TWI323541B - Electricity supply system - Google Patents

Description

1323541 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電能供應系統，特別關於一種整合 電路基板之電能供應系統。 【先前技術】 由於電子、資訊及通訊等3C產品均朝向無線化、可 攜帶化方向發展，應用於各種產品的各項高性能元件除了 ® 往輕、薄、短、小的目標邁進外，近年來，可撓式電子產 品的技術發展也逐漸受到重視，因此，對於體積小、重量 輕、能量密度高的電池需求係相當地迫切。 首先，以電池系統的使用特性為例，為了延長電池使 用的時間、提昇電池的能量密度，過去無法重複使用的一 次電池系統係已無法滿足現今電子產品的需求，而目前應 用於電子產品中的電池系統多以可重複充、放電的二次電 φ 池系統為主流，例如：鋰電池系統、燃料電池系統、太陽 能電池系統...等等，然而，因為在現今的技術發展下，燃 料電池仍面臨有最小尺寸的限制，而太陽能電池系統則是 基於材料的限制而無法獲得較為理想的能源轉換效率，因 ' 此，在上述的二次電池系統中能夠達到小體積、高能量密 -- 度的要求者係為技術較為成熟之鋰電池系統，請參考圖1 所示之鋰電池系統之電池芯結構示意圖，此電池芯之結構 係由過去的堆疊式結構演進至現今較常見的捲繞式結 構，然而，無論是堆疊式結構或是捲繞式結構的電池芯， 1323541 主要的結構係由一正極極板與一負極極板之間夾設一隔 離層所構成，而在正極極板與負極極板的集電層上係分別 焊接一導電柄結構以為外部電極，使得電池系統可藉由此 二外部電極與周邊電子元件進行電性連接。如圖1所示， 電池1包括一隔離層11、一第一活性材料層12、一第二 活性材料層13、一第一集電層14、一第二集電層15以及 一封裝單元16。如圖1所示，第一活性材料層12設置於 隔離層11上，第一集電層14設置於第一活性材料層12 上，而第二活性材料層13設置於隔離層11下，第二集電 層15設置於第二活性材料層13下，最後，封裝單元16 將此堆疊結構密封，僅露出導電柄141、151。如上所述， 若電池1要提供電能至一電子裝置2(圖1係僅顯示一電路 板）時，必須將導電柄141、151與電子裝置2之電源輸入 端子21、22電性連接，藉以將電池1所儲存的電能輸出 至電子裝置2，之後，可再藉由導線將電能傳輸至電子裝 置2之元件區23，其中，元件區23可以包括邏輯電路、 主動元件、被動元件等，其可以是電路佈局或是表面黏著 元件（SMT)。 然而，因為隔離層11與第一活性材料層12及第二活 性材料層13之間的接觸界面是否具有良好的接觸係對於 整體電池系統的電性與安全性表現有相當直接且嚴重的 影響，因此，在習知的裡電池技術中為了維持此些界面的 良好接觸，無論是堆疊式結構或是捲繞式結構的電池芯， 在完成電池的組裝後其整體結構的撓折性係相當地低，甚 1323541 至是無法撓折，以避免因為撓折而產生的應力導致隔離層 11與第一活性材料層12及第二活性材料層13之間的界面 受到破壞，因而降低了電池系統的電性與安全性表現。 再以電池系統的封裝結構而論，無論是上述的一次電 池系統或是二次電池系統，習知的所有電池系統包裝多是 Λ 以硬金屬外殼（包括傳統圓柱形與方形）的外觀型態呈現， 除了可避免電池芯受到外界應力的破壞，也可以降低外界 因子對於電池内部化學系統的影響。以二次鋰電池為例， 籲 其最常見的電池外觀係為方形結構，因此，對於終端電子 產品而言，雖然二次鋰電池係可提供較佳的電性表現與使 用壽命，但由於其固定的尺寸設計與堅硬的外殼材質而使 得大部分電子產品在進行電路設計時係受到相當大的限 制，雖然後續的二次電池系統係發展出以金屬軟包裝的形 式取代習知硬金屬外殼的封裝技術，因此可降低二次電池 系統在電子產品應用中的困難度’然而，相對於習知的硬 φ 金屬外殼來說，金屬軟包裝的封裝結構係利用熱壓封合的 方式實現，因此金屬軟包裝在上述之導電柄之封合界面 上，因為導電柄之金屬與金屬軟包裝的熱封聚合物係為兩 異質材料，所以其間的封合效果不佳，因而在阻氣、阻水 -- 的效果表現上係較習知以焊接封合的硬金屬外殼為差，且 又當一次電池不斷地進4亍充、放電後會引起電池系統在整 體尺寸上產生體積膨服與收縮的問題，此時，由於金屬軟 包裝本身係無法提供足夠的材料應力，因此係無法有效地 維持二次電池的尺寸，而導致電子產品在進行電路設計時 1323541 面臨到惱人的困難。 另外，就更微觀的電化學系統來說，請再次參考圖i 所不，第一活性材料層12及第二活性材料層13之間設置 -隔離層u ’此隔離層丨1係主要用避免第一電極基板（包括 P活性㈣層12及第-集電層14)與第二電極基板（包 括第二活性材料層13及第二集電層15)發生直接的接觸而 在電池1内發生内部短路的問題，但同時卻又必須能夠提 供電池1中離子遷移所需的路徑，因此，此隔離層u的 材料必須兼顧有不導電與多孔性之特徵，常見的隔離層u 係利用聚乙稀、聚丙烯等聚合物材料以製成，此外，依據 不同聚合㈣同-聚合物但不同分子量的玻璃轉化與軟 化溫度更可在-定的溫度範圍内改變局部聚合物的結 構，故’當電池系統因内部短路、外部短路或任何因素而 導致其内部的溫度上升時，透過隔離層η結構的改變而 封閉電池1中離子遷移的路徑以避免電池丄在高溫下繼續 鲁進行電化學反應，可降低電池丨發生爆炸的機率。 然而，若電池1因故仍舊持續昇溫，一旦電池内部達 到mum：，基於習知技術中隔離層η之物理特性， 其隔，層11仍會整體性融化崩潰，造成全面短路並進而 --產生嚴重起火或爆炸，同時因為隔離層u本身不具有導 ..電性，且聚合物係呈現交錯糾結的結構，因此，對於微觀 的離子遷移反應而言，過於複雜且交錯糾結的結構會造成 離子在進行遷移時，因為過長或是過為彎曲的路徑而提高 了離子遷料的障礙，也因此降低了整體電池线的離子 1323541 導電度。 除了上述的種種缺失以外，由於在可撓式電子產品中 多數的電路設計皆已達到可撓曲的設計要求，惟，就現有 的電池系統而言，無論上述的何種電池系統皆無法在維持 良好的電性與安全性表現下同時提供可撓曲的特性，另 外，也由於電子產品的體積逐漸微小化，但其所應用之電 池系統卻未能相對應地縮小其體積之設計併同時兼顧良 好的電性表現，因而使得大部分的電子產品必須犧牲部分 的結構空間以用來設置所需之電池系統，也因此讓電子產 品在尺寸的設計上受到相當的限制。 再者，電池1的隔離層11的材料無法耐受高溫製程， 所以其製造無法與電路板(如印刷電路板、可撓式電路板等) 的製程進行整合，因此，對於電子裝置2而言，電池1必 然是外接的元件，如此不僅提高電子裝置2的成本，而且 對於電子裝置2的小型化、薄型化皆有一定的限制；此外， 電子裝置2必須設計容納電池1的容置空間，此容置空間 將無法有效地運用在電路佈局上，至為可惜。 因此，如何提供一種能夠解決上述問題的電能供應系 統，正是當前電子產業的重要課題之一。 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠整合 於電路板及其製程的電能供應系統。 緣是，為達上述目的，依本發明之一種電能供應系統 2-電路基板、—第—電極基板一第二電極基板、一 封裝單it、以及H裝單S。在本發明中，電路 2板係包括至少一隔離區域，第一電極基板係位於電路基 之側，且第一電極基板係包括一第一集電層及一第一 活性材料層，第一活性材料層係位於隔離區域與第一集電 層之間、並與隔離區域相對而設；第二電極基板係位於電 路基板之另一側，且第二電極基板包括一第二集電層及一 第/舌性材料層，第二活性材料層係位於隔離區域與第二 集電層之間、並與隔離區域相對而設；第一封裝單元係位 於第一電極基板與電路基板之間、並環設於第一活性材料 層周圍，而第二封裝單元係位於第二電極基板與電路基板 之間、並環設於第二活性材料層周圍。 承上所述，因依本發明之電能供應系統係採用電路基 板朿刀隔第一活性材料層及第二活性材料層，亦即可以將 電池單元直接整合於電路板中，所以能夠將電能供應系統 與電路板進行有效地整合，甚至可以應用電路板的製程條 件來製造本發明之電能供應系統。與習知技術相較，依本 發明之電能供應系統可以與電路板的製程整合，電能供應 系統可以視為一種表面黏著元件（SMT)，因此，可以有效 降低產品的製造成本，而且還可以使得產品更加的小型 化、薄塑化；此外，第一電極基板及第二電極基板之外側 可以更設置有其他電路基板，因此可以有效利用電能供應 系統的區域進行電路佈局上，藉以使得產品更加小型化。 1323541 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例 能供應系統。 為了能直接將電能供應單元整合於一般可撓性/非可 撓性電路板上，並同時提供具有成本低、大容量、高熱穩 疋性與額外機械特性（如可多次撓折特性）之電能供應^ 統，本發明係提出一種可撓式邏輯電能系統，利用此項發 明設計，不僅使得一般產品之電路設計可以直接將電能^ 應單元整合於電路基板内’不需要額外之載體與焊點，门 時利用電路基板作為隔離層之用，其中，電路基板之熱穩 定溫度超過300°C以上，可執行純錫回焊製程以進行連續 表面黏著技術(SMT)、甚至進行晶片（ic)之金金共晶製程以 達成直接整合電能供應系統與（可撓性/非可撓性）電路板 之大型置產可能性’同時此系統亦提供相當於現行二次鍾 電池之體積能量密度與低單位電容量生產成本，但大巾备改 善現行二次鋰電池無法具有高熱穩定且無法直接與電路 板整合成一體成型之特性。以下，係提供本發明之實施熊 樣’並佐以圖式詳加說明’以闡述本發明之主要技術特行 請參考圖2所示’其中’圖2係為本發明較佳實施例 之電能供應系統之結構剖面示意圖。如圖2所示， 电月b供 應系統3包含一電路基板31、一第一電極基板32、一苐 二電極基板33、一第一封裝單元34、以及一第二封筆时 元35。其中，電路基板31係包括至少一隔離區域 第一電極基板32係位於電路基板31之一側，且第— 電極 12 Π23541 =板Μ係包括—第一集電層321及一第一活性材料層 第一活性材料層322係位於隔離區域311與第一集 拓曰321之間、並與隔離區域311相對而設；第二電極基 勹係位於電路基板31之另一側，且第二電極基板33 二括Γ第二集電層331及一第二活性材料層332，第二活 材料層332係位於隔離區域如與第二集電層之 間：並與隔離區域311相對而設；第一封裝單元34係位

於第一電極基板32與電路基板31之間 '並環設於第一活 性材料層322周圍’而第二封裝單元％係位於第二電極 基板33肖電路基板31之間、並環設於第二活性材料層332 周圍。 在本實施例中，電路基板31係可為一非可撓式電路 基板或一可撓式電路基板，於此，電路基板31係以一可 挽式電路基板為例。由圖2可知，電路基板31係為一多 層結構’其包含了 一第一金屬層313、一基板聚合物層州 與一第二金屬層3…在本實施例中，第—金屬層313與 第,金屬層315可為單層或多層結構，其中第一金屬層313 與第二金屬層315之主要組成材料係選自銅、链、錄、上 迷任-金屬之合金或上述多種金屬之合金。基板聚合物層 3丄4係介於第一金屬層313與第二金屬層315之間，其可 為單層或多層結構，其中基板聚合物層314包含至少一基 板支稽層或二膠層（圖未示）’其中，基板支撐層之主要組 成材料係選自聚亞醯胺（PI)、聚對苯二曱酸乙二醇酯 (pET)、聚茶二曱酸乙二醇醋(pEN)、玻璃纖維或液晶型高 13 1323541 分子，而膠層之主要組成材料係選自聚亞醯胺、環氧樹脂 或壓克力樹脂。 另外，電路基板31更包括一邏輯電路區域312，其係 鄰設於隔離區域311、並形成有至少一邏輯電路，邏輯電 路係與第一集電層321及第二集電層331電性連接。如圖 ' 2所示，隔離區域311在垂直轴上是介於第一電極基板32 與第二電極基板33之間，在水平軸上是介於第一封裝單 元34或第二封裝單元35之間；而邏輯電路區域312在水 * 平軸上之位置是位在第一封裝單元34或第二封裝單元35 之外，其中，電路基板31之主要功能有三項，第一項功 能：其上之隔離區域311是將第一電極基板32之第一活 性材料層322與第二電極基板33之第二活性材料層332 進行電子絕緣與離子導通，第二項功能：其上之邏輯電路 區域312可以將由内部電能單元所產生之電量直接利用蝕 刻線路與外部電路與元件直接連接，無須其他焊點，第三 φ 項功能：由於其上之隔離區域311可視為其他内部電能單 元之載體或組合母體，故整體電能供應系統可藉由電路基 板31上之邏輯電路區域312將外部電路與元件完整地與 電路基板31整合，不僅如此，由於電路基板31之熱穩定 -- 性極佳，可耐純錫回焊溫度，甚至1C共晶製程溫度，故 -_ 當電路基板31完成其邏輯電路區域312之外部電路與連 續元件上件製程後，可再與其他熱穩定度較低之電能單元 進行組合，故整體可撓式邏輯電能供應系統可以進行自動 上件製程，其量產價值不言可喻！ 1323541 在本實施例中’第一封裝 分佈是介於第一電極基板 1兀34在垂直軸上之位置 双與電路其 平軸上之位置分佈則是介於第一-土板31之間，且在水 材料層322與邏輯電路區^電極基板32之第一活性 封裝單元34，第二封裝單元35〈間，此外，相同於第一 介於第二電極基板33與電路爲5在垂直軸上之位置分佈是 之位置分佈則是介於第二電極^義板31之間，且在水平軸上 332與邏輯電路區域312 板33之第二活性材料層 供應系統3之剖面圖，故看 ，思者，因圖2為電能 一封裝單元34之間，而第—活性材料層322位於第 裝單元35之間，然實際上H材;^说位=第二封 一活性材料層322周圍， 、又早凡34係％6又於第 二活性材料層332周圍。而红封裝單元35係環設於第 請同時參照圖3與圖4 部結構放大示意圖，其1為圖2之局 32與所相對應之電路基板 在於第—電極基板 中，笫一及弟一電極基板33，在圖3 乐電極基板32與第-發托甘』 構，1巾，第f基板33顯示三種必要結 -集電Li:板32包含了第-聚合物層心第 含了第^人弟舌性材料層322，第二電極基板33包 了第一合物層333、第-隹_番@ q μ 3λ?如㈤ 弟一集電層331、第二活性材料 層332。在圖4中，第—雷炻 盥1 罨極基板32具有三項必要結構， 興具他二項充要結構，t中 一聚合物層323、第-隹^ 板32包含了第 ^ ^ 集電層321、第一活性材料層322、 第—分隔元件324、第—黏著加強層325與第-電

15 1323541 路佈局層326,而第二電極基板33包含了第二聚 333、第二集電層33丨、第二活性材料層332、複數: 分隔元件334、第二黏著加強層335與第二電路佈局^ 336。 以下走針對

，、〜叉呀4再進子〒眘 A 態樣說明；第一種必要結構：以第一聚合物層323為你^ 該層是處在第一電極基板32之最外圍區域，其中2】 功能有二項，第-項係為保護第-集電層321在高溫=熊 下不受氧化，第二係為加強第一集電層321之耐撓：之: 力’其實施之方式係為利用對位貼膠與熱壓合一： 合物層323完整覆蓋於第一集電層321 版印刷直接將防焊綠漆印刷於第一集電層321 2疋利用網 烘烤熟化後’完整將第一聚合物層= 321之外’其中，第一聚合物層之材料係為 集:層 PP、酬、PVC、壓克力樹脂與環氣樹脂。第、PS' 構：以第一集電層321為例，該層是處 一種必要、、Ό 與第一活性材料層322之間，其中主要=合物層323 -項係為將第一活性材料層322所產：：：有二項’第 封裝單元34或是其他導電結構(如 禮何’藉由第- 電路區域312,第二項係為利用第—集^至外部之邏輯 特性，降低水氣渗透至第—活性材料芦=21為金屬之 量，其中，第一集電層功之材料係_、/逮度與數 銀、金等金屬或金屬合金。第三種必要:構錄、錫、 材料層似為例，該層是處在第=構.Μ第-活性 基板32與對應之 1323541 =板Μ之隔離區域311之間，其 ===㈣層322之活性材料將化學能轉成電能使 用或將電旎轉換成化學能儲存於系統之中。 料充要結構：以第一分隔心牛324為例， 集電Γ21與對應之電路基板31之隔 並將處於同位置之第1性材料層322 進仃/刀隔，其中主要之功能有二項，第一 第-活性材料層322與第一集電層321二=強 是系統處在-般環境或是高溫環境下之 = 係為加強固定電路基板31與第一集電層321:相：= 之月t*力’其實施之方式係為利用對位貼膠與教壓合，將 -分隔元件324黏合在於第一集電層321上與第一活性材 料層322之間，或是利用網版印刷直接將膠框印刷於第一 集電層321之上與第一活性材料層322之間，同時再經過 供烤熟化使膠框產生化學架橋結構後，藉以形成第一分隔 元件324’並藉由第一分隔元件324所產生之強黏著力將 第-集電層321、第一活性材料層322與相對應之電路美 板3!之隔離區域311進行完整一體之黏著固定，增強^ 體之耐撓折度，其中’第-分隔元件324之材料係為壓克 力樹脂與環氧樹脂。第二種充要結構：以第一黏著加強層 325為例，該結構是處在第一集電層321與第一活性材料 層322之間’其中主要之功能係為加強第一活性材料層奶 與第-集電層321之黏著力，其實施之方式係為利用塗 佈、轉印與印刷之方式’將第一點著加強層功形成在於 17 (S ) 苐一集電層321歲笛 黏著加強層325將逝Γ活性材料層322之間，其中，第一 纏機構，並且同時因^一活性材料層322產生較強物理交 著加強層325金M南之高分子助黏劑含量而使第一黏 而增加電能供應系產生:大的黏著力，進 強層325之材料為=耐撓折性，其中，第一黏著加 要結構子材料和導電粒子。第三種充 聚合物層323之认佈局層326為例，該結構是處在第一 -般電路與元件主要功能係為直接將正、負電極、 一電極基板32 合於第—電路佈局層326上，使第 其一為主動式RFID ; __ +說明’

直接焊接於第一電木之產品，將天線、簡易回路與射頻1C 節省封褒體積與成^基板32上之第一電路佈局層326,可 顯示圖樣直接形戍^其二為軟性可撓折顯示器產品，將 連接法，使顯—電路佈局層似’湘内部電性 將顯示n上之透”f接帶負電，並利料部電性連接法 連接，控制電極與第一電路佈肩層326上之正電極 如n 电聲或電流大小而產生不同灰階顯示， 亦可郎賴示與成本，最4要岐錢將電能 供應糸統3與可撓式顯示器基板一體整合。其實施之方式 係可分為内部電性連接法與外部連接法’其中，内部連接 法有多種作法’例如利用盲孔與填寨銀漿之技術，或是盲 孔加上在盲孔表面鍍金屬層方式，透過第一聚合物層323 將第一集電層321與第一電路佈局層326做電性連接，當 然若第一聚合物層323之材料為導電高分子或是高分子層 18 1323541 加入導電粒子，則無須經由導電盲孔之技術，可直接將兩 層做電性連接。另外，外部連接法亦有多種作法，例如將 外部金屬導線利用焊接或是ACF(異方向導電膠）製程黏接 於兩層之上、外部軟性電路排線利用焊接或是ACF(異方 向導電膠）製程黏接於於兩層之上之技術、依據第一集電芦 321與第一電路佈局層326之延伸結構基於自身可撓折二 性，利用焊接或是ACF(異方向導電膠）製程互相黏接技 術’或是直接黏合或印刷可導電之高分子以連接兩層。此 外第一電路佈局層326亦可經由以上所述之外部電^連接 法與位在電路基板31上之邏輯電路區域312做電性連 結。需注意者’第二電極基板33更具有第二聚合物層 第二分隔元件334、第二黏著加強層335、及第二曰電路佈 局層336’#功能與結構係與前述之第一聚合物層奶、 第-分隔元件324、第-黏著加強層坊、及第:電 局層326相同，故此不再贅述。 再者，請同時參照圖3與圖4所 之隔離區域311内係移除第一金屬 土 31 屬層313與第二金屬層 ’且更於基板聚合物層314 JL爷此#u、 圯成啜數微孔洞3141， 且該些微孔洞3141係貫穿位於電 311上之基板聚合物層314，該此土板之隔離區域 能為作為篦一蕾技且,^ 二微孔洞3141之主要之功 層鱼離;邋 土 ’、第—電極基板33之電子絕緣 e…離子導通層，同時為了避免 與局部電極活㈣域負載過大造成第、、。構造成微短路狀態 化過快，故需在此微孔洞314Γ^γ活性材料層322老 復盍上一層電子隔離層 1323541 3Ιό、317 ’其主要之功能不僅在避免以上之問題，同時亦 可加強第一活性材料層322與第二活性材料層332與相對 應之電路基板31之隔離區域311之黏著力，同時因為覆 蓋上此電子隔離層316、317，亦相對會影響離子導電度， 同時材料之機械強度亦是考慮之重點，基本上微孔洞3141 之大小與開口率需做一定設計，其中，電子隔離層316、 317之主要材料係為高分子材料與支撐微體，其支撐微體 之功能在於增加電子隔離層316、317之離子導電度尤其 是離子穿越電子隔離層316、317之距離長短，同時此支 撐微體亦可增加含吸電解液能力。其中，此支撐微體之材 料可為二氧化矽、二氧化鈦與二氧化鋁等氧化金屬，表面 經過疏水性處理。 請同時參照圖5與圖6所示，其中圖5係為圖2之局 部結構放大示意圖，其主要放大之區域在於第一封裝單元 34、第二封裝單元35與其鄰接之其他電能供應系統之結 構，在圖5中，該區域只顯示第一封裝單元34及第二封 裝單元35此一必要結構，而圖6亦係為圖2之局部結構 放大示意圖，其主要放大之區域亦為第一封裝單元34、第 二封裝單元35與其鄰接之其他電能供應系統之結構。在 圖6中，除了第一封裝單元34及第二封裝單元35為必要 結構之外，另外增加了兩項充要結構，其包含了第一鈍性 單元341及第二鈍性單元351與第一成型單元342及第二 成型單元352。以下是針對第一封裝單元34與其鄰接之其 他電能供應系統結構進行實施態樣說明；第一種必要結 20 1323541 構，以第一封裝單元34為例：由圖面之垂直軸上觀察， 第一封裝單元34是處在第一電極基板32之第一集電層 321與相對應之電路基板31之隔離區域311之間，若再細 分結構，第一封裝單元34又可分為第一上封裝元件，其 r ' 係位在第一集電層321上，與第一下封裝元件，其係位在 相對應於第一電極基板32之電路基板31上，其中，第一 封裝單元34可以全部是第一上封裝元件或是第一下封裝 元件，或是由兩者所共同形成，不僅如此，當由第一上封 * 裝元件及第一下封裝元件共同形成第一封裝單元34時， 可以利用數種特別排列加強其功能，如第一上封裝元件與 第一下封裝元件交錯排列或上下重疊排列，以增加黏著 力、導電能力與阻氣效果。由圖面水平軸向觀察，第一封 裝單元34是介於第一活性材料層322與邏輯電路區域312 之間，其中主要之功能有三項，第一項係將第一電極基板 32之第一活性材料層322密封在第一集電層321、所對應 I 之電路基板31之隔離區域311與第一封裝單元34之内， 其主要是為了避免電解液外瀉或是外部水氣滲入，第二係 為透過第一封裝單元34所形成之良好黏著力於第一電極 基板32與電路基板31之間以加強整體電能供應系統之機 .. 械特性，如耐撓曲特性等，第三項係為透過第一封裝單元 _ 34，可以將電能供應系統内部所產生之電能傳至電路基板 31之邏輯電路區域312，而無須使用外部電性連接方法， 其中，第一封裝單元34 (包含第一上、下封裝元件）之材 料係選自膠體、金屬、玻璃纖維或三者混用。其中，若第 21 1323541 一封裝單元34 (包含第一上、下封裝元件）之材料係為膠 體時，其膠體種類可為單純膠體結構或是含阻氣性材料 (如玻璃纖維）之混和性膠體，或更可以是含有第一導電 粒子之混和性膠體，其實施方法為對位貼合或是網印，將 a ·' 膠體黏合於第一電極基板32與其相對應之電路基板31之 / 上，最後進行壓合製程後形成，其中，該膠體之主要材料 係選自於PI、環氧樹脂或壓克力樹脂，而阻氣性材料可為 數種材料，例如：金屬粒子或是玻璃纖維，至於第一導電 鲁 粒子，其材料可係選自於金、銀、錫、鎳、铭、銅、銘或 導電碳粉。另外，若第一封裝單元34 (包含第一上、下封 裝元件）之材料係為金屬，其實施方法為選鍍金屬或蝕刻 金屬’其意義在於形成銅凸框或是銅凹槽於第一集電層 321與所對應之電路基板31之第一金屬層313上，並利用 該結構增強黏著力、導電能力與阻氣效果。其中金屬材料 係選自於銅、铭、鎳、金、銀或錫，基本上第一上、下封 _ 裝元件之材料可以相同也可以不相同，亦即是第一上、下 封裝元件皆可為膠體，或是第一上、下封裝元件皆可以為 金屬，亦或者是第一上、下封裝元件可以分別為膠體或金 屬。需注意者，第二封裝單元35之功能與結構係與前述 . 之第一封裝單元34相同，故此不再贅述。 第一種充要結構，以第一鈍性單元341為例：由圖面 之垂直軸上觀察，第一鈍性單元341是處在第一電極基板 32與其相對應之電路基板31之隔離區域311之間，若再 細分結構，第一鈍性單元341又可分為第一上鈍性元件， 22 1323541 其係位在第—集電層321上，與第—下鈍性元件，其係位 在相對應電路基板31上，其中，第一純性單元341可以 全部是第-上鈍性元件或是第—下鈍性元件，或是由兩者 所共同形成，不僅如此，當由第—上、下鈍性以牛共同形 t第一：Γ元341時’可以利用數種特別排列進行加強 功月匕’如P上、下鈍性轉交錯排列或上下重疊排列， =增加黏者力、阻液效果與阻氣效果4圖面水平轴向觀 察’ ^純性单疋341是介於第一活性材料層322與第一 封裝單元34之間’其主要之功能有三項，第—項係將第 -電極基板32之第-活性材料層322密封在第一集電層 32卜所對應之電路基板31之隔離區域3ΐι與第 /純性單 7L 341之内’其主要是為了避免電解液外瀉造成第，封裝 單元34之黏著能力下降，第二項係為降低鋰金屬於邊櫂 析出之可能性，第三項係為降低外框金屬因電化#穩定性 而形成離子溶解於電能供應系統3之中，其中，第/鈍性 單元341(包含第-上、下鈍性元件)之材料係遂自#禮、金 屬、其他電化學穩定材料或三者混用。其中，砮第〆鈍性 單元341(包含第-上'下鈍性元件)之材料係為為#據持’ 其膠體種類可為單純膠體結構或是含電化學穩定材料（如 玻璃纖維）之混和性膠體，其實施方法為對^貼含成是網 印，將膠體黏合於第一集電層321或其 電絡基板 31之上並且介於在第一活性材料上其二対装草元 34之間，再進行最後壓合製程形成，其中，該膠艚之彡要 材料係選自於Π、環氧樹脂或壓克力樹脂，而電牝學穩定 23 1323541 材料可為數種材料，例如：玻璃纖維。另外，若第一鈍性 單元341(包含第一上、下鈍性元件）之材料係為金屬，其實 施方法為選鍍金屬，其意義在於形成銅凸框於第一集電層 321或其相對應之電路基板31之第一金屬層313上並且介 於在第一活性材料層322與第一封裝單元34之間，同時 更需要進行金屬表面鈍化處理，如氧化處理。其中金屬材 料係選自於銅、鋁、鎳、金、銀或錫，基本上第一上、下 鈍性元件之材料可以相同也可以不相同、亦可以不同於第 一封裝單元34之材料，其組合只能為第一上、下鈍性元 件皆為膠體，或第一上、下鈍性元件至少一個為膠體。需 注意者，第二鈍性單元351之功能與結構係與前述之第一 鈍性單元341相同，故此不再贅述。 第二種充要結構，以第一成型單元342為例：由圖面 之垂直軸上觀察，第一成型單元342是處在第一電極基板 32與其相對應之電路基板31之隔離區域311之間。由圖 面水平轴向觀察，第一成型單元342是介於第一封裝單元 34與產品外型邊線（即第一電極基板32之邊界週緣）之 間，其中主要之功能有二項，第一項係將第一集電層321 與相對應之電路基板31之第一金屬層313隔絕，故可在 成型或壓合時避免第一集電層321與電路基板31之第一 金屬層313接觸造成短路發生。第二項係將第一集電層321 與第二集電層331隔絕，故可在成型或壓合時避免第一集 電層321與第二集電層331接觸造成短路發生。其中，第 一成型單元342之實施方法係將第一集電層321與其相對 24 丄以3541 應之電路基板31之第一金屬層313，利用化學蝕刻將其二 者介於第一封裝單元34與產品外型邊線（即第一電極基板 32之邊界週緣）之金屬蝕去，亦即是在第一成型單元342 • 之内並無第一集電層321而僅有第一聚合物層323，且在 第一成犁單元342内’亦可能是無電路基板31之第一金 屬層313而僅有基板聚合物層3M。需注意者，第二成型 單元352之功能與結構係與前述之第一成塑單元342相 • 同，故此不再贅述。 綜上所述’因依本發明之電能供應系統係採用電路基 板來分隔第一活性材料層及第二活性材料層，亦即可以將 電池單元直接整合於電路板中，所以能夠將電能供應系統 與電路板進行有效地整合，甚至可以應用電路板的製程條 件來製造本發明之電能供應系統。與習知技術相較，依本 發明之電能供應系統可以與電路板的製程整合，電能供應 系統可以視為一種表面黏著元件（SMT)，因此，可以有效 • 降低產品的製造成本’而且還可以使得產品更加的小型 化、薄蜇化；此外，第一電極基板及第二電極基板之外側 V以更設置有其他電路基板’因此可以有效利用電能供應 系統的區域進行電路佈局上’藉以使得產品更加小型化。 ' 以上所述僅為舉例性’而非為限制性者。任何未脫離 •，本發明之精神與範鳴’而對其進行之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 25 1323541 圖1為一示意圖，顯示習知電池之結構剖面示意圖； 圖2為一示意圖，顯示依本發明較佳實施例之電能供 應系統之結構剖面示意圖； 圖3為一示意圖，顯示依本發明較佳實施例之電能供 應系統之局部結構剖面示意圖，其係主要顯示電路基板之 隔離區域； 圖4為一示意圖，顯示依本發明較佳實施例之電能供 應系統之結構剖面示意圖，其係主要顯示電路基板之隔離 區域的必要結構及充要結構； 圖5為一示意圖，顯示依本發明較佳實施例之電能供 應系統之結構剖面示意圖，其係主要顯示第一封裝單元、 第二封裝單元及其鄰近結構；以及 圖6為一示意圖，顯示依本發明較佳實施例之電能供 應系統之結構剖面示意圖，其係主要顯示第一封裝單元、 第二封裝單元及其鄰近的必要結構及充要結構。 元件符號說明： I 電池 II 隔離層 12 第一活性材料層 13 第二活性材料層 14 第一集電層 141 導電柄 15 第二集電層 26 1323541

151 導電柄 16 封裝單元 2 電子裝置 21 電源輸入端子 22 電源輸入端子 23 元件區 3 電能供應系統 31 電路基板 311 隔離區域 312 邏輯電路區域 313 第一金屬層 314 基板聚合物層 3141 微孔洞 315 第二金屬層 316 電子隔離層 317 電子隔離層 32 第一電極基板 321 第一集電層 322 第一活性材料層 323 第一聚合物層 324 第一分隔元件 325 第一黏著加強層 326 第一電路佈局層 33 第二電極基板 1323541 331 第二集電層 332 第二活性材料層 333 第二聚合物層 334 第二分隔元件 335 第二黏著加強層 336 第二電路佈局層 34 第一封裝單元 341 第一鈍性單元 342 第一成型單元 35 第二封裝單元 351 第二鈍性單元 352 第二成型單元

Claims (1)

1323541 十、申請專利範圍： 1、 一種電能供應系統，包含： 一電路基板，其係包括至少一隔離區域； 一第一電極基板，其係位於該電路基板之一側，該第 一電極基板係包括一第一集電層及一第一活性材料 層，其中該第一活性材料層係位於該隔離區域與該 第一集電層之間、並與該隔離區域相對而設； 一第二電極基板，其係位於該電路基板之另一側，該 第二電極基板包括一第二集電層及一第二活性材料 層，其中該第二活性材料層係位於該隔離區域與該 第二集電層之間、並與該隔離區域相對而設； 一第一封裝單元，其係位於該第一電極基板與該電路 基板之間、並環設於該第一活性材料層周圍；以及 一第二封裝單元，其係位於該第二電極基板與該電路 基板之間、並環設於該第二活性材料層周圍。 2、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 電路基板更包括一邏輯電路區域，該邏輯電路區域係 鄰設於該隔離區域、並形成有至少一邏輯電路，該邏 輯電路係與該第一集電層及該第二集電層電性連接。 3、 如申請專利範圍第2項所述之電能供應系統，其中該 邏輯電路係透過至少一導電線分別與該第一集電層及 該第二集電層電性連接。 < S ) 29 1323541 4、 如申請專利範圍第2項所述之電能供應系統，其中該 邏輯電路係透過該第一封裝單元及該第二封裝單元分 別與該第一集電層及該第二集電層電性連接。 5、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 電路基板係為一非可撓式電路基板或一可撓式電路基 板。 6、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 電路基板之材料至少包含聚亞醯胺(PI)、聚對苯二甲酸 乙二醇酯（PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)、玻璃纖 維或液晶型高分子。 7、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 電路基板包括一第一金屬層、一基板聚合物層及一第 二金屬層，且該基板聚合物層係夾設於該第一金屬層 與該第二金屬層之間，該第一金屬層與該第二金屬層 係未延伸至該隔離區域。 8、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 電路基板係具有複數個微孔洞，該些微孔洞係設置於 該隔離區域中。

30 1323541 9、 如申請專利範圍第8項所述之電能供應系統，其中該 電路基板更包括一電子隔離層，其係相對設置於該隔 離區域以覆蓋該些微孔洞。 10、 如申請專利範圍第9項所述之電能供應系統，更包含： 一電解液，其係含吸於該電子隔離層、該第一活性材料 層及該第二活性材料層。 11、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，更包含： 至少一第一聚合物層，其係設置於該第一集電層之一 側；以及 至少一第二聚合物層，其係設置於該第二集電層之一 側，俾使該第一電極基板及該第二電極基板夾設於 該第一聚合物層及該第二聚合物層之間。 12、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 第一封裝單元及該第二封裝單元之材料係為膠體、金 屬、玻璃纖維或其組合。 13、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 第一封裝單元及該第二封裝單元係摻雜有複數個導 電粒子。 14、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，更包含： 31 1323541 至少一第一鈍性單元，其係設置於該第一封裝單元與 該第一活性材料層之間；以及 至少一第二鈍性單元，其係設置於該第二封裝單元與 • 該第二活性材料層之間。 15、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中： 該第一電極基板更包括一第一電路佈局層，其係位於 該第一集電層之一側，俾使該第一集電層介於該第 一電路佈局層及該第一活性材料層之間；以及 該第二電極基板更包括一第二電路佈局層，其係位於 該第二集電層之一側，俾使該第二集電層介於該第 二電路佈局層及該第二活性材料層之間。 16、 如申請專利範圍第15項所述之電能供應系統，其中 該第一電路佈局層及該第二電路佈局層係透過至少 一導電元件分別與該第一集電層及該第二集電層電 性連接。 17、如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 第一電極基板更包括一第一分隔元件，其係形成於該 第一集電層上、並將該第一活性材料層分隔為複數個 第一子活性材料層，該第二電極基板更包括一第二分 隔元件，其係形成於該第二集電層上、並將該第二活 性材料層分隔為複數個第二子活性材料層。

32 1323541 18、 如申請專利範圍第17項所述之電能供應系統，更包 含： 至少一成型單元，其係設置於該第一電極基板與該電 路基板之間、或設置於該第二電極基板與該電路基 板之間，且該成型單元係位於該第一封裝單元之外 側或該第二封裝單元之外側。 19、 如申請專利範圍第1項所述之電能供應系統，其中該 第一封裝單元係包含一第一上封裝元件及一第一下 封裝元件，該第一上封裝元件係設置於該第一電極基 板且該第一下封裝元件係設置於該電路基板，該第二 封裝單元係包含一第二上封裝元件及一第二下封裝 ‘ 元件，該第二上封裝元件係設置於該電路基板且該第 二下封裝元件係設置於該第二電極基板。

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