TWI457956B - 集成能量儲存裝置至微電子裝置及行動裝置之基底上的裝置及方法 - Google Patents

集成能量儲存裝置至微電子裝置及行動裝置之基底上的裝置及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI457956B
TWI457956B TW101145431A TW101145431A TWI457956B TW I457956 B TWI457956 B TW I457956B TW 101145431 A TW101145431 A TW 101145431A TW 101145431 A TW101145431 A TW 101145431A TW I457956 B TWI457956 B TW I457956B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrically conductive
energy storage
storage device
electrolyte
porous structure
Prior art date
Application number
TW101145431A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201349267A (zh
Inventor
Donald Gardner
Cary L Pint
Charles W Holzwarth
Wei Jin
Zhaohui Chen
John L Gustafson
Original Assignee
Intel Corp
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 Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of TW201349267A publication Critical patent/TW201349267A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI457956B publication Critical patent/TWI457956B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/04—Hybrid capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/56—Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors
    • H01L28/60—Electrodes
    • H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/84—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation being a rough surface, e.g. using hemispherical grains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • 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
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Description

集成能量儲存裝置至微電子裝置及行動裝置之基底上的裝置及方法
本發明所揭露之實施例一般關於能量儲存裝置，尤其是關於機械地集成堅固能量儲存裝置的多功能方法。
現今社會依賴能量的現成可用性。隨著對能量需求的增加，能夠有效儲存能量的裝置就變得愈來愈重要。所以，包括電池、電容器、電化電容器(EC)(包括擬電容和雙電荷層電容(EDLC)(亦稱為超電容)等)、混合EC、等等的能量儲存裝置被廣泛地使用在電子學及更多的領域中。尤其是，電容被廣泛地用於從電子電路和電力傳送到電壓調節和電池代替的應用。電化電容器的特點是高能量儲存容量以及其它令人滿意的特點，包括高電力密度、小尺寸、及低重量，因此有希望成為在多個能量儲存應用中使用的候選者。
在發表為WO 2011/123135的相關申請案PCT/US2010/029821中，揭露用來形成高能量密度電化電容器的三維結構。在一些揭露的實施例中，使用濕蝕刻程序來蝕刻深進矽結構內的細孔，且細孔被裝滿了電解質或高k介電材料及/或結合電解質的薄導電膜。
在本發明之一實施例中，說明一種能量儲存裝置包含 一對電性導電多孔結構，每個電性導電多孔結構包含裝入複數個細孔中的電解質。固體或半固體的電解質層分開這對電性導電多孔結構並穿過這對電性導電多孔結構的複數個細孔。在一實施例中，這對電性導電多孔結構可以是多孔半導體結構。半導體材料的定義特性是能以可控制的方式被摻進改變其電子特性的雜質。
在另一實施例中，說明一種形成一能量儲存裝置的方法，其中在一基板上形成一電性導電多孔結構，電性導電多孔結構包含複數個細孔。可使用各種能簡化集成能量儲存裝置到封裝上或電子裝置之主體中的多功能技術來形成電性導電多孔結構。例如，可使用如熱噴塗或鑄模之後進行蝕刻、氣凝膠或電紡絲法的技術。在一實施例中，熱噴塗可包括電漿噴塗矽微粒並使用載送氣體適當摻進高溫火炬。在一實施例中，膜能被電漿噴塗到一機械支撐結構上並接著被電氣化學地蝕刻。亦能使用滾印技術來沉積電漿噴塗矽以降低成本。接著將一電解質裝進複數個細孔中，並在電性導電多孔結構上形成一電解質層。在一實施例中，電解質層穿過電性導電多孔結構的複數個細孔。在一實施例中，使一對電性導電多孔結構連合分開這對電性導電多孔結構的電解質層，並聚合電解質層以形成一固體或半固體的電解質層。
在一態樣中，本發明之實施例使用簡化集成能量儲存裝置到封裝上或電子裝置之主體中的多功能技術。上述技術可用來將電性導電多孔結構施用於各種基板和表面上， 並對需要薄形成因子的應用製作很薄的能量儲存裝置。例如，在一實施例中，能量儲存裝置係整合在一行動電子裝置的外殼內。
能量儲存裝置能直接形成到或轉移到用來封裝微電子與使用如多孔矽、石墨烯、奈米碳管、奈米線或其他多孔材料之材料的其他微晶片之基板上。能量儲存裝置能用來提供電力給如微處理器中之渦輪加速模式的電路功能，因為能量儲存裝置會比如電路板電容器之能量來源更靠近微處理器。能量儲存裝置亦可是矽橋基板的一部分。傳統的矽橋可能是具有連接兩個晶粒之導線的鈍化基板。在本發明之一實施例中，能量儲存裝置係形成在連接兩個晶粒的矽橋上。以此方式，有可能將能量儲存裝置設置靠近微處理器以例如在渦輪加速模式期間快速地提供電力給微處理器。
在另一態樣中，本發明之實施例提供實體上堅固的能量儲存裝置結構，其可負荷承載，且可能不需要額外的周圍支撐結構。例如，上述的承載能力可能當能量儲存裝置被整合在行動電子裝置的外殼內時特別有利。在一些實施例中，固體或半固體的電解質層分開一對電性導電多孔結構並穿過這對電性導電多孔結構。以此方式，除了分開這對電性導電多孔結構之外，固體或半固體的電解質層亦可藉由與包含在電性導電多孔結構內的電解質混合或化學結合及/或與電性導電多孔結構的額外機械互鎖或化學結合，來提供額外的承載結構穩定性給能量儲存裝置。
能整合具有高機械強度和高離子傳導性的聚合物基礎電解質以提供強健性給能量儲存裝置。例如能使用聚氧化乙烯(PEO)作為允許高離子傳導性的聚合物電解質。亦能形成PEO作為擁有具有較堅固主幹結構之聚合物的共聚物，如聚亞醯胺(PI)。在這樣的結構中，PI-PEO網路可包含較高的分子量PI主幹以及較低的分子量PEO支鏈，這使結構能夠從堅固的主幹結構顯出良好機械特性、以及從互連PEO離子傳導通道顯出良好離子傳導性。使用這類聚合物基礎電解質的可能好處可包括安全、易於縮放處理、良好熱特性、及層壓到基板上的能力。在其他實施例中，離子液體可溶化在聚合物中以形成離子聚合物電解質系統。
雖然這裡許多討論將著重於電化電容器(包括擬電容和雙電荷層電容)，但「能量儲存裝置」命名除了EC、混合EC之外，還明確地包括電池、燃料電池、及儲存能量的類似裝置。根據本發明之實施例的能量儲存裝置能用於廣泛的應用，包括在汽車、公車、火車、飛機、其他傳輸運載工具、家用能量儲存、對太陽或風能產生器(特別是獵能裝置)所產生之能量的儲存器、微電子裝置、行動電子裝置及許多其他的裝置中。
電化電容器根據類似於控制傳統平行板電容器的原理來運作，但有某些重要的差異。其中一個顯著差異關於充電分開機制。對EC的一個重要類別而言，這一般採用所謂雙電荷層、或EDL的形成，而不是傳統電容器的電介 質。EDL係藉由在高表面面積電極與電解質之間介面的離子之電化作用來產生，並造成有效分開充電，不管層彼此有多靠近。(實際分開距離是基於單一微毫米的等級。)因此，典型的EDL電容器可視為儲存電荷在其EDL中。EDL的每一層是電性導電，但雙層的特性防止電流流過它們之間的邊界。(以下關於第4圖進一步討論EDL。)
現狀在傳統電容器是合宜的，EDL電容器中的電容與電極的表面積成正比，且與充電分開距離成反比。在EDL電容器中可達到的極大電容量是部分由於可歸因於多孔結構的極高表面積及可歸因於EDL的毫微米等級之充電分開距離，其由於接近電極而產生，如上所述。
電化電容器的另一個類別是擬電容，這裡代替EDL電容之不同種的電容(其中一種是法拉第且原本非靜電)能在某些類型的電極處產生。這個不同種的電容係稱為「擬電容」。擬電容是作用類似電容器但亦顯出造成電荷儲存之反應的能量儲存裝置。一般來說，擬電容的其中一電極會覆上如MnO2 、RuO2 、NiOx 、Nb2 O5 、V2 O5 等的過渡金屬氧化物、或其他包括Mo2 N、VN、W2 N、W2 C(碳化鎢)、Mo2 C、VC的材料、適當導電材料、或類似材料。這些材料能與如氫氧化鉀(KOH)的電解質一起使用；當充電裝置時，電解質將在允許以與電池之能量儲存類似的方式儲存能量的反應中與材料反應。更具體來說，這些材料透過高可逆表面及子表面氧化還原(法拉第)反應來儲存能量，但在同時，雙電荷層能量儲存機制仍適當 地保持並提供高電位。
混和電化電容器是結合EC和電池之屬性的能量儲存裝置。在一實例中，覆上鋰離子材料的電極與電化電容器結合以產生具有EC之快速充電和放電特性以及電池之高能量密度的裝置。另一方面，混合EC，就像電池，具有比電化電容器更短的預期壽命。
第1-2圖係根據本發明之實施例的能量儲存裝置100之剖面圖。如第1和2圖所示，能量儲存裝置100包含電性導電結構110和電性導電結構120。電性導電結構110和120之至少一者包含多孔結構。在第1-2圖所示的實施例中，兩電性導電結構皆包含電性導電多孔結構。在所示之特定實施例中，多孔結構包含多個通道，每個通道具有通往多孔結構之表面的一開口。這特徵可能是下方所述之用來形成多孔結構之電氣化學蝕刻製程的效果。作為一實例，多孔結構可形成在如導體材料或半導體材料的電性導電材料內。替代地，多孔結構可形成在已覆上電性導電膜(例如，如氮化鈦(TiN)的ALD導電膜)的絕緣材料(例如，氧化鋁)內。在這方面，具有較大電傳導性的材料是有利的，因為降低有效串聯電阻。在所示的實施例中，電性導電結構110和電性導電結構120皆包含上述多孔結構。因此，在一些實施例中，電性導電結構110包含具有通往對應多孔結構之表面115之開口112的通道111以及包含具有通往對應多孔結構之表面125之開口122的通道121之電性導電結構120。在電性導電結構110和 120中只有一個包含具有多個通道的多孔結構之實施例中，另一個電性導電結構能例如是金屬電極或多晶矽結構。在其他實施例中，多孔結構具有不同於第1-2圖所示的形態，其可能是例如氣凝膠或電紡絲技術的成果。
如同方才所述，在一實施例中，電性導電多孔結構係藉由電氣化學蝕刻形成在電性導電結構內。例如，這裡的電性導電基板是矽，電氣化學蝕刻電解液可包括氫氟酸(HF)或HF-乙醇溶液。這裡的電氣化學蝕刻係用來在電性導電結構中形成多孔結構，能以各種方式來提供電性導電結構。例如，電性導電結構會是矽晶圓的一部分、或沉積在基板上的矽層。能使用如外延沉積和化學蒸發沉積(CVD)的技術來增生矽。在一實施例中，可採用較便宜的方法，其中的矽層能沉積在各種基板和表面上。在一實施例中，能利用熱噴塗(例如電漿噴塗)矽微粒來形成矽層。在一實施例中，矽微粒是多結晶狀。在另一實施例中，能利用鑄模技術來形成矽微粒的矽層。除了矽，亦可使用如多孔鍺和多孔錫的其他材料。使用多孔矽的可能優點包括其與現有矽技術的相容性。多孔鍺享有與對此材料現有技術之結果類似的優點，且相較於矽，享有其天生氧化物(氧化鍺)為可溶於水且因此易於移除的進一步可能優點。(形成在矽表面上的天生氧化物可阻止充電(這不是好的結果)，特別是矽多孔性大於約20百分比。)多孔鍺亦高度與矽技術相容。使用多孔錫(為零能隙材料)的可能優點包括其有關某些其他導體和半導體材料的加強 導電性。其他材料亦可用於多孔結構，包括碳化矽、如矽和鍺之合金的合金、及如銅、鋁、鎳、鈣、鎢、鉬、及錳的金屬。
在一實施例中，係以氣凝膠技術來形成電性導電多孔結構。例如，能在基板上沉積一凝膠，並接著透過如超臨界乾燥法和冷凍乾燥法的程序從凝膠取出液體成分。藉由使用基板表面的控制材質能達到氣凝膠黏附基板。可適用於以氣凝膠技術形成電性導電多孔結構的材料包括矽、碳、釩、鉬、釕、及錳。使用上述乾燥程序的可能優點在於使用低溫處理可與使用在微電子封裝中的聚合物相容。在一實施例中，電性導電多孔結構係使用厚的感光保護膜和電紡絲導電奈米結構(例如奈米碳管)到基板上來形成。
能量儲存裝置100的各種配置都是可能的。在第1圖的實施例中，例如，能量儲存裝置100包含兩個不同的電性導電多孔結構(亦即，電性導電結構110和電性導電結構120)，其之間有分開物130而面對面地結合在一起。作為另一實例，在第2圖的實施例中，能量儲存裝置100包含單一平面電性導電多孔結構，其中藉由包含分開物130的溝渠231來分開第一部分(電性導電結構110)和第二部分(電性導電結構120)。其中一個電性導電結構會是正端且另一個電性導電結構會是負端。
第2圖顯示連接電性導電結構110和電性導電結構120之材料的小橋。若左邊無作用，則此橋可能當作兩電 性導電結構之間的電短路。然而，有幾種可能的解決方式。例如，可使用拋光操作來移除橋。接著可藉由一些其他手段或依照本發明之實施例藉由分開物130來分開導電結構。替代地，當溝渠向下延伸至下面的輕摻雜基板(不是非常好的導體)時，電性導電結構可形成在重摻雜頂層或晶圓的區域中。替代地，可對橋進行如氧化步驟的進一步處理以使其不易導電，或者可使用絕緣體上覆矽之結構。
應亦注意到第1-2圖中的多孔結構是高度理想化的，因為(正好提到一個實例)所有通道111和121係顯示成只有垂直延伸。事實上，通道會往多個方向分岔以產生糾纏、雜亂的樣式，可能看起來像第3圖所示的多孔結構。
第3A圖係根據本發明之一實施例之掃描一矽層之電子顯微鏡(SEM)影像之剖面側視圖，其中矽層在矽上被電漿噴塗到SiO2 層304上並接著被電氣化學地蝕刻以形成一多孔矽結構。在第3圖所示的實施例中，未經蝕刻的矽層302留在經蝕刻之多孔矽結構300的底部。在一實施例中，未經蝕刻的矽層302當作多孔矽結構300(以及對應能量儲存裝置(未顯示))的支撐結構。第3B圖是顯示在未經蝕刻的矽層302上之多孔矽結構300之底部的形態之第3A圖的放大影像。
再參考第1-2圖，儘管允許轉移離子電荷載子，但分開物130防止正極和陰極的實體接觸(這會造成裝置中的電故障)。例如，分開物130可以是可滲透的薄膜或其他 多孔聚合物分開物。除了聚合物分開物外，一些其他分開物類型亦是可能的。這些包括非編織而成的纖維紙、液態薄膜、聚合物電解質、固態離子導體、等等。分開物130可以是提供結構堅硬度給能量儲存裝置100的固體或半固體(例如凝膠)材料。在一實施例中，分開物130是固體或半固體電解質，其允許轉移離子電荷並防止兩個導電結構實體接觸。在一實施例中，固體或半固體電解質分開物130穿過至少一個電性導電結構110、120的多孔結構，如第1-2圖所示及下列圖示更詳細所述。以此方式，除了提供隔開的作用，分開物130亦可藉由與電解質150混合或化學結合及/或與多孔結構額外機械互鎖或化學結合，來提供額外的承載結構穩定性給能量儲存裝置100。在一實施例中，固體或半固體電解質包含提供結構堅硬度的聚合物基質。為了提供額外離子轉移，能在分開物130中與聚合物基質混合離子液體。聚合物基質亦可包含共聚物。例如，共聚物能包括一第一聚合物，提供聚合物基質的結構主幹，及一第二聚合物，提供增加的離子傳導性。作為一實例，共聚物能包括聚亞醯胺主幹和聚氧化乙烯用於離子傳導性。在一實施例中，聚亞醯胺的分子量比聚氧化乙烯的分子量高。
第1-2圖中亦顯示電解質150，其引起EDL。在一些實施例中，電解質150是有機的。可依照本發明之實施例來使用的其中一種電解質類型是離子溶劑(液體或固體)。另一種是包含含離子溶劑的電解質(例如， Li2 SO4 、LiPF6 )。作為一實例，電解質會是有機材料的液態或固態溶劑，如丙酮中的四氟硼酸四乙基銨。其他實例包括基於硼酸、硼砂、或弱有機酸的溶劑。有機電解質和固態電解質亦是可能的。在特定實施例中，電解質150是液體電解質溶劑，且分開物130是固體或半固體電解質。然而，電解質150亦可能是用來形成分開物130的相同材料。電解質150及固體或半固體電解質分開物130在圖中使用任意排列的圓圈來表示，其中電解質150以未填滿的圓圈表示且固體或半固體電解質分開物130以填滿的圓圈表示。這樣表示是用來傳達電解質分開物130、電解質150是包含自由離子的物質(液體或固體，包括類似凝膠的材料)之概念。為了方便而選擇圓圈，且不打算來暗指關於元件或品質的任何限制，包括關於離子之尺寸、形狀、或數量的任何限制。亦選擇圓圈來清楚顯示固體或半固體電解質分開物130穿進電性導電結構110、120的多孔結構中，以及電解質150穿進固體或半固體電解質分開物130中的可能性。在第1-2圖所示的特定實施例中，電解質分開物130、電解質150被顯示成混合在通道111、121(或細孔)的表面115、125之區域中。依照本發明之實施例，能控制電解質分開物130、電解質150的混合量。例如，在另一實施例中，電解質分開物130(以填滿的圓圈表示)穿過通道111、121(或其他多孔結構)的基本部分，且甚至可完全穿過通道111、121(或其他多孔結構)。同樣地，能控制電解質150(以未填滿的圓圈表示)穿進電解質150中。
第4圖示意地描繪形成在具有電解質150之其中一個通道111內的雙電荷層(EDL)430。知道儘管在通道111內只顯示電解質150，但電解質分開物130亦可出現在通道111內並取決於穿過量來促進EDL。EDL 430是由兩層電荷構成，一層是通道111之側壁的電荷(在第4圖中描繪成正的，但亦可是負的)，且另一層是由電解質中的自由離子形成。EDL 430電性絕緣表面，因而提供電容器運作所需的電荷分開。由於電解質離子和電極表面電荷之間的些微(大約1nm)分開而產生EDLC的大電容量及能量儲存電位。
再參考第1-2圖，能量儲存裝置100更可包括一電性導電塗層140，其在至少部分的多孔結構上以及通道111及/或通道121之至少一些者中。這樣的電性導電塗層可能是必要的以維持或加強多孔結構的導電性，或者可能對降低ESR方面有幫助，藉此提高效能。例如，具有較低ESR的裝置能夠傳送較高電力(其可顯示於較大加速、更多馬力等方面)。對照下，較高ESR(普遍在典型電池內的情況)至少部分地限制可用能量的量，由於因為熱而浪費許多能量。作為一實例，電性導電塗層140可以是矽化物。作為另一實例，電性導電塗層140可以是例如鋁、銅、及鎢之金屬、或如氮化鎢、氮化鈦、氮化鉭、及氮化釩之其他電導體的塗層。每個列出的材料具有使用在現存CMOS技術中的優點。亦可使用如鎳和鈣的其他金屬作為電性導電塗層140。可使用如電鍍法、化學蒸氣沉積法 (CVD)、及/或原子層沉積法(ALD)的程序來施用這些材料。
在一些實施例中，電介質層515可置於電解質150與多孔結構之通道111之間，如第5圖所示。第5圖中未顯示EDL以免不必要地使圖式複雜。可引進電介質層515以更增加能量儲存裝置的電容量，或為了其他原因，如表面鈍態和可濕性增加(但不以此為限)。
在一些實施例中，電介質層和導電塗層皆可置於電解質與至少一些通道之間。藉由使用兩層，允許每層能被獨立地最佳化用於特定參數。例如，可最佳化電介質層以提供表面鈍態，而最佳化導電層以提供低ESR。
如先前所述，本發明之實施例提供簡化整合能量儲存裝置例如到封裝中或電子裝置之外殼中的多功能方法。例如，能量儲存裝置可被整合在行動電話、膝上型或平板的外殼中、或整合在行動電話、膝上型或平板的結構中。例如，這可藉由形成能量儲存裝置在外殼上、或將外殼製成薄板在能量儲存裝置上來達到。第6圖包括根據本發明之實施例之整合在外殼內的半電池和全電池能量儲存裝置的等角視圖。如所示，半電池單電極結構可包括外殼650、電性導電膜640、電性導電多孔結構610及固體或半固體電解質層630。如所示，全電池結構可包括一對外殼650、652、一對電性導電膜640、642、一對電性導電多孔結構610、620及固體或半固體電解質層630。
電性導電多孔結構610、620本質上可類似於上方先 前所述之電性導電結構110、120。在一實施例中，固體或半固體電解質層630分開並穿過這對電性導電多孔結構610、620。電性導電膜640、642可由任何適用於當作集電器的材料構成。例如，膜640、642可以是，但不限於鋁或多晶矽膜。在一實施例中，電性導電膜640、642是不存在的。
在一實施例中，這對電性導電多孔結構610、620是如多孔矽的多孔半導體結構，且固體或半固體電解質層630穿過這對多孔矽結構且亦分開這對多孔矽結構。在一特定實施例中，這對多孔矽結構裝進液體電解質，且固體或半固體電解質層630包含聚合物基質。
第7-10圖係說明形成依照本發明之實施例之能量儲存裝置之方法的流程圖。為了不混淆實施例的某些態樣，可能不重複敘述關於可共享特徵、操作或方法之每一和每個流程圖的某些特徵、操作或方法。
第7圖係說明根據本發明之實施例之形成一半電池能量儲存裝置之方法700的流程圖。在操作710中，將電性導電多孔結構形成在基板上，而電性導電多孔結構包含複數個細孔。基板可以是各種基板，包括電路板、封裝、矽橋、外殼、玻璃或如集電器的電性導電膜。基板亦能是撓性基板。電性導電多孔結構能藉由各種技術來形成，包括熱噴塗或鑄模之後接著電氣化學地蝕刻、包括沉積一凝膠之後接著透過超臨界乾燥法或冷凍乾燥法從凝膠取出液體成分的氣凝膠技術、電紡絲導電奈米結構到基板上、或可 能或可能不接著進行蝕刻的鑄模多孔微粒。在一實施例中，電性導電多孔結構是藉由熱噴塗到基板上之後接著電氣化學地蝕刻所形成的多孔半導體結構。
在操作720中，接著將電解質裝進電性導電多孔結構的複數個細孔中。在一實施例中，將電解質裝進複數個細孔中包含將液體電解質溶劑施用至電性導電多孔結構並允許液體電解質溶劑吸收進複數個細孔中。亦能利用真空技術來幫助吸收液體電解質溶劑。在一實施例中，當藉由氣凝膠技術來形成電性導電多孔結構時，裝入複數個系統可包括當壓縮時將液體電解質溶劑引入電性多孔結構，並允許電性導電多孔結構展開以吸收電解質。
在操作730中，接著在電性導電結構上形成固體或半固體的電解質層，其中電解質層穿過電性導電多孔結構。能使用各種技術，例如但不限於旋模法、噴塗及層壓法來形成電解質層。在一實施例中，將電解質層穿進電性導電多孔結構中是藉由在電性多孔結構上形成液體或半固體電解質層、允許電解質層與已裝進複數個細孔之電解質混合、並接著透過加熱或輻射應用來聚合電解質層來達到。在一實施例中，可從用來裝進電性導電多孔結構之複數個細孔的液體電解質溶劑來形成電解質層。
第8圖係說明根據本發明之實施例之形成能量儲存裝置之方法800的流程圖，包括熱噴塗和電氣化學地蝕刻。在操作810中，熱噴塗一電性導電層到基板上。熱噴塗可包括電漿噴塗矽微粒並使用載送氣體適當摻進高溫火炬。 在操作820中，接著將電性導電層和基板載進電氣化學地蝕刻浸盤中並電氣化學地蝕刻一多孔結構進電性導電層中以形成包括多個通道的多孔結構，每個通道具有通往多孔結構之表面的開口，如第1-2圖所示。在操作830和840中，將電解質裝進多個通道中，並在多孔結構的表面上形成固體或半固體的電解質層。在一實施例中，固體或半固體的電解質層穿過通往多個通道的開口。在一實施例中，固體或半固體的電解質層係藉由先沉積電解質層在表面上，接著藉由聚合電解質層以形成固體或半固體的電解質層來形成在表面上。
第9圖係說明根據本發明之實施例之形成一全電池能量儲存裝置之方法900的流程圖。在操作910中，設置一對電性導電多孔結構，每個電性導電多孔結構包含複數個細孔。在操作920中，對每個電性導電多孔結構將電解質裝進複數個細孔中。接著在操作930中，使這對電性導電多孔結構連合一分開這對電性導電多孔結構的電解質層。在操作940中，聚合分開這對電性導電多孔結構的電解質層以形成固體或半固體的電解質層。依照本發明的實施例，電解質層能在各種不同操作期間形成並聚合。在一實施例中，在使這對電性導電多孔結構連合之後聚合電解質層。例如，電解質層能是液體、半固體、或甚至在聚合作用之前是固體的以形成固體或半固體的電解質層。在一實施例中，在使這對電性導電結構連合之前，沉積電解質層到這對電性導電結構之其一者上。
在一實施例中，藉由使這對電性導電結構連合來形成電解質層。第10圖係說明根據本發明之實施例之形成一全電池能量儲存裝置之方法1000的流程圖。在操作1010中，設置一對電性導電多孔結構，每個電性導電多孔結構包含複數個細孔。在操作1020中，對每個電性導電多孔結構將電解質裝進複數個細孔中。在操作1030中，藉由使這對電性導電結構(被所形成的電解質層分開)彼此接近來在這對電性導電多孔結構之間形成電解質層。在一實施例中，接著聚合電解質層以形成固體或半固體的電解質層。在一實施例中，同時聚合裝進關於每個電性導電多孔結構之複數個細孔中的電解質和電解質層。
第11A-11B圖係根據本發明之一實施例之封裝基板的等角視圖。如第11A圖所示，能量儲存裝置1130能形成在封裝基板1110上。在第11A圖所示之實施例中，如微處理器1120和記憶體1132的其他裝置亦形成在封裝基板1110上。在一實施例中，能量儲存裝置1130係形成在連接兩個晶粒的矽橋上。例如，能量儲存裝置1130能形成在連接微處理器1120與如記憶體1132之另一晶粒的矽橋上。第11B圖所示之實施例顯示在微處理器1120底部的能量儲存裝置1130之實體堅實度。
第12圖係根據本發明之實施例之行動電子裝置1200的方塊圖。如第12圖所示，行動電子裝置1200包含一基板1210，上方設置了微處理器1220和關聯於微處理器1220的能量儲存裝置1230。或者能量儲存裝置1230能離 開微處理器1220地位在基板1210上，如實線所示。在一實施例中，能量儲存裝置係形成在連接微處理器1220與基板上之另一晶粒的矽橋上。能量儲存裝置1230亦能位在微處理器1220本身上或底部，如虛線所示。在一實施例中，能量儲存裝置1230係整合在行動電子裝置的外殼內。在一實施例中，能量儲存裝置1230包含被固體或半固體電解質層彼此分開的第一和第二電性導電結構。在一實施例中，固體或半固體電解質層穿過第一和第二電性導電結構之任一或兩者的多孔結構。在一實施例中，第一和第二電性導電結構之其一者包含含有多個通道的多孔結構。作為一實例，此實施例會類似於如第1-5圖所示及其依附文字所述的一或更多實施例。
在至少一些實施例中，能量儲存裝置1230是含在行動電子裝置1200內的複數個能量儲存裝置(全部由第12圖的方塊1230表示)之其一者。在一或更多這些實施例中，行動電子裝置1200更包含關聯於能量儲存裝置的切換網路1240。當電容器正在放電時，不會保持固定電壓而是以指數方式衰減(不像電池在放電期間電壓會相對保持固定)。切換網路1240包含切換輸入和輸出不同電容器使得保持相對固定電壓的電路或一些其他機制。例如，能量儲存裝置起初會彼此平行連接，接著在某些電壓衰減量之後，能量儲存裝置的子集會被切換網路改變以串聯連接，使得他們個別電壓貢獻能提高衰減的全部變壓。在一實施例中，切換網路1240可使用如本技藝中使用的現存 矽裝置技術(電晶體、矽控整流器(SCR)等)來實作，而在其他實施例中，可使用微機電系統(MEMS)轉送或切換(可注意到其傾向具有極低阻抗)來實作。
在一些實施例中，行動電子裝置1200更包含關聯於能量儲存裝置1230的感測器網路1250。在至少一些實施例中，複數個能量儲存裝置的每一者將具有自己的感測器，其指示能量儲存裝置的某些行為參數。例如，感測器可指示目前電壓準位以及進行的放電反應，兩者都是可被切換網路使用的參數，尤其是在所使用的電介質材料(或其它電絕緣體)不是線性而是具有隨電壓變化之介電常數的情況下。在那些情況中，可能有利於包括連同感測器網路的有限狀態機，如知道電介質之行為是什麼並相應地回應的電壓控制單元1260。知道電介質如何作用的電壓控制單元能補償任何非線性。為了感測溫度(或其他安全相關參數)，亦可包括關聯於能量儲存裝置1230的溫度感測器1270。在本發明的某些實施例中，行動電子裝置1200更包含顯示器1281、天線/RF元件1282、網路介面1283、資料輸入裝置1284(例如，鍵盤組或觸控螢幕)、麥克風1285、照相機1286、視訊投影機1287、全球定位系統(GPS)接收器1288等等之一或更多者。
第13圖係表現根據本發明之實施例之微電子裝置1300的方塊圖。如第13圖所示，微電子裝置1300包含基板1310、在基板1310上的微處理器1320、及關聯於微處理器1320的能量儲存裝置1330。能量儲存裝置1330能離 開微處理器1320地位在基板1310上(例如，晶粒側電容器、或在矽橋上)，如實線所示，或者能位在微處理器1320本身上或底部(例如，在微處理器上建立的層中)，如虛線所示。能量儲存裝置1230亦能整合在微電子裝置的外殼內。在一實施例中，能量儲存裝置1330包含被固體或半固體電解質層彼此分開的第一和第二電性導電結構，其中第一和第二電性導電結構之至少一者包含多孔結構。在一實施例中，固體或半固體電解質層穿過第一和第二電性導電結構之任一或兩者的多孔結構。在一實施例中，第一和第二電性導電結構之其一者包含含有多個通道的多孔結構。作為一實例，此實施例會類似於如第1-5圖所示及其依附文字所述的一或更多實施例。
可在一些實施例中使用本文所述之能量儲存裝置作為微電子裝置1300內的去耦電容器，為了本文其他所述的原因，其較小且比現有去耦電容器提供多很多的電容量及低很多的阻抗。如同已提到的，能量儲存裝置1330能是支撐積體電路(IC)或晶片的一部分，或能位在微處理器晶粒本身上或底部。作為一實例，根據本發明之實施例可能在微處理器晶粒上形成多孔矽(或之類，如上所述)之區域，並接著在微處理器晶粒之基板上產生高表面積嵌入去耦電容器。因為矽的多孔性，嵌入電容器會具有極高的表面積。對所揭露之能量儲存裝置的其他可能利用包括使用作為記憶體儲存元件(可藉由每單位面積之極大增加的法拉來解決嵌入DRAM方法之Z方向尺寸的問題)或作為 電壓提高電路中的電壓轉換器之元件，或許與電路方塊、個別微處理器核心、或之類一起使用。
作為一實例，較高電容值在本文中會是有利的，因為部分電路名義上會接著在某(相對低)電壓下運轉，但隨後在需要較高電壓以增加速度(例如，快取記憶體、輸入/輸出(I/O)應用)的位置，其中電壓會被提高到較高值。此類型的操作架構可能比在所有地方使用較高電壓下還更好，亦即，只有小電路量需要較高電壓，這對小部分電路從較低基線電壓提高電壓，而非對大部分電路從較高基線值下降電壓還更好。未來微處理器代亦可利用這裡所述之類型的電壓轉換器。具有可用於部屬在封裝周圍或微處理器晶粒周圍的更多電容量可幫助解決現有轉移電路周圍之電壓的電晶體之間之無法忍受之高電感的問題。
雖然已參考具體實施例來說明本發明，但本領域之熟知技藝者將了解不違反本發明之精神或範疇下可做出各種改變。因此，本發明之實施例的揭露預期來說明本發明之範圍且不打算作為限制。本發明之範圍應只受限於依附之申請專利範圍所須的範圍。例如，對本領域之其中一個通常技藝者來說，將很快了解本文所討論之能量儲存裝置及相關結構和方法可實作在各種實施例中，這些實施例的某些前述討論不必表現所有可能實施例的完整敘述。
此外，已說明關於具體實施例的利益、其他優點、及對問題之解決方案。然而，利益、其他優點、對問題之解決方案、及可使任何利益、優點、或解決方案出現或變得 更明顯的任何元件不被視為任何或所有申請專利範圍之緊要的、需要的、或必要特徵或元件。
此外，若實施例及/或限制(1)未明確地主張在申請專利範圍中；且(2)是在等效論下之申請專利範圍中的陳述元件及/或限制之可能的等效，則本文所揭露的實施例和限制在專用論下並非專用於公開。
為了說明的簡單及清楚，描繪的圖顯示構造的一般式樣，且可省略熟知特徵和技術的說明和細節以免不必要地混淆本發明之所述實施例的討論。此外，不必依照比例地描繪圖中的元件。例如，圖中一些元件的維度可與其他元件成比例地放大以幫助提高理解本發明的實施例。某些圖可以理想化的方式來顯示以幫助理解，例如當顯示結構具有直線、銳角、及/或平行面或之類時，其在現實世界條件下很有可能不太對稱及整齊地。不同圖中的相同參考數字表示相同元件，而類似參考數字可能(但非必要)表示類似元件。
在說明書和申請專利範圍中的「第一」、「第二」、「第三」、「第四」等等之詞(若有的話)可用來在區分類似元件，且非必定用來說明特定連續或時間順序。了解如此使用的詞在適當情況下是可交換的，使得本文所述之發明的實施例能例如以除了本文那些所示或所述之外的順序來運作。同樣地，若本文敘述方法包含一連串步驟，則如本文所呈現的這些步驟之順序並不必然是上述步驟可進行的唯一順序，且可能省略所述之某些步驟及/或可能在 方法中加入本文未述的某些其他步驟。再者，「包含」、「包括」、「具有」及其任合變異之詞預期包含非全部的包括，如此包含一列元件的程序、方法、物品、或設備不一定限於這些元件，而可能包括這類程序、方法、物品、或設備中未明顯列出或原本就有的其他元件。
在說明書和申請專利範圍中的「左」、「右」、「前」、「後」、「表面」、「底部」、「上方」、「下方」等等之詞(若有的話)係用來說明用且不一定描述永久的相對位置，除非有其他特別或內文指示。了解如此使用的詞在適當情況下是可交換的，使得本文所述之發明的實施例能例如以除了本文那些所示或所述之外的方向來運作。如本文所示之「耦接」之詞係定義成直接或以電或非電的方式來間接連接。本文所述之彼此相鄰的物件可能適當地依照使用措辭之上下文而彼此實體接觸、彼此接近、或彼此在相同一般區或地區中。本文「在一個實施例」中出現的措辭不一定都指相同實施例。
100‧‧‧能量儲存裝置
110‧‧‧電性導電結構
111‧‧‧通道
112‧‧‧開口
115‧‧‧表面
120‧‧‧電性導電結構
121‧‧‧通道
122‧‧‧開口
125‧‧‧表面
130‧‧‧分開物
140‧‧‧電性導電塗層
150‧‧‧電解質
231‧‧‧溝渠
300‧‧‧多孔矽結構
302‧‧‧矽層
304‧‧‧SiO2 層
430‧‧‧雙電荷層
515‧‧‧電介質層
610‧‧‧電性導電多孔結構
620‧‧‧電性導電多孔結構
630‧‧‧固體或半固體電解質層
640‧‧‧電性導電膜
642‧‧‧電性導電膜
650‧‧‧外殼
652‧‧‧外殼
700‧‧‧方法
710-730‧‧‧操作
800‧‧‧方法
810-840‧‧‧操作
900‧‧‧方法
910-940‧‧‧操作
1000‧‧‧方法
1010-1030‧‧‧操作
1110‧‧‧封裝基板
1120‧‧‧微處理器
1130‧‧‧能量儲存裝置
1132‧‧‧記憶體
1200‧‧‧行動電子裝置
1210‧‧‧基板
1220‧‧‧微處理器
1230‧‧‧能量儲存裝置
1240‧‧‧切換網路
1250‧‧‧感測器網路
1260‧‧‧電壓控制單元
1270‧‧‧溫度感測器
1281‧‧‧顯示器
1282‧‧‧天線/RF元件
1283‧‧‧網路介面
1284‧‧‧資料輸入裝置
1285‧‧‧麥克風
1286‧‧‧照相機
1287‧‧‧視訊投影機
1288‧‧‧全球定位系統接收器
1300‧‧‧微電子裝置
1310‧‧‧基板
1320‧‧‧微處理器
1330‧‧‧能量儲存裝置
閱讀下列詳細說明同時結合圖中的附圖將更佳理解所揭露之實施例，其中第1-2圖係根據本發明之實施例的能量儲存裝置之剖面側視圖；第3A-3B圖係根據本發明之一實施例之掃描一多孔矽的電子顯微鏡影像之剖面側視圖； 第4圖係根據本發明之一實施例之在能量儲存裝置之多孔結構內的雙電荷層之剖面側視圖；第5圖係根據本發明之一實施例之在電解質與能量儲存裝置之多孔結構之間的層之剖面側視圖；第6圖包括根據本發明之實施例之整合在一行動裝置之外殼內的半電池和全電池能量儲存裝置的等角視圖；第7圖係說明根據本發明之實施例之形成一半電池能量儲存裝置之方法的流程圖；第8圖係說明根據本發明之實施例之形成一半電池能量儲存裝置之方法的流程圖，包括熱噴塗和電氣化學地蝕刻；第9圖係說明根據本發明之實施例之形成一全電池能量儲存裝置之方法的流程圖；第10圖係說明根據本發明之實施例之形成一全電池能量儲存裝置之方法的流程圖；第11A圖係根據本發明之一實施例之封裝基板的等角視圖；第11B圖係根據本發明之一實施例之封裝基板的等角視圖；第12圖係根據本發明之實施例之行動電子裝置的方塊圖；及第13圖係根據本發明之實施例之微電子裝置的方塊圖。
100‧‧‧能量儲存裝置
110‧‧‧電性導電結構
111‧‧‧通道
112‧‧‧開口
115‧‧‧表面
120‧‧‧電性導電結構
121‧‧‧通道
122‧‧‧開口
125‧‧‧表面
130‧‧‧分開物
140‧‧‧電性導電塗層
150‧‧‧電解質

Claims (35)

  1. 一種能量儲存裝置，包含：一對多孔半導體結構，每個多孔半導體結構包含裝入複數個細孔中的一電解質；及一固體或半固體的電解質層，分開該對多孔半導體結構並穿過該對多孔半導體結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存裝置，其中該電解質層包含一聚合物基質。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之能量儲存裝置，其中該電解質層更包含一離子液體。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之能量儲存裝置，其中該聚合物基質包含一共聚物。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之能量儲存裝置，其中該共聚物包含：一第一聚合物，提供該聚合物基質的結構主幹；及一第二聚合物，提供在該對電性導電多孔結構之間的離子傳導性。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之能量儲存裝置，其中該共聚物包含聚亞醯胺和聚氧化乙烯。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之能量儲存裝置，其中該第一聚合物的分子量高於該第二聚合物的分子量。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之能量儲存裝置，其中該對多孔半導體結構包含選自由矽、鍺、碳化矽、及矽鍺構成之群組的一材料。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之能量儲存裝置，其中該對多孔半導體結構包含矽。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之能量儲存裝置，其中該複數個細孔包括多個通道，每個通道具有通往該多孔半導體結構之一表面的一開口，且該電解質被裝進該多個通道中。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之能量儲存裝置，更包含一塗層在該些通道之至少一些者中，該塗層係選自由導電塗層及絕緣塗層構成之群組。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存裝置，其中該能量儲存裝置係合併在一電子裝置內，該能量儲存裝置與一微處理器關聯。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之能量儲存裝置，其中該能量儲存裝置係形成在一行動電子裝置的外殼內。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之能量儲存裝置，其中該行動電子裝置係選自由行動電話、膝上型電腦、及平板電腦構成之群組。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存裝置，其中該能量儲存裝置係形成在連接兩個晶粒的一矽橋上。
  16. 一種形成一能量儲存裝置的方法，包含：形成一電性導電多孔結構在一基板上，該電性導電多孔結構包含複數個細孔；將一電解質裝進該複數個細孔中；及在該電性導電多孔結構上形成一固體或半固體的電解 質層，其中該電解質層穿過該電性導電多孔結構。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中形成該電性導電多孔結構在該基板上包含：熱噴塗一電性導電層到該基板上；及電氣化學地蝕刻一多孔結構進該電性導電層中。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中熱噴塗該電性導電層到該基板上包含熱噴塗矽到該基板上。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中形成該電性導電多孔結構在該基板上包含：在該基板上沉積一凝膠；及透過超臨界乾燥法從該凝膠取出一液體成分。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中將該電解質裝進該複數個細孔中包含當壓縮時將該電解質引入該電性導電多孔結構，並允許該電性導電多孔結構展開以吸收該電解質。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中將該電解質裝進該複數個細孔中包含當在真空下時將該電解質引入該電性導電多孔結構。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該電性導電多孔結構包含選自由矽、碳、釩、鉬、釕、及錳構成之群組的一材料。
  23. 如申請專利範圍第16項所述之方法，更包含合併該能量儲存裝置在一電子裝置內並與一微處理器關聯。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之方法，更包含形 成該能量儲存裝置在一行動電子裝置的外殼內。
  25. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中形成該電性導電多孔結構在該基板上包含：電紡絲導電奈米結構到該基板上。
  26. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該基板係為一撓性基板。
  27. 一種形成一能量儲存裝置的方法，包含：熱噴塗一電性導電層到該基板上；電氣化學地蝕刻一多孔結構進該電性導電層中，該多孔結構包括多個通道，每個通道具有通往該多孔結構之一表面的一開口；將一電解質裝進該多個通道中；及在該多孔結構的該表面上形成一固體或半固體的電解質層。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中該電解質層穿過通往該多個通道的該開口。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中在該表面上形成該固體或半固體的電解質層包含在該表面上形成一電解質層之後，聚合該電解質層以形成該固體或半固體的電解質層。
  30. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中熱噴塗該電性導電層到該基板上包含熱噴塗矽到該基板上。
  31. 一種形成一能量儲存裝置的方法，包含：設置一對電性導電多孔結構，每個電性導電多孔結構 包含複數個細孔；對每個電性導電多孔結構將一電解質裝進該複數個細孔中；使該對電性導電多孔結構連合一分開該對電性導電多孔結構的電解質層；及聚合該電解質層以形成一固體或半固體的電解質層。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之方法，更包含在使該對電性導電多孔結構連合之後聚合該電解質層。
  33. 如申請專利範圍第31項所述之方法，更包含在使該對電性導電多孔結構連合之前，沉積該電解質層到該對電性導電多孔結構之其一者上。
  34. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中分開該對電性導電多孔結構的該電解質層係藉由使裝進該電解質的該對電性導電多孔結構連合來形成。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之方法，更包含同時聚合裝進關於每個電性導電多孔結構之該複數個細孔中的該電解質和該電解質層。
TW101145431A 2011-12-21 2012-12-04 集成能量儲存裝置至微電子裝置及行動裝置之基底上的裝置及方法 TWI457956B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2011/066650 WO2013095466A1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Integration of energy storage devices onto substrates for microelectronics and mobile devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201349267A TW201349267A (zh) 2013-12-01
TWI457956B true TWI457956B (zh) 2014-10-21

Family

ID=48669112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101145431A TWI457956B (zh) 2011-12-21 2012-12-04 集成能量儲存裝置至微電子裝置及行動裝置之基底上的裝置及方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9245695B2 (zh)
CN (1) CN103988271B (zh)
TW (1) TWI457956B (zh)
WO (1) WO2013095466A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9409767B2 (en) 2011-11-03 2016-08-09 Intel Corporation Energy storage structure, method of manufacturing a support structure for same, and microelectronic assembly and system containing same
CN104205624B (zh) 2012-03-30 2018-05-15 英特尔公司 具有电解电容器的低频转换器
EP3014643A4 (en) * 2013-04-30 2017-11-01 ZapGo Ltd Rechargeable power source for mobile devices which includes an ultracapacitor
US10319535B2 (en) * 2013-09-27 2019-06-11 Intel Corporation High voltage high power energy storage devices, systems, and associated methods
US20150364267A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 The Regents Of The University Of California Passivated porous silicon nanowires
US10249704B2 (en) * 2015-08-11 2019-04-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Capacitor
US20190108947A1 (en) * 2017-10-09 2019-04-11 Pacesetter, Inc. Performance of porous capacitor electrodes
US11446661B2 (en) * 2019-03-11 2022-09-20 Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. Microfluidic channel and preparation method and operation method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011123135A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Intel Corporation Charge storage device, method of making same, method of making an electrically conductive structure for same, mobile electronic device using same, and microelectronic device containing same

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003197468A (ja) * 2001-10-19 2003-07-11 Nec Tokin Toyama Ltd 固体電解コンデンサ及びその製造方法
CN100380540C (zh) * 2001-11-26 2008-04-09 希普利公司 介电结构
US7251118B2 (en) * 2003-10-02 2007-07-31 Donald Nevin Method and apparatus for large scale storage of electrical potential
EP1624472A3 (en) * 2004-07-08 2011-03-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Porous Electrodes, Devices including the Porous Electrodes, and Methods for their Production
CN100481521C (zh) * 2004-07-08 2009-04-22 住友化学株式会社 多孔电极、包含该多孔电极的设备及其制备方法
DE102004052086A1 (de) * 2004-10-26 2006-04-27 Basf Ag Kondensatoren hoher Energiedichte
US20070037060A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Lee Young G All-solid-state primary film battery and method of manufacturing the same
US20090225490A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-10 Tsuoe-Hsiang Liao Capacitor structure
US8486562B2 (en) * 2009-02-25 2013-07-16 Applied Materials, Inc. Thin film electrochemical energy storage device with three-dimensional anodic structure
CN101857191A (zh) * 2010-04-16 2010-10-13 华侨大学 一种柔性换能/储能纳米器件及制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011123135A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Intel Corporation Charge storage device, method of making same, method of making an electrically conductive structure for same, mobile electronic device using same, and microelectronic device containing same

Also Published As

Publication number Publication date
CN103988271A (zh) 2014-08-13
WO2013095466A1 (en) 2013-06-27
TW201349267A (zh) 2013-12-01
US9245695B2 (en) 2016-01-26
CN103988271B (zh) 2017-12-12
US20140226260A1 (en) 2014-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI457956B (zh) 集成能量儲存裝置至微電子裝置及行動裝置之基底上的裝置及方法
TWI605482B (zh) 混合式電化電容器及使用此電容器之行動電子器件
US8778800B1 (en) Methods of making supercapacitor cells and micro-supercapacitors
TWI527352B (zh) 具有電化學電容的低頻轉換器
US10170244B2 (en) Fabrication of porous silicon electrochemical capacitors
US9409767B2 (en) Energy storage structure, method of manufacturing a support structure for same, and microelectronic assembly and system containing same
KR101567374B1 (ko) 다공성 전기화학 커패시터를 위한 나노기계가공된 구조물
CN107103993B (zh) 能量存储设备、制造其的方法以及包含其的移动电子设备
JP2013524504A (ja) 電荷蓄積デバイス、電荷蓄積デバイスを製造する方法、電荷蓄積デバイスの導電構造を形成する方法、電荷蓄積デバイスを利用する移動型電子デバイス、及び、電荷蓄積デバイスを含むマイクロ電子デバイス
TWI493580B (zh) 儲能裝置及其製造方法，及包含儲能裝置的行動電子裝置
US10014123B2 (en) Overcoming variance in stacked capacitors
CN105340115A (zh) 能量存储的方法和装置
RU2588036C2 (ru) Структуры, изготовленные с использованием нанотехнологии, для пористых электрохимических конденсаторов

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent