固态型二次电池的电极结构制造技术

本发明专利技术提供一种防止在层叠不同热膨胀系数的绝缘树脂与金属电极时由于制造过程中的加热而导致金属电极中产生裂纹的电极结构。在层叠于由绝缘树脂制成的半导体电路基板的电极中，其电极结构由主电极(70)和辅助电极(74)构成，所述主电极(70)设置有切除其一部分而形成的狭缝，从而防止在制造过程中因与所述基板的热膨胀系数的不同而产生裂纹，所述辅助电极(74)覆盖上述主电极的狭缝。在其中主电极的狭缝与辅助电极的狭缝重叠的部分没有设置狭缝，而是形成架桥，由此消除不存在电极的空隙部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种固态型二次电池的电极结构，其中，具备将电能充入其中的功能的充电功能层被夹持在电极之间且层叠在基板上。
技术介绍
二次电池广泛地用于从移动终端如手机、笔记本电脑等到电动车，并且通过充/放电而反复使用。传统的二次电池的示例包括镍镉电池和锂离子电池，并且具备其中将充电功能层夹持在电极之间的基本结构。镍镉电池是采用氢氧化镍为阴极、氢氧化镉为阳极的电池，而锂离子电池是使用含锂的氧化物为正电极、石墨为负电极(参照专利文献1)。相比之下，本专利技术人提出一种全固态型半导体电池(以下称为量子电池)，其结构简单，能够降低成本以及进行安全操作(PCT/JP2010-067643)。该量子电池基于如下操作原理：利用通过紫外线照射而导致的金属氧化物的光致激发结构变化，在带隙中形成新能级；将电子捕获到中间能级，从而进行充电。在该量子电池中，使用包覆有绝缘体的金属氧化物作为充电层，电极中可能出现裂纹，这是因为在制造所述充电层时的加热烘焙工艺中，基材与电极之间的热膨胀系数不同。由基材与电极之间的热膨胀系数不同而引起的问题也发生在一般的半导体集成电路和太阳能电池中，因此，以往已经提出各种建议。例如，提出了如下光电转换元件和薄膜太阳能电池，其中，为了缓和基材与电极之间的热膨胀系数的不同，在绝缘层上设置应力缓解层，从而抑制构成光电转换元件的层的剥离。其具备下述结构：带有绝缘层的基板包括由金属基材和铝基材层叠为一体而形成的金属基板以及形成在金属基板的Al基材表面上的电绝缘层，在该基板上，在电绝缘层上形成应力缓解层，在应力缓解层上形成下部电极，光电转换层由复合半导体层构成并且形成于所述下部电极上，而所述光电转换层上形成上部电极(参照专利文献2)。利用应力缓解连接介质的示例有如下示例：将印刷电路板和具有与其不同热膨胀系数的触点栅格阵列封装以高可靠性接合。具备阵列型端电极的触点栅格阵列型半导体封装、与具备与阵列型端电极相同排列的电极的印刷线路板通过柔性应力缓解连接介质进行电气连接，所述柔性应力缓解连接介质具有与触点栅格阵列封装的阵列型电极连接的第一连接垫和与印刷电路板的电极连接的第二连接垫。应力缓解连接介质为柔性薄板，并且具有用于电连接的通孔和在柔韧薄板的预定部位的切口(参照专利文献3)。利用应力缓解狭缝的示例有利用表面安装式陶瓷基板的示例。可以防止由于陶瓷基板主体和接线板的热膨胀系数的不同，在介于外部连接电极和接线板的导电图案之间的接合部发生裂纹，并且可以防止由于在陶瓷基板主体所产生的张应力而在陶瓷基板主体出现裂纹。在表面安装式陶瓷基板中，用于缓解接合部的应力的狭缝形成在陶瓷基板主体内其中设置有外部连接电极的部位与其中设置有热辐射导体部的部位之间。使陶瓷基板主体中张应力集中的部位形成为其厚度大于其中设置有外部连接电极的部位的厚度(参照专利文献4)。进一步，当将半导体芯片面朝下地结合在电路板和玻璃基板上，并与其电气地且机械地连接时，热应力集中在焊料凸点溶解后的焊料与导电粘合剂上，这是因为电路板、玻璃基板以及半导体芯片之间的热膨胀系数不同，从而在电路板和焊材之间、玻璃基板和导电粘合剂之间发生剥离。因此，在日本特开专利文献2000-260811号中，在半导体芯片的背面设置多个狭缝，以使半导体芯片沿着电路板和玻璃基板的弯曲，从而缓解在焊料凸点溶解后的焊料、玻璃基板以及导电粘合剂中出现的、因热膨胀的不同而发生的内应力(参照专利文献5)。进一步，在日本特开专利文献1998-223698号中，提出了设置有狭缝的增强板以缓解和分散由TAB(卷带式自动接合)带增强板与Tape-BGA(载带焊球阵列)型半导体装置中的安装板之间的热膨胀的不同所产生的应力。Tape-BGA型半导体装置形成为：信号线形成于例如聚酰亚胺等的耐热绝缘树脂膜上，信号线的端部与半导体元件的电极电气连接后，形成有半导体元件安装孔的增强板被固定在耐热绝缘树脂膜的表面，然后，焊球被安装在信号线的外部连接部。在Tape-BGA型半导体装置中，狭缝是沿着增强板的狭缝而设置的(参照专利文献6)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利3531866号公报专利文献2：日本特开2011-178288号公报专利文献3：日本特开1996-236898号公报专利文献4：日本特开2008-288536号公报专利文献5：日本特开2000-260811号公报专利文献6：日本特开1998-223698号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题为了实现大容量且结构简单的二次电池，本专利技术针对作为二次电池的量子电池，其结构通过层叠下述而形成：导电性第一电极；充电层，其具备覆盖有绝缘材料并且经受光致激发结构变化以在带隙中形成能级从而捕获电子的n-型金属氧化物半导体；p-型半导体层以及导电性第二电极。该量子电池具有下述层叠结构，其中，使用通过将作为绝缘树脂的聚酰亚胺膜层叠在玻璃板上而制成的基板，充电层和p-型半导体层从两侧被夹持在电极之间，采用金属材料作为电极材料。层叠结构的问题在于，由于在量子电池制造中的烘焙过程中进行加热，因为聚酰亚胺膜和电极的热膨胀系数不同，将会在电极中出现裂纹。降低作为聚酰亚胺膜的物性值的热膨胀系数需要使用高成本的材料。另一方面，应力缓解层的设置是以往提出的技术，但该技术难以选择材料，并且由于从结构而言增加了层数，使成本增加。此外，也不能使用将狭缝设置于半导体芯片的背面、使用具备狭缝的增强板等的以往技术。即使，例如，将狭缝设置于电极中以缓解应力，由于面对电极的量子电池的表面上的充电层发挥作用，所以狭缝部不会起到充电层的作用，从而会引发性能退化的问题。本专利技术的目的是提供一种电极结构以及提供一种半导体功能元件，该电极结构防止当层叠热膨胀系数不同的绝缘树脂和金属电极时因在制造过程中的加热而在金属电极中出现裂纹，所述半导体功能元件特别是带有充电功能的量子电池，其中通过将所述电极结构应用其中可以防止裂纹的出现。用于解决问题的手段本专利技术为一种用于半导体电路的电极，其层叠在由绝缘树脂制成的基板上，其中，所述电极结构由主电极和辅助电极构成，所述主电极包括将其一部分切除而形成的狭缝，从而防止由于与所述基板的热膨胀系数不同而引起在制造过程中出现裂纹，所述辅助电极覆盖所述主电极中的狭缝。所述绝缘树脂因加热而膨胀，并且随着离中心部的距离越大而位移越大，因此，随着离中心部的距离越大，绝缘树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体电路的电极，其层叠在由绝缘树脂制成的基板上，其中，所述电极由主电极和辅助电极构成，所述主电极包括通过切除其一部分而形成的狭缝，从而防止由于与所述基板的热膨胀系数的不同而引起在制造过程中出现裂纹，所述辅助电极覆盖所述主电极中的狭缝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于半导体电路的电极，其层叠在由绝缘树脂制成的基板上，
其中，所述电极由主电极和辅助电极构成，所述主电极包括通过切除其一
部分而形成的狭缝，从而防止由于与所述基板的热膨胀系数的不同而引起在制
造过程中出现裂纹，所述辅助电极覆盖所述主电极中的狭缝。
2.根据权利要求1所述的用于半导体电路的电极，
其中，多个狭缝设置于所述主电极中，并且所述狭缝之间的间隔随着离所
述主电极的中心的距离越大而越窄。
3.根据权利要求1所述的用于半导体电路的电极，
其中，所述主电极中的多个狭缝从所述主电极的中心部同中心状地形成。
4.根据权利要求1所述的用于半导体电路的电极，
其中，所述主电极中的多个狭缝以围绕所述主电极的中心部的矩形形状形
成。
5.根据权利要求3或4所述的用于半导体电路的电极，
其中，在由设置于所述主电极和所述辅助电极的所述多个狭缝分割的电极
部中，设置再细分狭缝，每个再细分狭缝进一步将所述电极部分割为多个电极。
6.根据权利要求5所述的用于半导体电路的电极，
其中，设置于所述主电极的再细分狭缝与设置于所述辅助电极的再细分狭
缝被设置于其中所述再细分狭缝互相不重叠的位置。
7.根据权利要求6所述的用于半导体电路的电极，
其中，所述再细分狭缝不设置于其中所述再细分狭缝与设置于所述主电极
和所述辅助电极的狭缝重叠的部分。
8.根据权利要求1所述的用于半导体电路的电极，
其中，所述辅助电极中的狭缝通过将与所述主电极中的狭缝的图案相同的
图案进行位移来设置。
9.根据权利要求1所述的用于半导体电路的电极，
其中，所述辅助电极中的狭缝通过将与所述主电极中的狭缝的图案相同的
图...

【专利技术属性】
技术研发人员：工藤拓夫，桧皮清康，中泽明，
申请(专利权)人：日本麦可罗尼克斯股份有限公司，刮拉技术有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP