本發明專利技術涉及用于制造薄層電池的方法和相應的薄層電池，其中，為了形成所述電池（10）的層序列而將多個層（16，18，20，36，38）彼此相繼地施加在襯底（14）的襯底表面上并且將先前施加的層至少之一（18，20，38）的不同區域（24，26，28；30，32，34；42，44，46）彼此橫向分開。規定：所述分開借助于激光束來進行。本發明專利技術還涉及相應的薄層電池（10）。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于制造薄層電池的方法，其中，為了形成電池的層序列而將多個層彼此相繼地施加在襯底的襯底表面上并且將先前施加的層至少之一的不同區域彼此橫向分開。
技術介紹
構造成薄層電池或薄膜電池的電池已經公知。這種電池例如構造成鋰離子電池并且由濺射或蒸鍍層的層疊堆構成，所述濺射或蒸鍍層由作為電解質的Li3PO4 (或LixP0yNz)、 作為陰極的Li1+xC0jA和作為陽極的鋰硅合金構成。作為陰極例如使用金屬層。也適于不處于功率譜下端的應用的擴展構型是所謂的三維的薄層電池(3D薄層電池)。在這種三維的薄層電池中，在三維結構化的襯底表面上折疊施加在其上的薄層電池的可用面。因此，在襯底基面相同的情況下可儲存多倍(例如四十倍)的容量，此外，所儲存的電荷可更快速地接收和輸出。由此也提供比在施加在平面襯底表面上的薄層電池情況下高的功率。兩個類型的薄層電池的共同點在于，層疊堆的對于電池功能而言所需的不同層必須不同地結構化。陰極與陽極之間的短路必須抑制，因為再小的泄露電流也可使電池的特性急劇變差。電極至少之一因此典型地必須成形得比電解質層小，以便避免所謂的“邊緣短接(Randschlilsse)”。但對于這種薄層電池所使用的材料對空氣和濕氣敏感。微電子裝置的“經典”制造方法、尤其是借助于光刻膠和顯影劑化學進行光刻結構化因此僅僅在一定條件下合適。在三維的薄層電池中還附加添加難度相應的襯底表面的相對高的拓撲可在光刻結構化時妨礙掩蔽。
技術實現思路
具有權利要求1中所述特征的根據本專利技術的方法提供優點該方法即使在真空或保護氣體氛圍下也能夠使層的各個層區域結構化。為此，根據本專利技術借助于激光束進行層區域的分開。不同區域的分開通過激光切割來進行。相應的用于激光切割的激光裝置的激光束在此優選可被聚焦和取向為使得先前施加的層的材料被除掉。在此形成至少將在分開時刻處于最上方的層完全分離的切入口和在層內部不再彼此導電連接的層區域。通過掃過直到那時施加的層的表面的部分區域，層區域也可完全被去除。所述施加層尤其是沉積層。 薄層電池優選構造成鋰離子電池。借助于激光束進行的這種分開可特別好地與層的氣相沉積相組合。氣相沉積或者是物理氣相沉積(PVD physical vapour exposition)或者是化學氣相沉積CVD方法(CVD chemical vapour deposition).物理氣相沉積優選是蒸鍍和/或濺射，優選的CVD方法是 ALD方法(Atomic Layer D印ositon(原子層沉積))。襯底是半導體襯底、陶瓷襯底、玻璃襯底和/或塑料襯底。如果襯底是半導體襯底，則在一個優選實施形式中在該半導體襯底上構造電子電路裝置(集成電路)。尤其是規定，所述層之一是陰極層，所述層之一是薄層電池的陽極層。根據本專利技術方法的一個有利構型，規定下述方法步驟(a)在襯底表面上或在先前施加在襯底表面上的絕緣層上施加第一層，在第一層上施加第二層，(b)將第二層的區域彼此橫向分開和/或將第一層的區域彼此以及第二層的區域彼此橫向分開，(c)在第二層上施加第三層，在第三層上施加第四層，以及(d)將第四層的區域彼此橫向分開和/或將第三層的區域彼此以及第四層的區域彼此橫向分開。對于該方法步驟尤其適用第一層是集流層，第二層是薄層電池的陰極層。構造成陰極層的第二層尤其是由LiCoA構成。在一個優選實施例中，所述第一的兩個層不是單獨結構化的，而是一起借助于激光束被結構化。為了結構化而運行相應的、具有與兩個第一層的材料和厚度相匹配的參數的激光裝置。尤其是通過這種結構化形成單獨的第一區域和單獨的第二區域，該單獨的第一區域稍后向外形成陰極觸點，該單獨的第二區域稍后向外形成集流觸點。第三層是電解質層，第四層是陽極層。在第二結構化步驟中，陽極層相對于處于其下方的電解質層選擇性通過激光束切割并且電池的陽極區域與所述層的其余部分電絕緣。為了結構化而運行相應的、具有與第三和第四層的材料和厚度相匹配的參數的激光裝置。電絕緣的第二區域設置在電池結構上，以便在稍后的步驟中制造與被掩埋的集流器的接觸。根據本專利技術的另一個有利構型，在施加第四層之前將第三層結構化。尤其是在此將第四層的電絕緣的第二區域內部的第三層的一個區域去除并且使第一和第二層的相應區域釋放(freigestellt)，以便在稍后的步驟中可直接制造與被掩埋的集流器或與陰極層的接觸。根據本專利技術的另一個有利構型規定，還施加覆蓋層，所述覆蓋層至少部分地覆蓋這些層。對于這樣的薄層電池所使用的材料對空氣和濕氣是敏感的并且通過覆蓋層保護以免受這些影響。尤其是規定，至少一個層的區域的分開是絕緣性分開，在所述絕緣性分開中，所述層的待分開的區域在所述層內部彼此電絕緣。在本專利技術的一個優選構型中規定，陰極層和/或陽極層構造成層序列的被掩埋的層并且向外建立與其接觸部(Kontaktierung)的穿通接觸。在本專利技術的另一個優選構型中規定，所述層至少之一的施加在氣相沉積設備中執行并且所述層的區域的分開也在所述氣相沉積設備中執行。優選全部層在同一個就地的氣相沉積設備中沉積，其中所述分開也在所述氣相沉積設備中執行。就地的氣相沉積設備在沉積時以及在分開設備的環境空氣時封裝待制造和/或已制造的薄層電池。為了所述分開，該設備具有窗，激光束通過所述窗可到達設備內部。尤其是規定，提供三維結構化的襯底表面，在所述襯底表面上施加所述層。這樣制造的薄層電池是三維的薄層電池。在這種三維的薄層電池中，將施加在其上的薄層電池的可用面折疊到三維結構化的襯底表面上，因此，在襯底基面相同的情況下可儲存多倍的容量，此外，所儲存的電荷更快速地接收和輸出。由此也提供了比在施加在平面襯底表面上的薄層電池情況下高的功率。最后有利地規定，借助于激光束在至少一個區域中去除先前施加的層至少之一。另外，本專利技術還涉及一種薄層電池，尤其是根據上述方法來制造的薄層電池，具有襯底和電池的層序列，所述層序列具有多個彼此相繼施加在襯底的襯底表面上的層，其中， 先前施加的層至少之一的不同區域通過至少一個分開結構彼此橫向分開，并且其中所述分開結構由至少一個在所述層中借助于激光束制造的切入口形成。根據所述薄層電池的一個有利的進一步構型規定，所述層之一是陰極層，所述層之一是陽極層。尤其是規定，陰極層和/或陽極層構造成層序列的被掩埋的層并且向外建立與其接觸部的穿通接觸。尤其是規定，薄層電池構造成三維的薄層電池。為此，襯底具有相應結構化的襯底表面，三維的薄層電池的層序列的層施加在所述襯底表面上。附圖說明下面借助于多個實施變型方案的附圖來更詳細描述本專利技術。附圖示出圖1至圖5根據本專利技術制造方法的優選實施形式的薄層電池的逐步的結構，其中圖5 示出了相應的薄層電池的剖面視圖，圖6根據本專利技術制造的三維的薄層電池的剖面視圖，圖7根據第一實施例的多個在共同襯底上制造并且在圖5中所示的薄層電池的分割，以及圖8根據第二實施例的多個在共同襯底上制造并且在圖5中所示的薄層電池的分割。 具體實施例方式圖1至圖5示出了根據本專利技術制造方法的優選實施形式的薄層電池10的逐步的結構。在此，圖1示出了構造成半導體襯底12的襯底14，該襯底上施加有(沉積的)絕緣層 16。在絕緣層16上首先沉積一個構造成集流層的第一層18。接著在該第一層18上本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１． 用于制造薄層電池（１０）的方法，其中，為了形成所述電池（１０）的層序列而將多個層（１６，１８，２０，３６，３８）彼此相繼地施加在襯底（１４）的襯底表面上并且將先前施加的層（１８，２０，３８）至少之一的不同區域（２４，２６，２８；３０，３２，３４；４２，４４，４６）彼此橫向分開，其特征在于：所述分開借助于激光束來進行。
【技術特征摘要】
2010.05.18 DE 102010029060.21.用于制造薄層電池(10)的方法，其中，為了形成所述電池(10)的層序列而將多個層(16，18，20，36，38)彼此相繼地施加在襯底(14)的襯底表面上并且將先前施加的層(18， 20，38)至少之一的不同區域(24J6，28 ；30,32,34 ；42，44，46)彼此橫向分開，其特征在于 所述分開借助于激光束來進行。2.根據權利要求1的方法，其特征在于所述層之一(20，38)是陰極層，以及所述層之一(38，20)是陽極層。3.根據上述權利要求之一的方法，其特征在于下述步驟-在所述襯底表面上或在先前施加在所述襯底表面上的絕緣層(16)上施加第一層 (18)，在所述第一層(18)上施加第二層(20)，-將所述第二層(20)的區域(24，26, 28)彼此橫向分開或者將所述第一層(18)的區域 (30,32,34)彼此以及所述第二層(20)的區域(24，沈，28)彼此橫向分開，-在所述第二層(20 )上施加第三層(36 )，在所述第三層(36 )上施加第四層(38 )，以及-將所述第四層(38)的區域(42，44，46)彼此橫向分開或者將所述第三層(36)的區域彼此以及所述第四層(38)的區域彼此橫向分開。4.根據權利要求2或3的方法，其特征在于所述陰極層和/或陽極層構造成所述層序列的被掩埋的層(18，20，36)并且向外建立與其接觸部的穿通接觸(48)。5.根據上述權利要求之一的方法，其特征在于另外施加覆蓋層，所述覆蓋層完全或部分地覆蓋所述層(16，18，20，3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：T皮爾克，A克勞斯，G莫爾施，L博內，
申請(專利權)人：T皮爾克，A克勞斯，G莫爾施，L博內，
類型：發明
國別省市：DE
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