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EP3632191A1 - Circuit board having power supply, electrical component having circuit board, and method for producing a circuit board - Google Patents

Circuit board having power supply, electrical component having circuit board, and method for producing a circuit board

Info

Publication number
EP3632191A1
EP3632191A1 EP18729372.5A EP18729372A EP3632191A1 EP 3632191 A1 EP3632191 A1 EP 3632191A1 EP 18729372 A EP18729372 A EP 18729372A EP 3632191 A1 EP3632191 A1 EP 3632191A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
electrode
printed circuit
layer
energy storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18729372.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Köstner
Masahiro Oishi
Franz Rinner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Publication of EP3632191A1 publication Critical patent/EP3632191A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K1/184—Components including terminals inserted in holes through the printed circuit board and connected to printed contacts on the walls of the holes or at the edges thereof or protruding over or into the holes
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    • H05K2201/10037—Printed or non-printed battery
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to power supplies for electrical circuits, z. B. for circuits of a circuit board.
  • Electrical circuits generally require electrical power for operation. It is possible to supply electrical circuits via a power connection with electrical energy of an ex ⁇ terne energy source. Alternatively, it is possible to arrange a battery or a rechargeable battery on the upper side of a printed circuit board and to use it as an energy source.
  • the printed circuit board with a power supply comprises a Trä ⁇ gersubstrat and an energy storage.
  • the energy storage device has a first layer stack comprising a first electrode layer, a second electrode layer and an electrolyte interposed therebetween arrange ⁇ th position.
  • the first electrode sheet is arranged a first electrode
  • the second electrode layer has a second Elect ⁇ rode and in the electrolyte layer is an electrolyte.
  • the first electrode, the second electrode and the electrolyte are solid. It is therefore a printed circuit board with a solid-energy ⁇ memory specified, which can serve to power the PCB.
  • a solid-state energy storage z. B. a solid state battery or a solid state battery
  • a solid state energy storage is thus virtually maintenance-free and temperaturbe Activei ⁇ ger than conventional batteries or accumulators.
  • Solid state energy storage devices are compatible with processing steps for manufacturing a printed circuit board and can be manufactured in a variety of different forms. Circuit boards with such power supplies have a much better ratio of energy density and volume and are therefore well suited for further miniaturization.
  • the energy store it is possible for the energy store to be a solid-state battery or a solid-state accumulator.
  • the energy store is embedded directly in the printed circuit board.
  • the energy store or a further energy store may be arranged on the underside or on the upper side of the printed circuit board.
  • Solid state energy storage devices have a layer structure of thin layers and allow a significantly higher energy density than conventional batteries or conventional accumulators. Such energy storage increase the height of a circuit board therefore only to a very small extent.
  • the first layer stack further comprises a first active layer between the first electrode and the electrolyte and a second active layer between the electrolyte and the second electrode.
  • the active layer may contain an active material or consist of an active material which is suitable for both
  • Electrons as well as ions is conductive.
  • the solid electrolyte of the energy storage is in this case a material that is istläs ⁇ sig for ions, but not electrons.
  • the first electrode and the second electrode may comprise different materials or consist of different materials. It is preferable if the two electrodes of the lay-up of the energy accumulator comprise significantly below ⁇ Kunststoffliche electrode potentials. It is possible that a plurality of printed circuit board having the one or ⁇ additional layer stack. Each of the additional layer ⁇ stack also has a first electrode, a second electrode and an electrolyte disposed therebetween.
  • the printed circuit board can comprise further blocks of ply stacks. Each block provides an electrical potential.
  • the ply stack within a block in a suitable manner, for. B. in series or paral ⁇ lel, interconnected.
  • a suitable manner for. B. in series or paral ⁇ lel, interconnected.
  • the different blocks can be connected in series in order to provide different voltages.
  • the voltage provided by a single block or sheet stack depends essentially on the materials of the electrodes used.
  • Materia lien ⁇ come from batteries or accumulators in question.
  • the printed circuit board additionally has one or more metallization layers.
  • the Metallmaschinesla ⁇ gen here can have structured metallization in Crowsub ⁇ strat.
  • the metallizations are via vias (through-contacts) with the first and the second electrode of the Energy storage and optionally further electrodes to ⁇ additional layer stack and / or additional blocks of the energy storage connected.
  • the structured metallizations can represent power supply lines or signal lines. It is also possible, electrical circuit components, for. B. inductive elements, capacitive elements or resistive elements to form in the metallization.
  • Different metallization layers can be isolated from the dielectric material of the carrier substrate.
  • the printed circuit board further comprises an electrical component.
  • the circuit board may include a switch connected to the electrical component and the energy storage.
  • the electrical component can be electrically connected to the energy storage.
  • the switch can serve to electrically isolate the electrical component from the energy store.
  • the circuit board has an external power connection. Via the external power connection, the circuit board and arranged on the circuit board and connected to the circuit board circuit elements can be supplied with electrical power. In case of interruption This external power supply, the energy storage of the circuit board can take over a short or medium term Energyver ⁇ supply. The energy storage of the printed circuit board can also be charged via the external power connection.
  • the printed circuit board additionally comprises a chip with an integrated circuit.
  • the chip or its integrated circuit is intended and suitable for monitoring, controlling or regulating a parameter of the energy store.
  • Such a parameter may be, for example, the state of charge of the energy store.
  • the monitoring of a Vietnamesezu ⁇ stands of the energy storage is possible.
  • the life ⁇ duration of the energy storage can be increased and, if necessary, care measures, such. As recovery routines are performed.
  • the circuit board is part of an electrical component.
  • the electrical component also has one or more electrical or electronic circuit components that are connected to the printed circuit board and interconnected.
  • the energy store is intended to supply the circuit components at least temporarily with electrical energy.
  • Such printed circuit boards or such electrical components work maintenance-free, are temperature resistant and non-flammable. Due to the temperature resistance, it is possible in the Ge ⁇ area of the production of printed circuit boards and electrical
  • a method of making such a circuit board may include the following steps:
  • 1 shows a possible arrangement of the energy store in a carrier substrate.
  • Fig. 6 a circuit board with additional layers
  • Fig. 7 a circuit board with several blocks.
  • FIG. 8 shows an electrical component with a printed circuit board.
  • FIG. 1 shows the possibility of a printed circuit board LP, in which the energy store ES is arranged in the interior of a carrier substrate TS. In order for the energy store ES to be accessible inside the carrier substrate TS, there exists a through contact (via) V, via which an electrical potential provided by the energy store ES is accessible.
  • the energy store ES is preferably designed as a multi-layer system with a first electrode and a second electrode and an electrolyte arranged therebetween. All components of the energy storage are preferably solid ⁇ body.
  • the energy storage ES has no liquid components. This makes the energy storage virtually maintenance-free, temperature-resistant and substantially insensitive to different forms of external harmful influences.
  • FIG. 2 shows the possibility of arranging the energy store ES on the upper side of a carrier substrate TS.
  • FIG. 3 shows the possibility of arranging the energy store on the underside of the carrier substrate TS. So that circuit ⁇ elements and electrical components can be arranged and interconnected at the top of the carrier substrate and can be supplied with electrical energy, there is at least one via V, can be interconnected via the circuit components on the top with the energy storage ES on the bottom. Regardless plate of the respective position of the energy store in the carrier substrate, on the upper side of the supporting substrate or on the underside of the carrier substrate, the Energyspei ⁇ cher ES may substantially over the entire width of the wire extend LP. It is also possible that the energy storage occupies only a portion of the base area of the circuit board.
  • the design of the Energy Storage ES as a layer stack of thin layers enables an extremely low height, so that a high specific energy density is obtained.
  • the construction ⁇ height of the circuit board, and thus the height of an associated electrical component is practically unaffected by the additional layers of the energy store.
  • FIG 4 shows the possibility of arranging the Lagensta ⁇ pels of the energy store ES:
  • the energy storage device has a first electrode and a second electrode ELI EL2 in a respective associated electrode layer.
  • An intermediate layer ZL with an electrolyte is arranged between the electrodes.
  • the electrolyte also consists of a solid and is essentially permeable to ions but not to electrons. It is possible that at least one of the two electrodes, for. B. the first electrode ELI or - as shown in Figure 4 - the second electrode EL2, with a ground potential 29al ⁇ tet is. Then, the first electrode ELI can provide an electrical potential at the upper side which is different from the ground potential via a through-contacting V.
  • Figure 5 shows the possibility of the energy storage ES as La ⁇ genstapel to design with five layers.
  • the intermediate layer ZL and second Elect ⁇ clearing position EL2 there are a first active position ALI and a second active position AL2.
  • the first active layer is ALI Zvi ⁇ rule the electrode layer with the first electrode ELI and the intermediate layer ZL arranged with the electrolyte E.
  • the second active layer AL2 is disposed between the electrolyte E in the intermediate layer ZL and the second electrode EL2.
  • the first and second active layers are preferably conductive with respect to ions. They can also be conductive with respect to electrons. However, it is also possible that they are not conductive for electrons.
  • FIG. 6 shows the possibility of combining different layer stacks of the energy store.
  • a first layer stack LSI, a second layer stack LS2 and a third layer stack LS3 are arranged one above the other.
  • Each layer stack has a first electrode in an electrode layer and a second one
  • Electrode in an electrode layer different from the first electrode layer has an electrolyte between the electrodes.
  • Side-by-side stacked layers can divide material from one electrode.
  • the first layer stack LSI and the second layers ⁇ stack share LS2 material of an electrode, namely, the second electrode EL2 of the first layer stack and the first Elect ⁇ rode of the second layer stack LS2.
  • the three layer stacks LSI, LS2, LS3 yield a first block B1.
  • a portion of the electrodes of the various ply stacks in the first block are merged at a first electrode of the block.
  • the remaining electrodes of the layer ⁇ stack are combined at a second electrode.
  • the first block Bl provides the two different potentials PI, P2.
  • the three layer stacks represent individual battery elements, which are connected in parallel within the first block Bl.
  • electrical components EKl, EK2 are connected to the top of the circuit board LP with metallizations M in metallization ML in the interior of the carrier substrate TS and interconnected.
  • the electrical energy stored in the energy store can be used to supply electrical components to the upper side of the printed circuit board LP.
  • Metallizations of different metallization layers ML can thereby be electrically separated from each other by dielectric material of Collinssub ⁇ strats TS.
  • FIG. 7 shows the possibility of providing different blocks in the printed circuit board.
  • a first block Bl has three different piles of stacks.
  • a second block B2 has three different layer stacks and a third block B3 has three different layer stacks.
  • the first block Bl provides two different electrical potentials P3, P4 at its external electrodes.
  • the second block B2 provides a voltage at its external electrodes which corresponds to the difference of the electrical potentials P3 and P2.
  • the third block B3 provides at its outer electrodes a voltage corresponding to the potential difference between the potentials PI and P2.
  • the three blocks Bl, B2 and B3 provide three voltages.
  • the voltages can be added by series connections. It is possible that electrical components EK3, EK4 at the top of the circuit board LP via metallizations and
  • Vias are connected to the different electrical potentials.
  • suitably arranged sheet stack and Bloe ⁇ bridge can serve to provide different voltages and different ⁇ Liche electric capacities for different Bedürf ⁇ nit of the various electrical components for encryption addition.
  • Figure 8 shows the possibility of a corresponding conductor ⁇ plate LP as part of an electrical component EB vorzuse ⁇ hen.
  • electrical components EK3, EK4 that can be associated with the printed circuit board, further scarf ⁇ processing components SK connected to the circuit board and may be interconnected and relate electrical power from the energy storage of the printed circuit board.
  • a housing G can protect electrical components and circuit components on the top of the circuit board from harmful external influences.
  • a printed circuit board may comprise, for example, more La ⁇ gene layer stack, blocks and energy storage with a carrier substrate, the carrier substrate or on the carrier substrate or additional electrical components or Heidelbergungskompo ⁇ components.
  • EK1, EK2 first, second electrical component
  • EK3, EK4 third, fourth electrical component
  • LSI, LS2, LS3 first, second, third ply stack
  • PI, P2, P3, P4 first, second, third, fourth electrical potential ⁇ ULTRASONIC

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Abstract

The invention relates to a circuit board (LP) with improved power supply. The circuit board comprises a carrier substrate (TS) and an energy store (ES, B1) having a solid-state electrolyte (E).

Description

Beschreibung description

Leiterplatte mit Stromversorgung, elektrisches Bauelement mit Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte Circuit board with power supply, electrical component with printed circuit board and method for producing a printed circuit board

Die Erfindung betrifft Energieversorgungen für elektrische Schaltkreise, z. B. für Schaltkreise einer Leiterplatte. The invention relates to power supplies for electrical circuits, z. B. for circuits of a circuit board.

Elektrische Schaltkreise benötigen im Allgemeinen elektrische Energie zum Betrieb. Es ist möglich, elektrische Schaltkreise über einen Stromanschluss mit elektrischer Energie einer ex¬ ternen Energiequelle zu versorgen. Alternativ ist es möglich, eine Batterie oder einen Akkumulator auf der Oberseite einer Leiterplatte anzuordnen und als Energiequelle zu nutzen. Electrical circuits generally require electrical power for operation. It is possible to supply electrical circuits via a power connection with electrical energy of an ex ¬ terne energy source. Alternatively, it is possible to arrange a battery or a rechargeable battery on the upper side of a printed circuit board and to use it as an energy source.

Der anhaltende Trend zur Miniaturisierung von elektrischen Komponenten führt dazu, dass das Volumen einer Batterie rela¬ tiv gesehen einen immer größeren Anteil am Gesamtvolumen eines elektrischen Bauelements einnimmt. The continuing trend towards the miniaturization of electrical components means that the volume of a battery rela ¬ tively increasingly occupies a larger proportion of the total volume of an electrical component.

Bei Bauelementen ohne Batterie besteht stets die Gefahr eines plötzlichen Kontaktverlusts , infolgedessen der Schaltkreis nicht mehr mit elektrischer Leistung versorgt wird. Es besteht deshalb der Wunsch nach alternativen Möglichkei¬ ten, eine Leiterplatte mit elektrischer Energie zu versorgen. Insbesondere soll eine alternative Energieversorgung eine verbesserte Zuverlässigkeit aufweisen, größere Energiedichten als Batterien erlauben und kompatibel mit dem anhaltenden Trend zur Miniaturisierung sein. Dazu gibt der unabhängige Anspruch 1 eine verbesserte Leiter¬ platte an. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestal¬ tungen an. Die Leiterplatte mit einer Stromversorgung umfasst ein Trä¬ gersubstrat und einen Energiespeicher. Der Energiespeicher hat einen ersten Lagenstapel mit einer ersten Elektrodenlage, einer zweiten Elektrodenlage und einer dazwischen angeordne¬ ten Elektrolytlage. Die erste Elektrodenlage hat eine erste Elektrode, die zweite Elektrodenlage hat eine zweite Elekt¬ rode und in der Elektrolytlage ist ein Elektrolyt angeordnet. Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und der Elektrolyt sind Festkörper. Es wird also eine Leiterplatte mit einem Festkörper-Energie¬ speicher angegeben, der zur Stromversorgung der Leiterplatte dienen kann. In the case of components without a battery, there is always the risk of a sudden loss of contact, as a result of which the circuit is no longer supplied with electrical power. There is therefore the desire for alternative Möglichkei ¬ th to supply a circuit board with electrical energy. In particular, an alternative power supply should have improved reliability, allow greater energy densities than batteries, and be compatible with the continuing trend toward miniaturization. For this the independent claim 1 provides an improved conductor ¬ plate. Dependent claims indicate advantageous Ausgestal ¬ tions. The printed circuit board with a power supply comprises a Trä ¬ gersubstrat and an energy storage. The energy storage device has a first layer stack comprising a first electrode layer, a second electrode layer and an electrolyte interposed therebetween arrange ¬ th position. The first electrode sheet is arranged a first electrode, the second electrode layer has a second Elect ¬ rode and in the electrolyte layer is an electrolyte. The first electrode, the second electrode and the electrolyte are solid. It is therefore a printed circuit board with a solid-energy ¬ memory specified, which can serve to power the PCB.

Die Verwendung eines Festkörper-Energiespeichers, z. B. einer Festkörperbatterie oder einem Festkörperakkumulator, hat keine flüssigen Bestandteile, z. B. flüssige Elektrolyte, die austreten oder ausgasen können. Ein Festkörper-Energiespeicher ist somit praktisch wartungsfrei und temperaturbeständi¬ ger als konventionelle Batterien oder Akkumulatoren. The use of a solid-state energy storage, z. B. a solid state battery or a solid state battery, has no liquid components, eg. As liquid electrolytes that can escape or outgas. A solid state energy storage is thus virtually maintenance-free and temperaturbeständi ¬ ger than conventional batteries or accumulators.

Festkörper-Energiespeicher sind kompatibel mit Prozessie- rungsschritten zur Herstellung einer Leiterplatte und können in einer Vielzahl unterschiedlicher Formen gefertigt sein. Leiterplatten mit derartigen Stromversorgungen weisen ein deutlich besseres Verhältnis aus Energiedichte und Volumen auf und sind damit gut zur weiteren Miniaturisierung geeignet . Entsprechen ist es möglich, dass der Energiespeicher eine Festkörperbatterie oder ein Festkörperakkumulator ist. Solid state energy storage devices are compatible with processing steps for manufacturing a printed circuit board and can be manufactured in a variety of different forms. Circuit boards with such power supplies have a much better ratio of energy density and volume and are therefore well suited for further miniaturization. Correspondingly, it is possible for the energy store to be a solid-state battery or a solid-state accumulator.

Es ist möglich, dass der Energiespeicher direkt in die Lei- terplatte eingebettet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Energiespeicher oder ein weiterer Energiespeicher an der Unterseite oder an der Oberseite der Leiterplatte angeordnet sind. Festkörper-Energiespeicher haben einen Lagenaufbau aus dünnen Schichten und erlauben eine deutlich höhere Energiedichte als konventionelle Batterien oder konventionelle Akkumulatoren. Solche Energiespeicher vergrößern die Bauhöhe einer Leiterplatte deswegen nur in einem sehr kleinen Umfang. It is possible that the energy store is embedded directly in the printed circuit board. Alternatively or additionally, it is possible for the energy store or a further energy store to be arranged on the underside or on the upper side of the printed circuit board. Solid state energy storage devices have a layer structure of thin layers and allow a significantly higher energy density than conventional batteries or conventional accumulators. Such energy storage increase the height of a circuit board therefore only to a very small extent.

Es ist möglich, dass der erste Lagenstapel ferner eine erste aktive Lage zwischen der ersten Elektrode und dem Elektrolyt und eine zweite aktive Lage zwischen dem Elektrolyt und der zweiten Elektrode umfasst. It is possible that the first layer stack further comprises a first active layer between the first electrode and the electrolyte and a second active layer between the electrolyte and the second electrode.

Die aktive Lage kann dabei ein aktives Material enthalten o- der aus einem aktiven Material bestehen, das sowohl für The active layer may contain an active material or consist of an active material which is suitable for both

Elektronen als auch für Ionen leitend ist. Der Festkörperelektrolyt des Energiespeichers ist dabei ein Material, das für Ionen, aber nicht für Elektronen durchläs¬ sig ist. Electrons as well as ions is conductive. The solid electrolyte of the energy storage is in this case a material that is durchläs ¬ sig for ions, but not electrons.

Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können dabei verschiedene Materialien umfassen oder aus verschiedenen Materialien bestehen. Es ist bevorzugt, wenn die beiden Elektroden des Lagenstapels des Energiespeichers deutlich unter¬ schiedliche Elektrodenpotenziale aufweisen. Es ist möglich, dass die Leiterplatte einen oder mehrere zu¬ sätzliche Lagenstapel aufweist. Jeder der zusätzlichen Lagen¬ stapel hat dabei ebenfalls eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und einen dazwischen angeordneten Elektrolyt. The first electrode and the second electrode may comprise different materials or consist of different materials. It is preferable if the two electrodes of the lay-up of the energy accumulator comprise significantly below ¬ schiedliche electrode potentials. It is possible that a plurality of printed circuit board having the one or ¬ additional layer stack. Each of the additional layer ¬ stack also has a first electrode, a second electrode and an electrolyte disposed therebetween.

Es ist möglich, dass zwei oder mehr Lagenstapel zusammen ei¬ nen Block darstellen. Die Leiterplatte kann dabei weitere Blöcke aus Lagenstapeln umfassen. Jeder Block stellt dabei ein elektrisches Potenzial bereit. It is possible that two or more layer stack together represent ei ¬ nen block. The printed circuit board can comprise further blocks of ply stacks. Each block provides an electrical potential.

Dazu kann es vorgesehen sein, dass die Lagenstapel innerhalb eines Blocks in geeigneter Weise, z. B. in Serie oder paral¬ lel, miteinander verschaltet sind. So ist es möglich, dass mehrere Lagenstapel innerhalb eines Blocks parallel verschal- tet sind, damit ein Block eine größere Kapazität bereit¬ stellt, während die vom Block zur Verfügung gestellte Span¬ nung der Spannung eines Lagenstapels entspricht. For this purpose, it may be provided that the ply stack within a block in a suitable manner, for. B. in series or paral ¬ lel, interconnected. Thus, it is possible that multiple layer stacks within a block are verschal- tet parallel, so that a block a greater capacity provides ¬, while the block provided by the available clamping ¬ voltage of the voltage of a stack of layers corresponds.

Die unterschiedlichen Blöcke können dabei in Serie verschal- tet sein, um unterschiedliche Spannungen bereitzustellen. The different blocks can be connected in series in order to provide different voltages.

Die von einem einzigen Block oder einem einzigen Lagenstapel zur Verfügung gestellte Spannung hängt im Wesentlichen von den verwendeten Materialien der Elektroden ab. The voltage provided by a single block or sheet stack depends essentially on the materials of the electrodes used.

Als Elektrodenmaterialien kommen übliche Elektrodenmateria¬ lien von Batterien oder Akkumulatoren in Frage. As electrode materials available electrodes Materia lien ¬ come from batteries or accumulators in question.

Es ist möglich, dass die Leiterplatte zusätzlich eine oder mehrere Metallisierungslagen aufweist. Die Metallisierungsla¬ gen können dabei strukturierte Metallisierungen im Trägersub¬ strat aufweisen. Die Metallisierungen sind über Vias (Durch- kontaktierungen) mit der ersten und der zweiten Elektrode des Energiespeichers und gegebenenfalls weiteren Elektroden zu¬ sätzlicher Lagenstapel und/oder zusätzlicher Blöcke des Energiespeichers verbunden. Die strukturierten Metallisierungen können dabei Energieversorgungsleitungen oder Signalleitungen darstellen. Auch ist es möglich, elektrische Schaltungskomponenten, z. B. induktive Elemente, kapazitive Elemente oder resistive Elemente, in den Metallisierungslagen zu bilden. It is possible that the printed circuit board additionally has one or more metallization layers. The Metallisierungsla ¬ gen here can have structured metallization in Trägersub ¬ strat. The metallizations are via vias (through-contacts) with the first and the second electrode of the Energy storage and optionally further electrodes to ¬ additional layer stack and / or additional blocks of the energy storage connected. The structured metallizations can represent power supply lines or signal lines. It is also possible, electrical circuit components, for. B. inductive elements, capacitive elements or resistive elements to form in the metallization.

Unterschiedliche Metallisierungslagen können dabei vom dielektrischen Material des Trägersubstrats isoliert sein. Different metallization layers can be isolated from the dielectric material of the carrier substrate.

Es ist möglich, dass die Leiterplatte ferner eine elektrische Komponente umfasst. Zusätzlich kann die Leiterplatte einen Schalter, der mit der elektrischen Komponente und dem Energiespeicher verbunden ist, umfassen. It is possible that the printed circuit board further comprises an electrical component. In addition, the circuit board may include a switch connected to the electrical component and the energy storage.

Über den Schalter kann die elektrische Komponente elektrisch leitend mit dem Energiespeicher verbunden werden. Alternativ kann der Schalter dazu dienen, die elektrische Komponente galvanisch vom Energiespeicher zu trennen. About the switch, the electrical component can be electrically connected to the energy storage. Alternatively, the switch can serve to electrically isolate the electrical component from the energy store.

Über einen solchen Schalter ist es deshalb möglich, bei einer Fehlfunktion der elektrischen Komponente oder bei einer Fehlfunktion des Energiespeichers die beiden Schaltungselemente voneinander zu trennen. By means of such a switch, it is therefore possible to separate the two circuit elements from one another in the event of a malfunction of the electrical component or in the event of a malfunction of the energy store.

Es ist möglich, dass die Leiterplatte einen externen Stroman- schluss aufweist. Über den externen Stromanschluss können die Leiterplatte und an der Leiterplatte angeordnete und mit der Leiterplatte verschaltete Schaltungselemente mit elektrischer Leistung versorgt werden. Für den Fall einer Unterbrechung dieser externen Energieversorgung kann der Energiespeicher der Leiterplatte eine kurz- oder mittelfristige Energiever¬ sorgung übernehmen. Über den externen Stromanschluss kann der Energiespeicher der Leiterplatte auch aufgeladen werden. It is possible that the circuit board has an external power connection. Via the external power connection, the circuit board and arranged on the circuit board and connected to the circuit board circuit elements can be supplied with electrical power. In case of interruption This external power supply, the energy storage of the circuit board can take over a short or medium term Energiever ¬ supply. The energy storage of the printed circuit board can also be charged via the external power connection.

Es ist möglich, dass die Leiterplatte zusätzlich einen Chip mit einem integrierten Schaltkreis umfasst. Der Chip bzw. sein integrierter Schaltkreis ist dafür vorgesehen und geeignet, einen Parameter des Energiespeichers zu überwachen, zu steuern oder zu regeln. It is possible that the printed circuit board additionally comprises a chip with an integrated circuit. The chip or its integrated circuit is intended and suitable for monitoring, controlling or regulating a parameter of the energy store.

Ein solcher Parameter kann beispielsweise der Ladezustand des Energiespeichers sein. Auch die Überwachung eines Pflegezu¬ stands des Energiespeichers ist möglich. So kann die Lebens¬ dauer des Energiespeichers erhöht werden und gegebenenfalls können Pflegemaßnahmen, z. B. Recovery-Routinen, durchgeführt werden . Such a parameter may be, for example, the state of charge of the energy store. The monitoring of a Pflegezu ¬ stands of the energy storage is possible. Thus, the life ¬ duration of the energy storage can be increased and, if necessary, care measures, such. As recovery routines are performed.

Entsprechend ist es möglich, dass die Leiterplatte Teil eines elektrischen Bauelements ist. Neben der Leiterplatte hat das elektrische Bauelement noch eine oder mehrere elektrische o- der elektronische Schaltungskomponenten, die mit der Leiter- platte verbunden und verschaltet sind. Der Energiespeicher ist dafür vorgesehen, die Schaltungskomponenten zumindest zeitweise mit elektrischer Energie zu versorgen. Accordingly, it is possible that the circuit board is part of an electrical component. In addition to the circuit board, the electrical component also has one or more electrical or electronic circuit components that are connected to the printed circuit board and interconnected. The energy store is intended to supply the circuit components at least temporarily with electrical energy.

Solche Leiterplatten bzw. solche elektrischen Bauelemente beiten wartungsfrei, sind temperaturbeständig und nicht brennbar . Durch die Temperaturbeständigkeit ist es möglich, auf dem Ge¬ biet der Herstellung von Leiterplatten und elektrischen Such printed circuit boards or such electrical components work maintenance-free, are temperature resistant and non-flammable. Due to the temperature resistance, it is possible in the Ge ¬ area of the production of printed circuit boards and electrical

Schaltungen übliche Prozessierungsschritte, z. B. Löten, z. B. Reflow-Löten, durchzuführen, um elektrische Komponenten wie SMD-Bauelemente (SMD = Surface-Mounted Device = oberflä¬ chenmontierte Schaltungskomponente) anzuordnen und zu ver¬ schalten . Circuits usual processing steps, eg. B. soldering, z. As reflow soldering, perform to arrange electrical components such as SMD components (SMD = surface-mounted device = oberflä ¬ chenmontierte circuit component) and ver ¬ switch.

Je nachdem, in welcher Art und Weise (seriell, parallel) un- terschiedliche Blöcke oder unterschiedliche Lagenstapel von einer Außenseite des Trägersubstrats kontaktiert werden, kön¬ nen eine Vielzahl unterschiedlicher Spannungen und Kapazitäten vom Energiespeicher bereitgestellt werden. Während der Integration von Lagenstapeln des Energiespeichers im Material der Leiterplatte ist es möglich, die Elektroden mittels Galvanisierung zu kontaktieren. Dadurch können Sput- terschritte im Backend-Prozess eingespart werden. Kupfer als Material der Metallisierungslagen und damit als Material der elektrischen Leitungen kann verwendet werden. Depending on in which way different blocks or different sheet stack can be contacted by an outer side of the carrier substrate (serial, parallel) ¬ NEN a variety of different voltages and capacities provided by the energy storage Kgs. During the integration of stacks of layers of energy storage in the material of the circuit board, it is possible to contact the electrodes by means of electroplating. As a result, sputtering steps in the backend process can be saved. Copper as a material of the metallization layers and thus as a material of the electrical lines can be used.

Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte kann die folgenden Schritte umfassen: A method of making such a circuit board may include the following steps:

- Bereitstellen eines Materials für ein Trägersubstrat, - Anordnen eines Lagenstapels mit Elektrodenlagen und Fest¬ körperelektrolyten zum Bilden eines oder mehrerer Energiespeicher auf dem Material des Trägersubstrats, - providing a material for a support substrate, - placing a stack of layers with electrode layers and solid-state electrolyte ¬ for forming one or more energy storage on the material of the carrier substrate,

- Anordnen einen dielektrischen Materials auf dem Lagenstapel des Energiespeichers.  - Arrange a dielectric material on the stack of layers of the energy storage.

Weitere mögliche zusätzliche oder alternative Schritte sind: - Anordnen von dielektrischen Lagen und Metallisierungslagen dazwischen, Other possible additional or alternative steps are: Arranging dielectric layers and metallization layers in between,

- Strukturieren der Metallisierungslagen zwischen den dielektrischen Lagen, bevor weiteres dielektrisches Material weiterer dielektrischer Lagen auf der jeweiligen Metallisierungslage angeordnet werden,  Structuring the metallization layers between the dielectric layers before further dielectric material of further dielectric layers is arranged on the respective metallization layer,

- Erzeugen von Durchkontaktierungen von der Oberseite der Leiterplatte zu Elektrodenlagen des Energiespeichers,  Generating vias from the top of the printed circuit board to electrode layers of the energy store,

- Verbinden und verschalten der Durchkontaktierungen mit elektrischen Komponenten an der Oberseite des Trägersubstrats .  - Connecting and interconnecting the vias with electrical components at the top of the carrier substrate.

Zentrale Aspekte der Leiterplatte und Details von Ausfüh¬ rungsformen sind in den schematischen Figuren näher erläu tert . Key aspects of the circuit board and details of exporting approximately ¬ forms are in the schematic figures erläu closer tert.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1: eine mögliche Anordnung des Energiespeichers in ei- nem Trägersubstrat. 1 shows a possible arrangement of the energy store in a carrier substrate.

Fig. 2: die Anordnung des Energiespeichers auf einem Trä¬ gersubstrat . die Anordnung des Energiespeichers an der Unter¬ seite eines Trägersubstrats. einen mehrschichtigen Aufbau des Energiespeichers einen Energiespeicher mit zusätzlichen Lagen. 2: the arrangement of the energy store on a Trä ¬ gersubstrat. the arrangement of the energy storage on the underside ¬ side of a carrier substrate. a multi-layered structure of the energy storage an energy storage with additional layers.

Fig. 6: eine Leiterplatte mit zusätzlichen Lagen und Fig. 6: a circuit board with additional layers and

elektrischen Komponenten. Fig. 7: eine Leiterplatte mit mehreren Blöcken. electrical components. Fig. 7: a circuit board with several blocks.

Fig. 8: ein elektrisches Bauelement mit einer Leiterplatte. Figur 1 zeigt die Möglichkeit einer Leiterplatte LP, bei der der Energiespeicher ES im Inneren eines Trägersubstrats TS angeordnet ist. Damit der Energiespeicher ES im Inneren des Trägersubstrats TS zugänglich ist, existiert eine Durchkon- taktierung (Via) V, über die ein vom Energiespeicher ES zur Verfügung gestelltes elektrisches Potenzial zugänglich ist. 8 shows an electrical component with a printed circuit board. FIG. 1 shows the possibility of a printed circuit board LP, in which the energy store ES is arranged in the interior of a carrier substrate TS. In order for the energy store ES to be accessible inside the carrier substrate TS, there exists a through contact (via) V, via which an electrical potential provided by the energy store ES is accessible.

Der Energiespeicher ES ist dabei vorzugsweise als Mehrlagensystem mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode und einem dazwischen angeordneten Elektrolyten ausgestaltet. Alle Komponenten des Energiespeichers sind vorzugsweise Fest¬ körper. Der Energiespeicher ES hat keine flüssigen Bestandteile. Dadurch wird der Energiespeicher praktisch wartungsfrei, temperaturbeständig und im Wesentlichen unempfindlich gegenüber unterschiedliche Formen externer schädlicher Ein- flüsse. The energy store ES is preferably designed as a multi-layer system with a first electrode and a second electrode and an electrolyte arranged therebetween. All components of the energy storage are preferably solid ¬ body. The energy storage ES has no liquid components. This makes the energy storage virtually maintenance-free, temperature-resistant and substantially insensitive to different forms of external harmful influences.

Figur 2 zeigt die Möglichkeit, den Energiespeicher ES an der Oberseite eines Trägersubstrats TS anzuordnen. Figur 3 zeigt die Möglichkeit, den Energiespeicher an der Unterseite des Trägersubstrats TS anzuordnen. Damit Schaltungs¬ elemente und elektrische Komponenten an der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet und verschaltet werden können und mit elektrischer Energie versorgt werden können, existiert zumindest eine Durchkontaktierung V, über die Schaltungskomponenten an der Oberseite mit dem Energiespeicher ES an der Unterseite verschaltbar sind. Unabhängig von der jeweiligen Lage des Energiespeichers im Trägersubstrat, an der Oberseite des Trägersubstrats oder an der Unterseite des Trägersubstrats kann sich der Energiespei¬ cher ES im Wesentlichen über die gesamte Breite der Leiter- platte LP erstrecken. Es ist auch möglich, dass der Energiespeicher lediglich einen Bereich der Grundfläche der Leiterplatte einnimmt. FIG. 2 shows the possibility of arranging the energy store ES on the upper side of a carrier substrate TS. FIG. 3 shows the possibility of arranging the energy store on the underside of the carrier substrate TS. So that circuit ¬ elements and electrical components can be arranged and interconnected at the top of the carrier substrate and can be supplied with electrical energy, there is at least one via V, can be interconnected via the circuit components on the top with the energy storage ES on the bottom. Regardless plate of the respective position of the energy store in the carrier substrate, on the upper side of the supporting substrate or on the underside of the carrier substrate, the Energiespei ¬ cher ES may substantially over the entire width of the wire extend LP. It is also possible that the energy storage occupies only a portion of the base area of the circuit board.

Die Bauform des Energiespeichers ES als Lagenstapel aus dün- nen Schichten ermöglicht eine extrem niedrige Höhe, sodass eine hohe spezifische Energiedichte erhalten wird. Die Bau¬ höhe der Leiterplatte und damit die Bauhöhe eines zugehörigen elektrischen Bauelements wird durch die zusätzlichen Schichten des Energiespeichers praktisch nicht beeinflusst. The design of the Energy Storage ES as a layer stack of thin layers enables an extremely low height, so that a high specific energy density is obtained. The construction ¬ height of the circuit board, and thus the height of an associated electrical component is practically unaffected by the additional layers of the energy store.

Figur 4 zeigt die Möglichkeit einer Anordnung des Lagensta¬ pels des Energiespeichers ES: Der Energiespeicher hat eine erste Elektrode ELI und eine zweite Elektrode EL2 in einer jeweiligen zugehörigen Elektrodenlage. Zwischen den Elektro- den ist eine Zwischenlage ZL mit einem Elektrolyt angeordnet. Der Elektrolyt besteht ebenfalls aus einem Festkörper und ist im Wesentlichen durchlässig für Ionen, aber nicht für Elektronen . Es ist möglich, dass zumindest eine der beiden Elektroden, z. B. die erste Elektrode ELI oder - wie in Figur 4 gezeigt - die zweite Elektrode EL2, mit einem Massepotenzial verschal¬ tet ist. Dann kann die erste Elektrode ELI über eine Durch- kontaktierung V ein vom Massepotenzial verschiedenes elektri- sches Potenzial an der Oberseite zur Verfügung stellen. Figur 5 zeigt die Möglichkeit, den Energiespeicher ES als La¬ genstapel mit fünf Lagen auszugestalten. Zusätzlich zur ersten Elektrode ELI, zur Zwischenlage ZL und zur zweiten Elekt¬ rodenlage EL2 gibt es eine erste aktive Lage ALI und eine zweite aktive Lage AL2. Die erste aktive Lage ALI ist zwi¬ schen der Elektrodenlage mit der ersten Elektrode ELI und der Zwischenlage ZL mit dem Elektrolyt E angeordnet. Die zweite aktive Lage AL2 ist zwischen dem Elektrolyt E in der Zwischenlage ZL und der zweiten Elektrode EL2 angeordnet. Die erste und die zweite aktive Lage sind vorzugsweise leitend bezüglich Ionen. Sie können auch leitend bezüglich Elektronen sein. Allerdings ist es auch möglich, dass sie für Elektronen nicht leitend sind. Figure 4 shows the possibility of arranging the Lagensta ¬ pels of the energy store ES: The energy storage device has a first electrode and a second electrode ELI EL2 in a respective associated electrode layer. An intermediate layer ZL with an electrolyte is arranged between the electrodes. The electrolyte also consists of a solid and is essentially permeable to ions but not to electrons. It is possible that at least one of the two electrodes, for. B. the first electrode ELI or - as shown in Figure 4 - the second electrode EL2, with a ground potential verschal ¬ tet is. Then, the first electrode ELI can provide an electrical potential at the upper side which is different from the ground potential via a through-contacting V. Figure 5 shows the possibility of the energy storage ES as La ¬ genstapel to design with five layers. In addition to the first electrode ELI, the intermediate layer ZL and second Elect ¬ clearing position EL2, there are a first active position ALI and a second active position AL2. The first active layer is ALI Zvi ¬ rule the electrode layer with the first electrode ELI and the intermediate layer ZL arranged with the electrolyte E. The second active layer AL2 is disposed between the electrolyte E in the intermediate layer ZL and the second electrode EL2. The first and second active layers are preferably conductive with respect to ions. They can also be conductive with respect to electrons. However, it is also possible that they are not conductive for electrons.

Figur 6 zeigt die Möglichkeit, verschiedene Lagenstapel des Energiespeichers zu kombinieren. Ein erster Lagenstapel LSI, ein zweiter Lagenstapel LS2 und ein dritter Lagenstapel LS3 sind übereinander angeordnet. Jeder Lagenstapel hat eine erste Elektrode in einer Elektrodenlage und eine zweite FIG. 6 shows the possibility of combining different layer stacks of the energy store. A first layer stack LSI, a second layer stack LS2 and a third layer stack LS3 are arranged one above the other. Each layer stack has a first electrode in an electrode layer and a second one

Elektrode in einer von der ersten Elektrodenlage verschiede¬ nen Elektrodenlage. Zusätzlich hat jeder Lagenstapel einen Elektrolyt zwischen den Elektroden. Nebeneinander angeordnete Lagenstapel können sich Material einer Elektrode teilen. So teilen sich der erste Lagenstapel LSI und der zweite Lagen¬ stapel LS2 Material einer Elektrode, nämlich der zweiten Elektrode EL2 des ersten Lagenstapels und der ersten Elekt¬ rode des zweiten Lagenstapels LS2. Electrode in an electrode layer different from the first electrode layer . In addition, each layer stack has an electrolyte between the electrodes. Side-by-side stacked layers can divide material from one electrode. Thus the first layer stack LSI and the second layers ¬ stack share LS2 material of an electrode, namely, the second electrode EL2 of the first layer stack and the first Elect ¬ rode of the second layer stack LS2.

Insgesamt ergeben die drei Lagenstapel LSI, LS2, LS3 einen ersten Block Bl . Ein Teil der Elektroden der verschiedenen Lagenstapel im ersten Block sind an einer ersten Elektrode des Blocks zusammengeführt. Die übrigen Elektroden der Lagen¬ stapel sind an einer zweiten Elektrode zusammengeführt. Über diese Elektroden des Blocks Bl stellt der erste Block Bl die zwei unterschiedlichen Potenziale PI, P2 zur Verfügung. Overall, the three layer stacks LSI, LS2, LS3 yield a first block B1. A portion of the electrodes of the various ply stacks in the first block are merged at a first electrode of the block. The remaining electrodes of the layer ¬ stack are combined at a second electrode. about these electrodes of the block Bl, the first block Bl provides the two different potentials PI, P2.

Die drei Lagenstapel stellen einzelne Batterie-Elemente dar, die innerhalb des ersten Blocks Bl parallel geschaltet sind. The three layer stacks represent individual battery elements, which are connected in parallel within the first block Bl.

Über Durchkontaktierungen V sind elektrische Komponenten EKl, EK2 an der Oberseite der Leiterplatte LP mit Metallisierungen M in Metallisierungslagen ML im Inneren des Trägersubstrats TS verbunden und verschaltet. So kann die im Energiespeicher gespeicherte elektrische Energie zur Versorgung elektrischer Komponenten an der Oberseite der Leiterplatte LP dienen. About vias V electrical components EKl, EK2 are connected to the top of the circuit board LP with metallizations M in metallization ML in the interior of the carrier substrate TS and interconnected. Thus, the electrical energy stored in the energy store can be used to supply electrical components to the upper side of the printed circuit board LP.

Metallisierungen unterschiedlicher Metallisierungslagen ML können dabei durch dielektrisches Material des Trägersub¬ strats TS elektrisch voneinander getrennt sein. Metallizations of different metallization layers ML can thereby be electrically separated from each other by dielectric material of Trägersub ¬ strats TS.

Figur 7 zeigt die Möglichkeit, unterschiedliche Blöcke in der Leiterplatte vorzusehen. Ein erster Block Bl hat drei ver- schiedene Lagenstapel. Ein zweiter Block B2 hat drei ver¬ schiedene Lagenstapel und ein dritter Block B3 hat drei ver¬ schiedene Lagenstapel. Der erste Block Bl stellt an seinen Außenelektroden zwei verschiedene elektrische Potenziale P3, P4 zur Verfügung. Der zweite Block B2 stellt an seinen Au- ßenelektroden eine Spannung zur Verfügung, die der Differenz der elektrischen Potenziale P3 und P2 entspricht. Der dritte Block B3 stellt an seinen Außenelektroden eine Spannung zur Verfügung, die der Potenzialdifferenz zwischen den Potenzialen PI und P2 entspricht. FIG. 7 shows the possibility of providing different blocks in the printed circuit board. A first block Bl has three different piles of stacks. A second block B2 has three different layer stacks and a third block B3 has three different layer stacks. The first block Bl provides two different electrical potentials P3, P4 at its external electrodes. The second block B2 provides a voltage at its external electrodes which corresponds to the difference of the electrical potentials P3 and P2. The third block B3 provides at its outer electrodes a voltage corresponding to the potential difference between the potentials PI and P2.

So stellen die drei Blöcke Bl, B2 und B3 drei Spannungen zur Verfügung. Die Spannungen können durch Serienschaltungen addiert werden. Es ist möglich, dass elektrische Komponenten EK3, EK4 an der Oberseite der Leiterplatte LP über Metallisierungen und Thus, the three blocks Bl, B2 and B3 provide three voltages. The voltages can be added by series connections. It is possible that electrical components EK3, EK4 at the top of the circuit board LP via metallizations and

Durchkontaktierungen mit den unterschiedlichen elektrischen Potenzialen verbunden sind. Vias are connected to the different electrical potentials.

Entsprechend können geeignet angeordnete Lagenstapel und Blö¬ cke dazu dienen, unterschiedliche Spannungen und unterschied¬ liche elektrische Kapazitäten für unterschiedliche Bedürf¬ nisse der unterschiedlichen elektrischen Komponenten zur Ver- fügung zu stellen. Accordingly, suitably arranged sheet stack and Bloe ¬ bridge can serve to provide different voltages and different ¬ Liche electric capacities for different Bedürf ¬ nit of the various electrical components for encryption addition.

Figur 8 zeigt die Möglichkeit, eine entsprechende Leiter¬ platte LP als Teil eines elektrischen Bauelements EB vorzuse¬ hen. Zusätzlich zu elektrischen Komponenten EK3, EK4, die der Leiterplatte zugeordnet werden können, können weitere Schal¬ tungskomponenten SK mit der Leiterplatte verbunden und verschaltet sein und von dem Energiespeicher der Leiterplatte elektrische Leistung beziehen. Ein Gehäuse G kann elektrische Komponenten und Schaltungskomponenten an der Oberseite der Leiterplatte vor schädlichen äußeren Einflüssen schützen. Figure 8 shows the possibility of a corresponding conductor ¬ plate LP as part of an electrical component EB vorzuse ¬ hen. In addition to electrical components EK3, EK4 that can be associated with the printed circuit board, further scarf ¬ processing components SK connected to the circuit board and may be interconnected and relate electrical power from the energy storage of the printed circuit board. A housing G can protect electrical components and circuit components on the top of the circuit board from harmful external influences.

Die Leiterplatte, das elektrische Bauelement und Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte sind nicht auf die gezeigten Ausführungsformen oder auf gezeigte technische Details be- schränkt. Eine Leiterplatte kann beispielsweise weitere La¬ gen, Lagenstapel, Blöcke und Energiespeicher unter einem Trägersubstrat, im Trägersubstrat oder auf dem Trägersubstrat o- der zusätzliche elektrische Komponenten oder Schaltungskompo¬ nenten umfassen. Bezugs zeichenliste The printed circuit board, the electrical component and method for producing the printed circuit board are not limited to the embodiments shown or to technical details shown. A printed circuit board may comprise, for example, more La ¬ gene layer stack, blocks and energy storage with a carrier substrate, the carrier substrate or on the carrier substrate or additional electrical components or Schaltungskompo ¬ components. Reference sign list

ALI : erste aktive Lage ALI: first active location

AL2 : zweite aktive Lage AL2: second active position

Bl, B2, B3: erster, zweiter, dritter Block Bl, B2, B3: first, second, third block

D: dielektrisches Material D: dielectric material

DL: dielektrische Lage DL: dielectric layer

E: Elektrolyt E: electrolyte

EB: elektrisches Bauelement EB: electrical component

EK1, EK2: erste, zweite elektrische Komponente EK1, EK2: first, second electrical component

EK3, EK4: dritte, vierte elektrische Komponente EK3, EK4: third, fourth electrical component

ELI : erste Elektrode in einer ersten Elektrodenlage ELI: first electrode in a first electrode layer

EL2 : zweite Elektrode in einer zweiten Elektro¬ denlage EL2: second electrode in a second electric ¬ denlage

ES : Energiespeieher  ES: energy savvy

G: Gehäuse  G: housing

LP: Leiterplatte  LP: PCB

LSI, LS2, LS3: erster, zweiter, dritter Lagenstapel  LSI, LS2, LS3: first, second, third ply stack

M: Metallisierung M: metallization

ML: Metallisierungslage ML: metallization situation

PI, P2, P3, P4: erstes, zweites, drittes, viertes elektri¬ sches Potenzial PI, P2, P3, P4: first, second, third, fourth electrical potential ¬ ULTRASONIC

SK: Schaltungskomponente  SK: Circuit component

TS : Trägersubstrat TS: carrier substrate

V: Durchkontaktierung, Via V: via, Via

ZL: Zwischenlage ZL: intermediate layer

Claims

Patentansprüche claims 1. Leiterplatte (LP) mit Stromversorgung, umfassend 1. Printed circuit board (LP) with power supply, comprising - ein Trägersubstrat (TS) ,  a carrier substrate (TS), - einen Energiespeicher (ES) mit einem ersten Lagestapel (LSI) mit - An energy store (ES) with a first stack of storage (LSI) with einer ersten Elektrodenlage mit einer ersten  a first electrode layer with a first Elektrode (ELI),  Electrode (ELI), einer zweiten Elektrodenlage mit einer zweiten Elektrode (EL2) und  a second electrode layer with a second electrode (EL2) and einer dazwischen angeordneten Elektrolytlage mit einem Elektrolyt (E) ,  an electrolyte layer arranged therebetween with an electrolyte (E), wobei in which - die erste Elektrode (ELI), die zweite Elektrode (EL2) und der Elektrolyt (E) Festkörper sind.  - the first electrode (ELI), the second electrode (EL2) and the electrolyte (E) are solid state. 2. Leiterplatte nach dem vorherigen Anspruch, wobei der 2. Printed circuit board according to the preceding claim, wherein the Energiespeicher (ES) eine Festkörperbatterie oder ein Energy storage (ES) a solid state battery or a Festkörperakkumulator ist. Solid state accumulator is. 3. Leiterplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Lagenstapel (LSI) ferner eine erste aktive Lage (ALI) zwischen der ersten Elektrode (ELI) und dem Elektrolyt (E) und eine zweite aktive Lage (AL2) zwischen dem Elektrolyt (E) und der zweiten Elektrode (EL2) umfasst. 3. The printed circuit board according to one of the preceding claims, wherein the first layer stack (LSI) further comprises a first active layer (ALI) between the first electrode (ELI) and the electrolyte (E) and a second active layer (AL2) between the electrolyte (E ) and the second electrode (EL2). 4. Leiterplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen oder mehrere zusätzliche Lagenstapel (LS2, LS3) , jeweils mit einer ersten Elektrode (ELI), einer zweiten Elektrode (EL2) und einem dazwischen angeordneten Elektrolyt (E) . 4. The printed circuit board according to one of the preceding claims, further comprising one or more additional layer stacks (LS2, LS3), each having a first electrode (ELI), a second electrode (EL2) and an electrolyte (E) arranged therebetween. 5. Leiterplatte nach dem vorherigen Ansprüche, - wobei die Lagenstapel (LSI, LS2, LS3) zusammen einen Block (Bl) darstellen, 5. Printed circuit board according to the preceding claims, - wherein the layer stacks (LSI, LS2, LS3) together form a block (Bl), - ferner umfassend einen oder mehrere weitere Blöcke (B2, B3) mit Lagenstapeln (LSI, LS2, LS3) ,  further comprising one or more further blocks (B2, B3) with ply stacks (LSI, LS2, LS3), - wobei jeder Block (Bl, B2, B3) ein elektrisches Potential bereitstellt . - Each block (Bl, B2, B3) provides an electrical potential. 6. Leiterplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine oder mehrere Metallisierungslagen (ML) mit strukturierten Metallisierungen (M) im Trägersubstrat (TS) , wobei die Metallisierungen (M) über Vias (V) mit der ersten (ELI) und der zweiten Elektrode (EL2) des Energiespeichers verbunden sind. 6. Circuit board according to one of the preceding claims, further comprising one or more metallization layers (ML) with structured metallizations (M) in the carrier substrate (TS), wherein the metallizations (M) via vias (V) with the first (ELI) and the second Electrode (EL2) of the energy storage are connected. 7. Leiterplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend 7. Printed circuit board according to one of the preceding claims, further comprising - eine elektrische Komponente (EK1),  an electrical component (EK1), - einen Schalter, mit der elektrischen Komponente (EK1) und dem Energiespeicher (ES) verbunden ist.  - A switch, with the electrical component (EK1) and the energy storage (ES) is connected. 8. Leiterplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen externen Stromanschluss . 8. Printed circuit board according to one of the preceding claims, further comprising an external power connection. 9. Leiterplatte nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Chip mit einem integrierten Schaltkreis, der dazu vorgesehen und geeignet ist, einen Parameter des A printed circuit board according to any one of the preceding claims, further comprising a chip with an integrated circuit provided and adapted to provide a parameter of Energiespeichers zu überwachen, zu steuern oder zu regeln. To monitor, control or regulate energy storage. 10. Elektrisches Bauelement (EB) , umfassend 10. Electrical component (EB), comprising - eine Leiterplatte (LP) nach einem der vorherigen Ansprüche,a printed circuit board (LP) according to one of the preceding claims, - elektrische oder elektronische Schaltungskomponenten (SK) , die mit der Leiterplatte (LP) verbunden und verschaltet sind, wobei - der Energiespeicher (ES) dafür vorgesehen ist, die - Electrical or electronic circuit components (SK), which are connected to the circuit board (LP) and interconnected, wherein - The energy storage (ES) is provided for, the Schaltungskomponenten (SK) zumindest zeitweise mit Circuit components (SK) at least temporarily with elektrischer Energie zu versorgen. to supply electrical energy. 11. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte (LP), umfassend die folgenden Schritte: 11. A method of manufacturing a printed circuit board (LP), comprising the following steps: - Bereitstellen eines Materials für ein Trägersubstrat (TS) , Providing a material for a carrier substrate (TS), - Anordnen eines Lagenstapels (LS) mit Elektrodenlagen und Festkörperelektrolyten zum Bilden eines oder mehrerer - arranging a layer stack (LS) with electrode layers and solid state electrolytes to form one or more Energiespeicher (ES) auf dem Material des Trägersubstrats (TS) , Energy storage (ES) on the material of the carrier substrate (TS), - Anordnen einen dielektrischen Materials (D) auf dem  Arranging a dielectric material (D) on the Lagenstapel (LS) des Energiespeichers (ES) . Layer stack (LS) of the energy store (ES).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015116278A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Epcos Ag Overvoltage protection device and method for producing an overvoltage protection device
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DE102021206790A1 (en) * 2021-06-30 2023-01-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung battery pack

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5853162A (en) * 1981-09-25 1983-03-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Battery mounted on base plate
US20010033963A1 (en) * 2000-04-21 2001-10-25 Akihisa Yamazaki Layered substrate with battery
US20050158619A1 (en) * 2004-01-19 2005-07-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Energy device and electronic equipment using the same, and method for producing energy device
US9224684B2 (en) * 2013-01-31 2015-12-29 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Wiring board and method of manufacturing wiring board
US20160181671A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Intel Corporation Surface mount battery and portable electronic device with integrated battery cell

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5019468A (en) * 1988-10-27 1991-05-28 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Sheet type storage battery and printed wiring board containing the same
US5147985A (en) 1990-08-14 1992-09-15 The Scabbard Corporation Sheet batteries as substrate for electronic circuit
US20020142193A1 (en) * 2001-02-06 2002-10-03 Tzung-Cheng Yang Integrated foil battery and electronic circuitry
JP4777593B2 (en) * 2002-11-29 2011-09-21 株式会社オハラ Method for producing lithium ion secondary battery
JP5854045B2 (en) 2011-06-20 2016-02-09 株式会社豊田中央研究所 All-solid-state lithium secondary battery and manufacturing method thereof
DE102013200714A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 Robert Bosch Gmbh Protection mechanism for battery cells
KR102035375B1 (en) * 2013-10-15 2019-10-22 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, electric storage device, and power system
KR102682732B1 (en) * 2014-10-27 2024-07-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Particle, electrode, power storage device, electronic device, and method for manufacturing electrode
US10431847B2 (en) * 2016-09-19 2019-10-01 International Business Machines Corporation Stacked film battery architecture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5853162A (en) * 1981-09-25 1983-03-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Battery mounted on base plate
US20010033963A1 (en) * 2000-04-21 2001-10-25 Akihisa Yamazaki Layered substrate with battery
US20050158619A1 (en) * 2004-01-19 2005-07-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Energy device and electronic equipment using the same, and method for producing energy device
US9224684B2 (en) * 2013-01-31 2015-12-29 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Wiring board and method of manufacturing wiring board
US20160181671A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Intel Corporation Surface mount battery and portable electronic device with integrated battery cell

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2018220058A1 *

Also Published As

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