KR20090046838A - 고체상태 마이크로 밧데리의 포토리소그래픽 제조, 싱글레이션 및 패시베이션 용 방법 및 장치 - Google Patents

고체상태 마이크로 밧데리의 포토리소그래픽 제조, 싱글레이션 및 패시베이션 용 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090046838A
KR20090046838A KR1020097003209A KR20097003209A KR20090046838A KR 20090046838 A KR20090046838 A KR 20090046838A KR 1020097003209 A KR1020097003209 A KR 1020097003209A KR 20097003209 A KR20097003209 A KR 20097003209A KR 20090046838 A KR20090046838 A KR 20090046838A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cathode
layer
current collector
lipon
substrate
Prior art date
Application number
KR1020097003209A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101379243B1 (ko
Inventor
마크 에이. 월러스
조디 제이. 클라쎈
제프리 제이. 세더
스튜어트 셰익스피어
Original Assignee
사임베트 코퍼레이션
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 사임베트 코퍼레이션 filed Critical 사임베트 코퍼레이션
Publication of KR20090046838A publication Critical patent/KR20090046838A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101379243B1 publication Critical patent/KR101379243B1/ko

Links

Images

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
    • H01M10/045—Cells or batteries with folded plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/40—Printed batteries, e.g. thin film batteries
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • 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
    • H01M2010/0495—Nanobatteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0088—Composites
    • H01M2300/0094—Composites in the form of layered products, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법은 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 기판에 전용하는 단계를 포함하며, 하나 이상의 층은 습식 화학 처리를 포함하는 공정에 으해 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층으로부터 포토레지스트 재료의 제거를 포함하고, 포토리스그래픽 공정에 의해 적어도 부분적으로 패턴된 산화 리튬화한 조성물을 함유한다.
부가적으로, 캐소우드 재료, 애노드 재료 및 이 애노드 재료로부터 캐소우드 재료를 분리하는 LIPON 장벽/전해질 층을 갖는 습식 기판을 포함하는 공정에 으해 산화 리튬화한 조성물을 만드는 방법 및 장치를 제공한다. 실시 예에서, 방법은 복수의 전지를 덮도록 시트에 제 2 재료를 증착하는 단계와; 복수의 전지를 제 1 시트와 불리하도록 제 2 재료의 서브세트를 제거하는 단계를 포함한다.
Figure P1020097003209
밧데리

Description

고체상태 마이크로 밧데리의 포토리소그래픽 제조, 싱글레이션 및 패시베이션 용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SOLID-STATE MICROBATTERY PHOTOLITHOGRAPHICMANUFACTURE, SINGULATION AND PASSIVATION}
본 출원은 기판으로부터 고체 상태 마이크로 밧데리 포토리스그래픽 절단 및 패시베이션(보호)용 장치라는 제목의 2006년 6월 18일자의 미국가출원 일련번호 60/807,713호의 계속 출원이다.
본 발명은 고체 상태 에너지 저장 장치, 특히, 고체 상태 밧데리를 제공하고, 디바이스를 분리( 주위 페기 기판에 대한 소형 접속 부를 임의로 남기면서 서로 대부분 분리하거나. 이 디바이스를 완전히 분리)하고 패시베이션을 밧데리 장치 주위에 증착, 즉, LiPON 전해질로 리튬 밧데리 장치 주위를 증착하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 밧데리 장치는 패시베이션 및 보호 장벽으로 LiPON, 전지(들), 장치(들) 및/또는 밧데리(들)를 포함한다.
전자 장치는 컴퓨터, 이동 전화, 트랙킹 시스템, 스케너 등과 같은 많은 휴대용 장치에 내장되어 있다. 휴대용 장치의 결점으로는 장치에 전원을 포함해야 한다는 것이다. 통상, 휴대용 장치는 전원으로 밧데리를 이용한다. 밧데리는 장치를 이용하는 동안, 적어도 장치를 구동할 수 있는 충분한 용량을 가져야한다.
충분한 밧데리 용량으로 인해 나머지 장치에 비해 전원이 중량 화 되고 대형화된다. 따라서, 충분한 에너지 용량을 갖는 소형이면서 경량의 밧데리가 바람직하다.
수퍼캐패시터와 같은 에너지 저장 장치 및 광전지 및 연료전지와 같은 에너지 변환 장치는 휴대용 전자 응용 및 비 휴대용 전자 응용에서 전원으로 이용하는 밧데리 대체제이다. 종래의 밧데리의 또 다른 결점은 정부 규제를 받는 유독성 물질로 제조된다는 것이다. 따라서, 많은 충/방전 라이프 사이클 동안 안전하고 고체 상태이며 재충전 가능한 전원을 제공하는 것이 바람직하다.
에너지 저장 장치의 하나의 형태는 고체 상태 박막 밧데리이다.
이 박막 밧데리의 예는 미국특허 제5,314, 765; 5,338,625; 5,445,906; 5,512,147;5,561,004; 5,596,920; 5,597,660; 5,612,152; 5,654,084; 및 5,705,293호에 개시되어 있고 이를 참고로 본 명세서에 포함한다.
미국특허 제5,338,625호는 박막 밧데리, 특히 박막 마이크로 밧데리 및 전자 장치용 재생 또는 제 1 집적 전원에 응용가능한 박막 마이크로밧데리용 제조방법을 개시하고 있다. 미국특허 제5,445, 906호는 웹 형 기판의 증착 장소를 통해 자동으로 이동할 때, 박막 소자 막이 순차적으로 이 웹형 기판에 축적되는 다수의 증착 장소를 이용하는 방법으로 형성된 박막 밧데리 구조를 제조하는 방법 및 시스템을 개시하고 있다.
(참고로 본 발명의 명세서에 포함된) 미국특허 제6,805,998호는 마크 엘, 젠손 및 조디 제이 크라센의 2004년 10월 19일에 발행되고 일련의 증착 장소를 통해 이동하는 폴리머 웹에 박막 리튬 밧데리를 증착하는 고속 저온 방법을 개시한 본 발명의 양수인에게 양도되었다.
(참고로 본원 명세서에 포함된) 격리 판 및 보호 장벽으로 LIPON을 갖는 리튬/공기 밧데리 및 방법이라는 제목의 미국특허 출원 10/895,4453는 500Å 크롬 후 쿠퍼 5000Å의 진공 스퍼터 증착에 의해 실리콘 산화물의 전기 절연 층에 크롬 접착 층을 증착함으로써 LiPON를 전도 기판(예를 들어, 쿠퍼 또는 알루미늄)에 증착하는 단계를 포함하는 리튬 밧데리를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 어느 실시 예에서, LiPON(Lithium Phosphorpos Oxynitride)는 니트로겐에 리튬 오크토인(orthophospate)(Li3PO4)의 저압(<10mtoor) 스퍼터 증착에 의해 형성된다. Li-공기 밧데리의 어느 실시 예에서, LiPONdl 2.55마이크론의 두께로 쿠퍼 애노드 접점에 걸쳐 증착되고 리튬 금속의 층이 프로필렌 카보네이트/LiPF6 전해질 용액에서 LiPON 층을 통해 전기 도금하여 쿠퍼 에노드 접점에 형성된다. 어느 실시 예에서, 공기 캐소우드는 프로필렌 카보네이트/LiPF5 유기 전해질 용액으로 포화 된 카본 파우더/포리프루오로아크리레티트-바인더 코팅(Novec-1700)이다. 카본 입상을 갖는 캐소우드-접촉 층이 증착되어 대기성 산소(atmospheric oxygen)가 반응 물질로 동작할 수 있다.
이러한 구성은 전체 캐소우드 표면에 대한 공기 엑세스를 제공하고 높은 전기 용량(즉, amp-hours) 때문에 층을 조밀하게 적층 하는 능력을 제한할 필요가 있다.
미국특허 출원 공보 제20070067984 호는 리튬 마이크로밧데리를 제조하는 방 법을 개시하고 있으며, 산화 리튬 화합물을 함유하는 전해질이 전해질 박막, 리튬에 대해 화학적으로 불활성인 제 1 보호 박막, 4 그리고 제 1 마스킹 박막을 전류 컬렉터와 캐소우드가 제공된 기판에 연속적으로 증착시키므로써 형성된다. 파라그래프[0033]에 개재되어 있듯이, "현재, 산소, 니트로켄 및 물에 매우 민감한 산화리튬 화합물을 함유하는 리튬 마이크로밧데리를 구성하는 소자는 전류 컬렉터 (2a 및 2b)와 캐소우드(3)를 만드는 기술, 포토리스그래프 및 에칭에 의해 형성될 수 없다." 제조 능력, 밀도, 신뢰성이 향상되고 저렴한 코스트의 재충전 밧데리를 제조할 필요가 있다.
박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법은 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 기판에 적용하는 단계를 포함한다.
이 방법에서, 리튬화 한 조성물을 함유하는 하나 이상의 층의 구성은 습식 화학 처리를 포함하는 공정에 의해 산화 리튬화 한 조성물을 함유하는 층으로부터 포토레지스트 재료의 제거를 포함하는 포토리소그래픽 공정에 의해 부분적으로 패턴된다.
선행기술과는 달리, 박막 리튬 밧데리를 습식 화학 처리를 사용하는 포토리소그래픽 방법을 이용하여 마련할 수 있다는 것을 알았다.
이 방법은 선행기술의 제조기술에 비해 간단한 장비를 이용하여 공정 수를 감소하면서도 효율적이고 경제적인 장치의 제조를 제공할 수 있다.
포토리소그래픽 마스킹 재료에 더하여 부수적인 보호층 없이 수행될 수 있다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터, 임의의 애노드 재로 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 LiPON 장벽/전해질 층을 갖는 기판을 포함하는 제 1 시트를 제공함으로써 그리고 이 제 1 시트로부터 복수의 전지를 분리하도록 하나 이상의 재료 제거 공정을 수행하거나 레이저 절삭함으로써 리튬 밧데리를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다. 실시 예에서, 이 방법은 복수의 전지를 커버하도록 제 2 재료를 시트에 증착하는 단계 및 제 1 시트로부터 복수의 전지를 분리하도록 제 2 재료의 서브세트에 대해 하나 이상의 재료 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 재료 제거 공정은 하나 이상의 포토리소그래픽 공정 또는 그의 결합을 수행하여 레이저 절삭될 수 있다.
도 1A는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 부분적으로 제조된 층 구조(100A)의 개략적인 단면도이다.
도 1B는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 층 구조(100B)의 개략적인 단면도이다.
도 2A는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 절단된 층 구조(200A)의 개략적인 단면도이다.
도 2B는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 절단된 층 구조(200B)의 개략적인 단면도이다.
도 3A는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 절단되고 충전된 제조 중의 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다.
도 3B는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 절단되고 충만된 제조 중의 고체 상태 전지(300B)의 개략적인 단면도.
도 4A는 본 발명의 실시 예의 재 절단된 고체 상태 전지(400A)의 개략적인 단면도.
도 4B는 본 발명의 실시 예의 재 절단된 고체 상태 전지(400B)의 개략적인 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예의 재절삭된 고체 상태 전지(500)의 개략적인 상하 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 부분적으로 제조된 층 구조(600)의 개략적인 단면도.
도 7은 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 절단된 층 구조(700)의 개략적인 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 절단되어 충만된 제조중의 고체 상태 전지의 개략적인 단면도.
도 9는 본 발명의 실시 예의 제조 중의 고체 상태 전지의 개략적인 단면도로, 실시 예에서, 충만 재료(810)가 채널(812)에서 절단되어 재료(810)의 얇은 층을 남긴다. 기판이 접촉 한정과 전지 분리를 위해 다시 레이저 절삭 시스템 및 다이싱 소에 다시 이동된다. 실시 예에서, 레이저 빔 또는 다이싱 소는 각각의 전지 의 상부의 접점에 대한 패시베이션은 재료의 층을 절단한다(도 9). 접촉 한정에 따라, 레이저는 원래 절단 커르프 폭의 백분율(100%)로 설정된다. 빔은 각각의 전지 측의 모퉁이 및 개구 중심(도 10)의 소형 지지 태브를 제외하고 패시베이션 재료 및 기판을 절단한다.
도 10은 본 발명의 실시 예의 처리 중 고체 상태 (1000)의 개략적인 단면도로, 실시 예에서, 전지는 후 절삭 공정을 통해 기판에 유지된다. 이 전지의 최종 분리는 픽 엔드 플레이스 시스템을 이용하여 개별 전지 상의 상진 또는 하진 힘에 의해 성취된다.
도 11은 본 발명의 실시 예의 처리 중 고체 상태 전지(1100)의 개략적인 단면도로, 양 접점이 전지의 상부를 통해 액세스되는 전지인 경우, 공정은 절삭 한정을 제외하고 상술한 공정과 유사하다.
도 12는 절삭을 통해 형성된 전지 및 상부 접점을 도시한 처리 중의 고체 상태 밧데리의 개략적인 단면도이다.
도 13은 적용된 패시베이션의 제 1 층을 도시한 처리 중의 고체 상태 전지(1300)의 개략적인 단면도이다.
도 14는 전지를 일정하게 커버하도록 절삭된 패시베이션 재료의 제 1 층을 도시한 처리 중의 고체 상태 전지(1400)의 개략적인 단면도이다.
도 15는 패시베이션 재료의 추가 층(들)이 적용(금속)된 것을 도시한 처리 중 고체 상태 전지(1500)의 개략적인 단면도.
도 16은 전지의 접촉 영역이 절단되고 전지가 기판 지지 태브를 제외하고 절 단된 것을 도시한 처리 중의 고체 상태 전지의 개략적인 단면도.
도 17은 접점 패드가 확인되고 지지 태브가 확인된 전지의 상부를 도시한 처리중의 고체 상태 전지(1700)를 도시한 개략적인 상면도.
도 18은 본 발명의 방법에 의해 마련된 고체 상태 전지(18)))의 개략적인 단면도.
바람직한 실시 예의 다음 상세한 설명에서, 본 발명을 실행할 수 있는 특정 실시 예를 도시한 수반한 도면을 참고로 한다.
또 다른 실 시에를 이용할 수 있고 본 발명의 범위에서 벗어 나지 않으면, 구조적인 변경이 있을 수 있다.
도면에 나타난 참조 번호의 첫 번째 아라비아 숫자는 소자가 속한 도면 번호에 대응하며, 여러 도면에서 나타나는 동일한 소자를 언급하도록 같은 참조번호가 이용된다. (예를 들어, 유압, 유체 흐름 또는 이러한 압력 또는 흐름을 나타내는 전기 신호)와 같은 신호, 파이프, 튜빙 또는 유체를 운반하는 도관, 전기 신호를 전달하는 와이어 또는 기타 전도체 및 접속은 동일한 참조 번호 또는 라벨로 나타내었고, 실질적인 의미는 발명의 상세한 설명의 내용에서 분명하게 확인할 수 있다.
용어
본 발명의 설명에서, 금속이라는 용어는 순수 단일 금속 요소 또는 합금 또는 두 개 이상의 요소의 결합, 하나 이상의 금속 요소를 실질적으로 의미한다.
기판 또는 코어라는 용어는 여러 공정 작업에 의해 바람직한 전자 구조로 변형되는 물리적인 구조를 일반적으로 의미한다. 실시 예에서, (쿠퍼, 스테인리스스틸, 알루미늄 등과 같은) 전도체 및 (사파이어, 세라믹 또는 플라스틱/폴리머 절연체와 같은) 절연체, (실리콘과 같은) 반도체 재료, 비반도체 재료 또는 반도체 재료 및 비반도체 재료의 결합을 포함한다. 다른 실시 예에서, 기판은 실리콘 프로세서 칩과 같은 인접 구조의 CTE와 매우 근접한 열팽창계수(CTE)로 선택된 (철-니켈 합금 등과 같은) 코어 시트 또는 재료의 피이스와 같은 층 구조를 포함한다.
이러한 실시 예에서, 이러한 기판 코어는 (쿠퍼, 알루미늄 합금 등과 같은) 전기 또는 열 전도성으로 선택된 재료 시트에 적층 한 후, 전기 절연, 안정성 및 엠보싱 특성으로 선택된 플라스틱 층으로 커버 된다.
전해질은 전자를 전도하지 않으면서 이온(양의 전하를 갖는 리튬 이온)을 운동시켜서 전류를 전도하는 재료이다. 전기 전지 또는 밧데리는 전해질에 의해 분리된 애노드와 캐소우드와 같은 장치이다. 유전체는 전류에 대해 비 전도하는 재료로, 예를 들어, 플라스틱, 세라믹, 및 유리가 있다. 실시 예에서, LipON와 같은 재료는 리튬에 대한 소오스 또는 싱크(sink)가 LipON 층에 인접할 때, 전해질 역할을 할 수 있고 쿠퍼 또는 알루미늄과 같은 두 개의 금속 층 사이에 배치될 때, LiPON을 통과할 수 있는 이온을 형성하지 않는 유전체로 역할을 할 수 있다.
실시 예에서, 장치는 신호와 전력을 수평으로 운반하는 와이어링 트레이스와 신호와 전력을 트레이스 층 사이에 수직으로 운반하는 바이어스를 갖는 절연 플라스틱/폴리머 층(유전체)을 포함한다.
수직이라는 용어는 기판의 주 표면에 실질적으로 수직 하다는 의미로 한정한다. 높이 또는 깊이는 기판의 주 표면에 수직 방향의 거리를 의미하는 것으로 한정한다. "산화 리튬 조성물을 함유하는 층" 이라는 용어는 어떤 형태로, 즉 금속 피튬, 리튬 합금 및 리튬 함유 조성물을 포함하는 층을 의미하는 것으로 한정한다.
산화 리튬 조성물을 함유하는 층의 예는 금속, 특히, 금속 리튬인 경우에, 애노드, 특히, LiPON의 경우에, 전해질 및 특히 캐소우드가 리튬 이온의 소오스를 역할을 할 수 있는 LiCoO2 와 같은 재료인 경우에서는 캐소우드를 포함한다.
본 명세서에서 사용했듯이, LiPON은 리튬 파오스퍼러스 옥시니트로이드(lithium Phosphorus oxynitride) 재료를 말한다. 하나의 예가 Li3Po4N이다. 다른 에는 전해질을 가로질러 리튬 이동 도를 증가하도록 높은 비율의 니트로겐을 함유한다.
위에서 설명했듯이, 본 발명의 일 실시 예는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법을 제공하는 것으로, 산화 리튬 조성물을 함유하는 하나 이상의 층이 습식 화학 처리를 포함하는 공정에 의해 산화 리튬 조성물을 포함하는 층으로부터 포토레지스트 재료를 제거하는 포토리소그래피 기술로 적어도 부분적으로 패턴화된다.
바람직한 실시 예에서, 산화 리튬 조성물을 함유하는 층은 캐소우드 재료이거나 전해질이다. 바람직한 실시 예에서, 박막 밧데리는 최초로 애노드 없이 구성되지만 리튬 이온의 소오스로 구성될 수 역할을 할 수 있는 캐소우드 층으로 구성된다. 박막 밧데리 실시 예의 충전시에, 애노드를 형성하기 위해 금속 리튬이 전해 질과 애노드 사이에서 도금된다.
밧데리가 버텀 업(bottom up)구조로 층에 설치되는 것에 있어서, 그 기판에는 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드, 고체 전해질, (위에서 설명한 바와 같이, 설치과정 중 임의적인) 애노드, 애노드 전류 칼렉터 및 하나 이상의 캡슐화 재료가 제공된다.
임의 적으로, 캐소우드와 애노드는 단계적으로 또는 다른 구성에 제공된다. 대안적으로, 밧데리는 반대(upsideside down) 순서로 설치될 수 있고, 이 층은 상술한 순서 반대로 형성될 수 있고, 선행기술의 루터니어(runntineer)에 의해 용이하게 설계될 수 있다. 본 발명의 구성에서, 전해질이 에지 당 약 5-약 20 마이크론의 오버레이 거리(overlay distance)로 캐소우드를 오버레이한다. 바람직한 에지 당 약 5-약 20 마이크론의 오버레이 거리로 전해질이 캐소우드를 오버레이 하는 구성이 특히 고려되었다.
본 발명의 포트리소그래픽 기술은,
a) 패턴을 제공하기 위해 포토레지스트 재료를 하나 이상의 산화된 조성물 표면에 가하는 단계와;
b) 패턴을 제공하기 위해 포토레지스트 재료를 처리하는 단계와;
c) 포트레지스트 재료의 부분을 제거하기 위해 현상액을 발라서 산화된 조성물을 함유하는 층의 마스크된 부분과 마스크 되지 않은 부분을 형성하는 단계와;
d) 산화 리튬 조성물을 함유하는 층의 마스크 되지 않은 부분을 제거하는 단계와;
e) 습식 화학 처리에 의해 산화 리튬 조성물을 함유하는 층으로부터 나노 미 포토레지스트 재료를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에서, 포트리소그래픽 기술에 의해 신화 리튬 조성물을 함유하는 층의 패터링이 산화 리튬 조성물을 함유하는 층의 초기 형성의 약 72 시간 내에 수행될 때 밧데리의 우수한 성능이 얻어진다는 것을 알았다.
바람직하기로는, 포토리소그래픽 기술에 의해 산화 리튬 조성물을 함유하는 층의 패터링은 약 48시간 내에 수행되며, 더 바람직하기로는, 리튬 산화 조성물을 함유하는 층의 초기 형성의 약 30 시간 내에 수행된다.
실시 예에서, 본 발명은 (실질적으로 균일한 블랭킷 처리로 기판의 표면에 재료를 층착 하여) 재료의 대형 기판상에 제조된 복수의 층의 캐소우드-전해질 애노드 구조를 갖는 대형 시트로부터 개별 밧데리 전지를 분리하는 방법과 장치를 제공한다.
하나의 실시 예의 포트레지시트는 포지티브 톤 포토레지스트(positive tone photoresist)이고, 다른 실시 예에서는 네가티브 톤 레지스트이다. 이러한 포토레지스트는 선행기술에 공지되어 있다. 산화 조성물을 함유하는 층으로부터 나머지 포토레지스트 재료를 제거하는데 이용되는 습식 화학 처리는 비수용성 처리이다.
바람직하기로는 습식 화학 처리는 N-메틸리로리던과 같은 유기 용매를 가하는 것을 포함한다. 습식 화학 처리는 플라즈마 O2 화학과 같은 플라즈마 화학의 응용에 의해 임의로 선택될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 전해질 층을 붙이는 두 개 이상의 처리 단계가 상이한 처리 장치로 수행된다. 얇은 층 리튬 밧데리 제조 중에, 산화 리튬 조성물을 함유하는 하나 이상의 층이 처리 단계 사이에서 통상 공기 조건에 노출되어도, 만족스러운 밧데리가 얻어질 수 있다는 것을 발견하였다.
하나의 실시 예에서, 명세서는 전지를 형성하는 방법을 개시하고 있다. 어느 실시 예에서, 본 발명은 단일 전지를 이용하여( 예를 들어, 절연 및 라벨 재료(표면을 라벨하거나 평탄화하는 재료, 이 후 이 재료의 폴리머, 포트레지스트, LiPON 또는 기타 재료 및 전도 체에 이용되는 금속 층 및 증기 및 산소 장벽과 같은 표면 커버러지가 더 좋아진다) 패시베이션 재료로 전지의 측을 코팅하는 트랜치의 재료를 제거하는 레이저 절삭 및 다이싱 소(dicing saw) 기술을 이용한다. 다른 실시 예에서( 도 8참조), 포토리소그래픽 기술이 재료를 마스크 및 제거하여 패시베이션 및 전도체로 코팅되는 밧데리 재료의 바람직한 패턴을 남기는 레이저 절삭 대신 이용된다. 더구나, 레이저 절삭 기술과 같이 이용되는 기술은 포토리소그래픽 기술의 실시 예에 이용된다(이와 반대도 가능).
개략적인 도면은 수치 한정하려는 것은 아니다. 설명한 박막 밧데리의 수직 두께는 (어느 실시 예에서는 디바이스 측의 폭(lateral width) (예를 들어, 1000 마이크론(=1mm)에서 10000마이크론(=10mm), 다른 실시 예에서는 수 센티미터인 것에 비하여, 어느 실시 예에서는 약 10마이크론 이하이고, 다른 실시 예에서는 4 마이크론 이하) 매우 얇다.
더구나, 본 발명의 어느 실시 예에서의 트랜치는 약 10 마이크론 또는 이하의 폭이다. 특히, 새도우 마스크 기술에 비하여, 포토리소그래픽 기술에 의해 트랜치 폭 및 기타 수치가 매우 작게 되거나 매우 정확하게 된다.
어느 실시 예에서, 본 발명의 밧데리 전지 장치는 여러 특허 및 특허 출원의 재료, 공정 및 기술을 이용하는데 아래에 기재되어 있다.
(예를 들어, 미국가특허출원 60/700,425, 미국출원 10/895,445, 미국특허 출원 11/031,217( D. Tarnowshi 등의 2005년 1월 6일 제출한 "하나이상의 층을 갖는 층 장벽 구조 및 방법"), 미국특허 출원 11/458,091(J. Klaassen의 2006년 7월 7일 제출한 "연 및 경 전해질 층을 갖는 박막 밧데리 및 방법").
레이저 절삭 및/또는 다이싱 소 기술
도 1A는 본 발명의 실시 예의 다수의 고체 상태 밧데리(전력 저장용 밧데리 전지)를 제조하는 부분적으로 만들어진 층 구조(100A)("블랭킹"(blanket))이라 함)의 개략적인 단면도이다.
실시 예에서, 구조(100A)는 여러 실시 예에서 금속 포일 또는 실리콘 또는 사파이어 웨이퍼 또는 예를 들어, KaptonTM 과 같은 플라스틱 박막인 기판(110)에서 시작한다( 고체 상태 밧데리는 기판(110)이라고 하는 캐리어 재료상에서 제조된다). 이 기판은 실리콘, 세라믹, 금속 포일 철 또는 비 철합금), 플렉시블 폴리머(예를 들어, KaptonTM , 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카본나이트 등) 및 이러한 폴리머를 포함하는 합성물, 강성 폴리머 및 합성물(즉, 인쇄 회로 기판(PCB) 재료)를 함유하는 하나 이상의 재료로부터 선택할 수 있다.
실시 예에서, 기판이 선택된 시트 사이즈로 제공되거나, 다른 실시 예에서는 재료의 연속 롤(roll)로 제공된다. 어느 실시 예에서, 실리콘 질소화물 또는 산화 실리콘(SiO2)과 같은 임의적 절연 층(112)은 이용되는 기판에 따라 그리고 이 기판(110)의 저 부 또는 측을 통해 전도가 바람직한지 여부에 따라 기판(110)에 증착된다.
어느 실시 예에서, (절연 층으로 역할을 하는) 복수의 기상 장벽(vapor barrier)은 층(112)에 이용되며, 이는 David Tarnowski 등의 2005년 1월 6일자에 제출된 "하나 이상의 특정 층을 갖는 층 장벽 구조 및 방법"이라는 제목의 미국특허 출원 제 11/031.217호에 개시되어 있다.
실시 예에서, 접착 층(114)(예를 들어, 크롬 또는 티타늄과 같은 금속 또는 기타 접착 재료가 증착되고, 다음에 캐소우드 접착 층(116)(쿠퍼, 니켈 또는 알루미늄과 같은 금속 또는 적절한 전도 재료(이 재료는 캐소우드를 이동하지 않도록 선택됨)가 증착된다. (리튬 코발트 산화물 LiCoO2와 같은) 캐소우드 재료가 증착되고 LiPON 및 리튬 전도 폴리머 전해질 또는 기타 적절한 전해질, 예를 들어, 연(soft) 및 경(hard) 전해질 층을 갖는 박막 밧데리 및 방법이라는 제목의 미국특허 출원 11/458,091호에 개재된 복수 층 전해질과 같은 하나 이상의 전해질 층(120)으로 커버 된다.
실시 예에서, (예를 들어, 쿠퍼, 니켈, 또는 알루미늄 및/또는 이 쿠퍼, 니 켈 또는 알루미늄으로 덮힌 리튬과 같은) 애노드 및/또는 애노드 접촉 재료가 증착된다. (어느 실시 예에서는, 애노드 접착 재료(예를 들어, 쿠퍼나 니켈이 LiPON 전해질에 증착되고 리튬이 후에 (밧데리를 처음 충전할 때)도금된다. 어느 실시 예에서는 하나 이상의 보호 및 패시베이션 층(123 및/또는 124)(또는 포토레지스트와 같은 절연 평활 층의 한쌍의 교호 층)을 포함하며, 이 포터레지스트는 Shipley 220 포토레지스트, 즉 2727, 2723, 2729를 포함하는 2720 시리즈; 2770 및 2772를 포함하는 2770시리즈; 2731 및 2737을 포함하는 2730 시리즈 ; PIX-1400, PIX-3476, PIXS200, PIX-6400을 포함하는 PIX 시리즈; 2525, 2555, 2575 및 2556을 포함하는 2500 시리즈와 같은 HD Microsystems로부터의 여러 폴리미드와, Dow Chemical Company로부터의 Ctcloton product numbers 3022-35, 3022-46, 3022-57 및3022-63; Dymax. Corporation 으로부터의 9001과 같은 UV 경화 에폭시 및 알루미늄 또는 쿠퍼와 같은 금속층을 포함한다.
각각의 층은 바람직한 전지 에너지 밀도를 제공하기 위해 적절한 재료로 바람직한 두께로 증착된다.
어느 경우에, (기판이 금속 포일(예를 들어, 쿠퍼 포일)로 만들어지는 경우), 이 기판은 전지의 전기 접점으로 역할할 수 있다. 어느 실시 예에서, 포지티브 부분(즉, 기판(110), 절연체(112), 접착 층(116), 캐소우드 접점(116), 및 하나의 LiPON 층 전해질(120)의 일부)이 제 1 서브 시트로 형성되는 반면, LiPON 층 전해질(126)의 또 다른 부분)에 의해 (도면에 대하여) 저면 위에 덮힌 애노드 접착 층(112)이 제 2 서브 시트로 역할을 하고 이 제 1 및 제 2 서브 시트 사이에 연(soft) 전해질 층(전해질(120)의 또 다른 부분)을 사용하여 함께 적층 된다. 어느 실시 예에서, 연 전해질 층은 "연 및 경 전해질 층을 갖는 박막 밧데리 및 방법"이라는 제목의 미국특허 출원 11/458,091호에 개재된 적절한 폴리머 층, 고체, 겔 또는 액체/스폰지) 또는 리튬 솔트 및 폴리포스파젠(polyphosphaazene)를 포함한다.
어느 실시 예에서, 기판(110)의 두께는 약 500 마이크론(또는 이보다 얇음 0- 약 1000 마이크론( 또는 이보다 두꺼음)이다( 어느 실시 예에서는 실리콘 웨이퍼의 525 또는 625 마이크론). 다른 실시 예에서, 기판(110)은 25 마이크론 또는 이보다 얇게 할 수 있는 폴리머 층( (Kapton)을 포함한다. 어느 실시 예에서는 층(112)은 실리콘 질소화물의 약 1 마이크론이고, 층 (114)는 티타늄의 약 0.5 마이크론이고, 층(116)은 니켈의 약 0.5 마이크론이고, 층(116)은 리튬 코발트 산화물의 약 5-10 미이크론이고, 전해질 층(120)은 LiPON의 약 1-2.5 마이크론이고, 층(112)은 쿠퍼의 약 3마이크론 이다. 추가 층이 상부에 부가된다(예를 들어, Shipley 220 포토레지스트와 같은 폴리머의 10 마이크론, 쿠퍼 또는 알루미늄과 같은 금속의 7 마이크론, 다음 Shipley 220 포토레지스토와 같은 폴리머의 10 이상의 마이크론, 다음, 쿠퍼 또는 알루미늄과 같은 3-7 마이크론).
도 1B는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 층 구조(100B)의 개략적인 단면도이다. 어느 실시 예에서, 층 구조(100B)는 도 1A에서 설명한 것과 유사한 도면이 참조번호가 붙은 층을 갖는다. 주의: 싱글레이션 프로세스(Singulation process)는 단일 또는 복수 층 패시베이션 공정에 이용할 수 있다. 절삭 고정(레이저 또는 기타 방사 절삭(" 레이저 절삭"이라 함) 및/또는 (커프(kerf)의 소싱 또는 스크라이빙 및/또는 포토레지스트 형성 에칭 또는 용해)에 의해 재료를 제거하는 것으로 한정 한) 절삭 공정을 이용하여 복수 구성(심지어, 다른 시트 상에서 다른 구성에서도)에서 기저 구성(금속 접점)에 대해 접촉 영역을 개방하게 하여, 상이한 셀 크기 또는 전기 접촉 구성 및/또는 하나 이상의 보호 층에 의해 커버 될 수 있는 노광 측벽을 제공한다.
밧데리 전지 장치 및/또는 기타 장치의 연속 층이 다음 (포토레지스트 기술을 이용하여 패턴화될 수 있거나 새도우 마스크에 의해 현상된 블랭킷 증착 중 어느 하나로) 증착될 수 있고, 다른 패턴이 레이저 절삭되거나 반도체 처리와 유사한 방식으로 선택적으로 제거된다. 어느 실시 예에서, 레이저 절삭은 주변 영역의 과열 또는 용해를 방지하도록 일련의 새로워 절삭-제거 단계(블랭킷을 가로지르는 복수의 레이저 절삭 통로가 좌우 및 위 아래로 여러 번 절삭되며, 매시간 마다 추가 재료의 새로우 양(shallow amount)을 제거한다)를 이용하여 바람직한 깊이 또는 그 이하로 성취된다. 어느 실시 예에서, 레이저 절삭 통로는 인터리브 패턴을 따른다(예를 들어, 제 1 통과시, 모든 3개의 인접한 수직선 중 제 1 수직선과 모든 3개의 인접한 수평 수직선 중 제 1의 수평 수직선을 제 1 깊이로 절단하고, 제 2 통과시, 모든 3개의 인접한 수직선 중 제 2 수직선과 모든 3개의 인접한 수평 수직선 중 제 2의 수평 수직선을 제 1 깊이로 절단하고 그리고, 제 3 통과시, 모든 제 3 인접한 수직선 중 제 1의 수직선과 모든 제3 인접한 수평 수직선 중 제 1의 수평 수직선을 제 1 깊이로 절단한 다음, 각각의 선을 제 2 (더 깊은)깊이로 절단하여 임의적으 로 평평한 더 깊은 깊이로 절단하여 라운드(round)하게 한다).
어느 실시 예에서, 완성된 블랭킷 또는 시트 또는 전지 재료(100A) 또는 (100B)의 롤부(rolled section)가 절삭 및/또는 컷팅을 위해 위치 조절 테이블에 위치한다. 여러 실시 예에서, 레이저 또는 드리이-또는 웨이트-웨이퍼-다이어싱 소(dry-or-wafer-dicing saw)는 절삭 공정으로 재료의 블랭킷으로부터 적절한 크기의 전지를 절단하도록 프로그램된다.
어느 실시 예에서, 기판의 일부를 절단하지 않으면서, 개별 전지를 서로 분리하도록 전지 재료(100A) 또는 (100B)를 통해 부분적으로 절삭이 이루어진다. 어느 실시 예에서, 기판은 절단되어 복수의 피이스(piece)로 분리되며, 이 각각의 피이스는 하나 이상의 전지를 갖는다.
도 2A는 본 발명의 어느 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하기 위한 절단된 층 구조(200A)의 개략적인 단면도이다. 어느 실시 예에서, 일련의 커르프 또는 채널이 재료의 레이저 절삭에 의해 절단된다(예를 들어, 단일 전단을 이용하거나 반복하는 새로워 절단에 의해) 어느 실시 예에서, 도 2A에 도시되어 있듯이, 수직 벽 채널(211)이 절단되고, 밧데리 층의 복수의 아일렌드(210)를 남긴다. 다른 실시 예에서 도 2B에 도시되어 있듯이, 경사진 채널(212)이 절단된다. 또 다른 실시 예에서, 아이슬랜드가 다른 형상을 할 수 있다. 다른 실시 예에서, 많은 복수의 아이슬 랜드가 시트(100A)의 면을 가로질러 양 부분(dimension)에 형성된다.
도 2B는 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하기 위한 절단된 층 구조의 개략적인 단면도이다.
증착 층이 측변을 완전히 덮도록 경사 채널(212)이 절단된다. 어느 실시 예에서, 대형의 복수의 아이슬랜드가 시트(200B)의 표면을 가로질러 양 부분에 형성된다.
어느 실시 예에서, 절삭 공정은 정밀 제어 양으로 재료의 증발 또는 절삭으로 증착 재료를 제거한다. 레이저 또는 다이싱 소는 (도 2A 및 도 도 2B에 수직 한) 적절한 깊이 제어를 위해 z축으로 제어되며, 추가 재료가 증착되도록 커르프 폭이 설정된다. (복수의 새로워 절단을 이용하는) 절삭의 제어된 양은 증착 층이 용융, 스미어링(smearing) 또는 재료 크로스오버(material crossover)에 열 영향을 받지 않는다.
어느 실시 예에서, 재료가 약 1-5마이크론의 깊이로 기판 쪽으로 해서 활성 재료가 (도 20의 최초 층) 아래로 전달된다. 나머지 기판은 기판에서 완전히 분리하기 전에 전지에 대한 기계적인 지지대 역할을 한다.
다음, 특정 전지의 기판이 패시베이션 응용을 위한 구역으로 이동한다. 폴리머와 금속 층의 스택, 또는 고체 상태 절연체와 금속 층의 스택을 포함할 수 있다. 도 3A는 본 발명의 실시 예의 제조 전의 절삭되어 채워진 고체 상태 전지(100A)의 개략적인 단면도이다. 공정은 단일 폴리머 도금을 이용하는데. 이 폴리머 재료의 막(film)은 기판 위에 붙여지고, 절삭될 영역에 있는 커르프(211) 또는 (212)를 채우고 전지의 상부를 덮는다(도 3A 또는 도 3B).
어느 실시 예에서, 폴리머 재료(324)는 미스트 스프레이(mist spray),베이퍼 프라임(vapor prime)을 통해 적용되거나 재료의 점성에 따라 닥터 브레이드(doctor blade)로 분배되어 라벨 된다.
도 3B는 본 발명의 실시 예의 고체 상태를 만드는 제조중의 절삭되어 채원진 고체 상태 전지(300B)의 개략적인 단면도이다. 어느 실시 예에서, 폴리머 재료(324)가 채널을 채우고 아일랜드(210)의 상부를 덮는다.
도 4A는 본 발명의 실시 예의 재 절삭 고체 상태 전지(400A)의 개략적인 도면이다. 어느 실시 예에서, 기판은 접촉 한정 및 전지 분리를 위해 레이저 절삭 시스템(또는 기계 또는 에칭/용해 장소)로 다시 이동된다.
레이저 빔 또는 다이싱 소는 패시베이션 재료(324)를 통해 수직 벽 채널(411)을, 그리고 각각의 전지의 상부 상의 접점(예를 들어, 애노드 접촉 층(122))에 대한 개구부를 절삭하거나(도 4A), 패시베이션 재료(324)를 통해 경사 벽 채널(412)를, 그리고 각각의 전지의 상부 상의 접점에 대한 개구부(414)를 절삭한다(도 4B).
접촉 한정을 따라 레이저 또는 다이싱 소가 원래 절삭 코로프 폭의 백분율로 설정된다. 각각의 전지 측의 모퉁이 및 중심에 있는 많은 지지 태브를 제외하고 패시베이션 재료 및 기판을 통해 절삭된다(도 4A, 도 4B 및 도5).
도 4B는 본 발명의 실시 예의 재절삭된 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다. 이 실시 예에서, 전지의 측면은 패시베이션 층(324)의 양호한 시일링을 제공하도록 경사지어 있다(도 1B, 2B 및 3B의 설명 참조). 도 5는 본 발명의 실시 예의 재절삭된 고체 상태 전지의 상 면도이다. 어느 실시 예에서, 전지(500)는 도 4A는 재절삭된 고체 상태 전지(400B)의 상면 도를 나타내는 반면, 다른 실시 예에서는 전지 (500)는 도 4B의 재절삭된 고체 상태 전지(400B)의 상면 도를 나타낸다.
이들 도면은 (도 4A의 실시 예에 대해) 채널(4110의 부분(즉, 관통 슬롯(416)이 절삭되는 반면, 나머지 부분은 당분간 절단된 밧데리를 연결상대로 유지하여 처리하기 위해 태브(417)로 남겨져 있다. 즉, 전지는 후 절삭 작업(post-ablation operation)를 통해 패기 외부 기판에 연결되어 있다. 픽크 앤 플레이스 시스템(pick-and-place system)을 이용하여 개별 전지에 대한 상진 및 하진 력(upward and downward force)에 의해 최종 분리가 성취된다.
도 6은 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는(어느 실시 예에서, 도 2A 또는 도 2B)와 유사한) 부분적으로 제조된 층 구조(600)의 개략적인 단면도이다.
색션 I에서 설명했듯이, 초기 전지 한계에 따라, 폴리머 재료의 막(film)이기판에 붙여져 있고 절삭 층을 채우고 전지 상면을 덮는다(도6). 폴리머 재료는 미스트 스플레이, 베이퍼 플라임을 붙이거나 재료의 점성에 따라 분배되거나 라벨된다. 패시베이션 재료는 고체의 적절한 레벨로 경화된다. 절연 고체 상태 필름을 이용할 때 이 재료는 마그네트론 스퍼터링 또는 증기 증착에 의해 증착된다(도6).
도 7은 본 발명의 실시 예의 고체 상태 전지를 제조하는 (어느 실시 예에서는 도 3A 또는 도 3B와 유사한) 절삭된 층 구조(700)의 대략적인 단면도이다. 과도한 폴리머 또는 절연체를 제거하기 위해 기판을 다시 레이저 절삭 시스템 또는 다이싱 소에 이동한다.
레이저 빔 또는 다이싱 소는 패시베이션 재료를 절삭하는 전지를 완전히 커 버하는 층을 남긴다.
레이저 빔 또는 다이싱 소는 패시베이션 재료를 절삭하고 전지를 완전히 커버하는 층을 남긴다.
도 8은 본 발명의 실시 예의 제조과정 중의 절삭되어 채워진 고체 상태 전지(800)의 개략적인 단면도이다. 어느 실시 예에서, 금속(810) 층이 증착된다. 기판은 금속 증착을 위해 진공 실에 배치된다. 어느 실시 예에서, 이는 마그네트론 스퍼터링 또는 진공 증착을 통해 성취된다(도 8).
기판은 접촉 한정 및 전지 분리를 위해 다시 레이저 절삭 시스템 또는 다이싱 소로 이동된다.
레이저 빔 또는 다이싱 소는 각각의 전지의 상면의 접점에 대한 패시베이션 재료 층을 절삭한다. 접촉 범위에 따라, 레이저는 원래 절삭 커로프의 백분율로 설정된다. 빔은 각각의 전지 측의 모퉁이 및 중심에 있는 작은 지지 태브를 제외하고 패시베이션 재료와 기판을 절삭한다(도 10).
도 9는 본 발명의 실시 예의 제조 중 고체 상태 전지(900)의 개략적인 단면도이다. 어느 실시 예에서, 충만 재료(810)는 채널(812)에 절삭되어 충만 재료 (810)의 얇은 층을 남긴다. 어느 실시 예에서, 기판이 접촉 한정 및 전지 분리를 위해 레이저 절삭 시스템 또는 다이싱 소에 다시 이동한다. 어느 실시 예에서, 레이저 빔 또는 다이싱 소는 각각의 전지의 상부의 접점에 대한 패시에이션 재료의 층을 절삭한다. 접촉 범위에 따라, 레이저는 원래 절삭 커르프 폭의 백분율(100% 미만)로 설정된다. 빔은 각각의 전지 측의 모퉁이 및 개구부 중심의 작은 지지 태 브(1017)를 제외하고 패시베이션 재료 및 기판을 절삭한다(도 10).
도 10은 본 발명의 실시 예의 처리 중 고체 상태 밧데리의 개략적인 단면도이다. 어느 실시 예에서, 후 절삭 작업(post allation operation)을 통해 기판에 유지된다.
픽업 앤드 플레이스 시스템(pick and place system)을 이용하여 개별 전지에 대한 상진 및 하진 힘에 대하여 전지의 분리가 성취된다.
도 11은 블랭킷 전지 공정 후 본 발명의 실시 예의 처리 중 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다. 양 접촉이 전지의 상부를 통하는 전지에 있어서, 공정은 절삭 범위를 제외하고 유사하다.
도 12는 절삭을 통해 형성된 상측 접점 및 전지를 도시한 제조 중 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다.
도 13은 붙여진 패시베이션의 제 1 층을 도시하는 제조 중 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다.
도 14는 전지를 균일하게 덮도록 래시베이션 재료의 제 1 층이 절삭된 것을 특정한 처리 중 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다.
도 15는 패시베이션 재료의 추가 층(들)이 붙여진(즉 금속이 붙여진) 것을 도시한 처리 중의 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다.
도 16은 전지의 접점 영역이 절단되고 이 전지가 기판 지지 태브를 제외하고 절단된 것을 도시한 처리 중 고체 상태 전지의 개략적인 단면도이다.
도 17은 확인된 접촉 태브와 확인된 지지 태브를 갖는 전지의 상면 도를 도 시한 처리 중 중의 고체 상태 전지(1700)의 개략적인 상면 도이다.
포토리스그래픽 기술
밧데리는 여러 크기로 마이크로 전자 응용에 백업 파워(backup power)를 제공하는데 이용되지만, 회로기판 상의 트레이스에 용접된 금속 태브를 이용하여 회로기판에 장착된 코인 전지가 일반적이다. 밧데리의 최소 크기는 일차적으로 금속 캐니스터(canister) 및 가스킷이 제한되기 때문에 직경이 수 미리미터로, 두께가 1-2mm 수미리미터로 제한된다.
이러한 제한은 밧데리가 전력을 제공하게 될 집적회로에 포함하는 패키지에 밧데리의 직접 집적화를 불가능하게 한다.
박막 고체 상태 밧데리는 여러 두께의 여러 기판에서 성취될 수 있다. 따라서, 고체 상태 박막 밧데리는 새도우 마스크 기술을 이용하여 제조해오고 있다. 이러한 어프로치는 층의 중첩, 마스크 공차, 마스크 개구부의 주변 아래에 증착된 필름의 빌로 언더(below under)로 인하여 밧데리 측의 최소 실제 크기를 10 미리미터로 제한된다. 이 어프로치는 기판 및 소정의 마스크 작업으로 기판에 이미 존재하는 필름에 대한 마스크의 물리적 응용으로 인해 미립자가 발생하는 경향이 있다. 이러한 미립자가 밧데리 구조에 들어가 밧데리가 충전/방전될 때 예측할 수 없는 작용을 하기 때문에, 이들 미립자는 잠재적인 고장 원인이 된다.
본 발명은 여러 필름이 증착된 다음, 패턴화되고 원하지 않는 구역을 제거하는 기술을 개시하고 있다. 이 기술에 의해, 밧데리의 푸트프린트(footprint)가 측에 대하여 약 1 미리미터에서 수십 센티미터까지 발생 된다. 더구나, 이 기술을 이 용하면, 밧데리가 집적회로 제조에 이용되는 밧데리와 유사하게 기판에 설치되어 최종 어셈블리와 집적 공정을 더 균일하게 하고 코스트를 효율적으로 할 수 있다. 층간의 어버랩/언더랩에 대하여 여러 방법이 가능하고 그리고, 특정 영역에서 재료를 선택적으로 제거하는 여러 방법이 또한 가능하다. 습식 또는 건식 에칭은 밧데리의 구조의 많은 필름에 대하여 가능하고 여러 광 감지 재료가 소정의 층을 패터링 하는데 이용될 수 있다.
밧데리 구조의 재료는 수용성이어서, 비수용성 포토레지스트 현상액 및 포스트 에지 레지스트 스트립퍼를 이용하여 재료와 남아 있어어야 하는 영역에서 재료 제거를 방지한다. 패턴화된 재료 및/또는 제공해야할 설계 구조와의 양립성에 따라 네가티브 톤(tone)과 포지티브 톤 레지스터가 가능하다.
마이크로 밧데리를 제조하기 위해, 증착되고 포토 형상(photo shaped )되고 다음에 순서대로 또는 반대 순서로 또는 두 개의 결합으로 증착된다.
인접 층에 대한 한 개의 층의 오버레이 거리(overlay distance)는 마스크 어린저 공차(mask aligner tolerance), 에치 크기 변화, 마스크 바이어스(mask bias)를 포함하는 여러 인자 및 리튬 도금 및 기밀 캡슐화를 포함하는 밧데리 성능에 관한 여러 인자에 의존한다.
도 18은 접촉 영역 및/또는 포토리소그래픽 기술로 패턴 된 전지 층을 도시한다.
임의 적으로, 포토리스그래픽 기술은 임의의 기판 지지 태브를 제외하고, 전지를 절단하는데 이용된다. 어느 실시 예에서, 전기(1800)는 기판(1801)에 증착된 연속 층에 의해 형성되어 있다. 다른 실시 예에서, 어느 연속 층에 적층 되는 상 축 층에 증착된다(이는 미국특허 출원 제 11/458,091호에 개시). 또 다른 실시 예에서, 기판(1801)은 캐소우드 전류 컬렉터 층(1802), 캐소우드 재료(1803), 전해질 층(1804)(예를 들면, 상술한 미국특허 출원 제 11/458,091호에 개시된 LiPON 또는 복수의 전해질 층), 밧데리가 조립된 후 충전되는 경우, 애노드 전류 컬렉터 층(1805) (또는 애노드 재료가 먼저 증착되는 경우, 애노드 전류 컬렉터 층(1805)에 의해 추종 되는 애노드 재료), 엔캡슐런트(1807) 및 구 또는 비아 관통 엔캡슐런트(1807)를 통해 애노드 전류 컬렉터 층(1805)를 포함하는 금속 층(1807)에 의해 덮혀진다.
실시 예는 기판 층(1801)에 실리콘, 알루미나, 쿠퍼, 스테인레스 스틸 또는 알루미늄을 이용한다. 어느 실시 예에서, 기판 두께는 금속 포일에 대해 0.001"에서 실리콘 및 알루미늄에 대해 대략 0.030"이다.
밧데리 크기는 2 제곱 센티미터 또는 그 이상 크게 약 1mm 제곱 또는 그 이하 일 수 있다.
이러한 크기의 밧데리는 실질적인 방전 용량을 제공하고 제조하기에 경제적으로 실용적이다. 밧데리는 요구에 따라 정사각형, 직사각형, 원형 또는 피라미드 형태를 할 수 있다.
어느 실시 예에서, 밧데리 구성은 금속 포일인 경우를 제외하고 캐소우드 전류 컬렉터(1801)의 증착에서 시작하는데, 이 기판은 전류 컬렉터 역할을 할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 기판은 절연 층( 예를 들어, 상부 금속 층(1807)으로부터 캐소우드 접촉 기판을 절연하는)(SiO2)에 의해 덮여져 있으며, 이 절연 층은 캐소우드 접촉을 위해 절연체에 구멍을 남기도록 패턴화된다. 어느 실시 예에서, 전류 컬렉터(1801)는 Ti/Ni 스택을 포함하며, 이 Ti는 접착을 촉진하기 위해 기판에 직접 증착되고, 캐소우드(예를 들어, LiCoO2)가 Ni에 접착이 잘되기 때문에, Ni는 캐소우드(1803)과 접촉한다). 또 다른 어프로치는 AI/Ni를 이용하며, AI는 핵생성을 방지하거나 감소시키고, 특히 캐소우드 두께가 수 마이크론으로 증가하기 때문에 캐소우드에서 발생하는 균열을 방지하도록 응력 완화 층의 역할을 한다. 어느 실시 예에서, 전류 컬렉터 필름 두께는 Ti에 대해 약 0.05-0.2 마이크론이고 Ni에 대해 약 0.1-0.5 마이크론이다. AI가 이용되는 경우, 필름 두께는 약 0.5-9마이크론이다.
전류 컬렉터를 패턴화하기 위해, 포토레지스트를 사용한 후, 그리고, 전류 컬렉터를 형성하기 위해 습식 또는 건식 에치 화학 작용을 이용한 후, 레지스트가 용매 및 플라즈마 O2 화학 작용을 이용하여 제거되고 다음 층이 이 경우에는 캐소우드가 증착된다.
어느 실시 예에서, 캐소우드(1803)는 소정의 응용을 위한 충전/방전 용량 요건에 따라 약 3-15 마이크론이다. 이 재료가 통상 LiCoO2 이다. 약 3 마이크론 이하 두께의 캐소우드가 생성되지만, 마이크로 밧데리에 대한 방전 용량은 응용 요건를 만족시키기에 통상 매우 낮다. 얇은 캐소우드가 충분한 경우가 있고, 제조 기술 및 밧데리 구조가 이 얇은 캐소우드 장치에 잘 적용되는 경우가 있다. 어느 실시 예에서, 캐소우드 SPR 220과 같은 포지티브 톤 포토레지스트(positive tone photoresist)를 이용하여 패턴되고 습식 화학 장치를 사용하에 에칭된다. 기저 캐소우드 전류 컬렉터에 대한 캐소우드의 오버레이는 약 에지 당 약 5020 마이크론(소형)이다. 포토마스크는 두 층 사이의 최악의 경우 비 정합과, 두 필름의 에치 및 오버에치로 인한 사이즈 변경을 수용하도록 크기가 되어 있다. 포토레지스트는 임의적으로 플라즈마 O2 화학 장치와 연결된 N-methylpyrrolidon(NMP)와 같은 용매를 사용하여 제거된다.
캐소우드 측벽 프로화일(sidewall profile)은 기판 층(예를 들어, LiPON, 애노드 금속 등)이 그 측벽을 어떠케 잘 덮을 것인가를 결정하기 때문에 이 측벽 프로화일이 중요하다.
가파르거나 요가(re-entrant) 측벽은 스탭 커버러지(step coverage)를 향하게 하고. 어느 경우에 필름 커버러지가 불연속적으로 되게 한다. 따라서, 경사진 측벽이 바람직하다. 새도우 마스크 증착은 필름이 최대 두께인 점으로부터 필름이 테이퍼 되지 않은 점까지 측정해서 100 마이크론 이상으로 연장한 길고 테이퍼된 프로화일이 야기된다. 포토 패턴되고 건식 에칭 된 LiCoO2 에서 수직하고 음적으로 수직하게 될 수 있거나 양적으로 경사지게 할 수 있다. 후자의 경우가 바람직한 경사이다. 법선의 20-70도의 이탈 경사는 필름의 테이퍼 영역에 너무 많은 디바이스 영역(device area)을 희생하지 않으면서, 수직 또는 요각 측벽의 바람직하지 않은 부작용을 방지하는데 적절하다. 이 범위의 각은 포토레지스트 재료, 노광, 현상 시 간, LiPON 에칭 화학 물질 및 에칭 파라미터(예를 들어, 온도, 교반 등)의 적절한 결합으로 성취될 수 있다.
캐소우드가 패턴화되자마자, 캐소우드가 어닐되고, 다음에 고체 전해질, 즉, LiPON(1804)이 2727, 2723, 2729를 포함하는 2720 시리즈, 2770 및 2772 를 포함하는 2770 시리즈, 2731 및 2737를 포함하는 2730 시리즈와 같은 HD 마이크로시스템의 열러 폴리미디와, Dow Chmical Company의 WL-5351 및 WL-3010과 같은 포토디파인어블 실리콘(photodefinable silicon)과 같은 네가티브 톤 포토레지스트를 이용하여 증착, 포토 패턴 된다.
LiPON이 수용성이기 때문에,가장 상업상 이용가능한 포지티브 톤 레지스트는 물을 기반으로한 현상액으로 인해 LiPON을 패턴하는데 적절하지 않다. 전해질 두께는 통상적으로 약 0.5-2.5마이크론이다. 대안적으로, LiPON은 캐소우드를 패턴하기 전에 증착된 다음, 위에서 설명했듯이, 캐소우드가 패턴될 수 있다. 첫 번째의 경우, LiPON 크기는 기저 캐소우드에 대해 아래에 위치하거나 위에 위치할 수 있다. 후자의 경우에는, LiPON은 캐소우드 포토마스크로 패턴시 LiPON위로 연장하도록 캐소우드에 대해 아래에 위치해야 한다.
LiPON 보더(border)는 캐소우드 전류 컬렉터 에지 위를 연장할 수 있거나 전류 컬렉터 보더에 못미쳐서 종단된다. LiPON을 전류 컬렉터 보더 내에 한정함으로써 캐소우드에 대한 접촉은 전류 컬렉터 또는 와아어본딩, 솔러딩, 전도 에폭시 등의 엑세스르 위한 전류 컬렉터의 부분을 남기므로써 이루어질 수 있다. 상부 및 저부 표면 접촉 시스템을 이용할 때, 캐소우드 전류 컬렉터가 전도 기판을 통해 액세 스된다. 오버레이/언더레이 거리는 에지 당 약 5-20 마이크론이다. 포토레지스트는 비수용성 용매 및 임으로 플라즈마 O2 화학물질를 이용하여 제거된다. 다음, 애노드 및/또는 애노드 전류 컬렉터(1805)가 약 0.5-3마이크론으로 이용될 수 있다.
또한, 알루미늄이 이용될 수 있는데, 이 알루미늄은 도금이 아니라, 합금, 애노드 및 디바이스 성능 역할을 하지만, 충전 전압이 다른 수 있다. 어느 실시 예에서, LiPON이 캐소우드 아래에 위치하는 경우, 애노드는 완전히 LiPON 정상에 존재해야 하거나(그렇지 않으면, 밧데리는 전기적으로 단락될 것이다), LiPON이 캐소우드에 대해 위에 위치하는 경우, 애노드는 LiPON 주변 위로 연장하지 말아야 한다. 그렇지 않으면, 장치는 단락될 것이다. 어느 실시 예에서, 기저 LiPON이 애노드 형성 중 포토레지스트 현상액 또는 기타 수용액에 노출되는지 여부에 따라 포토레지스트를 이용하여 패턴된다.
다시, 전형적인 오버랩/언더랩 거리는 에지당 약 5-20이다. 어느 실시 예에서, 애노드는 TI 및 AI인 경우에 합성 이온 에칭(RIG)로 그리고 Cu 및 Ni인 경우 습식 화학 물질로 에칭된다. 어느 실시 예에서, 습식 화학 물질은 Ti 및 Ni을 에칭하는데 이용되지만, 건식 에칭이 청결 및 에칭 제어를 위해 그리고, 수용성 에칭 용매를 이용하는 경우, 습식 화학물질이 부주위로 LiPON을 에칭하는 것을 방지하는데 바람직하다.
어느 실시 예에서, 애노드는 기저 재료를 형성하기 전에 형성된다. 어느 실시 예에서, 포토레지스트가 용매와 플라즈마 O2 화학물질의 재료를 이용하여 제거된 다. 필름에 대해 그 아래로 직접 위치한 하나 이상의 연속 증착 층을 갖는 피라미드식 스택의 경우, 밧데리 적층에서 이러한 구성을 갖는 층은 순차적으로 증착된 후, 스택에서 가장 위에 위치한 층에서 시작하여 적층 된다.
어느 실시 예에서, 다음 단계는 장치를 캡슐화하거나 패시베이션하고 전도 에폭시와, 와이어본드, 솔더 및 접속하게 액세스를 위해 애노드/애노드 전류 컬렉터를 밧데리 주변에 이동 시킨다.
캡슐화는 밧데리 재료가 증기, 산소 및 환경 오염의 노출에서 보호되는 것이 바람직하다. 리튬은 다른 성분 및 합성물과 용이하게 반응하여 밧데리의 생성 후에 외부 세계와 격리되어야 한다. 어느 실시 예에서, 이것은 다층 및 스핀 온 재료(spin on material)를 이용하여 성취되며 통상 유지재료는 결함이 있고 비평면 표면을 제거하기 위해 실리콘, 폴리미드, 에폭시 및 위에서 설명한 폴리머와 같은 각각의 층(1806)에 이용한 다음, AI 또는 Cu와 같은 금속 층이 외부 오염 물질이 활성 밧데리 구조로 흘러들어가는 것을 방지하기 위해 증착된다.
본 발명의 실시 예에서, 질소의 하나 이상의 층과 하나 이상의 금속 층을 포함하는 대안적인 캡슐화 구조가 고려된다. 다층 스택의 연속 층은 약 15-30 마이크론 까지 선행 층의 보더(border)위로 연장한다. 이것이 실 링(seal ring)를 제공한다. 유기층 두께는 약 8-10마이크론이고, 기저 금속 층을 애노드/애노드 전류 컬렉터에 전기적으로 연결하게 하는 비아(via)를 포함한다.
금속은 각각의 증착 층에 대해 약 1-3 마이크론의 두께를 갖는다. 최종 층은 통상 실리콘 질소로 약 0.5-`1 마이크론의 두께를 가지며, 추가적인 기밀 보호를 하며, 집적회로 패키지 재료와 양립할 수 있다. 이 층은 마멸 및 핸들링 손상에 대한 물리적 장벽을 평활하는 역할을 한다.
기판이 캐소우드 전류 컬렉터와 접촉하는데 이용되는 경우, 캐소우드 전류 컬렉터는 완전히 실되어 전기접촉에 대해 후에 엑세스를 제공하기 위해 캐소우드 전류 컬렉터 태브가 패시베이션 처리 중 노출해야 하는 경우에 비해 양호한 기밀 실을 제공한다. 유기/금속/금의 다층에 대한 어프로치는 유기체의 단일의 평활 층을 이용한 다음, 쿠퍼, 또는 니켈 또는 금의 두꺼운 층을 전기 도금하여 습기 및 상호 장벽과 애노드에 대한 접점을 제공하는 것이다.
어느 실시 예에서, 밧데리 스택의 어느 층에 대해, 우각을 갖는 것보다는 모퉁이를 챔퍼하는 것이 바람직하다. 어느 실시 예에서, 이것은 두 개 이상의 라인 새그먼트(line segment)를 이용하여 포토마스크에 모퉁이를 형성함으로써 성취된다. 포토 및 에칭 처리는 포토마스크에서 그려진 것보다 점차 더 모퉁이를 자연적으로 둥글게한다. 어느 실시 예에서, 일차적인 장점은 응력완화로 필름의 응력 파괴의 가능성을 감소하는 것이다. 이러한 장점은 캐소우드가 더 두꺼워지기 때문에, 큰 측벽에 걸친 포토레지스트 커버리지는 우각을 갖는 구조에 대해 증가할 것이다.
본 발명의 어느 실시 예의 특징은 애노드 접점을 갖는 기판, 이 애노드 접점위에 증착된 LiPON 전해진 분리기 및 LiPON과 애노드 접점 사이의 리튬 애노드 재료의 도금 층을 포함하는 장치를 제공한다.
어느 실시 예에서, 애노드 접점은 쿠퍼를 포함하고 기판은 폴리머를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 LiPON을 애노드 접점에 증착하는 증착 장소, 애노드 기판을 형성하기 위해 리튬을 애노드 접점에 도금하는 임의의 도금장소, 캐소우드 기판을 형성하도록 캐소우드 재료를 기판에 증착하고 LiPON을 캐소우드 재료에 증착하는 캐소우드 증착 재료와, 캐소우드 기판과 애노드 기판사이에 샌드위치된 폴리머 전해질 재료를 사용하여 애노드 기판을 캐소우드 기판에 조립하는 어셈블리 장소를 포함하는 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에서, 증착 장소는 LiPON의 스퍼터 증착을 포함한다.
어느 실시 예에서, LiPON은 애노드 접점에 증착되며, 이 두께는 약 0.1 마이크론과 약 1 마이크론 사이이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층의 두께는 약 0.1마이크론 이하이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 약 0.1마이크론 이다. 어느 실시 예에서는 이 LiPON 층은 약 0.2마이크론이다. 어느 실시 예에서 이 LiPON 층은 약 0.3 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.4 마이크론이다.
어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.7마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.0 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.1 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.2 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.3마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.4 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.0 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.1 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.2 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.3 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.4 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2,6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 3.0 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 3.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 4 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 4.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 5.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 7마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 10 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 10 마이크론 이상이다.
어느 실시 예에서, LiPON 은 캐소우드 접점에 증착되어 있으며 그 두께는 약 0.1 마이크론과 약 1 마이크론 사이이다. 어느 실시 예에서, 이 캐소우드의 LiPON 층은 약 0.1 마이크론 이하이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.1 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.2 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.4 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.5마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 0.9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.0 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.1 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1,2 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.3 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.4 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 1.9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.0 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.1 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.2 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.3 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.4 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.5 마이크 론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 2.9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 3 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 3.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 4 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 4.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 5.5 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 6 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 8 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 7 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 9 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 10 마이크론이다. 어느 실시 예에서, 이 LiPON 층은 약 10 마이크로 이상이다
어느 실시 예에서, 금속 장소는 리튬 상대 전극과 애노드의 도금된 리튬 사이의 0.6mA에서 약 40mV의 전압과 약 0.9mA/cm2의 밀도로 전기도금을 수행한다.
본 발명의 실시 예에서, 리튬은 애노드 커넥터상에 도금되도록 액체 프로필렌 카보네이트/LiPF6 전해질 용액 및 LiPON 장벽/전해질 층을 통해 전도된다. 본 발명의 실시 예에서, 리튬이 캐소우드 커넥터 상에서 도금되도록 리튬이 액체 프로필렌 카본네이트/LiPF6 전해질 용액 및 LiPON 장벽/전해질 층을 통해 전도된다.
본 발명의 실시 예는 애노드, 캐소우드 및 전해질 구조를 갖는 밧데리를 포함하는 장치를 제공하는 것으로, 이 애노드는 리튬을 포함하는 애노드 재료와, 애 노드의 적어도 일부를 덮은 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하며, 캐소우드는 리튬을 포함하는 캐소우드 재료와, 캐소우드의 적어도 일부를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하며, 전해질 구조는 애노드를 덮은 LiPON 장벽/전해질 층과 캐소우드를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층 사이에서 샌드위치된 폴리머 전해질 재료를 포함한다.
이 장치의 실시 예에서, 캐소우드 재료는 캐소우드 접촉 재료상에 증착된 LiCoO2 를 포함하며 다음 캐소우드를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층이 증착된다.
이 장치의 실시 예에서, 리튬 애노드 재료가 애노드를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 통해 쿠퍼 애노드 접점상에 도금된다.
이 장치의 실시 예에서, 애노드 재료는 NiPON 장벽/전해질 층에 의해 적어도 부분적으로 덮힌 재료의 양 주 표면상에 증착된다.
이 장치의 실시 예에서, 캐소우드 재료를 금속 시트의 양 주 표면에 증착되고, LiPON 장벽/전해질 층에 의해 적어도 부분적으로 덮여 있다.
이 장치의 실시 예에서, 캐소우드 접촉 재료는 캐소우드 재료가 증착된 금속 매쉬를 포함한다.
장치의 실시 예에서, 리튬 애노드 재로는 애노드 접촉 층을 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 통해 애노드 접촉 포일의 양 주 표면에 도금된다.
장치의 어느 실시 예에서, 리튬 애노드 재료가 접촉 포일을 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 통해 접촉 포일의 제 1 주표면상에 도금되고 리튬 캐소우드 재료가 접촉 포일의 제 2 주표면상에 증착된 다음, 캐소우드를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층 이 스퍼터링에 의해 증착된다.
이 장치의 실시 예에서, 리튬 캐소우드 재료가 캐소우드 접촉 포일의 양 주 표면상에 증착된 다음, 캐소우드를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층이 스퍼터링에 의해 증착된다.
이 장치의 실시 예에서, 리튬 캐소우드 재료가 캐소우드 접촉 매쉬의 양 주요 표면 상에 증착된 후, 캐소우드를 덮는 LiPON 장벽/ 전해질 층이 스퍼터링에 의해 증착된다.
실시 예에서, 본 발명의 또 다른 태양은 리튬을 포함하는 애노드 재료와, 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/ 전해질을 포함하는 제 1 시트를 제공하는 단계와; 리튬을 포함하는 개소우드 재료와, 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 캐소우드 재료를 포함하는 제 2 시트를 제공하는 단계와; 제 1 시트의 애노드 재료 층을 덮는 LiPON 장벽/전해질 층과 제 1 캐소우드 시트의 캐소우드 재료를 덮는 LiPON/전해질 층사이에 폴리머 전해질 재료를 샌드위치하는 단계를 포함하는 방법을 구비한다.
본 발명의 실시 예는 리튬을 포함하는 캐소우드 재료와, 이 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 제 3 시트를 제공하는 단계와; 리튬을 포함하는 캐소우드 재료와 이 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 제 4 시트를 제공하는 단계와; 제 3 시트의 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층과 제 4 시트의 캐소우드 층을 덮는 LiPON 장벽/전해질 층 사이에 폴리머 전해질 재료를 샌드위치하는 단계와;
제 1 시트의 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층과 제 4 시트의 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/ 전해질 층 사이에 폴리머 전해질 재료를 샌드위치하는 단계를 구비한다.
이 방법의 실시 예에서, 애노드는 LiPON 층을 통해 쿠퍼 애노드 접촉 층상에 층으로 증착된다.
이 방법의 실시 예에서, 리튬 애노드의 증착이 프로릴렌 카보네이트/LiPF6 전해질 용액에서 전기 도금에 의해 성취된다.
이 방법의 실시 예에서, 제 1 시트는 애노드 재료 반대 표면에 캐소우드 재료와 이 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하며; 제 2 시트는 리튬을 포함하는 애노드 재료와 이 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하며, 이 방법은 리튬을 포함하는 애노드 재료와, 이 애노드 재료를 덮는 제 1의 표면상에 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 애노드 재료와, 리튬을 포함하는 애노드 재료와, 이 애노드 재료를 제 1 표면의 반대의 제 2 표면상에 덮는 LiPON 장벽/ 전해질 재료를 포함하는 제 3 시트를 포함하는 단계와; 제 1 시트의 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층과 제 3 시트의 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층사이에 폴리머 전해질 층을 샌드위치시키는 단계를 구비한다.
어느 실시 예에서, 본 발명의 태양은 리튬을 포함하는 애노드 재료와, 이 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 제 1 시트와, 리튬을 포함하는 캐소우드 재료와, 이 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 제 2 시트와, 제 1시트의 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층과 제 1 캐소우드 시트의 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층 사이에 폴리머 전해질 재료를 샌드위치하는 수단을 포함하는 장치를 제공한다.
이 장치의 실시 예는 리튬을 포함하는 애노드 재료와, 이 애노드 재료를 커버하는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 제 3 시트와; 리틈을 포함하는 캐소우드 재료와 이 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 제 4 시트와; 제 3 시트의 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층과 제 4 시트의 캐소우드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층사이에 폴리머 전해질 재료를 샌드위치하는 수단돠;
제 1 시트의 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층과 제 4시트의 캐소우드 재료를 덮은 LiPON 장벽/전해질 층 사이에 폴리머 전해질 재료를 샌드위치 하는 수단을 구비한다.
본 발명은 기판, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터, 임의의 애노드 재료 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 포함하는 제 1 시트를 제공하는 단계와, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 통해 하나 이상의 재료 제거 작업을 수행하고, 서로 분리되는 제 1의 복수의 밧데리 전지를 남기도록 기판의 제 2 부분을 제거하지 않지만, 기판의 제 1 부분을 제거하며, 제 1의 복수의 밧데리 전지가 제 1 시트의 단일의 분리되지 않은 부분에 부착된다.
이 방법의 어느 실시 예는 다수의 전지의 측을 덮도록 제 2 재료를 시트에 층착하는 단계를 더 포함한다.
이 방법의 실시 예는 제 2 재료의 서브 부분(sub-portion)을 제거하여 다수의 저지를 서로 분리하도록 제 1 재료 제거 작업을 수행하는 단계를 포함한다.
실시 예에서, 제 2 재료는 전지를 보호하기 위해 증착된 전기 절연체이다.
실시 예에서, 제 2 재료는 LiPON을 포함한다.
실시 예서, 재료 제거 작업은 레이저 절삭을 포함한다.
실시 예에서, 재료 제거 작업은 포트리스크래픽을 포함한다.
실시 예에서, 재료 제거 작업은 약 10마이크론 이하의 폭을 갖는 전지사이에 트랜치를 형성한다.
실시 예에서, 본 발명은 기판, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터, 임의의 애노드 재료 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 포함하는 제 1 시트의 소오스와; 서로 분리되지만 남아 있는 복수의 전지가 제 1 시트의 단일 부분에 적어도 부착된 복수의 밧데리 전지를 남기도록 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 통해, 그리고 기판의 제 1 부분을 통하지만, 기판의 제 2 분을 통하지 않고 재료를 제거하는 수단을 포함한다.
장치의 실시 예는 복수의 전지의 층을 덮도록 적어도 시트에 제 2 재료를 증착하는 수단과; 복수의 전지를 서로 분리하도록 제 2 재료의 서브 부분으로부터 재료를 제거하는 수단을 포함한다.
장치의 실시 예는 복수의 전지 측을 덮도록 제 2 재료를 시트에 증착하는 수단을 더 포함한다.
실시 예에서, 제 2 재료는 전지를 보호하도록 증착된 전기 절연체이다. 실시 예에서, 제거 수단은 레이저 절삭을 포함한다. 실시 예에서, 제거 수단은 포토리소그래픽을 포함한다. 실시 예에서, 재료 제거 작업은 약 10마이크론 이하의 폭을 갖는 전지 사이에 트랜치를 형성한다.
실시 예에서, 본 발명은 기판, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터, 임의의 애노드 재료 및 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층과; 서로 분리되지만 남아 있는 복수의 밧데리 전지 중 각각의 하나가 제 1 시트의 단일 부분에 적어도 부착된 복수의 밧데리 전지를 남기도록, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 통해, 그리고, 기판의 제 1 부분을 통하지만, 기판의 제 2 부분을 통하지 않고 재료를 제거하도록 구성된 제 1 재료 제거 장소를 포함하는 장치를 제공한다.
장치의 실시 예는 복수의 전지 측을 덮도록 패시베이션 재료를 시트에 증착하는 증착장소와; 제 2 재료의 서브 부분을 제거하여 복수의 전지르 서로 분리하도록 구성된 제 2 재료 제거 장소를 포함한다.
대안적으로, 이 방법 및 장치는 상술했듯이, 복수의 전지 측을 적어도 덮도록 패시베이션 재료를 시트에 증착하는 증착 장소를 더 포함하고, 제 1 재료 제거 장소는 또 다른 증착 장소 뒤에 배치될 수 있고, 서로 분리되지만 남아있는 복수의 밧데리 전지 중 각각의 하나는 제 1시트이 단일 층에 적어도 부착된 복수의 밧데리 전지를 남기도록 패시베이션 재료, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 통해, 그리고 복수의 밧데리 전지를 통하지만, 기판의 제 2부분을 통하지 않도록 재료를 제거하도록 구성된 제 1 재료 제거 장소를 더 포함한다.
실시 예에서, 패시베이션 재료는 하나 이상의 폴리머 층과 교번하는 하나 이상의 금속 층을 포함한다.
실시 예에서, 제 1 시트는 애노드 재료 반대의 표면위에 캐소우드 재료와 이 캐소우드 재료를 덮는 LIPON 장벽/전해질 층을 포함하며, 제 2 시트는 리튬을 포함하는 애노드 재료와 이 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/ 전해질 층을 포함하며, 이 장치는 리튬을 포함하는 애노드 재료와 이 애노드 재료를 제 1 표면에 덮는 LiPON 장벽/전해질 층 및 리튬을 포함하는 애노드 재료 및 제 1 표면 반대의 제 2 표면상에 애노드 재료를 덮는 LiPON 장벽/전해질 층을 포함하는 제 3 시트와; LiPON 사이에 폴리머 전해질 재료를 샌드위치 하는 수단을 더 구비한다.
상기 설명은 예시적이지 제한적이지 않다는 것을 이해해야 한다. 설명했듯이, 여러 실시 예의 많은 변경이 있다는 것을 당업자를 알 수 있을 것이다.

Claims (36)

  1. a) 기판을 포함하는 제 1 시트를 제공하는 단계와;
    b) 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애도드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 기판에 증착시키는 단계를 구비하는 밧데리 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 상기 층은 산화 리튬화한 조성물을 함유하며;
    산화 리튬화한 조성물을 함유하는 하나 이상의 층의 구성은 건식 및 습식 화학처리를 포함하는 처리에 의해 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층으로부터 포토레지스트 재료의 제거를 포함하는 포토리소그래픽 공정에 의해 적어도 부분적으로 패턴되는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    포트리소그래픽 공정에 의해 부분적으로 패턴할 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층은 캐소우드 재료인 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    캐소우드 재료는 LiCoO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    캐소우드 재료의 구성은 양의 경사를 갖는 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    캐소우드 재료의 경사는 법선에서 약 20에서 약 70도인 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    포토리소그래픽 기법에 의해 적어도 부분적으로 패턴될 산화 리튬 조성물을 함유하는 층은 전해질인 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    진해질은 LiPON을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    건식 화학 처리는 비 수용성 용매의 응용을 포함하는 것을 특징으로 하는 박 막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    건식 화학 처리는 플라즈마 O2 화학물질의 응용을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    포토리소그래픽 공정은,
    a) 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 하나 이상의 층의 표면에 포토레지스트적용하는 단계와;
    b) 패턴을 제공하기 위해 포토레지스트 재료를 처리하는 단계와;
    c) 포토레지스트 재료의 부분을 제거하도록 현상액을 적용하여 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층의 마스크 부분과 마스크되지 않은 부분을 형성하는 단계와;
    d) 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층의 마스크되지 않은 부분을 제거하는 단계와;
    e) 건식 화학 처리에 의해 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층으로부터 나머지 포토레지스트 재료를 제거하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    포토레지스트는 포지티브 톤 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    포토레지스트는 네가티브 톤 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    습식 화학 처리는 유기 용매의 응용을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    유기 용매는 N-메틸릴로리던(Methypyrrolidone)을 함유하는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    포토리소그래픽 공정 의해 산화 리튬 조성물을 함유하는 층의 패터링은 산화리튬 조성물을 함유하는 층의 최초 형성의 약 72시간 내에서 수행되는 것을 특징으 로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    포토리소그래픽 공정에 의해 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층의 패터링은 산화 리튬화한 조성물의 초기 형성의 약 48시간 내에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  17. 제 1항에 있어서,
    캐소우드 재료는 LiCoO2 를 포함하고, 전해질은 LiPON을 포함하고, 캐소우드 오버레이/언더레이(overlay/umderlay)거리에 대한 전해질은 에지 당 약 5-약 20마이크론인 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    전해질은 캐소우드를 완전히 오버레이하는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  19. 제 1항에 있어서,
    캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 전해질 층을 적용하는 두 개이상의 처리 단계는 상이한 공정 장치에서 수행되며, 박막 리튬 밧 데리를 제조하는 중에, 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 하나 이상의 층은 처리 단계사이의 일반 공기 조건에 노출되는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  20. 제 1항에 있어서,
    포토리소그래픽 공정에 의해 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층의 패턴화는 산화 리튬화한 조성물을 함유하는 층의 최초 형성의 약 72시간 내에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막 리튬 밧데리를 제조하는 방법.
  21. 기판, 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 포함하는 제 1 시트를 제공하는 단계와;
    서로 분리되는 제 1 복수의 밧데리를 남게 하지만, 이 제 1 복수의 밧데리는 제 1 시트의 단일의 분리되지 않은 부분에 부착하도록 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 통하여 재료를 제거하도록 하나 이상의 재료 제거 공정을 수행하고 기판의 제 2 부분을 제거하지 않지만 기판의 제 1 부분을 제거하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    하나 이상의 재료 제거 공정은 레이저 절삭 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21항에 있어서,
    하나 이상의 재료 제거 공정은 포토리소그래픽 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 21항에 있어서,
    복수의 전지 측을 적어도 덮도록 제 2 재료를 시트에 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    제 2 재료의 서브 부분을 제거하여 복수의 전지를 서로 분리하도록 하나 이상의 재료 제거 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    제 2 재료는 전지를 보호하기 위해 증착된 전기 절연체인 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 24항에 있어서,
    제 2 재료는 LiPON을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 24항에 있어서,
    제 2 재료는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 기판, 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 포함하는 제 1 시트의 소오스와;
    서로 분리된 복수의 밧데리 전지를 남기지만, 남아 있는 복수의 밧데리 전지의 각각의 하나는 제 1 시트의 단일 부분에 부착되도록 캐소우드 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 통해, 그리고 기판의 제 1 부분을 통하지만 기판의 제 2 부분을 통하지 않고 재료를 제거하는 재료 제거 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 29항에 있어서,
    재료 제거 수단은 레이저 절삭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 29항에 있어서,
    재료 제거 수단은 포토리소그래픽 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 기판, 캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 포함하는 제 1 시트의 소오스와;
    캐소우드 전류 컬렉터, 캐소우드 재료, 애노드 전류 컬렉터 및 이 애노드 전류 컬렉터로부터 캐소우드 재료를 분리하는 전해질 층을 제거하고 서로 분리된 복수의 밧데리 전지를 남기지만 나머지 복수의 밧데리 전지 중 각각의 하나는 제 1 시트의 단일부분에 부착되도록 기판의 제 1 부분을 제거하지만 기판의 제 2 부분을 제거하지 않도록 구성된 제 1 재료 제거 장소를 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    재료 제거 장소는 레이저 절삭 장소를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제32항에 있어서,
    재료 제거 장소는 포토리소그래픽 장소를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 32항에 있어서,
    복수의 전지 측을 덮도록 패시베이션 재료를 시트에 증착하는 증착 장소와;
    제 2 재료의 서브 부분을 제거하여 복수의 전지를 서로 분리하도록 구성된 제 2 재료 제거 장소를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    패시베이션 재료는 하나 이상의 폴리머 재료와 교호하는 하나 이상의 금속 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020097003209A 2006-07-18 2007-07-18 고체상태 마이크로 배터리의 포토리소그래픽 제조, 싱글레이션 및 패시베이션 방법 및 장치 KR101379243B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80771306P 2006-07-18 2006-07-18
US60/807,713 2006-07-18
PCT/US2007/016276 WO2008011061A1 (en) 2006-07-18 2007-07-18 Method and apparatus for solid-state microbattery photolithographic manufacture, singulation and passivation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090046838A true KR20090046838A (ko) 2009-05-11
KR101379243B1 KR101379243B1 (ko) 2014-03-28

Family

ID=38645695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097003209A KR101379243B1 (ko) 2006-07-18 2007-07-18 고체상태 마이크로 배터리의 포토리소그래픽 제조, 싱글레이션 및 패시베이션 방법 및 장치

Country Status (8)

Country Link
US (3) US20080032236A1 (ko)
EP (2) EP2434567A3 (ko)
JP (1) JP5680851B2 (ko)
KR (1) KR101379243B1 (ko)
CN (2) CN102290605A (ko)
CA (1) CA2658092A1 (ko)
SG (1) SG173372A1 (ko)
WO (1) WO2008011061A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140096333A (ko) * 2011-11-02 2014-08-05 이-뗀 박막 리튬이온 마이크로배터리의 제조방법 및 이 제조방법을 이용하여 제작된 마이크로배터리
KR101661174B1 (ko) 2015-05-22 2016-10-10 한국과학기술연구원 플렉시블 박막형 리튬이차전지 및 그 제조방법
KR20200103778A (ko) * 2017-12-28 2020-09-02 히다치 조센 가부시키가이샤 전고체 전지, 그 제조방법 및 가공장치
KR20210028695A (ko) * 2018-07-20 2021-03-12 다이슨 테크놀러지 리미티드 에너지 저장 디바이스

Families Citing this family (147)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7387851B2 (en) 2001-07-27 2008-06-17 A123 Systems, Inc. Self-organizing battery structure with electrode particles that exert a repelling force on the opposite electrode
CA2426156C (en) 2000-10-20 2011-04-05 Massachusetts Institute Of Technology Reticulated and controlled porosity battery structures
WO2003012908A2 (en) 2001-07-27 2003-02-13 Massachusetts Institute Of Technology Battery structures, self-organizing structures and related methods
WO2004012286A1 (en) 2002-07-26 2004-02-05 A123 Systems, Inc. Bipolar articles and related methods
US20090202903A1 (en) 2007-05-25 2009-08-13 Massachusetts Institute Of Technology Batteries and electrodes for use thereof
KR101773498B1 (ko) * 2007-10-25 2017-09-01 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 박막 배터리들의 대량 생산을 위한 방법
US7968378B2 (en) * 2008-02-06 2011-06-28 Infineon Technologies Ag Electronic device
JP2011512010A (ja) * 2008-02-12 2011-04-14 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 小型バッテリとこれに用いる電極
JP5038954B2 (ja) * 2008-03-26 2012-10-03 富士重工業株式会社 電極の製造方法
US8093532B2 (en) 2008-03-31 2012-01-10 Electro Scientific Industries, Inc. Laser machining of fired ceramic and other hard and/or thick materials
FR2936106B1 (fr) * 2008-09-16 2010-10-01 Commissariat Energie Atomique Micro-batterie au lithium comportant une couche d'encapsulation et procede de fabrication.
JP5540643B2 (ja) * 2009-02-03 2014-07-02 ソニー株式会社 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
JP5515307B2 (ja) * 2009-02-03 2014-06-11 ソニー株式会社 薄膜固体リチウムイオン二次電池
FR2943181B1 (fr) * 2009-03-16 2011-05-13 Commissariat Energie Atomique Microbatterie au lithium et son procede de fabrication
JP2010245031A (ja) * 2009-03-20 2010-10-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 蓄電デバイス及びその作製方法
JP5202420B2 (ja) * 2009-04-09 2013-06-05 株式会社アルバック 真空部品に付着した薄膜の除去方法
US20100261049A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-14 Applied Materials, Inc. high power, high energy and large area energy storage devices
KR101069257B1 (ko) 2009-06-03 2011-10-04 지에스나노텍 주식회사 섀도우 마스크의 사용을 최소화한 박막전지의 제조방법
FR2947386B1 (fr) * 2009-06-29 2011-09-23 Commissariat Energie Atomique Microbatterie lithium-ion non equilibree, procede de realisation d'une microbatterie au lithium et microbatterie au lithium
EP2299515B1 (fr) * 2009-08-28 2013-04-03 STMicroelectronics (Tours) SAS Procédé d'encapsulation d'une batterie de type lithium-ion en couches minces directement sur le substrat
FR2950741A1 (fr) * 2009-09-28 2011-04-01 St Microelectronics Tours Sas Procede de formation d'une batterie lithium-ion verticale en couches minces
EP2306579A1 (fr) * 2009-09-28 2011-04-06 STMicroelectronics (Tours) SAS Procédé de formation d'une batterie lithium-ion en couches minces
US8784511B2 (en) * 2009-09-28 2014-07-22 Stmicroelectronics (Tours) Sas Method for forming a thin-film lithium-ion battery
FR2951876B1 (fr) 2009-10-26 2012-02-03 Commissariat Energie Atomique Micro-batterie au lithium munie d'une couche d'encapsulation conductrice electroniquement
KR101154545B1 (ko) * 2009-11-23 2012-06-13 지에스나노텍 주식회사 향상된 전류 집전 효율을 갖는 박막 전지
CN102656728B (zh) * 2009-11-30 2015-02-11 Oc欧瑞康巴尔斯公司 锂离子电池及这类电池的制造方法
US8877388B1 (en) 2010-01-20 2014-11-04 Sandia Corporation Solid-state lithium battery
US20110183183A1 (en) 2010-01-26 2011-07-28 Grady Steven C Battery arrays, constructions and method
FR2956926A1 (fr) 2010-03-01 2011-09-02 Commissariat Energie Atomique Microbatterie et son procede de fabrication
DE102010029060A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Dünnschichtbatterie und entsprechende Dünnschichtbatterie
FR2961638B1 (fr) * 2010-06-21 2012-07-06 Commissariat Energie Atomique Microbatterie et procede de fabrication d'une microbatterie
FR2965110B1 (fr) * 2010-09-20 2012-09-28 Commissariat Energie Atomique Procede de structuration d'une couche polymere et procede d'encapsulation d'une microbatterie
KR20120031606A (ko) * 2010-09-27 2012-04-04 주식회사 엘지화학 부식방지용 보호층이 선택적으로 형성된 전극리드, 및 이를 포함하는 이차전지
DE102010062140B4 (de) 2010-11-29 2014-04-03 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Batterieelektrode und Verfahren zum Herstellen derselben, sowie Batterie
DE102010062143B4 (de) 2010-11-29 2016-08-04 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Batterieelektrode und Verfahren zum Herstellen derselben
JP2012169165A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Sony Corp 固体電解質電池
US8900743B2 (en) 2011-10-27 2014-12-02 Sakti3, Inc. Barrier for thin film lithium batteries made on flexible substrates and related methods
US9065093B2 (en) 2011-04-07 2015-06-23 Massachusetts Institute Of Technology Controlled porosity in electrodes
ITPV20110011A1 (it) * 2011-05-25 2012-11-26 Alessandro Mantovani Processo di taglio ed ablazione per produzione di griglie in piombo per accumulatori mediante utilizzo di fascio laser
US8760118B2 (en) 2011-06-02 2014-06-24 Robert Bosch Gmbh System and method for charging and discharging a Li-ion battery
US8679905B2 (en) * 2011-06-08 2014-03-25 Cbrite Inc. Metal oxide TFT with improved source/drain contacts
CN103636025B (zh) * 2011-06-17 2016-06-22 应用材料公司 薄膜电池的无掩模制造
US8993443B2 (en) * 2011-08-08 2015-03-31 Applied Materials, Inc. Thin film structures and devices with integrated light and heat blocking layers for laser patterning
FR2982083B1 (fr) * 2011-11-02 2014-06-27 Fabien Gaben Procede de realisation de films minces d'electrolyte solide pour les batteries a ions de lithium
JP6066574B2 (ja) * 2012-03-05 2017-01-25 日立造船株式会社 全固体二次電池の製造方法
FR2993101B1 (fr) * 2012-07-06 2015-07-17 Commissariat Energie Atomique Procede d'assemblage et d'encapsulation de microbatteries au lithium et microbatteries ainsi obtenue
WO2014062676A1 (en) 2012-10-15 2014-04-24 Cymbet Corporation Thin film batteries comprising a glass or ceramic substrate
US9627717B1 (en) * 2012-10-16 2017-04-18 Sakti3, Inc. Embedded solid-state battery
TWI612712B (zh) * 2012-10-25 2018-01-21 應用材料股份有限公司 繞射光學元件及用於圖案化薄膜電化學元件的方法
KR101414092B1 (ko) 2013-02-08 2014-07-04 주식회사 엘지화학 단차가 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지, 전지팩 및 디바이스, 상기 전극 조립체 제조방법
US10033029B2 (en) 2012-11-27 2018-07-24 Apple Inc. Battery with increased energy density and method of manufacturing the same
US10211433B2 (en) 2012-11-27 2019-02-19 Apple Inc. Battery packaging
US9711770B2 (en) 2012-11-27 2017-07-18 Apple Inc. Laminar battery system
KR20150096756A (ko) * 2012-12-19 2015-08-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 수직 박막 배터리들의 마스크-리스 제조
US9478797B2 (en) * 2013-01-25 2016-10-25 Applejack 199 L.P. System, method and apparatus for forming a thin film lithium ion battery
US9107335B2 (en) * 2013-02-19 2015-08-11 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing an integrated circuit and an integrated circuit
US9899661B2 (en) 2013-03-13 2018-02-20 Apple Inc. Method to improve LiCoO2 morphology in thin film batteries
US20140272561A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Apple Inc. Alternative Current Collectors for Thin Film Batteries and Method for Making the Same
US9570775B2 (en) 2013-03-15 2017-02-14 Apple Inc. Thin film transfer battery systems
US9887403B2 (en) * 2013-03-15 2018-02-06 Apple Inc. Thin film encapsulation battery systems
US9601751B2 (en) 2013-03-15 2017-03-21 Apple Inc. Annealing method for thin film electrodes
US10141600B2 (en) 2013-03-15 2018-11-27 Apple Inc. Thin film pattern layer battery systems
US20140287299A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Apple Inc. Heat-Debonding Adhesives
JP6194675B2 (ja) * 2013-07-29 2017-09-13 富士通株式会社 全固体二次電池とその製造方法、及び電子機器
FR3009136B1 (fr) * 2013-07-29 2017-10-27 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une microbatterie au lithium
JP2015050153A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 トヨタ自動車株式会社 全固体電池用積層体
US9847326B2 (en) * 2013-09-26 2017-12-19 Infineon Technologies Ag Electronic structure, a battery structure, and a method for manufacturing an electronic structure
US10559859B2 (en) 2013-09-26 2020-02-11 Infineon Technologies Ag Integrated circuit structure and a battery structure
CN104821414A (zh) * 2014-01-30 2015-08-05 纳米及先进材料研发院有限公司 透明或半透明电池制造方法
US9705151B2 (en) 2014-03-28 2017-07-11 Infineon Technologies Ag Battery, a battery element and a method for forming a battery
US10777839B2 (en) 2014-03-28 2020-09-15 Infineon Technologies Ag Method for forming a battery element, a battery element and a battery
US9859542B2 (en) 2014-03-28 2018-01-02 Infineon Technologies Ag Battery element, a battery and a method for forming a battery
JP6332672B2 (ja) * 2014-04-16 2018-05-30 新光電気工業株式会社 電池内蔵基板及びその製造方法
DE102014209263A1 (de) * 2014-05-15 2015-11-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikrobatterie und Verfahren zum Herstellen einer Mikrobatterie
DE102014209978B4 (de) * 2014-05-26 2022-08-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Speicherelement für Elektroenergie und Verfahren zur Herstellung eines Speicherelements
WO2015183832A1 (en) * 2014-05-27 2015-12-03 Apple Inc. Thin film battery structures having sloped cell sidewalls
DE102015109994A1 (de) 2014-06-23 2015-12-24 Schott Ag Elektrisches Speichersystem mit einem scheibenförmigen diskreten Element, scheibenförmiges diskretes Element, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
DE102014117632A1 (de) 2014-06-23 2015-12-24 Schott Ag Elektrisches Speichersystem enthaltend ein scheibenförmiges diskretes Element, scheibenförmiges diskretes Element sowie Verfahren zu dessen Herstellung und dessn Verwendung
DE102015109992A1 (de) 2014-06-23 2015-12-24 Schott Ag Elektrisches Speichersystem mit einem scheibenförmigen diskreten Element, scheibenförmiges diskretes Element, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
DE102015109991A1 (de) 2014-06-23 2015-12-24 Schott Ag Elektrisches Speichersystem mit einem scheibenförmigen diskreten Element, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
WO2015197589A1 (de) 2014-06-23 2015-12-30 Schott Ag Elektrisches spechersystem mit einem scheibenförmigen diskreten element, scheibenförmiges diskretes element, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung
TW201622228A (zh) * 2014-08-27 2016-06-16 應用材料股份有限公司 三維薄膜電池
US10930915B2 (en) 2014-09-02 2021-02-23 Apple Inc. Coupling tolerance accommodating contacts or leads for batteries
WO2016054530A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Massachusetts Institute Of Technology Pore orientation using magnetic fields
US10675819B2 (en) 2014-10-03 2020-06-09 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic field alignment of emulsions to produce porous articles
DE102014117640A1 (de) 2014-12-01 2016-06-02 Schott Ag Elektrisches Speichersystem mit einem scheibenförmigen diskreten Element, diskretes Element, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
JP2018505515A (ja) 2014-12-01 2018-02-22 ショット アクチエンゲゼルシャフトＳｃｈｏｔｔ ＡＧ シート状の独立した部材を有する蓄電システム、独立したシート状の部材、その製造方法、およびその使用
US9991550B2 (en) * 2015-02-27 2018-06-05 Verily Life Sciences Llc Methods and devices associated with bonding of solid-state lithium batteries
KR20170140440A (ko) * 2015-05-11 2017-12-20 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 서모그래피 및 박막 배터리 제조
JP2018515887A (ja) * 2015-05-11 2018-06-14 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 材料改質を伴う波長透明材料のレーザアブレーション
DE102015108070A1 (de) * 2015-05-21 2016-11-24 Infineon Technologies Ag Batterien und ein Verfahren zum Bilden einer Batteriezellenanordnung
US9876200B2 (en) * 2015-08-07 2018-01-23 International Business Machines Corporation All-silicon hermetic package and processing for narrow, low-profile microbatteries
US10290838B2 (en) 2015-09-08 2019-05-14 Stmicroelectronics (Tours) Sas Methods for encapsulating flexible thin-film micro-batteries to protect against environmental intrusion
WO2017053473A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-30 Applied Materials, Inc. Intermixing prevention in electrochemical devices
TW201717462A (zh) * 2015-09-23 2017-05-16 應用材料股份有限公司 電化學元件中的黏著性增進
US10707522B2 (en) * 2015-09-24 2020-07-07 Ford Global Technologies, Llc Methods of manufacturing a solid state battery
FR3043496B1 (fr) 2015-11-10 2020-05-29 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de fabrication d'un dispositif electrochimique, tel qu'un systeme electrochrome ou un systeme pour le stockage de l'energie, par exemple une microbatterie, une batterie ou une supercapacite.
TWI616018B (zh) 2016-01-20 2018-02-21 華碩電腦股份有限公司 電池的製造方法
EP3417497A1 (en) 2016-02-19 2018-12-26 American Lithium Energy Corporation Dual function current collector
GB2548361B (en) 2016-03-15 2020-12-02 Dyson Technology Ltd Method of fabricating an energy storage device
JP2017182945A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 Tdk株式会社 全固体リチウムイオン二次電池
FR3050074B1 (fr) 2016-04-07 2018-06-22 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif electrochimique, tel qu’une microbatterie, et son procede de realisation
US20170301897A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 Applied Materials, Inc. Thin film device encapsulation using volume change accommodating materials
US11362382B2 (en) * 2016-05-09 2022-06-14 International Business Machines Corporation Simplified hermetic packaging of a micro-battery
FR3054372A1 (fr) * 2016-07-21 2018-01-26 St Microelectronics Tours Sas Montage de composants electroniques
US9947969B2 (en) * 2016-08-11 2018-04-17 International Business Machines Corporation Thin film lithium ion battery
FR3062520B1 (fr) 2017-01-31 2019-03-29 Stmicroelectronics (Tours) Sas Batterie a contacts en face avant et en face arriere
JP6888985B2 (ja) * 2017-03-14 2021-06-18 株式会社アルバック 積層型ミニチュアライズ薄膜電池及びその製造方法
US10622680B2 (en) 2017-04-06 2020-04-14 International Business Machines Corporation High charge rate, large capacity, solid-state battery
JP2018186001A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 昭和電工株式会社 リチウムイオン二次電池
US10553898B2 (en) * 2017-08-11 2020-02-04 International Business Machines Corporation Thin-film lithium ion battery with fast charging speed
DE102017216193A1 (de) * 2017-09-13 2019-03-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Elektroden
GB2566473B (en) 2017-09-14 2020-03-04 Dyson Technology Ltd Magnesium salts
GB2566472B (en) 2017-09-14 2020-03-04 Dyson Technology Ltd Magnesium salts
US10586974B2 (en) * 2017-09-15 2020-03-10 Dyson Technology Limited Laser ablation for manufacture of battery cells
DE102017216542A1 (de) 2017-09-19 2019-03-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten sowie elektrische Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten
DE102017216535A1 (de) 2017-09-19 2019-03-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten sowie elektrische Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten
DE102017216565A1 (de) 2017-09-19 2019-03-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten sowie elektrische Energiespeichereinheit mit einem Festkörperelektrolyten
US10658702B2 (en) * 2017-10-02 2020-05-19 International Business Machines Corporation High-performance thin-film battery with an interfacial layer
KR102529492B1 (ko) * 2017-11-17 2023-05-04 현대자동차주식회사 전고체 전지의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전고체 전지
US10749199B2 (en) 2017-11-29 2020-08-18 International Business Machines Corporation Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 solid-state thin film electrolyte for 3D microbattery and method of fabrication
US10559463B2 (en) * 2017-11-30 2020-02-11 International Business Machines Corporation Multi-state device based on ion trapping
GB2569392B (en) 2017-12-18 2022-01-26 Dyson Technology Ltd Use of aluminium in a cathode material
GB2569387B (en) 2017-12-18 2022-02-02 Dyson Technology Ltd Electrode
GB2569390A (en) 2017-12-18 2019-06-19 Dyson Technology Ltd Compound
GB2569388B (en) 2017-12-18 2022-02-02 Dyson Technology Ltd Compound
FR3076062B1 (fr) 2017-12-21 2020-07-17 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Realisation d'un collecteur de dispositif microelectronique
FR3076061B1 (fr) 2017-12-21 2019-11-22 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Realisation d'un collecteur de dispositif microelectronique
FR3080957B1 (fr) 2018-05-07 2020-07-10 I-Ten Electrodes mesoporeuses pour dispositifs electrochimiques en couches minces
KR20210028657A (ko) * 2018-07-13 2021-03-12 히다치 조센 가부시키가이샤 전고체 2차전지의 제조설비
GB2575790B (en) * 2018-07-20 2021-11-24 Dyson Technology Ltd Energy storage device
GB2597876B (en) * 2018-07-20 2022-12-07 Dyson Technology Ltd Energy storage device
GB2575785B (en) * 2018-07-20 2021-12-22 Dyson Technology Ltd Stack for an energy storage device
GB2575789B (en) * 2018-07-20 2021-11-03 Dyson Technology Ltd Energy storage device
JP2020027770A (ja) * 2018-08-14 2020-02-20 株式会社アルバック 薄膜リチウム二次電池及び薄膜リチウム二次電池の製造方法
CN109449494B (zh) * 2018-11-06 2022-12-20 成都市银隆新能源产业技术研究有限公司 锂离子电池固体电解质界面层的制备方法和锂离子电池
US11031631B2 (en) 2019-01-02 2021-06-08 International Business Machines Corporation Fabrication of all-solid-state energy storage devices
EP3940837A4 (en) * 2019-03-12 2022-05-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. LAMINATED BATTERY
CN110085899B (zh) * 2019-05-10 2021-01-15 深圳市致远动力科技有限公司 电池测试中间体的制备方法
FR3096927B1 (fr) * 2019-06-04 2021-05-28 Pellenc Energy Film conducteur composite pour la réalisation d'accumulateurs d'énergie électrique, procédé de réalisation d'un tel film, et accumulateur électrique utilisant un tel film.
GB2587419A (en) * 2019-09-30 2021-03-31 Ilika Tech Limited Method of fabricating a component material for a battery cell
FR3103188A1 (fr) 2019-11-14 2021-05-21 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Elément électriquement conducteur
US11322787B2 (en) 2019-11-18 2022-05-03 International Business Machines Corporation Encapsulating in-situ energy storage device with cathode contact
GB2590374B (en) * 2019-12-11 2022-03-30 Dyson Technology Ltd Energy storage device
KR20210081155A (ko) * 2019-12-23 2021-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 레이저를 이용한 이차전지용 전극의 제조장치와 제조방법, 및 이에 의해 제조된 이차전지용 전극
US11824220B2 (en) 2020-09-03 2023-11-21 Apple Inc. Electronic device having a vented battery barrier
US11522243B2 (en) 2020-12-21 2022-12-06 International Business Machines Corporation Hermetic packaging of a micro-battery device

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3993508A (en) * 1975-06-20 1976-11-23 Polaroid Corporation Method for manufacturing flat batteries
US5494762A (en) * 1992-01-16 1996-02-27 Nippondenso Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte lithium secondary cell
US5248349A (en) * 1992-05-12 1993-09-28 Solar Cells, Inc. Process for making photovoltaic devices and resultant product
US5338625A (en) * 1992-07-29 1994-08-16 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Thin film battery and method for making same
US5314765A (en) * 1993-10-14 1994-05-24 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Protective lithium ion conducting ceramic coating for lithium metal anodes and associate method
US5569520A (en) * 1994-01-12 1996-10-29 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Rechargeable lithium battery for use in applications requiring a low to high power output
US5561004A (en) * 1994-02-25 1996-10-01 Bates; John B. Packaging material for thin film lithium batteries
US5654084A (en) * 1994-07-22 1997-08-05 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Protective coatings for sensitive materials
US5445906A (en) * 1994-08-03 1995-08-29 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Method and system for constructing a rechargeable battery and battery structures formed with the method
US5607601A (en) * 1995-02-02 1997-03-04 The Aerospace Corporation Method for patterning and etching film layers of semiconductor devices
US5705293A (en) * 1997-01-09 1998-01-06 Lockheed Martin Energy Research Corporation Solid state thin film battery having a high temperature lithium alloy anode
US5923995A (en) * 1997-04-18 1999-07-13 National Semiconductor Corporation Methods and apparatuses for singulation of microelectromechanical systems
US6094292A (en) * 1997-10-15 2000-07-25 Trustees Of Tufts College Electrochromic window with high reflectivity modulation
US6352940B1 (en) * 1998-06-26 2002-03-05 Intel Corporation Semiconductor passivation deposition process for interfacial adhesion
US6132477A (en) * 1999-05-20 2000-10-17 Telcordia Technologies, Inc. Method of making laminated polymeric rechargeable battery cells
US6184134B1 (en) * 2000-02-18 2001-02-06 Infineon Technologies North America Corp. Dry process for cleaning residues/polymers after metal etch
US6962613B2 (en) * 2000-03-24 2005-11-08 Cymbet Corporation Low-temperature fabrication of thin-film energy-storage devices
US20020086137A1 (en) * 2000-12-28 2002-07-04 International Business Machines Corporation Method of reducing wafer stress by laser ablation of streets
AU2002234603A1 (en) * 2001-01-08 2002-07-16 International Business Machines Corporation Method for the manufacture of micro structures
US6558836B1 (en) * 2001-02-08 2003-05-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Structure of thin-film lithium microbatteries
WO2002065573A1 (fr) * 2001-02-15 2002-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Cellule d'electrolyse solide et procede de production de cette derniere
JP4213474B2 (ja) * 2001-04-24 2009-01-21 パナソニック株式会社 二次電池とその製造方法
WO2003012908A2 (en) * 2001-07-27 2003-02-13 Massachusetts Institute Of Technology Battery structures, self-organizing structures and related methods
TW560102B (en) * 2001-09-12 2003-11-01 Itn Energy Systems Inc Thin-film electrochemical devices on fibrous or ribbon-like substrates and methd for their manufacture and design
US20030068559A1 (en) * 2001-09-12 2003-04-10 Armstrong Joseph H. Apparatus and method for the design and manufacture of multifunctional composite materials with power integration
US6790709B2 (en) * 2001-11-30 2004-09-14 Intel Corporation Backside metallization on microelectronic dice having beveled sides for effective thermal contact with heat dissipation devices
US6897307B2 (en) * 2002-03-28 2005-05-24 Novartis Ag Process for preparing 2,6-diaminopurine derivatives
US6818344B2 (en) * 2002-04-12 2004-11-16 Textron Systems Thermal battery
WO2004093223A2 (en) * 2003-04-14 2004-10-28 Massachusetts Institute Of Technology Integrated thin film batteries on silicon integrated circuits
US7211351B2 (en) * 2003-10-16 2007-05-01 Cymbet Corporation Lithium/air batteries with LiPON as separator and protective barrier and method
FR2862437B1 (fr) * 2003-11-14 2006-02-10 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une micro-batterie au lithium
WO2005067645A2 (en) * 2004-01-06 2005-07-28 Cymbet Corporation Layered barrier structure having one or more definable layers and method
JP2006156284A (ja) * 2004-12-01 2006-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン導電体およびそれを用いた二次電池
FR2880197B1 (fr) * 2004-12-23 2007-02-02 Commissariat Energie Atomique Electrolyte structure pour microbatterie
US20060216603A1 (en) * 2005-03-26 2006-09-28 Enable Ipc Lithium-ion rechargeable battery based on nanostructures
JP2009502011A (ja) * 2005-07-15 2009-01-22 シンベット・コーポレイション 軟質および硬質電解質層付き薄膜電池および方法
FR2943181B1 (fr) * 2009-03-16 2011-05-13 Commissariat Energie Atomique Microbatterie au lithium et son procede de fabrication

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140096333A (ko) * 2011-11-02 2014-08-05 이-뗀 박막 리튬이온 마이크로배터리의 제조방법 및 이 제조방법을 이용하여 제작된 마이크로배터리
KR101661174B1 (ko) 2015-05-22 2016-10-10 한국과학기술연구원 플렉시블 박막형 리튬이차전지 및 그 제조방법
KR20200103778A (ko) * 2017-12-28 2020-09-02 히다치 조센 가부시키가이샤 전고체 전지, 그 제조방법 및 가공장치
KR20210028695A (ko) * 2018-07-20 2021-03-12 다이슨 테크놀러지 리미티드 에너지 저장 디바이스

Also Published As

Publication number Publication date
EP2434567A2 (en) 2012-03-28
CN101517793B (zh) 2011-08-24
JP5680851B2 (ja) 2015-03-04
US20130230646A1 (en) 2013-09-05
EP2434567A3 (en) 2012-07-25
KR101379243B1 (ko) 2014-03-28
EP2044642B1 (en) 2014-02-26
SG173372A1 (en) 2011-08-29
US20080032236A1 (en) 2008-02-07
JP2009544141A (ja) 2009-12-10
US20150102530A1 (en) 2015-04-16
EP2044642A1 (en) 2009-04-08
CN101517793A (zh) 2009-08-26
CN102290605A (zh) 2011-12-21
WO2008011061A1 (en) 2008-01-24
CA2658092A1 (en) 2008-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101379243B1 (ko) 고체상태 마이크로 배터리의 포토리소그래픽 제조, 싱글레이션 및 패시베이션 방법 및 장치
US10256500B2 (en) Three-dimensional batteries and methods of manufacturing the same
KR101773498B1 (ko) 박막 배터리들의 대량 생산을 위한 방법
KR101387855B1 (ko) 연질 및 경질 전해질층을 가진 박막 배터리 및 그 제조방법
US8003244B2 (en) Battery, especially a microbattery, and the production thereof using wafer-level technology
CN106104902B (zh) 形成用于固态电池的互连
KR20070024473A (ko) 층상 배리어구조와 그 형성방법
US20110200868A1 (en) THIN-FILM BATTERIES WITH POLYMER AND LiPON ELECTROLYTE LAYERS AND METHOD
US20070012244A1 (en) Apparatus and method for making thin-film batteries with soft and hard electrolyte layers
US20080050656A1 (en) Thin film battery having textured layer
CN109075375B (zh) 微电池的简化气密包装
JP2022548586A (ja) 電極タブおよびその形成方法
US11522243B2 (en) Hermetic packaging of a micro-battery device
KR20220160672A (ko) 리튬-이온 배터리 및 그 제조 방법
US20210091372A1 (en) High capacity compact lithium thin film battery
KR20020092735A (ko) 마이크로 배터리가 장착된 전자회로기판
KR20110046320A (ko) 전기 전도성 패키징층이 구비된 리튬 마이크로전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170324

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180323

Year of fee payment: 5