KR101398746B1 - 듀얼 레이어 솔리드 스테이트 배터리 - Google Patents

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Abstract

전자 시스템 및 그로부터의 시스템의 제조 방법이 제공된다. 전자 시스템은 제 1 표면(202a)을 갖는 제 1 기판(202) 및 제 1 표면을 마주하는 제 2 표면(208a)을 갖는 제 2 기판(208)을 포함한다. 시스템은 또한 제 1 및 제 2 표면(203, 209) 상의 복수의 측방으로 이격된 영역 상에 배치된 복수의 배터리 셀 층(106-112)을 포함한다. 시스템에서, 제 1 표면 상의 배터리 셀 층의 부분이 제 2 표면 상의 배터리 셀 층의 부분과 물리적으로 접촉하고 있고 제 1 표면 및 제 2 표면 상의 배터리 셀 층은 측방으로 떨어져 이격되고 하나 이상의 배터리(200)를 형성하는 제 1 및 제 2 표면 상에 복수의 전기적으로 상호연결된 배터리 셀(206, 212)을 형성한다.

Description

듀얼 레이어 솔리드 스테이트 배터리{DUAL LAYER SOLID STATE BATTERIES}
본 발명은 배터리를 포함하는 디바이스 및 그 디바이스를 형성하기 위한 방법에 관한 것이고, 더 구체적으로 듀얼 레이어 솔리드 스테이트 배터리 및 그 배터리를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
미세-전자-기계 시스템(MEMS)은 일반적으로 미세-제조 기술을 사용하여 실리콘 기판 상에 전자 엘리먼트 및 기계 엘리먼트, 센서, 액추에이터, 및 그와 유사한 것을 집적시킨다. 단일 기판 상의 이들 엘리먼트의 제조 및 집적화는 칩 상의 완전한 시스템의 구현을 가능하게 한다. 그러나, MEMS 라디오 주파수 및 광학 릴레이는 작동을 위해 80 내지 120 볼트 DC를 요구하는 정전기 액추에이터를 흔히 사용한다. 결과적으로, MEMS 기술의 이용은 일반적으로 저렴하고, 컴팩트한 에너지원의 이용가능성에 의해 제한된다.
노트북 컴퓨터 및 카메라와 같은 더 큰 컨슈머 전자 디바이스에서, 배터리는 더 큰 파워와 더 높은 전압을 갖는 배터리를 생성하기 위해 다중의 개별적으로 패키징된 셀을 직렬로 연결하는 것에 의해 일반적으로 형성된다. 높은 전압 배터리를 생성하는 또 다른 접근은 불침투성 전도성 포일의 반대 측면 상에 캐소드 및 애노드 전극 층을 형성한 후에 전도성 전해질 분리기를 이온적으로 개입시키면서 양극성(bipolar) 시트를 하나를 다른 하나 위에 적층시키는 것이다. 소위 양극성 배터리로 불리는 결과물은 전극의 각각의 쌍을 직렬로 효과적으로 연결하고 그로써 현저하게 더 큰 양의 공간을 요구하지 않고 높은 전압을 형성한다. 그러한 양극성 배터리는 제조하기 어렵고 일반적으로 일반적인 사용에 맞지 않는다. 게다가 현재의 배터리-온-세미컨덕터(battery-on-semiconductor) 기술은 그러한 다층 양극성 배터리의 형성을 일반적으로 허용하지 않는다. 예를 들어, MEMS에서 리튬 박막 배터리의 경우에, 애노드 물질은 일반적으로 캐소드 물질에 요구되는 어닐(anneal) 온도에 영향받지 않을 수 있다. 따라서, 공통 전도성 기판 상의 애노드 및 캐소드의 제조는 실현가능하지 않고 그러한 배터리 구조는 개별적으로 캐소드, 이온적으로 전도성 전해질 분리기 그런 후에 애노드를 순차적으로 제조하는 것에 의해 생성되는 단일 배터리 셀 층으로 일반적으로 한정된다. 결과적으로, MEMS 기판의 상당한 영역이 디바이스에 충분하게 높은 전압을 제공하도록 다수의 단일 층 배터리를 형성하기 위해 할애되어야만 한다. 이것은 집적 배터리의 일부 유형에 가능한 최소 크기를 제한한다. 따라서, 그러한 배터리를 포함하는 MEMS 디바이스에 가능한 최소 크기 역시 효과적으로 제한된다.
본 발명의 목적은 선행 기술이 지닌 문제를 극복하는, 듀얼 레이어 솔리드 스테이트 배터리 및 그로부터의 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 듀얼 레이어 솔리드 스테이트 배터리 및 그로부터의 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제 1 실시예에서, 전자 시스템이 제공된다. 시스템은 제 1 표면을 갖는 제 1 기판 및 제 1 표면을 마주하는 제 2 표면을 갖는 제 2 기판을 포함한다. 시스템은 제 1 및 제 2 표면 상의 복수의 측방으로 이격된 영역 상에 배치된 복수의 배터리 셀 층을 더 포함한다. 시스템에서, 제 1 기판 상의 배터리 셀 층의 부분은 제 2 표면 상의 배터리 셀 층의 부분과 물리적으로 접촉하고 있다. 제 1 표면 및 제 2 표면 상의 배터리 셀 층은 측방으로 떨어져 이격되고 하나 이상의 배터리를 형성하는 제 1 및 제 2 표면 상의 복수의 전기적으로 상호연결된 배터리 셀을 형성한다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 전자 시스템을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 제 1 표면을 갖는 제 1 기판 및 제 2 표면을 갖는 제 2 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 언급된 제 1 및 제 2 기판 상의 각각의 복수의 측방으로 이격된 영역 상에 복수의 배터리 셀 층을 형성 배치하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 표면 상의 배터리 셀 층의 부분이 제 2 표면 상의 배터리 셀 층의 부분과 물리적으로 접촉하고 있도록 제 1 및 제 2 기판을 조정하는 단계를 더 포함하고, 여기서 제 1 표면 및 제 2 표면 상의 배터리 셀 층은 측방으로 떨어져 이격되고 하나 이상의 배터리를 형성하는 제 1 및 제 2 표면 상에 복수의 전기적으로 상호연결된 배터리 셀을 형성한다.
종래의 한계를 극복하기 위해, 본 발명은 컴팩트한 듀얼 기판 배터리를 포함하는 디바이스 및 그 디바이스를 형성하는 방법을 제공한다. 이것은 감소된 공간 및 배선을 갖는 배터리 셀의 직렬 배열을 초래한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리 뱅크를 포함하는 배터리 기판의 일부의 도식화된 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 부합하는 배터리의 분해도 및 조립도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리를 포함하는 시스템의 분해도 및 조립도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리와 파워 연결의 교호(alternate) 구성을 포함하는 시스템의 조립도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리를 포함하는 적층된 시스템의 조립도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 부합해서 배터리와 파워 연결의 교호 배열을 포함하는 또 다른 적층 시스템의 조립도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 부합하는 또 다른 배터리 기판의 일부의 도식화된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 부합해서, 도 7의 배터리 기판에 기반해, 배터리를 포함하는 디바이스의 일부의 도식화된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 부합하는 여전히 또 다른 배터리 기판의 일부의 도식화된 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 부합해서, 도 9의 배터리 기판에 기반해, 배터리를 포함하는 디바이스의 일부의 도식화된 도면이다.
도 11a-11e는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 예시적인 배터리 기판을 제조하기 위한 다양한 단계 동안의 횡단면을 나타낸다.
본 발명은 첨부된 도면에 관한 참조와 함께 설명되고, 동일한 참조 번호는 도면에 걸쳐 유사한 엘리먼트 또는 등가의 엘리먼트를 나타내도록 사용된다. 도면은 축척에 따라 그려지지 않고 단지 즉각적으로 본 발명을 설명하도록 제공된다. 본 발명의 여러 측면이 도시를 위해 예시적인 어플리케이션에 관한 참조와 함께 아래에 설명된다. 다수의 특정 세부사항, 관계, 및 방법이 본 발명의 완전한 이해를 제공하도록 제시된다는 점이 이해되어야만 한다. 그러나 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 하나 이상의 특정 세부사항 없이 또는 다른 방법으로 실시될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 다른 실시예에서, 공지된 구조 또는 작동은 본 발명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 구체적으로 도시되지 않는다. 일부 작동이 다른 순서로 및/또는 다른 작동 또는 이벤트와 동시에 발생할 수 있기 때문에, 본 발명은 작동 또는 이벤트의 도시된 순서에 의해 제한되지 않는다. 또한, 모든 도시된 작동 또는 이벤트가 본 발명에 부합해서 방법론을 구현하도록 요구되는 것은 아니다.
위에 설명된 바와 같이, 절연 및/또는 반도체 기판 상에 형성된 MEMS 및 유사한 디바이스를 위한 배터리를 형성하는데 있어서 내재적 한계 중 하나는 이들 배터리에서 물질의 일부가 추가적인 배터리 층을 형성하는데 요구되는 고온에, 뒤이어 영향받지 않을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 리튬 배터리 셀에서 애노드로 흔히 사용되는, 금속성 리튬 물질은 리튬 코발트 산화물 캐소드를 형성하는데 요구되는 어닐 온도에 일반적으로 영향받지 않을 수 있다. 따라서, 전극 층의 스택을 포함하는 집적 배터리는 MEMS 또는 다른 유사한 디바이스에 일반적으로 가능하지 않다. 여기에 정의된 용어 "집적 배터리"는 별개로 패키징된 개별적인 셀 사이의 외부적 상호연결을 구성하는 것에 의해 조립되는 배터리와는 반대로, 셀 사이의 모든 전기적 상호연결이 배터리 패키징의 내부에 구성되는 배터리를 말한다. 결과적으로, MEMS를 위한 집적 배터리는 MEMS에 필요한 높은 전압을 제공하기 위해 다수의 측방으로 이격된 배터리 셀의 형성을 일반적으로 요구한다. 게다가, 그러한 구성은 또한 측방으로 이격된 배터리를 상호연결하는 배선 구조의 형성을 요구한다. 이들 추가적인 배선 구조는 또한 기판 상에 추가적인 공간을 요구할 수 있고, 따라서 배터리에 요구되는 표면 영역을 더 증가시킨다. 결과적으로, 컴팩트하고, 고전압인 집적 배터리의 형성은 MEMS 디바이스에 있어서 달성하기가 일반적으로 어렵다.
종래의 한계를 극복하기 위해, 본 발명의 실시예는 컴팩트한 듀얼 기판 배터리를 포함하는 디바이스 및 그 디바이스를 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 그러한 컴팩트한 배터리를 포함하는 디바이스는 기판 위에 형성된 제 1 배터리 뱅크를 갖는 제 1 기판 및 기판 위에 배치된 제 2 배터리 뱅크를 갖는 제 2 기판을 제공하는 것에 의해 형성된다. 배터리 뱅크의 각각은 하나 이상의 배터리 셀을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 기판은 제 1 배터리 뱅크를 제 2 배터리 뱅크와의 물리적 그리고 전기적 접촉에 가져오도록 위치된다. 이것은 감소된 공간 및 배선을 갖는 배터리 셀의 직렬 배열을 초래한다. 이것은 도 1-3과 관련해서 개념적으로 도시된다.
본 발명의 다양한 실시예가 리튬 배터리 기술 및 화학적 특성과 관련해서 주로 설명될 것임에도, 본 발명은 이 점에서 한정되지 않는다. 그보다는 여기에 설명된 시스템 및 방법은 임의의 다른 배터리 기술 및 화학적 특성들에 동일하게 적용가능하다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예는 몇 가지 예를 들면, 아연 탄소, 염화 아연, 알칼리성, 옥시 니켈 수산화물, 산화 수은, 아연-공기, 산화은(은-아연), 니켈 카드뮴, 니켈-수소 합금(nickel-metal hydride), 및 리튬 이온 화학적 특성과 같은, 다른 화학적 특성들과 함께 사용될 수 있다. 액상 전해질 물질을 사용하거나 고체 또는 겔화된 전해질 물질을 이동시키는 배터리 기술의 경우에, 배터리 셀은 제조 동안 제 위치에 전해질 물질을 보유하기 위한 보유 구조 또는 대체적 공정을 요구할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리 뱅크(102)를 포함하는 배터리 기판(100)의 일부의 도식화된 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 뱅크(102)는 기판(100) 상에 배치되는 일련의 배터리 셀(104)을 포함한다. 배터리 셀(104) 각각은 복수의 배터리 셀 층으로 구성된다. 특히, 배터리 셀 층은 기판(100) 상에 배치되는 캐소드 전류 수집기 층 부분(106), 부분(106) 위에 배치되는 캐소드 층 부분(108), 부분(108) 위에 배치되는 전해질/분리기 층 부분(110), 및 부분(110) 위에 배치되는 애노드 층 부분(112)을 포함한다. 예를 들어, 리튬 배터리 셀의 경우에, 부분(106, 108, 110, 112)은 구리 함유 부분, 리튬 코발트 산화물 부분, 리튬 인산 질화물(LiPON), 및 금속성 리튬 부분 각각을 포함한다. 부분(106-112)은 기판(100)의 측방으로 이격된 영역(101)에 기판(100)의 표면 상에 배치된다. 대상의 배치 또는 다른 위치에 대해 여기서 사용된 용어 "측방으로 이격된"은 공통 표면 상에 서로에 인접해서 배치된 대상 또는 위치를 말한다. 그러나, 용어 "측방으로 이격된"은 또한 아래에 설명된 바와 같이, 부분적으로 중첩하는 다른 표면들 상의 인접한 영역들을 말한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 배터리 셀(104)의 부분(106-112)은 또한 측방으로 연장하는 접촉 특징을 갖도록 배열된다. 즉, 배터리 셀(104)은 애노드 층 부분(112)과 캐소드 층 부분(108)을 접촉시키도록 기판(100)을 따라 제 1 및 제 2 인접한 표면 영역을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 전류 수집기 층 부분(106)(캐소드 층 부분(108)에 전기적으로 접촉함)은 부분(108-112)과 비교해서 기판(100)을 따라 더 연장할 수 있다. 이 연장하는 부분은 각각의 배터리 셀(104)에 대해 캐소드 접촉 영역(114)을 형성한다. 애노드 접촉 영역(116)은 각각의 애노드 층 부분(112)의 탑 부분 또는 최상부에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 캐소드 접촉 영역(114) 및 애노드 접촉 영역(116)은 각각의 뱅크(102)에서 직렬로 대체적으로 배열된다. 즉, 각각의 뱅크(102)에서의 배터리(104)는 하나의 캐소드 접촉 영역(114)만이 두 개의 애노드 접촉 영역(116) 사이에 형성되도록 구성된다. 결과적으로, 캐소드 접촉 영역과 애노드 접촉 영역의 교호 직렬(alternating series)이 기판(100)에 걸쳐 제공된다.
부가적으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 배터리 셀(104)은 전기적으로 연결해제되거나 또는 기판(100) 상에 격리된다. 즉, 전기적 연결은 동일한 뱅크에서 두 개의 셀 사이에 일반적으로 제공되지 않는다. 따라서, 기판(100)의 상부 표면은 배터리 뱅크(102)에서 인접한 배터리 셀(104) 사이에 격리를 제공하도록 전기적 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전기적 절연 물질은 기판을 포함하는 실리콘 상에 배치되는 물질을 포함하는 실리콘 산화물(SixO1 -x)을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다. 그보다는, 전기적 절연 물질의 임의 유형이 사용될 수 있다. 대체적으로, 전류 수집기 층 부분(106)의 바닥 표면은 전기적 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(104)은 기판(100) 상에서 물리적으로 분리된다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 배터리 셀(104) 사이의 측방 간격은 제 2 기판 상의 배터리 셀과 직렬로 배터리 셀(104)을 전기적으로 연결하도록 캐소드 접촉 영역(114)과 애노드 접촉 영역(116)을 접촉시키기 위해, 제 2 기판 상에 배치되는, 배터리 셀의 제 2 뱅크를 허용하도록 선택된다. 그러한 구성이 도 2a 및 도 2b에 대해서 설명된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 부합하는 배터리(200)의 일부의 분해도 및 조립도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시되는 바와 같이, 배터리(200)는 기판 위에 배치되는 배터리 셀(206)의 제 1 배터리 뱅크(204)를 갖는 제 1 배터리 기판(202) 및 기판 위에 배치되는 배터리 셀(212)의 제 2 배터리 뱅크(210)를 갖는 제 2 배터리 기판(208)을 포함한다. 제 1 배터리 기판(202) 및 제 1 배터리 뱅크(204)의 구성은 도 1에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 제 1 배터리 기판(202) 및 제 1 배터리 뱅크(204)를 설명하기에 충분하다. 유사하게, 제 2 배터리 기판(208) 및 제 2 배터리 뱅크(210)의 구성은 도 1에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 제 2 배터리 기판(208) 및 제 2 배터리 뱅크(210)를 설명하기에 충분하다.
배터리(200)를 조립하기 위해서, 배터리 기판(202, 208)은 각각 그들의 상부 표면 위에 형성된 배터리 셀(206, 212)을 갖는 상부 표면(202a, 208a) 각각이 서로 마주하도록 위치된다. 결과적으로, 배터리 셀(212)은 배터리 셀(204)에 대해서 반전된다. 덧붙여, 배터리 기판(202, 208)은 배터리 셀(206)이 배터리 셀(212)과 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉하도록 서로에 근접해서 위치된다. 특히, 기판(202, 208)은 배터리 셀(206)의 애노드 접촉 영역(206a)이 배터리 셀(212)의 캐소드 접촉 영역(212b)을 전기적으로 그리고 물리적으로 접촉하도록 위치된다. 또한, 배터리 셀(212)의 애노드 접촉 영역(212a)은 배터리 셀(206)의 캐소드 접촉 영역(206b)을 전기적으로 그리고 물리적으로 접촉한다. 따라서, 일련의 애노드/캐소드 접촉은 복수의 직렬-연결된 배터리 셀을 초래한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예에서, 기판(202, 208)은 대략적으로 평행하다. 그러나 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다. 본 발명의 일부 실시예에서, 각각의 배터리 뱅크에 따른 각각의 배터리 셀의 다양한 층의 두께에 따라서, 실질적으로 평행하지 않은 배열이 발생할 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 배터리 뱅크(204, 210)의 각각에서 측방 배터리 셀 간격은 배터리 셀(206, 212)이 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉하는 것을 허용한다. 특히, 배터리 뱅크(204, 210)에서의 측방 셀 간격은 하나의 배터리 셀(206)의 애노드 접촉 영역(212a)의 적어도 일부가 배터리 뱅크(210)에서 두 개의 인접한 배터리 셀(212) 사이에 삽입되는 것을 허용하도록 선택된다. 또한, 배터리 셀(206, 212)에서 애노드, 캐소드, 및 전해질 부분의 조합된 높이는 배터리 셀(206)의 애노드 접촉 영역(206a)이 인접한 배터리 셀(212) 중 제 1 셀의 캐소드 접촉 영역(212b)을 접촉하는 것을 허용하도록 그리고 배터리 셀(206)의 캐소드 접촉 영역(206b)이 인접한 배터리 셀(212) 중 제 2 셀의 애노드 접촉 영역(212a)을 접촉하는 것을 허용하도록 선택된다.
유사하게, 배터리 뱅크(204, 210)에서 측방 셀 간격 역시 배터리 셀(212) 중 하나의 애노드 접촉 영역(212a)의 적어도 일부가 배터리 뱅크(210)에서 두 개의 인접한 배터리 셀(206) 사이에 삽입되는 것을 허용하도록 선택된다. 또한, 배터리 셀(206, 212)에서 애노드, 캐소드, 및 전해질 부분의 조합된 높이는 배터리 셀(212)의 애노드 접촉 영역(212a)이 인접한 배터리 셀(206) 중 제 1의 셀의 캐소드 접촉 영역(206b)을 접촉하는 것을 허용하고, 배터리 셀(212)의 캐소드 접촉 영역(212b)이 인접한 배터리 셀(206) 중 제 2 셀의 애노드 접촉 영역(206a)을 접촉하는 것을 허용하도록 선택된다.
도 2b가 배터리 셀(206)의 애노드 접촉 영역(206a)이 배터리 셀(212) 중 하나의 캐소드 접촉 영역(212a)의 상대적으로 작은 부분을 접촉하는 것을 나타냄에도, 본 발명은 이 점에서 한정되지 않는다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 애노드 접촉 영역과 캐소드 접촉 영역 사이의 접촉의 양은 변화할 수 있다. 예를 들어, 애노드 접촉 영역과 캐소드 접촉 영역을 포함하는 물질이 상대적으로 높은 접촉 저항을 제공한다면, 캐소드 접촉 영역의 크기는 접촉 저항을 감소시키도록 증가될 수 있다. 다른 실시예에서, 캐소드 접촉 영역의 크기는 제조 허용오차 또는 설계 제한에 기반해서 조절될 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예는 MEMS 시스템과 같은, 집적 시스템에 컴팩트한 집적 배터리를 제공하도록 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 부합하는 배터리는 단일 기판 상에 집적 시스템을 제공하도록 사용될 수 있다. 이것은 도 3a 및 도 3b와 관련해서 아래에 설명된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리(302)(도 3a에서는 조립되지 않음)를 포함하는 시스템(300)의 분해도 및 조립도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 디바이스 및 다른 회로(304)는 하나 이상의 디바이스 영역(308)에서 시스템 기판(306) 상에 형성될 수 있다. 부가적으로, 제 1 배터리 뱅크(310)는 시스템 기판(306)의 배터리 영역(312)에 형성될 수 있다. 제 1 배터리 뱅크(310)의 구성은 도 1에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 제 1 배터리 뱅크(310)를 설명하기에 충분하다.
시스템(300)에서, 배터리(302)는 제 2 기판(316) 상에 배터리 셀의 제 2 배터리 뱅크(314)를 제공하는 것에 의해 형성된다. 기판(316) 상의 배터리 뱅크(314)의 구성은 도 1에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 배터리 뱅크(314)를 설명하기에 충분하다. 그런 후에 제 2 배터리 뱅크(314)가 도 3b에 도시된 바와 같이, 배터리 뱅크(312)와의 전기적 그리고 물리적 접촉에 위치된다. 결과 배터리(310)는 도 2b와 관련해서 위에 설명된 배터리와 유사하고, 배터리 뱅크(314)의 반전된 배터리 셀은 배터리 뱅크(310)의 배터리 셀과 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉하고 있다. 따라서, 배터리 뱅크(310, 314)로부터 배터리 셀의 교호 직렬 배열이 제공되고, 도 2b의 배터리와 유사하다. 따라서, 도 2b에 설명된 배열 및 작동은 배터리(302)의 구성 및 작동을 설명하기에 충분하다.
일단 조립되면, 배터리(302)는 디바이스(304)에 전기 파워를 제공하도록 시스템(300)에 사용될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서, 배터리(302)는 파워 연결(318, 320)을 통해 디바이스(304)에 전기적으로 연결된다. 파워 연결(318, 320)은 배터리(302)에서 엔드모스트(endmost) 배터리 셀을 디바이스(304)에 전기적으로 접촉시키도록 사용될 수 있다. 배터리 셀과 관련해서 여기에 사용된 용어 "엔드모스트"는 배터리에서 일련의 배터리 셀 중 첫 번째와 마지막 배터리 셀을 말한다. 예를 들어, 시스템(300)의 경우에, 연결된 배터리 뱅크(310, 314)는 기판(306) 상의 제 1 엔드모스트 배터리 셀(322)과 기판(316) 상의 제 2 엔드모스트 배터리 셀(324)을 갖는 배터리 셀의 직렬 배열을 제공한다. 파워 연결(318, 320)은 엔드모스트 배터리 셀의 구성에 따라서 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
파워 연결을 위한 제 1 구성에서, 엔드모스트 배터리 셀은 시스템 기판과 다른 기판 상에 있을 수 있고 배터리에서 다른 배터리 셀에 연결되지 않는 애노드 접촉 영역을 가진다. 그러한 구성이 엔드모스트 배터리 셀(324)에 의해 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 엔드모스트 배터리 셀(324)은 배터리(302)에서 다음 배터리 셀(325)을 접촉하는 캐소드 접촉 영역(324b)으로 반전된다. 그러나, 엔드모스트 배터리 셀(324)의 애노드 접촉 영역(324a)은 임의 다른 배터리 셀과 접촉하고 있지 않다. 대신에, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 파워 연결(318)이 디바이스(304) 중 하나로부터 엔드모스트 배터리 셀(324)의 애노드 접촉 영역(324a) 아래의 영역으로 연장하도록 구성된다. 따라서, 기판(316)이 기판(306)에 근접할 때, 엔드모스트 배터리 셀(324)의 애노드 접촉 영역(324a)은 파워 연결(318)에 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉한다. 그러한 실시예에서, 파워 연결(318)은 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 파워 연결(318)은 엔드모스트 배터리 셀(324)의 애노드 접촉 영역(324a)의 접촉을 용이하게 하도록, 디바이스(304)로부터 연장하고 애노드 접촉 영역(324a) 아래의 접촉 패드부에서 종료하는 제 1 부분을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다.
파워 연결을 위한 제 2 구성에서, 엔드모스트 배터리 셀은 시스템 기판 상에 있을 수 있고 배터리에서 다른 배터리 셀에 연결되지 않은 캐소드 접촉 영역을 가질 수 있다. 그러한 구성이 엔드모스트 배터리 셀(322)에 의해 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 엔드모스트 배터리 셀(322)의 애노드 접촉 영역(322a)은 배터리(302)에서 앞의 배터리 셀(323)과 접촉하고 있다. 그러나, 엔드모스트 배터리 셀(322)의 캐소드 접촉 영역(322b)은 임의 다른 배터리 셀과 접촉하고 있지 않다. 대신에, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 파워 연결(320)이 디바이스(304) 중 하나로부터 연장하여 엔드모스트 배터리 셀(322)의 캐소드 접촉 영역(322b)과 접촉하도록 구성된다. 그러한 실시예에서, 파워 연결(320)은 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 파워 연결과 엔드모스트 배터리 셀(322)의 캐소드 전류 수집기 부분은 일체로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 파워 연결(320)은 엔드모스트 배터리 셀(322)의 캐소드 전류 수집기 부분과 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다. 그러나 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다.
파워 연결을 위한 다른 구성에서, 추가적인 연결 특징이 본 발명의 일부 실시예에서 엔드모스트 배터리 셀을 접촉하도록 요구될 수 있다. 이것이 도 4에 도시된다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리(402) 및 파워 연결의 대체적 구성을 포함하는 시스템(400)의 조립도를 나타낸다. 도 4에 도시된 시스템(400)의 구성은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 유사하다. 특히, 도 4는 도 3a 및 도 3b와 관련해서 위에 설명된 컴포넌트(302-320)와 동일하거나 유사한 컴포넌트를 포함한다. 그러나, 시스템(400)의 경우에, 연결된 배터리 뱅크(410, 414)를 포함하는 배터리(402)가 제공된다. 배터리 뱅크(410, 414)는 기판(316) 상의 제 1 엔드모스트 배터리 셀(427)과 기판(306) 상의 제 2 엔드모스트 배터리 셀(429)을 갖는 배터리 셀의 직렬 배열을 제공한다.
그러므로, 파워 연결을 위한 제 3 구성에서, 엔드모스트 배터리 셀은 시스템 기판과 다른 기판 상에 있을 수 있고 배터리에서 다른 배터리 셀에 연결되지 않은 캐소드 접촉 영역을 가질 수 있다. 그러한 구성이 엔드모스트 배터리 셀(427)에 의해 도 4에 나타난다. 도 4에 도시된 바와 같이, 엔드모스트 배터리 셀(427)은 배터리(402)에서 앞의 배터리 셀(428)을 접촉하는 애노드 접촉 영역(427a)으로 반전된다. 그러나 엔드모스트 배터리 셀(427)의 캐소드 접촉 영역(427b)은 임의 다른 배터리 셀과 접촉하고 있지 않다. 또한, 파워 연결(320)이 엔드모스트 배터리 셀(427)과 접촉하도록 측방으로 연장된다면, 이 배터리 셀의 애노드 접촉 영역(427a)만이 접촉될 수 있다. 결과적으로, 엔드모스트 배터리 셀(427)에 의해 제공된 파워, 전류, 및 전압은 배터리(402)에 이용가능하지 않을 수 있다. 따라서, 그러한 구성에서 배터리 셀을 접촉하도록, 파워 단자(426)는 파워 연결(320)로부터 수직으로 연장하도록 구성된다. 부가적으로 파워 연결(320)과 파워 단자(426)는 배터리 뱅크(310)에서 배터리 셀의 높이와 같은 조합된 높이를 가지도록 구성된다. 따라서, 기판(316)이 기판(306)에 근접할 때, 엔드모스트 배터리 셀(427)의 캐소드 접촉 영역은 파워 단자(426)와 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉한다. 그러한 실시예에서, 파워 단자(426)는 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 파워 단자(426)는 전도성 에폭시 또는 솔더 물질과 같은, 전도성 접착제를 파워 연결(320)에 적용하는 것에 의해 제공될 수 있다. 그 후에, 기판(316)은 기판(306) 상에 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 파워 단자(426)와 파워 연결(320)은 디바이스(304) 및/또는 배터리 뱅크(410)를 형성하기 위해 사용된 동일한 제조 단계를 사용하여 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다.
파워 연결을 위한 제 4의 구성에서, 엔드모스트 배터리 셀은 시스템 기판 상에 있을 수 있으나, 그러나 배터리에서 다른 배터리 셀에 연결되지 않은 애노드 접촉 영역을 가진다. 그러한 구성이 엔드모스트 배터리 셀(429)에 의해 도 4에 도시된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 엔드모스트 배터리 셀(429)은 배터리(402)에서 다음 배터리 셀(430)을 접촉하는 캐소드 접촉 영역(429b)을 가진다. 그러나, 엔드모스트 배터리 셀(429)의 애노드 접촉 영역(429a)은 임의의 다른 배터리 셀과 접촉하고 있지 않다. 또한, 파워 연결(318)이 엔드모스트 배터리 셀(429)을 접촉하도록 측방으로 연장된다면, 이 배터리 셀의 캐소드 접촉 영역(429b)만이 접촉될 수 있다. 결과적으로, 엔드모스트 배터리 셀(429)에 의해 제공된 파워, 전류, 및 전압은 이용가능하지 않을 수 있다. 대체적으로, 파워 연결(318)이 엔드모스트 배터리 셀(429)에 걸쳐 측방으로 그리고 수직으로 연장된다면, 파워 연결(318)이 엔드모스트 배터리 셀(429)의 애노드와 캐소드를 단락시키는 것을 방지하도록 추가적인 전기 절연 물질이 요구될 수 있다. 이것은 원치않게 배터리 셀(402)의 설계와 제조에 추가적인 복잡성을 도입한다.
따라서, 그러한 구성에서 배터리 셀은 기판(316) 상의 접촉 패드(432) 및 파워 연결(318)과 접촉 패드(432) 사이에 수직으로 연장하는 접촉 단자(434)를 제공하는 것에 의해 접촉될 수 있다. 부가적으로, 접촉 패드(432) 및 파워 단자(434)는 배터리 뱅크(414)에서 배터리 셀의 높이와 같은 조합된 높이를 가지도록 구성된다. 또한, 접촉 패드(432)는 배터리 뱅크(414)에서 배터리 셀의 캐소드 전류 수집기 부분의 두께와 같은 높이를 가지도록 구성된다. 따라서, 기판(316)이 기판(306)에 근접할 때, 엔드모스트 배터리 셀(429)의 애노드 접촉 영역은 접촉 패드(432)와 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉하고 파워 단자(434)는 파워 연결(318)과 접촉한다. 그러한 실시예에서, 파워 단자(434)는 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 파워 단자(434)는 전도성 에폭시 또는 솔더 물질과 같은 전도성 접착제를 파워 연결(318) 또는 접촉 패드(432)에 적용시키는 것에 의해 제공될 수 있다. 그 후에, 기판(316)은 기판(306) 상에 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 파워 단자(434) 및 접촉 패드(432)는 배터리 뱅크(414)를 형성하도록 사용된 동일한 제조 단계를 사용하여 형성될 수 있다. 여전히 또 다른 실시예에서, 파워 단자(434) 및 파워 연결(318)은 디바이스(304) 및/또는 배터리 뱅크(414)를 형성하도록 사용된 동일한 제조 단계를 사용하여 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다.
본 발명의 다양한 실시예는 도 3b 및 도 4에 도시된 연결 구성으로만 한정되지 않는다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 위에 설명된 연결 유형의 임의 조합이 배터리 뱅크에서 배터리 셀의 구성에 따라서, 단일 시스템에서 사용될 수 있다.
도 3a, 도 3b, 및 도 4에서 위에 도시된 다양한 실시예에서, 디바이스는 본 발명에 부합해서 배터리에 대해서 측방으로 위치된다. 즉, 디바이스는 배터리 셀과 동일한 표면 상에 형성된다. 그러나, 본 발명은 이 점에서 한정되지 않고 다른 구성이 가능하다. 예를 들어, 대체적 구성이 도 5 및 도 6에 도시된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 배터리(302)를 포함하는 적층된 시스템(500)의 조립도를 나타낸다. 도 5에 도시된 시스템(500)의 구성은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 유사하다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 부합해서 배터리(402) 및 파워 연결의 대체적 배열을 포함하는 또 다른 적층된 시스템(600)의 조립도를 나타낸다. 도 6에 도시된 시스템(600)의 구성은 도 4에 도시된 것과 유사하다. 그러나, 시스템(500, 600)의 경우에, 디바이스(504)들 각각은 각각의 배터리가 형성되는 시스템 기판의 동일한 표면 상에 위치되지 않는다. 그보다는, 디바이스(504)는 시스템(500, 600)에서 시스템 기판(306)의 대향하는 표면 상에 형성된다. 그러한 구성은 배터리와 디바이스들의 적층된 구조를 제공한다. 결과적으로, 시스템(500, 600)의 크기는 시스템(300, 400) 각각과 비교해서 감소될 수 있다.
시스템(500, 600)에서, 배터리(302, 402) 각각으로의 전기적 연결은 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 첫 번째로, 배터리(302, 402)는 도 3a, 도 3b, 및 도 4와 관련해 위에 설명된 바와 같이, 파워 연결(318, 320)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 파워 연결(320, 318) 각각에 배터리(302)의 엔드모스트 배터리 셀(322, 324)을 연결하기 위한 도 5의 구성이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 파워 연결(320, 318) 각각에 엔드모스트 배터리 셀(323, 325)을 연결하기 위한 도 6의 구성 역시 사용될 수 있다. 추가적으로, 이들 연결의 임의 조합 역시 제공된 배터리 뱅크의 구성에 따라서, 사용될 수 있다.
디바이스(504)로의 파워 연결(318, 320)의 다음 연결은 여러 가지 방식으로 달성될 수 있다. 제 1 구성에서, 연결은 시스템 기판(306)을 통해 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 전기적으로 전도성 엘리먼트가 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스루 기판 비아(thru substrate vias)(536, 538)를 사용하여 기판(306)에 형성될 수 있다. 그러한 구성에서, 개구부 또는 비아는 상부 표면과 하부 표면 사이의 기판(306)에 형성될 수 있다. 그런 후에 개구부 또는 비아는 전기적으로 전도성 연결을 제공하도록 전기적으로 전도성 물질로 적어도 부분적으로 채워질 수 있다. 제 2 구성에서, 연결은 기판(306) 주위로 이뤄질 수 있다. 그러한 구성에서, 파워 연결(318, 320)은 기판(306) 주위로 연장하고 디바이스(304)에 전기적으로 접촉할 수 있다. 이것은 파워 연결(318, 320) 각각의 연장부(518, 520)에 의해 도 5 및 도 6에 도시된다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예는 배터리(302)와 디바이스(304) 사의 하나의 연결 유형으로만 한정되지 않는다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 위에 설명된 연결 유형의 임의의 조합이 단일 시스템에서 사용될 수 있다.
위에 설명된 다양한 실시예에서, 배터리 셀은 형성되는 기판과 평행하게 연장하는 층을 포함한다. 그러나, 파라미터는 결국 각각의 배터리 셀의 다양한 층 또는 부분의 표면 영역에 의해 형성되기 때문에, 그러한 구성은 결국 공급될 수 있는 전류 및 전압을 제한한다. 이 제한의 관점에서, 본 발명의 또 다른 측면은 적어도 부분적으로 수직 방향으로 연장하는 배터리 셀에서의 층을 제공한다. 결과적으로, 각각의 배터리 셀의 층의 총 표면 영역은 기판 상에 요구되는 총 영역의 양을 증가시킬 필요 없이 증가될 수 있다. 이것이 도 7-10에 개념적으로 도시된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 부합하는 배터리 기판(700)의 일부의 도식화된 도면이다. 도 1의 배터리 기판과 같이, 배터리 기판(700)은 기판(700) 상에 배치된 캐소드 전류 수집기 층 부분(706), 부분(706) 상에 배치된 캐소드 층 부분(708), 부분(708) 상에 배치된 전해질/분리기 층 부분(710), 및 부분(710) 상에 배치된 애노드 층 부분(712)을 갖는 적어도 하나의 배터리 셀(702)을 포함하는 배터리 뱅크를 포함한다.
도 1의 배터리 셀과 같이, 배터리 셀(702)의 부분(706-712) 역시 측방으로 연장하는 접촉 특징을 갖도록 배열된다. 즉, 배터리 셀(702)은 애노드 층 부분(712)과 캐소드 층 부분(708)을 접촉시키도록 기판(700)을 따라서 연장하는 제 1 및 제 2 인접한 표면 영역을 포함한다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 전류 수집기 층 부분(706)(캐소드 층 부분(708)과 전기적으로 접촉함)은 배터리 셀(702)에 대해 캐소드 접촉 영역(714)을 형성하도록 부분(708-712)과 비교해서 측방으로 더 연장할 수 있다. 애노드 접촉 영역(716)은 애노드 층 부분(712)의 탑 부분 또는 최상부에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 캐소드 접촉 영역(714) 및 애노드 접촉 영역(716)은 도 1에서 위에 설명된 바와 같이, 대체적으로 직렬로 배열된다. 즉, 기판(700) 상의 배터리 셀은 하나의 캐소드 접촉 영역(714)만이 배터리 뱅크에서 두 개의 애노드 접촉 영역(716) 사이에 형성되도록 구성된다. 결과적으로, 캐소드 접촉 영역과 애노드 접촉 영역의 교호 직렬이 배터리 뱅크에서 기판(700)을 가로질러 제공된다.
도 1의 배터리 셀과는 달리, 도 7의 배터리 셀은 또한 수직으로 그리고 측방으로 연장한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 이것은 캐소드 접촉 영역(714)을 형성하는 연장부보다 더 큰 두께의 적어도 일부를 포함하도록 층(706)을 형성하는 것에 의해 달성된다. 따라서, 층(708-712)이 형성된 후에, 효과적인 더 큰 영역을 갖는 배터리 셀이 그러나 기판(700)의 동일한 영역에 걸쳐 형성된다. 그러므로 그러한 더 큰 영역 배터리 셀은 도 1-6의 배터리 셀과 같이 측방으로만 연장하는 배터리 셀보다 증가된 전류 드로우 능력을 갖는 더 큰 용량성 셀을 제공할 수 있다. 따라서, 종래의 집적 배터리와 비교해서, 종래의 집적 배터리와 실질적으로 동일한 풋프린트를 갖는 집적 배터리가 실질적으로 더 높은 전압, 용량성, 및 전류 드로우 능력을 제공하도록 제조될 수 있다. 그러한 배터리가 도 8에 도시된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 부합하는, 도 7의 배터리 기판에 기반한, 배터리(800)의 일부의 도식화된 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 배터리(800)는 기판 위에 배치되는 배터리 셀(806)의 제 1 배터리 뱅크(804)를 갖는 제 1 배터리 기판(802) 및 기판 위에 배치되는 배터리 셀(812)의 제 2 배터리 뱅크(810)를 갖는 제 2 배터리 기판(808)을 포함한다. 제 1 배터리 기판(802)과 제 1 배터리 뱅크(804)에서 배터리 셀의 구성은 도 1 및 도 7에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 제 1 배터리 기판(802)과 제 1 배터리 뱅크(804)를 설명하기에 충분하다. 유사하게, 제 2 배터리 기판(808)과 제 2 배터리 뱅크(810)의 구성은 도 1 및 도 7에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 제 2 배터리 기판(808)과 제 2 배터리 뱅크(810)를 설명하기에 충분하다.
배터리(800)를 조립하기 위해, 배터리 기판(802, 808)은 그들의 상부 표면(802a, 808a)이 대향하도록(즉, 서로 마주하도록) 위치된다. 즉, 기판 위에 형성된 배터리 셀(806)을 갖는 상부 표면(802a), 및 기판 안에 형성된 배터리 셀(812)을 갖는 상부 표면(808a)이 서로 마주하도록 배열된다. 결과적으로, 배터리 셀(812)은 배터리 셀(806)에 대해서 반전된다. 게다가, 배터리 기판(802, 808)은 배터리 셀(806)이 배터리 셀(812)과 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉하도록 서로 근접해서 위치된다. 특히, 기판(802, 808)은 배터리 셀(806)의 애노드 접촉 영역(806a)이 배터리 셀(812)의 캐소드 접촉 영역(812b)을 전기적으로 그리고 물리적으로 접촉하도록 그리고 배터리 셀(812)의 애노드 접촉 영역(812a)이 배터리 셀(806)의 캐소드 접촉 영역(806b)을 전기적으로 그리고 물리적으로 접촉하도록 위치된다. 따라서, 애노드/캐소드 접촉의 수집은 도 1-6에 도시된 구성과 유사한, 복수의 직렬-연결된 배터리 셀을 초래한다.
도 7 및 도 8의 실시예가 캐소드 전류 수집기 층의 더 두꺼운 부분에 대해 삼각형 횡단면을 나타냄에도, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 캐소드 전류 수집기 층의 횡단면 형상은 임의의 다른 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 횡단면 형상은 직사각형, 타원형, 또는 사다리꼴일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이 점에서 한정되지 않는다.
일부 경우에서, 애노드 접촉 영역과 캐소드 접촉 영역의 직접 접촉은 애노드 층과 캐소드 전류 수집기 층을 포함하는 금속의 합금을 초래할 수 있다. 애노드 접촉 영역과 캐소드 접촉 영역이 상대적으로 큰 영역에 걸쳐 접촉하고 있다면, 합금은 두 개의 영역 사이의 전기적 접촉에 일반적으로 불리하게 영향을 미치지 않을 것이다. 그러나, 도 8의 배터리의 경우에, 애노드 접촉 영역은 상대적으로 작은 영역에 결쳐 캐소드 접촉 영역을 접촉하고 있다. 따라서, 상대적으로 적은 양의 합금이 발생할지라도, 전기적 접촉의 특징에서의 변화가 현저하게 변화할 수 있다. 이것은 예를 들어 층 사이의 접촉 저항을 증가시킬 수 있고, 배터리에 의해 전달되는 감소된 전류 및 전압을 초래한다. 그러므로, 본 발명의 일부 실시예에서, 배리어 금속 접촉 패드가 제공될 수 있다. 이것이 도 7 및 도 8에 도시된다. 특히, 도 7에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(702)은 캐소드 접촉 영역(714) 상에 형성된 배리어 접촉 패드(726)를 더 포함할 수 있다. 그러므로, 그러한 배터리 셀이 도 8의 기판(802, 808)에 사용될 때, 애노드 접촉 영역(806a, 812b)에서 합금이 거의 발생하지 않거나 또는 어떠한 합금도 발생하지 않는다.
도 7과 도 8의 실시예가 배터리 셀 층이 수직으로 연장하도록 하는 더 두꺼운 캐소드 전류 층 부분을 제공하는 것으로 도시됨에도, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 기판은 배터리 셀의 각각에서의 층이 적어도 부분적으로 수직으로 연장하도록 하는 프로젝션 또는 리세스와 같은 특징을 포함하도록 구성될 수 있다. 프로젝션의 경우에, 결과 배터리의 구성은, 기판(700)이 더 두꺼운 캐소드 전류 수집기 층 부분 대신에, 도 7에 점선(718)에 의해 나타나는 바와 같이, 프로젝션을 제공할 수 있다는 것을 제외하고 도 7 및 도 8에 도시된 바와 실질적으로 유사하다. 리세스의 경우는 도 9 및 도 10에서 아래에 도시된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 부합하는 여전히 또 다른 배터리 기판(900)의 일부의 도식화된 도면이다. 도 1의 배터리 기판과 같이, 배터리 기판(900)은 기판(900) 상에 배치된 캐소드 전류 수집기 층 부분(906), 부분(906) 상에 배치된 캐소드 층 부분(908), 부분(908) 상에 배치된 전해질/분리기 층 부분(910), 및 부분(910) 상에 배치된 애노드 층 부분(912)을 갖는 적어도 하나의 배터리 셀(902)을 포함하는 배터리 뱅크를 포함한다.
도 9의 실시예가 리세스(918)에 대해 삼각형 횡단면을 나타냄에도, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않는다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 캐소드 전류 수집기 층의 횡단면 형상은 임의 다른 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 횡단면 형상은 직사각형, 타원형, 또는 사다리꼴일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이 점에서 한정되지 않는다.
도 1의 배터리 셀과는 달리, 리세스(918)가 배터리 셀(902)에 대해 기판(900)에 제공될 수 있다. 층(906-914)은 리세스(918)의 윤곽을 따르도록 기판(900) 상에 배치될 수 있다. 결과적으로, 배터리 셀은 효과적인 영역을 증가시키도록 측방으로 그리고 수직으로 연장하고, 그러므로 공급되는 전압 및 전류를 증가시킨다.
도 1의 배터리 셀과 같이, 배터리 셀(902) 역시 애노드 층 부분(912)과 캐소드 층 부분(908)을 접촉시키도록 제 1 및 제 2 측방으로 인접한 영역을 포함한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 전류 수집기 층 부분(906)(캐소드 층 부분(908)과 전기적으로 접촉함)은 배터리 셀(902)에 대해 캐소드 접촉 영역(914)을 형성하도록 부분(908-912)과 비교해서 제 1 방향으로 측방으로 더 연장할 수 있다. 특히, 층(906)은 제 1 방향으로 리세스(918) 밖으로 더 연장하도록 구성될 수 있다.
애노드 접촉 영역(916)은 애노드 층 부분(912)의 최상부를 형성하도록 제 2 방향으로 리세스(918) 밖으로 연장하는 애노드 층(912)의 일부를 제공하는 것에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 캐소드 접촉 영역(914) 및 애노드 접촉 영역(916)은 도 1에서 위에 설명된 바와 같이, 대체적으로 직렬로 배열된다. 즉, 기판(900) 상의 배터리 셀은 하나의 캐소드 접촉 영역(914)만이 두 개의 애노드 접촉 영역(916) 사이에 형성되도록 구성된다. 결과적으로, 캐소드 접촉 영역과 애노드 접촉 영역의 교호 직렬이 기판(900)을 가로질러 제공된다.
따라서, 리세스(918) 및 층(908-912)이 형성된 후에, 효과적인 더 큰 영역을 갖는 배터리 셀이 형성된다. 그러므로 그러한 더 큰 영역 배터리 셀은 도 1-6의 배터리 셀과 같이, 측방향으로만 연장하는 배터리 셀보다 증가된 전류 드로우 능력을 갖는 더 큰 용량성 셀을 제공할 수 있다. 따라서, 종래의 집적 배터리와 비교해서, 종래의 집적 배터리와 실질적으로 동일한 풋프린트를 갖는 집적 배터리가 실질적으로 더 높은 전압, 용량성, 및 전류 드로우 능력을 제공하도록 제조될 수 있다. 그러한 배터리가 도 10에 나타난다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 부합하는, 도 9의 배터리 기판에 기반한, 배터리(1000)의 일부의 도식화된 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 배터리(1000)는 기판 위에 배치된 배터리 셀(1006)의 제 1 배터리 뱅크(1004)를 갖는 제 1 배터리 기판(1002) 및 기판 위에 배치된 배터리 셀(1012)의 제 2 배터리 뱅크(1010)를 갖는 제 2 배터리 기판(1008)을 포함한다. 제 1 배터리 기판(1002)과 제 1 배터리 뱅크(1004)에서의 배터리 셀의 구성은 도 9에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 제 1 배터리 기판(1002)과 제 1 배터리 뱅크(1004)를 설명하기에 충분하다. 유사하게, 제 2 배터리 기판(1008)과 제 2 배터리 뱅크(1010)의 구성은 도 9에 도시된 구성과 유사하다. 따라서, 위의 설명은 제 2 배터리 기판(1008)과 제 2 배터리 뱅크(1010)를 설명하기에 충분하다.
배터리(1000)를 조립하기 위해, 배터리 기판(1002, 1008)은 배터리 셀(1006, 1012) 각각을 갖는 그들의 상부 표면(1002a, 1008a) 각각이 서로 마주하도록 위치된다. 결과적으로, 배터리 셀(1012)은 배터리 셀(1004)에 대해서 반전된다. 게다가, 배터리 기판(1002, 1008)은 배터리 셀(1006)이 배터리 셀(1012)과 물리적으로 그리고 전기적으로 접촉하도록 서로 근접해서 위치된다. 특히, 기판(1002, 1008)은 배터리 셀(1006)의 애노드 접촉 영역(1006a)이 배터리 셀(1012)의 캐소드 접촉 영역(1012b)을 전기적으로 그리고 물리적으로 접촉하도록 그리고 배터리 셀(1012)의 애노드 접촉 영역(1012a)이 배터리 셀(1006)의 캐소드 접촉 영역(1006b)을 전기적으로 그리고 물리적으로 접촉하도록 위치된다. 따라서, 애노드/캐소드 접촉의 수집은 도 1-6에 도시된 구성과 유사한, 복수의 직렬-연결된 배터리 셀을 초래한다.
도 1-10에 도시된 배터리 기판은 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 하나의 예시적인 방법이 도 11a-11e에서 아래에 도시된다. 도 11a-11e는 본 발명의 일 실시예에 부합해서 예시적인 배터리 기판을 제조하는 다양한 단계 동안의 횡단면을 나타낸다. 특히, 도 11a-11e는 도 9 및 도 10의 배터리 셀을 형성하기 위한 횡단면을 나타낸다. 그러나 아래에 설명된 방법의 다양한 단계는 본 발명의 다양한 실시예에 부합하는 배터리 기판들을 제조하는 데에 동일하게 적용가능하다.
제조 공정은 배터리 셀(902)이 형성될 기판(900)을 제공하는 것으로 시작할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(900)은 반도체 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판은 단일결정 반도체 웨이퍼, 세미컨덕터-온-인슐레이터(SOI) 웨이퍼, 플랫 패널 디스플레이(예, 유리 플레이트 위의 실리콘 층), 또는 전자 디바이스를 형성하도록 사용된 기판의 임의의 다른 유형일 수 있다. 기판(900)은 n-형 도펀트 또는 p-형 도펀트를 포함하는 바와 같이, 도펀트를 포함할 수 있다. 게다가, 기판(900)은 기판 위에 앞서 형성된 전자 컴포넌트 또는 전자 컴포넌트의 부분을 포함할 수 있다. 그러한 전자 컴포넌트는 예를 들어, 임플란트 영역, 필드 격리 영역, 또는 트랜지스터 및 MEMS 디바이스와 같은 전자 컴포넌트를 형성하도록 사용된 다른 층을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이 점에서 한정되지 않고 전자 컴포넌트는 배터리(902)의 형성 후에 형성될 수 있다.
일단 기판(900)이 제공되면, 수직으로 연장하는 특징이 형성될 수 있다. 이것은 도 11a에 도시되고, 기판(900)에 형성되는 리세스(918)를 나타낸다. 리세스(918)는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 리세스는 기판(900) 상에 배치된 저항층(미도시)의 특정 부분을 방사선에 노출시키는 레티클의 사용에 이어서 개구부를 갖는 패터닝된 저항층을 형성하는 노출된 부분의 제거가 뒤따르는 것을 포함하는 사진석판술 기법에 의해 형성될 수 있다. 그런 후에 제거 공정이 리세스(918)를 형성하도록 기판의 부분을 제거하도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 리세스(918)는 선택 제거 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 부합해서, 리세스(918)의 형성은 에칭 기법을 포함하고, 에칭 기법은 플라스마 또는 다른 건식 에치 공정을 사용하는 이방성 에치 또는 등방성 에치를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 습식 에치 기법을 사용할 수 있다. 유사한 공정이 프로젝션을 형성하도록 사용될 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 기판은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 그러므로, 기판 위에 형성된 배터리 셀 사이에 전기적 격리를 제공하도록 기판의 남아있는 표면은 어떻게든 전기적으로 비-전도성 표면으로 변환되어야만 한다. 일 실시예에서, 이것은 기판(900) 상의 그리고 리세스(918)에서의 전기적 절연 층(1102)의 성장 또는 증착에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 함유 기판의 경우에, 실리콘 산화물 함유 층은 리세스가 형성된 후에 기판 상에 성장되거나 또는 증착될 수 있다.
일단 리세스(918)(그리고 필요하다면 층(1102))가 기판(900)에 형성되면, 캐소드 전류 수집기 층 부분(906)이 각각의 배터리 셀에 대해 기판(900) 상에 형성될 수 있다. 캐소드 전류 수집기 층 부분(906)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 첫 번째로, 캐소드 전류 수집기 층 부분(906)을 포함하는 물질의 층이 기판(900) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 리튬 셀의 경우에, 구리 함유 물질의 층이 기판 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 화학 증기 증착 또는 전기도금 기법이 사용될 수 있다. 부가적으로, 하나 이상의 접착 층(미도시) 역시 캐소드 전류 수집기 층 부분(906)과 기저 기판(900) 사이의 접착력을 개선하도록 형성될 수 있다. 그런 후에 캐소드 전류 수집기 층 부분(906)이 위에 설명된 바와 같이, 리세스(918)에 캐소드 전류 수집기 층 부분(906)을 그리고 리세스(918) 외부에 캐소드 접촉 영역(914)을 형성하는 사진석판술 기법에 의해 각각의 배터리 셀에 대해 형성될 수 있다. 그런 후에 제거 공정이 캐소드 전류 수집기 층 부분(906)을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 구리 함유 물질의 경우에, 에칭 기법이 사용될 수 있고, 에칭 기법은 플라스마 또는 다른 건식 에치 공정을 사용하는 이방성 에치 또는 등방성 에치를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 습식 에치 기법을 사용할 수 있다. 본 공정의 결과가 도 11b에 도시된다.
캐소드 전류 수집기 층 부분(906)이 형성된 후에, 캐소드 층 부분(908)이 형성될 수 있다. 캐소드 층 부분(908)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 첫 번째로, 캐소드 층 부분(906)을 포함하는 물질의 층이 기판(900) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 리튬 셀의 경우에, 리튬 코발트 산화물 물질의 층이 적어도 리세스(918)에 걸쳐 기판(900) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링(sputtering) 또는 화학 증기 증착 기법이 사용될 수 있다. 그런 후에 캐소드 층 부분(908)이 위에 설명된 바와 같이, 리세스(918)에 캐소드 층 부분(908)을 형성하도록 패턴을 형성하는 사진석판술 기법에 의해 각각의 배터리 셀에 대해 형성될 수 있다. 그런 후에 제거 공정이 캐소드 층 부분(908)을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 에칭 기법이 사용될 수 있고, 에칭 기법은 플라스마 또는 다른 건식 에치 공정을 사용하는 이방성 에치 또는 등방성 에치를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 습식 에치 기법을 사용할 수 있다. 부가적으로, 사진석판술 및 에칭 전에 또는 후에, 어닐 단계가 리퓸 코발트 산화물을 경화시키도록 사용될 수 있다. 본 공정의 결과가 도 11c에 도시된다.
일단 캐소드 층 부분(908)이 형성되면, 전해질/분리기 층 부분(910)이 형성될 수 있다. 전해질/분리기 층 부분(910)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 첫째로, 전해질/분리기 층 부분(910)을 포함하는 물질의 층이 기판(900) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 전해질 층은 고체-상태의 이온 도체 또는 겔화된 전해질의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리튬 셀의 경우에, 리튬 이온을 컨더팅하지만 그러나 전기적으로 절연하는 LiPON 물질의 층이 적어도 리세스(918)에 걸쳐 기판(900) 상에 증착될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 그러한 LiPON 물질은 질소 플라스마에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예는 이 점에서 한정되지 않고 LiPON을 증착시키기 위한 임의의 다른 방법이 사용될 수 있다. 그런 후에 전해질/분리기 층 부분(910)이 위에 설명된 바와 같이, 리세스(918)에 전해질/분리기 층 부분(910)을 형성하도록 패턴을 형성하는 사진석판술 기법에 의해 각각의 배터리 셀에 대해 형성될 수 있다. 그런 후에 제거 공정이 전해질/분리기 층 부분(910)을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 에칭 기법이 사용될 수 있고, 에칭 기법은 플라스마 또는 다른 건식 에치 공정을 사용하는 이방성 에치 또는 등방성 에치를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 습식 에치 기법을 사용할 수 있다. 본 공정의 결과가 도 11d에 도시된다.
일단 전해질/분리기 층 부분(910)이 형성되면, 애노드 층 부분(912)이 형성될 수 있다. 애노드 층 부분(912)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 첫째로, 애노드 층 부분(912)을 포함하는 물질의 층이 기판(900) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 리튬 셀의 경우에, 리튬 금속 물질의 층이 기판(900) 상에 증착될 수 있다. 그런 후에 애노드 층 부분(912)이 위에 설명된 바와 같이, 리세스(918)에 애노드 층 부분(912)을 그리고 리세스(918) 바깥으로 연장하는 애노드 접촉 영역(916)을 형성하도록 패턴을 형성하는 사진석판술 기법에 의해 각각의 배터리 셀에 대해 형성될 수 있다. 그런 후에 제거 공정이 애노드 층 부분(912) 및 애노드 접촉 영역(916)을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 에칭 기법이 사용될 수 있고, 에칭 기법은 플라스마 또는 다른 건식 에치 공정을 사용하는 이방성 에치 또는 등방성 에치를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 건식 에치 기법을 사용할 수 있다. 본 공정의 결과가 도 11e에 도시된다.
본 발명의 다양한 실시예가 위에 설명된 반면에, 실시예는 한정이 아닌 예시의 방식에 의해서만 제시된다는 것이 이해되어야만 한다. 개시된 실시예에 대한 많은 변경이 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 여기 개시에 부합해서 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 범위는 위에 설명된 실시예 중 어느 하나에 의해 한정되지 않아야 한다. 그보다는, 본 발명의 범위는 다음의 청구항 및 그들의 등가물에 부합해서 규정되어야만 한다.
본 발명이 하나 이상의 실행에 대해서 도시되고 설명됨에도, 등가의 대체 및 수정이 본 명세서 및 첨부된 도면의 독해 및 이해 시에 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 발생할 것이다. 덧붙여, 본 발명의 특정 특징이 여러 실행 중 하나에 대해서만 개시될 수 있는 반면에, 그러한 특징은 임의 주어진 또는 특정 어플리케이션에 소망되고 유리할 수 있는 바와 같이, 다른 실행의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다.
여기에 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하는 목적만을 위한 것이고 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다. 여기에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "어(a)", "언(an)" 및 "더(the)"는 문맥이 달리 명백하게 지시하지 않는다면, 복수 형태 역시 포함하도록 의도된다. 또한, 용어 "포함하는(including)", "포함하다(includes)", "갖는(having)", "가지다(has)", "함께(with)", 또는 그것의 변형이 상세한 설명 및/또는 청구항에서 사용되는 경우에, 그러한 용어는 용어 "포함하는(comprising)"과 유사한 방법으로 포괄적이도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 전자 시스템에 있어서,
    제 1 표면을 갖는 제 1 기판 및 상기 제 1 표면에 대향하는 제 2 표면을 갖는 제 2 기판;
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면에 평행한 측방 방향을 따르는 측방으로 이격된 영역 내의 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 각각의 위에 배치되는 복수의 프로젝션; 및
    제 2 복수의 측방으로 이격된 배터리 셀로부터 측방으로 오프셋(offset)된 제 1 복수의 측방으로 이격된 배터리 셀을 형성하기 위하여 상기 복수의 프로젝션 각각의 위에 배치되는 복수의 배터리 셀 층;을 포함하고,
    상기 제 1 복수의 측방으로 이격된 배터리 셀은 상기 제 1 표면 상에 배치되고 제 1 주기적 패턴을 갖고,
    상기 제 2 복수의 측방으로 이격된 배터리 셀은 상기 제 2 표면 상에 배치되고 제 2 주기적 패턴을 갖고,
    상기 제 1 표면 상의 상기 배터리 셀 층의 부분이 상기 제 2 표면 상의 상기 배터리 셀 층의 부분과 물리적으로 접촉하고 있고,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 상의 상기 배터리 셀 층은 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 상에 측방으로 떨어져 이격되고 배터리를 형성하는 복수의 전기적으로 상호연결된 배터리 셀을 형성하고;
    상기 복수의 프로젝션 각각은 상기 측방 방향을 가로지르는 방향으로 연장된 가로지르는 표면을 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀 층은 각각 상기 가로지르는 표면 상의 상기 복수의 프로젝션 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 물리적 접촉은 상기 제 1 표면 상의 상기 상호연결된 배터리 셀 중 제 1 셀의 애노드와 상기 제 2 표면 상의 상기 상호연결된 배터리 셀 중 제 2 셀의 캐소드 사이에 전기적 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 표면 상의 상기 배터리 셀 층 중 적어도 하나의 층은 상기 물리적 접촉을 형성하도록 상기 제 2 표면 상의 상기 배터리 셀 층 중 적어도 하나의 층과 중첩되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나 상에 배치되고 상기 배터리 중 적어도 하나에 의해 파워링되는 적어도 하나의 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 층 중 적어도 하나는 적어도 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면에 평행한 하나의 방향으로 연장하는 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  8. 전자 시스템에 있어서,
    제 1 표면을 갖는 제 1 기판 및 상기 제 1 표면에 대향하는 제 2 표면을 갖는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면의 복수의 측방으로 이격된 영역 상에 배치된 복수의 배터리 셀 층을 포함하고,
    상기 제 1 표면 상의 상기 배터리 셀 층의 부분이 상기 제 2 표면 상의 상기 배터리 셀 층의 부분과 물리적으로 접촉하고 있고,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 상의 상기 배터리 셀 층은 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 상에 측방으로 떨어져 이격되고 배터리를 형성하는 복수의 전기적으로 상호연결된 배터리 셀을 형성하며;
    상기 복수의 측방으로 이격된 영역은 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 중 적어도 하나에서 적어도 하나의 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 표면 상의 상기 복수의 측방으로 이격된 영역 상에 배치된 상기 배터리 셀 층은 제 1 복수의 측방으로 이격된 배터리 셀을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 물리적 접촉은 상기 제 1 표면 상의 상기 상호연결된 배터리 셀 중 제 1 셀의 애노드와 상기 제 2 표면 상의 상기 상호연결된 배터리 셀 중 제 2 셀의 캐소드 사이에 전기적 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 표면 상의 상기 배터리 셀 층 중 적어도 하나의 층은 상기 물리적 접촉을 형성하도록 상기 제 2 표면 상의 상기 배터리 셀 층 중 적어도 하나의 층과 중첩되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나 상에 배치되고 상기 배터리 중 적어도 하나에 의해 파워링되는 적어도 하나의 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 배터리 셀 층 중 적어도 하나는 적어도 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면을 가로지르는 하나의 방향으로 연장하는 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 배터리 셀 층 중 적어도 하나는 적어도 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면에 평행한 하나의 방향으로 연장하는 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 물리적으로 접촉된 위치는 상기 가로지르는 표면 중 적어도 하나의 꼭대기에 정렬되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
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