[发明专利]表面安装电池以及具有集成电池单元的便携式电子设备

说明书

技术领域

本公开涉及用于电子设备的表面安装电池。

背景技术

电子设备(包括移动平台，诸如智能手机、膝上型计算机、笔记本计算机和平板计算机)的尺寸不断缩小。包括一个或多个电池单元的功率输送系统通常是便携式电子设备中最大的部件之一。随着便携式电子设备的尺寸缩小，用户也期望功率输送系统将越来越小且更加便携。当使用插头、插座和甚至接片将电池连接到系统时，将电池集成到物理上小的系统(并且特别是薄的系统)中提出了挑战。

附图说明

可以参考以下附图详细地描述多个安排和实施例，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且在附图中：

图1A、图1B和图1C展示了使用液体电解质的示例硬币形锂离子电池。

图2是根据一个实施例的包括多个固体电解质的电池单元的透视图。

图3是根据一个实施例的电路板组件的侧视图。

图4A、图4B、图4C和图4D展示了根据一个实施例的包括集成固体电解质电池的移动电子设备。

图5是根据一个实施例的包括集成电池单元的电路板的截面侧视图。

图6是根据一个实施例的电池单元的截面侧视图。

图7是根据一个实施例的用于制造电路板的方法的流程图。

图8是根据另一实施例的用于制造电路板的方法的流程图。

具体实施方式

本文公开的实施例和安排使用包括固体电解质(例如固体聚合物或陶瓷)的电池单元。与具有液体电解质的电池不同，具有固体聚合物和/或陶瓷电解质的电池可以承受可用于可表面安装电池的回流焊接工艺的高温和持续时间并且开启新的组装选项。如以下所讨论的，固体电解质单元电池也比液体电解质单元电池更安全，因为易燃液体电解质已经成为普通锂离子(Li-ion)电池灾难性故障的原因。本文公开的某些实施例提供了空间节省、较低组装成本、尺寸减小(例如，在X-Y平面中)和/或高度减小(例如，在垂直于X-Y平面的Z方向上)。另外或在其他实施例中，所公开的系统和方法可以规定将电池直接集成在系统中，从而消除了包装和插座使用的大部分开销。在某些实施例中，本文公开的固体电解质电池单元是可再充电的。

可商购用于表面安装在手持或便携式电子设备中的小尺寸电池具有低容量(例如，液体电解质单元电池)或极低容量(例如，固态薄膜电池)。近年来，小型二次电池已被用作便携式设备(如蜂窝电话)的存储器备份电源。例如，图1A、图1B和图1C展示了使用液体电解质并被包装在刚性气密密封的金属“罐”壳体中的硬币形锂离子电池100。罐装和气密密封硬币形锂离子电池100的过程可能是昂贵且复杂的。此外，罐壳体限制能量密度，特别是在将圆柱形单元并排放置形成空白空间的间隙的情况下多单元组中。硬币形锂离子电池100可以具有包括锂锰复合氧化物的正电极和包含锂铝合金的负电极，并且具有约3V的电压。作为另一示例，已经使用具有包括五氧化二铌的正电极和包括锂铝合金的负电极并且具有约2.5V的电压的硬币形二次锂电池。

锂电池(如图1A所示)的问题是液态电解液极易燃。因此，将硬币形锂离子电池100焊接到电路板可能是危险的。作为回流方法的一个示例，通过在电路板和零件的端子之间供给焊料并且然后使电路板和该零件通过高温气氛来进行焊接。焊接确保电路板上的电路与该零件的端子之间的电接触。取决于所使用的材料和工艺，高温气氛的范围可以为例如从约220℃至约260℃。这样的条件可能导致在硬币形锂离子电池100的罐壳体内建立高压，使得该锂离子电池排出电解质或爆炸。在高温气氛中，电解质可能在其排出时发出火焰。使挥发性液体电解质不易燃以允许表面安装硬币单元的尝试通常导致具有非常低容量(例如，最高达约2.5mAh)的电池单元。

因此，许多应用避免了将具有液体电解质的锂离子电池焊接到电路板。相反，如图1B所示，硬币形锂离子电池100可以放置在预先焊接到电路板的固持器110中。体积大的固持器110可能为整个电子设备增加额外的尺寸和费用。在另一示例中，如图1C所示，硬币形锂离子电池100可以被定位在远离电路板的位置，并且经由线112、114与该电路板电连接。这样的实施方式可能增加费用，例如通过手动将线焊接到硬币形锂离子电池100、将硬币形锂离子电池100插入收缩包裹盖116中、施加热量使收缩包裹盖收缩、将线112、114的另一端焊接到电路板、并且将收缩包裹盖116胶合或以其他方式附接到电子设备的底盘118。