement eine
Separatorschicht (610) aufweist, die zum räumlichen und elektrischen Trennen der ersten plattenformigen Elektrode (606) von der zweiten plattenformigen Elektrode (608) zwischen der ersten plattenformigen Elektrode (606) und der zweiten plattenformigen Elektrode (608) angeordnet ist. Elektronisches Bauelement (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der ersten Hauptseite (616) gegenüberliegende zweite Hauptseite (622) der ersten Elektrode (606) mittels eines Haftmittels (620) an der ersten Trägerschicht (602) befestigt ist und/oder eine der ersten Hauptseite (618) gegenüberliegende zweite Hauptseite (624) der zweiten Elektrode (608) mittels des Haftmittels (620) an der zweiten Trägerschicht (604) befestigt ist.
Elektronisches Bauelement (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (600) ferner zumindest eine einen Duroplasten aufweisende
Verbindungsschicht (612) aufweist, die zwischen der ersten Elektrode (606) und der zweiten Elektrode (608), insbesondere zwischen der ersten
Elektrode (606) und der Separatorschicht (610), planparallel zu dem Stapel angeordnet und ausgebildet ist, um die den Stapel bildenden Elemente zu fixieren.
Elektronisches Bauelement (600) gemäß Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (612) eine Öffnung (626) zur Bildung eines Kanals zwischen der ersten Elektrode (606) und der zweiten Elektrode (608), insbesondere zwischen der ersten Elektrode (606) und der Separatorschicht (610), aufweist.
Elektronisches Bauelement (600) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (600) ferner eine weitere den Duroplasten aufweisende Verbindungsschicht (612) aufweist, wobei die weitere Verbindungsschicht (612) benachbart zu der
Verbindungsschicht (612) angeordnet ist und eine weitere Öffnung (626) aufweist.
Elektronisches Bauelement (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (600) zumindest eine Einfüllöffnung (700) aufweist, die sich von einer von dem Stapel abgewandten Außenseite der ersten Trägerschicht (602) zu der zweiten Elektrode (608) und/oder von einer von dem Stapel abgewandten Außenseite der zweiten Trägerschicht (604) zu der ersten Elektrode (606) erstreckt und ausgebildet ist, um ein Einfüllen eines fluidischen Elektrolyten (900) in den Stapel, insbesondere in den Kanal zwischen der ersten
Elektrode (606) und der zweiten Elektrode (608), insbesondere zwischen der ersten Elektrode (606) und der Separatorschicht (610), zu ermöglichen.
Elektronisches Bauelement (600) gemäß Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass sich die erste Elektrode (606) und die zweite
Elektrode (608) in ihren Abmessungen unterscheiden oder lateral versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die erste Elektrode (606) einen lateralen Überstand gegenüber der zweiten Elektrode (608) bildet oder die zweite Elektrode (608) den lateralen Überstand gegenüber der ersten Elektrode (606) bildet, und wobei die Einfüllöffnung (700) in einem Abschnitt des Stapels positioniert ist, der sich im Bereich des lateralen Überstandes befindet.
Elektronisches Bauelement (600) gemäß Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (600) in dem
Abschnitt des Stapels, der sich im Bereich des Überstandes befindet, ferner einen elektrischen Durchkontakt (1000) zum elektrischen Kontaktieren der ersten Elektrode (606) oder der zweiten Elektrode (608) aufweist, wobei der elektrische Durchkontakt (1000) ausgebildet ist, um sich von der Außenseite der ersten Trägerschicht (602) zu der ersten Elektrode (606) oder zu der zweiten Elektrode (608) zu erstrecken.
0. Herstellungsverfahren (1 100) zum Herstellen eines elektronischen
Bauelements (600) zum Tragen zumindest einer elektrischen Schaltung und zum Speichern elektrischer Energie, wobei das Herstellungsverfahren (1 100) die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen (1 102) einer ersten Trägerschicht (602) und einer zweiten Trägerschicht (604), einer ersten plattenförmigen Elektrode (606) mit einer Beschichtung aus einem Oxidationsmittel (802) oder einem Reduktionsmittel (800) und einer zweiten plattenförmigen Elektrode (608) mit einer
Beschichtung aus dem Oxidationsmittel (802) oder dem Reduktionsmittel (800); und Planparalleles Anordnen (1 104) zum Bilden eines Stapels aus der ersten Trägerschicht (602), der ersten plattenformigen Elektrode (606), der zweiten plattenformigen Elektrode (608) und der zweiten Trägerschicht (604).
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