CN112638639B - 具有嵌入式功能性的多层结构及相关多层结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造集成式多层结构的方法(300)包括：获得(304)由选定的材料制成并具有第一侧和第二侧的衬底膜，所述衬底膜可选地是柔性的和/或包括塑料和/或复合材料；至少在所述衬底膜的所述第一侧上设置(308、310、312)一个或多个第一功能部件，所述功能部件可选地包括装饰性、信息性、其他光学、保护性、电气和/或电子部件，诸如导体和/或电子部件；在所述衬底膜的所述至少第一侧上布置(316)至少一个层，所述至少一个层优选地至少部分地包括基本上电绝缘和/或导电的材料，可选地包括塑料材料；可选地选择性地且局部去除(318)所述衬底膜的至少一部分，以使得在所述结构中释放出空间(206)，所述空间可选地包括所述衬底膜中的通孔，其中，提供给所述衬底膜的脱离增强部件被配置为有助于去除所述至少一部分，使得相邻的剩余膜材料(如有)、所述布置的层和所述第一功能部件得以保留，并优选地保持基本完整；以及将至少一个第二功能部件设置(320)到释放以供使用的所述空间中，以使得所述至少一个第二功能部件至少在功能上，优选地在光学上、电学上和/或电磁上与所述一个或多个第一功能部件中的至少一个连接。

Description

具有嵌入式功能性的多层结构及相关多层结构的制造方法

技术领域

通常，本发明涉及电子装置、相关联器件、结构和制造方法。特别地但非排他地，本发明涉及包含多个功能部件的多层结构的制造。

背景技术

在电子和电气产品的背景下，存在各种不同的堆叠组件和结构。

电子产品和相关产品集成背后的动机可能与相关的使用环境同样多样。当所得解决方案最终表现出多层特性时，通常会寻求尺寸节省、重量减轻、成本节省或仅部件的有效集成。反过来，相关联使用场景可能涉及产品包装或食品包装、器件壳体的视觉设计、可穿戴电子装置、个人电子器件、显示器、检测器或传感器、车辆内部和车辆电子装置、天线、标签等。

通常可通过多种不同的技术将诸如电子部件、IC（集成电路）和导体等电子装置设置到衬底元件上。例如，诸如各种表面安装器件（SMD）等现成的电子装置可被安装在最终形成多层结构的内部或外部界面层的衬底表面上。另外，落入术语“印刷电子装置”下的技术可被应用来实际地直接生产电子装置，并附加地应用于相关联衬底。在此上下文中，术语“印刷”是指能够通过基本上加成的印刷工艺从印刷品产生电子/电气元件的各种印刷技术，包括但不限于丝网印刷、苯胺印刷、平版印刷和喷墨印刷。所使用的衬底可以是柔性的，而印刷材料可以是有机的，但并非总是如此。

注射模制结构电子学（IMSE）的概念实际上涉及以多层结构的形式构建功能器件及其部件，所述多层结构密封电子功能性以及可能的其他功能性。

在IMSE工艺中，可首先将期望功能的不同部件施加到至少一个衬底膜。然后可将一个或多个膜插入在注射模制腔中，在所述腔中将热熔态材料注射在膜上或膜之间，从而编程所得多层结构的组成部分。

IMSE的一个有趣特性还在于，电子装置通常并非总是根据整体目标产品、零件或总体设计的3D模型制造为3D（非平面）形式。为了在衬底上以及在相关联最终产品中实现电子或其他元件的期望布局，仍可使用电子组件的二维（2D）方法将电子装置设置在最初为平面的衬底（诸如膜）上，因此可将已经容纳电子装置的衬底可选地随后形成为期望三维（即3D）形状，并通过例如覆盖并嵌入诸如电子装置等底层元件的合适塑料材料进行包覆模制，从而保护并潜在地将元件从环境中隐藏起来。

当多层结构装载有各种电子装置时，它可能并不总是独立地（即自主地）完全起作用。相反，可能必须向其提供各种功率、数据和/或控制连接，这通常需要提供例如电连接器和相关接线。

在一些情况下，当诸如电子、光学或光电部件等一个或多个功能元件将包括在多层结构中时，在例如通过模制或层压来实际堆叠层期间，集成这些元件变得困难，因为例如期望层形状、尺寸、元件定位和对准方面的目标配置总体上和相互地使用现代方法很难实现。然而，已经发现要设置在结构中的一些功能元件对许多现象敏感，诸如在堆叠期间或例如专门模制的工艺（例如3D成形工艺）期间承受它们的压力或温度，由于连接、制造或形成层时的相关联高破损风险，即使不是不可能，这也使较早将这些元件插入在结构中具有挑战性。

在一些情况下，试图将所有功能部件整合在要构建的多层结构内的期望目标位置中的过程中同时将各层夹在中间的措施通常会导致繁琐、复杂且缓慢的制造工艺，且潜在的产量低，因此用于在多层结构中提供功能部件的独特替代技术引起了相当大的兴趣。

此外，在一些情况下，已经发现，在层的构造或集成时已经需要锁定多层结构的内部和功能性，从不同用途的角度出发，最终可以找到一些更普遍适用的结构。

发明内容

本发明的目的是在整体多层结构和功能元件或部件（诸如嵌入其中的电子装置）的背景下，至少缓解与现有解决方案相关联的一个或多个上述缺点。

所述目的通过根据本发明的用于制造集成式多层结构和相关多层结构的方法的各种实施例来实现。

根据本发明的一个实施例，一种用于制造集成式多层结构的方法包括：

获得由选定的材料制成并具有第一侧和第二侧的衬底膜，所述衬底膜可选地是柔性的和/或包括塑料和/或复合材料；

至少在所述衬底膜的所述第一侧上设置一个或多个第一功能部件，所述一个或多个第一功能部件可选地包括装饰性、信息性、其他光学、保护性、电气和/或电子部件，诸如导体和/或电子部件；

在所述衬底膜的所述至少第一侧上布置至少一个层，所述至少一个层优选地至少部分地包括基本上电绝缘和/或导电的材料，可选地包括塑料材料；

可选地选择性地且局部去除所述衬底膜的至少一部分，以使得在所述结构中释放出空间，所述空间可选地包括所述衬底膜中的通孔，其中，提供给所述衬底膜的脱离增强部件被配置为有助于去除所述至少一部分，使得相邻的剩余膜材料（如有）、所述布置的层和所述第一功能部件得以保留，并优选地保持基本完整；以及

将至少一个第二功能部件设置到所述释放以供使用的空间中，以使得所述至少一个第二功能部件至少在功能上，优选地在光学上、电学上和/或电磁上与所述一个或多个第一功能部件中的至少一个连接。

根据另一实施例，一种集成式多层结构包括：

衬底膜，具有第一侧和第二侧，所述衬底膜可选地是柔性的和/或包括塑料材料；

一个或多个第一功能部件，至少设置在所述衬底膜的所述第一侧上，可选地包括装饰性、信息性、其他光学、电气和/或电子部件，诸如导体和/或电子部件；

至少一个层，可选地包括塑料材料或由塑料组成，至少被布置，可选地模制在衬底膜的所述第一侧上，以及

脱离增强部件，相对于衬底膜的至少一部分设置，以有助于去除至少一部分，使得相邻的膜材料（如有）、所述布置的层和所述第一功能部件在去除期间保持完整，同时在所述结构中释放空间，所述空间可选地限定所述膜中的通孔，以使得能够至少部分地用一个或多个第二功能部件填充所述空间，所述第二功能部件优选地与所述一个或多个第一功能部件进行功能连接。

根据另一实施例，一种集成式多层结构包括：

衬底膜，具有第一侧和第二侧，所述衬底膜可选地是柔性的和/或包括有机和/或复合材料，

一个或多个第一功能部件，至少设置在所述衬底膜的所述第一侧上，可选地包括装饰性、信息性、其他光学、电气和/或电子部件，诸如导体和/或电子部件；

至少一个层，可选地是塑料材料，被布置，可选地模制在衬底膜的所述第一侧上，其中，在所述结构中限定空间，所述空间包括所述膜中的通孔，诸如孔或腔，所述空间优选地通过局部去除所述衬底膜的至少一部分获得；以及

至少一个第二功能部件，设置到所述空间中，以使得其至少在功能上，优选地在电气或电磁上与所述第一功能部件中的一个或多个连接。

仍根据另一实施例，一种集成式多层结构包括：

至少一个层材料层，可选地由模制塑料材料制成，

一个或多个第一功能部件，通过所述衬底膜提供给所述至少一个材料层，可选地包括装饰性、信息性、其他光学、电气和/或电子部件，诸如导体和/或电子部件，所述一个或多个第一功能部件可选地限定孔；以及

至少一个第二功能部件，优选地至少部分地设置到所述孔中，以使得其至少在功能上，优选地在电气或电磁上与所述第一功能部件中的一个或多个连接。

如本领域技术人员所了解，本文中提供的关于多层结构的实施例的各种考虑可适当地变通地应用于制造方法的实施例，反之亦然。然而，本领域技术人员可灵活地组合各种实施例和相关部件，以提出本文一般公开的部件的优选组合。

根据实施例，本发明的效用来自多个问题。

通常，通过建议的选择性分层或完全去除衬底膜，使得有可能通过在构造已经包含所述薄膜和多个部件以及在其上设置的模制或铸造层的多层结构之后，在多层结构中附接或直接生产相关联元件来添加一个或多个新的功能部件，包括但不限于光学装置、触觉装置、电子装置等。替代地或附加地，本发明的各种实施例类似地使得能够方便地建立外部连接，诸如到结构内部的电气、机械或光学连接。可例如通过在结构中使用不同的适用的脱离增强措施以及从所述结构至少选择性地去除所述衬底膜来释放，即建立和/或揭示用于容纳附加部件的空间。附加部件可至少在功能上与已经存在于所述结构中的一个或多个其他部件连接。因此，可将新的功能性动态地并且灵活地添加到并且嵌入在已经至少部分地被先前构造的多层结构中。

本发明的各个实施例还可增强整个结构或其中设置的特定部件的热管理，或者特别是热量管理，因为适用的导热材料部件（固体元件、气态物质等）可向所述结构供应，并例如通过释放的空间与其内部接触。诸如大功率LED等某些部件（例如，相关联功率可能在大约一瓦或几瓦，甚至几十瓦的量级）通常不能直接地被模制，例如，由于在操作期间会产生大量热量，因此会在所述衬底膜上设置塑料或其他材料制成的塑料。通过本发明的各种实施例，也可在所述多层结构中设置此类LED或其他大功率/发热元件，使得仍可使用例如单独的壳体和/或增强的热传递来令人满意地管理它们的热传导。

作为考虑到提供一个或多个连接器作为附加功能部件的实际实例，在一些实施例中，在所述多层结构的所述内部、嵌入式部件与外部器件、系统或结构之间的连接提供电气（例如，电源和/或通信）连接提供电连接器的电气或其他连接器结构或简单地连接器可以可靠地实现并且以良好的视觉质量集成、固定和嵌入在根据例如IMSE原则通常制造的功能（例如，电路）设计和各种含电子装置的多层结构中。因此，当优选时，可避免出现以后衬底膜穿孔或应用要求通过连接器本身或通过例如特定的打孔工具来穿过膜材料的潜在问题。

作为另一实际实例，在插入模制中，特别是例如IMSE的领域中，通常高度优选衬底膜与相邻元件或层的良好粘合。然而，通过本发明的实施例，可利用膜的选择性（在选定区域上）或完全分层来将附加的功能部件连接或添加到IMSE，这是不容易完成的或根本不能通过例如使用单次模制来完成的。当实现分层以使得例如当在至少选定的区域上去除衬底膜时电导体或附加部件仍保持附接到模制塑料的侧时，可灵活方便地将其他部件后组装到已经建立的多层结构上。附加功能可以是例如发光部件（诸如LED）、压力传感器、电容传感器、触觉部件（诸如触摸检测传感器等）。

更进一步，需要精确定位或例如与其他元件的对准的部件可受益于本发明。例如，LED或其他光源可能必须与多层结构中设置的其他功能性或特定光学部件（例如透镜、反射镜、棱镜或光导）对准，传统上认为这是困难的，因为由于分辨率和由所使用的制造技术（诸如层的模制/层压）设置的相关约束，相互对准的部件的定位和对准导致的不精确性。现在，可在导致误差的制造阶段之后完成最终定位或对准。

此外，在一些实施例中，可提出软（可变形）例如基本上是刚性或硬性的材料的有利组合。因此，可创建诸如组合的压力传感器-电容式按钮等功能性。例如，使用例如用于在膜上产生较硬和/或较硬的材料并去除膜第一注射，随后使用第二模制注射，导电软材料或大体上软的功能部件可被注射模制或以其他方式设置在结构中。在一些实施例中，软材料可通过粘合剂经由或例如在去除的部分中附接到结构。换句话说，可获得较早实际上不可行的结构和功能组合布置。

在以上和其他使用场景中，通常认为有益的是至少局部地引入具有一个或多个脱离增强部件的所述衬底膜，以使得所述膜或在一些实施例中的膜可与最初设置在所述膜上的一个或多个部件分离，例如图形印刷、导电或其他功能性油墨，以使得在选择地去除膜的同时，所述部件保持粘合到例如注射模制的树脂或设置在所述膜上的其他层。在由于至少局部去除所述膜而提供的空间中，可对诸如功能部件等暴露的内部进行后处理，并且可用优选至少与现有功能性可操作地连接的附加功能性填充所述空间。在其他选项当中，所述脱离增强部件可包括例如在膜表面上设置的保护层或部件。可选择保护层或类似部件，以使得其与诸如模制材料或例如图形和功能性油墨等其他相邻材料的粘合性相对较差（或至少较差），因此在设置所述树脂或其他层后，可将所述保护层或类似部件剥离或优选地与所述衬底的匹配部分一起以其他方式提取。

本文中提出的制造方法的不同实施例在某种程度上仍易于理解和使用，并且被认为是有益的，不必为了在多层结构中增加期望的功能性而采用全新的或不同的制造技术。将膜形成为期望3D形状，例如在其上设置诸如导体或另外的电子装置等部件之后（尽管衬底膜仍基本上是平面的），可另外减少或消除对衬底上电子装置的潜在乏味且易于出错的3D组装的需求。通过本发明的实施例，之后可以巧妙地在结构中设置对3D成形或建立多层结构的其他阶段所产生的力或其他影响（例如，模制或铸造引起的热量或压力）敏感的功能元件，例如各种电子装置、光学装置或（例如，压电）触觉装置。

所获得的多层结构可用于在不同的主机元件中建立期望的器件或模块，诸如车辆或特定（车载）电子装置、包括车辆照明的照明器件、车辆和其他地方的用户界面、仪表板电子装置、车载娱乐器件和系统、车辆内部或外部面板、智能服装（例如，衬衫、夹克或裤子或例如压力衣）、其他可穿戴电子装置（例如，腕带器件、头饰或鞋类）、个人通信器件（例如，智能电话、平板手机或平板电脑）和其他电子装置。所获得的结构的集成度可能是高且期望的尺寸，诸如其厚度可能较小。

所使用的膜和通常的材料层可在其上包含图形和其他视觉和/或触觉上可检测的部件，因此除了可容纳和保护电子装置之外，这些膜/层还可具有美学（装饰）和/或信息性功能。膜/层至少在一些地方可以是半透明或不透明的。它们可表现出期望颜色或包括相对于结构的对应部分呈现出期望颜色的部分。因此，所获得的多层结构可结合一个或多个可选地确定诸如文本、图片、符号、图案等的图形的颜色/着色层。这些层可由例如具有某些颜色的专用膜来实现，或提供作为现有膜、模制层和/或其他表面上的涂层（例如通过印刷）。多层结构的外膜可被配置为建立相关联主体产品或主体结构的外表面和/或内表面的至少一部分。

可在结构的外表面下方设置各种可见或视觉部件，诸如图形图案或着色，以使部件保持隔离，并因此被保护免受至少来自主体衬底膜和任选的模制层的厚度的环境影响，取决于这些环境影响，膜的侧相对于环境威胁设置。因此，不同的冲击、摩擦、化学药品等可能容易损伤例如喷漆、印刷或安装的表面部件不会影响或到达这些部件。可容易地将材料层，诸如由衬底或其他膜限定的材料层，制造或加工，任选地切割成具有必要特性的期望形状，诸如用于暴露诸如模制材料的底层部件的孔或凹口。

表述“多个”在本文中可指从一（1）开始的任何正整数。

表述“多个”可分别指从二（2）开始的任何正整数。

如果没有另外明确说明，则术语“第一”和“第二”在本文中用于将一个元件与其他元件区分开，并且不特别地对它们进行优先排序或排序。

当本文中提及多层结构、相关的制造方法或其中包括的部件的“不同”或“各种”实施例时，除非另外明确指出，否则这些实施例应被认为是相互补充的并因此可以在常见实施例中实现，除非以其他方式明确陈述或以其他方式使本领域技术人员清楚，所关注的解决方案是用于实现所述解决方案的完全相同部件的彼此明确互斥的替代解决方案。

附图说明

接下来，将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1 示出了根据本发明的多层结构的两个实施例，还表示了组合的潜在整体工艺的两个不同阶段。

图2 经由示意性侧视图或横截面图在将功能元件集成在至少部分已经制造的多层结构中的一般上下文中示出根据本发明的多层结构的一个实施例、相关材料的去除以及后续设置另外的功能元件。

图3 是公开根据本发明的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1通过（横截面）侧视图示出了根据本发明的多层结构的实施例100。还示出了另一实施例120，其可在从实施例100中去除材料并且在释放空间中至少部分地提供至少一个功能部件之后从所述实施例获得。

多层结构100可本身建立最终产品，例如，电子器件，或作为例如集合部分或模块布置在主机器件、主机系统或主机结构中或至少连接至主机器件、主机系统或主机结构。结构100可包括许多其他元件或层，为了清楚起见，未在图中明确示出。

结构100包含具有两个基本上相对的侧102A、102B的至少一个衬底膜102。

在各种实施例中，衬底膜102通常可包括一种或多种材料或由一种或多种材料组成，诸如塑料，例如热塑性聚合物和/或有机或生物材料，参考例如木材、纸张、硬纸板、皮革或织物，或这些材料中的任何一种彼此之间或与塑料或聚合物或金属的组合。衬底膜102通常可包括热塑性材料或基本上由热塑性材料组成。膜102可包含复合材料。膜102可在其任一侧上包括涂层。膜102至少在一些位置处可以是基本上柔性的或可弯曲的。在一些实施例中，膜102还可以是基本上刚性的和不易弯曲的。膜102的厚度可根据实施例而变化；例如，它可能只有几十毫米或几百毫米，或者厚得多，例如是一毫米或几毫米的数量级。膜102可具有恒定或变化的厚度和/或一般构造。

基于前述内容，衬底膜102可例如包括选自由以下各项组成的组的至少一种材料：聚合物、热塑性材料、电绝缘材料、导电材料、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚碳酸酯（PC）、共聚酯、共聚酯树脂、聚酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物（MS树脂）、玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、碳纤维、复合材料、有机材料、生物材料、皮革、木材、纤维素、纺织品、织物、金属、有机天然材料、实木、单板、胶合板、树皮（bark/tree bark）、白桦树皮、软木、天然皮革、天然纺织品或织物材料、天然生长材料、棉、羊毛、亚麻、丝绸，以及以上任何一种的组合。

物品104是指设置在膜102上的至少一个层。层104可能已经通过模制（诸如注射模制）或铸造（诸如浸渍）相关联材料而被制造到膜102上。替代地或附加地，层104可以被布置到层102上，其方式为将其作为例如现成元件利用例如机械粘合、化学粘合、电气粘合、电气粘合、热、压力、溶剂和/或粘合剂层压到膜102上。

布置在膜102上的层104通常可包括多种材料，诸如聚合物、有机材料、生物材料、复合材料以及它们的任何组合。材料可包括热塑性和/或热固性材料。所包括的层和其他部件的厚度以及因此整个结构100的厚度可根据实施例而变化。例如，可以是一毫米、几毫米或几十毫米的数量级。材料可以是例如电绝缘或导电的。在一些实施例中，层104可例如包括选自由以下各项组成的组的至少一种材料：弹性体树脂、热固性材料、热塑性材料、PC、PMMA、ABS、PET、共聚酯、共聚酯树脂、尼龙（PA，聚酰胺）、PP（聚丙烯）、TPU（热塑性聚氨酯）、聚苯乙烯（GPPS）、TPSiV（热塑性有机硅硫化橡胶）和MS树脂。

至少局部地，可以存在多个另外的层103、103B、103C或一般部件，因此有可能附加地或替代地还包括例如设置在膜102上并存在于例如层104与膜102之间和/或布置在结构中的其他位置（诸如在层104的相对侧上）的各种部件或其他元件105（参见物品108、110和最顶层105）。这些层和其他部件可以具有变化的功能，例如保护性、美学、装饰性或其他视觉/光学功能、感测功能、导电功能、绝缘功能、附接或固定功能、间隔功能等。诸如层103、103B、103C或元件105等部件可各自具有尺寸，诸如其自有厚度（如图所示）以及表征材料。替代地，诸如层103、103B，103C等多个部件可在例如厚度或材料方面相互具有至少部分地相同或类似的配置。

如上文也提到，在一些实施例中，多层结构100可包括另外的衬底膜102B，或者可弯曲的公共衬底膜102C（如图中也示出），以便在多层堆叠件中限定若干层102A、102B（层102B可被认为由衬底102A的延伸部分形成）。可在层104的相同和/或不同侧上设置不同的膜或膜层102A、102B。膜或膜层102B还可具有其他部件，诸如图形、导电迹线、电绝缘部件或例如可选地在面向层104的一侧和/或面向环境或可选的其他层110的一侧上的部件（在如图所示）。若干膜或膜层102A、102B可以可选地通过例如穿过诸如层104等中间层设置的导电通孔连接在一起，如果未由单件建立。

前述部件可包括例如选自由以下各项组成的组的至少一个元件（装饰性部件在此也可被认为是功能部件，因为除了其他可能的功能之外，还具有相关联装饰功能）：电导体、印刷电导体、电绝缘体、电导体、导电通孔、电路设计、接触焊盘、电路迹线、电极、图形、图形油墨层、导电油墨层、视觉指示器、电气元件、电子部件、集成电路、光学元件、发光元件、LED、OLED、光检测元件、透镜、光导元件、光衍射器、光准直器、光导、传感器、压力传感器、接近传感器、开关、压电元件、触觉元件、机电元件、处理元件、天线、存储元件和通信元件。

在各种实施例中，导电部件可包括选自由以下各项组成的组的至少一种导电材料：导电油墨、导电纳米颗粒油墨、铜、钢、铁、锡、铝、银、金、铂、导电粘合剂、碳纤维、合金、银合金、锌、黄铜、钛、焊锡及其任何组分。所使用的导电材料在期望波长下，诸如可见光下，可以是光学不透明的、半透明的和/或透明的，以便例如掩蔽诸如可见光等辐射或使辐射从导电材料反射、被导电材料吸收或从导电材料中穿过。

利用例如印刷电子技术，诸如丝网印刷、苯胺印刷、凹版印刷、胶版印刷或喷墨，一个或多个部件可能已经直接生产到多层结构100或其特定组成元件（诸如衬底102）。替代地或附加地，例如，可以使用蚀刻或适用的涂覆方法，诸如银涂覆或流涂。作为另一选择，现成的部件可以使用例如粘合剂、热和/或压力可选地以选定的层压方法的形式附接到结构。作为另一选择，诸如导电迹线、部件、热传导体和/或其他元件等一个或多个部件可以设置在诸如带（例如，胶带或特别地，粘合剂转移带）等至少部分预制的载体上，所述带接着被布置到衬底102上或通常布置到结构100。

在各种实施例中，考虑到例如在可见光谱中的预定义波长，所包括的衬底膜102、102B、102C、另外的层103、103B、103C、108、110和/或另外的部件105中的一个或多个可至少部分地光学上基本不透明或至少半透明。这些物品可能在其上或其中具有视觉可区分、装饰性/美学和/或信息性部件，诸如图形图案和/或颜色。通常，IML（模内标签）/IMD（模内装饰）技术可用于制造这种部件。物品可至少部分地（即，至少在一些地方）对辐射基本上光学透明，辐射诸如由结构上或结构上的其他电子装置发射的可见光。例如，透射率可以是大约75%、80%、85%、90%、95%或更高。

物品106是指衬底膜102的至少一个脱离增强部件。部件106实际上可在整个表面区域102A上方延伸，或者仅覆盖其局部（如图所示）。

在一些实施例中，衬底102的脱离增强部件106包括至少一个粘附减少部件。这种部件可包括例如气态气泡或气态材料（因此在结构100内定义非固体材料的空间，例如空气，如果实际上没有定义空隙）、可气化材料、化学或其他可分解的材料、可熔材料、可热去除材料、可化学去除材料、粘合剂滴剂或元件、固体元件和/或铸造助剂材料，所述材料设置在衬底膜102的第一侧102A上，在将其他部件和例如层104布置在衬底膜的第一侧上之前，优选地与衬底膜102的第一侧102A上的表面接触。

优选地，设置在膜102上的粘附减少部件被配置为减少膜对旨在保留在结构100中的相邻材料（诸如层104的材料）和/或中间材料（诸如料层/部件103、103B（如有，可以指材料层）的材料（例如，装饰/图形油墨、导电油墨或其他功能性油墨））或例如设置在粘附减少部件与层104之间并接触粘附减少部件的粘附。

在各种实施例中，粘附减少部件可包括低粘附力材料，诸如固体材料，考虑到并面向层104以及可能在中间的紧邻的部件103、103B。

在各种实施例中，在将至少一个粘附减少部件设置在衬底膜102上并穿过膜102的至少一部分之后，所述至少一个粘附减少部件可以保持原样（即，相关联材料和结构按原样设置在膜102上）。

在一些其他的、补充的或替代的实施例中，至少一个脱离增强部件106可包括将在将膜102的至少一部分从结构100移除之前或时被另外激活或以其他方式处理以增强其分离特性（诸如粘附减少特性）的材料。

例如，可任选地通过热或化学暴露将部件转变成不同的物质或构造状态，所述热或化学暴露通常可具体地作用于部件或多层结构。例如，可施加热量以将固体材料转变成熔融形式（考虑例如糖或盐）或使材料气化。最初设置的部件因此可视为转换版本的前体。在一些实施例中，材料可被配置为经受期望转变，而不需要随后触发或执行任何特定的外部诱导的激活过程，例如由于内部化学或其他工艺的影响，所述工艺可任选地在将材料设置到衬底102上之后立即开始。

在各种实施例中，通过任何合适的技术（诸如至少一种选定的印刷电子技术，例如上文中列出的一种）或通过应用选定的涂布技术（诸如流涂或银涂布），或使用载体（例如胶带）将粘附减少部件或一般的脱离增强部件设置在膜102或相邻层上，如以上文关于将其他部件布置到结构100所讨论。然而，所述部件可安装在膜102上，并且可选地使用例如粘合剂、热、压力或一般的合适的层压技术固定。在一些实施例中，使用例如自从在膜102上产生（诸如模制）诸如层103、103B或104等相邻部件以来已从相关联空间转变或去除的固体材料片，可产生诸如气体或具体地空气填充的腔等部件。

在各种实施例中，至少一个脱离增强部件106的材料可被配置为例如通过以化学方式弱化或薄化衬底膜102的材料。因此，随后至少部分地去除膜102可附加地或单独地经由其作为侧102B的补充或替代的第一侧102A发生。

在各种实施例中，至少一个脱离增强部件106包括选自由以下各项组成的组的至少一个元件106B：（衬底）膜中的预切割部分、膜中的薄化部分、膜中的薄化生成部分，诸如膜中薄化铸造或模制部分和大体上膜中的弱化部分。

例如通过机械或化学方法（雕刻、蚀刻、钻孔、锯切、切割、打磨、刺穿等）获得的这些和类似部件可被配置为就例如沿着由部件限定的形状便利地机械地去除其至少一部分而言局部地弱化衬底膜102。

切换到实施例120，通常认为实施例120的各种部件与实施例100的各种部件类似，并且在此不再重复以避免不必要的冗余。

然而，实施例120与实施例100的不同之处在于，借助于一个或多个上述脱离增强部件106，已从多层结构去除衬底102的至少一部分，即仅一部分（示出）或基本上整个衬底102。可通过诸如从膜102的第二侧102B执行的所述第二侧执行的诸如剥离或拉动等动作来去除至少一部分，但如前所述，去除动作可附加地或替代地经由第一侧102A进行，即从剩余结构内或通过剩余结构进行。

在所述去除期间，粘附减少部件106或其内部材料可能已经被一起去除并且可能仍与所述部分连接。这可能适用于变成固体、液体或凝胶状物质，而气体，例如腔型部件106中潜在存在的空气或一般的气态的材料可能已经自由逸出相关空间。

因此，由脱离增强部件106和/或衬底102释放的并且通常至少部分最初限定和/或占据的空间已经变得可用于不同目的，包括但不限于执行针对结构的暴露内部（诸如内部层103、103B或其他部件105）的一个或多个后处理任务（诸如成形），或另外在结构中添加一个或多个优选的功能部件。

在图中，第二功能部件122已经有利地设置到释放空间中，使得它至少在功能上，优选地在电学、电磁或光学上与已经在上文中讨论的结构中已提供的一个或多个第一功能部件连接。第二功能部件122可基本上包括在此先前列为潜在的第一功能部件的任何元件。另外，它可包括例如大功率或其他发热元件，诸如大功率LED、气体传感器或一般的大气传感器或其他外部条件测量传感器，或在任何其他元件的操作或安装中可选地受益于在某些制造阶段（诸如模制或成形）后在结构或器件周围的位置，如上所述。

所释放的空间可能已被提供的第二功能部件122和可选的其他材料或“填充物”部分或全部消耗。然后可将诸如附加层124等其他部件提供给结构120，以用于固定、保护、美观、承载元件或部件或其他目的。

如图中虚线123所示，第二功能部件122可从结构突出，与其形成平坦的表面，或者可在空间中深处布置，以使得孔仍然保留在结构的外围，除非被可选的另外的部件或填充物覆盖。

在各种实施例中，通过优选地利用粘合剂或溶剂将第二功能部件122附接作为基本的现成元件，或通过可选地通过注射模制将所述第二功能部件至少部分地直接生产（制造）到孔中，可设置所述第二功能部件。

在各种实施例中，在将第二功能部件122安装或直接制造在结构120中时，所述第二功能部件（诸如光源、透镜或其他光学或电功能部件）可能已经与一个或多个所述第一功能部件（同样，例如光学或电气部件）或设置在衬底膜的第一侧上的其他部件。

在一些实施例中，第二功能部件122包括诸如电连接器等连接器或例如在一端或两端的具有连接器的电缆。连接器可包含具有例如整体或复合结构的主体构件。诸如其主体构件等连接器可包括例如基本上电绝缘的材料，诸如选定的塑料（例如聚碳酸酯、聚酰亚胺）或陶瓷材料。然而，在提供电连通性方面，连接器优选地包括多个导电接触元件，诸如销或可选地从主体伸出的其他部件。可利用接触元件来电（电流）耦合到电缆的导体，耦合到外部器件或结构（诸如主机器件或结构），或例如耦合到另一连接元件，诸如另一连接器。然而，它们可耦合到结构120内的导电部件。

图2经由示意性侧视图或横截面图在将功能元件集成在至少部分已经制造的多层结构内的一般上下文中示出根据本发明的多层结构的更具体实施例、相关材料的去除以及后续设置另外的功能元件。在图1的描述中给出的考虑在这里仍然总体上完全适用，反之亦然，例如关于使用的材料、尺寸、层和其他方面。

通过所述实施例，有可能引入数个脱离增强部件，例如衬底膜102上的脱离增强区域106，其中相对于脱离增强部件上的相邻材料（诸如塑料或油墨层）的粘附力要比其他情况低，因此膜102可与相邻层分离或一般的功能部件，诸如图形印刷203C或功能印刷203、203B，以使得相关联图形203C和功能油墨203、203B保留在结构中。膜102因此可从选定的区域被去除，并且剩余的图形203C和功能油墨203、203B例如可暴露于后处理。

如200处所示，衬底膜102的表面的一个或多个选定区域例如以保护层的形式具备脱离增强部件106，优选地通过使用例如选定的印刷电子技术印刷所述脱离增强部件。选择部件106的材料特性，以使得其对例如相邻的功能性油墨203、203B具有较差的粘附力（并且例如对衬底102的粘附性较差），可进一步印刷在其上，因此，如220所示，衬底膜在设置（诸如注射模制）层104之后，可将102局部地，即基本上在部件106的位置处，剥离、切割或以其他方式去除。例如，这使残留在多层结构中的功能性墨层203、203B暴露出来以进行进一步处理。在部件106的位置上没有层203B的情况下，设置在墨层203上的图形（墨）层203C也可被相应地暴露。

如240处所示，在去除膜102之后，确实可从外部到达功能性油墨层203、203B和功能性（功能部件，诸如选定的材料、部件或其他元件，例如LED或可选地被配置为照射例如图形油墨203C的其他光源）122可方便地添加在最初由部件106占据的释放空间206和衬底膜102的去除部分中。

图3在1800处包括根据本发明的方法的实施例的流程图。

在用于制造多层结构的方法的开始，可执行启动阶段302。在启动期间，可能会执行必要的任务，诸如材料、部件和工具的选择、获取、校准以及其他配置任务。必须特别注意，各个元件和材料的选择可协同工作并经受选定的制造和安装工艺，当然，最好根据制造工艺规范和部件数据表或通过调查和测试所生产的原型预先对其进行检查。因此，可使诸如模制/IMD（模内装饰）、层压、粘合、（热）成形、铸造、电子组装、剥离、切割、钻孔和/或印刷设备等所使用的设备上升到操作状态。

在304处，获得了如上所述的用于容纳电子装置和/或其他部件（诸如图形、材料层、光学元件等）的塑料或其他材料的至少一个层，可选地是柔性的可挠曲的衬底膜。衬底膜最初可基本上是平面的或例如弯曲的。在一些实施例中可获取现成的元件，例如一卷或一片塑料膜，以用作衬底。在一些实施例中，可首先通过模制或其他方法从多个选定的起始材料生产或至少处理，可选地切割和/或涂覆衬底膜本身。可选地，可在此阶段进一步处理衬底膜。

为了清楚起见，已经以某些顺序分别公开项目306-314，但本领域技术人员应当容易理解以下事实：根据每个特定的使用场景，可灵活地改变项目的相互顺序，或者它们可交替且重复地执行并整合在一起或分解成较小集合。然而，可选择性地从实现方式省略一项或多项。

项目306是指向一个或多个衬底膜提供一个或多个脱离增强部件，诸如上述粘附减少部件和/或衬底弱化的部件（预切割部分、薄化部分等）。如前所述，在一些实施例中，部件可包括例如固体材料，按现状或例如以容易受热或其他暴露的处理或转化形式，固体材料与所关注的衬底膜本身相比对材料或相关元件具有更低的粘附性，从而与其更相邻地定位。附加地或替代地，部件可包括例如气态物质，诸如空气。

项目308是指提供功能部件，诸如限定例如在衬底膜上、在衬底膜的任一侧或两侧上数个导体线（迹线，例如至少限定电路设计的一部分）、电极和/或接触焊盘的导电层或区域，优选但不一定通过一种或多种附加技术印刷电子技术。例如，可利用丝网印刷、喷墨印刷、苯胺印刷、凹版印刷或胶印平版印刷。此处可能发生培养膜的另外的动作，所述动作涉及例如在其膜印刷或大体上设置装饰性或信息性图形，诸如视觉指示器。所设置的各种部件可叠加在膜上，例如如图2所示。

在310处，数个例如电子部件类型的功能部件，诸如现成部件（包括例如各种SMD），可例如通过焊料和/或粘合剂附接到膜上的接触区域。替代地或附加地，例如可应用印刷电子技术以将部件的至少一部分（诸如OLED）直接制造到膜上。项目309涉及在膜上可能设置子组件，诸如片上系统组件。

在312处，数个例如光学或其他类型的功能部件可通过安装或直接制造设置到衬底膜上。

在314处，可能发生使用例如热成形或冷成形来3D形成衬底膜。结果，所涉及的衬底膜应表现出期望三维（基本上非平面）形状。因此，包含合适的、可成形的材料的衬底膜可被成形为更好地适合目标环境/器件和/或更好地适应各种部件。替代地，在膜上预先设置功能部件之前或例如在已经建立的多层堆叠件被设计成能够经受这种处理的情况下在模制之后，可发生成形。

在316处，如上文所预期，可选地包括例如热塑性材料的至少一个材料层布置在衬底膜上，以便覆盖例如已经在其上设置的一个或多个（第一）功能部件。如前所述，例如模制、铸造或进一步选择的层压技术通常在此处适用。

在实践中，例如，一个或多个衬底膜可用作注射模制工艺中的插入物。至少在一些实施例中，衬底膜的一侧可不含模制塑料。

如果使用两个膜，则可将它们都插入其自有半模中，以使得在它们之间注入塑料层。替代地，第二膜可随后通过合适的层压技术附接到第一膜与塑料层的聚集体。

关于所获得的堆叠多层结构的所得总厚度，鉴于制造和后续用途，所述最终总厚度取决于例如所使用的材料和提供必要强度的相关最小材料厚度。这些方面必须逐案考虑。例如，结构的总厚度可以是大约1mm或几毫米，但相当厚或更薄的实施例也是可行的。

项目318涉及去除具备至少一个脱离增强部件的至少一个衬底膜的至少一部分，这将揭示出结构内的最初由至少一个部件和所关注的膜的至少一部分占据的空间。至少一个脱离增强部件可使结构与膜（的一部分）一起留下，可选地仍与它们附接。在一些实施例中，部件可能必须被附加地变换，或者它可能被变换（熔化、汽化等）为例如如上文所设想的以不同物质状态，诸如气态物质，来增强其粘附减少性能和/或去除。

项目320是指在结构中，即在诸如由至少一个脱离增强部件和衬底膜所揭示的孔等空间中，设置一个或多个（第二）功能部件，诸如各种材料、部件和/或连接器。此外，可在此阶段例如对结构的暴露内部执行各种后处理任务。可通过层压或例如合适的涂层（例如沉积）程序将附加层提供给多层结构。这些层可具有保护性、指示性和/或美学价值（图形、颜色、图形、文本、数字数据等），并包含例如代替塑料或除塑料之外的纺织、皮革或橡胶材料。诸如电子装置等附加元件可安装在结构的外表面（诸如衬底的外部表面）上。所提供的连接器或连接器电缆类型部件可连接至期望外部连接元件，诸如外部器件、系统或结构的外部连接器或连接器电缆。

在322处，结束方法执行。

本发明的范围由所附权利要求及其等同物决定。本领域技术人员将了解以下事实：所公开的实施例仅出于说明性目的而构造，并且可容易地准备应用许多上述原理的其他布置以最适合每种潜在的使用场景。

Claims (19)

1.一种用于制造集成式多层结构的方法(300)，包括：

获得(304)由选定的材料制成并具有第一侧和第二侧的柔性衬底膜；

至少在所述衬底膜的所述第一侧上设置(308、310、312)一个或多个第一功能部件，所述一个或多个第一功能部件包括至少一个导电油墨层；

在所述衬底膜的至少所述第一侧上布置(316)至少一个层；

将所述柔性衬底膜3D成形为所选择的3D形状；

去除(318)所述衬底膜的至少一部分，以使得在所述结构中释放出空间(206)，其中，提供给所述衬底膜的脱离增强部件被配置为有助于去除所述至少一部分，使得相邻的剩余膜材料、所布置的层和所述第一功能部件得以保留；以及

将包括外部条件测量传感器的至少一个第二功能部件设置(320)到所述空间中，以使得至少一个所述外部条件测量传感器至少在电学上与所述导电油墨层连接，

通过模制将所述至少一个层的至少一种材料的至少一部分布置到所述衬底膜的至少所述第一侧上，以及

所述脱离增强部件包括设置在所述衬底膜的所述第一侧上的粘附减少部件，所述脱离增强部件包括气泡、可气化材料、可分解材料、可熔材料、可热去除材料、可化学去除材料、粘合剂滴或元件、固体元件和/或铸造助剂材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱离增强部件最初占据所述空间的至少一部分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述模制为注射模制，或所述模制使用铸造实施，或其中所述方法包括将所述衬底膜用作模具中的插入物并用所述材料包覆模制所述衬底膜的所述第一侧。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述布置包括将所述至少一个层的预先准备的至少一部分层压到所述膜的所述第一侧上。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱离增强部件在将所述至少一个层布置在所述衬底膜的所述第一侧上之前，设置在所述衬底膜的所述第一侧上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述粘附减少部件被配置为减少所述衬底膜对所述布置的至少一个层的材料和/或所述一个或多个第一功能部件中的设置在所述粘附减少部件与所述布置的至少一个层之间的至少一个部件的材料的粘附。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在所述去除期间或之后，去除所述粘附减少部件的材料。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，通过涂布或印刷电子技术在所述膜上设置所述粘附减少部件。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述一个或多个第一功能部件中的至少一个是通过印刷电子技术印刷的。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述一个或多个第一功能部件包括至少两个堆叠的部件。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述去除包括剥离或以其他方式提取所述膜的所述至少一部分。

12.根据权利要求1或2所述的方法，包括选自由以下各项组成的组的至少一个活动：将所述脱离增强部件转变为不同物质状态或构造，并使所述布置的至少一个层或设置于其上并与空间相邻的层或部件经受后处理。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述空间被所述设置的至少一个第二功能部件完全或部分地填充。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个第二功能部件中的至少一个部件的设置方式为：将所述至少一个部件作为至少部分预先准备的元件进行附接。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脱离增强部件包括选自由以下各项组成的组的至少一个元件：所述膜中的预切割或穿孔的部分、所述膜中的变薄部分、所述膜中的薄化生成部分、所述膜中的局部薄化铸造或模制部分、所述膜中的弱化部分。

16.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个第二功能部件中的至少一个部件与所述第一功能部件中的一个或多个或设置在所述结构中的其他部件对准。

17.根据权利要求1或2所述的方法，包括在所述至少一个层上布置另外的膜。

18.一种集成式多层结构(120、240)，包括：

柔性衬底膜(102)，具有第一侧(102A)和第二侧(102B)；

一个或多个第一功能部件(103、103B、103C、105)，至少设置在所述衬底膜的所述第一侧上，所述一个或多个第一功能部件包括至少一个导电油墨层；

至少一个层(104)，在所述衬底膜的所述第一侧上，其中，在所述结构中限定空间(206)，所述空间包括所述膜中的通孔；以及

包括外部条件测量传感器的至少一个第二功能部件(122)，设置在所述空间中，以使其至少在电气上与所述导电油墨层连接，

通过模制将所述至少一个层的至少一种材料的至少一部分布置到所述衬底膜的至少所述第一侧上，

其中，在所述柔性衬底膜上设置所述一个或多个第一功能部件中的一个或多个之后，所述柔性衬底膜被3D成形为所选择的3D形状。

19.一种集成式多层结构(100、200)，包括：

柔性衬底膜(102)，具有第一侧(102A)和第二侧(102B)，

一个或多个第一功能部件(103、103B、103C、105)，至少设置在所述衬底膜的所述第一侧上，所述一个或多个第一功能部件包括至少一个导电油墨层；

至少一个层(104)，布置在所述衬底膜的至少所述第一侧上；以及

脱离增强部件(106、106B)，相对于所述衬底膜的至少一部分设置，以有助于去除所述至少一部分，使得相邻的膜材料、所述布置的层和所述第一功能部件在所述去除期间保持完整，同时在所述结构中释放空间(206)，以使得能够至少部分地用包括至少外部条件测量传感器的一个或多个第二功能部件(122)填充所述空间，所述外部条件测量传感器至少与所述导电油墨层进行电连接，其中，

通过模制将所述至少一个层的至少一种材料的至少一部分布置到所述衬底膜的至少所述第一侧上，

在所述柔性衬底膜上设置所述一个或多个第一功能部件中的一个或多个之后，所述柔性衬底膜被3D成形为所选择的3D形状，以及

所述脱离增强部件包括设置在所述衬底膜的所述第一侧上的粘附减少部件，所述脱离增强部件包括气泡、可气化材料、可分解材料、可熔材料、可热去除材料、可化学去除材料、粘合剂滴或元件、固体元件和/或铸造助剂材料。