JP5876088B2 - 集積回路、及び、電池の製造方法 - Google Patents

集積回路、及び、電池の製造方法 Download PDF

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（関連出願）
本発明は、米国仮特許出願第６０／７９９，９０４号（２００６年５月１２日出願）に対し、米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権を主張し、その内容のすべてが参考として本明細書において援用され、また、本発明は、米国特許出願第１１／６８７，０３２号（２００７年３月１６日出願、名称「Ｍｅｔａｌ Ｆｉｌｍ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ」）の一部継続であり、該出願に対し、米国特許法第１２０条の利益を主張し、該出願は、米国仮特許出願第６０／７８２，７９２号（２００６年３月１６日出願）に対し、米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権を主張し、両出願は、その内容のすべてが参考として本明細書において援用される。本出願は、米国仮特許出願第１１／５６１，２７７号（２００６年１１月１７日出願、名称「Ｈｙｂｒｉｄ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｂａｔｔｅｒｙ」）に関連し、該仮出願は、米国仮特許出願第６０／７５９，４７９号（２００６年１月１７日出願）に対し、米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権を主張し、前者の内容のすべてが参考として本明細書において援用される。本出願は、また、米国仮特許出願第６０／７３７，６１３号（２００５年１１月１７日出願、名称「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ，Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ，Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ，Ｕｌｔｒａ−Ｔｈｉｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
Ｂａｔｔｅｒｙ」）に関連し、該出願の内容のすべてが参考として本明細書において援用される。本出願は、また、米国特許出願第１１／２０９，５３６号（２００５年８月２３日出願、名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｗｉｔｈ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」）に関連し、該出願の内容のすべてが参考として本明細書において援用される。本出願は、また、米国特許出願第１１／３７４，２８２号（２００５年６月１５日出願、名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｗｉｔｈ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」）に関連し、該出願の内容のすべてが参考として本明細書において援用される。本出願は、また、米国特許第６，９１６，６７９号（２００５年７月１２日発行、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）に関連し、該特許の内容のすべてが参考として本明細書において援用される。本出願は、また、米国仮特許出願第６０／６９０，６９７号（２００５年１月１５日出願、名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｗｉｔｈ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」）に関連し、該出願の内容のすべてが参考として本明細書において援用される。本出願は、米国特許出願第１０／６１１，４３１号（２００３年７月２日出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ａｎ Ａｍｂｉｅｎｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｂａｔｔｅｒｙ ｏｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｒｅｃｈａｒｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ」）に関連し、該出願は、さらに、米国仮特許出願第６０／４６４，３５７号（２００３年４月２２日出願）の利益を主張し、両者の内容のすべてが参考として本明細書において援用される。
（技術分野）
本発明の技術分野は、素子、組成物、ならびに可撓性固体、薄膜、二次的および一次的な電気化学的素子の、堆積および加工方法であり、この電気化学的素子には、半導体表面上、集積回路チップ等の半導体素子の導電もしくは絶縁性表面上、またはプリント回路基板等の回路基板上の電池を含む。
一般的な電気化学的素子は、アノード、カソード、電解質、基板、電流コレクタ等の多数の電気的に活性の層を含む。例えば、リチウムを含むアノード層等の一部の層は、非常に環境敏感な材料から構成される。例えば、基板は、別個の電池要素でなくてもよいが、代わりに、電池が取り付けられる半導体素子の、半導体表面によってまたは導電もしくは絶縁パッケージ表面上に提供され得る。かかる電池は、かかる環境に敏感な材料を保護するために、封入（または「封止」とも称される）を必要とする。一部のスキームは、金箔を用いた封入等、電気化学的素子の敏感な層を封入する。他のスキームは、例えば、素子周辺の周りを密封する、金属およびプラスチックでできている袋を用いて素子を封入する。
本発明の例示的な実施形態は、半導体チップ上に加工された、または可撓性プリント回路基板上に加工された電池を含む。例えば、該電池は、第１の電気接触部と、該第１の電気接触部に結合され、第１の埋め込み導体を有する接着層と、該第１の埋め込み導体を介して該第１の電気接触部と選択的に電気接触している少なくとも１つの電池セル構造と、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面とを含む。
該半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面に結合された該接着層は、任意の第２の埋め込み導体等の１つより多い導体を有してもよく、これは、該第１の電気接触部との、該半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面の任意の選択的電気接触を生成する。いかなる場合においても、該接着層および該少なくとも１つの電池セル構造は、該第１の接触層と該半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面との間に狭装されてもよい。
該第１の電気接触部は、例えば、封入金属（金属の封入部ないし封止部）を含んでもよい。該接着層は、接着性材料、絶縁材料、プラスチック、ポリマー材料、ガラス、および／または繊維ガラスであってもよい。絶縁補強層は、該接着層内に埋め込まれてもよい。かかる補強層は、選択的に導電性であってもよい。該導体は、例えば、タブ、ワイヤ、金属片、金属薄帯、多数のワイヤ、多数の金属片、多数の金属薄帯、ワイヤメッシュ、パンチングメタル、接着剤層に塗布された金属被覆、または円盤であってもよい。該導体は、該接着層内に組み入れられてもよく（該接着層内で所定の形状で並んでいてもよく）、該接着層は、該埋め込み導体が組み入れられるスリットを含んでもよい。
該電池セル構造は、アノード、電解質、カソード、および障壁層を含んでもよい。該カソードは、例えば、全くアニールされなくても、対流炉、高速熱アニール法を用いることによって、またはレーザアニールおよび／または結晶化過程によって、低温でアニールまたは高温でアニールされてもよい。
本発明の別の例示的な実施形態は、薄膜電池を製造する方法を含み、順不同で、選択的導電接着層を生成するステップと、該接着層を第１の接触層に結合するステップと、電池セル構造の第１の側面を半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面、あるいは可撓性プリント回路基板に結合するステップと、該電池セル構造の第２の側面を該接着層に結合するステップとを含む。任意で、該接着層は、該選択的導電接着層が、該第１の接触層と該半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面、あるいは可撓性プリント回路基板との間に電気接触を生成する付加的な場所で、選択的に導電性とされてもよい。本発明のさらに別の例示的な実施形態は、薄膜電池を製造する方法を含み、順不同で、選択的導電接着層を生成するステップと、該接着層を第１の接触層に結合するステップと、電池セルの第１の側面も該第１の接触層に結合するステップと、該接着層を該半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面あるいは可撓性プリント回路基板に結合するステップと、該電池セル構造の第２の側面を該接着層に結合するステップとを含む。
この実施形態の例は、アノード、カソード、および電解質層で電池セル構造を生成するステップと、該接着層内に少なくとも１つの導体を埋め込むステップと、該接着層を介して少なくとも１つの導電ワイヤを組み入れるステップであって、該導電ワイヤの選択的部分は露出される、ステップと、該接着層を加熱し、該接着層内で該導体を圧縮するステップと、絶縁材料で該電池を絶縁するステップと、を含んでもよい。この例示的な実施形態は、該接着層内に埋め込まれた絶縁補強層を提供することを含んでもよい。該補強層は、選択的導電性であってもよい。
本発明のさらに別の例示的な実施形態は、可撓性プリント回路基板上の電池を包含し、該電池セル構造の第１の側面は、該可撓性プリント回路基板と少なくとも直接的に機械的接触している。該電池は、第１の電気接触部と、該第１の電気接触部に結合され、第１の埋め込み導体を含む接着層と、該第１の埋め込み導体を介して該第１の電気接触部と選択的に電気接触している少なくとも１つの電池セル構造とを含み、該接着層は、該第１の電気接触部に結合され、第２の埋め込み導体を含み、該第１の電気接触部および該可撓性プリント回路基板と選択的に電気接触している。該接着層および該少なくとも１つの電池セル構造は、該第１の接触層と該可撓性プリント回路基板との間に狭装される。
本発明の別の例示的な実施形態は、可撓性プリント回路基板上の電池を包含し、該電池セル構造は、該可撓性プリント回路基板と直接的に機械的接触しているのではなく、少なくとも該接着層によって機械的に分離されている。該電池は、第１の電気接触部と、該第１の電気接触部に結合され、第１の埋め込み導体を含む接着層と、該第１の埋め込み導体を介して、該第１の電気接触部と選択的に電気接触している少なくとも１つの電池セル構造とを含み、該接着層は、該可撓性プリント回路基板に結合され、該接着層内の任意の第２の埋め込み導体を有し、そして、可撓性プリント回路基板と該第１の電気接触部との任意の選択的な電気接触を生成する。該接着層および該少なくとも１つの電池セル構造は、該第１の接触層と可撓性プリント回路基板との間に狭装される。
別の例示的な実施形態において、薄膜電池を製造する方法は、選択的導電接着層を生成するステップと、該接着層を第１の接触層に結合するステップと、電池セル構造の第１の側面を可撓性プリント回路基板に結合するステップと、該電池セル構造の第２の側面を該接着層に結合するステップとを含む。
さらに別の例示的な実施形態において、薄膜電池を製造する方法は、選択的導電接着層を生成するステップと、該接着層を第１の接触層に結合するステップと、電池セル構造の第１の側面を該第１の接触層に結合するステップと、該電池セル構造の第２の側面を前記選択的接着層に結合するステップと、該接着層を該可撓性プリント回路基板に結合するステップとを含む。
本発明の別の例示的な実施形態は、該電池セルと半導体素子の半導体表面または導電パッケージ表面との間の電気的接続を含む。該電池セルと半導体素子の半導体表面または導電パッケージ表面との間の該電気的接続は、直接的な物理的接触によって、またはワイヤボンディングによってなされることができる。
別の側面において、該半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面上、あるいは可撓性プリント回路基板内もしくは上へのその統合に先立って、該電池は、個別素子として加工され、次いで、その基板およびその封入とともに全体として統合されてもよい。
本発明の別の実施形態は、多電池セルスタックと該半導体素子の半導体表面または導電パッケージ表面との間の電気的接続を含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
第１の電気接触部と、
該第１の電気接触部に結合され、少なくとも１つの埋め込み導体を備える、接着層と、
該少なくとも１つの埋め込み導体を介して、該第１の電気接触部と選択的に電気接触している少なくとも１つの電池セル構造と、
半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面と
を備え、
該接着層および該少なくとも１つの電池セル構造は、該第１の接触層と、該半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間に挟装される、電池を含む集積回路。
（項目２）
少なくとも１つの埋め込み導体を介して、上記半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面と選択的に電気接触している上記第１の電気接触部をさらに備える、項目１に記載の集積回路。
（項目３）
上記第１の電気接触部は、封入金属をさらに備える、項目１に記載の集積回路。
（項目４）
上記半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面は、上記少なくとも１つの電池セル構造の封入として機能する、項目１に記載の集積回路。
（項目５）
上記接着層は、接着性材料、絶縁材料、プラスチック、ガラス、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、補強材料、および繊維ガラスを備える群から選択される材料を備える、項目１に記載の集積回路。
（項目６）
上記埋め込み導体は、タブ、ワイヤ、金属片、金属薄帯、多数のワイヤ、多数の金属片、多数の金属薄帯、ワイヤメッシュ、パンチングメタル、接着剤層に塗布された金属被覆、および円盤から成る群から選択される、項目１に記載の集積回路。
（項目７）
上記導体は、上記接着層内に組み入れられる、項目１に記載の集積回路。
（項目８）
上記接着層は、上記埋め込み導体が組み入れられるスリットを備える、項目７に記載の集積回路。
（項目９）
上記第１の接触部は、金、白金、ステンレス鋼、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、ニッケル、銅、銀、炭素、青銅、黄銅、ベリリウム、ならびにそれらの酸化物、窒化物、炭化物、および合金から成る群から選択される材料を備える、項目１に記載の集積回路。
（項目１０）
上記電池セル構造は、
アノードと、
電解質と、
カソードと
を少なくとも備える、項目１に記載の集積回路。
（項目１１）
上記カソードはアニールされる、項目１０に記載の集積回路。
（項目１２）
上記カソードは結晶化される、項目１０に記載の集積回路。
（項目１３）
上記第１の接触部は、上記電池セル構造の正端子として機能する、項目１に記載の集積回路。
（項目１４）
上記第１の接触部は、上記電池セル構造の負端子として機能する、項目１に記載の集積回路。
（項目１５）
上記電池セル構造と、上記半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間の障壁層をさらに備える、項目１に記載の集積回路。
（項目１６）
上記第１の接触部は、金属箔を備える、項目１に記載の集積回路。
（項目１７）
少なくとも１つの金属箔が各電池セル構造を封入し、順次積み重ねられた複数の電池セル構造をさらに備える、項目１に記載の集積回路。
（項目１８）
上記第１の接触部の一部は、絶縁材料で被覆される、項目１に記載の集積回路。
（項目１９）
上記電池セル構造は、該電池セル構造と上記第１の電気接触部との間に挟装される基板をさらに備える、項目１に記載の集積回路。
（項目２０）
上記接着層と上記第１の電気接触部との間に挟装される封入をさらに備える、項目１に記載の集積回路。
（項目２１）
表面を有する半導体素子と、
該半導体素子の該表面に結合され、少なくとも１つの埋め込み導体を備える、接着層と、
該少なくとも１つの埋め込み導体を介して該半導体素子の該表面と選択的に電気接触している少なくとも１つの電池セル構造と、
第１の電気接触部と、
を備え、
該接着層および該少なくとも１つの電池セル構造は、該半導体素子の該表面と該第１の接触層との間に挟装される、電池を含む集積回路。
（項目２２）
上記半導体素子の上記表面は、半導体表面、導電表面および絶縁パッケージ表面から選択される、項目２１に記載の集積回路素子。
（項目２３）
上記少なくとも１つの埋め込み導体を介して、上記第１の電気接触部と選択的に電気接触している上記半導体素子の上記表面をさらに備える、項目２１に記載の集積回路。
（項目２４）
上記電池セル構造と上記第１の電気接触部との間の障壁層をさらに備える、項目２１に記載の集積回路。
（項目２５）
上記電池セル構造は、該電池セル構造と上記第１の電気接触部との間に挟装される基板をさらに備える、項目２１に記載の集積回路。
（項目２６）
上記接着層と上記半導体素子の上記表面との間に挟装される封入を備える、項目２１に記載の集積回路。
（項目２７）
半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面上の電池を製造する方法であって、
選択的導電接着層を生成するステップと、
該接着層を第１の接触層に結合するステップと、
電池セル構造の第１の側面を、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面に結合するステップと、
該電池セル構造の第２の側面を該接着層に結合するステップと
を含む、方法。
（項目２８）
電池セル構造の第１の側面を半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面に結合する上記ステップは、電池セル構造の第１の側面を半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面に接着するステップを含む、項目２７に記載の方法。
（項目２９）
上記半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面上にカソードを堆積するステップをさらに含む、項目２７に記載の方法。
（項目３０）
上記カソードをレーザで結晶化するステップをさらに含む、項目２９に記載の方法。
（項目３１）
高速熱アニールにより、上記カソードをアニールするステップをさらに含む、項目２９に記載の方法。
（項目３２）
第１の電気接触部上の電池を製造する方法であって、
選択的導電接着層を生成するステップと、
該接着層を半導体素子の表面に結合するステップと、
電池セル構造の第１の側面を第１の電気接触部に結合するステップと、
該電池セル構造の第２の側面を該接着層に結合するステップと
を含む、方法。
（項目３３）
半導体表面、導電表面および絶縁表面の群から上記半導体素子の表面を選択するステップをさらに含む、項目３２に記載の方法。
（項目３４）
電池セル構造の第１の側面を第１の電気接触部に結合する上記ステップは、電池セル構造の第１の側面を第１の電気接触部に接着するステップを含む、項目３２に記載の方法。
（項目３５）
上記電池セル構造の上記第１の側面と上記第１の電気接触部との間に挟装される基板を加工するステップをさらに含む、項目３２に記載の方法。
（項目３６）
上記接着層と上記半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間に挟装される封入を加工するステップをさらに含む、項目３２に記載の方法。
（項目３７）
第１の電気接触部と、
該第１の電気接触部に結合され、少なくとも１つの埋め込み導体を備える、接着層と、
該少なくとも１つの埋め込み導体を介して該第１の電気接触部と選択的に電気接触している少なくとも１つの電池セル構造と、
可撓性プリント回路基板と、
を備え、
該接着層および該少なくとも１つの電池セル構造は、該第１の接触層と該可撓性プリント回路基板との間に挟装される、可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目３８）
少なくとも１つの埋め込み導体を介して、上記可撓性プリント回路基板と選択的に電気接触している上記第１の電気接触部をさらに備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目３９）
上記可撓性プリント回路基板は、トレースを有する多数の回路基板層およびトレースを有さない多数の回路基板層、片面プリント回路基板、両面プリント回路基板、およびセミリジッドプリント回路基板から成る群から選択される、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４０）
上記可撓性プリント回路基板は、ポリイミド膜を備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４１）
上記第１の電気接触部は、封入金属をさらに備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４２）
上記接着層は、接着性材料、絶縁材料、プラスチック、ガラス、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、補強材料、および繊維ガラスを備える群から選択される材料を備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池，
（項目４３）
上記導体は、タブ、ワイヤ、金属片、金属薄帯、多数のワイヤ、多数の金属片、多数の金属薄帯、ワイヤメッシュ、パンチングメタル、接着剤層に塗布された金属被覆および円盤から成る群から選択される、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４４）
上記導体は、上記接着層内に組み入れられる、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４５）
上記接着層は、上記埋め込み導体が組み入れられるスリットを備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４６）
上記第１の接触部は、金、白金、ステンレス鋼、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、ニッケル、銅、銀、炭素、青銅、黄銅、ベリリウム、ならびにそれらの酸化物、窒化物、炭化物、および合金から成る群から選択される材料を備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４７）
上記電池セル構造は、
アノードと、
電解質と、
カソードと、
を少なくとも備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４８）
上記カソードはアニールされる、項目４７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目４９）
上記カソードは結晶化される、項目４７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５０）
上記電池セル構造と上記半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間の障壁層をさらに備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池．
（項目５１）
上記第１の接触部は、金属箔を備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５２）
少なくとも１つの金属箔が各電池セル構造を封入し、順次積み重ねられた複数の電池セル構造をさらに備える、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５３）
上記第１の接触部の一部は、絶縁材料で被覆される、項目３７に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５４）
可撓性プリント回路基板と、
該可撓性プリント回路基板に結合され、少なくとも１つの埋め込み導体を備える接着層と、
該少なくとも１つの埋め込み導体を介して該可撓性プリント回路基板と選択的に電気接触している少なくとも１つの電池セル構造と、
第１の電気接触部と、
を備え、
該接着層および該少なくとも１つの電池セル構造は、該可撓性プリント回路基板と該第１の接触層との間に挟装される、可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５５）
少なくとも１つの埋め込み導体を介して、第１の電気接触部と選択的に電気接触している上記可撓性プリント回路基板を備える、項目５４に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５６）
上記電池セル構造と上記第１の電気接触部との間の障壁層をさらに備える、項目５４に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５７）
上記電池セル構造は、上記電池セル構造と上記第１の電気接触部との間に挟装される基板をさらに備える、項目５４に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５８）
上記接着層と上記可撓性プリント回路基板との間に挟装される封入をさらに備える、項目５４に記載の可撓性プリント回路基板上の電池。
（項目５９）
可撓性プリント回路基板上の電池を製造する方法であって、
選択的導電接着層を生成するステップと、
該接着層を第１の接触層に結合するステップと、
電池セル構造の第１の側面を可撓性プリント回路基板に結合するステップと、
該電池セル構造の第２の側面を該接着層に結合するステップと
を含む、方法。
（項目６０）
電池セル構造の第１の側面を可撓性プリント回路基板に結合する上記ステップは、電池セル構造の第１の側面を可撓性プリント回路基板に接着するステップを含む、項目５９に記載の方法。
（項目６１）
上記可撓性プリント回路基板上にカソードを堆積するステップをさらに含む、項目５９に記載の方法。
（項目６２）
上記カソードをレーザで結晶化するステップをさらに含む、項目６１に記載の方法。
（項目６３）
高速熱アニールにより上記カソードをアニールするステップをさらに含む、項目６１に記載の方法。
（項目６４）
可撓性プリント回路基板上の電池を製造する方法であって、
選択的導電接着層を生成するステップと、
該接着層を可撓性プリント回路基板に結合するステップと、
電池セル構造の第１の側面を第１の電気接触部に結合するステップと、
該電池セル構造の第２の側面を該接着層に結合するステップと、
を含む、方法。
（項目６５）
電池セル構造の第１の側面を第１の電気接触部に結合する上記ステップは、電池セル構造の第１の側面を第１の電気接触部に接着するステップを含む、項目６４に記載の方法。
（項目６６）
電池セル構造の上記第１の側面と上記第１の電気接触部との間に挟装される基板を加工するステップをさらに含む、項目６４に記載の方法。
（項目６７）
上記接着層と上記半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間に挟装される封入を加工するステップをさらに含む、項目６４に記載の方法。
（項目６８）
電池を含む集積回路を備える装置であって、該電池を含む集積回路は、項目１および２１に記載の電池を含む集積回路から選択される、装置。
（項目６９）
上記装置は、コンピュータ、携帯電話、計算機、電気機器、記憶装置、カメラ、スマートカード、識別タグ、およびコンピュータ周辺ハードウェアから選択される、項目６８に記載の装置。
（項目７０）
可撓性プリント回路基板上の電池を備える装置であって、該可撓性プリント回路基板上の電池は、項目３７および５４に記載の可撓性プリント回路基板上の電池から選択される、装置。
（項目７１）
上記装置は、コンピュータ、携帯電話、計算機、電気機器、記憶装置、カメラ、スマートカード、識別タグ、およびコンピュータ周辺ハードウェアから選択される、項目７０に記載の装置。
図１Ａは、本発明の例示的な一実施形態による電気化学的素子の側面図を示す。この実施形態において、第１の接触部１０１は接着層１１０に結合され、第１の接触部１０１の一部は接着層１１０を過ぎて延在する。接着層１１０は、例えば、セル構造１１５と接着してもよい。半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面は、電池セル構造１１５の下に設置される。半導体素子１０５の絶縁表面は、例えば、半導体素子の絶縁パッケージ表面または半導体素子の上部絶縁表面であってもよい。導電表面は、例えば、素子表面上にまたは該素子表面で形成された導電性接触パッド、導電線、導電ビアまたは他の導電層を含んでもよい。また、導電表面は、半導体素子のパッケージ表面上に形成された導電表面等の絶縁表面と一緒に形成されてもよい。接着層１１０内に埋め込まれた第１の埋め込み導体１２０を示す。この第１の埋め込み導体１２０は、例えば、選択的導電接着層を生成する。選択的導電接着層１１０は、特定点において、セル構造１１５から接着層１１０を介して第１の接触部１０１への伝導を可能にし、さらに、第１の接触部１０１と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間に絶縁を提供する。また、電池セル構造の他のタイプが含まれてもよい。
電気化学的素子は、第１の接触部１０１と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面との間で、電気接触を選択的に生成する第２の埋め込み導体１２１を有してもよい。この場合において、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面は、第１の埋め込み導体１２０および第２の埋め込み導体１２１が、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁（例えば、パッケージ）表面に触れる接触点間で選択的に絶縁でなければならない。
図１Ｂは、本発明の例示的な実施形態による電気化学的素子の側面図を示す。この実施形態において、第１の接触部１０１は、電池セル構造１１５に結合される。接着層１１０は、電池セル構造１１５と、接着層１１０を過ぎて延在する第１の接触部１０１の一部とに結合される。半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面は、接着層１１０に結合される。接着層１１０内に埋め込まれた第１の埋め込み導体１２０を示す。この第１の埋め込み導体１２０は、例えば、選択的導電接着層を生成する。選択的導電接着層１１０は、特定点において、セル構造１１５から接着層１１０を介して半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁（例えば、パッケージ）表面への伝導を可能にし、さらに、第１の接触部１０１と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間に絶縁を提供する。電気化学的素子は、第１の接触部１０１と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間で、電気接触を選択的に生成する第２の埋め込み導体１２１を有してもよい。この場合において、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面は、第１の埋め込み導体１２０および第２の埋め込み導体１２１が、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面に触れる接触点間で選択的に絶縁でなければならない。第１の埋め込み導体１２０および第２の埋め込み導体１２１は、多くの異なる方法で、接着層１１０内に設置されてもよい。例えば、金属タブ、金属ワイヤ、金属片、金属薄帯、多数の金属ワイヤ、多数の金属片、多数の金属薄帯、金属ワイヤメッシュ、パンチングメタル箔、パンチングメタル、接着剤層に塗布された金属被覆、金属円盤、金属被覆された繊維ガラスまたはそれらの組み合わせが使用されてもよい。これらの例のそれぞれにおいて、第１の埋め込み導体１２０および第２の埋め込み導体１２１は、セル構造１１５と第１の接触部１０１との間に電気伝導を提供することができ、接着層１１０は、第１の接触部１０１と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間に絶縁を提供する。一部の実施形態において、埋め込み導体１２０および１２１は、接着層１１０内に組み入れられてもよい。埋め込み導体１２０および１２１は、例えば、接着層１１０内に埋め込まれた円盤であってもよい。一部の実施形態において、接着層１１０を介して埋め込み導体１２０および１２１を組み入れるまたは設置するために、接着層１１０内にスリットが作られてもよい。また、例えば、空孔または他の手段は、接着層１１０を介して埋め込み導体１２０および１２１を設置するために使用されてもよい。
本発明の別の例示的な実施形態において、補強層が、接着層内に設置されてもよい。例えば、繊維ガラス材料が、接着層の半分の片面を被覆し、層を介して組み入れられ、次いで、接着層の他方半分を被覆してもよい。導電被覆のないかかる繊維ガラスの層は、間に設置される材料を絶縁するであろう。繊維ガラスは、導電材料で局部において被覆されてもよい。かかる導電被覆は、接着層の上部および下部表面における繊維ガラス部分を被覆することができる。そのような実施形態において、例えば、繊維ガラスは、上部接触部とセルとの間で伝導し得る。導電材料は、インクジェット、シルクスクリーン、プラズマ蒸着、電子ビーム蒸着、溶射および／またはブラシ法を使用して繊維ガラス上に配置されてもよい。例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、プラスチック、ガラスまたは他の絶縁材料等の繊維ガラスよりむしろ、他の材料が使用されてもよい。
本発明の別の例示的な実施形態は、接着層内の空孔を介して、第１の接触部と電池セル構造との間に選択的接触を提供してもよい。そのような実施形態において、接着層内の空孔は、第１の接触部と電池セル構造が接触し続けることを可能にする。層は、例えば、接触を生成するためにともに押圧されてもよい。あるいは、導電性接着剤またはインクが、層間に接触を作るために接着層内の空孔部分内または付近に塗布されてもよい。また、リチウムが使用されてもよい。
埋め込み導体１２０および１２１および／または第１の接触部は、例えば、金、白金、ステンレス鋼、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、アルミニウム、インジウム、スズ、銀、炭素、青銅、黄銅、ベリリウム、またはそれらの酸化物、窒化物、炭化物、および合金で作られてもよい。第１の接触部は、例えば、ステンレス鋼または必要量の導電性のような、必要なもしくは適切な特性および性質を有する任意の他の金属物質で作られてもよい金属箔であってもよい。金属箔は、はんだ付け可能な合金、例えば、銅、ニッケル、またはスズの合金を好適に含んでもよい。第１の接触部は、例えば、厚さ１００ミクロン未満、厚さ５０ミクロン未満、または厚さ２５ミクロン未満であってもよい。
電気化学的素子１１５は、カソード、アノードおよび電解質を含んでもよい。例えば、カソードはＬｉＣｏＯ２を含んでもよく、アノードはリチウムを含んでもよく、電解質はＬＩＰＯＮを含んでもよい。他の電気化学的素子が、必要に応じて使用されてもよい。
電気化学的素子１１５は、種々の方法で、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面に結合されてもよい。一実施形態において、電気化学的素子は、例えば、接着剤を使用して、半導体素子１０５の半導体表面または絶縁表面に結合されてもよい。本出願に用いられる接着剤は、電気化学的素子１１５を半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面に付着させ得る任意の材料にまで及ぶ。接着剤は、２つの層間の機械的または化学的接着のいずれか一方を生成してもよい。また、接着剤は、別の材料または層を導入することなく、２つの層を化学的に接着することを含んでもよい。接着剤は、例えば、セメント接着剤および樹脂系接着剤を含んでもよいがこれらに限定されない。接着剤は、電気的に導体、半導体、または絶縁であってもよい。
別の例示的な実施形態において、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁（例えば、パッケージ）表面は、電池のための基板として機能する。半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面が提供され、電気化学的素子１１５は、その上に堆積されてもよい。また、電気化学的素子１１５は、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面に接着剤でつけられてもよい。
例示的な実施形態において、ＬｉＣｏＯ２カソード層は、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面上に堆積される。多くの堆積技術が当技術分野において既知であり、これらは、反応性または非反応性ＲＦマグネトロンスパッタリング、反応性または非反応性パルスＤＣマグネトロンスパッタリング、反応性または非反応性ＤＣダイオードスパッタリング、反応性または非反応性熱（抵抗）蒸着、反応性または非反応性電子ビーム蒸着、イオンビーム支援蒸着、プラズマ化学気相成長法、または、例えばスピンコーティング、インク噴射、熱溶射堆積、浸漬被覆等を含み得る堆積方法を含むがこれらに限定されない。加工工程の一部として、例えば、カソードは、低温でのアニール、高温でのアニール、または対流炉もしくは高速熱アニール法を使用すること等による熱アニールを使用してアニールされてもよい。別のまたは代替的な堆積後アニールは、その電気化学ポテンシャル、そのエネルギー、その電力性能、および電気化学および熱サイクルに対するその可逆格子定数等のその化学的性質を微調整および最適化できるように、ＬｉＣｏＯ２層の結晶化を向上させるレーザアニールを含んでもよい。
カソード層の堆積後、電解質が、カソード上に、続いてアノードが堆積されてもよい。さらに、これらの層は、当技術分野において一般的な任意の多くの工程によって堆積されてもよい。特定の一実施形態において、電気化学的素子１１５が半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面上に堆積され次第、接着層１１０は、電気化学的素子と第１の電気接触部１０１との間に設置されてもよい。図１Ａに示すこの特定の実施形態において、また、金属封入層１０１が、第１の接触部であってもよい。別の特定の実施形態において、電気化学的素子１１５が第１の電気接触部１０１上に堆積され次第、接着層１１０が、電気化学的素子１１５と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面との間に設置されてもよい。図１Ｂに示すこの特定の実施形態において、また、金属封入層１０１が、第１の接触部であってもよい。上記のように、第１の接触部は、例えば、ステンレス鋼または必要量の導電性等の必要なもしくは適切な特性および性質を有する任意の他の金属物質で作られてもよい金属箔であってもよい。金属箔は、はんだ付け可能な合金、例えば、銅、ニッケル、またはスズの合金を好適に含んでもよい。第１の接触部は、例えば、厚さ１００ミクロン未満、厚さ５０ミクロン未満、または厚さ２５ミクロン未満であってもよい。
接着層１１０は、例えば、接着性材料、絶縁材料、ポリマー材料、ガラス、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、補強材料、および繊維ガラスを含んでもよい。埋め込み導体１２０および１２１は、例えば、タブ、ワイヤ、金属片、金属薄帯、多数のワイヤ、多数の金属片、多数の金属薄帯、ワイヤメッシュ、パンチングメタル、接着剤層に塗布された金属被覆、および円盤を含んでもよい。
図２は、チップ上の薄膜電池の第２の実施形態を示す。この実施形態において、電池は、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面に堆積されたカソード層１４５、電解質１５０、アノード１６５、調節層１６０、封入１５５（「封入部」又は「封止部」と称されてもよい）、アノード電流コレクタ１７０および絶縁体１７５を含んでもよい。例えば、カソード１４５はＬｉＣｏＯ２を含んでもよく、アノード１６０はリチウムを含んでもよく、電解質１５０はＬＩＰＯＮを含んでもよい。他の電気化学的素子が、必要に応じて使用されてもよい。封入１５５は、窒化ジルコニウムとジルコニウム、または窒化チタンとチタンの複数の交代層のセラミック金属複合積層を含んでもよい。
カソード１４５、電解質１５０およびアノード１６５を含んでもよい電気化学的素子は、種々の方法で、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面であってもよい。一実施形態において、電気化学的素子は、例えば、接着剤を使用して、半導体素子１０５の十分に導電性の半導体表面または導電パッケージ表面に結合されてもよい。本出願に用いられる接着剤は、電気化学的素子の一部を半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面に付着させ得る任意の材料にまで及ぶ。接着剤は、２つの層間の機械的または化学的接着のいずれか一方を生成してもよい。また、接着剤は、別の材料または層を導入することなく、２つの層を化学的に接着することを含んでもよい。接着剤は、電流コレクタとして半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面を使用するために、電気的に導電であってもよい。接着剤は、例えば、電気的に導電性のあるセメント接着剤および樹脂系接着剤を含んでもよいがこれらに限定されない。
また、カソード１４５は、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面上に直接堆積されてもよい。特定の実施形態において、ＬｉＣｏＯ２カソード層が、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面上に堆積される。多くの堆積技術が当技術分野においては既知であり、これらは、反応性または非反応性ＲＦマグネトロンスパッタリング、反応性または非反応性パルスＤＣマグネトロンスパッタリング、反応性または非反応性ＤＣダイオードスパッタリング、反応性または非反応性熱（抵抗）蒸着、反応性または非反応性電子ビーム蒸着、イオンビーム支援蒸着、プラズマ化学気相成長法、またはスピンコーティング、インク噴射、熱溶射堆積、浸漬被覆等を含み得る堆積方法を含むが、これらに限定されない。加工工程の一部として、例えば、堆積後レーザアニールは、その電気化学ポテンシャル、そのエネルギー、その電力性能、および電気化学および熱サイクルに対するその可逆格子定数等のその化学的性質を微調整および最適化するために、カソード層１４５の結晶化を向上させるために使用されてもよい。ＬｉＣｏＯ２を堆積するために使用される方法の例は、２００６年１１月７日に出願された米国特許出願第１１／５５７，３８３号に開示され、参照によりその全体が本願明細書に組み込まれる。
上記実施形態における半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面は、任意の集積回路の一部であってもよく、記憶素子、プロセッサまたは他の論理回路を含んでもよい。
本発明の別の実施形態は、例えば、第１の電気接触部と、第１の電気接触部に結合され、埋め込み導体を有する接着層と、少なくとも１つの電池セル構造と、可撓性プリント回路基板とを含む、可撓性プリント回路基板上に堆積された電池を含む。接着層および少なくとも１つの電池セル構造は、第１の接触層と可撓性プリント回路基板との間に狭装されてもよい。接着層は、埋め込み導体を介して選択的に導電性であってもよい。電池セル構造は、さらに、埋め込み導体を介して第１の電気接触部と選択的に電気接触していてもよい。
図３Ａは、本発明の別の実施形態による電気化学的素子の側面図を示す。この実施形態において、第１の接触部３０１は、接着層３１０に結合され、第１の接触部３０１の一部は、接着層３１０を過ぎて延在する。接着層３１０は、例えば、セル構造３１５と接着してもよい。可撓性プリント回路基板３０５は、電池セル構造３１５の下に設置される。接着層３１０内に埋め込まれた第１の埋め込み導体３２０を示す。この第１の埋め込み導体３２０は、例えば、選択的導電接着層を生成する。選択的導電接着層３１０は、特定点において、セル構造３１５から接着層３１０を介して第１の接触部３０１への伝導を可能にし、さらに、第１の接触部３０１と可撓性回路基板３０５との間に絶縁を提供する。また、接着層３１０内に埋め込まれた第２の埋め込み導体３２１を示す。この第２の導体は、例えば、選択的導電接着層をさらに生成する。さらなる選択的導電接着層３１０は、特定点において、可撓性プリント回路基板３０５から接着層３１０を介して第１の接触部３０１への伝導を可能にし、さらに、第１の接触部３０１と可撓性プリント回路基板３０５との間に絶縁を提供する。また、電池セル構造の他のタイプが含まれてもよい。
図３Ｂは、本発明の例示的な一実施形態による電気化学的素子の側面図を示す。この実施形態において、第１の接触部３０１は、電池セル構造３１５に結合される。接着層３１０は、電池セル構造３１５と、接着層３１０を過ぎて延在する第１の接触部３０１の一部とに結合される。可撓性プリント回路基板３０５は、接着層３１０に結合される。接着層３１０に埋め込まれた第１の埋め込み導体３２０を示す。この第１の埋め込み導体３２０は、例えば、選択的導電接着層を生成する。選択的導電接着層３１０は、特定点において、セル構造３１５から接着層３１０を介して可撓性プリント回路基板３０５への伝導を可能にし、さらに、第１の接触部３０１と可撓性プリント回路基板３０５との間に絶縁を提供する。電気化学的素子は、第１の接触部３０１と可撓性プリント回路基板３０５との間で、電気接触を選択的に生成する第２の埋め込み導体３２１を有してもよい。この場合において、可撓性プリント回路基板３０５は、第１の埋め込み導体３２０および第２の埋め込み導体３２１が、可撓性プリント回路基板３０５に触れる接触点間で選択的に絶縁でなければならない。
図３Ｃは、図３Ａおよび３Ｂに関して上述した例示的な素子等の、可撓性回路基板３０５と統合された例示的な電子化学的素子の上面図である。図３Ｃに示すように、導電トレース３３０、３３１が、回路基板３０５の表面上に形成される。接触パッド、配線、露出した導電ビア等、またはそれらの組み合わせ等の導電表面の他のタイプが、電気化学的素子を受け取るために、回路基板表面上に提供されてもよい。平面図において、導電トレース３３０と電気接触するために接着層３１０を通過する第１の埋め込み導体３２０を示し、導電トレース３３１と電気接触するために接着層３１０を通過する第２の埋め込み導体３２１を示す。類似の配置は、図１Ａおよび１Ｂに関して上述したような、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面を含む例に関して達成されることができることを理解されたい。
可撓性回路基板３０５は、例えば、トレース、片面もしくは両面、セミリジッド、膜、および／またはポリイミド膜を有するおよび有さない多数の回路基板層を含んでもよい。
埋め込み導体３２０および３２１は、多くの異なる方法で、接着層３１０内に設置されてもよい。例えば、金属タブ、金属ワイヤ、金属片、金属薄帯、多数の金属ワイヤ、多数の金属片、多数の金属薄帯、金属ワイヤメッシュ、パンチングメタル箔、パンチングメタル、接着剤層に塗布された金属被覆、金属円盤、金属被覆された繊維ガラスまたはそれらの組み合わせが使用されてもよい。これらの例のそれぞれにおいて、第１の埋め込み導体３２０は、セル構造３１５と第１の接触部３０１または可撓性プリント回路基板３０５との間に選択的に電気伝導を提供することができ、さらに、電池セル構造３１５と第１の接触部３０１または可撓性プリント回路基板３０５との間に絶縁を提供する。また、これらの例のそれぞれにおいて、第２の埋め込み導体３２１は、第１の接触部３０１と可撓性プリント回路基板３０５との間に選択的に電気伝導を提供することができ、さらに、第１の接触部３０１と可撓性プリント回路基板３０５との間に絶縁を提供する。一部の実施形態において、第１の埋め込み導体３２０は、接着層３１０内に組み入れられてもよい。第１の埋め込み導体３２０は、例えば、接着層３１０内に埋め込まれた円盤であってもよい。一部の実施形態において、接着層３１０を介して第１の埋め込み導体３２０を組み入れるまたは設置するために、接着層３１０内にスリットが作られてもよい。また、例えば、空孔または他の手段が、接着層３１０を介して第１の埋め込み導体３２０を設置するために使用されてもよい。一部の実施形態において、第２の埋め込み導体３２１は、接着層３１０内に組み入れられてもよい。第２の埋め込み導体３２１は、例えば、接着層３１０内に埋め込まれた円盤であってもよい。一部の実施形態において、接着層３１０を介して第２の埋め込み導体３２１を組み入れるまたは設置するために、接着層３１０内にスリットが作られてもよい。また、例えば、空孔または他の手段は、接着層３１０を介して第２の埋め込み導体３２１を設置するために使用されてもよい。
電気化学的素子３１５は、カソード、アノードおよび電解質を含んでもよい。例えば、カソードはＬｉＣｏＯ２を含んでもよく、アノードはリチウムを含んでもよく、電解質はＬＩＰＯＮを含んでもよい。他の電気化学的素子が、必要に応じて使用されてもよい。
電気化学的素子３１５は、種々の方法で、可撓性プリント回路基板３０５に結合されてもよい。一実施形態において、電気化学的素子３１５は、例えば、接着剤を使用して、可撓性プリント回路基板３０５に結合されてもよい。本出願に用いられる接着剤は、電気化学的素子３１５を可撓性プリント回路基板３０５に付着させ得る任意の材料にまで及ぶ。接着剤は、２つの層間の機械的または化学的接着のいずれか一方を生成してもよい。また、接着剤は、別の材料または層を導入することなく、２つの層を化学的に接着することを含んでもよい。接着剤は、例えば、セメント接着剤および樹脂系接着剤を含んでもよいがこれらに限定されない。接着剤は、電気的に導体、半導体、または絶縁であってもよい。
電気化学的素子３１５は、種々の方法で、第１の電気接触部３０１に結合されてもよい。一実施形態において、電気化学的素子３１５は、例えば、接着剤を使用して、第１の電気接触部３０１に結合されてもよい。本出願に用いられる接着剤は、電気化学的素子３１５を第１の電気接触部３０１に付着させ得る任意の材料にまで及ぶ。接着剤は、２つの層間の機械的または化学的接着のいずれか一方を生成してもよい。また、接着剤は、別の材料または層を導入することなく、２つの層を化学的に接着することを含んでもよい。接着剤は、例えば、セメント接着剤および樹脂系接着剤を含んでもよいがこれらに限定されない。接着剤は、電気的に導体、半導体、または絶縁であってもよい。
別の実施形態において、可撓性プリント回路基板３０５は、その上に堆積されてもよい電池のための基板として機能する。
別の実施形態において、第１の電気接触部３０１は、その上に堆積されてもよい電池のための基板として機能する。
別の実施形態において、可撓性プリント回路基板３０５は、電池のための封入として機能する。
別の実施形態において、第１の電気接触部３０１は、電池のための封入として機能する。
図４Ａに示す別の例示的な実施形態において、薄膜電池は、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面上に、それらの間に障壁層を有し提供される。図１Ａの上記ものと同じ参照番号を有する図４Ａに示す要素が示される。この実施形態において、第１の接触部１０１は、接着層１１０に結合され、第１の接触部１０１の一部は接着層１１０を過ぎて延在する。接着層１１０は、例えば、セル構造１１５と接着してもよい。障壁層１０７を伴う半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁（例えば、パッケージ）表面は、電池セル構造１１５の下に設置される。
この実施形態において、障壁層１０７は、例えば、窒化チタンを含んでもよい。また、障壁層１０７は、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面を含んでもよい。導電表面は、例えば、素子表面上にまたは該素子表面で形成された導電性接触パッド、導電線、導電ビアまたは他の導電層を含んでもよい。また、導電表面は、半導体素子のパッケージ表面上に形成された導電表面のように、絶縁表面と一緒に形成されてもよい。半導体素子１０５の絶縁表面は、例えば、半導体素子の絶縁パッケージ表面または半導体素子の上部絶縁表面であってもよい。接着層１１０内に埋め込まれた導体１２０を示す。この導体１２０は、例えば、選択的導電接着層を生成する。選択的導電接着層１１０は、特定点において、セル構造１１５から接着層１１０を介して第１の接触部１０１への伝導を可能にし、さらに、第１の接触部１０１と障壁層１０７との間に絶縁を提供する。また、電池セル構造の他のタイプが含まれてもよい。
電気化学的素子１１５は、種々の方法で、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁（例えば、パッケージ）表面ならびに障壁層１０７に結合されてもよい。一実施形態において、電気化学的素子は、例えば、接着剤を使用して障壁層に結合されてもよい。本出願に用いられる接着剤は、電気化学的素子１１５を障壁層１０７に付着させ得る任意の材料にまで及ぶ。接着剤は、２つの層間の機械的または化学的接着のいずれか一方を生成してもよい。また、接着剤は、別の材料または層を導入することなく、２つの層を化学的に接着することを含んでもよい。接着剤は、例えば、セメント接着剤および樹脂系接着剤を含んでもよいがこれらに限定されない。接着剤は、電気的に導体、半導体、または絶縁であってもよい。
別の例示的な実施形態において、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面は、電池のための基板として機能する。半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面が提供され、障壁層１０７はその上に堆積されてもよい。また、障壁層１０７は、半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面に接着されてもよい。障壁層１０７および基板１０５を準備し次第、電気化学的素子１１５は、障壁層１０７上に直接堆積されてもよい。
例示的な実施形態において、ＬｉＣｏＯ２カソード層は、上記の方法によって障壁層１０７上に堆積される。
図４Ｂに示すさらに別の例示的な実施形態において、薄膜電池は可撓性回路基板上に提供される。図３Ａの上記のものと同じ参照番号を有する図４Ｂに図示する要素が示される。この実施形態において、第１の接触部３０１は接着層３１０に結合され、第１の接触部３０１の一部は接着層３１０を過ぎて延在する。接着層３１０は、例えば、セル構造３１５と接着してもよい。上述したような可撓性プリント回路基板３０５および障壁層３０７は、電池セル構造３１５の下に設置される。この実施形態において、障壁層３０７は、例えば、窒化チタンを含んでもよい。接着層３１０内に埋め込まれた導体３２０を示す。この導体３２０は、例えば、選択的導電接着層を生成する。選択的導電接着層３１０は、特定点において、セル構造３１５から接着層３１０を介して第１の接触部３０１への伝導を可能にし、さらに、第１の接触部３０１と障壁層３０７との間に絶縁を提供する。導体３２０は、上記のように、接着層３１０内に提供されてもよい。これらの例のそれぞれにおいて、導体３２０は、セル構造３１５と第１の接触部３０１との間に電気伝導を提供することができ、さらに、第１の接触部３０１と障壁層３０７との間に絶縁を提供する。
電気化学的素子３１５は、種々の方法で、可撓性プリント回路基板３０５の半導体表面または導電もしくは絶縁表面ならびに障壁層３０７に結合されてもよい。一実施形態において、電気化学的素子は、例えば、接着剤を使用して障壁層に結合されてもよい。本出願に用いられる接着剤は、電気化学的素子３１５を障壁層３０７に付着させ得る任意の材料にまで及ぶ。接着剤は、２つの層間の機械的または化学的接着のいずれか一方を生成してもよい。また、接着剤は、別の材料または層を導入することなく、２つの層を化学的に接着することを含んでもよい。接着剤は、例えば、セメント接着剤および樹脂系接着剤を含んでもよいがこれらに限定されない。接着剤は、電気的に導体、半導体、または絶縁であってもよい。
別の実施形態において、可撓性プリント回路基板３０５は、電池のための基板として機能し、障壁層３０７はその上に堆積されてもよい。また、障壁層３０７は、可撓性プリント回路基板３０５に接着されてもよい。障壁層３０７およびプリント回路基板３０５を準備し次第、電気化学的素子３１５は、障壁層３０７上に直接堆積されてもよい。
図４Ａおよび４Ｂは、１つの導体１２０、３２０のみをそれぞれ示すが、例示的な実施形態は、図１Ａおよび３Ａに関連して上述した導体１２１、３２１それぞれ等の、少なくとも１つの第２の導体を含んでもよいことを理解されたい。さらに、第１の接触部１０１、３０１と、下層の、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面、あるいは可撓性回路基板との間の電気的接続は、接着層および／または障壁層を介して、導体１２１、３２１によってなされてもよい。
また、上記の例示的な実施形態は、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁（例えば、パッケージ）表面上に積み重ねられた多数の電気化学的素子を含んでもよい。
また、上記の例示的な実施形態は、第１の電気接触部３０１上に積み重ねられた多数の電気化学的素子を含んでもよい。
本例示的な実施形態は、電気化学的素子の化学的および機械的敏感な層を封入するために、代替的なスキームを提供し、金箔を使用する従来の封入スキームよりも安価である。また、上記の例示的な実施形態は、金属およびプラスチック袋内のガスを膨張および／または収縮させる温度変化から生じる、電気化学的素子を封入する金属およびプラスチック袋の密封の破裂に関する他の従来のスキームの問題も回避する。
また、本明細書に記述した例示的な実施形態は、集積回路等の半導体素子上に直接加工された再充電可能な第２の電池も提供する。かかる電池は、回路の電力がオフにされる時に電力を供給し、電力再開時に早急および容易に最充電される。重要な電気回路は、かかる電池によって供給される局所的な電力の利益を享受し得る。また、例示的な実施形態は、より安価でより信頼度の高い封入アプローチ、ならびに既知の封入方法よりも大幅に薄い封入を含む、電気導電性の接触を提供するためのより良いアプローチも提供する。また、例示的な実施形態は、その上に結合された薄膜可撓性電池を有する可撓性集積回路および／または可撓性プリント回路基板も提供する。
上記の実施形態は、スリット等の接着層内の開口部に提供された導電材料に関して説明するが、電池セル構造１１５、３１５と第１の電気接触部１０１、３０１との間の電気接触は、種々の他の方法によって提供されてもよいことを理解されたい。例えば、接着層１１０、３１０を形成する接着剤内に導電性粉末を埋め込むことにより、セル構造１１５、３１５と第１の接触部１０１、３０１との間に電気伝導を提供し得る。例えば、金属粉末（例えば、ニッケル粉末）等の導電性粉末は、接着剤接着層１１０、３１０内の１つ以上の選択された部分での、および接着部１０１、３０１と電池セル構造１１５、３１５との間の、接着剤接着層１１０、３１０に埋め込まれることができる。当業者は、接着剤内に選択的に提供される導電性ボール、スラグ、配線メッシュ等の選択的な伝導に対して提供されてもよい他の導電材料を理解されたい。電池セル構造１１５、３１５と第１の接触部１０１、３０１との間に電気伝導をもたらし、さらに、接触部と電池セル構造との間に絶縁を提供する方法は、本明細書で説明した例を限定するものとして見なされるべきではない。
電池セル構造１１５、３１５と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面、あるいは可撓性プリント回路基板３０５との間の電気接触についても同じことが当てはまる。また、第１の接触部１０１、３０１と半導体素子１０５の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面、あるいは可撓性プリント回路基板３０５との間の電気接触についても同じことが当てはまる。
さらに、電気化学的素子は、半導体素子の半導体表面、導電または絶縁表面あるいは可撓性プリント回路基板上の（例えば、その自らの基板および自らの封入で完全にパッケージされた）個別素子を含んでもよいことを理解されたい。例えば、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面上への、あるいは可撓性プリント回路基板内もしくは上へのその統合に先立って、電気化学的素子は、個別素子として加工され、次いで、その基板およびその封入と一緒に全体として統合されてもよい。
上記の実施形態は、例示でしかない。当業者は、本開示の範囲内に含まれることが意図される、本明細書に具体的に記述された実施形態からの変形を認識することができる。厳密な意味で、本発明は、下記の特許請求の範囲によってのみ限定される。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にある限り、本発明の変更を包含することが意図される。
図１Ａは、本発明の例示的な実施形態による、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面、あるいは可撓性プリント回路基板とともに薄膜電池の例の側面図を示す。 図１Ｂは、本発明の例示的な実施形態による、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面、あるいは可撓性プリント回路基板とともに薄膜電池の別の例の側面図を示す。 図２は、本発明の別の例示的な実施形態による、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面とともに薄膜電池の例の側面図を示す。 図３Ａは、本発明の別の例示的な実施形態による、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁パッケージ表面、あるいは可撓性プリント回路基板上の例示的な薄膜電池の側面図を示す。 図３Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態による、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面、あるいは可撓性プリント回路基板上の例示的な薄膜電池の側面図を示す。 図３Ｃは、本発明の別の例示的な実施形態による、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面、あるいは可撓性プリント回路基板上の例示的な薄膜電池の上面図を示す。 図４Ａは、本発明の別の例示的な実施形態による、半導体素子の半導体表面または導電もしくは絶縁表面上の例示的な薄膜電池の側面図を示す。 図４Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態による、可撓性プリント回路基板上の例示的な薄膜電池の側面図を示す。

Claims (17)

  1. 電池を含む集積回路であって、
    表面を有する半導体素子または可撓性プリント回路基板と、
    前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面に結合され、埋め込み導体を有する接着層と、
    前記接着層の中に前記接着層に覆われるように配され且つ前記埋め込み導体を介して前記表面に選択的に電気接触している電池セル構造と、
    前記電池セル構造に結合された第１の電気接触部と、を備え、
    前記接着層および前記電池セル構造は、前記表面と前記第１の電気接触部との間に挟まれている
    ことを特徴とする集積回路。
  2. 前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面は、半導体表面、導電性表面および絶縁性表面の群から選択される
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  3. 前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面は、前記電池セル構造を封入する作用を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の集積回路。
  4. 前記埋め込み導体は、第１の埋め込み導体であり、
    前記集積回路は、前記接着層に埋め込まれた第２の埋め込み導体をさらに備え、
    前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面は、前記第２の埋め込み導体を介して前記第１の電気接触部に選択的に電気接触している
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  5. 前記第１の電気接触部は金属の封入部を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  6. 前記接着層は、粘着性の材料、絶縁性の材料、プラスチック、ガラス、補強材および繊維ガラスの群から選択された材料を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  7. 前記埋め込み導体は、タブ、ワイヤ、金属片、金属リボン、多数のワイヤ、多数の金属片、多数の金属リボン、ワイヤメッシュ、有孔金属、粘着層に適用された金属コーティング、および、ディスク、の群から選択される
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  8. 前記埋め込み導体は、前記接着層の中に埋め込まれており、前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面に接触した第１部分と、前記第１の電気接触部に接触した第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続し且つ前記表面に対して斜め方向に延在する第３部分とを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  9. 前記接着層は、スリットであってその中に前記埋め込み導体が配されたスリットを有する
    ことを特徴とする請求項８に記載の集積回路。
  10. 前記埋め込み導体は、前記電池セル構造の正極に接続されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  11. 前記埋め込み導体は、前記電池セル構造の負極に接続されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  12. 複数の電池セル構造をさらに備え、
    複数の電池セル構造は１つずつ積み重ねられており、少なくとも１つの金属箔が各電池セル構造を封入している
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  13. 前記埋め込み導体は第１の埋め込み導体であり、
    前記接着層は第２の埋め込み導体をさらに有し、
    前記第１の電気接触部は、前記電池セル構造が取り付けられた底面を有しており、
    前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面は、前記電池セル構造が取り付けられた前記第１の電気接触部の前記底面に直接接触した前記第２の埋め込み導体を介して、前記第１の電気接触部に選択的に電気接触されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
  14. 第１の電気接触部の上の電池を製造する方法であって、
    選択的に導通する接着層を形成する工程と、
    前記接着層を、半導体素子または可撓性プリント回路基板の表面に結合させる工程と、
    電池セル構造の第１面を第１の電気接触部に結合させる工程と、
    前記電池セル構造を前記接着層で覆いながら前記電池セル構造の第２面を前記接着層に結合させる工程と、を有する
    ことを特徴とする電池の製造方法。
  15. 前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面は、前記接着層に結合された半導体表面、導電性表面または絶縁性表面である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
  16. 前記電池セル構造の前記第１面を前記第１の電気接触部に結合させる工程は、前記電池セル構造の前記第１面を前記第１の電気接触部に接着する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
  17. 前記接着層は、第１の埋め込み導体および第２の埋め込み導体を有し、
    前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記表面は水平な上面であり、
    前記第１の埋め込み導体および前記第２の埋め込み導体の双方は、前記半導体素子または前記可撓性プリント回路基板の前記水平な上面に直接接触する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
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