(57)【要約】  固体電解質を含む電池セルに関するシステム及び方法が提供される。固体電解質電池が、電子機器と一体化され得る。例えば、固体電解質電池が、回路ボードのメタル表面又はシャーシの導電性の表面と一体化され得る。表面実装可能な固体電解質電池が、例えばリフローはんだ付けプロセスを用いて、回路配線に電気的に結合され得る。
2018504737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性基板によって隔てられた第１のメタル層及び第２のメタル層を含む両面回路ボードと、
前記両面回路ボードと一体化された電池セルであり、
前記両面回路ボードの前記第２のメタル層を有する第１の電極、
前記第２のメタル層に隣接する第１の固体電解質層、
前記第１の固体電解質層に隣接するセパレータ層、
前記セパレータ層に隣接する第２の固体電解質層、及び
前記第２の固体電解質層に隣接する第２の電極
を含む電池セルと、
を有する装置。
【請求項２】
前記第１の固体電解質層及び前記第２の固体電解質層の少なくとも一方は、固体高分子又はセラミック材料を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記セパレータは、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電気的短絡を防止するように、且つ前記電池セルにおける前記第１の電極から前記第２の電極への電流の通過中に、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電荷キャリアの輸送を可能にするように構成された固体高分子又はセラミックを有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の電極は前記電池セルの負電極を有し、前記第２の電極は前記電池セルの正電極を有し、前記第１の固体電解質層は固体の負極電解質材料を有し、前記第２の固体電解質層は固体の正極電解質材料を有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の電極は前記電池セルの正電極を有し、前記第２の電極は前記電池セルの負電極を有し、前記第１の固体電解質層は固体の正極電解質材料を有し、前記第２の固体電解質層は固体の負極電解質材料を有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のメタル層及び前記第２のメタル層は銅を有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のメタル層は回路配線を有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項８】
前記回路配線に電気的に結合された複数の回路コンポーネント、を更に有する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のメタル層の第１の配線を前記第１の電極に結合する第１の電気接続と、
前記第１のメタル層の第２の配線を前記第２の電極に結合する第２の電気接続と、
を更に有する請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の電気接続及び前記第２の電気接続の少なくとも一方は、前記両面回路ボードの前記非導電性基板を貫く導電ビアを有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の電気接続及び前記第２の電気接続の少なくとも一方は、前記両面回路ボードの前記非導電性基板の外縁の周りを通っている、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記電池セルを少なくとも部分的に包囲する封入層、を更に有する請求項１又は２に記載の装置。
【請求項１３】
導電性の表面を有するシャーシと、
前記シャーシの上又は中の１つ以上の電気コンポーネントと、
前記シャーシと一体化され且つ前記１つ以上の電気コンポーネントに電流を供給するように構成された固体電解質電池であり、
前記シャーシの前記導電性の表面を有する第１の電極、
前記シャーシの前記導電性の表面の上に位置する第１の固体電解質層、
前記第１の固体電解質層の上に位置するセパレータ層、
前記セパレータ層の上に位置する第２の固体電解質層、及び
前記第２の固体電解質層の上に位置する第２の電極
を有する固体電解質電池と、
を有するモバイル電子機器。
【請求項１４】
前記第１の固体電解質層及び前記第２の固体電解質層の少なくとも一方は、固体高分子又はセラミック材料を有する、請求項１３に記載のモバイル電子機器。
【請求項１５】
前記セパレータは、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電気的短絡を防止するように、且つ前記固体電解質電池における前記第１の電極から前記第２の電極への電流の通過中に、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電荷キャリアの輸送を可能にするように構成された固体高分子又はセラミックを有する、請求項１３又は１４に記載のモバイル電子機器。
【請求項１６】
前記固体電解質電池を少なくとも部分的に包囲する封入層、を更に有する請求項１３又は１４に記載のモバイル電子機器。
【請求項１７】
回路ボードを製造する方法であって、
少なくとも１つの固体電解質、正電極、及び負電極を有する電池セルを用意し、前記正電極及び前記負電極は表面実装用に構成され、
前記電池セルを前記回路ボードの表面に配置し、且つ
リフローはんだ付けプロセスを用いて、前記回路ボードの前記表面上の第１の導電配線に前記正電極を、及び前記回路ボードの前記表面上の第２の導電配線に前記負電極を、電気的に結合する、
ことを有する方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの固体電解質は、固体の負極電解質材料及び固体の正極電解質材料を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
非導電性基板によって隔てられた第１のメタル層及び第２のメタル層を含む回路ボードを製造する方法であって、
前記第２のメタル層の上に第１の固体電解質層を付与し、
前記第１の固体電解質層の上にセパレータ層を付与し、
前記セパレータ層の上に第２の固体電解質層を付与し、且つ
前記第２の固体電解質層の上に電極を付与する、
ことを有する方法。
【請求項２０】
前記第１のメタル層の第１の部分と前記第２のメタル層との間に第１の電気接続を作り出し、且つ
前記第１のメタル層の第２の部分と前記電極との間に第２の電気接続を作り出す、
ことを更に有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記電極の上に封入層を付与する、ことを更に有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のメタル層に回路配線を形成し、且つ
リフローはんだ付けプロセスを用いて、前記回路配線に複数の電気コンポーネントを電気的に結合する、
ことを更に有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
実行されるときに請求項１７乃至２２の何れかに記載の方法を実行する機械読み取り可能命令を含んだ機械読み取り可能ストレージ。
【請求項２４】
非導電性基板によって隔てられた第１のメタル層及び第２のメタル層を含む回路ボードを処理するシステムであって、
前記第２のメタル層の上に第１の固体電解質層を付与する手段と、
前記第１の固体電解質層の上にセパレータ層を付与する手段と、
前記セパレータ層の上に第２の固体電解質層を付与する手段と、
前記第２の固体電解質層の上に電極を付与する手段と、
を有するシステム。
【請求項２５】
前記第１のメタル層の第１の部分と前記第２のメタル層との間に第１の電気接続を作り出す手段と、
前記第１のメタル層の第２の部分と前記電極との間に第２の電気接続を作り出す手段と、
を更に有する請求項２４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、電子機器用の表面実装電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばスマートフォン、ラップトップ、ノートブックコンピュータ、及びタブレットコンピュータなどのモバイルプラットフォームを含め、電子機器は、大きさにおいて縮小し続けている。１つ以上の電池セルを含む電力供給システムがポータブル電子機器の最も大きいコンポーネントであることがしばしばである。ポータブル電子機器が大きさ的に縮小するにつれて、ユーザは、電力供給システムも更に小さくて更にポータブルになることを期待する。物理的に小型のシステム、そして特に、薄型のシステムへの電池の集積は、それらのシステムに電池を接続するためにプラグ、ソケット、及び更にはタブが使用されるときに難題を提示する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
構成及び実施形態が、同様の要素は似通った参照符号で参照する以下の図を参照して詳細に説明され得る。
【図１Ａ】液体電解質を使用するコイン形状のＬｉイオン電池の一例を示している。
【図１Ｂ】液体電解質を使用するコイン形状のＬｉイオン電池の一例を示している。
【図１Ｃ】液体電解質を使用するコイン形状のＬｉイオン電池の一例を示している。
【図２】一実施形態に従った固体電解質を含む電池セルの斜視図である。
【図３】一実施形態に従った回路ボードアセンブリの側面図である。
【図４Ａ】一実施形態に従った集積固体電解質電池を含むモバイル電子機器を例示している。
【図４Ｂ】一実施形態に従った集積固体電解質電池を含むモバイル電子機器を例示している。
【図４Ｃ】一実施形態に従った集積固体電解質電池を含むモバイル電子機器を例示している。
【図４Ｄ】一実施形態に従った集積固体電解質電池を含むモバイル電子機器を例示している。
【図５】一実施形態に従った集積電池セルを含む回路ボードの側断面図である。
【図６】一実施形態に従った電池セルの側断面図である。
【図７】一実施形態に従った回路ボードを製造するための方法のフローチャートである。
【図８】他の一実施形態に従った回路ボードを製造するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
ここに開示される実施形態及び構成は、例えば固体高分子又はセラミックなどの固体電解質を含んだ電池セルを使用する。液体電解質を用いる電池と異なり、固体高分子及び／又はセラミック電解質を用いる電池は、表面実装可能な電池に使用され得るリフローはんだプロセスの高温及び所要時間に耐えることができ、アセンブリの新たな選択肢を切り開く。固体電解質電池バッテリはまた、後述するように、液体電解質電池バッテリよりも安全である。というのは、可燃性の液体電解質が、一般的なリチウムイオン（Ｌｉイオン）電池の突発故障の原因となっているからである。ここに開示される特定の実施形態は、スペース節減、より低い組立てコスト、サイズ縮小（例えば、Ｘ−Ｙ平面内）、及び／又は高さ低減（例えば、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ方向）を提供する。加えて、又は他の実施形態において、開示されるシステム及び方法は、システム内での電池の直接的な集積をもたらし得るものであり、パッケージングのオーバーヘッドの多く及びソケット使用を取り除き得る。特定の実施形態において、ここに開示される固体電解質電池セルは再充電可能である。
【０００５】
手持ち式又は可搬式の電子機器における表面実装用に商業的に入手可能な小型電池は、低い容量（例えば、液体電解質電池バッテリ）又は極めて低い容量（例えば、ソリッドステート薄膜バッテリ）を有する。近年、例えば携帯電話などのポータブル機器のメモリバックアップ用の電源として、小型の二次電池が使用されてきている。例えば、図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃは、液体電解質を使用し、且つ硬い気密封止された“缶”筐体内にパッケージングされた、コイン形状のＬｉイオン電池１００を例示している。コイン状Ｌｉイオン電池１００を缶に詰めて気密封止するプロセスは、複雑でコストが掛かるものであり得る。また、缶筐体は、特に、円筒セルを隣り合わせて配置することが空きスペースの隙間を作り出すマルチセルパックにおいて、エネルギー密度を制限してしまう。コイン状Ｌｉイオン電池１００は、リチウムマンガン複合酸化物を含む正極と、リチウムアルミニウム合金を含む負極とを有して、およそ３Ｖの電圧を持ち得る。他の一例として、五酸化ニオブを含む正極とリチウムアルミニウム合金を含む負極とを有して、およそ２．５Ｖの電圧を持つコイン状のリチウム二次電池が使用されている。
【０００６】
例えば図１Ａに示したものなどのリチウム電池に伴う問題は、液体電解質が極めて燃えやすいことである。故に、コイン状Ｌｉイオン電池１００を回路ボードにはんだ付けすることは危険であり得る。リフロー法の一例として、はんだ付けが、回路ボードと部品の端子との間にはんだを供給し、次いで、回路ボード及び部品が高温雰囲気を通り抜けることを可能にすることによって実行される。はんだ付けは、回路ボード上の回路と部品の端子との間の電気的接触を確実にする。高温雰囲気は、使用される材料及びプロセスに応じて、例えば約２２０℃から約２６０℃までの範囲とし得る。このような条件は、コイン状Ｌｉイオン電池１００の缶筐体の中に高い圧力を築き上げさせて、それが電解質を放出するか破裂するかの何れかにさせてしまい得る。高温雰囲気内で、電解質は、それが放出されるときに燃え得る。表面実装コイン電池を可能にすべく揮発性の液体電解質をあまり可燃性でないようにする試みは、概して、非常に低容量（例えば、最大で約２．５ｍＡｈ）の電池セルをもたらしている。
【０００７】
故に、多くの用途が、液体電解質を用いるＬｉイオン電池を回路ボードにはんだ付けすることを避けている。むしろ、図１Ｂに示すように、コイン状Ｌｉイオン電池１００は、前もって回路ボードにはんだ付けされたホルダー１１０の中に置かれ得る。嵩張るホルダー１１０は、全体としての電子機器に更なるサイズ及び費用を追加し得る。他の一例では、図１Ｃに示すように、コイン状Ｌｉイオン電池１００は、回路ボードから離して配置されて、電線（ワイヤ）１１２、１１４を介して回路ボードに電気接続され得る。このような実装は、例えば、手作業で、電線をコイン状Ｌｉイオン電池１００にはんだ付けし、コイン状Ｌｉイオン電池１００をシュリンクラップ（収縮包装）カバー１１６に挿入し、熱を与えてシュリンクラップカバーを収縮させ、電線１１２、１１４の他端を回路ボードにはんだ付けし、そして、シュリンクラップカバー１１６を電子機器のシャーシ１１８に接着する又はその他の方法で取り付けることによって、費用を追加し得る。
【０００８】
液体電解質に伴う問題を回避するため、ここの開示される特定の実施形態は固体電解質を使用する。例えば、図２は、一実施形態に従った固体電解質２１０を含む電池セル２００の斜視図である。固体電解質２１０は、第１の電極２１２に電気的に結合された固体電解質正極材と、第２の電極２１４に電気的に結合された固体電解質負極材とを含み得る。固体電解質正極材及び固体電解質負極材は各々、例えば、固体高分子又はセラミック材料を含み得る。固体電解質負極材は、例えば、グラファイト、シリコン、又はグラファイトとシリコンとの混合物を有し得る。固体電解質正極材は、例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ）又はニッケルコバルトアルミニウム（ＮＣＡ）などのリチウム金属酸化物を有し得る。これらの材料は、ここに開示される負極及び／又は正極の何れにも使用され得る（すなわち、図２に示す実施形態だけに関するわけではない）。また、固体高分子セパレータ又はセラミックセパレータが、固体電解質正極材を固体電解質負極材から分離して、電気的短絡を防止するとともに、電池セル２００における電流の通過中にイオン電荷キャリアの輸送を可能にする。第１の電極２１２及び第２の電極２１４は、導電性であり、プリント回路板又はその他の基板の上の導電配線（トレース）にはんだ付けされることができる材料（例えば、銅、銀、又はアルミニウム）を含んでいる。特定の実施形態において、プラスチック又はその他のラミネート材が固体電解質２１０を覆い得る。
【０００９】
固体電解質２１０を含む電池セル２００は、特定の表面実装用途に合わせて選択的にサイズ及び形状を定められて構成され得る。図２に示すように、電池セル２００は、例えば、込み入った回路ボード上に納まるように長方形とし得る。しかしながら、ここでの開示から当業者が認識することになるように、全固体構成は、電池セル２００が如何なる長方形又は非矩形形状をも有することを可能にする。また、気密封止された硬い金属缶によって収容されなければならない液体が存在しないので、電池セル２００の高さ、幅、及び長さは、電気貯蔵容量及びスペースのニーズを満足するように選定されることができる。さらに、缶詰め及び封止のプロセスを回避することによってコストが低減されるとともに、固体電解質２１０は漏れたり飛び散ったりすることができないので、電池セルが液体電解質電池よりも安全である。固体電解質２１０はまた、例えばリフローはんだ付け技術に伴う高温などの、極度の環境条件にも耐えることができる。
【００１０】
図３は、一実施形態に従った回路ボードアセンブリ３００の側面図である。回路ボードアセンブリ３００は、非導電性の基板３１２の上のメタル層３１０を含んでいる。メタル層３１０は、例えば、銅又はその他の導電材料を含み得る。図３には示していないが、特定の実施形態は、非導電性基板３１２の下に、非導電性基板３１２内のめっきされたビアを介して頂部メタル層３１０に接続された別のメタル層（例えば、グランドプレーン又は電源プレーンとして使用される）を含んでいてもよい。非導電性基板３１２は、例えば、ガラス繊維又は非導電性のラミネートを含み得る。
【００１１】
製造プロセスにおいて、メタル層３１０は、複数の回路コンポーネント３１４、３１６を電気接続するための配線パターンを作り出すようにエッチングされ又はその他の方法で形成され得る。回路コンポーネント３１４、３１６は、例えば、キャパシタ、抵抗器、トランジスタ、及び／又はプロセッサ若しくはその他の集積回路を含み得る。図３に示すように、図２の電池セル２００が、回路ボードアセンブリ３００のその他の回路コンポーネント３１４、３１６とともに、メタル層３１０の配線上にはんだ付けされ得る。自動化されたプロセス（例えば、ピックアンドプレース機及び／又はリフローはんだ付け）を用いて電池セル２００をその他の回路コンポーネント３１４、３１６とともに回路ボードアセンブリ３００に装着することは、回路ボードアセンブリ３００を製造することの手作業及び全体コストを減らす。
【００１２】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄは、一実施形態に従った集積固体電解質電池を含むモバイル電子機器４００を例示している。図４Ａは、ユーザ４０２によって取り扱われているモバイル電子機器４００の斜視図を示している。この例において、モバイル電子機器４００はタブレットコンピュータである。しかしながら、他の実施形態では、例えば、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、オーディオ及び／又はビデオプレーヤ、ゲーム機器、カメラ、ウェアラブル機器（例えば、運動モニタ又は健康モニタ）、又は電力を用いるその他の機器など、如何なるモバイル機器が使用されてもよい。図４Ａに示すように、モバイル電子機器４００は、電子回路又はその他のコンポーネントを包囲するシャーシ４１０と、ユーザ４０２とのインタフェースのための表示スクリーン４１２とを含み得る。表示スクリーン４１２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン、又は例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイなどのその他のタイプの表示スクリーンとし得る。表示スクリーン４１２は、タッチスクリーンとして構成されることができる。タッチスクリーンは、静電容量式、抵抗式、又はその他のタイプのタッチスクリーン技術を使用し得る。
【００１３】
ここでの開示から当業者がこれまた認識することになるように、モバイル電子機器４００は、多様な更なるコンポーネントを含み得る。例えば、モバイル電子機器４００は、例えば、基地局（例えば、セルラーネットワークの）などの送信局、ベースバンドユニット、遠隔無線ヘッド、遠隔無線機器、中継局、無線機器、又はその他の種類の無線ワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）アクセスポイントと通信するように構成された１つ以上のアンテナを含み得る。更なる例として、モバイル電子機器４００はまた、モバイル電子機器４００からのオーディオ入力及び出力に使用されることが可能なマイクロフォン及び１つ以上のスピーカ、アプリケーションプロセッサ（例えば、ここに記載される機能を実行するように構成される）、内部メモリに結合されて処理及び表示能力を提供するグラフィックスプロセッサ、ユーザ４０２にデータ入力／出力オプションを提供し且つ／或いはモバイル電子機器４００の記憶能力を拡張する不揮発性メモリポート、更なるユーザ入力を提供するキーボード（例えば、モバイル電子機器４００と一体化され、あるいはモバイル電子機器４００に無線接続される）、及び／又はタッチスクリーンを用いて提供される仮想キーボードを含み得る。
【００１４】
図４Ｂは、モバイル電子機器４００の側面図を例示している。この例では、モバイル電子機器４００のシャーシ４１０が背面板４１４を含んでいる。背面板４１４の少なくとも一部は導電性である。例えば、背面板４１４はアルミニウムを有し得る。図４Ｃは、背面板４１４の内表面４１６（例えば、組み立てられるときのモバイル電子機器４００の内表面）を例示している。内表面４１６は、シャーシに対する構造的支持を提供する構造要素４１８（例えば、補強用のリブ、壁又はガイド）を含み得る。しかしながら、図４Ｃに示すように、背面板４１４の内表面４１６は、大部分をオープンな空間又は遮るもののない空間として含み得る。故に、この実施形態例では、背面板４１４の内表面４１６の遮るもののない一部が、集積固体電解質電池４２０の電極として使用される。
【００１５】
図４Ｄは、集積固体電解質電池４２０を備えた背面板４１４の側面図を例示している。この例において、集積固体電解質電池４２０の一部を形成する内表面４１６の部分は平坦である。しかしながら、他の実施形態では、内表面４１６のこの部分及び集積固体電解質電池４２０が湾曲していてもよい。そのような特定の実施形態において、集積固体電解質電池４２０のレイヤ群が、背面板４１４の内表面４１６の曲率に適合するフレキシブルシート材料を有する。
【００１６】
この例において、背面板４１４の導電性の内表面４１６の一部が、集積固体電解質電池４２０の第１の電極を形成している。例えば、背面板４１４は、集積固体電解質電池４２０の正極電流コレクタを有し得る。このような一実施形態において、集積固体電解質電池４２０は、正極電流コレクタを形成する内表面４１６の部分の上に固体電解質正極層４２２を含む。集積固体電解質電池４２０は更に、固体電解質正極層４２０の上のセパレータ層４２４と、セパレータ層４２４の上の固体電解質負極層４２６と、固体電解質負極層４２６の上の第２に電極４２８とを含む。
【００１７】
この例において、第２に電極４２８は、集積固体電解質電池４２０の負極電流コレクタである。しかしながら、他の実施形態では、集積固体電解質電池４２０のレイヤ群が逆にされて、第１の電極（すなわち、背面板４１４）が負極電流コレクタを形成し、第２の電極４２８が正極電流コレクタを形成するようにされてもよい。集積固体電解質電池４２０を形成するよう、層４２２、４２４、４２６、４２８のうちの１つ以上が、ロール状の材料から貼り付けられ、プリントされ、スプレイ塗布され、又はその他の方法で付与され得る。故に、集積固体電解質電池４２０はシャーシの一部である。集積固体電解質電池４２０の高さ、幅及び／又は長さは、背面板４１４の選択された部分に納まるように、且つ／或いは集積固体電解質電池４２０のエネルギー貯蔵容量を調節するために調節され得る。第１の電極（すなわち、背面板４１４）及び第２の電極４２８への電気接続が、モバイル電子機器４００の回路及びコンポーネントに電力を供給する。図４Ｄには示していないが、集積固体電解質電池４２０の特定の実施形態は、さらに、環境からの保護を提供するように層４２２、４２４、４２６、４２８を少なくとも部分的又は完全に覆う封入層を含む。封入層は、例えば、プラスチック材料又は封止用コンパウンドを含み得る。
【００１８】
電子機器のシャーシと一体化されることに加えて、あるいは他の実施形態において、電池セルが電子機器のその他のコンポーネントと一体化されてもよい。例えば、図５は、一実施形態に従った集積電池セル５１０を含む回路ボード５００の側断面図である。この例における回路ボード５００は両面化されている。換言すれば、回路ボード５００は、非導電性の基板５１６によって隔てられた第１のメタル層５１２及び第２のメタル層５１４を含んでいる。第１のメタル層５１２及び第２のメタル層５１４は、例えば、銅又はその他の導電材料を含み得る。非導電性基板５１６は、例えば、ガラス繊維又は非導電性のラミネートを含み得る。
【００１９】
上述のように、第１のメタル層５１２は、複数の回路コンポーネント５１８、５２０、５２２を電気接続するための配線パターンを作り出すようにエッチングされ又はその他の方法で形成され得る。回路コンポーネント５１８、５２０、５２２は、例えば、キャパシタ、抵抗器、トランジスタ、及び／又はプロセッサ若しくはその他の集積回路を含み得る。第１のメタル層５１２の回路配線を第２のメタル層５１４の導電プレーンに接続するために、１つ以上のめっきされたビアが使用され得る。
【００２０】
この例において、回路ボード５００の第２のメタル層５１４は、電池セル５１０の第１の電極として使用されている。電池セル５１０は更に、第２のメタル層５１４の下に位置する（すなわち、それに隣接する）第１の固体電解質層５２４と、第１の固体電解質層５２４の下に位置するセパレータ層５２６と、セパレータ層５２６の下に位置する第２の固体電解質層５２８と、第２の固体電解質層５２８の下に位置する第２の電極５３０とを含んでいる。第１の固体電解質層５２４及び第２の固体電解質層５２８は、固体高分子又はセラミック材料を有し得る。また、セパレータ層５２６は、電気的短絡を防止するとともに、電池セル５１０における電流の通過中にイオン電荷キャリアの輸送を可能にするように構成された固体高分子又はセラミックを有し得る。回路ボード５００は、電池セル５１０を隔離及び／又は保護する（例えば、水分を入らせない）ためのセル封入層５３２を含み得る。封入層５３２は、プラスチック材料又は封止用コンパウンドを含み得る。
【００２１】
電池セル５１０を回路ボード５００と一体化させるよう、層５２４、５２６、５２８、５３０、５３２のうちの１つ以上が、ロール状の材料から貼り付けられ、プリントされ、スプレイ塗布され、又はその他の方法で付与され得る。一実施形態において、例えば、その中に既に負極、正極、及び／又はセパレータが付与された発泡体層を含む部分的に完成された構造体に、第２のメタル層５１４が取り付けられる。電池セル５１０の高さ、幅及び／又は長さは、第２のメタル層５１４の選択された部分に納まるように、且つ／或いは電池セル５１０のエネルギー貯蔵容量を調節するために調節され得る。
【００２２】
回路ボード５００は、第１のメタル層５１２上の少なくとも第１の回路配線と第１の電極（すなわち、第２のメタル層５１４）との間の第１の電気接続５３４と、第１のメタル層５１２上の少なくとも第２の回路配線と第２の電極５３０との間の第２の電気接続５３６とを含んでいる。図５に示すように、第１の電気接続５３４及び第２の電気接続５３６は、非導電性基板５１６を通り抜け得る（例えば、めっきされたビアなど）。なお、第２の電気接続５３６が第２のメタル層５１４を通り抜けるように図示されているが、第２の電気接続５３６は、第１のメタル層５１２上の１つ以上の配線から第２の電極５３０への電気接続を提供するのみであるように、第２のメタル層５１４からアイソレートされている。他の実施形態において、第１の電気接続５３４及び第２の電気接続５３６の一方又は双方が、回路ボード５００の非導電性基板５１６のエッジの周りを通る。他の実施形態では、その他の構成が使用されてもよい。例えば、他の実施形態におけるセルは対称であって、中央電極並びに頂部及び底部の電流コレクタを有していてもよい（図６参照）。
【００２３】
一実施形態において、第２のメタル層５１４は、負の電池端子又は電池セル５１０の負極電流コレクタとして構成される。そのような実施形態において、第１の固体電解質層５２４は固体電解質負極材料を有し、第２の固体電解質層５２８は固体電解質正極材料を有し、第２の電極５３０は、正の電池端子又は電池セル５１０の正極電流コレクタとして構成される。
【００２４】
他の一実施形態において、第２のメタル層５１４は、正の電池端子又は電池セル５１０の正極電流コレクタとして構成される。そのような実施形態においては、第１の固体電解質層５２４は固体電解質正極材料を有し、第２の固体電解質層５２８は固体電解質負極材料を有し、第２の電極５３０は、負の電池端子又は電池セル５１０の負極電流コレクタとして構成される。
【００２５】
図５に示す電池セル５１０は、製造プロセス中に回路ボードと一体化され得る。換言すれば、特定の実施形態は、電池セル５１０が上に集積された回路ボード５００（例えば、第１のメタル層５１２、非導電性基板５１６、及び第２のメタル層５１４）を含む装置を提供する。その後、ユーザが、第１のメタル層５１２内に回路配線をエッチング又はその他の方法で形成し、それに回路コンポーネント５１８、５２０、５２２を（例えばピックアンドプレース機及び／又はリフローはんだ付けなどの自動化された技術を用いて）取り付け得る。第１の固体電解質層５２４及び第２の固体電解質層５２８の固体高分子又はセラミック材料は、回路配線を形成してそれに回路コンポーネント５１８、５２０、５２２を取り付けることの高温及びその他の厳しい条件に耐えるように構成される。また、集積電池セル５１０は、液体電解質を有するセルを用いることと比較して、使用中の安全性を高めるとともに手作業及び全体コストを減らす。
【００２６】
図６は、一実施形態に従った電池セル６００の側断面図である。この例において、電池セル６１０は対称であり、中央電極６１０と、中央電極６１０の上の第１の固体電解質負極６１２と、中央電極６１０の下の第２の固体電解質負極６１４とを有している。従って、この例では、中央電極６１０は負極電流コレクタを有する。ここでの開示から当業者が認識することになるように、他の実施形態では、中央電極６１０は正極電流コレクタとし得る。
【００２７】
第１の固体電解質負極６１２の上に、第１のセパレータ６１６、第１の固体電解質正極６１８、及び頂部電極６２０がある。同様に、第２の固体電解質負極６１４の下に、第２のセパレータ６２２、第２の固体電解質正極６２４、及び底部電極６２６がある。故に、この例では、頂部電極６２０及び底部電極６２６は、対称な正極電流コレクタである。
【００２８】
中央電極６１０、頂部電極６２０、及び底部電極６２６のうちの１つ以上が、電子機器と一体化され得る。例えば、中央電極６１０が、又は頂部電極６２０若しくは底部電極６２６の一方が、図４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄに示した背面板４１４を有し得る。中央電極６１０が背面板４１４を有するとき、電池セル６００が背面板４１４の両面で形成され得る。他の一例として、頂部電極６２０が、図５に示した回路ボード５００の第２のメタル層５１４を有してもよい。そのような一実施形態において、底部電極が第２の電子機器（例えば、第２の回路ボード）に対して結合又は一体化されてもよい。
【００２９】
図７は、一実施形態に従った回路ボードを製造するための方法７００のフローチャートである。方法７００は、少なくとも１つの固体電解質を有する表面実装電池セルを用意すること７１０と、電池セルを回路ボードの表面に配置すること７１２と、リフローはんだ付けプロセスを用いて電池セルを回路ボード上の回路配線に電気的に結合すること７１４とを含む。
【００３０】
図８は、他の一実施形態に従った回路ボードを製造するための方法８００のフローチャートである。方法８００は、非導電性基板によって隔てられた第１のメタル層及び第２のメタル層を含む回路ボードを用意すること８１０と、第２のメタル層上に第１の固体電解質層を付与すること８１２と、第１の固体電解質層の上にセパレータ層を付与すること８１４と、セパレータ層の上に第２の固体電解質層を付与すること８１６と、第２の固体電解質層の上に電極を付与すること８１８とを含む。方法８００は更に、第１のメタル層の第１の部分と第２のメタル層との間に第１の電気接続を作り出すこと８２０と、第１のメタル層の第２の部分と上記電極との間に第２の電気接続を作り出すこと８２２とを含む。特定の実施形態において、方法８００はまた、上記電極の上に封入層を付与すること８２４を含み得る。加えて、あるいは他の実施形態において、方法８００は、第１のメタル層に回路配線を形成すること８２６と、リフローはんだ付けプロセスを用いて回路配線に複数の電気コンポーネントを電気的に結合すること８２８とを含み得る。
【００３１】
以下は、更なる実施形態の例である。例は、例えば方法、該方法のアクトを実行する手段、機械によって実行されるときに、該機械に、該方法の、又はここに記載される実施形態及び例に従って拡張ビデオをレンダリングする装置若しくはシステムの、アクトを実行させる命令を含んだ少なくとも１つの機械読み取り可能媒体などの、主題を含み得る。
【００３２】
例１は、非導電性基板によって隔てられた第１のメタル層及び第２のメタル層を含む両面回路ボードと、前記両面回路ボードと一体化された電池セルとを有する装置である。前記電池セルは、前記両面回路ボードの前記第２のメタル層を有する第１の電極と、前記第２のメタル層に隣接する第１の固体電解質層と、前記第１の固体電解質層に隣接するセパレータ層と、前記セパレータ層に隣接する第２の固体電解質層と、前記第２の固体電解質層に隣接する第２の電極とを含む。
【００３３】
例２は、例１の事項を含み、前記第１の固体電解質層及び前記第２の固体電解質層の少なくとも一方は、固体高分子又はセラミック材料を有する。
【００３４】
例３は、例１−２の何れかの事項を含み、前記セパレータは、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電気的短絡を防止するように、且つ前記電池セルにおける前記第１の電極から前記第２の電極への電流の通過中に、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電荷キャリアの輸送を可能にするように構成された固体高分子又はセラミックを有する。
【００３５】
例４は、例１−３の何れかの事項を含み、前記第１の電極は前記電池セルの負電極を有し、前記第２の電極は前記電池セルの正電極を有し、前記第１の固体電解質層は固体の負極電解質材料を有し、前記第２の固体電解質層は固体の正極電解質材料を有する。
【００３６】
例５は、例１−３の何れかの事項を含み、前記第１の電極は前記電池セルの正電極を有し、前記第２の電極は前記電池セルの負電極を有し、前記第１の固体電解質層は固体の正極電解質材料を有し、前記第２の固体電解質層は固体の負極電解質材料を有する。
【００３７】
例６は、例１−５の何れかの事項を含み、前記第１のメタル層及び前記第２のメタル層は銅を有する。
【００３８】
例７は、例１−６の何れかの事項を含み、前記第１のメタル層は回路配線を有する。
【００３９】
例８は、例７の事項を含み、さらに、前記回路配線に電気的に結合された複数の回路コンポーネントを含む。
【００４０】
例９は、例７の事項を含み、さらに、前記第１のメタル層の第１の配線を前記第１の電極に結合する第１の電気接続と、前記第１のメタル層の第２の配線を前記第２の電極に結合する第２の電気接続とを含む。
【００４１】
例１０は、例９の事項を含み、前記第１の電気接続及び前記第２の電気接続の少なくとも一方は、前記両面回路ボードの前記非導電性基板を貫く導電ビアを有する。
【００４２】
例１１は、例９の事項を含み、前記第１の電気接続及び前記第２の電気接続の少なくとも一方は、前記両面回路ボードの前記非導電性基板の外縁の周りを通っている。
【００４３】
例１２は、例１−１１の何れかの事項を含み、さらに、前記電池セルを少なくとも部分的に包囲する封入層を有する。
【００４４】
例１３は、導電性の表面を有するシャーシと、前記シャーシの上又は中の１つ以上の電気コンポーネントと、前記シャーシと一体化され且つ前記１つ以上の電気コンポーネントに電流を供給するように構成された固体電解質電池とを含むモバイル電子機器である。前記固体電解質電池は、前記シャーシの前記導電性の表面を有する第１の電極と、前記シャーシの前記導電性の表面の上に位置する第１の固体電解質層と、前記第１の固体電解質層の上に位置するセパレータ層と、前記セパレータ層の上に位置する第２の固体電解質層と、前記第２の固体電解質層の上に位置する第２の電極とを含む。
【００４５】
例１４は、例１３の事項を含み、前記第１の固体電解質層及び前記第２の固体電解質層の少なくとも一方は、固体高分子又はセラミック材料を有する。
【００４６】
例１５は、例１３−１４の何れかの事項を含み、前記セパレータは、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電気的短絡を防止するように、且つ前記固体電解質電池における前記第１の電極から前記第２の電極への電流の通過中に、前記第１の固体電解質層と前記第２の固体電解質層との間での電荷キャリアの輸送を可能にするように構成された固体高分子又はセラミックを有する。
【００４７】
例１６は、例１３−１５の何れかの事項を含み、さらに、前記固体電解質電池を少なくとも部分的に包囲する封入層を有する。
【００４８】
例１７は、回路ボードを製造する方法である。当該方法は、少なくとも１つの固体電解質、正電極、及び負電極を有する電池セルを用意することを含む。前記正電極及び前記負電極は表面実装用に構成される。当該方法はまた、前記電池セルを前記回路ボードの表面に配置することと、リフローはんだ付けプロセスを用いて、前記回路ボードの前記表面上の第１の導電配線に前記正電極を、及び前記回路ボードの前記表面上の第２の導電配線に前記負電極を、電気的に結合することとを含む。
【００４９】
例１８は、例１７の事項を含み、前記少なくとも１つの固体電解質は、固体の負極電解質材料及び固体の正極電解質材料を有する。
【００５０】
例１９は、非導電性基板によって隔てられた第１のメタル層及び第２のメタル層を含む回路ボードを製造する方法である。当該方法は、前記第２のメタル層の上に第１の固体電解質層を付与することと、前記第１の固体電解質層の上にセパレータ層を付与することと、前記セパレータ層の上に第２の固体電解質層を付与することと、前記第２の固体電解質層の上に電極を付与することとを含む。
【００５１】
例２０は、例１９の事項を含み、当該方法は更に、前記第１のメタル層の第１の部分と前記第２のメタル層との間に第１の電気接続を作り出すことと、前記第１のメタル層の第２の部分と前記電極との間に第２の電気接続を作り出すこととを含む。
【００５２】
例２１は、例１９−２０の何れかの事項を含み、当該方法は更に、前記電極の上に封入層を付与することを含む。
【００５３】
例２２は、例１９−２１の何れかの事項を含み、当該方法は更に、前記第１のメタル層に回路配線を形成することと、リフローはんだ付けプロセスを用いて、前記回路配線に複数の電気コンポーネントを電気的に結合することとを含む。
【００５４】
例２３は、実行されるときに例１７−２２の何れかに記載の方法を実行する機械読み取り可能命令を含んだ機械読み取り可能ストレージである。
【００５５】
例２４は、非導電性基板によって隔てられた第１のメタル層及び第２のメタル層を含む回路ボードを処理するシステムである。当該システムは、前記第２のメタル層の上に第１の固体電解質層を付与する手段と、前記第１の固体電解質層の上にセパレータ層を付与する手段と、前記セパレータ層の上に第２の固体電解質層を付与する手段と、前記第２の固体電解質層の上に電極を付与する手段とを含む。
【００５６】
例２５は、例２４の事項を含み、さらに、前記第１のメタル層の第１の部分と前記第２のメタル層との間に第１の電気接続を作り出す手段と、前記第１のメタル層の第２の部分と前記電極との間に第２の電気接続を作り出す手段とを含む。
【００５７】
例２６は、例２４−２５の何れかの事項を含み、さらに、前記電極の上に封入層を付与する手段を含む。
【００５８】
例２７は、例２４−２６の何れかの事項を含み、さらに、前記第１のメタル層に回路配線を形成する手段と、リフローはんだ付けプロセスを用いて、前記回路配線に複数の電気コンポーネントを電気的に結合する手段とを含む。
【００５９】
用語“結合され”は、ここでは、問題としているコンポーネント間の、直接的又は間接的の何れのタイプの関係をも指すように使用されることがあり、電気的な、機械的な、流体的な、光学的な、電磁気的な、電子機械的な、又はその他の接続に適用される。また、用語“第１の”、“第２の”等々は、ここでは、別段の指示がない限り、単に説明を容易にするためだけに使用されていて、如何なる特定の時間的又は経時的な意味を持たないことがある。
【００６０】
本明細書における“一実施形態”、“或る実施形態”、“実施形態例”等々への言及は、その実施形態に関連して記載される特定の機構、構造又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所でそのような言い回しが現れることは、必ずしも、全てが同一の実施形態に言及しているわけではない。また、特定の機構、構造又は特徴が何れかの実施形態に関連して記載されるとき、実施形態のうちの他のものに関してそのような機構、構造又は特徴を実現することは、当業者の視野の範囲内であると言える。
【００６１】
様々な実施形態が、ハードウェア要素、ソフトウェア要素、及び／又はこれら双方の組み合わせを用いて実装され得る。ハードウェア要素の例は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路素子（例えば、トランジスタ、抵抗器、キャパシタ、インダクタなど）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ロジックゲート、レジスタ、半導体デバイス、チップ、マイクロチップ、チップセットなどを含み得る。ソフトウェアの例は、ソフトウェアコンポーネント、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、マシンプログラム、オペレーティングシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーチン、サブルーチン、関数、メソッド、プロシージャ、ソフトウェアインタフェース、アプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）、命令セット、コンピューティングコード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、単語、値、記号、又はこれらの組み合わせを含み得る。
【００６２】
少なくとも１つの実施形態の１つ以上の態様は、プロセッサ内の様々なロジックを表現する機械読み取り可能媒体に格納された表現命令によって実装されることができ、それが機械によって読み出されるときに、該機械に、ここに記載される技術を実行するロジックを作成させ得る。“ＩＰコア”として知られるこのような表現は、有形の機械読み取り可能媒体に格納されて、実際にロジック又はプロセッサを作製する製造機械にロードされるよう、様々な顧客又は製造施設に供給され得る。
【００６３】
実施形態を、その数多くの例示的実施形態を参照して説明してきたが、理解されるべきことには、本開示の原理の精神及び範囲に入ることになる数多くの他の変更及び実施形態が、当業者によって考案され得る。より具体的には、本開示、図面、及び添付の請求項の範囲内の組み合わせ構成のコンポーネント部分及び／又はアレンジメントにおいて、様々な変形及び変更が可能である。コンポーネント部分及び／又はアレンジメントにおける変形及び変更に加えて、他の用途も当業者には明らかになる。本発明の範囲は、故に、以下の請求項のみによって決定されるべきである。
【図１Ａ】
2018504737.tif 000003
【図１Ｂ】
2018504737.tif 000004
【図１Ｃ】
2018504737.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2018504737.tif 000009
【図４Ｃ】
2018504737.tif 000010
【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018504737.tif 000014
【図８】
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【国際調査報告】
2018504737.tif 000016
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