JP2013530502A - マイクロ電池及びマイクロ電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の基板（２）から始まり連続する、第１の電流コレクタ（３）と、第１の電極（４）と、電解質（５）と、半田接合を構成する第２の電極（１１）と、第２の電流コレクタ（７）と、第２の基板（８）と備えるマイクロ電池に関する。
また、本発明は、−第１の基板（２）から連続的に、第１の電流コレクタ（３）と、第１の電極（４）と、電解質（５）と、第１の金属膜とを備える多層薄膜を形成するステップと、
−第２の基板（８）の表面に第２の電流コレクタ（７）を形成するステップと、
−第１の金属膜と第２の電流コレクタ（７）とを共に半田付することにより第２の電極（１１）を形成するステップであって、これらの基板（２、８）はアセンブリの間に互いに向かい合わせに配置されるステップと、
を備えるマイクロ電池の製造方法に関する。

Description

本発明は、第１の基板から、第１の電流コレクタと、第１の電極と、電解質（electrolyte）と、第２の電極と、第２の電流コレクタとにより連続的に形成された複数の薄膜のアセンブリを備えるマイクロ電池(microbattery)に関する。

本発明は、マイクロ電池の製造方法にも関する。

「全固体（all solid-state）」電池と呼ばれるマイクロ電池は、複数の固体薄膜の活性積層からなる。このようなマイクロ電池の動作原理は、インターカレーション−デインターカレーションと呼ばれる、少なくとも１つの電極の中のアルカリ金属イオン又はプロトンの挿入及び脱離に基づく。主なシステムは、イオン種としてリチウムカチオン（Ｌｉ^＋）を用いる。実際には、リチウムマイクロ電池は、高い容積密度と、高い有効エネルギー蓄積表面と、低い毒性とによって特に有利である。

マイクロ電池の活性積層を保護するために、一般的には、外部コンタクトから積層を隔離し、環境からの汚染を防ぐために封止（encapsulation）が行われる。

マイクロ電池は、特に、素子の小型化と自立化（autonomy）とに対する要求に応じて、長い寿命を持ち、小さくさらに強力な蓄電池を用いることを必要とする分野において、数々の工業的な応用を有する。

マイクロ電池のパフォーマンスとこのようなマイクロ電池の製造方法とを改善することは、エレクトロニクス分野の主な課題であり、特に、チップカードや、スマートラベルや、内部時計及びマイクロシステムの電力供給といった集積回路の電気素子の電力供給用において、主な課題である。このような応用は、特に、集積回路の電気素子の劣化を避けつつ、マイクロ電池を電気装置と容易に集積することができる工業的マイクロエレクトロニクスプロセスと相性の良いマイクロ電池のすべての製造ステップを強く求めている。

マイクロエレクトロニクスにおける要求を満たすために、マイクロ電池の製造方法の数々は、文献によって提案されている。

特に、文献ＵＳ−Ａ−２００４０２５８９８４及びＵＳ−Ｂ−６６５００００は、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、発光ダイオード、又は、トランジスタといった集積回路の電気素子のために用いられる同じ基板の上にマイクロ電池を形成することを提案する。従って、製造方法は、同じ基板に、マイクロ電池と集積回路とを集積することを可能にする。ある製造ステップはマイクロ電池と素子とで共通する。このようなモノシリックなアプローチは、一般的に、「システムオンチップ（ＳＯＣ）」と呼ばれる。ＳＯＣは、同じ基板の上に、異なる素子の製造ステップの共通集積（co-integration）によりまとめて形成された素子を集積する。従って、このようなアプローチは、空間を作り出し、装置の小型化を促進する利点を有する。さらに、マイクロ電池の集積は、外部電池により電力供給されている電気装置と比べてシステム製造コストを削減しつつ、素子及びマイクロ電池の信頼性及びパフォーマンスを改善する。

特に、文献ＵＳ−Ａ−２００４０２５８９８４は、フォトリソグラフィー及びエッチングといったマイクロエレクトロニクスの分野から借りてきた技術による、リチウムを含む電極と、酸化シリコン電解質（ＳｉＯ_２）と、対応する電極とを備えるマイクロ電池の製造方法を開示する。

文献ＵＳ−Ａ−２００２００９３０２９は、１つ又は数個の電気素子の下であって、集積回路の配線レベルに直接形成された集積回路の中のマイクロ電池を開示する。

しかしながら、共通集積のコストを償却するために、非常に高い技術効率と、高い生産性とが強く求めるようになるため、このモノシリックのアプローチは制限される。さらに、マイクロ電池のサイジングや広がりや構造は、共通集積により与えられる。しかしながら、マイクロ電池のサイジングは、マイクロ電池の個別の性質に対して影響し、特に、その能力に対してである。このアプローチは、マイクロ電池の可能な構造とサイジング幅とを結果的に限定する。

さらに、文献ＵＳ−Ａ−２００７２７５３００は、封止手段を介して互いに付着した第１及び第２の基板を備えるマイクロ素子を開示する。封止手段は、ポリマータイプの不均一な導電性の膜ＡＣＦから形成され（made of）、これは、膜平面と膜平面中の電気絶縁体とに対して垂直な伝導を可能にする膜である。

本発明の目的は、従来技術の欠点を克服するマイクロ電池とそのマイクロ電池の製造方法を作り出すことである。

特に、本発明の目的は、良好な電気的パフォーマンスを有するマイクロ電池であり、実施が簡単で、経済的に実行可能であり、マイクロエレクトロニクス分野で用いられる技術と親和性のあるマイクロ電池の製造方法である。

本発明によれば、この目的は、第１の基板と第２の基板との間に複数の薄膜のアセンブリを配置し、これらの第１の基板と第２の基板とを機械的に接続する半田接合を用いて第２の電極を形成することにより、達成することができる。

本発明によれば、以下のステップを備えるマイクロ電池の製造方法によりこの目的は達成される：
− 第１の基板の上に複数の薄膜のスタックを形成し、このスタックは、第１の基板から、第１の電流コレクタと、第１の電極と、電解質と、第１の金属膜とを連続的に備え、
− 第２の基板の面の上に第２の電流コレクタを形成し、
− 第２の電極を形成し、この第２の電極を形成するステップは、あらかじめ第１の金属膜のコンタクト面又は第２の電流コレクタのコンタクト面の上にあらかじめ配置された少なくとも１つの半田ボールを用いて第１の金属膜と第２の電流コレクタとを半田付することによって、第１及び第２の基板をアセンブルすることを備え、アセンブルの間、第１及び第２の基板はアセンブルの間に互いに向かい合う。

図１は、本発明の特有な第１の実施形態にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。 図２は、本発明の特有な第１の実施形態にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。 図３は、本発明の特有な第１の実施形態にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。 図４は、本発明の特有な第１の実施形態にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。 図５は、本発明の特有な第１の実施形態の変形例にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。 図６は、本発明の特有な第２の実施形態にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。 図７は、本発明の特有な第２の実施形態にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。 図８は、本発明の特有な第２の実施形態にかかるマイクロ電池の製造方法のあるステップを概略的に示す断面図である。

他の利点及び特徴は、本発明の特有の実施形態についての下記の説明により、さらに明らかにされる。本発明の特有の実施形態は、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の特有の実施形態は、添付の図面により示される。

図１から図４に示される第１の実施形態によれば、マイクロ電池の製造方法は、周知の形成方法による第１の基板２の上の複数の薄膜のスタック１の形成方法を備える。特に、マイクロ電池の複数の薄膜は、特に、物理気相成長法（ＰＶＤ）又は化学気相成長法（ＣＶＤ）といったマイクロエレクトロニク分野の従来技術により、第１の基板２上に連続的に堆積される。薄膜の厚さは、一般的には０．１μｍから１０μｍの間となる。

図１に示すように、スタック１は、第１の基板２から始めて、連続的に、第１の電流コレクタ３と、第１の電極４と、電解質５と、第１の金属膜６とから形成される。

一般的には、第１の基板２はシリコンウエハ、又は、特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むシリコンウエハである。第１の基板２は、第１の電流コレクタ３の下のパッシベーション膜（不図示）により覆われることができる。一般的には、パッシベーション膜は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）といった誘電体や、ＳｉＯ_２膜とシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）との連続的な積層により形成される。

一般的には、第１の電流コレクタ３は、例えば、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、又は、バナジウム（Ｖ）からなる金属である。

第１の電極４は、Ｌｉ^＋イオンを生成し、すなわち、活性リチウム挿入材料を備える。第１の電極４の活性材料として用いられる材料は、例えば、硫化銅又は二硫化銅（ＣｕＳ又はＣｕＳ_２）、酸硫化タングステン（ＷＯ_ｙＳ_ｚ）、二硫化チタン（ＴｉＳ_２）、酸硫化チタン（ＴｉＯ_ｘＳ_ｙ）、酸化バナジウム（Ｖ_ｘＯ_ｙ）といったリチウムを含まない材料、もしくは、例えば、酸化コバルトリチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、酸化ニッケルリチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、酸化マグネシウムリチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、五酸化バナジウムリチウム（ＬｉＶ_２Ｏ_５）、又は、リン酸化鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）といったリチウムベースの酸化物の混合物といったリチウムを含む材料を用いることができる。

電解質５は、イオン伝導が可能な材料からなり、好ましくは、リチウムイオンＬｉ^＋の伝導が可能な材料である。好ましくは、電気的絶縁性を持ち、且つ、イオン伝導性を有する材料が選択される。好ましくは、電解質５は、酸窒化リンリチウム（ＬｉＰＯＮ）、又は、窒素を含むリン酸化シリコンリチウム（ＬｉＳｉＰＯＮ）といった、リチウムベースの化合物である。

図１に示すように、製造方法は、第２の基板８の表面の上に第２の電流コレクタ７を形成するステップを備える。このステップは、スタック１を形成する先に説明したステップとは独立して行われ、すなわち、スタック１を形成するステップの前又は後に行われる。

第２の基板８は、第１の基板２とは異なり、且つ、第１の基板２から独立したものである。好ましくは、第２の基板８は少なくとも１つの電気素子９を備え、この素子は、マイクロ電池を電気的に接続するものである。第２の基板８は、基板２と同様に、シリコンウエハ、又は、１つ又は数個の集積回路の素子を含むシリコンウエハにより形成することができる。第２の基板８は、第２の基板８と第２の電流コレクタ７との間のパッシベーション膜（不図示）を備えることができる。

半田ボール１０は、第２の電流コレクタ７のコンタクト面７ａの上に配置される。半田ボール１０は、第２の基板８の面に突出部又はバンプを形成するように、周知の方法（図１）により第２の電流コレクタ７の上に形成される（図１）。

有利には、第２の電流コレクタ７は、第２の基板８に対して良好な接着力を有し、半田ボール１０を形成する材料に対して良好な濡れ性を有し、且つ、内部機械ストレスも低い。

好ましくは、第２の電流コレクタ７は、その上に形成された半田ボール１０を有するコンタクト面７ａが設けられた第２の金属膜を備える。

有利には、第２の金属膜は、半田ボール１０と第２の金属膜との間の金属種の内部拡散を避けるために、第１の金属膜６とは異なる。

第２の金属膜は、第２の基板８又は第２の基板８のパッシベーション膜と半田ボール１０が結合することを促進させるような、ＵＢＭ、又は、「アンダーバンプメタリゼーション」と呼ばれる金属化された膜を形成する。さらに、好ましくは、第２の金属膜は、特に、Ｌｉ^＋イオンのような化学種といった、マイクロ電池の中で生じる電気化学的反応を含む種の拡散に対するバリアを形成する。

好ましくは、第２の金属膜は、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ又はＶもしくはこれらの合金から選択される１つ又はいくつかの金属からなる。

第２の金属膜は、適切な機械的特性を得るために、積層されたいくつかの金属膜から形成された積層からなる。

図１に示されるように、第２の電流コレクタ７は、第２の金属膜を形成することができる。

スタック１においては、好ましくは、第１の金属膜６は、銅、スズ、及び、銅スズ合金から選択される金属から形成される。

変形例としては、第１の金属膜６は、金属ベースの複数の膜の積層から形成することができる。スタックの中の膜の１つには、コンタクト面６ａが設けられ（図１の上面）、半田ボール１０と接触し、銅、スズ、及び、銅スズ合金から選択される金属からなる。

半田ボール１０は、第１の金属膜６の材料と異なる材料から形成される。

半田ボール１０は、導電性材料から形成され、有利には、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、及び／又は、銅（Ｃｕ）から選択され、好ましくは、ＳｎＡｇＣｕ、ＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、及び、ＡｇＩｎ合金から選択された材料から形成される。

マイクロ電池の製造方法の次のステップは、第２の電極１１を形成することである。このステップは、少なくとも半田ボール１０を用いて第１の金属膜６及び第２の電流コレクタ７を半田付することにより、第１の基板２及び第２の基板８をアセンブルすることを備える。ここで「アセンブル」とは、第１の基板２及び第２の基板８を機械的に接続する永久的なアセンブルを意味する。

用いられる機械的アセンブルは、フリップチップとして知られる接続と似ており、それは、接続される表面を、従来のワイヤボンディングを用いてサイドとサイドとをアセンブルするというものではなく、面と面とでアセンブルする。このアセンブルは、容積を最適化することと、ボンディングのための第２の基板８の追加表面領域を確保する必要がない点で、優れている。

第１の基板２及び第２の基板８は、半田ボール１０が第１の金属膜６に接触するように、アセンブルの間、向かい合って配置される。

従って、第２の基板８の半田ボール１０は、半田ボール１０が第１の金属膜６の前に配置されるように、第１の基板２のスタック１の前に配置される。

図２及び図３に示すように、半田ボール１０の再溶解のステップは、接触と同時に行われる。好ましくは、再溶解は熱処理である。熱処理は再溶解炉を用いることにより行われる。

図２に示されるように、再溶解の初期には、半田ボール１０及び第１の金属膜６から、それらの界面において金属種の内部拡散が生じる。「金属種」としては、例えば金属間化合物（intermetallic compounds）の形態で、充填された（load／charge）又は充填されていない金属元素が指示的に（designate）用いられる。

半田ボール１０の再溶解は、半田ボール１０から第１の金属膜６への金属種の移動を促進させる。

熱処理及び金属種の移動は、半田ボール１０と第１の金属膜６との間の界面における化学反応を誘発し、新しい金属間化合物を形成する。

図３に示されるように、界面の反応は、半田ボール１０と第１の金属膜６との間の界面において金属間化合物膜(intermetallic film)を形成し、それが第２の電極１１を形成する。

従って、アセンブルステップの間、第２の電極１１は半田ボール１０の再溶解により形成される。第２の電極１１は、半田ボール１０及び第１の金属膜６の金属種の内部拡散の結果、少なくとも１つの金属間化合物により形成された半田接合により形成される。

半田ボール１０は、このアセンブルステップの間に部分的に消耗し、第２の電流コレクタ７と第２の電極１１との間に第２の電極１１と導電性膜１２とを形成する。導電性膜１２は、半田ボール１０の部分により形成され、第１の金属膜６とは反応しない。

導電性膜１２は、半田ボール１０と同じ材料から形成される。

さらに、第２の電極１１を形成する半田接合は、第１の基板２と第２の基板８とを機械的に接続する。

半田付ステップは、第２の電極１１を形成し、第１の基板２及び第２の基板８をアセンブルすることを可能にする。

熱処理のパラメータは、第１の金属膜６と第２の電流コレクタ７と半田ボール１０との材料特性に依存する。特に、温度保持期間の継続（duration）は、第２の電極１１の所定の厚さに従って決定される。半田付ステップの熱処理のパラメータは、特に、熱処理時間については、形成される金属間化合物膜の厚さを制御することができる。

例えば、第１の銅金属膜と、ＳｎＡｇＣｕ合金により形成された半田ボール１０とを用いる。ＳｎＡｇＣｕ合金は、９５．５％のＳｎと、３．８％のＡｇと、０．７%のＣｕとを備え、Ｓｎマトリックス中に分散した金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５及びＡｇ_３Ｓｎから形成された公知の共晶混合物構造に対応する。

熱処理は１７０℃から２６０℃の間の範囲の温度で実施され、温度維持期間の継続は１分から５分である。温度処理は、いくつかの温度ステージを備え、１７０℃から２６０℃の間である。

Ｆｏｕａｓｓｉｅｒらの文献“Ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｃｏｎｓｕｍａｂｌｅ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ｆｏｒ ａ ＮｉＴｉ／ＳｎＡｇＣｕ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ”（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ、Ｐａｒｔ Ａ３３（２００２）１３９１−１３９５）に示されるように、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物膜は銅膜の上でＳｎＡｇＣｕ合金を再溶解することにより得ることができる。

さらに、Ｆｏｕａｓｓｉｅｒらは、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物膜の組成と膜厚とは、一定の温度にある温度維持期間の継続に特に依存することを明らかにした。

第２の電極１１は、半田ボール１０と第１の金属膜６との間の内部拡散結果から生じた少なくとも１つの銅及びスズの金属間化合物からなる。特に、第２の電極１１は、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５、及び／又は、Ｃｕ_３Ｓｎからなり、これらは、マイクロ電池の活性材料として活性化を示し、従来のリチウム挿入材料の代わりとして有望なものとしてこの技術において説明される。

実際には、文献“Ｅｌｅｃｔｏｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｎ−Ｃｕ ａｌｌｏｙ ａｎｏｄｅｓ ｆｏｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ”において、Ｗｅｉｈｕａらは、Ｓｎ−Ｃｕ合金からなる電極は正常に動作すると書いている。Ｗｅｉｈｕａらは、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物からなる電極は、特に、充電及び放電能力に関して、及び、サイクル抵抗に関して、良好なパフォーマンスを有することを明らかにした。

先に説明した製造方法は、第１の基板２と第２の基板８との間に配置された複数の薄膜のアセンブリを備えるマイクロ電池を得ることができ、アセンブリは、第１の基板２から連続的に、第１の電流コレクタ３と、第１の電極４と、電解質５と、半田接合から形成された第２の電極１１と、第２の電極７とを形成する（図３）。

マイクロ電池は、第２の電極１１と第２の電流コレクタ７との間に導電性膜１２を備える。

有利には、第２の電流コレクタ７は、第２の金属膜により形成され、第２の基板８と一体化した電気素子９と電気的に接続することができる。

第２の電極１１は、第１の基板２と第２の基板８との間に機械的接合を確保する。

少なくとも１つの金属間化合物からなる第２の電極１１は、体積膨張は小さく、マイクロ電池の機械的強度を確保する。

図４に示すように、第２の電極１１を形成するステップに続いて、周知の方法によるマイクロ電池を封止する封止ステップを行う。マイクロ電池は、封止膜１３により封止され、この膜は、マイクロ電池を形成する素子に対して挿入されている。封止膜１３は、マイクロ電池を密封し、外部環境からマイクロ電池を保護する。封止膜１３は、フリップチップタイプの接合に用いられる「アンダーフィル」と呼ばれる樹脂又は半導体用封止樹脂からなる。

好ましくは、封止膜１３は、アモルファスシリカ粒が充填されたエポキシベースの樹脂化合物からなる。このタイプの樹脂にアモルファスシリカを含ませることは、全体的な剛性を増加させ、熱膨張係数を減少させ、内部湿度の生成に対する強い耐性を与える。

図５に示される変形例によれば、製造方法は、第１の実施形態とは異なり、第２の電流コレクタ７のコンタクト面７ａの代わりに、アセンブルステップの前に、半田ボール１０を第１の金属膜６のコンタクト面６ａ上に堆積する。

第１の基板２及び第２の基板８のアセンブリは、第２の電流コレクタ７のコンタクト面７ａと接触するように半田ボール１０を配置し、半田ボール１０を再溶解することにより行われる。他のステップは、先に説明した第１の実施形態と同じである。

他の変形例によれば、図示していないが、マイクロ電池は、電解質５と第２の電極１１との間に配置された第３の電極を備える。このようなマイクロ電池の製造方法は、第１の基板２から始めて、第１の電流コレクタ３と、第１の電極４と、電解質５と、第３の電極と、第１の金属膜６とを連続的に備えるスタック１が最初に形成されることを除いて、先に説明した第１の実施形態と同じである。

図６から図８に示される第２の実施形態によれば、マイクロ電池が平坦ではない構造を有することを除いて、マイクロ電池の製造方法は、先に説明した第１の実施形態と同じである。

図６に示されるように、第１の基板２は模様を有する。模様とは、例えばトレンチであり、第１の基板２の上に複数の薄膜を連続的に堆積することによりスタック１が形成される前に、第１の基板２の表面に形成される。スタック１は、第１に基板２から始めて、第１の電流コレクタ３と、第１の電極４と、電解質５と、第１の金属膜６とを連続的に備える。第１の金属膜６は、スタック１の表面に、コンタクト面６ａを形成する金属トラックを形成する。

第２の基板８は、第２の電流コレクタ７を備え、半田ボール１０は、先に説明した第１の実施形態と同様に、コンタクト面７ａの上に形成される。

図７に示されるように、第２の基板８の半田ボール１０は金属トラック６ａと並んでおり、金属トラック６ａと接するように配置される。

第１の基板２及び第２の基板８は、先に説明した方法と同様の方法により、第１の金属膜６と第２の電流コレクタ７とを半田付することによりアセンブルされる。

好ましくは、第１の基板２に形成されたパターンは、半田ボール１０と第１の金属膜６との再溶解物で満たされている（図７）。

図８に示すように、第２の電極１１は、方法におけるアセンブルステップの間に形成され、この後、形成されたマイクロ電池は第１の特有の実施形態と同様の方法により封止される。

平坦ではない構成は、マイクロ電池のパフォーマンスを向上させる。第１の基板２の表面の模様は、電解質５と第１の電極４及び第２の電極１１との間のコンタクト面を増加させることを可能にする。このような平坦ではない構造は、イオン交換を促進させ、よってマイクロ電池の能力を改善する。

本発明は、ここに記載された実施形態に限定されるものではなく、この実施形態は単なる一例である。特に、半田付は、様々な半田ボール１０を用いて周知の方法に従って行うことができる。

本発明にかかる製造方法は、実施が簡単であり、且つ、マイクロエレクトロニクス分野で行われる技術と親和性を有する。一般的には、製造方法は、特に、このような集積回路のマイクロ素子の電力供給をするために、集積回路にマイクロ電池を組み入れることを低コストで行うことができる。

従来技術の製造方法とは異なり、製造方法において２つの基板を用いることは、様々なサイズのマイクロ電池の製造を可能にし、集積回路の製造ステップに対する親和性をさらに増加させることができる。

本発明にかかる製造方法は、基板に集積される複数のマイクロ素子が共有することができる製造ステップを含む。さらに、製造方法は、様々なマイクロ電池の間の接続と製造モードの共有とを考慮することができる。

さらに、本発明によるマイクロ電池は、特に基板の面と面とのアセンブルにより、高い電気的パフォーマンスを有し、マイクロ素子とマイクロ電池とを接続する電気トラックの長さを減少させ、よって、ノイズや寄生信号を減少させる。

Claims (14)

1. 第１の基板（２）から始まり連続する、第１の電流コレクタ（３）と、第１の電極（４）と、電解質（５）と、第２の電極（１１）と、第２の電流コレクタ（７）とを形成する複数の薄膜のアセンブリを備えるマイクロ電池であって、
   前記複数の薄膜のアセンブリは、前記第１の基板（２）と第２の基板（８）との間に配置され、前記第２の電極（１１）は、半田接合により形成されており、且つ、前記第１及び第２の基板（２、８）の間の機械的接続を確保する、ことを特徴とするマイクロ電池。
2. 前記第２の基板（８）は少なくとも１つの電気素子（９）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電池。
3. マイクロ電池の製造方法であって、
   − 第１の基板（２）の上に複数の薄膜のスタック（１）を形成するステップであって、前記第１の基板（２）から始まり連続する、第１の電流コレクタ（３）と、第１の電極（４）と、電解質（５）と、第１の金属膜（６）とを備えるようなスタックを形成するステップと、
   − 第２の基板（８）の面の上に第２の電流コレクタ（７）を形成するステップと、
   − 第２の電極（１１）を形成するステップであって、前記第２の電極（１１）を形成するステップは、前記第１の金属膜（６）のコンタクト面（６ａ）の上に、もしくは、前記第２の電流コレクタ（７）のコンタクト面（７ａ）の上に、事前に堆積された少なくとも１つの半田ボール（１０）を用いて、前記第１の金属膜（６）と前記第２の電流コレクタ（７）とを共に半田付することによって前記第１及び第２の基板（２、８）をアセンブルすることを備え、アセンブルの間、前記第１及び第２の基板（２、８）は互いに向かい合わせに配置されている、第２の電極を形成するステップと、
   を備えることを特徴とする製造方法。
4. 前記第２の電流コレクタ（７）は、前記コンタクト面（７ａ）が設けられた第２の金属膜を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
5. 前記第２の電極（１１）は、アセンブルの間に、前記半田ボール（１０）を再溶解することにより形成される、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の製造方法。
6. 前記第２の電極（１１）は、前記半田ボール（１０）及び前記第１の金属膜（６）からの金属種の内部拡散の結果により生じた少なくとも１つの金属間化合物により形成される、ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１つに記載の製造方法。
7. 前記半田ボール（１０）は、半田付の間、前記第２の電流コレクタ（７）と前記第２の電極（１１）との間に前記第２の電極（１１）と導電性膜（１２）とを形成するように部分的に用いられ、前記導電性膜（１２）は、前記半田ボール（１０）を形成する材料から形成される、ことを特徴とする請求項３から６のいずれか１つに記載の製造方法。
8. 前記半田ボール（１０）は、有利にはすず、銀、インジウム、金、及び／又は、銅の合金から選択され、好ましくはＳｎＡｇＣｕ、ＡｕＳｎ、ＡｇＩｎ及びＳｎＣｕ合金から選択される導電性材料から形成される、ことを特徴とする請求項３から７のいずれか１つに記載の製造方法。
9. 前記第１の金属膜（６）は、銅、すず、及び、銅−すず合金から選択される金属から形成される、ことを特徴とする請求項３から８のいずれか１つに記載の製造方法。
10. 前記第１の金属膜（６）は、金属ベースの複数の膜のスタックから形成され、前記複数の膜のうちの１つには、前記半田ボール（１０）と接触する前記コンタクト面（６ａ）が設けられており、且つ、銅、すず、及び、銅−すず合金から選択される金属から形成される、ことを特徴とする請求項３から９のいずれか１つに記載の製造方法。
11. 前記第１及び第２の基板（２、８）の前記アセンブルは、前記第１の金属膜（６）に接するように前記半田ボール（１０）を配置し、熱処理により前記半田ボール（１０）を再溶解することを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記第１の金属膜（６）は銅から形成され、前記半田ボール（１０）はＳｎＡｇＣｕ合金から形成され、前記熱処理は、１７０℃から２６０℃の範囲の温度において行われる、ことを特徴とする請求項３から１１のいずれか１つに記載の製造方法。
13. 前記第２の基板（８）は少なくとも１つの電気素子（９）を備える、ことを特徴とする請求項３から１２のいずれか１つに記載の製造方法。
14. 前記第２の電極（１１）を形成するステップに続いて、マイクロ電池を封止する封止ステップを行う、ことを特徴とする請求項３から１３のいずれか１つに記載の製造方法。

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