[发明专利]一种MEMS锂电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池制造领域，更具体地涉及一种MEMS锂电池的制造方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)，也叫做微电子机械系统、微系统或微机械，是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

MEMS集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体，是一项革命性的新技术，广泛应用于高新技术产业，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。MEMS可大批量生产，常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等，以及它们的集成产品。

MEMS技术的发展，带来了很多技术和材料的变化，其中对于很多独立的MEMS设备来说，由于尺寸特别小，给其提供能源比较困难，作为MEMS技术的分支，目前微能源部分主要包括燃料电池。但是燃料电池在补充燃料、生成气体产物、使用寿命等方面都还存在不尽如人意的地方。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提供一种MEMS锂电池及其制造方法，从而可以利用微机械制造工艺来制造锂电池。

为了实现上述目的，本发明提供了一种MEMS锂电池的制备方法，包括以下步骤：

以半导体材料为第一壳体的基底，在其上形成第一引出电极、第一三维立柱阵列及第一池体，其中所述第一三维立柱阵列位于所述第一池体中；

在所述第一三维立柱阵列表面修饰固定第一纳米材料作为正极；

利用同样的方法，制备出包含负极的第二壳体，在所述第二壳体上形成第二引出电极、第二三维立柱阵列及第二池体，并在所述第二三维立柱阵列表面修饰固定第二纳米材料作为负极，其中所述第二三维立柱阵列位于所述第二池体中，且所述第二池体与所述第一池体对准形成一个容纳空腔，所述第一三维立柱阵列和所述第二三维立柱阵列彼此错开；

将所述第一壳体和第二壳体对准并封装，形成所述MEMS锂电池的壳体。

其中，在所述将所述第一壳体和第二壳体对准并封装的步骤之后，还包括从预留的注样孔注入电解质，待电解质充满池体后密封注样孔，从而得到所述MEMS锂电池的步骤。

其中，在所述第二三维立柱阵列表面修饰固定第二纳米材料作为负极的步骤之后，将所述第一壳体和第二壳体对准并封装的步骤之前，还包括在所述第一壳体和第二壳体上的池体中填充胶体电解质的步骤。

其中，通过深刻蚀或化学腐蚀工艺在所述第一/第二壳体上形成所述第一/第二池体和位于所述第一/第二池体中的预留立柱，通过光刻工艺在所述预留立柱上形成所述第一/第二三维立柱阵列。

其中，所述半导体材料为硅基、碳基或砷化镓材料。

其中，所述在基底上形成第一/第二引出电极的步骤中，包括在所述基底上形成Au/Cr金属层作为掩膜的步骤，其中所述Au层厚度为100～500nm，Cr层厚度为10～50nm。

其中，所述Au层厚度为200nm，Cr层厚度为20nm。

其中，所述包含正极的第一壳体和包含负极的第二壳体的制备不分先后顺序。

其中，所述将第一壳体和第二壳体封装的步骤中，采用键合密封或BCB密封工艺。

其中，在形成所述第一引出电极和/或第二引出电极之前，通过深刻蚀或化学腐蚀工艺在所述第一壳体和/或第二壳体的基底上表面上形成第一凸台和/或第二凸台，从而在其后的蚀刻工艺过程中，利用所述第一凸台和第二凸台形成叉指结构。