[发明专利]图案化聚合物层的方法及封装微电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图案化支撑件上的聚合物层的方法，更具体地涉及一种利用聚合物层和屏障层封装微电池的方法。

背景技术

锂微电池通常由被电解质分离的两个电极(正极和负极)形成。锂微电池还包括由铂或者钨制成的金属的集流器(current collector)。正极由具有良好离子传导性的材料例如氧硫化钛(TiOS)制成。电解质是诸如锂磷氧氮(LiPON)的具有高离子传导性的电绝缘体。负极由金属锂或者锂化材料制成。

因为含锂的材料对空气极为敏感，尤其是对氧和湿气极为敏感，所以它们必须被惰性且密封的保护屏障覆盖。制作(mastering)封装是制约微电池随时间的效率的主要因素。

一种封装方案为在微电池上沉积较薄的层。这样，封装器件便包括布置在微电池上的由聚合物材料形成的第一层以及覆盖该第一层的由陶瓷或者金属材料形成的第二层。采用聚合物层的目的一方面是为了限制与基板粗糙度有关的缺陷，另一方面是为了在微电池使用期间适应微电池的变形。陶瓷或者金属材料层形成阻挡氧和湿气的保护屏障。

聚合物层通常旋涂在整个基板上，而屏障层利用物理气相沉积(PVD)或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成。

图案化封装器件主要采用两种技术。第一种技术采用掩模来定义图案。然而，会发生阴影及未对准效应，且该阴影及未对准效应引起了要被制造的图案的位置或尺寸的不精确性。这种阴影及未对准效应对小尺寸的微电池而言是至关重要的。于是，趋势是不再采用掩模，而是采用第二种技术，这第二种技术就是光刻。

图1示意性地示出了光刻操作，以形成布置在支撑件4上的微电池2的封装器件。封装器件包括预先沉积在整个微电池2及支撑件4上的聚合物层6和屏障层8。由光致抗蚀剂制成的蚀刻掩模10形成在封装器件上，然后，层6和8通过掩模10被蚀刻。该光刻操作还使得能够建立微电池的电连接，使位于微电池2端部的集流器12部分地暴露。

这种图案化技术不能保证对微电池的侧向保护。屏障层8实际上不覆盖微电池侧面(蚀刻侧面)的聚合物层6，如图1所示。由于聚合物层较低程度的保护，氧和水分易于扩散通过层6而损坏微电池2。

尽管对大尺寸的部件而言微电池的损坏主要发生于顶表面，但是对小尺寸的部件而言微电池的侧向保护变得很重要。因此，为了微型化，有必要用屏障层覆盖整个微电池以延长微电池的寿命。

光刻采用蚀刻溶液来蚀刻封装层6、8并采用清洗溶液来除去蚀刻掩模10。这些溶液也易于渗入微电池2而使微电池2损坏。还存在层6和8的过蚀刻，这进一步降低了对部件的侧向保护。最后，光刻包括大量的显著增加微电池制造方法的持续时间的步骤。

聚合物材料层通常通过旋涂容易地沉积在整个基板上，这就需要简单的方法来图案化这些层，尤其是图案化封装微电池的层。

发明内容

因此，需要提供一种用于图案化支撑件上的聚合物材料层的简单且快速的方法。

该需要旨在以这样的方式来得到满足：在支撑件的第一区域上沉积由基于锂的聚合抑制剂材料制成的层；在聚合抑制剂层以及支撑件的第二区域上沉积阳离子可聚合材料；使阳离子可聚合材料经受聚合处理，从而在第一区域中形成未固化的牺牲层且在第二区域中形成聚合物层；以及去除牺牲层。

本发明也提供了一种快速且易于实施的方法来封装布置在支撑件上的锂微电池，而且该方法也保证了微电池的侧向保护。

该封装方法包括：在支撑件上于微电池的周边沉积由基于锂的聚合抑制剂材料制成的层；在整个微电池以及聚合抑制剂层上沉积阳离子可聚合材料；使阳离子可聚合材料经受聚合处理，从而形成覆盖微电池的聚合物层并在微电池的周边形成牺牲层；沉积在聚合物层上形成保护屏障且覆盖整个微电池的层；以及去除牺牲层和聚合抑制剂层。

附图说明

根据下面对具体实施例的描述，其他优点和特征将变得更加显而易见，下面的具体实施例是出于非限制示例的目的被给出且由附图示出，附图中：

图1示出了根据现有技术利用光刻来图案化微电池的封装层；

图2到4示出了根据本发明实施例的图案化聚合物层的方法的步骤；

图5到10示出了利用图2到图4的方法封装微电池的方法的步骤。

具体实施方式