[发明专利]具有集成薄膜电池的印刷电路板

说明书

相关申请 

本申请涉及和要求根据35U.S.C.§119(e)于2009年9月1日提交的S/N 61/238,889美国临时专利申请的权益，所述临时申请全篇地援引包含于此。 

技术领域

本发明的领域是包含在其层间或层内的固态、薄膜辅助和主要电化学器件(例如，电池)的印刷电路板。 

背景 

传统电化学器件包括例如多电活性层，诸如阳极、阴极、电解液、衬底和集电极。一些层，例如含锂的阳极层，由非常环境敏感的材料构成。衬底例如可以不是独立电池元件，而是可通过电池附连至的半导体器件或印刷电路板(PCB)的半导体表面或导电或绝缘封装表面提供。这些电池需要包裹以保护环境敏感的材料。一些方案包裹电化学器件的敏感层，例如具有金箔的包裹件。其它方案用由金属和塑料制成的囊来包裹器件，例如在器件周界周围密封的囊。 

申请人较早提交的专利和专利申请提供了某些电池和包裹设计和技术，包括美国专利No.6,916,679和美国已公布专利申请US 2006/286448 A1、US 2007/184345 A1、US 2007/202395 A1、US 2007/264564 A1、US 2008/261107 A1、US 2008/0286651以及美国专利申请S/N61/179,953，这 些文献全篇地援引包含于此。这些专利和申请例如提供当与印刷电路板结合时提供益处的多种类型电池。 

刚性或柔性的印刷电路板(PCB)的表面空间常有限并因此受到重视。因此，需要更高效地将电化学电池(诸如电池)结合到PCB的设计中，以节省和更好地利用PCB表面空间。 

概述 

本发明的各实施例通过改进实现例如薄膜电池之类的组合电化学电池单元与例如半导体器件或PCB之类的产品组合时的实用性而对现有技术和其它各种工艺作出改进。在本发明的某些示例性实施例中，完全包裹且优选地热、压和湿气的弹性电池单元可纳入到PCB中。PCB和电池单元可集成以允许电池单元忍受其可能在PCB制造过程中露出至的应力环境。各实施例藉由间隙、空隙、囊腔、空间或其它设计来提供对电池单元的内部和/或外部通达。 

在本发明的某些示例性实施例中，电化学器件可以其完全包裹状态纳入到PCB或半导体器件中。然而，将电化学器件集成入PCB保护电化学器件不受物理、化学和生物性有害的环境的影响。此外，将电化学器件集成入PCB可为PCB增加许多功能并可使PCB更有价值作为针对许多电子应用的配备电力的基本电子构建块。 

在本发明的某些示例性实施例中，人们可通过将例如电化学电池单元(包括薄膜电池)之类的电子模块和组件插入印刷电路板而不是例如美国专利申请S/N 11/748,471中披露的插入PCB表面来节省PCB表面上的空间。 

人们也可考虑三维地使用PCB，换句话说就是将电化学器件集成入PCB而不是将电子器件附连至PCB的表面，这增加了每单位覆盖面积的功能性电子器件密度。 

将电子模块和组件插入PCB因为例如限制功能化或带负载的PCB的总横截面厚度也将是有利的。由于一些集成PCB的应用具有有限的体积和厚 度，因此限制PCB的厚度可以是优选的，例如为了几何原因。为了机械原因，限制PCB的厚度也可以是优选的，以减少机械本体的动量连同振动、离心力和加速度，并取代地使该本体的给定质量更靠近其重心。例如，安装在PCB上的长条电容(因其长端子引脚，所以相比其直径具有长的高度轴线)可能对长期振动敏感，这种长期振动可使电容器与PCB电气断开。 

将电子组件插入到PCB之内而不是之上可增加该电子组件对抗外部化学、物理和生物因素的强健性。例如，在电子组件周围的PCB可充当附加包裹或保护层，该附加包裹或保护层对抗高湿气、潮气、水、氧、酸碱腐蚀、溶剂、UV辐射、临时极端(高或低)温度、刮擦物体、机械振动或微生物侵蚀。 

另外，提供电化学电池单元或薄膜电池以连接于业已插入PCB的电子电路可简化这种类型的电子组件的制造并防止将电子组件附连或焊接至PCB的人为错误。因此，具有集成的电化学电池单元或薄膜电池的PCB可用作电子电路的配备电源的基本构建块，这简化和缩小了消费电子器件和迷你/微型电子器件。 

本发明的某些示例性实施例的目的例如是避免将嵌入到PCB中的电化学电池单元的纵向延伸限制在PCB表面的子区域。相反，电池单元可如附图所示地例如延伸超过PCB的边缘。这种延伸例如可向电池单元的触头或触头区提供容易的通达。