[发明专利]在柔性印刷电路板上直接嵌入锂离子电池的方法

说明书

本发明公开了一种柔性印刷电路板、一种在封装的顶层和底层之间制造电化学锂离子电池的方法以及一种制造自供电柔性电路板封装的方法，其中，柔性印刷电路板上印刷有锂离子电池。所述柔性印刷电路板包括顶部电绝缘基膜和底部电绝缘基膜、所述顶部电绝缘基膜上方的顶部导电金属层，以及所述底部电绝缘基膜下方的底部导电金属层。可印刷锂离子电池通过该所述顶部基膜和所述底部基膜完全位于空腔中，其中所述电池的顶部接触所述顶部导电金属层，并且其中所述电池的底部接触所述底部导电金属层。所述电池周围的粘合膜将所述电池密封至所述顶部电绝缘基膜和所述底部电绝缘基膜上，并将所述顶部导电金属层密封至所述底部导电金属层。

技术领域

本发明涉及集成电路板，更具体来说，涉及在柔性印刷电路板上嵌入锂离子电池。

背景技术

随着物联网(IoT)和5G网络技术的出现，越来越多的设备相互连接以进行相互通信，从而制定决策并改善人们的生活。预计未来的设备将具有诸如低成本、小外形尺寸、高可靠性、灵活/合规以及低功耗等属性。在应对上述挑战中，柔性电子器件已经无处不在。特别地，系统级封装(SiP)架构是高层设备集成(例如天线、微处理器和传感器)以及支持自供电设备的电池的首选封装技术。

电池是为便携式电子器件供电的必要组件。常规地，电子器件已经使用商用电池，例如方形、圆柱形和纽扣电池。这些电池由于体积大、硬度大和安全性问题而因此不适合为柔性电子器件供电。柔性电子器件的电源也应符合器件的要求，例如超薄、超轻、机械一致性以及在机械负载下的安全性。

将柔性电池直接集成到柔性衬底上对于下一代器件而言是有吸引力的解决方案。其具有许多优点，例如减小了外形尺寸、降低了成本并简化了工艺。集成柔性电池可用于需要电源管理和RF(射频)通信的应用，例如智能卡、可穿戴设备和物联网(IoT)。

各种美国专利申请公开了柔性或可印刷电池，其中包括美国专利申请号2019/0273280(Pun等人)、2019/0252690(Miles等人)、2019/0334168(Durstock等人)、2019/0341613(Lee等人)以及2019/0355239(Brinkley等人)。

发明内容

本发明的一个主要目的在于提供一种在柔性印刷电路板上嵌入锂离子电池的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种其上具有锂离子电池的柔性印刷电路板。

本发明的又一个目的在于提供一种自供电的柔性电路板封装。

根据本发明的目的，实现了柔性印刷电路板，其上印刷有锂离子电池。所述柔性印刷电路板包括顶部电绝缘基膜和底部电绝缘基膜、所述顶部电绝缘基膜上方的顶部导电金属层，以及所述底部电绝缘基膜下方的底部导电金属层。可印刷锂离子电池通过该所述顶部基膜和所述底部基膜完全位于空腔中，其中所述电池的顶部接触所述顶部导电金属层，并且其中所述电池的底部接触所述底部导电金属层。所述电池周围的粘合膜将所述电池密封至所述顶部电绝缘基膜和所述底部电绝缘基膜上，并将所述顶部导电金属层密封至所述底部导电金属层。

根据本发明的目的，实现了一种在封装物的顶层和底层之间制造电化学锂离子电池的方法。在柔性印刷电路板上提供封装物，所述封装物包括顶部电绝缘基膜和底部电绝缘基膜、所述顶部电绝缘基膜上方的顶部导电金属层，以及所述底部电绝缘基膜下方的底部导电金属层。在所述封装物的所述底部金属层上制造阳极，并通过导电金属迹线将所述阳极直接电连接至安装在所述柔性印刷电路板上的至少一个集成电路芯片来作为负极端子以允许电子从所述阳极流出。在铝层上制造锂金属氧化物阴极，所述铝层电连接至所述封装物的所述顶部金属层。通过导电金属迹线将所述阴极直接电连接至安装在所述柔性印刷电路板上的至少一个集成电路芯片来作为正极端子以允许电子流入所述阴极。在所述阳极和所述阴极之间制造可紫外固化的复合固体电解质。所述电池周围的粘合膜将所述电池密封至所述顶部电绝缘基膜和所述底部电绝缘基膜上，并将所述顶部导电金属层密封至所述底部导电金属层。