CN110612781B - 多层结构及多层结构的相关制造方法 - Google Patents

多层结构及多层结构的相关制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种多层结构(100)，包括：具有第一侧和相对的第二侧的基板膜(102)，所述基板膜(102)包括电气上基本绝缘的材料；在基板膜(102)的第一侧上的多个导电迹线(108)，用于构建期望的预定电路设计；连接器元件(118)，被设置为优选基本上铺放在所述基板膜(102)的第一侧上，连接器元件(118)的一侧面向结构内部构件并且另一相对侧经由限定在基板膜(102)中的至少一个孔(102B)面向基板膜(102)的第二侧上的环境，所述连接器元件(118)包括多个导电接触构件(118A)，该导电接触构件(118A)电连接到基板膜(102)的第一侧上的电路，并且被配置成响应于将外部元件(119)与连接器元件(118)配合(124)而与外部元件(119)的一个或多个电接触构件接触；以及塑料层(104)，模制到基板膜(102)的所述第一侧以及连接器元件(118)的所述一侧上以便覆盖连接器元件的所述一侧和所述电路。提出了相关制造方法。

Description

多层结构及多层结构的相关制造方法
根据拨款协议No.725076，促成本申请的项目已获得来自欧盟地平线2020研究与创新计划的资助。
技术领域
本发明总体涉及电子器件、相关联的设备、结构及制造方法。特别地，但不排它地，本发明涉及提供与包含集成在一起的膜层和相邻的模制塑料层的结构的内部构件的外部电连接。
背景技术
通常，在电子器件和电子产品的环境中，存在各种不同的堆叠组件和结构。
电子器件和相关产品集成背后的动机可与相关使用环境一样多样化。当所得解决方案最终呈现出多层本质时，相对经常地寻求尺寸节省、重量节省、成本节省、或仅仅部件的有效集成。反过来，相关联的使用场景可涉及产品封装或食品包装，设备外壳的视觉设计、可穿戴电子器件、个人电子设备、显示器、检测器或传感器、车辆内部、天线、标签、车辆电子器件等。
电子器件(诸如电子部件、IC(集成电路)、和导体)通常可通过若干不同技术设置到基板元件上。例如，现成的电子器件(诸如，各种表面安装设备(SMD))可安装在基板表面上，其最终形成多层结构的内部接口层或外部接口层。另外地，可应用归入术语“印刷电子器件”的技术来实际上将电子器件直接地并且附加地形成到相关联的基板。在此上下文中，术语“印刷”是指能够通过基本上附加的印刷工艺从印刷品产生电子器件/电气元件的各种印刷技术，包括但不限于丝网印刷、柔板印刷、和喷墨印刷。所用的基板可为柔性的并且印刷材料可为有机的，然而并不一定总是如此。
当多层结构装载有各种电子器件时，其可能不总是完全孤立地(即，自主地)起作用。相反，各种电力、数据和/或控制连接可必须提供或者至少优选地提供(例如，偶尔在特别需要时)至其，这通常需要提供电连接器和相关布线，即使无线连接也可适用。
通常，在环境和堆叠式多层结构的嵌入式电子器件之间的有线电连接提供在该结构的侧边缘处，使得必要的外部布线与位于该结构的外围处并且在该结构的外围处从该结构潜在地突出的连接器或其它接触元件接触。然而，在许多使用场景中，连接器和外部布线的此类配置是次最佳的，这是因为其容易对相关主结构和部件的尺寸设定和定位加以另外的限制，而不会忘记多层结构本身的特征和制造。
EP228595公开了安装在电路板上的LED装置，该电路板具有形成在其上的多个布线部分。电路板具有用于附接插座的附接孔。插座经由布线部分连接至LED装置，且插座可以接收各种插头。
WO2008058782公开了一种电子电路配置，其中，具有电连接的第一柔性印刷电路电连接至第二电路，从而使得两个电路被配置在一起。第二电路具有刚性基板和部件。柔性印刷电路可以具有凹槽，在所述凹槽中，在印刷电路板下表面上的部件在电路设置在彼此顶部时突出。
US5355282公开了一种电子设备，其中，多个模块安装在母板上，模块的多对接触件彼此电连接并与母板电连接。
EP1734615提供了一种用在电子设备(具体设计用于显示面板的连接器)中的印刷电路板。
发明内容
本发明的目的是至少减轻在整体多层结构和嵌入其中的电子器件的上下文中与现有解决方案相关联的上述缺点中的一个或多个。
该目的利用根据本发明的多层结构和相关制造方法的各个实施例来实现。
根据本发明的一个实施例，适用于电子设备的多层结构包括：
基板膜，基板膜具有第一侧和相对的第二侧，所述基板膜包括电气上基本绝缘的材料，
多个导电迹线，多个导电迹线任选地限定接触焊盘和/或细长导体，优选地通过印刷电子技术印刷，至少位于基板膜的第一侧上以用于构建期望的电路设计，
连接器元件，连接器元件被设置为任选地基本铺放在所述基板膜的第一侧上，基板膜可为柔性的或刚性的，或者在某些温度下为可成型的或柔性的，即，取决于所述膜或其材料的温度，所述连接器元件的一侧面向结构内部构件，并且另一相对侧经由限定在基板膜中的至少一个孔，优选通孔，面向基板膜的所述第二侧上的环境，
所述连接器元件包括多个导电接触构件，该多个导电接触构件诸如通过利用粘合剂或焊接电连接、机械连接和/或化学连接到基板膜的第一侧上的电路并且被配置成响应于将外部元件与连接器元件配合而与外部元件(诸如，外部设备的连接器或者在该结构和外部设备或其它外部设备之间延伸的连接器电缆的连接器)的一个或多个电接触构件接触，以及
塑料层，塑料层模制到基板膜的所述第一侧和连接器元件的所述一侧上以便覆盖连接器元件的所述一侧和电路。
期望的预定电路设计可在制造多层结构之前限定，并且因此为待布置到基板膜的各个导电迹线、接触焊盘、和/或导体提供指示和/或位置。
“接触焊盘”在本文是指任何导电元件或贴片，或者基板膜上的电耦接点或区域。接触焊盘可包括导电材料或由导电材料制成，诸如铜、银、铝、或导电弹性体，包括例如碳或其它导电颗粒，或者可任选地提高焊盘所驻留的表面的视觉质量的其它此类材料。接触焊盘的形状可为任何合适的几何形状。可基于旨在被制造并且包括所述焊盘的产品或产品的一部分的形状或特性有利地选择焊盘的形状。
“基板膜”可包括或由以下组成：诸如有机或生物材料等材料(诸如木材、皮革或织物)，或者这些材料中的任一种与彼此的组合或与塑料或聚合物或金属的组合。膜可为热塑性的。
模制到基板膜上的“塑料层”可包括诸如聚合物、有机材料、生物材料、复合材料(诸如有机的或图形的)等材料，以及它们的任何组合。材料可为热塑性材料。
“外部元件”例如可为可焊接或粘附到例如外部设备的电路板的插座结构或电缆。
在各个实施例中，连接器元件可包括一片优选地基本上刚性(硬性)的材料，诸如板或其它基本上平面的元件。然而，该形状也可为非常适合于特别实施例的任何其它合适的形状。相对于基本几何形状，该形状例如可为弧形或任何复杂形状。该元件可为金属或包括金属作为构成材料。该元件可限定多个接触构件，即，用于外部元件(诸如外部连接器)的(一个或多个)接触构件的至少一个接触构件，以在电流连接方面与多层结构配合。
在各个实施例中，连接器元件可包括电路板，诸如任选地为挠性或刚性(例如，FR4)型印刷电路板。
在各个实施例中，连接器元件可包括至少一个电子部件，诸如晶体管或集成电路(IC)，例如，运算放大器(其自然也可以由单独部件构成)。
鉴于上文，连接器元件因此可被配置成容纳在例如膜型(通常相当薄且柔性的)基板上更难或者实际上不可能安装或制造的部件。
考虑到相关表面区域，基板膜的第一侧且因此相关联的第一表面已至少部分地被塑性(优选地且通常为热塑性)材料包覆模制。任选地，可利用若干种可适用于包覆模制的材料构建一个或多个模制层，例如在基板的第一侧上左右地放置和/或在其上形成多个叠加层的堆叠体的相邻层。
任选地，在模制层的另一侧上提供另外的第二膜。因此，可用作用于图形和/或电子器件(诸如安装和/或印刷的电子部件和/或迹线、导体或绝缘元件)的基板的第二膜从与初级或第一基板膜相反的方向面向模制层。第二膜可连同第一膜一起定位(即，插入)在模具中，从而能够在它们之间注入塑性材料。另选地，第二膜可通过可行的层压技术使用例如基于粘合剂、升高的温度和/或压力的接合而层压到模制层上。第二膜可使用第一膜和第二膜之间的导电材料电连接到第一膜。
在一些实施例中，用于构建模制层的(热)塑性材料包括光学上基本不透明的、透明的或半透明的材料，使得例如可见光能够穿过该材料而损失可忽略不计。在期望的波长处，足够的透射率例如可为约80％、85％、90％、95％、或更高。可能的另外的模制(热)塑性材料可为基本上不透明的或半透明的。在一些实施例中，该另外的材料可为透明的。
在另外的补充或另选的实施例中，考虑到例如在可见光谱中的预先限定的波长，所包括的膜中的一个或多个可至少部分地在光学上基本不透明或至少半透明。该膜可初始设置有视觉上可区分的、装饰性的/美学的和/或信息性的特征，诸如其上或其中的图形图案和/或颜色。这些特征可设置在膜的与电子器件相同侧上，使得它们也由(一种或多种)塑性材料通过相关联的包覆模制过程密封。因此，IML(模内贴标)/IMD(模内装饰)技术是可适用的。(一个或多个)膜对于辐射(诸如，由膜上的电子器件发射的可见光)来说至少部分地(即，至少在某些地方)在光学上透明的。透射率例如可为约80％、85％、90％、95％、或更高。
然而，可提供包括多层结构的实施例和兼容以用于与该结构的连接器元件配合的外部元件的实施例的系统。
根据本发明的一个其它实施例，用于制造多层结构的方法包括：
获得用于容纳电子器件的基板膜，
优选地至少部分通过印刷电子技术至少在基板膜的第一侧上提供多个导电迹线和任选地电子部件以构建预定的电路设计，
将任选地基本上刚性的电连接器元件设置到所述基板膜，优选地基本上在基板膜的第一侧上，以电连接到电路，其中，基板膜布置有至少一个孔，优选通孔，该孔基本上与连接器元件的位置匹配，使得连接器元件的多个导电接触构件经由所述至少一个孔从基板膜的第二相对侧可进入，以及
在基板膜的所述第一侧和所述连接器元件上模制热塑性材料以基本上覆盖所构建的电路和连接器元件的面向材料的侧面。
该方法还可包括提供(一种或多种)另外的材料和/或(一个或多个)元件，该材料或元件被配置成例如经由优选印刷的迹线或接触焊盘将连接器元件机械地附接到电路和/或将连接器元件电连接到电路。为此目的，可应用例如导电粘合剂或者尤其是ACF(各向异性导电膜)材料和相关的接合技术。详细地，可首先在接触区域上提供诸如糊剂或膜等合适的各向异性材料以将电路和连接器元件电连接在一起。连接器元件然后可压靠在各向异性材料上。任选地，可施加热以提高相关联的粘合剂的附接(例如通过更好的流动)。
在一些实施例中，一个或多个基板膜可优选在其上提供导体和任选的另外的电子器件(诸如，电子部件)之后但在模制塑料层之前形成(任选地，热成型)，以呈现出期望的、通常本质上三维的目标形状。
可通过模制(或者通常直接构建如设置有孔的基板膜)、钻孔、雕刻、锯切、蚀刻、切割(例如，利用激光或机械刀片)或者使用如本领域技术人员所理解的任何其它可行的方法提供至少一个孔。
至少一个孔可具有期望的形状，即，基本上圆形或有角形状，例如，矩形形状。优选地，孔的形状和尺寸被设定为与连接器元件的形状/尺寸匹配，使得连接器元件的(一个或多个)接触元件可从基板膜的第二侧上的环境触及。
优选地，至少一个孔为通孔。另选地，至少一个孔中的孔的至少一个可为盲孔。在这种情况下，在将外部元件连接到该结构时，可任选地利用诸如外部元件的销等导电突出部来刺穿盲孔的底部以构建与下面的连接器元件的接触构件的电接触。在一些实施例中，该孔可包含可移除盖，诸如由基板通过切割从其部分地松动的折片部段限定的可弯曲折片。
例如可通过印刷和/或安装在基板膜的第一侧上并且任选地在潜在的顶部膜上提供多个电子部件以在其上构建期望的电路，该电路可具有控制、测量、UI、数据处理、存储等目的。另选地或另外地，连接器元件可具体地设置有多个部件，任选地(一个或多个)集成电路以及例如电路板。因此，可在(一个或多个)基板和/或连接器元件上提供具有电路板及其自己的(一个或多个)部件的电子子组件。
在每个实施例中，可根据具体情况确定各个方法项的相互执行顺序。例如，可在将连接器元件提供到基板之前、之时或之后构建开口。
如上所提到，任选地，另外的第二膜可设置在模制塑料的另一侧上，如上文所述。该第二膜也可连同承载折片的初级第一基板一起位于模具中，使得通过在其间注入塑性材料获得堆叠结构，或者如果第二膜没有直接在模制塑料层上制造，则之后可使用合适的层压技术提供第二膜。第二膜在其任一侧上可具有电子器件以及例如图形(因此可能应用IMD/IML技术)。然而，第二膜可具有保护目的和/或其它技术特征，诸如期望的光学透射率、外观(例如，颜色)或感觉。
可行的模制方法例如可包括注塑成型。在若干种塑性材料的情况下，可使用双射成型或通常多射成型方法模制塑性材料。可利用具有多个模制单元的模制机。另选地，多个机器或单个可重新配置的机器可以用于顺序地提供若干种材料。
先前提出的关于多层结构的各个实施例的考虑可在经过必要修改后灵活地应用于该方法的实施例，并且反之亦然，如技术人员所理解的那样。
取决于实施例，本发明的实用性源于多个问题。
电连接器元件可方便地集成并嵌入功能性的包含电子器件的多层结构中。该元件可包括导电材料或由导电材料组成，诸如优选金属(银、铜、金等)或例如导电聚合物，该导电材料用于构建与主基板上的电路的电连接，连接器元件和/或用于与外部元件(诸如外部设备的连接器或用于外部设备的连接电缆的连接器)的兼容配对部接触的接触构件的(一种或多种)内部连接。可省略在多层结构外部具有自己的专用外壳的复杂且占用空间的连接器。可灵活确定(一个或多个)连接器元件的位置，并且不再需要将连接器定位在多层结构的侧边缘处，这大大地增加了可设置的结构和主设备或产品的结构上以及潜在地功能上的通用性。
连接器元件可具有或至少包括结构上耐用的，例如刚性的材料(诸如，金属)，从而容忍诸如外部连接器等外部元件相对于连接器元件的重复安装和移除。然而，在多层结构中，连接器元件可补充有整体的或分离的支撑元件，诸如凸台或凸台-底座组合。支撑元件可任选地由模制塑料构建。支撑元件的一个功能可在于将诸如外部连接器等外部元件固持在正确位置并且防止外部元件相对于多层结构无意间松动。然而，支撑元件可用于相对于潜在地更大的主设备或通常元件固定和/或对准多层结构本身。诸如螺钉或铆钉等另外的特征可与支撑元件结合应用，以用于将该结构固定到外部元件。支撑元件可限定孔，或更具体地，螺纹孔，该孔的尺寸被设定为用于期望的螺纹固紧元件，诸如螺钉。
应用包覆模制的所建议的制造方法相对简单，并且被认为是有益的不需要仅为了在印刷和模内电子器件的环境中产生足够的连接性而采用全新的或不同的制造技术。通过在基板膜仍基本上是平面的时在其上提供导体和任选的另外的电子器件后将(一个或多个)膜(热)成型为期望的3D形状，可减少或消除对基板上的电子器件的3D组装的需要。
类似的连接器元件也可以在电连接潜在地为不必要的，但是例如光学连接是期望的其它场景中找到用途。代替导电材料，电布线或例如印刷迹线或除导电材料，电布线或例如印刷迹线外，连接器例如可包括光纤。
通常，所获得的多层结构可用于在主元件(诸如智能服装(例如，衬衫、夹克、或裤子、或者例如紧身衣)、其它可穿戴电子器件(例如，腕上设备、头饰、或鞋类)、车辆(诸如车辆外部或内部(例如车载电子器件))、个人通信设备(例如，智能手机、平板手机、或平板电脑)、或其它电子器件)中构建期望的设备或模块。所获得的结构的集成度可为高的，并且期望的尺寸(诸如其厚度)可为小的。
(一个或多个)所使用的膜可在其上包含图形和其它视觉上和/或触觉上可检测的特征，因此除放置和保护电子器件外，该膜还可具有美学和/或信息性效果。(一个或多个)膜至少在某些地方可为半透明的或不透明的。膜可赋予期望的颜色或包括赋予结构的对应部分期望的颜色的部分。所获得的多层结构因此可包括一个或多个颜色层/着色层，该层任选地确定图形，诸如文本、图片、符号、图案等。这些层比如可通过(一种或多种)特定颜色的专用膜来实现，或者被提供为(一个或多个)现有膜、(一个或多个)模制层、和/或其它表面上的涂层(例如，通过印刷)。
(一个或多个)膜可被配置成构建相关联的产品的外部表面和/或内部表面的至少一部分。
诸如图案或着色等视觉特征可经由内部层提供，例如在第一和/或潜在的第二膜的面向模制塑料的侧面上，使得该特征至少通过膜的厚度保持隔离并且因此免受环境影响。相应地，能够容易损坏例如印刷的表面特征的不同的冲击、摩擦、化学物质等通常不会触及这些特征。膜可容易制造或处理，任选地切割，成具有必要特性的期望形状，诸如用于暴露下面的特征(诸如模制材料)的孔或凹口。
考虑到模制工艺，可优化(一种或多种)模制热塑性材料以用于包括固定电子器件的各种目的。然而，该材料可被配置成保护电子器件免受例如环境状况(诸如，湿气、热、冷、灰尘、撞击等)的影响。例如，考虑到透光率和/或弹性，该材料还可具有期望的性质。假若嵌入式电子器件包括光或其它辐射发射或接收部件，则该材料可具有足够的透射率以实现通过其的光透射。模制材料最初可呈现出多种颜色或其之后可例如通过油墨、涂料、膜涂层着色。
表述“数个(a number of)”在本文可指从一(1)开始的任何正整数。
表述“多个(a plurality of)”可分别指从二(2)开始的任何正整数。
如果没有另外明确地说明，术语“第一”和“第二”在本文用于将一个元件与其它元件区分开，而不是特别地对它们指定优先顺序或排序。
除非另外明确地指示，否则术语“膜”和“箔”在本文通常可互换使用。
在所附从属权利要求中公开本发明的不同实施例。
附图说明
接下来，将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的多层结构的一个实施例。
图2描绘了具有连接器元件的平面图的图1的多层结构的实施例的底视图。
图3是公开了根据本发明的方法的实施例的流程图。
图4A示出了多层结构的另外的实施例。
图4B示出多层结构的再一实施例。
图4C示出多层结构的又一实施例。
具体实施方式
图1经由横截面侧视图示出了多层结构的实施例100。在图1中，在200处示出图1的多层结构100的实施例的潜在的底视图。
完成的多层结构100可构建其自己的最终产品，例如，电子设备或元件(例如，电缆、连接器设备)，或者可作为集合的零件或模块设置在主设备中。100可包括附图中未示出的多个另外的元件或层。
结构100包含至少一个基板膜102，基板膜102容纳多个电导体108，电导体108优选地通过诸如丝网印刷、移印、柔板印刷或喷墨等印刷电子技术印刷于基板膜上。多个元件(诸如，电子部件106)还可设置在膜102上。至少包括迹线108的印刷元件被配置成构建期望的电路设计。
除印刷版本外或代替印刷版本，部件106可包括(表面)安装在基板102上的现成部件，诸如所谓的表面安装元件。例如，可利用粘合剂将电子器件机械地固定在基板上。可应用(一种或多种)另外的导电材料(诸如，导电粘合剂和/或焊料)以用于在诸如导体迹线108和部件106等各个元件之间构建电连接以及机械连接。
部件106因此可包括无源部件、有源部件、IC(集成电路)、印刷(诸如，丝网印刷)部件和/或电子子组件。比如，一个或多个部件可首先设置在分离的基板上，例如，电路板(诸如FRC(柔性印刷电路)板或例如刚性(例如FR4型(阻燃剂)板)，并且随后作为整体(即，作为子组件)附接到目标基板102或连接器元件118。
更详细地，部件106可包括选自由以下组成的组的至少一个电子元件：光电部件、微控制器、微处理器、信号处理器、DSP(数字信号处理器)、传感器、可编程逻辑芯片、存储器、晶体管、电阻器、电容器、感应器、存储器阵列、存储器芯片、数据接口、收发器、无线收发器、发射器、接收器、无线发射器、和无线接收器。
另外，由该结构放置的部件106可包括至少一个光电部件。至少一个光电部件例如可包括LED(发光二极管)、OLED(有机LED)、或一些其它发光部件。部件可为侧面发射(“侧面射出”)的。另选地或另外地，其可包括光接收部件或光敏部件，诸如光电二极管、光敏电阻器、其它光电检测器、或者例如光伏电池。诸如OLED等光电部件可使用印刷电子技术的优选方法印刷在基板膜上。
实际上，例如，不同的感测和/或其它功能可通过嵌入式IC、专用部件、或共享IC/电子器件(多用途电子器件)实现。
基板膜102和在其处构建期望的电路设计的电子器件106、108至少部分地被至少一个(优选模制的)塑料层104覆盖。因此，尤其是部件106至少部分地嵌入模制材料104中。
与第一膜102相同或不同材料的任选的第二膜110也可存在于多层堆叠体中。膜110可容纳电子器件112、图形111、和/或被认为是有利的其它特征。另外的膜、涂层等可任选地设置在第二膜110上，例如用于美学、保护/绝缘或其它目的。
在模制(一个或多个)塑料层104之前，至少一个导电的(至少在某些地方)连接器元件118已设置到基板102。连接器元件118可包括金属、塑料，尤其是例如PC(聚碳酸酯)、聚酰亚胺等。连接器元件118包括多个接触构件118A，接触构件118A被配置成电(电流地)耦接到外部元件119的兼容构件。
连接器元件118可例如使用粘合剂、糊剂、导电粘合剂等固定到基板膜102。相同或专用的特征，诸如焊料、导电粘合剂或糊剂、布线、接触区域/焊盘、销、挠性电缆和/或考虑到导电性的各向异性材料(诸如ACF(各向异性导电膜))的元件，可利用基板膜110上的电路设计106、108和连接器元件118之间的电连接。
取决于实施例，一个或多个接触构件118A可包括选自由以下组成的组的至少一个特征：弹性接触构件、弹簧加载的接触构件、弹簧加载的接触销或滑片、接触焊盘、接触区域、各向异性导电材料(诸如ACF)、接触销、优选地具有导电材料的壁和/或底部的孔、插座、母插座、公插头或插座、混合插座、销插座、和弹簧销插座。
在多元件构造的情况下，连接器元件118可基本上是平面的或者至少包括平面部分或平面元件，例如，主体。然而，该形状也可为非常适合于特别实施例的任何其它合适的形状。相对于基本几何形状，该形状例如可为弧形或任何复杂形状，这可取决于连接器的配对部的形状或特性。在所示实施例中，项113是指任选的基板，该基板例如容纳连接器主体和/或连接器元件118的多个导电接触构件118A，诸如接触焊盘或通常接触区域。然而，113可容纳导体，诸如迹线和/或导电焊盘108。
接触构件118A可通过粘合剂和/或例如通过印刷直接在其上产生而附接到其余的连接器元件118(诸如，其主体)。在一些实施例中，例如，金属板可直接限定连接器元件118的至少一个接触构件118A。更详细地，金属的一个或多个部分或板的其它导电表面区域可限定用于导电接触构件的一个或多个接触构件118A，诸如外部元件119的销、滑片、或焊盘。当该板还可限定连接器元件118的实际主体时，另外的基板113在一些实施例中可为不必要的。
在各个实施例中，连接器元件118或例如具体地，连接器元件的上述主体/基板113基本上为刚性的或硬性的。连接器元件118然后可更好地承受例如外部元件110(诸如连接器)的频繁物理安装124和移除，以分别与之接触或脱离接触。安装和移除可指简单的推拉式动作，或如果该过程涉及例如使用如下文所述的另外的紧固件，则可需要更复杂的活动。元件118的刚性或通常耐用性可通过合适的材料和相关尺寸(诸如材料厚度)获得。例如，对于许多应用，例如约1mm厚的金属板被认为在某种程度上是耐用的。除刚性部分外或代替刚性部分，元件118例如可包括柔性的弹性构件(诸如弹簧加载元件)以提高外部元件119的固定。比如，可促进元件119的配合和/或可使与之构建的连接更牢固。在一些实施例中，例如基板113可本质上为柔性的，然而其余的连接器部分可基本上为刚性的。
在一些实施例中，在将外部元件119(诸如，外部设备的连接器)配合到所建议的多层结构的连接器元件118之后，例如包括连接区域118、119的所得集合结构的(一个或多个)期望部分可设置有另外的材料126以除其它潜在目的外，进一步保护和/或固定连接和相关元件。例如，低压模制或树脂分配(提供环氧树脂)可用于该目的。
在一些实施例中，连接器元件118还包括多个电子部件，诸如上述电子部件中的一个或多个，任选地至少一个集成电路。118还可包括柔性或刚性的电路板，例如FR4型PCB。电路板可承载多个电子部件，诸如在上文中提到的电子部件。电路板可构建连接器元件118的主体或基板构件。
基板膜102还设置有孔或‘开口’102B以使外部元件119能够到达连接器元件118，使得可在两者之间构建电流连接。孔102B可通过钻孔、切割、蚀刻、或直接构建(例如，通过模制)具有孔的膜102来形成。
在一些实施例中，如图所示，连接器元件118可基本上位于基板膜102的第一侧和相应的第一表面上。元件119悬于孔102B之上，并且由基板102从围绕孔102B的区域支撑。
另选地，连接器元件118可以被定位成使得其至少部分(如其下悬部如果不是基本上整个元件118)定位在限定孔102B的空间内。188可基本上完全填充孔102B的体积，并且从侧面或仅部分地连接到基板膜102。
在一些实施例中，诸如在所示实施例中，结构100包含用于外部元件119(诸如，外部连接器)的至少一个支撑且任选地同时紧固的元件120。支撑元件120可从基板膜102的水平底部表面或水平面朝向环境突出。
支撑元件120可至少部分地模制。例如，支撑元件120在其形成期间由塑料层104的材料模制而成。模具可包括凹槽或对应于支撑元件120的凹槽的其它形状，使得在模制层104时熔融塑料可填充此类空间。为此目的，膜102可包含孔或至少弱化(例如，薄)部分，在模制期间熔融塑料可通过该孔或至少弱化部分进入以构建元件120的模制零件。另选地，元件120可作为分离的步骤模制或者作为预先制备的零件引入到结构100。
元件120例如可包括(一个或多个)支撑和/或引导表面以用于相对于结构100和例如其连接器元件118适当地定位外部元件119(诸如外部设备的外部连接器)，或反之亦然，因为这最终是结构100和外部元件的相对互定位问题。
然而，支撑元件120可包括总体固定或固紧布置(诸如凸台)或更全面的凸台-底座结构的至少一部分，以供螺钉、铆钉或其它紧固件122插入其中，以将外部元件119锁定在适当位置或者将结构100锁定至其，这取决于如上所述的观点。为此目的，外部元件119例如可包括凸缘，该凸缘将保持在紧固件122的头部和支撑元件120的接触表面之间。支撑元件120可包含凹槽，任选地用于接收螺纹元件(诸如螺钉)的螺纹开口。另选地，可以利用螺纹成型螺钉在支撑元件120中生成螺纹。
在一些实施例中，孔102可至少部分地被盖121覆盖和/或填充，以当比如没有外部元件119连接时保护下面的连接器元件118。
可移除或可破坏的盖121例如可包括可剥落的、可撕裂的、可钻孔的、铰接的、可弯曲的、滑动的、剥离的和/或其它优选可旋转的或可平移移动的盖构件，当需要进入连接器元件118时，盖构件从基板膜的第二侧可操作，即，可破坏或基本上可移除。如上文所述，盖构件121可由基板102的一部分例如作为其可弯曲或完全可移除的折片构建。该部分可预处理，诸如在模制之前在其第一表面上设置有抗粘附材料，使得例如模制层104和/或其上的其它元件(诸如，连接器元件118)不粘附到其，或者至少减少粘附。另外地或另选地，预处理例如可包括局部穿孔、切割、或其它机械和/或例如化学处理(例如，沿着轮廓)，通过该处理，盖121被制备成随后更容易移除以便露出下面的孔102B和连接器元件118。
考虑到材料选择，(一个或多个)膜102、110可基本上由选自由以下组成的组的至少一种材料组成或者包括该至少一种材料：聚合物、热塑性材料、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物(MS树脂)、玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、碳素纤维、和金属。
在各个实施例中，(一个或多个)膜102、110可为柔性的并且因此比如在制造结构100期间可多方面地处理(诸如弯曲)，而不会破裂。然而，膜的材料可被选择成响应于例如热成型或冷成型过程而采用新形状。
(一个或多个)膜102、110的形状可根据每种使用场景设置的要求来设定。膜102、110例如可呈现出矩形、圆形、或正方形的一般形状。膜102、110可基本上为无孔的，或者包含凹槽、凹口、切口、或开口，任选地填充有(一种或多种)其它材料，以用于各种目的，诸如，附接到其它元件、装配电子器件或其它部件、提供用于光或其它辐射、流体等的通道。
优选地通过包覆模制过程设置的(一个或多个)塑料层104通常可包括例如弹性体树脂。更详细地，(一个或多个)层104可包括一种或多种热塑性材料，热塑性材料包括选自由以下组成的组的至少一种材料：PC、PMMA、ABS、PET、尼龙(PA，聚酰胺)、PP(聚丙烯)、TPU(热塑性聚氨酯)、聚苯乙烯(GPPS)、TPSiV(硅基热塑性硫化胶)、和MS树脂。
(一个或多个)膜层102、110以及(一个或多个)塑料层104或者潜在的另外的层(涂料、油墨、(一个或多个)膜等)可被配置成呈现出期望的颜色或图形图案，该颜色或图形图案可为外部可感知的。例如，可利用IMD/IML(模内装饰或模内贴标)过程将嵌入式图形布置在结构100中。
另外，潜在地包括但不限于光学功能元件的期望的其它特征(诸如浮雕)可作为表面或者嵌入特征设置到结构100。
图3描绘了公开根据本发明的方法的实施例的流程图300。
在用于制造多层结构的方法的开始，可执行启动阶段302。在启动302期间，可进行诸如材料、部件和工具选择、获取、校准和其它配置等必要任务。必须具体注意的是，单独元件和材料选择共同作用并且经受住所选的制造和安装过程，该制造和安装过程自然优选地基于制造工艺规范和部件数据表或通过例如调查和测试所产生的原型而被预先检查。在该阶段，所用设备(除了别的以外，诸如模制/IMD(模内装饰)、层压、接合、(热)成型、电子器件组装、切割、钻孔、和/或印刷设备)因此可提升到操作状态。
在304处，获得用于容纳电子器件的至少一个优选柔性的塑料基板膜或其它优选为平面的基板。可获取例如一卷或一张塑料膜的现成元件以用作基板材料。在一些实施例中，基板膜本身可首先通过模制或其它方法由(一种或多种)期望的原始材料内部产生。任选地，基板膜在该阶段可进一步处理。基板膜例如可设置有孔、凹口、凹槽、切口等，如上文所构想。
在306处，优选通过印刷电子技术中的一种或多种技术在(一个或多个)膜上提供限定例如用于电耦接电子部件的导体线、接触焊盘(或其它接触区域)等的多个导电迹线。例如，可利用丝网印刷、喷墨印刷、柔板印刷、凹版印刷或平版印刷。另外，可在此处进行培养(一个或多个)膜(例如涉及在(一个或多个)膜上印刷图形、视觉指示符等)的另外的动作。
未粘附到模制塑料的另外的电子器件和/或材料可任选地通过印刷布置在基板上。
诸如各种SMD的现成部件可通过焊料和/或粘合剂附接到接触区域。另选地或另外地，可应用印刷电子技术来实际上直接在(一个或多个)膜上制造诸如OLED的部件的至少一部分。
在308处，基板在基本上与最终结构中的连接器元件的位置匹配的位置处优选地设置有孔，通常但不一定为通孔。可通过例如使用钻孔机从基板中移除材料或通过以基板固有地包含随后由基板材料的周围壁限定的孔(例如，通过诸如圆柱或立柱等合适的模具形状产生)的方式制造基板(因此，在加工方面将项308与304结合)来产生孔。还可留有孔而不如上所探讨的设置/保持盖。
如图所示，另选地，孔也可以稍后产生，任选地比如在将连接器元件定位在基板膜的第一侧和对应表面上之后。
优选地，孔的尺寸和形状被设定成能够从基板的第二(环境)侧外部进入连接器元件。然而，孔可被配置成容纳连接器元件的目标部分(其将在模制之时和之后保持在开口处)和/或盖。
项309是指一个或多个子系统或‘子组件’的可能的附接，子系统或子组件可包括设置有电子器件(诸如(一个或多个)IC和/或各个部件)的初始分离的次级基板。多层结构的电子器件的至少一部分或全部可经由此类子组件设置到(一个或多个)基板膜。任选地，子组件在附接到主基板之前可至少部分地由保护塑料层包覆模制。例如，粘合剂、压力和/热可用于子组件与初级(主)基板的机械接合。焊料、布线和导电油墨是用于提供子组件的元件之间的电连接以及与初级基板上的其余的电气元件的电连接的可适用选项的示例。项309还可以例如在执行项308或310之时执行。项309的所示位置仅主要为示例性的。
在一些实施例中，在模制阶段之前或之时，任选地已包含电子器件的(一个或多个)基板膜可比如(热)成型318或冷成型，以呈现出期望的三维(本质上为非平面的)形状。包含可热成型材料的基板的形状可被设定为更好地适应目标环境/设备或目标用途。另外地或另选地，假若已构建的多层堆叠体被设计成经受住此类处理，可以在模制之后进行热成型。
在310处，连接器元件设置到基板膜并且优选地在基板的第一侧或第二侧上和/或在孔内(如果它驻留其内或延伸至其)使用例如粘合剂附接(固定)到基板膜，这取决于实施例。例如，拾取和放置设备可用于此目的。然而，该设备可例如使用多个导电接触元件，诸如，焊盘、销、挠性电缆或布线，或导电粘合剂、焊料或糊剂电连接到基板上的电路布局。在一些实施例中，连接器元件例如可包括基板或主体、电路板、多个电子部件、子组件等，如本文其它地方所述。当在各个实施例中连接器布置可包括多个构成元件或部件(例如，基板、主体、接触构件)时，针对每个此类元件/部件，可选择合适的制备和/或附接技术。例如，可使用导电油墨、环氧树脂、胶水、Z轴胶水或油墨，任选地连同例如热塑性接合将基板或主体接合到导体，诸如迹线或焊盘、或接触构件。
在一些实施例中，可在基板上以各向异性膜(包含导电粘合剂/糊剂)的形式另外地提供用于固定与基板物理/机械和/或电接触的具体接合材料以用于耦接连接器。
然而，可应用诸如包覆模制或树脂分配过程等可适用的封装来从基板膜的第二侧固定连接器元件的至少一部分。
在312处，至少一个热塑性层模制在基板膜的第一侧和其上的电子器件(诸如，迹线和多个电子部件)上。实际上，在注塑成型工艺中，基板膜可用作插入件。在一些实施例中，基板膜的第一侧和相关联的表面可留有一个或多个没有模制塑料的区域。模制层对于其部分而言可促进固定连接器元件。
假若使用两个膜，两个膜均可一半地插入其自己的模中，使得在它们之间注入塑料层。另选地，第二膜随后可以通过合适的层压技术附接到第一膜和塑料层的集合体。
关于所获得的堆叠结构的所得总厚度，其在很大程度上取决于考虑到制造和后续使用而提供必要强度所使用的材料和相关的最小材料厚度。这些方面必须根据个案加以考虑。例如，该结构的总厚度可以为约1mm或几毫米，但是明显更厚或更薄的实施例也是可行的。
项314是指可能的后处理任务。另外的层可通过层压或合适的涂覆(例如，沉积)过程添加到多层结构中。该层可具有保护性、指示性和/或美学价值(图形、颜色、图样、文本、数字数据等)，并且代替另外的塑料或除另外的塑料外，包含例如纺织品、皮革或橡胶材料。诸如电子器件等另外的元件可安装在该结构的(一个或多个)外部表面处，诸如基板的外部表面。可进行成形/切割。连接器元件可连接到期望的外部元件，诸如外部设备的连接器。例如，这两个连接器可一起形成插头插座型连接。
在将外部元件连接到多层结构的连接器元件之后，所构建的连接和相关元件可通过另外的处理(诸如，塑料的低压模制或树脂分配(环氧树脂))进一步固定和/或保护，因此所得层可至少部分地封装例如连接区域中的期望元件(例如，膜102的第二侧(表面)、支撑元件120、盖121、连接器118、和/或元件119)。可利用低压模制或树脂分配来保护和/或固定该结构的其它元件，诸如电气元件。
在316处，方法执行结束。
图4A在400处示出了多层结构的另外的实施例，其中，连接器元件118设置有载体基板113。基板113还可容纳例如限定用于将元件118电连接到载体基板113和/或基板膜102的迹线和/或接触焊盘的导体108的至少一部分。
图4B在410处示出了另外的实施例，其中，连接器元件118被设置或包括设置在基板膜102的第二侧和相应表面上并且优选地沿着第二侧和相应表面延伸的至少一部分118B。在部分118和膜102之间可存在另外的元件或层(未示出)，例如导体(迹线、焊盘)108。
还可存在使用例如孔102B中设置的导电材料从部分118B到膜102的第一侧，可能到导体108和布置在其上的部件106构建的电连接118C。在一些情况下，进一步参考以下描述的下一实施例，连接器元件118的部分可位于膜102的第一侧上。接触构件118A也可设置到部分118B。
实际上，图4C在420处示出了另外的实施例，其中，例如包括被引导通过102B膜102的柔性电路、膜或电缆的连接器元件118的至少一部分118B包括至少一个电子部件118D，任选地有源部件、无源部件、机电部件、光电部件、和/或集成电路。如图所示，部分118B可位于基板膜102的第二侧上，例如从元件118朝向环境延伸。电子部件118D可使用其它过程(诸如树脂分配)进一步包覆模制或封装。
然而，在部分118B或通常连接器元件118和膜102之间可存在另外的元件或层(未示出)，例如导体(迹线、焊盘)108。在这种情况下，也可在部分118B上或部分118B中提供接触构件118A。
本领域技术人员可容易选择性地结合多层结构的各个上述实施例。例如，具有任选的包覆模制或其它可行的封装的图4C的实施例的所述至少电子部件118D可以引入到图1、图4A或图4B的解决方案中。对应地，图1的潜在地更一般或更全面的封装层126可以与其余的已审查的实施例结合使用。
本发明的范围由所附权利要求连同其等效物确定。本领域技术人员将理解以下事实：所公开的实施例仅为了说明性目的而构造，并且可以容易地制备应用许多上述原理的其它布置以最好地适合每种潜在的使用场景。比如，代替印刷迹线，可以以其它方式产生/提供迹线。例如，可以应用除其它选项外利用蚀刻制造的导体膜。

Claims (21)

1.一种多层结构，包括：
柔性基板膜，所述基板膜具有第一侧和相对的第二侧，所述基板膜包括电气上基本绝缘的材料，
多个导电迹线，所述多个导电迹线限定接触焊盘和/或细长导体，至少位于所述基板膜的所述第一侧上以用于构建期望的电路设计，设置有所述电路设计的所述基板膜(102)是能够热成型的，
连接器元件，其中，所述连接器元件的一侧基本铺放在所述基板膜的所述第一侧上并面向结构内部构件，并且所述连接器元件的另一相对侧至少包括设置在所述基板膜的所述第二侧上并沿着所述基板膜的所述第二侧延伸的部分，所述连接器元件的所述相对侧，面向所述基板膜的所述第二侧上的环境，所述基板膜设置有通孔，其中，在所述通孔处构建从所述部分至所述基板膜的第一侧的电连接，
所述连接器元件包括多个导电接触构件，所述多个导电接触构件连接到所述基板膜的所述第一侧上的电路并且被配置成响应于将外部元件与所述连接器元件配合而与所述外部元件的一个或多个电接触构件接触，
塑料层，所述塑料层模制到所述基板膜的所述第一侧和所述连接器元件的所述一侧上以便覆盖所述连接器元件的所述一侧和所述电路，以及
至少一个支撑元件，用于相对于所述结构固定所述外部元件。
2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述连接器元件包括至少一个另外的构成元件。
3.根据权利要求2所述的结构，其中，所述连接器元件基本上是平面的。
4.根据权利要求1所述的结构，其中，所述构建的电路设计还包括多个电子部件，所述多个电子部件至少部分地嵌入所述基板膜的所述第一侧上的所述塑料层内。
5.根据权利要求1所述的结构，其中，所述连接器元件还包括多个电子部件。
6.根据权利要求1所述的结构，其中，所述连接器元件还包括载体基板，所述载体基板被配置成放置所述接触构件、所述连接器元件的主体和/或多个电子部件。
7.根据权利要求1所述的结构，包括可移除或可破坏的盖，所述盖被配置成至少部分地覆盖和/或填充所述基板膜的所述至少一个通孔。
8.根据权利要求7所述的结构，其中，所述盖至少部分地由所述基板的部分限定。
9.根据权利要求1所述的结构，其中，所述连接器元件在其导电性方面包括各向异性材料，所述各向异性材料被配置成限定所述多个接触构件中的一个或多个和/或它们与所述基板膜上的所述电路的电连接。
10.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个接触构件限定选自由以下组成的组的至少一个特征：弹性接触构件、弹簧加载的接触构件、弹簧加载的接触销或滑片、接触焊盘、接触区域、接触销、通孔、插座、母插座、公插头或插座、混合插座、销插座、和弹簧销插座。
11.根据权利要求1所述的结构，包括在所述塑料层的背向所述基板膜的侧面上的另外的膜。
12.根据权利要求1所述的结构，包括一个或多个嵌入式颜色或图形层。
13.根据权利要求1所述的结构，其中，所述连接器元件的至少部分沿着所述基板膜的所述第二侧定位。
14.根据权利要求1所述的结构，包括在所述基板膜的所述第二侧上的至少一个电子部件。
15.根据权利要求1所述的结构，其中，所述连接器元件至少部分地基本上为柔性的。
16.根据权利要求1所述的结构，包括与所述连接器元件配合的所述外部元件和至少部分地覆盖所述配合的外部元件的封装层。
17.一种用于制造多层结构的方法，包括：
获得用于容纳电子器件的柔性基板膜，
至少在所述基板膜的第一侧上提供多个导电迹线以构建预定的电路设计，其中，设置有所述电路设计的所述基板膜是能够热成型的，
将连接器元件设置到所述基板膜以电连接到电路，其中，所述连接器元件的一侧基本铺放在所述基板膜的所述第一侧上，其中，所述基板膜布置有至少一个通孔，所述通孔基本上与所述连接器元件的位置匹配，其中，所述连接器元件的至少一部分设置在所述基板膜的第二侧上且沿着所述基板膜的所述第二侧延伸，所述方法包括在所述通孔处构建从所述部分至所述基板膜第一侧的电连接，所述连接器元件包括多个导电接触构件，所述多个导电接触构件连接到所述基板膜的所述第一侧上的电路并且被配置成响应于将外部元件与所述连接器元件配合而与所述外部元件的一个或多个电接触构件接触，以及
在所述基板膜的所述第一侧和所述连接器元件上模制热塑性材料以基本上覆盖所述构建的电路和所述连接器元件的面向材料的侧面，
其中，所述方法包括提供用于相对于所述结构固定所述外部元件的至少一个支撑元件。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述连接器元件为基本上刚性的电连接器。
19.根据权利要求17或18所述的方法，包括形成设置有所述多个导电迹线的所述基板膜以呈现出基本上三维形状。
20.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，其中，所述连接器元件包括电路板和/或多个电子部件。
21.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，其中，外部元件连接到连接器元件，随后通过另外的材料至少部分地封装连接区域。
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