背景技術(shù)：

醫(yī)療設備越來越普遍地是從由板載電池供電的電路提供功能的電子設備。諸如傳感器、壓電-電氣元件、收發(fā)器和存儲介質(zhì)之類的額外的部件也可以被集成到醫(yī)療設備中。電氣醫(yī)療設備的正常工作需要所有部件和組件材料都適于在人體上或人體內(nèi)的長期使用，并且從而將不會侵蝕患者或向患者引入有毒元素。與制造植入級電路和電氣部件相關(guān)聯(lián)的成本可能很高，并且制造過程可能是耗時的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

各實施例提供了用于將電池或其他電源耦合到電路的改進方法、表面處理和電池。在實施例中，電池可以包括紋理化導電表面，例如一個或多個電池端子，其被配置為提供通往接觸部的電連接。在實施例中，紋理化表面可以包括突出物的區(qū)域，突出物可以是尖的、帶倒刺的、圓錐的等。在一些實施例中，突出物可以被配置成部分穿透接觸表面，提供除電連接之外的物理連接。在一些實施例中，紋理化表面可以與電池外殼是一體的。其他實施例，電池可以包括粘附到電池外殼的導電表面的紋理化表面，例如施加于電池的一個或多個端子的紋理化導電層。

各實施例可以用于將電池電氣和物理地連接到具有電路板的醫(yī)療設備。在組裝這樣的醫(yī)療設備期間，可以將電池的紋理化表面按壓到醫(yī)療設備的導電表面上，直到紋理化表面接合接觸層以形成物理和電氣連接。

實施例包括一種用于在電池和電路之間建立物理和電氣連接的方法。實施例方法可以包括在電池外部的導電部分上形成紋理化表面，并將電池的紋理化表面按壓到電路的接觸表面上。施加到或形成于電池上的紋理化表面可以包括諸如尖峰、倒刺、小塊或圓錐形狀等凸起的突出物的區(qū)域，其可以被配置成部分穿透一個或多個接觸層。例如，一個或多個接觸層可以包括銅層，銅層由金層覆蓋，金層由保護性聚合物層覆蓋，并且突出物可以被配置成穿透保護性聚合物層并且接合(或部分穿透)金層。在實施例中，該方法還可以包括在將紋理化表面按壓到接觸表面上之前，向電池紋理化表面和接觸表面之一或兩者施加粘合劑。

附圖說明

給出附圖以輔助描述本公開的實施例，并且附圖僅僅被提供用于對實施例的例示而不是對實施例的限制。

圖1是根據(jù)各實施例的連接到具有紋理的電池的ic模塊的側(cè)視圖。

圖2是根據(jù)各實施例的固定到電池的圖1的ic模塊的側(cè)視圖。

圖3是根據(jù)各實施例的連接到具有交替紋理的電池的ic模塊的側(cè)視圖。

圖4是根據(jù)各實施例的固定到電池的圖3的ic模塊的側(cè)視圖。

圖5是示出了根據(jù)各實施例的在電池和ic模塊之間建立物理和電氣連接的方法的過程流程圖。

圖6是示出了根據(jù)各實施例的在電池和ic模塊之間建立物理和電氣連接的方法的過程流程圖。

具體實施方式

將參考附圖詳細描述各實施例。只要可能，就將在所有附圖中使用相同的附圖標記表示相同或相似的部分。對特定示例和實施方式的引用是用于例示的目的，而并非意在限制公開內(nèi)容或權(quán)利要求的范圍?？梢栽O計替代的實施例而不脫離公開內(nèi)容的范圍。此外，公開內(nèi)容的公知元件將不會被詳細描述或?qū)⒈皇÷裕悦馐构_內(nèi)容的相關(guān)細節(jié)難以理解。

本文中使用術(shù)語“醫(yī)療設備”指代可以施加于或植入患者體內(nèi)并被配置成執(zhí)行各種醫(yī)療功能中的任一種的任何電子設備。使用醫(yī)療設備作為示例性實施方式描述了各實施例部件、表面處理和方法；然而，可以將各實施例與需要牢固附接的電池或電源的任何電路一起使用。

本文中為了清晰起見使用詞語“第一”、“第二”、“第三”和類似術(shù)語來區(qū)分各種所述的元件，而并非意在將權(quán)利要求限制于元件的特定次序或等級。

各實施例包括可以具有沿著電池外部的至少一部分的紋理表面的電池。紋理表面可以被設計成接合(例如，固定到)電路板的接觸表面。在電路板的連接或接觸方向上施加于電池的壓力可以導致電池到電路板的接觸表面的電氣和物理接合。

各實施例包括用于電池的表面處理以及在電池和電路元件之間建立牢固連接的方法。該方法很適于用在醫(yī)療設備的組裝中，因為該方法不需要可能對人體解剖造成傷害的結(jié)合劑。該方法可以包括將紋理施加到電池表面。將紋理施加到電池表面可以包括創(chuàng)建填充有突出物的區(qū)域。這樣的突出物可以包括尖峰、針、脊、錐體、角錐、倒刺等，并可以取決于所選擇的構(gòu)造方法。

電池的紋理化區(qū)域可以被按壓到電路元件的接觸表面上。可以施加壓力，直到突出物與粘附到電路板的接觸表面接合或形成電連接。在一些實施例中，突出物可能在施加壓力期間變形，導致突出物的端部變平或展開，這可能用來提供通往接觸表面的物理連接。作為使得個體突出物不能后退通過貫穿孔的突出物變形的結(jié)果，可以保持物理連接。通過這種方式，電池可以電氣和物理連接到電氣設備的接觸表面。通過電池表面上的突出物進行的接觸表面的接合可以改進電池和接觸部之間的電氣連接，由此使得電流能夠在電池端子和接觸部之間流動。

保護層可以施加到接觸表面的外部，這樣可以降低或防止接觸表面氧化，并且設置于電池表面上的突出物可以被設計成穿透保護層，以便電氣接合下方的接觸表面。通過這種方式，即使在保護層施加于接觸表面時，突出物的區(qū)域也可以與接觸表面進行物理和電氣連接。

向電池添加紋理化表面和實施例方法可以很適合用于醫(yī)療設備的組裝中。具有用于接合接觸表面的紋理化表面的電池可以在組裝過程中的任何時候被按壓成與電路板連接。可以在工廠中形成連接，在工廠中，輥子可以對電池和電路施加壓力。替代地，可以由技術(shù)人員在使用醫(yī)療設備之前的時候手工將電池按壓到電路。

圖1示出了在實施例方法的階段期間示例性電池100的側(cè)視截面圖。電池100可以具有紋理化表面110，其以從電池100表面向外延伸的突出物112的區(qū)域為特征。這樣的突出物112可以被配置成在施加壓力的情況下與固定到電路板130的一側(cè)的接觸表面140接合。在電池100的與紋理化表面110相反的一側(cè)上朝向接觸表面140施加力可能導致電池100連接到電路板130。因為紋理化表面由導電材料構(gòu)成，該接合能夠經(jīng)由紋理化表面110到接觸表面140的物理和電氣連接而使電池100和電路板130電氣連通。該連接使得電荷能夠從電池100端子通過紋理化表面110和突出物112流入接觸表面140并到達電路板130。

在各實施例中，保護層142可以全部或部分覆蓋接觸表面140。這樣的保護層142可以通過限制接觸表面140暴露于周圍環(huán)境而降低或防止接觸表面140的氧化。紋理化表面110可以被設計成貫穿保護層142，以便接合下方的接觸表面140。保護層142可以是膜、聚合物涂層、聚合物、膜、粘合涂層、粘合膜等。

如圖1和3中所示，電池100可以具有在電池100外部的一部分上的紋理化表面110。在一些實施例中，紋理化表面110可以在例如材料沉積方法中直接形成于電池100的表面上。在一些實施例中，紋理化表面110可以與電池外殼一體形成。在一些實施例中，獨立的預先形成的紋理化表面110可以粘附到電池100的外部?？梢越?jīng)由本文所述的實施例方法將電池100容易地粘附成與電路板130的接觸表面140物理和電氣連接。這樣的電池100可以有利的用于醫(yī)療設備，因為可能不需要使用潛在有害的結(jié)合劑。

圖2示出了在過程的最后階段中圖1的電池100，其被固定到電路板130的接觸表面140。采用從電池100表面向外延伸的突出物112的區(qū)域的形式的紋理化表面110，其經(jīng)由部分穿孔接合固定到電路板130的接觸表面140。在一些實施例中，可以使用輥子240在電池100上施加力，由此將紋理化表面110壓入接觸表面140中。由于突出物112的紋理化表面110區(qū)域穿透接觸表面140，突出物112可以例如通過彎曲、扭曲、變平等而變形。每個突出物112可以被捕獲于接觸表面140內(nèi)，不能后退通過入口孔徑，因為變形的形狀或取向可能與預先插入的突出物112不同。

可以使用各種技術(shù)改進紋理化表面110和接觸面140之間的結(jié)合。例如，靜電力可以進一步輔助維持紋理化表面110到接觸表面140的連接。作為另一示例，可以在將電池100連接到電路板130期間任選地施加粘合劑，以改進紋理化表面110和接觸表面140之間的結(jié)合。作為又一示例，在制造或使用電池期間通過紋理化表面110流入接觸表面140中的電流可以創(chuàng)建合金區(qū)，合金區(qū)可以輔助將表面結(jié)合在一起。作為另一個示例，在接合期間加熱紋理化表面110和/或接觸表面140還可以強化其間的結(jié)合。在一些實施例中，突出物112可以具有小于目標接觸表面140的厚度的高度。例如，厚度為七千分之一英寸的目標接觸表面140可以保證突出物的高度為七十到一百微米。突出物的半徑可以是半毫米到四分之一毫米。在各實施例中，包括堆疊配置的多個接觸表面140可能由于容納更深的突出物112穿透而能夠使用更大高度或直徑的突出物112。在一些實施例中，例如采用柔性電子器件或柔性電路的那些實施例中，突出物112可以具有大于、等于或小于接觸表面140的高度，允許突出物112完全穿透接觸表面并延伸到電路130中。突出物112的區(qū)域可以由比接觸表面140更強的材料構(gòu)造，以確保在部分貫穿之前不會發(fā)生突出物變形。在圖示的示例中，每個突出物112具有尖峰或圓錐形狀，其使得能夠容易刺穿接觸表面140并在插入一個或多個接觸表面140時易于變形。盡管突出物112被示為具有尖峰或圓錐形狀，但本領域的技術(shù)人員將認識到，突出物112可以具有任何適合的形狀。

在一些電子設備中，接觸表面140可以僅具有(例如，銅或金)的單一導電材料層，具有任選的保護層。在一些實施例中，保護層142可以設置于接觸表面140頂部。例如，單一接觸表面140可以是銅層，并且保護層142可以是聚合物層，以防止氧化。替代地，具有任選的保護層的金葉層可以用作單一接觸表面140。

在一些實施例中，接觸表面140可以由多個材料層組成，例如施加在銅導電層之上的金導電層。在接合過程期間不施加粘合劑的實施例中，可能希望包括金層，因為金容易被電池表面上的突出物變形。這允許金原子在突出物周圍流動，并且因此可以在紋理化表面110和接觸表面140之間創(chuàng)建強結(jié)合。在這樣的實施例中，可以在多層接觸表面140的頂部上設置類似的聚合物保護層142。

圖3示出了紋理化表面310的替代構(gòu)造，其具有包括倒刺狀形狀的突出物312的區(qū)域。像圖1中所示的突出物112的區(qū)域那樣，帶倒刺的突出物可以被設計成接合固定到電路板130的接觸表面140。

圖4示出了紋理化表面310的替代構(gòu)造到接觸表面140的連接。紋理化表面310到接觸表面140的接合可以將電池100物理和電氣連接到電路板130。個體突出物312具有倒刺形狀，其被配置成在將電池100緊壓接觸表面140時停留在接觸表面140中。突出物312的倒刺形狀提供的增大的表面與表面接觸可以導致與接觸表面140的更強的物理連接，以及電池100和接觸部之間的更低的電阻。

可以使用各種技術(shù)改進紋理化表面110和接觸面140之間的結(jié)合。例如，流經(jīng)紋理化表面110倒刺進入接觸表面140中的電流可以創(chuàng)建輔助結(jié)合的合金區(qū)。作為另一個示例，在接合期間加熱紋理化表面110和/或接觸表面140可以強化其間的結(jié)合。

附圖中電池100、紋理化表面110和突出物112的區(qū)域、接觸表面140、以及電路板130的相對尺寸和形狀旨在僅僅用于例示的目的?？梢孕薷倪@些元件中任一個的尺寸和形狀以適合特定目的或一般目的。具體而言，突出物112的區(qū)域可以在寬度上薄得多，以便接合具有低電阻的接觸表面140，并且可以根據(jù)適于特定接觸表面140的穿透的深度而更長或更短。類似地，個體部件的構(gòu)造僅僅用于例示的目的，并且部件的尺寸和位置將取決于特定設計。

圖5示出了根據(jù)各實施例的在電池和圖1-4的電路板之間建立物理和電氣連接的實施例方法500。

在方框502，可以在電池上創(chuàng)建或施加紋理。紋理化表面可以是適于例如通過刺穿或部分貫穿而接合接觸表面的凸起的突出物的區(qū)域。這樣的突出物可以是尖峰、錐體、針、角錐、倒刺等。例如，電氣區(qū)域蒸汽沉積技術(shù)可以用于在電池外部上構(gòu)建紋理化表面。替代地，可以在組裝時將沖壓鎳條焊接到電池的表面。在一些實施例中，可以與電池外殼一體地模制紋理。用于將紋理化表面創(chuàng)建或施加到電池的精確技術(shù)不限于任何特定方法，并且本文描述的技術(shù)僅用于示例性目的。

可以采用紋理化表面的任何定位和圖案。紋理化表面元件的形狀和尺寸也可以根據(jù)目標接觸表面的組分和厚度而變化。例如，具有保護性聚合物層的單一銅或金接觸表面可以容許高度70微米并且直徑四分之一毫米的突出物，而具有聚合物膜的銅和金的多層接觸表面可以容許高度大約100微米并且直徑半毫米的個體突出物尺寸。

在創(chuàng)建紋理化表面時可以采用多種方法。出于例示的目的，電氣氣相沉積、電化學加工、微焊接、其他形式的材料沉積和3d印刷都是用于向電池表面施加紋理的可能方法。在替代的實施例中，可以通過電池接觸部和/或殼體材料的機械加工或變形(例如，通過模制、機械加工、沖壓或研磨)在電池表面中形成紋理?？梢栽诮M裝電池之前或之后在電池接觸表面上完成這樣的機械加工或變形。在另一實施例中，例如通過模制、機械加工、沖壓或研磨位于經(jīng)由點焊或類似技術(shù)附接于電池的鎳條上或來自該鎳條的紋理化表面，可以在獨立于電池的導電材料中形成紋理。在又一實施例中，電池外殼可以形成有紋理，紋理例如通過外殼的金屬沖壓而在電池組裝之前被集成到端子上。紋理化工藝和用于紋理化表面構(gòu)造的導電材料的選擇可以由從業(yè)者確定。

在方框504中，可以向電池施加壓力，以將其按壓到接觸表面上，以便促成與接觸表面的接合?？梢愿淖冸姵氐娜∠蛞云叫杏陔娐钒褰佑|表面對準紋理化表面?？梢栽诮佑|表面方向上向電池的與紋理化表面相反的一部分施加力，由此將紋理化表面按壓到接觸表面中并使兩者接合。在各實施例中，可以在工廠中安裝電池，并且可以使用諸如輥子等機械設備將電池的紋理化表面按壓到電路板接觸表面上。在一些實施例中，可以恰好在使用主機設備之前安裝電池，并且可以由技術(shù)人員手動將電池按壓到電路板接觸表面中。

在方框506中，保護層(如果有的話)被電池紋理化表面刺穿以建立連接。電池紋理化表面被設計成推動通過保護層并電氣接合接觸表面，并且任選地部分貫穿接觸表面。突出物可以具有充分的硬度和尺寸，以進入并停留在接觸表面介質(zhì)中。使紋理化表面與接觸表面接合導致電池和電路板的接觸表面之間的電氣和物理連接。如上所述，紋理化表面可以作為接觸壓力的結(jié)果而部分變形進入接觸表面，這可以用于形成物理結(jié)合，以用于將電池保持在接觸表面。在一些實施例中，可以通過突出物的形狀，例如經(jīng)由圖3-4中所示的倒刺來維持紋理化表面到接觸表面的連接。通過這種方式，可以將電池容易且廉價地固定到電路板。

圖6示出了根據(jù)各實施例的在電池和圖1-4的電路板之間建立物理和電氣連接的另一實施例方法600。

在方框502中，可以將紋理化表面創(chuàng)建或施加在電池表面的一部分上。可以采用上文參考圖5所述的方式執(zhí)行這一操作。

在方框602中，可以將粘合劑施加于紋理化表面或接觸表面。在各實施例中，可以在工廠中進行組裝，并可以為粘合劑凝固分配時間?？梢栽诤荛L的組件構(gòu)造中使用導電環(huán)氧樹脂，因為它們很適于將紋理化表面固定到接觸表面，但可能需要很長的凝固期。在各實施例中，在組裝時間分配很短的情況下，可以使用置于紋理化表面和接觸表面之間的粘合劑膜改進紋理化表面到接觸表面的接合。粘合劑在干燥時可能收縮，將紋理化表面拉到更接近接觸表面并且改進接合。像組件的所有部件那樣，粘合劑可以安全地施加到或插入人體，并且可以用后被丟棄。

各實施例改進了在方框602中對粘合劑的使用，因為表面粗糙度和/或來自電池表面的突出物能夠通過粘合劑按壓以直接接觸，并且在一些情況下，部分穿透接觸表面以創(chuàng)建電連接。于是，即使在電池和接觸表面之間有一層粘合劑時，表面突出物可以實現(xiàn)通往接觸表面的低電阻電氣連接。在方框602中施加粘合劑之后，可以如圖5中所述的執(zhí)行方框504和506中的剩余操作。

以單數(shù)形式，例如使用冠詞“一”或“所述”對權(quán)利要求要素進行任何引用都不應被解釋為將要素限制為單數(shù)。

相關(guān)領域的技術(shù)人員將認識到，可以使用所公開實施例的各方面的很多可能的修改和組合，同時仍然采用相同的基本底層機制和方法。出于解釋的目的，已經(jīng)參考具體實施例撰寫了前面的說明。然而，以上例示性論述并非意在進行窮舉或?qū)⒐_內(nèi)容限制到公開的精確形式。根據(jù)以上教導，很多修改和變化是可能的。選擇并描述實施例以解釋公開內(nèi)容及其實際應用的原理，并使本領域其他技術(shù)人員能夠最好地利用公開內(nèi)容和具有適于所考慮的特定使用的各種修改的各實施例。于是，公開內(nèi)容并非意在限于本文所示并描述的所公開技術(shù)的實施例和各個方面，而是要被賦予與以下權(quán)利要求和原理以及本文公開的新穎特征一致的最寬范圍。