(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記要素が、３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で２０％以下という透過率、及び／又は２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、２８２ｎｍで５０％以下という透過率、３０８ｎｍで８５％以下という透過率、３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有し、かつ直径１００ｍｍ超という範囲にある、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、２５μｍ以下という面内厚みばらつきを有し、ここで前記板状の別個の要素は、以下の組成範囲（質量％）：
【表１】
0006580077.tif 000007
から選択されている、前記蓄電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記要素が、３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で１５％以下という透過率、及び／又は２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、２８２ｎｍで１０％以下という透過率、３０８ｎｍで８０％以下という透過率、３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有し、かつ直径１００ｍｍ超という範囲にある、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、２５μｍ以下という面内厚みばらつきを有し、ここで前記板状の別個の要素は、以下の組成範囲（質量％）：
【表２】
0006580077.tif 000008
から選択されている、前記蓄電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、１０-3ｇ／（ｍ2・ｄ）未満という水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有することを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムにおいて、前記板状の別個の要素が、２ｍｍ未満という厚さを有することを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、３５０℃の温度、周波数５０Ｈｚの交流において、１．０・１０6Ωｃｍ超という比電気抵抗を有することを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、少なくとも３００℃という最大負荷温度θMaxを有することを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、２．０・１０-6／Ｋ〜１０・１０-6／Ｋという範囲の線熱膨張係数αを有することを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素の最大負荷温度θMax（℃）と、線熱膨張係数αとの積について、以下の関係：
６００・１０-6≦θMax・α≦８０００・１０-6、
が成り立つことを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、ガラスとして存在することを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、溶融プロセスと、それに続く付形プロセスによって板状に形成されていることを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蓄電システムにおいて、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、付形プロセスによって成形されており、前記付形プロセスがドロー法であることを特徴とする、前記蓄電システム。
【請求項１２】
蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素において、３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で２０％以下という透過率、及び／又は２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、２８２ｎｍで５０％以下という透過率、３０８ｎｍで８５％以下という透過率、３５１ｎｍで９２％以下という透過率、及び直径１００ｍｍ超という範囲にある、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、２５μｍ以下という面内厚みばらつきを特徴とし、ここで前記板状の別個の要素は、以下の組成範囲（質量％）：
【表３】
0006580077.tif 000009
から選択されている、前記要素。
【請求項１３】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２に記載の板状の別個の要素において、３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で１５％以下という透過率、及び／又は２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、２８２ｎｍで１０％以下という透過率、３０８ｎｍで８０％以下という透過率、３５１ｎｍで９２％以下という透過率、及び直径１００ｍｍ超という範囲にある、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、２５μｍ以下という面内厚みばらつきを特徴とし、ここで前記板状の別個の要素は、以下の組成範囲（質量％）：
【表４】
0006580077.tif 000010
から選択されている、前記要素。
【請求項１４】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２又は１３に記載の板状の別個の要素において、１０-3ｇ／（ｍ2・ｄ）未満という水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を特徴とする、前記要素。
【請求項１５】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、２ｍｍ未満という厚さを特徴とする、前記要素。
【請求項１６】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、３５０℃の温度、周波数５０Ｈｚの交流において、１．０・１０6Ωｃｍ超という比電気抵抗を特徴とする、前記要素。
【請求項１７】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から１６までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、少なくとも３００℃という最大負荷温度θMaxを特徴とする、前記要素。
【請求項１８】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から１７までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、２．０・１０-6／Ｋ〜１０・１０-6／Ｋという範囲の線熱膨張係数αを特徴とする、前記要素。
【請求項１９】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から１８までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、前記少なくとも１つの板状の別個の要素の最大負荷温度θMax（℃）と、線熱膨張係数αとの積について、以下の関係：
６００・１０-6≦θMax・α≦８０００・１０-6、
が成り立つことを特徴とする、前記要素。
【請求項２０】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から１９までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、前記要素がガラスから形成されていることを特徴とする、前記要素。
【請求項２１】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から２０までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、前記要素が、溶融プロセスと、それに続く付形プロセスによって板状に形成されていることを特徴とする、前記要素。
【請求項２２】
蓄電システムにおける適用のための、請求項１２から２１までのいずれか１項に記載の板状の別個の要素において、引き続く付形プロセスがドロー法を含むことを特徴とする、前記要素。
【請求項２３】
請求項１２から２２までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの板状の別個の要素を有する薄膜蓄電素子の製造方法であって、以下の工程：
・板状の別個の要素を用意する工程、
・薄膜蓄電素子の少なくとも１つの機能層を被覆する工程、
・紫外光が前記板状の別個の要素に集束するように、少なくとも１つの機能層をプロセシングする工程、ここで紫外線の吸収、及び熱エネルギーへの変換が起こり、ここで前記熱エネルギーは、少なくとも１つの機能層を熱により後処理するために使用される、
を有する、前記製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
蓄電システムは以前から従来技術であり、これは特にバッテリーを有するが、またいわゆるスーパーキャパシタ（Supercaps）も有する。それによって実現可能な高いエネルギー密度に基づき、特にいわゆるリチウムイオンバッテリーは、新規適用の分野、例えば電子移動度の分野において論じられており、また近年では既に、持ち運び可能な機器、例えばスマートフォン、又はラップトップコンピュータにおいて使用されている。ここでこれらの従来技術による再充電可能なリチウムイオンバッテリーは、特に有機溶剤系液体電解質を用いることを特徴としている。ただしこれらの有機溶剤は可燃性であり、上記リチウムイオンバッテリーの使用については、安全上の懸念につながる。有機電解質を回避するための１つの可能性は、固体電解質を用いることである。ここで、このような固体電解質の伝導性は通常、明らかに、すなわち数桁の尺度で、相応する液体電解質の伝導性よりも低い。それでもなお、許容可能な伝導性を得て、再充電可能なリチウムイオンバッテリーの利点を活用できるようにするため、このような固体バッテリーは今日、特にいわゆる薄膜バッテリー（ＴＦＢ）、若しくは薄膜蓄電素子の形で製造される。これらは、モバイル適用、例えばいわゆるスマートカードで、医療技術、センサ技術、またスマートフォンにおいて、そしてスマートで、小型化された、場合によっては可撓性でさえあるエネルギー源を必要とするさらなる適用で使用される。
【０００２】
例示的なリチウム系薄膜バッテリー素子は、米国特許出願公開第２００８／０００１５７７号明細書（US 2008/0001577）に記載されており、この素子は通常、１つの基板から成り、この上に第一の被覆工程で、両方の電極のための導電性集電体を被覆する。それからさらなる製造工程において、まずカソード材料をカソード用集電体（通常はリチウムコバルト酸化物、ＬＣＯ）に堆積させる。次の工程において固体電解質の堆積を行い、これはたいてい、リチウム、酸素、窒素、及びリンという物質からの非晶質材料であり、ＬｉＰＯＮと呼ばれる。次の工程において、アノード材料が、基板、アノード用集電体、並びに固体電解質と接続しているように、アノード材料を堆積させる。アノード材料としては特に、金属リチウムが使用される。両方の集電体を導電性で接続する場合、荷電された状態でリチウムイオンが、固体イオン伝導体によってアノードからカソードへと移動し、これが、両方の集電体の導電性接続を通じたカソードからアノードへの電流の流れにつながる。これとは逆に、荷電していない状態において外部電圧を印加することにより、カソードからアノードへのイオンの移動を強制的にもたらすことができ、これによってバッテリーの充電につながる。
【０００３】
さらなる薄膜蓄電素子は例えば、米国特許出願公開第２００１／００３２６６６号明細書（US 2001/0032666 A1）に記載されており、この素子も同様に、その上に様々な機能層を堆積させる基板を有する。
【０００４】
このような薄膜蓄電素子のために堆積させた層は通常、２０μｍ以下、通常は１０μｍ未満、それどころか５μｍ未満という範囲の層厚を有し、ここで層構造全体の厚さは、１００μｍ以下と考えられる。
【０００５】
この出願の範囲において、薄膜蓄電素子とは例えば、再充電可能なリチウム系薄膜蓄電素子、及びスーパーキャパシタと理解される。しかしながら本発明は、これらのシステムには限られず、それどころかまた、さらなる薄膜蓄電素子、例えば再充電可能な、及び／又は印刷された薄膜電池でも使用できる。
【０００６】
ここで薄膜蓄電素子の製造は通常、各材料の構造化された堆積も含む複合的な被覆法によって行われる。ここでは、精緻な薄膜蓄電素子の特に複雑な構造化が可能であり、これは例えば米国特許第７４９４７４２号明細書（US 7494742 B2）から読み取ることができる。さらにリチウム系薄膜蓄電素子の場合、アノード材料として金属リチウムを使用することにより、特別な困難性が生じる（金属リチウムの反応性が高いため）。よって金属リチウムの取り扱いは、できるだけ水不含条件で行わなければならない。それと言うのも、さもなくば水酸化リチウムへと反応し、アノードとしての機能がもはや得られなくなるからである。リチウム系薄膜蓄電素子もまた、相応して封入部によって湿気から保護しなければならない。
【０００７】
米国特許第７４９４７４２号明細書（US 7494742 B2）は、薄膜蓄電素子の非安定性構成要素（例えばリチウム、又は特定のリチウム化合物）から保護するためのこのような封入部を記載している。ここで封入機能は、被覆によって、又はバッテリーの構造全体の範囲においてさらに別の機能を満たすことができる異なる被覆の系によって、行われる。
【０００８】
さらに、リチウム系薄膜蓄電素子の製造条件のもとでは、特にリチウムインターカレートに適した結晶構造の形成に必要となるいわゆるアニール工程若しくは温度処理工程において、移動性リチウムイオンと基板との不所望な副反応につながる。それと言うのも、リチウムは高い移動度を示し、慣用の基板材料において容易に内部へと拡散可能だからである（例えば米国特許出願公開第２０１０／０１０４９４２号明細書（US 2010/0104942）に記載されている）。
【０００９】
薄膜蓄電素子におけるさらなる問題点は、使用する基板材料にある。ここで従来技術は、多数の異なる基板材料、例えばケイ素、雲母、様々な金属、並びにセラミック材料を記載している。しかしながらまたガラスの使用も、特定の組成、又は正確な特性についてさらに実質的に記載されることなく、しばしば言及されている。
【００１０】
米国特許出願公開第２００１／００３２６６６号明細書（US 2001/0032666 A1）は、コンデンサ型エネルギー蓄積体（リチウムイオンバッテリーでもあり得る）を記載している。ここで基板材料としては、特に半導体が挙げられている。
【００１１】
米国特許第６９０６４３６号明細書（US 6906436 B2）は、基板材料として例えば金属シート、半導体材料、又はプラスチックシートが使用可能な固体バッテリーを記載している。
【００１２】
米国特許第６９０６４３６号明細書（US 6906436 B2）は、あり得る基板材料として、多くの可能性を記載しており、それは例えば、金属若しくは金属被覆、半導体材料、又は絶縁体、例えばサファイア、セラミック、若しくはプラスチックである。ここで、基板の様々な形状があり得る。
【００１３】
米国特許第７４９４７４２号明細書（US 7494742 B2）は、基板材料として特に、金属、半導体、ケイ酸塩、及びガラス、並びに無機若しくは有機のポリマーを記載している。
【００１４】
米国特許第７２１１３５１号明細書（US 7211351 B2）は基板として、金属、半導体、又は絶縁材料、並びにこれらの組み合わせを挙げている。
【００１５】
米国特許出願公開第２００８／０００１５７７号明細書（US 2008/0001577 A1）は基板として、半導体、金属、又はプラスチックシートを挙げている。
【００１６】
欧州特許出願公開第２４３４５６７号明細書（EP 2434567 A2）は基板として、導電性材料、例えば金属、絶縁材料、例えばセラミック、若しくはプラスチック、及び半導体材料、例えばシリコン、並びに半導体と導体との組み合わせ、又は熱膨張係数に適合させるための比較的複雑な構造を挙げている。これらの材料、又は類似の材料は同様に、米国特許出願公開第２００８／００３２２３６号明細書（US 2008/0032236 A1）、米国特許第８２２８０２３号明細書（US 8228023 B2）、並びに米国特許出願公開第２０１０／０１０４９４２号明細書（US 2010/0104942 A1）に挙げられている。
【００１７】
これに対して米国特許出願公開第２０１０／０１０４９４２号明細書（US 2010/0104942 A1）は、実際に重要な基板材料として単に、融点の高い金属若しくは金属合金からの基板、また誘電性材料、例えば高温型石英、シリコンウェハ、酸化アルミニウムなどを記載している。これは、この材料においてＬｉ+イオン貯蔵のために特別に有利な結晶構造を得るためには、通常使用されるリチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ）からカソードを製造する際に、４００℃超、万全を期すにはまた５００℃以上という温度での温度処理が必要となるという状況が生じ、これにより軟化点の低い材料（例えばポリマー又は無機材料）が、使用できなくなるからである。しかしながら金属若しくは金属合金にも、誘電物質にも、様々な困難がある。例えば誘電性材料は通常脆く、コスト的に有利にロール・トゥー・ロール法で使用できず、その一方で金属若しくは金属合金には、カソード材料を高温処理する間に酸化してしまう傾向がある。これらの困難を解消するため、米国特許出願公開第２０１０／０１０４９４２号明細書（US 2010/0104942 A1）では、異なる金属若しくはケイ素からの基板が提案されており、ここで相互に組み合わされた材料のレドックス電位は、制御された酸化物形成につながるよう、相互に調整されている。
【００１８】
多くの場所で、例えば先の米国特許出願公開第２０１０／０１０４９４２号明細書（US 2010/0104942 A1）で要求される、基板の高い温度負荷能力を避けることも、論じられている。そこで例えば、工程条件の適合により、４５０℃以下の温度負荷能力を有する基板を、使用することができる。ただしそのための前提は、基板の近くで、基板の加熱、及び／又はＯ2及びＡｒから成るスパッタガス混合物の最適化、及び／又はバイアス電圧の印加、第二のスパッタリングプラズマの適用が行われる堆積法である。これについては例えば米国特許出願公開第２０１４／００３０４４９号明細書（US 2014/0030449 A1）、Tintignacら著、Journal pf Power Sources 245 (2014), p.76〜82、又はEnsling, D. 著、Photoelektronische Untersuchung der elektronischen Struktur duenner Lithiumkobaltoxidschichten（ダルムシュタット工科大学の博士論文、2006年）に記載されている。しかしながらこのような方法技術的適合は一般的に高価であり、またその加工に応じて、特にウェハのサイクル被覆を行いたい場合、コスト的にほとんど実現できない。
【００１９】
米国特許出願公開第２０１２／００４０２１１号明細書（US 2012/0040211 A1）は基板として、厚さが最大３００μｍであり、表面粗さが１００Å以下であるガラスフィルムを記載している。この低い表面粗さが必要となるのは、薄膜蓄電素子の層は通常、非常に薄い層厚を有するからである。ここでは、ほんの僅かな表面不均一性でも、薄膜蓄電素子の機能層の重大な障害につながることがあり、そうするとバッテリー全体が使用不能になる。
【００２０】
国際公開第２０１４０６２６７６号（WO 2014 062676 A1）には、２５〜８００℃の範囲で７〜１０ｐｐｍ／Ｋという熱膨張係数を有するガラス又はセラミック製の基板を有する薄膜バッテリーが記載されており、これによって特に亀裂の無い構造、特にこのようなバッテリーのカソードの亀裂の無い構造が、カソード層の厚さが厚い場合でも保証されているとのことである。基板の粗さ、透過特性、また厚みばらつきについての記載は、この文献には見られない。
【００２１】
従来の薄膜蓄電素子の問題は、つまり要約すると、特に金属リチウムを使用する場合、使用する材料が腐食を受けやすく、このことが複雑な層構造につながり、これにより高いコストの原因になること、並びに基板の種類は、特に非伝導性だが可撓性、耐高温性であるべきであり、また蓄電素子において使用する機能層に対してできるだけ不活性であるべきであり、できるだけ欠陥が無い層の堆積を、基板上に良好な層接着性で可能にすべきだということである。ただしここで、特に低い表面粗さを有する基板（例えば米国特許出願公開第２０１２／００４０２１１号明細書（US 2012/0040211 A1）で提案されたようなガラスフィルム）、又は国際公開第２０１４０６２６７６号（WO 2014 062676 A1）と同様の、カソード層に適合させた熱膨張係数を有する基板であっても、層の亀裂及び／又は剥離の結果、層が使用不能になり、このことは例えば米国特許出願公開第２０１４／００３０４４９号明細書（US 2014/0030449 A1）に記載されている。とは言え、ここで提案された、高温でのアニールを避けるためにリチウムコバルト酸化物層の製造においてバイアス電圧を印加する方法は、先に既に述べたように、薄膜蓄電素子を製造するために慣用のインラインプロセスへの統合が非常に困難であり、このため加工技術的な観点から、相応して耐高温性が高い基板を使用することが、比較的有利である。
【００２２】
さらに、各薄膜蓄電素子は製造時に通常、大きなウェハに堆積され、ここでは高コストのマスキング技術が用いられ、それから薄膜蓄電素子の個別化が、分離法若しくは切断法により行われる。
【００２３】
被覆法で堆積された蓄電素子における個別化のため、又は接触部作製のための基板の加工は、例えばレーザー法によって行うことができ、これは例えば独国特許出願公開第１０２０１１０８４１２８号明細書（DE 10 2011 084 128 A1）において特にエネルギー技術で使用される材料、例えば薄板ガラスのために記載されている。ここで、特別に形成された切断端部は、非常に平滑で、微細な亀裂の無い表面で得られる。使用するガラスは、その組成によれば、アルカリ金属及びチタン不含のガラスである。
【００２４】
本発明の課題は、寿命及び構成の柔軟性が改善された、蓄電素子を提供することである。
【００２５】
本発明のさらなる課題は、蓄電システムにおいて適用するための板状の別個の要素を提供することであって、このシステムは、光学的エネルギー担持体による処理を、特にまた光学的光線方向で板状の別個の要素の後方に存在する領域から、可能にするものである。
【００２６】
前記課題は、請求項１４の特徴を有する板状の別個の要素によって解決される。さらに、光学的エネルギー担持体による相応する処理は、請求項１に記載の特徴を有する蓄電システムを製造する際にもまた、有用であり得る。
【００２７】
本発明の課題はさらに、今日の従来技術の弱点を低減させる蓄電素子、特に薄膜蓄電素子を提供すること、及び薄膜蓄電素子のコスト的に有利で効率的な製造を可能にすることである。本発明のさらなる課題は、蓄電素子で適用するための板状の要素を提供すること、並びにその製造方法、及び使用である。
【００２８】
意外なことに本発明の課題は、請求項１に記載の蓄電システム、並びに請求項１４に記載の板状の別個の要素によって容易に解決される。
【００２９】
つまり意外なことに、蓄電素子が、好ましくは２００〜４００ｎｍの波長範囲にある、エネルギーが高い電磁線に対する透過率が特に低い、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する場合、蓄電素子の特に良好な特性が得られることが判明した。これは、このような材料が、エネルギーが高いレーザーがもたらすエネルギーを、特に良好に吸収することに基づく。このようにして、実質的に微細な亀裂が無い、素晴らしい切断端部が得られる。
【００３０】
さらに、板状の別個の要素の透過率が低減されていることによって、機能層の被覆後に行われる層複合体の加工も、容易に可能になる。
【００３１】
こうして各層は、集束された、又は平面的な紫外線を用いることによって適切に後処理することができる。事後的に導入されたエネルギーは、薄膜蓄電素子の構造物全体の特に良好な層構造につながり、意外なことに容易に、エネルギー蓄積体の寿命を高める。
【００３２】
この理由から、本発明のさらなる態様は、本発明による薄膜蓄電素子の製造方法である。
【００３３】
ここでエネルギーの高い電磁線に対して透過率が低減されたこのような基板は、本発明の範囲において、板状の別個の要素によって提供される。
【００３４】
本願の範囲において板状とは、１つの空間方向における要素の広がりが、他の２つの空間方向における広がりよりも少なくとも半分の尺度で小さい成形体と理解される。本願の範囲において「別個の」とは、成形体自体が、考察される蓄電システムから分離可能である、すなわち特にまた、単独で存在できる場合を言う。
【００３５】
ここで蓄電素子の光学的なプロセシング、若しくはエネルギーが高い電磁線によるプロセシングは、好ましくはエネルギーが高い光学的エネルギー源、例えばエキシマレーザーを用いて行う。
【００３６】
板状の別個の要素は、エキシマレーザーに特徴的な少なくとも１つの波長でより低い透過率を特徴とすることが好ましい。
【００３７】
より低い透過率とは、本発明の意味合いにおいて、３０μｍという板状の別個の要素の厚さでは５０％未満と理解される。
【００３８】
板状の別個の要素は、いわゆるエキシマレーザーに特徴的な波長で高められた透過率を有することが好ましい。特徴的な波長を有する典型的なエキシマレーザーのリストが、以下に記載してある：
ＫｒＣｌレーザー  ２２２ｎｍ
ＫｒＦレーザー    ２４８．３５ｎｍ
ＸｅＢｒレーザー  ２８２ｎｍ
ＸｅＣｌレーザー  ３０８ｎｍ
ＸｅＦレーザー    ３５１ｎｍ。
【００３９】
ただし、さらなる紫外線源としてはまた、従来の紫外線ランプ、例えば水銀ランプもあり得る。
【００４０】
本発明による板状の別個の要素は、使用するウェハ若しくは基板の大きさに対して、直径１００ｍｍ超という範囲にある、特に１００ｍｍ・１００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、好ましくは直径２００ｍｍ超という範囲にある、特に２００ｍｍ・２００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、特に好ましくは直径４００ｍｍ超という範囲にある、特に４００ｍｍ・４００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、２５μｍ未満、好ましくは１５μｍ未満、特に好ましくは１０μｍ未満、極めて特に好ましくは５μｍ未満の範囲にある厚さの変化合計（ｔｔｖ：total thickness Variation）を特徴とする。この記載は通常、直径１００ｍｍ超の範囲にある、若しくは１００ｍｍ・１００ｍｍの大きさ、好ましくは直径２００ｍ超、若しくは２００ｍｍ・２００ｍｍの大きさ、特に好ましくは直径４００ｍｍ超、若しくは４００・４００ｍｍの大きさでのウェハ若しくは基板の大きさに関する。
【００４１】
本発明による板状の別個の要素は、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ未満、特に好ましくは５００μｍ未満、極めて特に好ましくは２００μｍ以下という厚さを有する。最も好ましくは、基板厚さは最大１００μｍであり、ここで１０μｍ、又は特に５μｍの厚さは、後続のプロセシングにおいてその取り扱いに非常にコストが掛かり、こうした厚さは本発明の範囲では回避され、これにより別個の板状の要素の厚さは、５μｍを下回らない。
【００４２】
本発明の実施形態において、板状の別個の要素は、１０-3ｇ／（ｍ2・ｄ）未満、好ましくは１０-5ｇ／（ｍ2・ｄ）未満、特に好ましくは１０-6ｇ／（ｍ2・ｄ）未満という水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する。
【００４３】
さらなる実施形態において、板状の別個の要素の比電気抵抗は、３５０℃の温度、周波数５０Ｈｚの交流で１．０・１０6Ωｃｍより大きい。
【００４４】
板状の別個の要素はさらに、少なくとも３００℃、好ましくは少なくとも４００℃、特に好ましくは少なくとも５００℃という最大温度耐性によって、また２．０・１０-6／Ｋ〜１０・１０-6／Ｋ、好ましくは２．５・１０-6／Ｋ〜９．５・１０-6／Ｋ、特に好ましくは３．０・１０-6／Ｋ〜９．５・１０-6／Ｋという範囲の線熱膨張係数αによって特徴付けられる。ここで、最大負荷温度θMax（℃）と、線熱膨張係数αとの間に、以下の関係が成り立つと、薄膜蓄電素子において特に良好な層品質を達成できることが判明している：
６００・１０-6≦θMax・α≦８０００・１０-6、
特に好ましくは８００・１０-6≦θMax・α≦５０００・１０-6。
【００４５】
ここで最大負荷温度θMaxとは、この適用の範囲において、材料の成形安定性がなおも完全に保証されており、かつ材料の分解反応及び／又は劣化反応がまだ始まらない温度を言う。この温度はもちろん、使用する材料に応じて、様々に規定されている。酸化物結晶材料については、最大負荷温度は通常、融点によって示され、ガラスについてはたいていガラス転移温度Ｔgとされ、ここで有機ガラスの場合、分解温度はＴgを下回ることもあり得、金属若しくは金属合金については、最大負荷温度を融点によって近似的に記載することができる（金属若しくは金属合金が融点未満で劣化反応で反応する場合は除く）。
【００４６】
ここで線熱膨張係数αは、特に記載の無い限り、２０〜３００℃の範囲で記載される。α、及びα（20〜300）という記載は、本願の範囲において、同義で使用する。記載した値は、ISO 7991に従って統計的な測定で特定された、標準的な平均熱膨張係数である。
【００４７】
本発明による板状の要素は、少なくとも１種の酸化物、又は酸化物の混合物若しくは化合物から構成されている。
【００４８】
本発明のさらなる実施形態において、少なくとも１種の酸化物は、ＳｉＯ2である。
【００４９】
本発明のさらなる実施形態において板状の要素は、ガラスから構成されている。本願の範囲において、ここでガラスとは、実質的に無機で構成されており、主に元素周期表のＶＡ、ＶＩＡ、及びＶＩＩＡ族の元素を、しかしながら好ましくは酸素を有する金属及び／又は半金属の化合物から成る材料を言い、その特徴は、非晶質であること、すなわち、規則的に配置された三次元状態を有さないこと、また３５０℃の温度、周波数５０Ｈｚの交流において、１．０・１０6Ωｃｍ超という比電気抵抗を有することである。よって本願の意味合いにおいてガラスではないものとは、特に固体イオン伝導体として使用される非晶質材料のＬｉＰＯＮである。
【００５０】
ここで転移温度Ｔgは、５Ｋ／分の加熱速度で測定した場合、膨張曲線の両方の弧における接線の交点によって測定されている。これは、ISO 7884-8、若しくはDIN 52324による測定に相当する。
【００５１】
本発明による板状の要素は、本発明のさらなる実施形態によれば、溶融法により得られる。
【００５２】
好ましくは、板状の要素は、溶融プロセスに続く付形プロセスで板状に形成される。ここでこの付形は、溶融に直接続く（いわゆる熱間成形）。ただしまた、まず固体の、実質的に成形されていない物体を得て、これをさらなる工程で初めて、新たな加熱によって、板状の状態に移行することもできる。
【００５３】
熱間成形プロセスにより板状の要素の付形を行う場合、これは本発明の１つの実施形態では、ドロー法、例えばダウンドロー法、アップドロー法、又はオーバーフローフュージョン法である。しかしながらまた、他の熱間成形プロセス（例えばフロート法での付形）も可能である。
【００５４】
実施例
以下の表には、本発明による板状の要素の幾つかの例示的な組成がまとめられている。
【００５５】
実施例１
板状の別個の要素の組成は例示的に、以下の組成により質量％で示されている：
【化１】
0006580077.tif 000002
【００５６】
実施例２
さらなる板状の別個の要素は例示的に、以下の組成によって質量％で示されている：
【化２】
0006580077.tif 000003
【００５７】
この組成では、板状の別個の要素について以下のような特性が得られる：
α(20/300)  ７．２・１０-6／Ｋ
Ｔg  ５５７℃
密度  ２．５ｇ／ｃｍ3。
【００５８】
実施例３
さらなる板状の別個の要素は例示的に、以下の組成によって質量％で示されている：
【化３】
0006580077.tif 000004
【００５９】
実施例４
さらなる板状の別個の要素は例示的に、以下の組成によって質量％で示されている：
【化４】
0006580077.tif 000005
【００６０】
この組成では、板状の別個の要素について以下のような特性が得られる：
α(20/300)  ４．０・１０-6／Ｋ
Ｔg  ６９０℃。
【００６１】
実施例５
さらなる板状の別個の要素は例示的に、以下の組成によって質量％で示されている：
【化５】
0006580077.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明による蓄電システムの概略図を示す。
【図２】本発明による板状の別個の要素の概略図を示す。
【図３】実施例２の組成に従った本発明による板状の別個の要素について、３つの異なる厚さで、透過率データを示す。
【図４】実施例４の組成に従った本発明による板状の別個の要素について、２つの異なる厚さで、透過率データを示す。
【００６３】
図１には、本発明による蓄電システム１が概略的に示されている。このシステムは、基板として使用される板状の別個の要素２を有する。この基板には、一連の異なる層が施与されている。例示的に、また本実施例に制限されることなく、ここで板状の別個の要素２上にはまず、２つの集電体層（３がカソード用、４がアノード用）が設けられている。このような集電体層は通常、厚さが数マイクロメーターであり、金属、例えば銅、アルミニウム、又はチタンから成る。集電体層３を土台として、カソード層５が存在する。蓄電システム１がリチウム系薄膜バッテリーであれば、カソードはリチウム遷移金属化合物、好ましくは酸化リチウムから形成されており、例えばＬｉＣｏＯ2から、ＬｉＭｎＯ2から、又はＬｉＦｅＰＯ4からも形成されている。さらに、基板上に、またカソード層５と少なくとも部分的に重なりながら、電解質６が設けられており、ここでこの電解質は、リチウム系薄膜バッテリーが存在する場合、たいていＬｉＰＯＮ（リチウムと、酸素、リン、及び窒素との化合物）である。さらに、蓄電システム１は、アノード７を有し、ここでこれは例えば、リチウム−チタン酸化物であってよく、又は金属リチウムであり得る。アノード層７は少なくとも部分的に、電解質層６と、また集電体層４と重なっている。バッテリー１はさらに、封入層８を有する。
【００６４】
ここで蓄電システム１の封入若しくは封止とは、本発明の範囲において、蓄電システム１への流体若しくはその他の腐蝕性材料の攻撃を防止する、又は大幅に低減する材料と理解される。
【００６５】
図２は、本発明による板状の別個の要素の概略図を示し、ここでは板状成形体１０として形成されている。板状、又はプレートとは、本発明の範囲において、１つの空間方向における広がりが、他の２つの空間方向における広がりよりも最大で半分の大きさである成形体を言う。本発明において帯状物とは、その長さ、その幅、及びその厚さが、以下の関係にある成形体を言う：成形体の長さが、成形体の幅の少なくとも１０倍超であり、また成形体の厚さの少なくとも２倍である。
【００６６】
図３は、実施例２の組成に従った本発明による板状の別個の要素について、３つの異なる厚さで、透過率データを示す。比較的大きな波長では、測定技術により条件付けられる明らかに認識可能な干渉効果が現れるため、別個の板状の要素の特性は表されていない。
【００６７】
図４は、実施例４の組成に従った本発明による板状の別個の要素について、２つの異なる厚さで、透過率データを示す。比較的大きな波長では、測定技術により条件付けられる明らかに認識可能な干渉効果が現れるため、別個の板状の要素の特性は表されていない。
【００６８】
よってまた本開示の範囲では、以下のものが記載されている：
少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記要素が、特に３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で２０％以下という透過率、及び／又は特に好ましくは２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、特に好ましくは２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、特に好ましくは２８２ｎｍで５０％以下という透過率、特に好ましくは３０８ｎｍで８５％以下という透過率、特に好ましくは３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有し、また特に１００μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で３％以下という透過率、及び／又は特に好ましくは２２２ｎｍで３．０％以下という透過率、特に好ましくは２４８ｎｍで３．０％以下という透過率、特に好ましくは２８２ｎｍで２０％以下という透過率、特に好ましくは３０８ｎｍで７５％以下という透過率、特に好ましくは３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有する、前記蓄電システム。
【００６９】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記要素が、特に３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で１５％以下という透過率、及び／又は特に好ましくは２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、特に好ましくは２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、特に好ましくは２８２ｎｍで１０％以下という透過率、特に好ましくは３０８ｎｍで８０％以下という透過率、特に好ましくは３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有する、前記蓄電システム。
【００７０】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、直径１００ｍｍ超という範囲にある、特に１００ｍｍ・１００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、好ましくは直径２００ｍｍ超という範囲にある、特に２００ｍｍ・２００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、特に好ましくは直径４００ｍｍ超という範囲にある、特に４００ｍｍ・４００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、２５μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下、極めて特に好ましくは５μｍ以下という面内厚みばらつきを有する、前記蓄電システム。
【００７１】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、１０-3ｇ／（ｍ2・ｄ）未満、好ましくは１０-5ｇ／（ｍ2・ｄ）未満、特に好ましくは１０-6ｇ／（ｍ2・ｄ）未満という水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する、前記蓄電システム。
【００７２】
並びに、蓄電システムであって、板状の別個の要素が、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、特に好ましくは５００μｍ未満、極めて特に好ましくは２００μｍ以下、最も好ましくは１００μｍ以下という厚さを有する、前記蓄電システム。
【００７３】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、３５０℃、周波数５０Ｈｚの交流において、１．０・１０6Ωｃｍ超という比電気抵抗を有する、前記蓄電システム。
【００７４】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、少なくとも３００℃、好ましくは少なくとも４００℃、特に好ましくは少なくとも５００℃という最大負荷温度θMaxを有する、前記蓄電システム。
【００７５】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、２．０・１０-6／Ｋ〜１０・１０-6／Ｋ、好ましくは２．５・１０-6／Ｋ〜９．５・１０-6／Ｋ、特に好ましくは３．０・１０-6／Ｋ〜９．５・１０-6／Ｋという範囲の線熱膨張係数αを有する、前記蓄電システム。
【００７６】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素の最大負荷温度θMax（℃）と、線熱膨張係数αとの積について、以下の関係：
６００・１０-6≦θMax・α≦８０００・１０-6、
特に好ましくは８００・１０-6≦θMax・α≦５０００・１０-6
が成り立つ、前記蓄電システム。
【００７７】
並びに、蓄電システムであって、少なくとも１つの板状の別個の要素が、少なくとも１種の酸化物、又は複数の酸化物の混合物若しくは化合物を含有する、前記蓄電システム。
【００７８】
並びに、蓄電システムであって、少なくとも１つの板状の別個の要素が、酸化物としてＳｉＯ2を含有する、前記蓄電システム。
【００７９】
並びに、蓄電システムであって、少なくとも１つの板状の別個の要素が、ガラスとして存在する、前記蓄電システム。
【００８０】
並びに、蓄電システムであって、少なくとも１つの板状の別個の要素が、溶融プロセスと、それに続く付形プロセスによって板状に形成されている、前記蓄電システム。
【００８１】
並びに、蓄電システムであって、付形プロセスによって成形されており、前記付形プロセスがドロー法である、前記蓄電システム。
【００８２】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、特に３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で２０％以下という透過率、及び／又は特に好ましくは２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、特に好ましくは２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、特に好ましくは２８２ｎｍで５０％以下という透過率、特に好ましくは３０８ｎｍで８５％以下という透過率、特に好ましくは３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有し、また特に１００μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で３％以下という透過率、及び／又は特に好ましくは２２２ｎｍで３．０％以下という透過率、特に好ましくは２４８ｎｍで３．０％以下という透過率、特に好ましくは２８２ｎｍで２０％以下という透過率、特に好ましくは３０８ｎｍで７５％以下という透過率、特に好ましくは３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有する、前記要素。
【００８３】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、特に３０μｍの厚さにおいて、２００ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲で１５％以下という透過率、及び／又は特に好ましくは２２２ｎｍで２．０％以下という透過率、特に好ましくは２４８ｎｍで１．０％以下という透過率、特に好ましくは２８２ｎｍで１０％以下という透過率、特に好ましくは３０８ｎｍで８０％以下という透過率、特に好ましくは３５１ｎｍで９２％以下という透過率を有する、前記要素。
【００８４】
並びに、少なくとも１つの板状の別個の要素を有する蓄電システムであって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素が、直径１００ｍｍ超という範囲にある、特に１００ｍｍ・１００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、好ましくは直径２００ｍｍ超という範囲にある、特に２００ｍｍ・２００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、特に好ましくは直径４００ｍｍ超という範囲にある、特に４００ｍｍ・４００ｍｍという横方向の寸法での、ウェハ若しくは基板の大きさに対して、２５μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下、極めて特に好ましくは５μｍ以下という厚みばらつきを有する、前記蓄電システム。
【００８５】
並びに、１０-3ｇ／（ｍ2・ｄ）未満、好ましくは１０-5ｇ／（ｍ2・ｄ）未満、特に好ましくは１０-6ｇ／（ｍ2・ｄ）未満という水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素。
【００８６】
並びに、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、特に好ましくは５００μｍ未満、極めて特に好ましくは２００μｍ以下、最も好ましくは最大１００μｍという厚さを有する、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素。
【００８７】
並びに、３５０℃の温度、周波数５０Ｈｚの交流において、１．０・１０6Ωｃｍ超という比電気抵抗を有する、板状の別個の要素。
【００８８】
並びに、少なくとも３００℃、好ましくは少なくとも４００℃、特に好ましくは少なくとも５００℃という最大負荷温度θMaxを有する、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素。
【００８９】
並びに、２．０・１０-6／Ｋ〜１０・１０-6／Ｋ、好ましくは２．５・１０-6／Ｋ〜９．５・１０-6／Ｋ、特に好ましくは３．０・１０-6／Ｋ〜９．５・１０-6／Ｋという範囲の線熱膨張係数αを有する、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素。
【００９０】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、前記少なくとも１つの板状の別個の要素の最大負荷温度θMax（℃）と、線熱膨張係数αとの積について、以下の関係：
６００・１０-6≦θMax・α≦８０００・１０-6、
特に好ましくは８００・１０-6≦θMax・α≦５０００・１０-6
が成り立つ、前記要素。
【００９１】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、前記要素が、少なくとも１種の酸化物、又は複数の酸化物の混合物若しくは化合物を含有する、前記要素。
【００９２】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、少なくとも１種の酸化物がＳｉＯ2である、蓄電システムにおける適用のための、前記要素。
【００９３】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、前記要素がガラスから形成されている、前記要素。
【００９４】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、溶融プロセスと、それに続く付形プロセスによって板状に形成されている、前記要素。
【００９５】
並びに、蓄電システムにおける適用のための、板状の別個の要素であって、引き続く付形プロセスがドロー法である、前記要素。
【００９６】
少なくとも１つの板状の別個の要素を有する、薄膜蓄電素子の製造方法であって、以下の工程：
・板状の別個の要素を用意する工程、
・薄膜蓄電素子の少なくとも１つの機能層を被覆する工程、
・紫外光が板状の別個の要素に集束されるように、少なくとも１つの機能層をプロセシングする工程、ここで紫外線の吸収、及び熱エネルギーへの変換が起こり、ここで前記熱エネルギーは、少なくとも１つの機能層を熱により後処理するために使用する、
を有する、前記製造方法。
【００９７】
本発明の範囲ではまた、より厚い、又はより薄い別個の板状の要素も存在する。その条件は、これらのより厚い、又はより薄い別個の板状の要素が、３０μｍという厚さに換算した場合でも、独立請求項の値を満たすことである。
【００９８】
より厚い基板は、本件の権利範囲に入るかどうかを確認するため、厚さ３０μｍに薄くすることができる。
【００９９】
より薄い別個の要素は、積み重ねることにより、それから場合によって必要であれば薄くして、３０μｍの厚さにすることもでき、これによって、このより薄い基板が、本件権利範囲に入るかどうかを確認するため、換算の代わりに、透過率の物理的な測定も行うことができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  蓄電システム、  ２  基板として使用される板状の別個の要素、  ３  カソード用集電体層、  ４  アノード用集電体層、  ５  カソード、  ６  電解質、  ７  アノード、  ８  封入層、  １０  板状成形体としての、板状の別個の要素
【図１】
0006580077.tif 000011
【図２】
0006580077.tif 000012
【図３】
0006580077.tif 000013
【図４】
0006580077.tif 000014