专利名称：电能供应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电能供应系统，特别是涉及一种整合电路基板的电能 供应系统。
背景技术：
由于电子、资讯及通讯等3C产品均朝向无线化、可携带化方向发展， 应用于各种产品的各项高性能元件除了往轻、薄、短、小的目标迈进外，近 年来，可挠式电子产品的技术发展也逐渐受到重视，因此，对于体积小、重 量轻、能量密度高的电池需求是相当地迫切。
首先，以电池系统的使用特性为例，为了延长电池使用的时间、提升 电池的能量密度，过去无法重复使用的一次电池系统是已无法满足现今电 子产品的需求，而目前应用于电子产品中的电池系统多以可重复充、放电 的二次电池系统为主流，例如锂电池系统、燃料电池系统、太阳能电池 系统…等等，然而，因为在现今的技术发展下，燃料电池仍面临有最小尺 寸的限制，而太阳能电池系统则是基于材料的限制而无法获得较为理想的 能源转换效率，因此，在上述的二次电池系统中能够达到小体积、高能量 密度的要求者是为技术较为成熟的锂电池系统，请参考图1所示的锂电池系 统的电池芯结构示意图，此电池芯的结构是由过去的堆叠式结构演进至现 今较常见的巻绕式结构，然而，无论是堆叠式结构或是巻绕式结构的电池 芯，主要的结构是由一正极极板与一负极极板之间夹设一隔离层所构成，而 在正极极板与负极极板的集电层上是分别焊接一导电柄结构以为外部电 极，使得电池系统可藉由此二外部电极与周边电子元件进行电性连接。如图 l所示，电池l包括一隔离层ll、 一第一活性材料层12、 一第二活性材料 层13、 一第一集电层14、 一第二集电层15以及一封装单元16。如图l所 示，第一活性材料层12设置于隔离层11上，第一集电层14设置于第一活 性材料层12上，而第二活性材料层13设置于隔离层11下，第二集电层15 设置于第二活性材料层13下，最后，封装单元16将此堆叠结构密封,仅露 出导电柄141、 151。如上所述，若电池1要提供电能至一电子装置2(图1 是仅显示一电路板)时，必须将导电柄141、 151与电子装置2的电源输入 端子21、22电性连接，藉以将电池l所储存的电能输出至电子装置2,之后， 可再藉由导线将电能传输至电子装置2的元件区23,其中，元件区23可以 包括逻辑电路、主动元件、被动元件等，其可以是电路布局或是表面粘着
元件(SMT)。
然而，因为隔离层11与第一活性材料层12及第二活性材料层13之间 的接触界面是否具有良好的接触是对于整体电池系统的电性与安全性表现 有相当直接且严重的影响，因此，在习知的锂电池技术中为了维持此些界 面的良好接触，无论是堆叠式结构或是巻绕式结构的电池芯，在完成电池 的组装后其整体结构的挠折性是相当地低，甚至是无法挠折，以避免因为 挠折而产生的应力导致隔离层11与第一活性材料层12及第二活性材料层 13之间的界面受到破坏，因而降低了电池系统的电性与安全性表现。
再以电池系统的封装结构而论，无论是上述的一次电池系统或是二次 电池系统，习知的所有电池系统包装多是以硬金属外壳(包括传统圓柱形与 方形)的外观型态呈现，除了可避免电池芯受到外界应力的破坏，也可以降 低外界因子对于电池内部化学系统的影响。以二次锂电池为例，其最常见 的电池外观是为方形结构，因此，对于终端电子产品而言，虽然二次锂电 池是可提供较佳的电性表现与使用寿命，但由于其固定的尺寸设计与坚硬 的外壳材质而使得大部分电子产品在进行电路设计时是受到相当大的限 制；虽然后续的二次电池系统是发展出以金属软包装的形式取代习知硬金 属外壳的封装技术，因此可降低二次电池系统在电子产品应用中的困难度， 然而，相对于习知的硬金属外壳来说，金属软包装的封装结构是利用热压 封合的方式实现，因此金属软包装在上述的导电柄的封合界面上，因为导 电柄的金属与金属软包装的热封聚合物是为两异质材料，所以其间的封合 效果不佳，因而在阻气、阻水的效果表现上是较习知以焊接封合的硬金属 外壳为差，且又当二次电池不断地进行充、放电后会引起电池系统在整体 尺寸上产生体积膨胀与收缩的问题，此时，由于金属软包装本身是无法提 供足够的材料应力，因此是无法有效地维持二次电池的尺寸，而导致电子 产品在进行电路设计时面临到恼人的困难。
另外，就更孩t观的电化学系统来说，请再次参考图1所示，第一活性 材料层12及第二活性材料层13之间设置隔离层11,此隔离层11是主要用 避免第 一 电极基板(包括第 一活性材料层12及第一集电层14)与第二电极基 板(包括第二活性材料层13及第二集电层15)发生直接的接触而在电池1内 发生内部短路的问题，但同时却又必须能够提供电池1中离子迁移所需的 路径，因此，此隔离层11的材料必须兼顾有不导电与多孔性的特征，常见 的隔离层ll是利用聚乙烯、聚丙烯等聚合物材料以制成，此外，依据不同 聚合物或同一聚合物但不同分子量的玻璃转化与软化温度更可在一定的温 度范围内改变局部聚合物的结构，故，当电池系统因内部短路、外部短路
或任何因素而导致其内部的温度上升时，透过隔离层11结构的改变而封闭 电池1中离子迁移的路径以避免电池1在高温下继续进行电化学反应，可降
低电池l发生爆炸的机率。
然而，若电池l因故仍旧持续升温， 一旦电池内部达到150°C ~ 180°C， 基于习知技术中隔离层11的物理特性，其隔离层11仍会整体性融化崩溃， 造成全面短路并进而产生严重起火或爆炸，同时因为隔离层11本身不具有 导电性，且聚合物是呈现交错纠结的结构，因此，对于微观的离子迁移反 应而言，过于复杂且交错纠结的结构会造成离子在进行迁移时，因为过长 或是过为弯曲的路径而提高了离子迁移时的障碍，也因此降低了整体电池 系统的离子导电度。
除了上述的种种缺失以外，由于在可挠式电子产品中多数的电路设计 皆已达到可挠曲的设计要求，惟，就现有的电池系统而言，无论上述的何
性，另夕h也由于电子产品的体积逐'if微小化，但其^"应;的i池系统却 未能相对应地缩小其体积的设计并同时兼顾良好的电性表现，因而使得大 部分的电子产品必须牺牲部分的结构空间以用来设置所需的电池系统，也 因此让电子产品在尺寸的设计上受到相当的限制。
再者，电池l的隔离层ll的材料无法耐受高温制程，所以其制造无法 与电路板(如印刷电路板、可挠式电路板等)的制程进行整合，因此，对于 电子装置2而言，电池1必然是外接的元件，如此不仅提高电子装置2的 成本，而且对于电子装置2的小型化、薄型化皆有一定的限制；此外，电子 装置2必须设计容纳电池1的容置空间，此容置空间将无法有效地运用在 电路布局上，至为可惜。
因此，如何提供一种能够解决上述问题的电能供应系统，正是当前电 子产业的重要课题之一。
由此可见，上述现有的电能供应系统在结构与使用上，显然仍存在有 不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决电能供应系统存在的问题， 相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计 被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是 相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的电能供应系统存在的缺陷，本发明人基于从事此类 产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极 加以研究创新，以期创设一种新型结构的电能供应系统，能够改进一般现 有的电能供应系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反 复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的电能供应系统存在的缺陷，而提供一种
新型结构的电能供应系统，所要解决的技术问题是使其能够整合于电路板 及其制程，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的电能供应系统，包括一电路基板、 一第一电极基板、 一第二电 极基板、 一第一封装单元、以及一第二封装单元。在本发明中，电路基板是 包括至少一隔离区域，第一电极基板是位于电路基板的一侧，且第一电极 基板是包括一第 一集电层及一第 一活性材料层，第 一活性材料层是位于隔
离区域与第一集电层之间、并与隔离区域相对而设；第二电极基板是位于 电路基板的另一侧，且第二电极基板包括一第二集电层及一第二活性材料 层，第二活性材料层是位于隔离区域与第二集电层之间、并与隔离区域相 对而设；第一封装单元是位于第一电极基板与电路基板之间、并环设于第 一活性材料层周围，而第二封装单元是位于第二电极基板与电路基板之间、 并环设于第二活性材料层周围。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的电能供应系统，其中所述的电路基板更包括一逻辑电路区域，该 逻辑电路区域是邻设于该隔离区域、并形成有至少一逻辑电路，该逻辑电 路是与该第一集电层及该第二集电层电性连接。
前述的电能供应系统，其中所述的逻辑电路是透过该第一封装单元及 该第二封装单元分别与该第一集电层及该第二集电层电性连接。
前述的电能供应系统，其中所述的电路基板包括一第一金属层、 一基 板聚合物层及一第二金属层，且该基板聚合物层是夹设于该第一金属层与 该第二金属层之间，该第一金属层与该第二金属层是未延伸至该隔离区域。
前述的电能供应系统，其中所述的电路基板是具有复数个微孔洞，该些 微孔洞是设置于该隔离区域中。
前述的电能供应系统，其中所述的电路基板更包括一电子隔离层，其是 相对设置于该隔离区域以覆盖该些微孔洞。
前述的电能供应系统，其更包含 一电解液，其是含吸于该电子隔离 层、该第一活性材料层及该第二活性材料层。
前述的电能供应系统，其更包含至少一第一聚合物层，其是设置于 该第一集电层的一侧；以及至少一第二聚合物层，其是设置于该第二集电
层的 一侧，使该第 一 电极基板及该第二电极基板夹设于该第 一 聚合物层及 该第二聚合物层之间。
前述的电能供应系统，其中所述的第 一封装单元及该第二封装单元是 掺杂有复数个导电粒子。
前述的电能供应系统，更包含至少一第一钝性单元，其是设置于该 第一封装单元与该第一活性材料层之间；以及至少一第二钝性单元，其是
设置于该第二封装单元与该第二活性材料层之间。
前述的电能供应系统，其中所述的第 一 电极基板更包括一第 一 电路布 局层，其是位于该第一集电层的一侧，使该第一集电层介于该第一电路布
局层及该第一活性材料层之间；以及所述的第二电极基板更包括一第二电 路布局层，其是位于该第二集电层的一侧，使该第二集电层介于该第二电 路布局层及该第二活性材料层之间。
前述的电能供应系统，其中所述的第 一电路布局层及该第二电路布局 层是透过至少一导电元件分别与该第一集电层及该第二集电层电性连接。
前述的电能供应系统，其中所述的第一电极基板更包括一第 一分隔元 件，其是形成于该第一集电层上、并将该第一活性材料层分隔为复数个第一 子活性材料层，该第二电极基板更包括一第二分隔元件，其是形成于该第
二集电层上、并将该第二活性材料层分隔为复数个第二子活性材料层。
前述的电能供应系统，其更包含至少一成型单元，其是设置于该第 一电极基板与该电路基板之间、或设置于该第二电极基板与该电路基板之 间，且该成型单元是位于该第一封装单元的外侧或该第二封装单元的外侧。 前述的电能供应系统，其中所述的第一封装单元是包含一第一上封装 元件及一第一下封装元件，该第一上封装元件是设置于该第一电极基板且 该第一下封装元件是设置于该电路基板，该第二封装单元是包含一第二上 封装元件及一第二下封装元件，该第二上封装元件是设置于该电路基板且 该第二下封装元件是设置于该第二电极基板。
借由上述技术方案，本发明电能供应系统至少具有下列优点该电能 供应系统是采用电路基板来分隔第一活性材料层及第二活性材料层，亦即 可以将电池单元直接整合于电路板中，所以能够将电能供应系统与电路板 进行有效地整合，甚至可以应用电路板的制程条件来制造本发明的电能供 应系统。与习知技术相较，依本发明的电能供应系统可以与电路板的制程 整合，电能供应系统可以视为一种表面粘着元件(SMT),因此，可以有效降 低产品的制造成本，而且还可以使得产品更加的小型化、薄型化；此外，第 一电极基板及第二电极基板的外侧可以更设置有其他电路基板，因此可以 有效利用电能供应系统的区域进行电路布局上，藉以使得产品更加小型化。
综上所述，本发明特殊结构的电能供应系统能够整合于电路板及其制 程。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结 构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在产品结构或功能上皆有较大 的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有 的电能供应系统具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的 广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细i兌明如下。
图l为一示意图，显示习知电池的结构剖面示意图。
图2为一示意图，显示依本发明较佳实施例的电能供应系统的结构剖 面示意图。
图3为一示意图，显示依本发明较佳实施例的电能供应系统的局部结 构剖面示意图，其是主要显示电路基板的隔离区域。
图4为一示意图，显示依本发明较佳实施例的电能供应系统的结构剖 面示意图，其是主要显示电路基板的隔离区域的必要结构及充要结构。
图5为一示意图，显示依本发明较佳实施例的电能供应系统的结构剖 面示意图，其是主要显示第一封装单元、第二封装单元及其邻近结构。
图6为一示意图，显示依本发明较佳实施例的电能供应系统的结构剖 面示意图，其是主要显示第一封装单元、第二封装单元及其邻近的必要结 构及充要结构。
1:电池11:隔离层
12第一活性材料层13:第二活性材料层
14第一集电层141:导电柄
15第二集电层151:导电柄
16封装单元2:电子装置
21电源输入端子22:电源输入端子
23元件区3:电能供应系统
31电路基板311:隔离区域
312:逻辑电路区域313.第一金属层
314:基板聚合物层3141:微孔洞315:第二金属层316'电子隔离层
317:电子隔离层32:第一电极基板
321:第一集电层322第一活性材料层
323:第一聚合物层324第一分隔元件
325:第一粘着加强层326第一电路布局层
33第二电极基板331第二集电层
332:第二活性材料层333第二聚合物层
334第二分隔元件335第二粘着加强层
336第二电路布局层34:第一封装单元
341:第一钝性单元 35:第二封装单元 352:第二成型单元
342:第一成型单元 351:第二钝性单元
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电能供应系统其具体 实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的电能供应系统。
为了能直接将电能供应单元整合于一般可挠性/非可挠性电路板上，并 同时提供具有成本低、大容量、高热稳定性与额外机械特性(如可多次挠折 特性)的电能供应系统，本发明是提出一种可挠式逻辑电能系统，利用此项 发明设计，不仅使得一般产品的电路设计可以直接将电能供应单元整合于 电路基板内，不需要额外的载体与焊点，同时利用电路基板作为隔离层之 用，其中，电路基板的热稳定温度超过30(TC以上，可执行纯锡回焊制程以 进行连续表面粘着技术(SMT)、甚至进行晶片(IC)的金金共晶制程以达成直 接整合电能供应系统与(可挠性/非可挠性)电路板的大型量产可能性，同 时此系统亦提供相当于现行二次锂电池的体积能量密度与低单位电容量生 产成本，但大幅改善现行二次锂电池无法具有高热稳定且无法直接与电路 板整合成一体成型的特性。以下，提供本发明的实施态样，并佐以图式详 加说明，以阐述本发明的主要技术特征。
请参考图2所示，其中，图2是为本发明较佳实施例的电能供应系统 的结构剖面示意图。如图2所示，电能供应系统3包含一电路基板31、 一 第一电极基板32、 一第二电极基板33、 一第一封装单元34、以及一第二封 装单元35。其中，电路基板31是包括至少一隔离区域311，第一电极基板 32是位于电路基板31的一侧，且第一电极基板32是包括一第一集电层321 及一第一活性材料层322，第一活性材料层322是位于隔离区域311与第一 集电层321之间、并与隔离区域311相对而设；第二电极基板33是位于电 路基板31的另一侧，且第二电极基板33包括一第二集电层331及一第二 活性材料层332,第二活性材料层332是位于隔离区域311与第二集电层 331之间、并与隔离区域311相对而设；第一封装单元34是位于第一电极 基板32与电路基板31之间、并环设于第一活性材料层322周围，而第二 封装单元35是位于第二电极基板33与电路基板31之间、并环设于第二活 性材料层332周围。
在本实施例中，电路基板31是可为一非可挠式电路基板或一可挠式电 路基板，于此，电路基板31是以一可挠式电路基板为例。由图2可知，电
路基板31是为一多层结构，其包含了一第一金属层313、 一基板聚合物层 314与一第二金属层315。在本实施例中，第一金属层313与第二金属层315 可为单层或多层结构，其中第一金属层313与第二金属层315的主要组成 材料是选自铜、铝、镍、上述任一金属的合金或上述多种金属的合金。基 板聚合物层314是介于第一金属层313与第二金属层315之间，其可为单 层或多层结构，其中基板聚合物层314包含至少一基板支撑层或二胶层(图 未示)，其中，基板支撑层的主要组成材料是选自聚亚酰胺(PI)、聚对苯二 甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、玻璃纤维或液晶型高分 子，而胶层的主要组成材料是选自聚亚酰胺、环氧树脂或压克力树脂。
另外，电路基板31更包括一逻辑电路区域312，其是邻设于隔离区域 311、并形成有至少一逻辑电路，逻辑电路是与第一集电层321及第二集电 层331电性连接。如图2所示，隔离区域311在垂直轴上是介于第一电极 基板32与第二电极基板33之间，在水平轴上是介于第一封装单元34或第 二封装单元35之间；而逻辑电路区域312在水平轴上的位置是位在第一封 装单元34或第二封装单元35之外，其中，电路基板31的主要功能有三项， 第一项功能其上的隔离区域311是将第一电极基板32的第一活性材料层 322与第二电极基板33的第二活性材料层332进行电子绝缘与离子导通， 第二项功能其上的逻辑电路区域312可以将由内部电能单元所产生的电 量直接利用蚀刻线路与外部电路与元件直接连接，无须其他焊点，第三项 功能由于其上的隔离区域311可视为其他内部电能单元的载体或组合母 体，故整体电能供应系统可藉由电路基板31上的逻辑电路区域312将外部 电路与元件完整地与电路基板31整合，不仅如此，由于电路基板31的热 稳定性极佳，可耐纯锡回焊温度，甚至IC共晶制程温度，故当电路基板31 完成其逻辑电路区域312的外部电路与连续元件上件制程后，可再与其他 热稳定度较低的电能单元进行组合，故整体可挠式逻辑电能供应系统可以 进行自动上件制程，其量产价值不言可喻！
在本实施例中，第一封装单元34在垂直轴上的位置分布是介于第一电 极基板32与电路基板31之间，且在水平轴上的位置分布则是介于第一电 极基板32的第一活性材料层322与逻辑电路区域312之间；此外，相同于 第一封装单元34,第二封装单元35在垂直轴上的位置分布是介于第二电极 基板33与电路基板31之间，且在水平轴上的位置分布则是介于第二电极 基板33的第二活性材料层332与逻辑电路区域312之间。需注意者，因图 2为电能供应系统3的剖面图，故看似第一活性材料层322位于第一封装单 元34之间，而第二活性材料层332位于第二封装单元35之间，然实际上， 第一封装单元34是环设于第一活性材料层322周围，而第二封装单元35 是环设于第二活性材料层332周围。请同时参照图3与图4所示，其中图3是为图2的局部结构放大示意 图，其主要放大的区域在于第一电极基板32与所相对应的电路基板31及第 二电极基板33，在图3中，第一电极基板32与第二电极基板33显示三种 必要结构，其中，第一电极基板32包含了第一聚合物层323、第一集电层 321、第一活性材料层322，第二电极基板33包含了第二聚合物层333、第 二集电层331、第二活性材料层332。在图4中，第一电极基板32具有三 项必要结构，与其他三项充要结构，其中，第一电极基板32包含了第一聚 合物层323、第一集电层321、第一活性材料层322、复数个第一分隔元件 324、第一粘着加强层325与第一电路布局层326,而第二电极基板33包含 了第二聚合物层333、第二集电层331、第二活性材料层332、复数个第二 分隔元件334、第二粘着加强层335与第二电路布局层336。
以下是针对三项必要结构与三项充要结构进行实施态样说明；第一种 必要结构以第一聚合物层323为例，该层是处在第一电极基板32的最外 围区域，其中主要的功能有二项，第一项是为保护第一集电层321在高温 状态下不受氧化，第二是为加强第一集电层321的耐挠折的能力，其实施 的方式是为利用对位贴胶与热压合，将第一聚合物层323完整覆盖于第一 集电层321之外，或是利用网版印刷直接将防焊绿漆印刷于第一集电层321 之上并经过烘烤熟化后，完整将第一聚合物层323覆盖于第一集电层321 之外，其中，第一聚合物层的材料是为PI、 PET、 PS、 PP、 PEN、 PVC、压克 力树脂与环氧树脂。第二种必要结构以第一集电层321为例，该层是处
在第一聚合物层323与第一活性材料层322之间，其中主要的功能有二项， 第一项是为将第一活性材料层322所产生的电荷，藉由第一封装单元34或 是其他导电结构(如导电线)传至外部的逻辑电路区域312，第二项是为利用 第一集电层321为金属的特性，降低水气渗透至第一活性材料层322的速 度与数量，其中，第一集电层321的材料是为铜、铝、镍、锡、银、金等 金属或金属合金。第三种必要结构以第一活性材料层322为例，该层是 处在第一电极基板32与对应的电路基板31的隔离区域311之间，其中主 要的功能是为利用第一活性材料层322的活性材料将化学能转成电能使用 或将电能转换成化学能储存于系统之中。
另外，第一种充要结构以第一分隔元件324为例，该结构是处在第 一集电层321与对应的电路基板31的隔离区域311之间，并将处于同位置 的第一活性材料层322进行分隔，其中主要的功能有二项，第一项是为加 强固定第一活性材料层322与第一集电层321的相对位置，无论是系统处 在一般环境或是高温环境下的挠折状态，第二项是为加强固定电路基板31 与第一集电层321的相对位置的能力，其实施的方式是为利用对位贴胶与 热压合，将第一分隔元件324粘合在于第一集电层321上与第一活性材料层322之间，或是利用网版印刷直接将胶框印刷于第一集电层321之上与 第一活性材料层322之间，同时再经过烘烤熟化使胶框产生化学架桥结构 后，藉以形成第一分隔元件324，并藉由第一分隔元件324所产生的强粘着 力将第一集电层321、第一活性材料层322与相对应的电路基板31的隔离 区域311进行完整一体的粘着固定，增强整体的耐挠折度，其中，第一分 隔元件324的材料是为压克力树脂与环氧树脂。第二种充要结构以第一 粘着加强层325为例，该结构是处在第一集电层321与第一活性材料层322 之间，其中主要的功能是为加强第一活性材料层322与第一集电层321的 粘着力，其实施的方式是为利用涂布、转印与印刷的方式，将第一粘着加 强层325形成在于第一集电层321与第一活性材料层322之间，其中，第一 粘着加强层325将与第一活性材料层322产生较强物理交缠机构，并且同 时因较高的高分子助粘剂含量而使第一粘着加强层325与第一集电层321 间产生较大的粘着力，进而增加电能供应系统3整体耐挠折性，其中，第一 粘着加强层325的材料为是为高分子材料和导电粒子。第三种充要结构以 第一电路布局层326为例，该结构是处在第一聚合物层323之外，其中主 要功能是为直接将正、负电极、 一般电路与元件一体整合于第一电路布局 层326上，使第一电极基板32成为电路母板的基板；举两个例子说明，其 一为主动式RFID的产品，将天线、简易回路与射频IC直接焊接于第一电 极基板32上的第一电路布局层326，可节省封装体积与成本，其二为软性 可挠折显示器产品，将显示图样直接形成于第一电路布局层326,利用内部 电性连接法，使显示图样直接带负电，并利用外部电性连接法将显示器上 的透明电极与第一电路布局层326上的正电极连接，控制电极的电压或电 流大小而产生不同灰阶显示，亦可节省显示器封装体积与成本，最重要的 是直接将电能供应系统3与可挠式显示器基板一体整合。其实施的方式是 可分为内部电性连接法与外部连接法，其中，内部连接法有多种作法，例如 利用盲孔与填塞银浆的技术，或是盲孔加上在盲孔表面镀金属层方式，透过 第一聚合物层323将第一集电层321与第一电路布局层326做电性连接，当 然若第一聚合物层323的材料为导电高分子或是高分子层加入导电粒子，则 无须经由导电盲孔的技术，可直接将两层做电性连接。另外，外部连接法 亦有多种作法，例如将外部金属导线利用焊接或是ACF (异方向导电胶)制程 粘接于两层之上、外部软性电路排线利用焊接或是ACF (异方向导电胶)制程 粘接于两层之上的技术、依据第一集电层321与第一电路布局层326的延 伸结构基于自身可挠折特性，利用焊接或是ACF(异方向导电胶)制程互相粘 接技术，或是直接粘合或印刷可导电的高分子以连接两层。此外第一电路 布局层326亦可经由以上所述的外部电极连接法与位在电路基板31上的逻 辑电路区域312做电性连结。需注意，第二电极基板33更具有第二聚合物层333、第二分隔元件334、第二粘着加强层335、及第二电路布局层336, 其功能与结构是与前述的第一聚合物层323、第一分隔元件324、第一粘着 加强层325、及第一电路布局层326相同，故此不再赘述。
再者，请同时参照图3与图4所示，在电路基板31的隔离区域311内 是移除第一金属层313与第二金属层315,且更于基板聚合物层314上形成 复数微孔洞3141，且该些微孔洞3141是贯穿位于电路基板31的隔离区域 311上的基板聚合物层314，该些微孔洞3141的主要的功能为作为第一电 极基板32与第二电极基板33的电子绝缘层与离子导通层，同时为了避免 开口结构造成微短路状态与局部电极活性区域负载过大造成第 一活性材料 层322老化过快，故需在此微孔洞3141上覆盖上一层电子隔离层316、 317, 其主要的功能不仅在避免以上的问题，同时亦可加强第一活性材料层322 与第二活性材料层332与相对应的电路基板31的隔离区域311的粘着力， 同时因为覆盖上此电子隔离层316、 317,亦相对会影响离子导电度，同时 材料的机械强度亦是考虑的重点，基本上微孔洞3141的大小与开口率需做 一定设计，其中，电子隔离层316、 317的主要材料是为高分子材料与支撑 微体，其支撑微体的功能在于增加电子隔离层316、 317的离子导电度尤其 是离子穿越电子隔离层316、 317的距离长短，同时此支撑微体亦可增加含 吸电解液能力。其中，此支撑微体的材料可为二氧化硅、二氧化钛与二氧 化铝等氧化金属，表面经过疏水性处理。
请同时参照图5与图6所示，其中图5是为图2的局部结构放大示意 图，其主要放大的区域在于第一封装单元34、第二封装单元35与其邻接的 其他电能供应系统的结构，在图5中，该区域只显示第一封装单元34及第 二封装单元35此一必要结构，而图6亦是为图2的局部结构放大示意图， 其主要放大的区域亦为第一封装单元34、第二封装单元35与其邻接的其他 电能供应系统的结构。在图6中，除了第一封装单元34及第二封装单元35 为必要结构之外，另外增加了两项充要结构，其包含了第一钝性单元341 及第二钝性单元351与第一成型单元342及第二成型单元352。以下是针对 第一封装单元34与其邻接的其他电能供应系统结构进行实施态样说明；第 一种必要结构，以第一封装单元34为例由图面的垂直轴上观察，第一封 装单元34是处在第一电极基板32的第一集电层321与相对应的电路基板 31的隔离区域311之间，若再细分结构，第一封装单元34又可分为第一上 封装元件，其是位在第一集电层321上，与第一下封装元件，其是位在相 对应于第一电极基板32的电路基板31上，其中，第一封装单元34可以全 部是第一上封装元件或是第一下封装元件，或是由两者所共同形成，不仅 如此，当由第一上封装元件及第一下封装元件共同形成第一封装单元34时， 可以利用数种特别排列加强其功能，如第一上封装元件与第一下封装元件
交错排列或上下重叠排列，以增加粘着力、导电能力与阻气效果。由图面
水平轴向观察，第一封装单元34是介于第一活性材料层322与逻辑电路区 域312之间，其中主要的功能有三项，第一项是将第一电极基板32的第一 活性材料层322密封在第一集电层321、所对应的电路基板31的隔离区域 311与第一封装单元34之内，其主要是为了避免电解液外泻或是外部水气 渗入，第二是为透过第一封装单元34所形成的良好粘着力于第一电极基板 32与电路基板31之间以加强整体电能供应系统的机械特性，如耐挠曲特性 等，第三项是为透过第一封装单元34，可以将电能供应系统内部所产生的电 能传至电路基板31的逻辑电路区域312，而无须使用外部电性连接方法， 其中，第一封装单元34 (包含第一上、下封装元件)的材料是选自胶体、金 属、玻璃纤维或三者混用。其中，若第一封装单元34 (包含第一上、下封 装元件)的材料是为胶体时，其胶体种类可为单纯胶体结构或是含阻气性 材料(如玻璃纤维)的混和性胶体，或更可以是含有第 一导电粒子的混和 性胶体，其实施方法为对位贴合或是网印，将胶体粘合于第一电极基板32 与其相对应的电路基板31之上，最后进行压合制程后形成，其中，该胶体 的主要材料是选自于PI、环氧树脂或压克力树脂，而阻气性材料可为数种 材料，例如金属粒子或是玻璃纤维，至于第一导电粒子，其材料可是选 自于金、银、锡、镍、铝、铜、铂或导电碳粉。另外，若第一封装单元34 (包含第一上、下封装元件)的材料是为金属，其实施方法为选镀金属或蚀 刻金属，其意义在于形成铜凸框或是铜凹槽于第一集电层321与所对应的 电路基板31的第一金属层313上，并利用该结构增强粘着力、导电能力与 阻气效果。其中金属材料是选自于铜、铝、镍、金、银或锡，基本上第一 上、下封装元件的材料可以相同也可以不相同，亦即是第一上、下封装元 件皆可为胶体，或是第一上、下封装元件皆可以为金属，亦或者是第一上、 下封装元件可以分别为胶体或金属。需注意者，第二封装单元35的功能与 结构是与前述的第一封装单元34相同，故此不再赘述。
第一种充要结构，以第一钝性单元341为例由图面的垂直轴上观察， 第一钝性单元341是处在第一电极基板32与其相对应的电路基板31的隔 离区域311之间，若再细分结构，第一钝性单元341又可分为第一上钝性 元件，其是位在第一集电层321上，与第一下钝性元件，其是位在相对应 电路基板31上，其中，第一钝性单元341可以全部是第一上钝性元件或是 第一下钝性元件，或是由两者所共同形成，不仅如此，当由第一上、下钝 性元件共同形成第一钝性单元341时，可以利用数种特别排列进行加强功 能，如第一上、下钝性元件交错排列或上下重叠排列，以增加粘着力、阻 液效果与阻气效果。由图面水平轴向观察，第一钝性单元341是介于第一 活性材料层322与第一封装单元34之间，其主要的功能有三项，第一项是
将第一电极基板32的第一活性材料层322密封在第一集电层321、所对应 的电路基板31的隔离区域311与第一钝性单元341之内，其主要是为了避 免电解液外泻造成第一封装单元34的粘着能力下降，第二项是为降低锂金 属于边框析出的可能性，第三项是为降低外框金属因电化学稳定性而形成 离子溶解于电能供应系统3之中，其中，第一钝性单元341(包含第一上、下 钝性元件)的材料是选自胶体、金属、其他电化学稳定材料或三者混用。其 中，若第一钝性单元341(包含第一上、下钝性元件)的材料是为为胶体时， 其胶体种类可为单纯胶体结构或是含电化学稳定材料(如玻璃纤维)的混和 性胶体，其实施方法为对位贴合或是网印，将胶体粘合于第一集电层321 或其相对应的电路基板31之上并且介于在第一活性材料层322与第一封装 单元34之间，再进行最后压合制程形成，其中，该胶体的主要材料是选自 于PI、环氧树脂或压克力树脂，而电化学稳定材料可为数种材料，例如玻 璃纤维。另外，若第一钝性单元341(包含第一上、下钝性元件)的材料是为 金属，其实施方法为选镀金属，其意义在于形成铜凸框于第一集电层321 或其相对应的电路基板31的第一金属层313上并且介于在第一活性材料层 322与第一封装单元34之间，同时更需要进行金属表面钝化处理，如氧化处 理。其中金属材料是选自于铜、铝、镍、金、银或锡，基本上第一上、下钝 性元件的材料可以相同也可以不相同、亦可以不同于第一封装单元34的材 料，其组合只能为第一上、下钝性元件皆为胶体，或第一上、下钝性元件至 少一个为胶体。需注意者，第二钝性单元351的功能与结构是与前述的第 一钝性单元341相同，故此不再赘述。
第二种充要结构，以第一成型单元342为例由图面的垂直轴上观察， 第一成型单元342是处在第一电极基板32与其相对应的电路基板31的隔 离区域311之间。由图面水平轴向观察，第一成型单元342是介于第一封 装单元34与产品外型边线(即第一电极基板32的边界周缘)之间，其中主 要的功能有二项，第一项是将第一集电层321与相对应的电路基板31的第 一金属层313隔绝，故可在成型或压合时避免第一集电层321与电路基板 31的第一金属层313接触造成短路发生。第二项是将第一集电层321与第 二集电层331隔绝，故可在成型或压合时避免第一集电层321与第二集电 层331接触造成短路发生。其中，第一成型单元342的实施方法是将第一 集电层321与其相对应的电路基板31的第一金属层313，利用化学蚀刻将 其二者介于第一封装单元34与产品外型边线(即第一电极基板32的边界周 缘)的金属蚀去，亦即是在第一成型单元342之内并无第一集电层321而仅 有第一聚合物层323，且在第一成型单元342内，亦可能是无电路基板31 的第一金属层313而仅有基板聚合物层314。需注意者，第二成型单元352 的功能与结构是与前述的第一成型单元342相同，故此不再赘述。
综上所述，因依本发明的电能供应系统是采用电路基板来分隔第 一活 性材料层及第二活性材料层，亦即可以将电池单元直接整合于电路板中，所 以能够将电能供应系统与电路板进行有效地整合，甚至可以应用电路板的 制程条件来制造本发明的电能供应系统。与习知技术相较，依本发明的电 能供应系统可以与电路板的制程整合，电能供应系统可以视为 一种表面粘
着元件(SMT)，因此，可以有效降低产品的制造成本，而且还可以使得产品 更加的小型化、薄型化；此外，第一电极基板及第二电极基板的外侧可以 更设置有其他电路基板，因此可以有效利用电能供应系统的区域进行电路 布局上，藉以使得产品更加小型化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何筒单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
权利要求
1. 一种电能供应系统，其特征在于包含一电路基板，其是包括至少一隔离区域；一第一电极基板，其是位于该电路基板的一侧，该第一电极基板是包括一第一集电层及一第一活性材料层，其中该第一活性材料层是位于该隔离区域与该第一集电层之间、并与该隔离区域相对而设；一第二电极基板，其是位于该电路基板的另一侧，该第二电极基板包括一第二集电层及一第二活性材料层，其中该第二活性材料层是位于该隔离区域与该第二集电层之间、并与该隔离区域相对而设；一第一封装单元，其是位于该第一电极基板与该电路基板之间、并环设于该第一活性材料层周围；以及一第二封装单元，其是位于该第二电极基板与该电路基板之间、并环设于该第二活性材料层周围。
2、 如权利要求1所述的电能供应系统，其特征在于其中该电路基板更 包括一逻辑电路区域，该逻辑电路区域是邻设于该隔离区域、并形成有至 少一逻辑电路，该逻辑电路是与该第一集电层及该第二集电层电性连接。
3、 如权利要求2所述的电能供应系统，其特征在于其中该逻辑电路是 透过该第一封装单元及该第二封装单元分别与该第一集电层及该第二集电 层电性连接。
4、 如权利要求l所述的电能供应系统，其特征在于其中该电路基板包 括一第一金属层、 一基板聚合物层及一第二金属层，且该基板聚合物层是 夹设于该第 一金属层与该第二金属层之间，该第 一金属层与该第二金属层 是未延伸至该隔离区域。
5、 如权利要求1所述的电能供应系统，其特征在于其中该电路基板是 具有复数个微孔洞，该些微孔洞是设置于该隔离区域中。
6、 如权利要求5所述的电能供应系统，其特征在于其中该电路基板更包括一电子隔离层，其是相对设置于该隔离区域以覆盖该些微孔洞。
7、 如权利要求6所述的电能供应系统，其特征在于更包含-. 一电解液，其是含吸于该电子隔离层、该第一活性材料层及该第二活性材料层。
8、 如权利要求l所述的电能供应系统，其特征在于更包含至少一第 一聚合物层，其是设置于该第一集电层的一侧；以及至少一第二聚合物层，其是设置于该第二集电层的一侧，使该第一电 极基板及该第二电极基板夹设于该第一聚合物层及该第二聚合物层之间。
9、 如权利要求1所述的电能供应系统，其特征在于其中该第一封装单元及该第二封装单元是摻杂有复数个导电粒子。
10、 如权利要求l所述的电能供应系统，其特征在于更包含 至少一第一钝性单元，其是设置于该第一封装单元与该第一活性材料层之间；以及至少一第二钝性单元，其是设置于该第二封装单元与该第二活性材料 层之间。
11、 如权利要求1所述的电能供应系统，其特征在于其中 该第一电极基板更包括一第一电路布局层，其是位于该第一集电层的一侧，使该第一集电层介于该第一电路布局层及该第一活性材料层之间； 以及该第二电极基板更包括一第二电路布局层，其是位于该第二集电层的 一侧，使该第二集电层介于该第二电路布局层及该第二活性材料层之间。
12、 如权利要求11所述的电能供应系统，其特征在于其中该第一电路 布局层及该第二电路布局层是透过至少一导电元件分别与该第一集电层及 该第二集电层电性连接。
13、 如权利要求1所述的电能供应系统，其特征在于其中该第一电极 基板更包括一第一分隔元件，其是形成于该第一集电层上、并将该第一活 性材料层分隔为复数个第一子活性材料层，该第二电极基板更包括一第二 分隔元件，其是形成于该第二集电层上、并将该第二活性材料层分隔为复 数个第二子活性材料层。
14、 如权利要求13所述的电能供应系统，其特征在于更包含 至少一成型单元，其是设置于该第一电极基板与该电路基板之间、或设置于该第二电极基板与该电路基板之间，且该成型单元是位于该第一封 装单元的外侧或该第二封装单元的外侧。
15、 如权利要求1所述的电能供应系统，其特征在于其中该第一封装 单元是包含一第一上封装元件及一第一下封装元件，该第一上封装元件是 设置于该第 一 电极基板且该第 一下封装元件是设置于该电路基板，该第二 封装单元是包含一第二上封装元件及一第二下封装元件，该第二上封装元 件是设置于该电路基板且该第二下封装元件是设置于该第二电极基板。
全文摘要
本发明是有关于一种电能供应系统，包含一电路基板、一第一电极基板、一第二电极基板、一第一封装单元及一第二封装单元。其中，电路基板包括至少一隔离区域；第一电极基板是包括一第一集电层及一第一活性材料层，第一活性材料层是位于隔离区域与第一集电层之间、并与隔离区域相对而设；第二电极基板包括一第二集电层及一第二活性材料层，第二活性材料层是位于隔离区域与第二集电层之间、并与隔离区域相对而设；第一封装单元是位于第一电极基板与电路基板之间、并环设于第一活性材料层周围；第二封装单元是位于第二电极基板与电路基板之间、并环设于第二活性材料层周围。
文档编号H01M10/04GK101207222SQ20061017000
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者杨思柟 申请人:杨思柟