CN112640586A - 电节点、用于制造电节点的方法、电节点条或片和包括所述节点的多层结构 - Google Patents
电节点、用于制造电节点的方法、电节点条或片和包括所述节点的多层结构 Download PDFInfo
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Abstract
呈现了一种电节点(100)、方法、电组合件如节点条或片、相关的多层结构和制造方法。所述电节点包括限定腔的第一衬底膜(10)和被布置成至少部分地填充所述腔并嵌入有或至少部分地覆盖布置在所述腔中的至少一个电元件(12)的第一材料层(30)。
Description
技术领域
本发明总体上涉及电子组合件。具体地，然而非排他性地，本发明涉及用于实施包含模制的如注塑模制的塑料材料层的电子组合件中的一个或多个功能的电节点。
背景技术
在电子设备和电子产品的背景下，存在各种不同的堆叠式组合件和结构。电子设备和相关产品的集成背后的动机可以与相关的使用背景一样多样化。当所得的解决方案最后展现出多层性质时，相对经常寻求的是尺寸节约、重量节约、成本节约或者仅仅是组件的高效集成。相关联的使用场景进而可以涉及产品包装或食品盒、装置外壳的视觉设计、可穿戴电子设备、个人电子装置、显示器、检测器或感测器、车辆内饰、天线、标签和车辆电子设备等。
通常可以通过多种不同的技术将如电子组件、IC(集成电路)和导体等电子设备设置到衬底元件上。例如，可以在最终形成多层结构的内或外界面层的衬底表面上安装如各种表面安装装置(SMD)等现成的电子设备。另外，可以应用属于术语“印刷电子设备”下的技术以实际地将电子设备直接且另外地生产到相关联的衬底上。术语“印刷”在此背景中是指能够通过基本上增材印刷工艺从印刷品生产电子设备/电元件的各种印刷技术，包含但不限于丝网印刷、柔性版印刷和喷墨印刷。所使用的衬底可以是有机的柔性印刷材料，然而情况并非总是如此。
此外，注塑模制的结构电子设备(IMSE)的概念实际上涉及构建呈多层结构的形式的功能装置和其各部分，所述多层结构尽可能无缝地包封电子功能。IMSE的特性还在于电子设备通常根据整个目标产品、部分或一般设计的3D模型被制造成真实3D(非平面)形式。为了在3D衬底上和相关联的最终产品中实现电子设备的期望3D布局，可以使用二维(2D)电子设备组装方法仍然将电子设备设置在最初平面的衬底如膜上，因此，已经容置电子设备的衬底可以形成为期望的三维即3D形状并且例如由适合的塑料材料进行包覆模制，所述适合的塑料材料覆盖并且嵌入如电子设备等底层元件，从而保护并且潜在地隐藏元件以免受环境影响。
在典型的解决方案中，电路一直是在印刷电路板(PCB)上或衬底膜上生产的，此后，由塑料材料对所述电路进行包覆模制。然而，已知的结构和方法有一些缺陷，这仍然取决于相关联的使用场景。为了生产具有一种或多种功能的电子组合件，必须通过印刷和/或利用SMD在衬底上生产用于实现这些功能的通常相当复杂的电路，然后由塑料材料对所述电路进行包覆模制。然而，在已知的解决方案中，复杂功能的实施可能会面临由于在集成非常密集的组件和具有复杂几何形状的组件方面的挑战而产生的可靠性风险和组装成品率问题。此外，电子组合件可能会需要例如使用外部控制电子设备，这会降低集成度并且使结构不那么吸引人。直接集成密集组件和具有复杂几何形状的组件可能会具有挑战性并且潜在地风险很高，因为例如可靠性经常将受到模制压力的影响，并且不同生产阶段的组装成品率可能会非常低。安装或布置在PCB上并覆盖有塑料层的子组合件可能会经受热膨胀系数的不匹配、由于其复杂的结构而难以进行包覆模制并且在结构中表现出的应力可以将子组合件从子组合件的电触点撕下。热管理方面的挑战通常也可能会导致如过热等问题。因此，仍然需要开发与IMSE有关的结构和方法。
发明内容
本发明的目的是利用模制或铸造结构和多层结构以及嵌入其中的电子设备至少减轻与电子组合件的背景下的已知解决方案相关联的上述缺点中的一个或多个缺点。
用根据本发明的电节点、用于制造电节点的方法、相关组合件如节点条或片)和多层结构的各个实施例来实现目的。具体地，通过如各个独立权利要求所限定的电节点、用于制造电节点的方法、电节点条或片和多层结构来实现目的。
根据本发明的第一方面，提供了一种电节点。可以实现为组件的所述电节点包括限定腔的第一衬底膜和被布置成至少部分地填充腔并嵌入有或至少部分地覆盖布置在所述腔中的至少一个电元件的第一材料层。
在各个实施例中，腔可以限定或表现出例如在考虑到腔的横截面的情况下截面形状和/或整体形状，基本上是矩形、圆拱形、圆形、半球形、截锥体和/或其它一个或多个优先形状。
如第一衬底膜等衬底膜在本文中可以指这样的衬底：其中三个维度中的一个维度(例如，z，如“厚度”)相对于其它两个维度(例如，x和y)明显更短。膜衬底至少最初是基本上平面的或平面状衬底。
在各个实施例中，第一材料层可以有利地是或包括弹性材料，如弹性体或聚氨酯，所使用的所述材料可以是热塑性材料。
在各个实施例中，所述至少一个电元件可以附接或印刷如丝网印刷或喷墨印刷在所述第一衬底膜上并印刷到所述腔中。
在各个实施例中，所述电节点可以包括至少一个第二衬底，如印刷电路板、陶瓷电衬底、膜衬底、印刷膜衬底或图案化导电聚合物衬底，所述至少一个第二衬底优选地包括(例如，主控或限定)例如所述至少一个电元件中的一个或多个电元件，其中所述第二衬底可以被进一步布置成使得由其主控的至少电元件和/或其它元件定位于所述腔中并且嵌入所述第一衬底中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。
在各个实施例中，所述电节点可以包括至少一个电接触元件，所述至少一个电接触元件电连接到所述至少一个电元件，其中所述至少一个电接触元件被配置成用于提供通常从环境和/或所述节点外部(主结构、外部系统等)到所述节点和例如所述至少一个电元件中的电连接，如电流、电容或电感连接。
在各个实施例中，所述电节点可以包括第二材料层，所述第二材料层布置在所述至少一个电元件上以用于减少例如所述至少一个电元件与所述第一材料层之间的气穴。
在各个实施例中，所述电节点可以包括至少一个第二电元件，如电容式感测元件或天线或谐振元件，所述第二电元件布置在所述第一衬底膜上、与所述腔在所述第一衬底膜的相反侧上。
在各个实施例中，所述至少一个电接触元件可以布置在所述第一衬底膜的至少外围部分以用于提供到所述节点中的电连接，如通过一个或多个电流、电容或电感耦合元件。
在各个实施例中，所述电节点可以包括气穴，所述气穴在所述第一材料层内。所述气穴或通常气窝可以含有任何一种或多种气体，例如空气或惰性气体。
在各个实施例中，所述第一衬底膜可以是限定所述腔的成形如热成形衬底膜和/或注塑模制衬底膜。
在各个实施例中，所述节点或者包括至少一个节点的多层结构或组合件的实施例(在下文中更详细地描述)包括至少一个用于例如冷却或加热的热管理元件，如至少一个选自由以下组成的组的元件：散热器、散热片和热采井。所述热管理元件可以完全布置在所述腔内或部分地布置在所述腔内/外面，例如在第一衬底膜上或从所述腔的基本上敞开的一侧延伸到所述腔外面。在一些实施例中，热管理元件可以被布置成通过例如切口或穿孔穿过第一衬底膜。此外，热管理元件可以被布置成延伸穿过第二衬底(如果有的话)。
在各个实施例中，热管理元件可以包括散热器，所述散热器可以例如完全或至少部分地布置在腔里面。
在各个实施例中，作为热管理元件的一部分、与热管理元件连接或成一体的如导体、触点或连接器等一个或多个元件可以包括具有高热导率的材料，如厚铜导体。
在各个实施例中，一个或多个热管理元件如热管可以被布置成与节点的一个或多个其它特征如连接器或触点相连接，以便任选地例如作为散热器操作或将热传导到节点中或从节点中传导出去。
在例如组合件或多层结构的一些实施例中，考虑到例如在某些情形下易于(过度)加热的大功率LED，至少一个热管理元件可以基本上位于节点外面，任选地与元件如电子组件成一体或连接。热管理元件可以是基本上单片式元件、多部分元件(各部分可以可移除地或固定地连接)和/或与一个或多个其它元件如连接器或电元件成一体。
在各个实施例中，热管理元件可以被配置成至少以热的方式(如果不是以物理方式的话)连接或接触节点、节点的如电元件、填充物、衬底、导体、触点和/或连接器等特征、节点外面的其它元件和/或例如包含至少一个节点的多层结构或组合件的(电子)组件。相关联的热连接可以是基于例如对流、传导和/或辐射。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于制造电节点的方法。所述方法包括：获得限定腔的第一衬底膜；以及通过用第一材料至少部分地填充所述腔来提供第一材料层，其中布置在所述腔中的至少一个电元件被嵌入所述第一材料层中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。
在实施例中，所述方法可以包括将至少一个电接触元件设置到所述电节点，其中所述至少一个电接触元件电连接到所述至少一个电元件，并且其中所述至少一个电接触元件被配置成用于提供到所述节点中的电连接，如电流、电容或电感连接。
在实施例中，所述至少一个电接触元件可以布置在所述第一衬底膜的至少外围部分以用于提供到所述节点中的电连接。
在实施例中，所述方法可以包括在所述提供所述第一材料层之前印刷如丝网印刷或喷墨印刷位于所述第一衬底膜上并布置在由所述膜限定的所述腔中的所述至少一个电元件的至少一部分。除了印刷之外或代替印刷，可以将至少部分地现成的电元件安装在膜上。
在实施例中，所述方法可以包括：获得至少一个第二衬底，如印刷电路板或一块印刷电路板或者膜型衬底，所述第二衬底包括所述至少一个电元件；以及将所述第二衬底布置成使得所述至少一个电元件定位在所述腔中。
在实施例中，所述获得所述第一衬底膜可以包括：优选地通过使衬底膜成形如热成形成限定所述腔来进行加工；或者通过模制如注塑模制成包括所述腔来获得所述第一衬底膜。如所述至少一个电元件中的电元件等元件的至少一部分可以在成形之前(尽管第一衬底膜仍然可以是基本上平面的或者更多地稍微三维的)或之后设置到第一衬底膜。
根据第三方面，提供了一种电节点组合件，如条或片，所述电节点组合件包括多个电节点。所述条或片包括：第一衬底膜，所述第一衬底膜限定多个腔；以及相对于所述多个腔的数量至少对应数量的第一材料层，其中所述第一材料层中的每个第一材料层至少部分地填充所述腔中的相应腔并将至少一个电子组件嵌入所述第一材料层中。
在实施例中，所述电节点条或片或其它组合件可以包括所述对应数量的第一材料层中的形成公共第一材料层的至少两个第一材料层。
根据第四方面，提供了一种用于主控例如电子设备的多层结构。所述多层结构优选地包括
-至少一个电节点，所述至少一个电节点包括：第一衬底膜，所述第一衬底膜限定腔；以及第一材料层，所述第一材料层被布置成至少部分地填充所述腔并嵌入有或至少部分地覆盖布置在所述腔中的至少一个电元件；和/或
-至少一个电节点组合件，如条或片，所述至少一个电节点组合件包括：第一衬底膜，所述第一衬底膜限定多个腔；以及相对于所述多个腔的数量至少对应数量的第一材料层，其中所述第一材料层中的每个第一材料层至少部分地填充所述腔中的相应腔并将至少一个电子组件嵌入所述第一材料层中。
所述多层结构进一步优选地包括主衬底，所述主衬底被配置成主控例如电子设备，其中所述至少一个电节点或所述至少一个电节点条或片可以布置在所述主衬底上，并且优选地例如覆盖所述至少一个电节点或所述至少一个电节点条或片的模制或铸造材料层另外设置在所述主衬底上。
在实施例中，所述至少一个电节点或所述至少一个电节点条或片可以布置在所述主衬底上，使得所述至少一个或多个电元件位于所述第一衬底膜与所述主衬底之间。
在实施例中，所述多层结构可以包括至少一个第二电元件，所述至少一个第二电元件布置在所述第一衬底膜中的一个第一衬底膜上、与所述腔在所述第一衬底膜的相反侧上。
本发明提供了优于已知系统的多个优点，使得电节点降低了将功能例如形成开关模式电源和密集间距微控制器的电路集成到多层结构中的复杂性。在很多情况下接线量也有所减少。可以容易地嵌入根据本发明的电节点中的多个功能大大提高了用IMSE而非使用任何可用的传统技术来实施结构和其功能所获得的价值。例如，电节点具有可以针对效率、低电磁干扰(EMI)或其它参数进行优化的结构。例如，可以对开关模式电路系统进行定制以满足发射限制，同时使电磁兼容性(EMC)测试结果失败的风险大大降低。从软件开发的角度来看，实施IMSE结构所需的工作量也可以大大减少，因为预先选择和预先制造的电节点将具有已知结构和已知功能。为驱动器提供基于可预配置功能模型自动生成驱动器代码的可能性可以实施功能。
另外地，电节点方法使能够使用更大比例的当前可用电元件：投放市场的大多数新组件以潜在地非常高的功率密度封装在非常密集的微型封装中，由于以下物理限制，所述封装直接集成在IMSE结构中非常具有挑战性：印刷分辨率、粘合剂扩散和飞溅、可靠的空气填充和排除。对于不密切地熟悉将复杂电路系统和许多组件直接嵌入塑料中的挑战的设计者来说，电节点方法是用于集成功能的明显更安全的方式。
通过如本文所讨论的在节点、组合件或多层结构中包含热管理元件，可以减少或避免许多潜在的热管理相关问题，如电子组件过热。
基于以下详细描述，技术人员将清楚地了解各种其它优点。
表达“许多”在本文中可以是指从一(1)开始的任何正整数。
表达“多个”可以相应地指从二(2)开始的任何正整数。
如果没有另外明确陈述，则术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”在本文中用于区分一个元件与一个或多个其它元件并且不专门将所述元件进行优先级排序或排序。
本文提出的本发明的示例性实施例不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“以包括(to comprise)”在本文中用作不排除存在还未枚举的特征的开放限制。除非另外明确陈述，否则各个实施例和例如从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。
在所附权利要求书中具体阐述了被视为本发明的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，将根据对具体实施例的以下描述最佳地理解本发明本身的构造和操作方法以及其另外的目的和优点。
附图说明
在附图的各图中，通过实例而非限制的方式展示了本发明的一些实施例。
图1示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点。
图2示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点。
图3示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点。
图4A-4D示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点。
图5A和5B示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点中可利用的子组合件。
图6A-6C示意性地展示了根据本发明的一些实施例的电节点。
图7示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点条。
图8A和8B示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点片。
图9示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点。
图10示意性地展示了根据本发明的实施例的多层结构。
图11展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。
图12A和12B展示了根据本发明的实施例的制造电节点的各个阶段。
图13示意性地展示了设置有许多适用的热管理特征的电节点的另外一个实施例。
图14示意性地展示了设置有许多相关的热管理特征的电节点的再另外一个实施例。
具体实施方式
下文描述了电节点的各个实施例，以由本领域技术人员根据需要任选地灵活地和/或选择性地组合。
图1示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点100。图1中的电节点100包括第一衬底膜10和第一材料层30或容积，所述第一衬底膜如是聚碳酸酯(PC)的或包括PC、限定腔15(例如，取决于检查角度的凹陷或突出形状)，所述第一材料层或容积被布置成至少部分地填充腔15并嵌入有或至少部分地覆盖布置在腔15中的至少一个电元件12。在图1中，所述至少一个电元件12如电容式感测元件或导体或印刷电子设备组件如发光二极管已经被印刷如丝网印刷或喷墨印刷和/或以其它方式设置在第一衬底膜10上和腔15中。例如，元件12可以设置在腔15的底部上(例如，基本上居中或设置得更靠近腔的侧壁)。可以有仅一个元件12或有利地多个电元件12形成例如能够提供至少一种功能如照明的电路。此外，可以有至少一个电触点或通常连接件或连接元件16被布置到电节点100并且被配置成用于提供通常具体地从节点100外面(例如，从与节点100一起驻留在公共主表面、结构或通常衬底上的一个或多个元件和/或从所述节点外的一个或多个元件)到节点100中的电连接，如电流、电容或电感连接。电接触元件16可以在不与所述至少一个电元件12或其电路直接连接时通过中间电连接元件14如电导体14如印刷导体与其电连接为此目的，元件12可以包括许多连接特征，如端子或触点。
根据各个实施例，第一材料层30可以是或包括例如聚合物、塑料和/或硅酮。根据各个有利的实施例，第一材料层30可以是弹性的，从而为嵌入其中或至少部分地由第一材料层10覆盖的电元件或元件12提供例如机械保护。
在一些实施例中，第一材料层30可以包含多种材料或多个材料层。
图2示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点100。图2中的电节点100包括限定腔15的第一衬底膜10和被布置成至少部分地填充腔15并嵌入有或至少部分地覆盖布置在腔15中的至少一个电元件12的第一材料层30。在图2中，电节点100进一步包括包含所述至少一个电元件12的第二衬底20如印刷电路板或一块印刷电路板或者另外一个膜。此外，第二衬底20被布置成使得所述至少一个电元件12定位在腔15中并且嵌入第一材料层30中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。可以有仅一个元件12或有利地多个电元件12形成能够在第二衬底20上提供如照明等功能的电路。此外，可以有被布置到电节点100并且被配置成用于提供到节点100中的电连接如电流、电容或电感连接的电接触元件16。如上文关于图1所考虑的，电接触元件16可以任选地通过电连接元件14与所述至少一个电元件12或其电路电连接。可以有许多特征25如电元件设置到第一膜10的任何一侧(在图中描绘在面向腔15的一侧上)。
图3示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点100。图3中的电节点100包括限定腔15的第一衬底膜10和被布置成至少部分地填充腔15并嵌入有或至少部分地覆盖布置在腔15中的至少一个电元件12的第一材料层30。然而，在这种情况下，至少有两个电元件12布置在腔15中，至少一个如图1中布置并且至少另一个如图2中布置。
此外，同样适用于图1和2，可以有至少一个第二电元件26布置在第一衬底膜10上、与腔15在第一衬底膜10的相反侧上。在图3中，第二电元件26如电容式感测元件26被布置在相对于腔15的对应位置处，但是，第二电元件26可以可替代地或另外地布置在第一衬底膜10的其它部分中(参见例如图2的项25)。仍作为另外一个选择，第二电元件26可以通过第二电连接元件27和/或经由馈通28连接至如电接触元件16等特征，所述特征是与电元件12相连接的电接触元件16相同或不同的特征。
根据各个实施例，如图1-3所展示的任何实施例，节点100可以包括许多热管理特征或元件，如用于冷却节点的散热器，具体地一个或多个电元件12。例如，散热器和/或一个或多个其它热管理特征可以嵌入例如第一材料层30中和/或至少部分地设置在节点100外面(利用例如设置在如膜10等外部部分中的通孔/孔，任选地之后或之前使用例如模制例如在其上设置覆盖塑料)以提供冷却。仍进一步地，散热器或类似功能可以被布置成与外部装置或者例如电路板(考虑例如金属芯或热PCB)的热交换元件相连接。热管理元件或特征通常可以具有由所包含的一种或多种材料、尺寸、形状和/或其(表面)面积提供的高热导率和例如散热性质。例如，除了例如导热聚合物、糊剂、一种或多种模制材料等之外或代替其，一种或多种材料可以包含许多金属(例如，铜、银、铝)和其合金。在一些实施例中，除了热导体之外或代替热导体，可以利用本质上是绝热体的热管理元件。
热管理元件35可以有利地被配置成在节点100内和/或外面分布、传送或扩散热能/热。热能或热可以传送到节点100的所选区域或整个区域并且然后例如通过第二衬底20(如果有的话)或主衬底60传送到节点100外面，从而产生例如相对于在单个点提供冷却更高效的节点100冷却。如果节点100包括紧凑的高功率组件如高功率LED或LED驱动器以避免热点，则这可以特别有益。
在各个实施例中，此类热管理元件35或其至少一部分的热导率可以优选地为至少2W/mK或优选地至少10W/mK或更优选地至少50W/mK或者最优选地至少100W/mK。如本领域技术人员所理解的，具有较低热导率的各种材料可以被视为绝热体，而与较高热导率相关联的材料通常可以被更有效地用作热导体例如以用于冷却/热传递目的。例如，可以通过对热管理元件35的适合材料选择来获得期望的热导率。在一些实施例中，可以利用热导率为至少10W/mK的塑料材料。在各个实施例中，可以在热管理元件35或其至少一部分中利用金属材料如铜、铝、锌或锡-银-铜(SnAgCu)组合物如Sn-Ag3.5-Cu9.0。各个此类金属的热导率在至少约60W/mK左右。因此，相当多的金属提供比典型的塑料材料更好的热导率，这可以在本发明的各个实施例中用于热管理。
在各个实施例中，热管理元件35如热采井、散热片或热焊盘可以至少部分地由例如电组件或电子设备组件的引线框如包括铜或铜合金的引线框来实施。此外，例如热采井可以由如PCB等衬底的入口矩阵来实施。热采井可以特别有利地利用在多层衬底中。散热片或热焊盘的实例可以包括布置在薄收缩小外形封装(TSSOP)上或方形扁平无引脚(QFN)封装上的导热材料。
根据实施例，电节点100实际上可以包括如第二衬底20等电路板或电元件12，所述电子元件具有金属芯或基于多层陶瓷技术，如高温共烧陶瓷(HTCC)或低温共烧陶瓷(LTCC)，所述金属芯或基于多层陶瓷的技术可以通过热传导来进一步提供冷却和/或加热。
根据实施例，除了包括一个或多个专用元件之外或代替包括一个或多个专用元件，一个或多个热管理元件35可以与电节点100的许多元件和/或组件集成。例如，这可能会需要利用设计有如尺寸等特征的电导体，使得电导体用作热管理元件35或其至少一部分，如散热器或导热元件。
在各个实施例中，电节点100可以包括热管理元件35，如以下中的至少一种：散热器、散热片、热采井。热管理元件35可以布置在腔15内或至少部分地布置在腔15外面例如在第一衬底膜10上或从腔15的敞开侧延伸到腔外面。例如，热管理元件35可以另外地或可替代地被布置成经由切口或穿孔穿过第一衬底膜10。此外，热管理元件35可以被布置成延伸穿过第二衬底20(如果有的话)。另外地或可替代地，热管理元件35可以包括完全或至少部分地布置在腔15里面的散热器。在一些实施例中，作为热管理元件35的一部分，电接触元件16可以包括具有高热导率的材料如厚铜导体或由其组成。一个或多个热管理元件35如热管可以可替代地或另外地被布置成与电接触元件16相连接以用于作为散热器操作或将热传导到电节点100中或从所述电节点中传导出去。
在各个实施例中，电节点100可以包括如被设置到腔15中的导热的第一材料层30，以除了例如保护层之外例如作为热管理元件35操作。仍进一步地，通过利用导热材料，第一材料层30可以仅部分地与如处理单元或电阻器等发热组件设置在对应的位置处，而第一材料层30的其余部分可以是其它材料。
根据其中电节点100已经布置在主衬底60或结构上的各个实施例，一个或多个热管理元件35可以与主衬底60的一个或多个热管理元件35热连接。例如，可以有与电节点100以对应的位置布置在主衬底60上的石墨或铜，如多块石墨或铜带。仍进一步地，这些导热元件可以沿着主衬底60延伸，以将热传导例如远离节点100。
在包括布置在主衬底60或结构上的电节点100并且在节点100上包括模制或铸造材料层90的各个实施例中，模制或铸造材料层90的至少一部分可以是导热材料(如果不是完全地)，如至少部分地覆盖或嵌入第一衬底膜10的部分。
图4A-4D示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点100。图4A-4D分别从上方、从下方和从透视的角度将电节点100展示为横截面侧视图。电元件12如印刷或安装的组件优选地布置在例如腔15的底部上，并且任选地，将电元件12连接到电接触元件16的导体14布置在第一衬底膜10的外围部分。
图4B-4D进一步展示了布置在第一衬底膜10上的功能和/或装饰元件41。图4B-4D中的功能元件41是或包括例如穿过由布置在腔15中的光源如由发光二极管(LED)类型元件12发出的光的透明材料窗口。例如，所述功能元件可以用作视觉或光学指示器和/或用于照明目的。
图5A和5B在500和502处示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点100中可利用的子组合件。子组合件可以包括形成子组合件的电路的多个电元件12，优选地互连元件12。本示例案例的电路包括双通道LED驱动器的元件可以作为衬底20如PCB上的一个子组合件。子组合件可以例如在其外围部分包括呈电接触元件16的形式的输入和/或输出，如用于大型易安装接触焊盘上而不是供电电容器、电感器、定时电阻器、感测电阻器和微型功率密集驱动器IC之间复杂混杂的电路系统上的电源、接地、两个PWM(脉冲宽度调制)输入、两个LED串阳极和两个LED串阴极的电接触元件。然后，根据本发明的实施例，子组合件可以被布置在腔15中并且由第一材料层30至少部分地嵌入或至少部分地覆盖。但是，子组合件也可以直接在第一衬底膜10上生产并生产到腔15或稍后建立腔15的区域中并且然后被布置成由第一材料层30至少部分地嵌入或至少部分地覆盖。但是，应当进一步注意的是，具有和/或被配置成执行一种或几种功能的各个不同种类的子组合件或电路可以被布置到根据本发明的实施例的电节点100中并且不限于上文描述的电路。
图6A-6C示意性地展示了根据本发明的一些实施例的电节点100。图6A中的电节点100包括限定腔15的第一衬底膜10和被布置成至少部分地填充腔15并嵌入有或至少部分地覆盖布置在腔15中的至少一个电元件12的第一材料层30。在图2中，电节点100包括包含所述至少一个电元件12的第二衬底20，如印刷电路板或一块印刷电路板。此外，第二衬底20被布置成使得所述至少一个电元件12定位在腔15中并且嵌入第一材料层30中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。可以有仅一个元件12或有利地多个电元件12形成能够在第二衬底20上提供如照明等功能的电路。此外，可以有布置在第二衬底20的相对于所述至少一个电元件12的相反侧上以用于提供到节点100中的电连接的电接触元件16。
图6A进一步展示了电节点100已被布置在其上的主衬底60，如PCB或者例如塑料和/或有机材料的膜类型衬底。主衬底60优选地包括电节点100可以例如通过使用导电粘合剂附接到的电接触区域61。因此，电节点100是被配置成执行一种或几种功能的组件状实体。节点100与主衬底60之间的电连接虽然被示出为电流连接，但也可以被布置为电容或电感连接。此外，例如，当被塑料包覆模制和/或通常被另外一种材料覆盖时，电节点100的第一衬底膜10有利地保护腔15中的组件。
图6B中的电节点100类似于图6A中示出的电节点，例外的是，已经设置有第二材料层65，例如在所述至少一个电元件12上，以用于减少在所述至少一个电元件12与第一材料层30之间形成的气穴。第二层65的一种或多种材料可以不同于主要填充物(第一层)30的一种或多种材料。第二材料层65可以覆盖所述至少一个电元件12或其中的至少一些(如果有很多的话)并且也可以任选地覆盖第二衬底20的至少一部分。第二材料层65可以包括或者是例如非常容易流动且完全润湿的材料，如液态树脂。第二材料层65可以有利地用作预填充材料，所述预填充材料流入电元件12如电子组件和/或结构的各部分之间的小间隙中并因此简化几何形状和/或“平滑”一个或多个表面，以用于促进第一材料层30的应用。
第二材料层65可以是或包括通常在IC组件的毛细管底部填充物中使用的材料或类似材料。因此，材料层65可以是液态有机树脂粘结剂和无机填料的混合物。有机粘结剂可以包括例如环氧树脂混合物或氰酸酯。无机填料可以包含例如二氧化硅。
可替代地或例外地，可以在其中至少一个电元件12布置在第一衬底膜10上并布置到腔15中以用于减少气穴的实施例中利用第二材料层65。
图6C中的电节点100类似于图6A中示出的电节点，例外的是如保护层67等层已经布置在第一衬底膜10上。保护层67还可以在其表面中的一个表面或任一表面上包括功能元件，如电容式感测元件或照明装置或光学元件。例如，如参考图10更详细地描述的，保护层67可以包括例如保护膜、涂层、壳结构和/或模制(塑料)层。保护层67可以覆盖一个或多个实体如节点100和/或其它特征如设置在主衬底60上的电子组件。
图7示意性地展示了根据本发明的组合件200的电节点条型实施例。条组合件200包括例如限定多个腔15(在这种情况下为两个)的拉长的第一衬底膜10以及相对于所述多个腔15的数量至少对应数量的第一材料层30。每个所述第一材料层30至少部分地填充腔15中的相应腔并且将至少一个电子组件12嵌入每个所述第一材料层中。可以有布置在第一衬底膜10上的电接触元件16，所述电接触元件可以进一步在腔15中的一个或两个腔中连接到电元件12。
此外，对应数量的第一材料层30中的至少两个第一材料层可以形成公共第一材料层30。这可能会需要第一材料层30基本在两个腔15之间延伸，从而形成连续的材料层。
图8A和8B依次示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点片型组合件200。在图8A中，片组合件200(下文中为片)示出为从片200上方看到的透视图。在图8B中，片200示出为从片200下方看到的透视图。片200包括限定多个腔15(在这种情况下为四个)的第一衬底膜10以及相对于所述多个腔15的数量至少对应数量的第一材料层30。每个所述第一材料层30至少部分地填充腔15中的相应腔并且将至少一个电子组件12嵌入每个所述第一材料层中。可以有布置在第一衬底膜10上的电接触元件16，所述电接触元件可以进一步在腔15中的一个腔、一些腔或每个腔中连接到电元件12。此外，对应数量的第一材料层30中的至少两个第一材料层可以形成公共第一材料层30。这可能会需要第一材料层30基本在两个腔15之间延伸，从而形成连续的材料层。
图7、8A和8B进一步展示了布置在第一衬底膜10上的功能元件41。如先前所讨论的，功能元件41可以包括例如穿过由布置在腔15中的光源如由LED发出的光的透明材料窗口。
在图8B中，进一步展示了可以有多于一个电元件12布置在一个腔15中。在这种情况下，描绘“开”和“关”的左下腔15可以包括例如两个LED，所述两个LED被配置成分别照亮一个功能元件41，即“开”和“关”。可以进一步有阻止一个LED的光穿透到另一个LED的截面中的结构。
图9示意性地展示了根据本发明的实施例的电节点100。图9中的电节点100包括如第一材料层30内的气穴85等气穴。气穴85可以含有任何选择的气体如空气和/或一种或几种惰性气体或基本上任何类型的气体或其组合。
根据实施例，可以利用气穴85来实现例如微机电系统(MEMS)组件80如开关的操作，所述操作要求有一定的自由空间或容积供组件80的一部分充分移动，例如以适当地操作。组件80是本文中的一种类型的电元件12。
图10示意性地展示了根据本发明的实施例的多层结构300。多层结构300可以包括至少一个电节点100，所述至少一个电节点包括：限定腔15的第一衬底膜10和被布置成至少部分地填充腔15并嵌入有或至少部分地覆盖布置在腔15中的至少一个电元件12的第一材料层30；或至少一个电节点条200或片200，所述至少一个电节点条或片包括：限定多个腔15的第一衬底膜10和相对于所述多个腔15的数量至少对应数量的第一材料层30，其中所述第一材料层30中的每个第一材料层至少部分地填充腔15中的相应腔并将至少一个电子组件12嵌入所述第一材料层中。多层结构300可以进一步包括主衬底60，其中所述至少一个电节点100或所述至少一个电节点条200或片200布置在主衬底60上。此外，结构300可以包括覆盖主衬底60上的所述至少一个电节点100或例如所述至少一个电节点条200或片20的模制或铸造材料层90。在一些实施例中，可以有至少一个另外的元件如第二衬底膜95布置在模制或铸造材料层90的相反侧上。模制或铸造材料层90可以是至少部分地透明的，并且因此，光可以行进穿过层90。此外，第二衬底膜95(如果有的话)还可以包含许多装饰和/或功能元件41，例如用于穿过由腔15中的LED发出的光的窗口。然而，结构300可以主控许多元件，例如设置(安装、印刷等)在主衬底60上和/或至少部分地嵌入层90中的电或具体地电子组件55。例如，此类元件55中的至少一些元件可以通过适用的连接元件如触点和/或导体迹线功能性地如电耦合到节点100以及例如其中的元件12，从而任选地在主衬底60上限定更大电路设计的至少一部分。
根据实施例，所述至少一个电节点100或所述至少一个电节点条200或片型组合件200可以布置在主衬底60上，使得所述至少一个电元件12或多个电元件12位于第一衬底膜10与主衬底之间60。
根据实施例，多层结构300可以包括至少一个第二电元件，所述至少一个第二电元件布置在第一衬底膜10上、与腔15在第一衬底膜10的相反侧上。
图11展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。在用于制造电节点100的方法开始时，可以执行启动阶段900。在启动期间，可能会发生必要的任务，如材料例如衬底、组件和工具选择、获取、校准和其它配置任务。必须特别注意，单独的元件和材料选择一起起作用并且在所选制造和安装过程中存活下来，这自然优先地在制造过程规范和组件数据表的基础上或例如通过调查和测试所生产的原型来进行预先检查。因此，如模制/IMD(模内装饰)、层压、键合、(热)成形、电子设备组装、切割、钻孔和/或印刷装备等所使用的装备可以在此阶段上升到操作状态。
在910处，可以获得限定腔15的第一衬底膜10。根据实施例，可以通过使初始衬底膜成形如热成形、冷成形或利用真空或高压成形成限定腔15来获得第一衬底膜10。根据另一替代性或另外的实施例，可以通过模制如注塑模制任选地直接以其含有腔15的目标三维形状获得第一衬底膜10。
在920处，可以通过用第一材料至少部分地填充(例如，通过浇注、分配和/或(低压)模制)腔来提供至少第一材料层。在此步骤处，布置在腔中的至少一个电元件12可以嵌入第一材料层中或至少部分地被第一材料层覆盖。电元件12的至少一个元件可以任选地在所述成形之前或之后例如通过安装和/或印刷而被布置到目标表面或材料例如膜10上。
在一些实施例中，所述方法可以包括将至少一个电接触或连接元件16设置到电节点100。所述至少一个电接触元件16可以电连接到所述至少一个电元件12。所述至少一个电接触元件16可以被配置成用于提供特别是从节点100外面到节点100中的电连接，如电流、电容或电感连接。这可能需要例如具有电接触焊盘16，所述电接触焊盘可以任选地附接接如焊接或通过使用导电粘合剂附接到主衬底60例如PCB的电接触元件上。根据各个实施例，所述至少一个电接触元件16一个或若干个地可以布置在第一衬底膜10的外围部分以用于提供到节点100中的电连接。
在一些实施例中，如上文所提及的，所述方法可以包括将所述至少一个电元件12印刷如丝网印刷或喷墨印刷或其它形式的印刷电子设备技术到第一衬底膜10上并印刷到腔15中，即，印刷到第一衬底膜10的形成腔15的内表面的部分上。可替代地或另外地，可以通过印刷电子设备技术来获得许多另外的特征，如接触元件16。
在一些实施例中，所述方法可以包括：获得第二衬底20，如印刷电路板，所述第二衬底包括所述至少一个电元件12；以及将第二衬底20布置成使得所述至少一个电元件12定位在腔15中，从而使得所述至少一个电元件12被第一材料层30嵌入或至少部分地覆盖。
在各个实施例中，优选地通过印刷电子设备技术的一种或多种附加技术在一个或多个膜的任一侧或两侧上设置限定例如导体线(迹线)和/或接触焊盘和/或电极以构造电路设计的许多导电区域。例如，可以利用丝网印刷、喷墨印刷、柔性版印刷、凹版印刷或胶版平版印刷。而且，这里可能会发生培养一个或多个膜的另外的行动，所述培养涉及例如在一个或多个膜上印刷或通常设置图形、视觉指示器、光学元件等。因此，也可以优选地通过印刷电子设备技术在相关结构中设置许多非导电或电绝缘特征。
在各个实施例中，可以提供(安装、印刷，优选地利用印刷电子设备技术等)许多热管理元件，例如如本文其它地方讨论的与其它元件如元件12相连接(任选地与之成一体)。在一些实施例中，可以在电节点外面例如在多层结构的主衬底60上设置一个或多个热管理元件或其各部分。在一些实施例中，除了其其它或潜在的“主要”功能，如连接器或导体等特征还可以具有热管理功能，在考虑到例如材料选择(例如，可以使用导电和导热材料如适合的金属两者)和形状/尺寸的情况下设计特征时可以将所述热管理功能考虑在内。
在各个实施例中，可以例如将一个或多个节点设置在系统或者具体地如本文其它地方所描述的一体多层结构中或利用一个或多个节点来建立系统或者具体地如本文其它地方所描述的一体式多层结构，除节点外，所述系统或具体地多层结构包括许多另外的特征，任选地一个或多个外部装置。
在999处，结束方法执行。
图12A和12B展示了根据本发明的实施例的制造电节点的各个潜在阶段。例如与图11有关地描述的各个方面通常在这里也适用。
在图12A中，在121处，可以获得限定腔15的第一衬底膜10。根据实施例，可以通过使衬底膜(任选地最初平面的)成形如热成形、冷成形或利用真空或高压成形成限定腔15来获得第一衬底膜10。根据另一替代性或另外的实施例，可以通过模制如注塑模制来获得第一衬底膜10。在122处，可以将至少一个电元件12设置在第一衬底膜12上并设置在腔15中。任选地，还可以在第一衬底膜10上设置电连接元件14和电接触元件16。在123处，可以提供第一材料层30来至少部分地填充腔15并且嵌入有或至少部分地覆盖所述至少一个电元件12。在各个实施例中，第一材料层30和潜在的另外的材料层可以在性质如柔软度或弹性方面使用选择的处理和/或例如在关于以上和/或其它参数适合的环境中响应于时间的流逝来任选地至少部分地固化或被固化和/或以其它方式改变，所述处理可以包含例如经受热、冷、温度和/或压力。
在图12B中，在221处，可以获得限定腔15的第一衬底膜10。根据实施例，可以通过使衬底膜成形如热成形、冷成形或利用真空或高压成形成限定腔15来获得第一衬底膜10。根据另一替代性或另外的实施例，可以通过模制如注塑模制来获得第一衬底膜10。在122处，可以提供第一材料层30以至少部分地填充腔15。在123处，可以优选地在第二衬底20上将至少一个电元件12设置到腔15中，以用于嵌入有或至少部分地覆盖所述至少一个电元件12。任选地，电连接元件14和电接触元件16也可以设置在第二衬底20上或第一衬底膜10上或者例如在第一材料层30固化之后设置在第一材料层30上或所述元件中的两个或更多个元件上。根据另一个实施例，仅在将第一材料层30设置到腔15中以嵌入有或至少部分地覆盖电元件12之后，可以首先将包含电元件12的第二衬底20设置成使得电元件12位于腔或者优选地衬底20的至少一部分中。
可以提供包括如本文描述的至少一个电节点的系统(所包含的节点在构造、材料、所包含的元件和/或相关功能方面可以彼此类似或不同)。在所述系统中，所述至少一个节点可以任选地可移除地附接到外部装置、材料和/或结构，例如附接到选择的目标或主表面或其衬底，所述衬底可以设置有一个或多个连接特征如机械和/或电连接元件以用于节点。
对于外部装置或结构，所述至少一个节点可以提供期望的功能，如感测功能、处理功能、功率传输功能、数据存储功能、指示、通信和/或用户接口(UI)功能。所述至少一个节点和例如至少一个电元件如其中的电子组件可以例如通过包含例如许多导电迹线、引脚、连接器、接线和/或电缆的一个或多个连接元件功能性地如电地、电磁地、热地或光学地连接到外部装置或结构的如电子组件等元件。通过实施选择的无线传输技术和相关元件(发射器、接收器、收发器)，另外的或替代性无线(例如，射频)耦合也是可能的。所述至少一个节点和外部装置或结构的元件可以被配置成协同地起作用并因此建立期望的联合实体。
在一些实施例中，系统可以实现为优选的一体式多层结构，上文中很少仔细考虑所述多层结构的可行实施例。结构可以含有一个或多个电节点，所述一个或多个电节点任选地功能性地如电连接在一起。然而，结构可以包括主衬底，所述主衬底任选地包括可以被用于或已被用于通过成形建立期望的三维形状的可成形如可热成形材料。主衬底可以被配置成容置电节点。使主衬底成形为期望的3D形状可以在主衬底上设置如电节点等特征和/或其它特征之前和/或之后发生。
在系统或多层结构作为其一个实现的各个实施例中，例如，可以在主衬底上设置包括例如热塑性材料的模制或铸造材料层，从而嵌入所述一个或多个电节点中的至少一个电节点的至少一部分和/或设置在其上的其它特征如另外的电元件(例如，包含例如一个或多个电子组件的电子设备)。多层结构实际上可以包括许多另外的功能，如布置到主衬底和/或结构的其它层并且进一步任选地与所述一个或多个节点中的至少一个节点功能性地如电地和或热地连接以建立期望的连接从而用于例如其间的控制、功率、热和数据传输目的的电元件和/或热管理元件。
根据实施例，电元件12可以包括处理单元，如微控制器、信号处理器或处理器。通过将处理单元布置到节点100中，可以防止至少直接通过其引脚访问处理单元。可以将另外的组件布置到节点100中，通过所述组件，访问是可能的，并且所述组件可以包含用于受控访问的专有软件和所选协议。
在节点100的各个实施例中，由所述节点(例如，由电元件12)发射、接收和/或处理的各种信号可以包括选自由以下组成的组的至少一个元件：电信号、电磁信号、光学信号、电流、电压、功率信号、数字信号、模拟信号、模拟电信号、数字电信号、控制信号和(其它)数据信号。
根据一个实施例，电节点100或相关系统/多层结构可以用于服装的安全标签中。然而，所述电节点或相关系统/多层结构可以很容易发现与车辆(例如，车载电子设备)、照明装置、可穿戴电子设备、计算或通信装置、消费电子设备、测量装置和各种其它产品结合使用。
在各个实施例中，一个或多个包含电子组件的通常现成的组件或元件如各种SMD可以例如通过焊料和/或粘合剂附接或设置在一个或多个膜或(其它)一个或多个衬底上。可替代地或另外地，印刷电子设备技术可以应用于实际上将组件的至少一部分如OLED直接制造到一个或多个膜或一个或多个衬底上。
如本文其它地方还讨论的，可以利用任何可行的定位或安装技术如标准拾取和放置方法/装备(在适用时)将电元件12设置在膜10上。可以另外地利用适用的键合(使用例如粘合剂或其它键合物质)、胶合和/或另外的紧固技术。此外，电元件12可以被印刷、注塑模制或浸渍模制。
在各个实施例中，电元件12和/或节点100、多层结构300或上述系统的其它特征可以包括选自由以下组成的组的至少一个元件：电子组件、机电组件、光电组件、辐射发射组件、发光组件、LED(发光二极管)、OLED(有机LED)、侧射式LED或其它光源、顶射式LED或其它光源、底射式LED或其它光源、辐射检测组件、光检测或光敏组件、光电二极管、光电晶体管、光伏装置、传感器、微机械组件、开关、触摸式开关、触摸面板、接近开关、触摸传感器、大气传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、气体传感器、接近传感器、电容式开关、电容式传感器、投射电容式传感器或开关、单电极电容式开关或传感器、电容式按钮、多电极电容式开关或传感器、自电容传感器、互电容式传感器、电感式传感器、传感器电极、微机械(MEMS)组件、UI元件、用户输入元件、振动元件、发声元件、通信元件、发射器、接收器、收发器、天线、谐振器、红外(IR)接收器或发射器、无线通信元件、无线标签、无线电标签、标签读取器、数据处理元件、数据存储或存储器元件、电子子组合件、光引导元件、光波导、透镜和反射器。如果例如在节点100内布置了需要与环境进行功能连接的传感器，则还可以向所述节点进一步提供连接(例如，如上文还考虑的射流、光学和/或电连接)。
因此，节点100或多层结构300可以并入电子设备如一个或多个IC和/或各种组件。多层结构300的电子设备的至少一部分可以通过电节点100来提供。任选地，节点和/或如多层结构的电子元件或热管理元件等一个或多个其它元件可以至少部分地由如上文所讨论的保护性塑料层包覆模制。例如，粘合剂、压力、机械固定特征和/或热可以用于例如节点100与膜10或衬底20的机械键合。焊料、接线和导电油墨是用于在节点100和/或结构300的元件之间以及与结构300中的其余电元件如电子组件提供电连接的适用选项的实例。
关于所获得的电节点100、如条或片200等组合件和/或多层结构300的所得总厚度，这取决于例如考虑到制造和后续使用提供必要强度的所用材料和相关最小材料厚度。必须在逐个情况的基础上考虑这些方面。例如，结构的总厚度可以是约1mm或几毫米，但是显著更厚或更薄的实施例也是可行的。
特别地，可以通过层压或适合的涂覆(例如，沉积)程序向结构300添加另外的层。层可以具有保护、指示和/或美学价值(图形、颜色、图片、文本、数字数据等)并且代替另外的塑料或除了另外的塑料之外还含有例如纺织品、皮革或橡胶材料。可以将如电子设备等另外的元件安装在结构300的一个或多个外表面处，如衬底的外部表面处。用于实施例如电连接的连接器元件可以设置到节点10或结构300并连接到外部装置、系统或结构的期望的外部连接元件，如外部连接器和/或连接器电缆。例如，这两个连接器可以共同形成插头和插座型连接。
在各个另外的或补充的实施例中，例如，膜10可以包括一种或多种材料如塑料例如热塑性聚合物和/或参考例如木材、皮革或织物的有机或生物材料或者这些材料中的任何材料彼此之间或与塑料或聚合物或金属的组合或由其组成。膜10可以包括热塑性材料或由其组成。膜10可以是基本上柔性的或可弯曲的。在一些实施例中，膜10可以可替代地是基本上刚性的。膜的厚度可以取决于实施例而变化；例如，厚度可以只有十分之几或百分之几毫米或者显著更厚，量值为一毫米或几毫米。
膜10可以例如包括选自由以下组成的组的至少一种材料：聚合物、热塑性材料、电绝缘材料、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、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、碳纤维、有机材料、生物材料、皮革、木材、纺织品、织物、金属、有机天然材料、实木、单板、胶合板、树皮(bark)、树皮(tree bark)、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、棉花、羊毛、亚麻、丝绸以及上述的任何组合。
如上文提到的，在各个实施例中，考虑到例如可见光谱中的预先限定的波长，膜10和/或另外一个或多个层如第二材料层65的一种或多种材料可以至少部分地是在光学上基本上不透明的或者至少半透明的。这也适用于模制或铸造材料层90以及第二衬底膜95(如果有的话)。膜10可以在其上或其中设置有视觉上可区分的、装饰性/美学和/或信息性特征，如图形图案和/或颜色。特征可以与电元件12一起设置在膜的同一侧上使得它们也已经至少部分地被密封，或者设置在相反侧上并且因此可以或可以不由一种或多种塑料材料通过例如电节点100的相关联包覆模制程序密封。因此，IML(模内贴标)/IMD(模内装饰)技术是适用的。使用的材料可以至少部分地即至少在某些地方对辐射如由材料上的电子设备发出的可见光而言在光学上基本上透明。例如，透射率可以为约80％、85％、90％、95％或更高。
一种或多种模制材料可以包括一种或多种热塑性和/或热固性材料。模制的或以其它方式生产的一个或多个层的厚度可以取决于实施例而变化。例如，厚度可以在数量级上为小于一毫米、一毫米、几毫米或几十毫米。例如，模制材料可以是例如电绝缘的。
更详细地，所包含的层如第二材料层65和/或如例如层90可以包括选自由以下组成的组的至少一种材料：弹性树脂、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(硅基热塑性硫化胶)和MS树脂。
在各个另外的或补充的实施例中，许多电元件12、电连接元件14和/或电接触元件16如焊盘包括选自由以下组成的组的至少一种材料：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、焊料和其任何组分。所使用的导电材料在如可见光等期望波长下可以是光学上不透明的、半透明的和/或透明的，以例如掩蔽如可见光等辐射或使所述辐射从其中反射、在其中吸收或使其通过。
在各个实施例中，包含例如图形、着色或其它视觉特征的选择的特征可以设置在内部表面或层上，例如在(衬底)膜10的面向腔15的一侧上，使得特征保持隔离并且因此至少通过膜10和潜在地周围保护层67以及例如模制塑料10的90的厚度来受到保护以免于潜在地有害的环境影响。因此，可能会容易损坏例如喷涂、印刷或安装的表面特征的不同撞击、摩擦、化学品等不会影响或到达特征。一个或多个膜可以容易地制造或加工，任选地切割成如孔或凹口等具有必要特性的期望形状，以用于选择性地暴露如材料层等底层特征或例如电元件。
图13示意性地展示了设置有许多适用的热管理特征或元件35的电节点100的另外一个实施例。在图13的实施例中，如同并入了热管理元件的各个其它实施例一样，热管理元件35可以包括散热器，所述散热器可以任选地至少部分地如有其一小部分或者大约或超过元件(例如，体积、面积和/或重量)的百分之五十、百分之六十、百分之七十、百分之八十或百分之九十布置在腔15和/或电节点100外面。然而，在根据图13中示意性地展示的实施例的各个实施例中，散热器可以至少部分地位于节点100和/或具体地腔15里面。优选地，在热管理元件35与布置到腔15中并生成热的电元件如所述至少一个电元件12或转换器元件之间可以有如通过主衬底60和/或第二衬底20(如果有的话)中的开口的热传导路径。热传导路径可以另外地或可替代地包括基本上被布置成彼此接触以形成路径的导热膏和/或导热部分或层。在各个实施例中，除了专用元件之外或代替专用元件，可以至少部分地由至少一个公共元件如包括例如选择的金属和/或其它材料的连接器或导体布置热传导路径和电传导路径，从而传导热和电两者。
在各个实施例中，当在图13中查看时，热管理元件35可以相对于腔15的封闭侧或顶部侧布置在腔15的相反侧上。换句话说，热管理元件15可以优选地布置在如图13的腔15的敞开侧上。热传导路径的各部分可以驻留在节点100或腔15中，例如以用于沿着第二衬底20(如果有的话)导热。此外，可以有导热材料例如石墨或铜如多块石墨或铜带布置在主衬底60上和/或节点100的外表面上。例如，带可以布置在节点100的与第一衬底膜10的腔15的敞开侧相同的一侧上。任选地，节点100的连接至外部装置或系统的如连接器等连接元件可以主控、附接到或限定热管理元件35的至少一部分。
图14示意性地展示了设置有如元件35等许多相关的热管理特征的电节点100的再另外一个实施例。
在图14中，可以通过用导热材料注塑模制来布置热管理元件35。此类热管理元件35可以通过双射模制技术提供。优选地，在主衬底和/或第二衬底20(如果有的话)中，可以有如切口或孔或穿孔等开口，使得如散热器或热管等热管理元件35的材料靠近节点100的发热元件模制成。
本发明的范围由所附权利要求连同其等同物确定。本领域的技术人员将理解以下事实：所公开的实施例仅是出于说明性目的构造的，并且应用以上原理中的许多原理的其它布置可以容易地制备以最适合每个潜在的使用场景。例如，代替将塑料直接模制到衬底上(例如，项60上)或除此之外，塑料层还可以预先制备并且然后应用例如粘合剂、机械附接构件(螺钉、螺栓、钉子等)、压力和/或热通过适合的层压技术附接到衬底。最后，在一些场景中，代替模制或铸造，可以使用适合的沉积或另外的替代性方法在一个或多个目标衬底上生产塑料层或其它层。然而，代替印刷的(电地)导电迹线，迹线可以通过其它方式生产/提供。例如，除了其它选择以外，还可以应用利用蚀刻或转移层压制造的导体膜。
Claims (37)
1.一种电节点(100)，其包括
-第一衬底膜(10)，所述第一衬底膜限定腔，以及
-第一材料层(30)，所述第一材料层被布置成至少部分地填充所述腔并嵌入有或至少部分地覆盖布置在所述腔中的至少一个电元件(12)。
2.根据权利要求1所述的电节点，其包括所述至少一个电元件，所述至少一个电元件印刷如丝网印刷或喷墨印刷在所述第一衬底膜上并印刷到所述腔中。
3.根据任一前述权利要求所述的电节点，其包括第二衬底(20)，如印刷电路板、陶瓷电衬底、印刷膜衬底或图案化导电聚合物衬底，所述第二衬底包括如布置在所述第二衬底的第一侧上的所述至少一个电元件，其中所述第二衬底被布置成使得所述至少一个电元件定位在所述腔中并且嵌入所述第一材料层中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。
4.根据权利要求3所述的电节点，其中所述第二衬底被布置成使得整个第一侧和所述至少一个电元件定位在所述腔中并且嵌入所述第一材料层中。
5.根据任一前述权利要求所述的电节点，其中所述第一材料层包括用于减小与所述第一材料层相邻的元件之间的热膨胀相关应力的弹性材料。
6.根据任一前述权利要求所述的电节点，其包括至少一个电接触元件(16)，所述至少一个电接触元件电连接到所述至少一个电元件，其中所述至少一个电接触元件被配置成用于提供到所述节点中的电连接，如电流、电容或电感连接。
7.根据任一前述权利要求所述的电节点，其包括第二材料层，所述第二材料层布置在所述至少一个电元件上以用于减少所述至少一个电元件与所述第一材料层之间的气穴。
8.根据任一前述权利要求所述的电节点，其包括至少一个第二电元件，所述至少一个第二电元件布置在所述第一衬底膜上、与所述腔在所述第一衬底膜的相反侧上。
9.根据任一前述权利要求所述的电节点，其中所述至少一个电接触元件布置在所述第一衬底膜的至少外围部分以用于提供到所述节点中的电连接。
10.根据任一前述权利要求所述的电节点，其包括气穴，所述气穴在所述第一材料层内。
11.根据任一前述权利要求所述的电节点，其中所述第一衬底膜是限定所述腔的成形如热成形衬底膜或注塑模制衬底膜。
12.根据任一前述权利要求所述的电节点，其包括热管理元件(35)，所述热管理元件任选地为冷却或加热元件，如选自由以下组成的组的至少一种：散热器、散热片和热采井。
13.根据权利要求12所述的电节点，其中所述热管理元件被完全布置在所述腔里面并嵌入所述第一材料层中。
14.一种用于制造电节点的方法，所述方法包括：
-获得限定腔的第一衬底膜，以及
-通过用第一材料至少部分地填充所述腔来提供第一材料层，其中布置在所述腔中的至少一个电元件被嵌入所述第一材料层中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。
15.根据权利要求14所述的方法，其包括
-将至少一个电接触元件设置到所述电节点，其中所述至少一个电接触元件电连接到所述至少一个电元件，并且其中所述至少一个电接触元件被配置成用于提供到所述节点中的电连接，如电流、电容或电感连接。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法，其中所述至少一个电接触元件布置在所述第一衬底膜的外围部分以用于提供到所述节点中的电连接。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其包括：在所述提供所述第一材料层之前，
-将所述至少一个电元件印刷如丝网印刷或喷墨印刷在所述第一衬底膜上并印刷到所述腔中。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其包括：
-获得第二衬底，如印刷电路板，所述第二衬底包括如在所述第二衬底的第一侧上的所述至少一个电元件，以及
-将所述第二衬底布置成使得所述至少一个电元件定位在所述腔中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二衬底被布置成使得整个第一侧和所述至少一个电元件定位在所述腔中并且嵌入所述第一材料层中。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其中所述第一材料层包括用于减小与所述第一材料层相邻的元件之间的热膨胀相关应力的弹性材料。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其中所述获得所述第一衬底膜包括使衬底膜成形如热成形成限定所述腔或者通过模制如注塑模制成包括所述腔来获得所述第一衬底膜。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，其包括提供热管理元件(35)，所述热管理元件任选地为冷却或加热元件，如选自由以下组成的组的至少一种：散热器、散热片和热采井。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述热管理元件被完全布置在所述腔里面并嵌入所述第一材料层中。
24.一种电节点组合件(200)，其优选地本质上是条或片、包括多个电节点，所述电节点组合件包括
-第一衬底膜，所述第一衬底膜限定多个腔；
-相对于所述多个腔的数量至少对应数量的第一材料层，其中所述第一材料层中的每个第一材料层至少部分地填充所述腔中的相应腔并将至少一个电子组件嵌入所述第一材料层中，所述电节点任选地进一步包括所述对应数量的第一材料层中的形成公共第一材料层的至少两个第一材料层。
25.根据权利要求24所述的电节点组合件(200)，其包括第二衬底(20)，如印刷电路板、陶瓷电衬底、印刷膜衬底或图案化导电聚合物衬底，所述第二衬底包括如布置在所述第二衬底的第一侧上的所述至少一个电元件，其中所述第二衬底被布置成使得所述至少一个电元件定位在所述腔中并且嵌入所述第一材料层中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。
26.根据权利要求25所述的电节点组合件(200)，其中所述第二衬底被布置成使得整个第一侧和所述至少一个电元件定位在所述腔中并且嵌入所述第一材料层中。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的电节点组合件(200)，其中所述第一材料层包括用于减小与所述第一材料层相邻的元件之间的热膨胀相关应力的弹性材料。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的电节点组合件(200)，其包括热管理元件(35)，所述热管理元件任选地为冷却或加热元件，如选自由以下组成的组的至少一种：散热器、散热片和热采井。
29.根据权利要求28所述的电节点组合件(200)，其中所述热管理元件被完全布置在所述腔里面并嵌入所述第一材料层中。
30.一种多层结构(300)，其包括
-至少一个电节点，所述至少一个电节点包括：第一衬底膜，所述第一衬底膜限定腔；以及第一材料层，所述第一材料层被布置成至少部分地填充所述腔并嵌入有或至少部分地覆盖布置在所述腔中的至少一个电元件；或者
-至少一个电节点条或片，所述至少一个电节点条或片包括：第一衬底膜，所述第一衬底膜限定多个腔；以及相对于所述多个腔的数量至少对应数量的第一材料层，其中所述第一材料层中的每个第一材料层至少部分地填充所述腔中的相应腔并将至少一个电子组件嵌入所述第一材料层中；
其中所述多层结构进一步包括
-主衬底，其中所述至少一个电节点或所述至少一个电节点条或片布置在所述主衬底上，以及
-模制或铸造材料层，所述模制或铸造材料层覆盖所述主衬底上的所述至少一个电节点或所述至少一个电节点条或片。
31.根据权利要求30所述的多层结构，其中所述至少一个电节点或所述至少一个电节点条或片布置在所述主衬底上，使得所述至少一个或多个电元件位于所述第一衬底膜与所述主衬底之间。
32.根据权利要求30至31中任一项所述的多层结构，其包括至少一个第二电元件，所述至少一个第二电元件布置在所述第一衬底膜中的一个第一衬底膜上、与所述腔在所述第一衬底膜的相反侧上。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的多层结构(300)，其包括第二衬底(20)，如印刷电路板、陶瓷电衬底、印刷膜衬底或图案化导电聚合物衬底，所述第二衬底包括如布置在所述第二衬底的第一侧上的所述至少一个电元件，其中所述第二衬底被布置成使得所述至少一个电元件定位在所述腔中并且嵌入所述第一材料层中或至少部分地被所述第一材料层覆盖。
34.根据权利要求33所述的多层结构(300)，其中所述第二衬底被布置成使得整个第一侧和所述至少一个电元件定位在所述腔中并且嵌入所述第一材料层中。
35.根据权利要求30至34中任一项所述的多层结构(300)，其中所述第一材料层包括用于减小与所述第一材料层相邻的元件之间的热膨胀相关应力的弹性材料。
36.根据权利要求30至35中任一项所述的多层结构(300)，其包括热管理元件(35)，所述热管理元件任选地为冷却或加热元件，如选自由以下组成的组的至少一种：散热器、散热片和热采井。
37.根据权利要求36所述的多层结构(300)，其中所述热管理元件被完全布置在所述腔里面并嵌入所述第一材料层中。
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