CN102971155A - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种装置，包括层压板(2)，层压板(2)包括至少两层(31、32、33、34、35)和布置在两层之间的多个电子元件(5、6、7、8)。层(31、34)中的至少一个支持被配置成连接电子元件的导电线路(10、11)。

Description

电子装置
发明领域
本发明涉及一种电子装置。
背景
电子元件正逐渐被并入印刷制品中，例如书、海报及贺卡，以允许印刷制品变得更具互动性。互动性印刷制品的例子在GB 2 464 537A、WO2004 077286A、WO 2007 035115A和DE 1993 4312672A中被描述。
发明概述
本发明试图提供一种更容易制造的电子装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种包括层压板的电子装置，该层压板包括至少两层和布置在所述两层之间的多个电子元件，其中所述层中的至少一个支持被布置成连接电子元件的导电线路(conductive track)。
因此，线路可在层压板被形成之前被设置在所述层上，且可以最小化或甚至避免对导线的需要。这允许电气元件以简单的方式被互连，以及例如使用印刷和/或转换工艺例如切割、压痕和层压而被生产。
导电线路可包括印刷在所述层中的至少一个上的导电油墨(conductiveink)。导电油墨可包括金属基导电油墨，例如银基或铜基导电油墨。导电油墨可以是碳基导电油墨。导电线路可包括导电聚合物。导电线路可以是透明的。导电线路可包括箔，所述箔包括例如铝、铜、金或银。
所述层可包括卡片、纸张或塑料的片材(sheet)。所述层本身可以是层压板，例如，夹在塑料的片材之间的纸张的片材。顶层和/或底层可包括窗口、孔和/或片状垂悬物(flap)。所述层可支持印刷的标记，例如文本和/或图形。所述层可包括相同的材料和/或可具有相同的厚度。
层压板可包括两层。这可以允许简单的装置例如通过在一个片材上形成线路、安装元件及折叠该片材而被生产。
层压板可包括至少三层，其包括第一和第二外层及至少一个中间层，所述至少一个中间层置于第一和第二外层之间并配置成提供至少一个腔体。每个中间层可包括至少一个孔。中间层可包括相同的材料和/或可具有相同的厚度。层压板可包括至少两个中间层、至少三个中间层或至少四个中间层。层压板可包括至多三个中间层、至多四个中间层或至多五个中间层。层压板可包括至多六个中间层。
层压板可包括至少三层，其包括第一和第二外层及置于第一和第二外层之间的至少一个中间层。电子元件中的至少一些可被布置在两个相邻的层之间。电子元件中的至少一些可被布置在两个不相邻的层之间。
层压板可包括第一和第二中间层。第一中间层的区域可位于一个平面中，且第二层可从所述区域外该平面上方或该平面中在所述区域内该平面下方通过。第二层可支持至少一个导电线路。这可允许复杂的电路例如通过连接在不同层中的元件和/或线路和/或交叉线路而不连接该线路被构建。因此，线路可形成导电通路。
导电通路可在层压板中的任何层之间被路由，且因此，通过在不同层上形成(例如，通过印刷)导电线路、切割所述层以及将所述层层压在一起，三维电路可被形成。元件可以嵌入在堆叠物中的任何阶层，且导电线路可在层之间被路由，以将所有元件连接在一起。
层压板可具有至少2mm、至少3mm或至少4mm的厚度。层压板可具有至多约5mm的厚度。因此，具有2mm至5mm之间的厚度的薄的装置可被形成，从而允许该装置被并入其它制品，例如书、海报、游戏器具、产品包装、销售点显示器等。例如，层压板可以是书的封面。
层压板可具有50cm2、至少100cm2或至少200cm2的面积。因此，该装置可以是手持式或便携式的。
层压板可具有至少5mm或至少10mm的厚度。层压板可具有至少500cm2、至少1m2或至少2m2的面积。因此，该电子装置在尺寸上可以容易地按比例放大并形成实体装置，例如海报。
层压板可具有至多50mm、至多20mm或至多10mm的厚度。
每个中间层包括至少一个孔。相邻中间层中的至少两个孔可以是共同延伸的。因此，通过对层进行堆叠可形成大的腔体。
层压板可包括至少四层、至少五层或至少六层。
所述层可各自包括一个片材的相应部分。这可以简化层压板的形成。例如，该片材可被折叠以形成层压板。该片材可包括缝或槽，缝或槽允许片材的第一部分沿一条线被折叠，其延伸到片材的以不同方式折叠或展开的不同部分中。这可以帮助允许具有复杂层结构的层压板被形成。层压板可被修剪，以便除去折叠的边缘。
多个电子元件可包括至少一个电池、至少一个光伏电池、至少一个扬声器、至少一个集成电路、至少一个晶体管、至少一个电阻器、至少一个电容器、至少一个电感器、连接器、至少一个发光二极管、至少一个显示器、至少一个传感器、至少一个换能器和/或其它形式的有源或无源的分立元件。
该装置还可包括至少一个开关。该开关可使用层压板的至少三个层来形成，并且该开关包括布置在第一层的表面上的导电材料的第一区域和布置在第二层的相对的表面(facing surface)上的导电材料的第二区域，其中，第三层将第一层和第二层间隔开。该开关可包括电容式感应开关。该装置还可包括至少一个光发射器，例如发光二极管。开关、发光二极管和/或其它形式的电子元件，例如传感器、显示器或换能器，不需要在腔体中形成，但可被集成到层压板中或安装到层压板的表面或边缘。
元件可使用导电胶或导电带例如各向异性导电薄膜而被附接到线路。一些元件，例如电池和压电扬声器，在两侧上可具有接触物。
该装置可以是书、游戏器具、贺卡、海报、产品包装、销售点显示器或其它形式的印刷制品。
根据本发明的第二方面，提供了一种方法，该方法包括提供包括至少两层的层压板、将多个电子元件设置在至少两层之间以及在所述层中的至少一个上提供导电线路以连接电子元件。
该方法可以最小化或消除对装置的手工装配的需要，该装置可以是棋类游戏或其它类型的装置。该方法不仅在可被生产的装置的数量方面，而且在装置的尺寸方面都可以容易地按比例放大。
层压板可包括至少三层，所述至少三层包括第一和第二外层及置于第一和第二外层之间的至少一个中间层，且该方法还可包括配置所述至少一个中间层以提供至少一个腔体。将多个电子元件设置在至少两层之间可包括将多个电子元件设置在至少一个腔体中。
在所述层中的至少一些上提供导电线路可包括在所述层中的至少一个上印刷导电油墨。
配置所述至少一个中间层以提供至少一个腔体可包括例如通过穿孔或切掉中间层的部分而在中间层中形成至少一个孔。
提供层压板可包括将具有第一面和第二面的片材折叠至少一次。这可以简化层压板的制造。
该方法还可包括提供从折叠前的片材的边缘延伸的至少一个缝或槽。这可以允许片材以更复杂的方式被折叠。
该方法可包括在片材的第一面上印刷导电线路。
附图简述
现将参照附图，借助例子描述本发明的某些实施方式，在附图中：
图1是根据本发明的装置的透视图；
图2是图1所示的装置沿线A-A’截取的横截面；
图3示出了印刷阶段；
图4示出了切割阶段；
图5示出了层压阶段；
图6a至图6d示出了在制造期间的不同阶段沿线A-A’截取的图1所示的装置；
图7是可被折叠以形成层压板的片材的俯视图；
图8是片材可被折叠的第一种方式的透视图；
图9是片材可被折叠的第二种方式的透视图；
图10a示出了第一类型的用户输入装置；
图10b示出了第二类型的用户输入装置；以及
图10c示出了第三类型的用户输入装置。
某些实施方式详述
参照图1和图2，根据本发明的装置1(本文中也称为“互动性制品”)被示出。
互动性制品1包括层压板2，层压板2包括卡片的五个层31、32、33、34、35，该卡片包括第一和第二外层31、35(在下文中称为“底层”和“顶层”)和置于底层31和顶层35之间的三个中间层32、33、34。层31、32、33、34、35具有相同的厚度，而且在这个例子中，每一个具有约200gm-2的密度。然而，层31、32、33、34、35不需要全部具有相同的厚度，且可具有不同的密度，例如，其具有高达350gm-2或更多的更高的密度。层31、32、33、34以粘接剂(未示出)被固定在一起。
中间层32、33、34被图案化以提供腔体41、42、43，例如，通过切割或冲压掉层32、33、34的部分。顶层31和/或底层35也可被图案化以提供洞孔、槽或窗，以允许光或声音的通过或容纳电子元件，例如发光二极管。
电子元件5、6、7、8被容纳在腔体41、42、43中。在这个例子中，电子元件5、6、7、8包括电池5、带有微控制器7和其它元件(未示出)的印刷电路板6、和压电扬声器8。互动性制品1可包括其它电子元件9，其它电子元件9未被容纳在腔体中，但其它电子元件9被布置在层中、层上和/或层之间。在这种情况下，电容式感应焊盘形式的开关9被设置在底层31上，但其未被容纳在腔体中。
互动性制品1可以是书、游戏器具、贺卡、海报、日历、产品包装(例如纸板箱)、销售点显示器或其它形式的印刷制品。
特别参照图2，底层31支持导电线路10，导电线路10连接电池5、印刷电路板6和压电扬声器8。在这个例子中，通过将导电油墨印刷在第一层31的上表面上，线路10被形成。然而，在一些实施方式中，线路10可包括通过热箔或冷箔冲压形成的箔。电子元件5、6、8使用导电胶或导电各向异性薄膜(未示出)连接到线路10。第四层34还支持导电线路11，导电线路11连接电池5、印刷电路板6和压电扬声器8。通过将导电油墨印刷在第四层34的底面上，线路11形成。
参照图3、图4和图5，现在将描述制造互动性制品1的方法。
参照图3，导电油墨12使用印刷机15被印刷在片材14的面13上。丝网印刷、喷墨印刷、苯胺印刷术或胶印或凹版印刷可被使用。
如稍后将被更详细地解释的，层31、32、33、34、35(图2)可形成同一片材14的部分，片材14变皱并被折叠，同时层31、32、33、34、35(图2)仍然被连接。可选地，层31、32、33、34、35(图2)可被提供为单独的片材14，且导电油墨12被印刷在片材14的仅仅一些上，即，对应于层的片材，例如对应于第一层31(图2)的片材，这需要导电油墨。
基于片材的工艺可被使用。例如，印刷机15可以印刷一系列片材14，每个片材14对应于层31、32、33、34、35(图2)。
可选地，卷到卷(roll-to-roll)工艺可被使用。因此，片材14可形成连接板(web)16的部分。例如，层31、32、33、34、35(图2)可形成连接板16的一段，或可被相邻地布置在给定区域中。这允许连接板16被切割成例如多个段，每一段提供了对应于层31、32、33、34、35(图2)的片材14。相反，单独的连接板可用于不同的层。因此，给定的连接板可被切割，以提供一种给定类型的层。
如之前所解释的，导电油墨不需要被使用。例如，金属箔可使用例如热箔工艺被冲压到片材14的表面上。所述箔可包括铝、铜、银、金或其它合适的金属。
参照图4，缝171可在片材14中被切割，且孔或槽172可使用切割机18例如平面铣刀形式或旋转模切割机从片材14中被切掉。基于片材的工艺可被使用。可选地，卷到卷的工艺可被使用。切割工艺可限定片材14。
参照图5，电子元件19被安装在片材14上，粘接剂(未示出)被施加到片材14，且片材14被折叠以使用一个或多个加工纸机20来形成装置1。电子元件19可从连接板被安装或使用取放型机器人(未示出)来安装。
图6a至图6d示出了在制造期间的不同阶段的制品1。虽然层31、32、33、34、35在图6a至图6d中被单独示出，但层31、32、33、34、35实际上可形成相同片材的部分，如由链条形式的线所示的。
图6a示出了印刷阶段后的层31、32、33、34、35。第一层31支持上表面21上的导电线路10，且第二层32支持下表面22上的导电线路11。然而，如稍后将被更详细地解释的，第一层31和第二层32可以简单地是相同片材14的不同部分，其中片材14被折叠。
如图6b所示，在切割阶段，第二、第三和第四层32、33、34的区域231、232、233、234、235、236被切掉(例如，被冲压掉)。
如图6c所示，在切割阶段之后，孔241、242、243、244、245、246在第二、第三和第四层32、33、34中形成。第三层33中的孔244与第四层34中的孔246对准。
图6d示出了层压阶段期间的制品1。
如图6d所示，第二层32的第一和第二区域251、252与电池5和压电扬声器8重叠。孔242被限定在第二层32的第一区域251和第二区域252之间，这形成了用于印刷电路板7的腔体42。第三层33的区域或条带261在孔242上方延伸并与第二层32的第一和第二区域251、252的内侧部分271、272重叠。因此，条带261(被第四层34的上覆条带262下压)下推第二层32的内侧部分271、272。
第二层32的第一和第二区域251、252的外侧部分281、282不被下推，并且通过由电池5和压电扬声器8上推进入到第三层33中的孔244、245中而不受约束地停留在或上升到不同的阶层。
第一和第二区域251、252在其底面22上具有导电油墨，且因此导电线路11可从元件5、8的顶部被路由到下面的层31上的导电线路10。
被不同地表示的，第二层32在它接触电池5和压电扬声器8的上表面的区域中向上弯曲。元件5、8具有不同的高度，且因此，当层32接触电池5和压电扬声器8时，层32以自组织的方式被路由到不同的高度。第三层33形成用于电池5和压电扬声器8的腔体41、43(图1)。第四层34只形成用于电池5的腔体41(图1)，并且还挤压由第二层32在压电扬声器8的顶部上形成的上部接触物。顶层35挤压由第二层32在电池5的顶部上形成的顶部接触物。以这种方式，导电线路11可使用元件5、8本身被路由到任何层，以使所述层以其上表面升高到不同阶层。
制品1可例如，通过修剪层压板2的边缘和/或通过在保护塑料层中覆盖制品1被进一步处理。
该工艺可使用印刷和转换工艺来执行。因此，制品1可以简单的方式被制造。
层压板可由几个片材创建，所述几个片材被层压在一起，而每一个被切出不同的图案且具有不同的印刷的线路，并且如果需要的话，具有不同的印刷的图形。几种类似的构造可以创建在一个片材上。
如前面所提到的，层31、32、33、34、35(图2)可从一个卡片的片材中切出。这可以减少每一层所需的不同的工具作业的量。
参照图7，片材30被示出，其包括一组缝311、312和折叠的线321、322、323。片材30是矩形的，其具有第一和第二长边缘33、34和短端35、36。进入到片材30中的缝311、312垂直于边缘33、34并定义了六个区域371、372、373、374、375、376。
参照图8，六层的堆叠物可通过使用折叠线a、b、c、d、e、f彼此折叠顶部上的区域来形成。
参照图9，六层的堆叠物可通过沿线g，然后沿线h，再然后沿线i折叠片材30’而形成，而不使用任何缝。
因此，图1所示的互动性制品1可使用这种方法由单个片材制造，这有助于简化制造。
如前面所解释的，互动性制品1(图1)可包括开关。这样的开关可使用或不使用腔体在层压板中形成。
参照图10a至图10c，第一、第二和第三电开关被示出。
图10a示出了第一按钮开关411。开关411可使用三个层421、422、423形成。所述层包括第一底层421、第二中间层422和第三顶层423。包括例如导电油墨的导电材料431、432的两个焊盘在底层421的上表面44上形成。第二层423具有与导电焊盘431、432对准的孔45，使得两个焊盘通过孔45是可见的。顶层423具有导电材料46的焊盘，该导电材料46再次地可以是导电油墨，其设置在层423的底面47上。层压层421、422、423形成了腔体48。
如图10a所示，用户可以在顶部片材423的顶面5上按他们的手指49，并按压顶部导电焊盘46以及桥接底部的两个导电焊盘431、432。
图10b示出了另一开关412。该开关类似于图10b所示的第一开关411，不同的是顶部片材432和顶部接触物46被省略。两个导电焊盘431、432被用户的手指49直接桥接。
图10c示出了电容式感应单元413。
在这种情况下，第二和第三层422’、423’覆盖例如导电油墨的导电材料43’的焊盘，其布置在底部片材421的上表面44上。该焊盘对由于用户的手指49引起的电容变化是敏感的。
将理解，可对上文所描述的实施方式做出许多修改。
层压板可包括更少的层或更多的层。例如，层压板可以只包括两层。
片材不需要由卡片制成，但可由纸或其它基于纤维的材料形成。片材可由塑料形成。层压的片材可被使用，例如，其包括卡片和塑料的片材。

Claims (36)

1.一种装置，包括：
层压板，其包括至少两层；以及
多个电子元件，其布置在两层之间；
其中所述层中的至少一个支持被布置成连接电子元件的导电线路。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电线路包括印刷在所述层中的至少一个上的导电油墨。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述导电油墨包括金属基导电油墨、可选的银基导电油墨或碳基油墨。
4.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层包括卡片的片材。
5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层压板包括至少三层，所述至少三层包括第一外层和第二外层及置于所述第一外层和所述第二外层之间的至少一个中间层，所述至少一个中间层配置成提供至少一个腔体。
6.根据权利要求5所述的装置，每个中间层包括至少一个孔。
7.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层压板包括第一中间层和第二中间层，其中所述第一中间层的区域位于一平面中，且其中所述第二层从所述区域外所述平面上方或所述平面中在所述区域内所述平面下方通过。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二层支持至少一个导电线路。
9.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层压板具有至少2mm、至少3mm、至少4mm、至少5mm或至少10mm的厚度。
10.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层压板具有至多50mm、至多20mm或至多10mm的厚度。
11.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层压板的外表面具有50cm2、至少100cm2或至少200cm2的面积。
12.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层压板的外表面具有至少500cm2、至少1m2或至少2m2的面积。
13.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层压板包括至少四层、至少五层或至少六层。
14.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述层包括一个片材的部分。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述片材被折叠以形成所述层压板。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其中所述片材包括缝或槽，所述缝或所述槽允许所述片材的第一部分沿一条线折叠，其延伸到所述片材的以不同方式折叠或展开的不同部分中。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的装置，其中所述层压板被修剪，以便除去折叠的边缘。
18.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述多个电子元件包括电池。
19.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述多个电子元件包括扬声器。
20.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述多个电子元件包括集成电路。
21.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述装置还包括至少一个开关。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述开关使用所述层压板的至少三个层形成，并且包括布置在第一层的表面上的导电材料的第一区域和布置在第二层的相对的表面上的导电材料的第二区域，其中第三层将所述第一层和所述第二层间隔开。
23.根据权利要求21所述的装置，其中所述开关包括电容式感应开关。
24.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述装置还包括至少一个光发射器。
25.根据任一前述权利要求所述的装置，所述装置是印刷制品。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的装置，所述装置是书。
27.根据权利要求1至25中任一项所述的装置，所述装置是游戏器具。
28.根据权利要求1至25中任一项所述的装置，所述装置是贺卡。
29.一种方法，包括：
提供包括至少两层的层压板；
将多个电子元件设置在至少两层之间；以及
在所述层中的一个上提供导电线路，以连接电子元件。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述层压板包括至少三层，所述至少三层包括第一外层和第二外层及置于所述第一外层和所述第二外层之间的至少一个中间层，并且所述方法还包括：
配置所述至少一个中间层以提供至少一个腔体；其中将多个电子元件设置在至少两层之间包括将所述多个电子元件设置在所述至少一个腔体中。
31.根据权利要求30所述的方法，其中配置所述至少一个中间层以提供至少一个腔体包括在中间层中形成至少一个孔。
32.根据权利要求30所述的方法，其中配置所述至少一个中间层以提供至少一个腔体包括对中间层的部分穿孔。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的方法，其中提供导电线路包括将导电油墨印刷在所述层中的至少一个上。
34.根据权利要求29至33中任一项所述的方法，其中提供层压板包括将具有第一面和第二面的片材折叠至少一次。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括提供从折叠前的所述片材的边缘延伸的至少一个缝或槽。
36.根据权利要求34或35所述的方法，还包括将导电线路印刷在所述片材的所述第一面上。
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