CN114616635B - 卷对卷附加层制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种制造柔性层压电子装置的方法和该柔性层压电子装置本身。该方法包括将电子元件放置在包括电子元件之间的电连接的柔性衬底层上。包括孔的第一柔性附加层被定位成将电子元件中的各电子元件对准在孔的各相应孔中。后续柔性附加层被布置在第一柔性附加层上方，并且孔围绕在第一柔性附加层上方突出的、电子元件的相应部分对准。在后续柔性附加层上安置柔性覆盖层。

Description

卷对卷附加层制造方法及装置

本公开要求2019年9月13日提交的第62/900,333号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及用于电子装置的制造过程。

背景技术

附加层制造通常涉及通过添加材料层(例如，塑料和金属)来形成三维物体。尽管具有强大的计算机辅助设计(CAD)工具，但是设计这种三维对象是耗时的过程。为此，常规的附加层制造技术，例如立体光刻、选择性激光烧结和熔凝沉积成型，通常被保留用于制造复杂、低体积和高成本的元件。

发明内容

在一个实施例中，公开了一种制造柔性层压电子装置的方法。该方法包括将电子元件放置在包括电子元件之间的电连接的柔性衬底层上。包括孔的第一柔性附加层被定位成将电子元件中的每一个对准在相应的孔中。后续柔性附加层被布置在第一柔性附加层上方，并且孔围绕在第一柔性附加层上方突出的、电子元件的相应部分对准。在后续柔性附加层上安置柔性覆盖层。

在另一个实施例中，柔性层压电子装置包括柔性衬底，该柔性衬底包括在附接到柔性衬底的电子元件之间的电连接。第一柔性附加层包括孔，其中一个或多个电子元件中的至少一个对准在孔的一个中。后续柔性附加层被设置在第一柔性附加层上方且围绕在第一柔性附加层上方突出的、电子元件的相应部分对准。在后续柔性附加层上方放置柔性覆盖层。

在下面的说明书和附图中描述了本发明的特征和细节的附加表述。

附图说明

图1示出了用于实现制造一系列连续柔性电子装置的卷对卷工艺的设备的实施例。

图2A示出了用于每个柔性电子装置部分的具有两个孔的第一柔性附加层的实施例。

图2B示出了用于每个柔性电子装置部分的具有一个孔的后续柔性附加层的实施例。

图3是安装到柔性衬底部分的两个电子元件的实施例的透视图。

图4A是图3中所示的柔性衬底部分的实施例的俯视图，其具有第一覆盖柔性附加层，第一覆盖柔性附加层具有环绕相应电子元件的两个孔

图4B是图3所示的柔性衬底部分的实施例的从A到A'的横截面侧视图，其具有第一覆盖柔性附加层，第一覆盖柔性附加层具有环绕相应电子元件的两个孔。

图5是具有第二覆盖柔性附加层的实施例的柔性衬底部分的、对应于图4B所示的横截面侧视图的横截面侧视图，第二覆盖柔性附加层具有环绕相应电子元件的一个孔。

图6是具有顶部覆盖柔性覆盖层的实施例的柔性衬底部分的、与图5所示的横截面侧视图相对应的横截面侧视图。

图7是示出根据一些实施例的制造柔性电子装置的方法的步骤的流程图。

图8是根据一些实施例的计算机装置的框图。

图9A是根据一些实施例的封装的示意图，该封装已经使用跟踪从辊分配的粘合剂产品的示例部分被密封以用于运输。

图9B是根据一些实施例的跟踪图9A所示的粘合剂产品的示例部分的一部分的示意性俯视图。

图10是根据一些实施例的示例性无线换能器电路的示意图。

图11是根据一些实施例的包含嵌入式无线换能电路的示例性自主代理平台的长度的示意性俯视图。

具体实施方式

在下面的描述中，相同的附图标记用于标识相同的元件。此外，附图旨在以图解方式示出示例性实施例的主要特征。附图既不旨在描述实际实施例的每个特征，也不旨在描述所描绘的元件的相对尺寸。附图未按比例绘制。

本发明不以任何方式受限于所示的实施例。相反，下面描述的所示实施例仅仅是本发明的示例。因此，在此公开的结构和功能细节不应被解释为限制权利要求。本公开仅提供权利要求和代表性实施例的基础，其使得本领域技术人员能够制造和使用所请求保护的发明。此外，这里使用的术语和短语旨在提供对本发明的可理解的描述，而不是限制性的。

如本文所用，术语“或”是指包含性的“或”而不是排他性的“或”。此外，在说明书和权利要求书中使用的冠词“一个”和“一种”是指“一种或多种”，除非另有说明或从上下文中清楚地表示单数形式。

术语“模块”、“管理器”和“单元”是指硬件、软件或固件或其组合。

示例性实施例

本文公开了一种具有形状因子的低成本、多功能柔性平台(本文中也称为“带平台”)，所述形状因子集成了可用于实现不同功能的组合的元件，并且还能够执行有用的辅助功能，否则所述辅助功能需要额外材料、劳动和费用才能执行。在一个方面，柔性平台以不仅提供用于互连、优化和保护系统元件的划算的平台，而且保持用作能够无缝部署到各种应用和工作流中的柔性产品所需的柔性的方式，被实现为将无线通信和感测元件集成在柔性结构内的柔性产品的集合。各种应用和工作流可以包括个人和对象跟踪应用、资产管理工作流，例如制造、存储、运输、递送、以及与移动产品和其它物理对象相关联的其它任务，包括物流、感测、跟踪、定位、仓储、停车、安全、建设，事件检测、道路管理和基础设施、安保和保健。多功能柔性平台可以具有粘合带平台，且具有粘合带的双重功能，除了可作为无线通信和传感装置之外，还能够粘附到物体或密封物体。在一些实例中，粘合带平台(在本文中也称为“带节点”)用于资产跟踪和管理的各个方面，包括密封资产、运输资产、跟踪资产、监控资产的条件、清点资产、以及核实资产的安全性。在一些实例中，用粘合带平台密封的包裹通常由卡车、火车、轮船或飞机，或者在房屋例如仓库内通过叉车、手推车等从一个位置运输到另一个位置。

在一些实施例中，带平台包括多个部分(segment)，多个部分(segment)可以与粘合剂产品分离(例如，通过切割、撕开、剥离等)，并且粘附到各种不同的表面上，以不显眼地实现基于网络通信和换能(例如，感测、致动等)应用的各种不同的无线通信中的任何一种。这种应用的示例包括：事件检测应用、监控应用、安全应用、通知应用和跟踪应用，包括库存跟踪、资产跟踪、人员跟踪、动物(例如，宠物)跟踪、制造元件跟踪和车辆跟踪。在示例性实施例中，粘合带平台的每个元件都配备有能量源、无线通信功能、换能功能和处理功能，这些功能使得该部分(segment)能够执行一个或多个换能功能，并将结果直接或通过粘合带网络报告给远程服务器或其它计算机系统。带平台的元件封装在柔性结构内，该柔性结构保护元件免受损坏，同时保持用作在各种应用和工作流中使用的粘合带(例如，管道带或标签)所需的柔性。除了单功能应用之外，一些实施例进一步包括多个换能器(例如，感测和/或致动换能器)，其通过例如提供与例如物品、物体、车辆或人的状态和/或环境的特性相关的补充信息和功能来扩展平台的效用。

还描述了以有效和低成本的方式制造柔性多功能粘合带平台的系统和方法。除了使用卷到卷和/或片到片的制造技术之外，制造系统和工艺被配置成优化元件在柔性粘合剂结构内的布置和集成，以实现高柔性和耐久性。这些制造系统和工艺能够创建有用和可靠的磁带平台，其可以提供本地感测、无线发射、定位功能、其它功能或其某种组合。这种功能以及低的生产成本对于各种应用的粘合带平台部分的普遍部署是有利的，并且由此减轻了至少一些由传统基础设施覆盖中的间隙所引起的问题，这些间隙阻碍跨不同环境的连续监测、事件检测、安全、跟踪和其它物流应用。

在本文所述的特定实施例中，提供了制造柔性电子装置的低成本、卷对卷附加层制造方法的实例。描述了基于卷对卷附加层的制造方法和通过这些方法形成的装置。制造方法包括使用嵌入在低成本、柔性、多层封装结构内的低成本电子元件，该封装结构保护嵌入的电子元件和相关的布线元件。通常，柔性电子设备可以包括多种电子元件，例如微控制器、无线通信系统、天线、传感器、其它元件或其某种组合。除了嵌入式电子元件的各种功能之外，柔性电子装置的实施例还可以用作粘合带、标签、粘贴物或任何其它类型的柔性粘合带和/或柔性粘合带产品。

图1示出了用于实施卷到卷工艺的设备10的实施例的示意性侧视图，卷到卷工艺用于制造与相应的柔性电子装置相对应的一系列连续部分。在该过程中，柔性衬底层12从辊14分配，通过多个附加层阶段和覆盖46施加阶段进行处理，并且复合结构被辊16卷起。

在所示自动化制造实施例的第一阶段中，制造设备10包括粘合剂分配器22，其在衬底层12的顶部表面上沉积粘合剂层以将电子元件18、20固定在衬底层12上的适当位置。在一些实例中，衬底层12在衬底层12的顶部表面上承载预施加的粘合剂。在一些实施方案中，预施加的粘合剂均匀地分布在衬底层12的整个顶部表面上。在其它实施例中，粘合剂仅位于衬底层12的顶部表面的对应于电子元件的特定位置的区域中。在上述实施例中，粘合剂可以是压敏粘合剂或液体粘合剂。

在一些实例中，通过自动化设备将电子元件放置在衬底层12上。例如，在一些实施例中，使用精确的拾取和放置机器人臂和照相机来拾取电子元件18、20，并且将电子元件18、20精确地放置在衬底层12上的特定位置。电子元件18、20通常通过一个或多个电连接互连。在一些实施例中，电连接是电子元件18、20之间的直接导线连接。在其它实施例中，衬底层12包括一个或多个布线层，该布线层对在柔性衬底层12的顶部表面上或嵌入柔性衬底层12中的电子元件18、20进行电互连。在一些实施例中，电子元件18、20被焊接到柔性衬底层12的顶部表面上的一个或多个布线层的部分，或者被嵌入到柔性衬底层中以将电子元件18、20电连接到一个或多个布线层。在其它实施例中，电子元件18、20通过其它技术电连接到一个或多个布线层。例如，根据一些实施例，电子元件18、20可以通过表面安装技术、拾取和放置技术、管芯接合技术、回流焊接、其它技术或其一些组合电连接到一个或多个布线层。

各种各样的电子元件可以被结合到柔性电子装置的部分中。示例性电子元件包括电池、微控制器、无线通信系统、天线和传感器电路。微控制器通常包括一个或多个CPU(例如，处理器核)、存储器以及可编程输入和输出外围设备。无线通信系统通常由包括一个或多个无线网络通信接口的一个或多个网络接口控制器来实现。例如，无线通信系统可以包括蜂窝通信系统(例如，GSM/GPRS)、Wi-Fi通信系统、RF通信系统(例如，LoRa)、蓝牙通信系统(例如，蓝牙低能量系统)、Z波通信系统、ZigBee通信系统、其它通信系统或其某种组合。

在所示制造实施例的第二阶段中，第一柔性附加层24从辊30上展开并定位在衬底层12上，其中电子元件18’、20’与第一柔性附加层24中的相应孔26'、28’在空间上对准。图2A示出了包括孔26’、28’的第一附加层24的一部分的俯视图。孔26'、28’与相应的电子元件18’、20’在空间上对准。如图2A所示，第一柔性附加层24中的孔26’、28’的x-y尺寸大于电子元件18'、20’的相应x-y尺寸，使得孔26’、28’可以容纳电子元件18'、20’，从而沿着柔性粘合剂产品的长度产生基本上均匀的厚度。如图2A所示在一些实例中，孔26’、28’的x-y尺寸与电子元件的相应x-y尺寸的差为0.1mm或更小。

在一些实施例中，参考图1，当从供应辊30分配第一柔性附加层24时，一对层压辊32、34在第一柔性附加层24和下面的衬底层12之间施加压缩力，以通过推动在第一柔性附加层24中形成的孔26’、28’对准电子元件18’、20’的突出部分来帮助将第一柔性附加层24中的孔26’、28’与粘附到衬底层12的表面上的电子元件18'、20’的相应特征对准。在一些实例中，第一柔性附加层24的底部表面包括粘合剂层，该粘合剂层可以是例如压敏粘合剂、非压敏粘合剂、其它合适的粘合剂或其一些组合。

在所示制造实施例的第三阶段中，将第二柔性附加层40从辊42上展开，并布置在第一柔性附加层24和电子元件18”、20”上，其中电子元件20”空间地对准第二柔性附加层40中所形成的孔28”。图2B示出了包括孔28”的第二柔性附加层40的一部分的俯视图。如图2B所示，第二柔性附加层40中的孔28”的x-y尺寸大于电子元件20”的相应x-y尺寸，使得孔28”可以适应电子元件20”的大小，从而沿着柔性产品的长度产生基本上均匀的厚度。在一些实施例中，孔28”的x-y尺寸和电子元件20”的相应x-y尺寸的差为0.1mm或更小。

在一些实施例中，参考图1，当从供应辊42分配第二柔性附加层40时，一对层压辊33、35在第二柔性附加层40和下面的第一柔性附加层24之间施加压缩力，以通过推动在第二柔性附加层40中形成的孔28”对准电子元件20”的突出部分来帮助将第二柔性附加层40中的孔26”与粘附到衬底层12的表面上的电子元件20”的相应特征对准。在一些实例中，第二柔性附加层40的底部表面包括粘合剂层，其可以是例如压敏粘合剂、非压敏粘合剂、其它合适的粘合剂或其一些组合。

如图1所示，第一柔性附加层24可以具有对应于电子元件18’的厚度的厚度。因此，当分配第一柔性附加层24且孔26’、28’与相应的电子元件18'、20’对准时，第一柔性附加层24的顶部表面可以与电子元件18’的顶部表面平齐。第二柔性附加层40可以具有对应于电子元件20’的厚度的厚度。在一些实施例中，第二柔性附加层40可具有对应于电子元件20”和第一柔性附加层24之间的厚度差的厚度。因此，当分配第二柔性附加层40且孔28”与相应的电子元件20”对准时，第二柔性附加层40的顶部表面可以与电子元件20”的顶部表面齐平。

在所示制造实施例的第四阶段中，柔性覆盖层46从覆盖材料的供应辊44上展开，并布置在电子元件20’”和第二柔性附加层40上。

在一些实施例中，当从供应辊44分配柔性覆盖层46时，一对层压辊37、39在柔性覆盖层46和下面的第二柔性附加层40之间施加压缩力。在一些实例中，柔性覆盖层46的底部表面包括粘合剂层，其可以是例如压敏粘合剂、非压敏粘合剂、其它合适的粘合剂或其一些组合。

在一些实例中，根据预期的应用，柔性覆盖层46和柔性衬底12可以具有相同或不同的组成。在一些实例中，柔性覆盖层46和柔性衬底12中的一个或两个包括柔性膜层和/或纸衬底，其中膜层可以具有反射表面或反射表面涂层。用于柔性膜层的示例性组合物包括聚合物膜，例如聚酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、其它塑料、或其一些组合。可选的粘合剂层可以施加在柔性覆盖层46的底部表面上以及柔性衬底12的顶部表面和底部表面上。在一些实施例中，这些粘合剂层通常包括压敏粘合剂(例如，硅基粘合剂)。在一些实例中，在制造期间(例如，在卷到卷或片到片制造过程期间)将粘合剂层施加到柔性覆盖层46和柔性衬底12上。在其它示例中，柔性覆盖层46可以通过预制的单侧压敏粘合带来实现，并且柔性衬底12可以通过预制的双侧压敏粘合带来实现。这两种带可以容易地结合到卷到卷或片到片的制造过程中。在一些实施例中，柔性聚合物层包括在柔性衬底12和柔性覆盖层46之间。在进一步的实施例中，柔性聚合物层被包括在柔性覆盖层46的下面，并且有助于将柔性覆盖层46粘附到第二柔性附加层40和电子元件20’”。在一些实施例中，柔性聚合物层使柔性电子装置的包括电子元件20’”和第二柔性附加层40的部分平坦化。根据一些实施例，柔性聚合物层可以由柔性环氧树脂(例如，硅树脂)构成。

在一些实施例中，可选的粘合剂层在柔性覆盖层46的顶部表面上。在进一步的实施例中，两个粘合层的一个在柔性衬底12的底部表面上，而另一个粘合层在柔性覆盖层46的顶部表面上，从而形成双侧粘合带平台，其中柔性电子装置的顶部表面和柔性电子装置的底部表面可以粘附到一个表面上。

在其它实施例中，根据图1所示的自动制造过程制造在柔性衬底12上的柔性电子装置在完成自动制造过程之后被切成部分，而不是在添加柔性覆盖层之后被辊16卷起。柔性电子装置可以被切割成不存在电子元件18、20或布线层的部分，从而产生多个柔性电子装置部分，其中每个部分是单独的器件。

在一些实施例中，孔26’、28'、26”、28”、26”’、28”’通过冲压出相应柔性附加层的一部分而形成。在其它实施例中，孔26’、28'、26”、28”、26”’、28”’通过用其它方法切除相应柔性附加层的部分而形成。

图3示出了根据一些实施例的根据上述关于图1的制造工艺的制造过程的第一阶段中的柔性电子装置48的透视图。在所示的实施例中，电子装置48包括两个电子元件18、20，其安装在图1所示的自动化制造过程的第一阶段中的柔性衬底12的一部分的表面上。电子元件18、20粘结地安装到柔性衬底部分12的表面上。在所示实施例中，电子元件18、20通过柔性衬底部分12表面上的布线层50相互连接。如上所述，在其它实施例中，布线层50可以嵌入在柔性衬底部分12内。

图4A是在图1所示的自动制造过程的第二阶段之后的柔性电子装置48’的实施例的俯视图。柔性电子装置48’与柔性电子装置48相同，但是在自动制造过程的第二阶段中添加了第一柔性附加层24。图4B是图4A所示的柔性电子装置48’的从A到A’的横截面侧视图。图4A和4B分别示出了柔性电子装置48’在第一附加层24从辊30上展开并定位在衬底层12上之后的俯视图和横截面侧视图。在该过程中，第一附加层24中的孔26’、28’与相应的元件18、20对准。如图4A和图4B所示，元件18、20的平面横截面小于相应的孔26’、28’。结果，在电子元件18、20和孔26’、28’的侧壁之间存在间隙，如图4A和4B中的参数x₁、y₁、x₂、y₂所示。如上所述，元件18、20和孔26’、28’的侧壁之间的间隙有助于第一附加层24在电子元件18、20上滑动，以在衬底和第一附加层24之间产生层压结构。在一些实施例中，参数x₁和y₁都小于或等于0.1mm(即，孔26’的相应侧壁和电子元件18的相应边缘之间的间隙小于0.1mm)。在一些实施例中，参数x₂和y₂都小于或等于0.1mm(即，孔28’的相应侧壁和电子元件20的相应边缘之间的间隙小于0.1mm)。

在一些实施例中，如图4B所示，第一柔性附加层24的厚度对应于电子元件18的厚度。这导致柔性附加层24的顶部表面与电子元件18的顶部表面齐平。可以这样做，使得柔性电子装置48’的大部分具有相对相同的厚度。例如，如图4B所示，与第一柔性附加层24重叠的柔性电子装置48’的部分具有与电子元件18重叠的柔性电子装置48’的部分相同的厚度。

图5示出了在图1所示的自动制造过程的第三阶段之后的柔性电子装置48”的截面侧视图，其中第二柔性附加层40从辊42展开并位于第一附加层24之上。柔性电子设备48与图4B所示的柔性电子设备48’相同，但添加了第二柔性附加层40。在该过程中，第二附加层40中的孔28’与元件20对准。如图5所示，电子元件20的平面横截面小于相应的孔28”。因此，在电子元件20和孔28”的侧壁之间存在间隙。如上所述，元件20和孔28”的侧壁之间的间隙有助于第二附加层40在电子元件20上滑动，以在第一附加层24和第二附加层40之间形成层压结构。在一些实施例中，元件20的边缘和孔28”的相应侧壁之间的间隙小于或等于0.1mm。

在一些实施例中，如图5所示，第二柔性附加层40的厚度对应于电子元件20的厚度和第一柔性附加层24的厚度。在一个实例中，如图5所示，第一柔性附加层24和第二柔性附加层40的厚度之和对应于电子元件20的厚度。这导致第二柔性附加层40的顶部表面与电子元件20的顶部表面齐平。可以这样做，使得柔性电子装置48”的大部分具有相对相同的厚度。例如，如图5所示，柔性电子装置48”的与第二柔性附加层40重叠的部分具有与柔性电子装置48”的与电子元件20重叠的部分相同的厚度。

图6示出了在图1所示的自动制造过程的第四阶段之后的柔性电子装置48”的截面侧视图，其中柔性覆盖层46从辊44上展开并定位在第二附加层40上以完成柔性电子装置。柔性电子装置48”’与图5中所示的柔性电子装置48”相同，但是添加了柔性覆盖层46。在所示的实施例中，所得到的连续柔性层压电子装置部分被按顺序地完成并卷在辊16上(参见图1)。

上述实施例是制造具有嵌入电子装置的部分的细长柔性结构的低成本、卷对卷、附加层和基于层的方法的实例。特别地，基于卷到卷附加层的制造方法包括层叠一系列材料层(通常是塑料)以建立与嵌入式电子元件的高度轮廓相匹配的厚度，从而产生具有包含嵌入式电子元件的部分的基本上均匀厚度的细长柔性带状层压结构。

实现低成本柔性器件的一个方面是最小化构造平面带状层压结构所需的层数。在一些低复杂度的实施例中(例如，具有相对较小的特征高度集合的实施例)，有可能凭经验导出对应于低成本解决方案的特征高度集合。例如，对于小的特征高度集合，可以凭经验确定一组高度差，该高度差实现了导致基本上均匀的带状层压结构的最少数量的附加层。对于更复杂的实施例，通常需要优化算法来确定低成本的解决方案。

图7示出了制造柔性电子装置的规范的计算机实现的方法的实施例。根据该方法，从所接收的、将被结合在柔性带状层压结构中(图7，框60)的电子元件和其它特征的布置的计算机辅助设计(CAD)规范中获得特征高度。在一些实施例中，特征高度与CAD规范一起被接收。在其它实施例中，基于所接收的CAD规范来确定特征高度。

基于所获得的特征高度来确定柔性附加层的数目和用于柔性附加层的相应厚度集合(图7，框62)。在一些实施例中，通过计算从CAD规范获得的每一对特征高度之间的高度差来确定柔性附加层厚度。柔性附加层厚度的初始集合包括所有特征高度和所有特征高度差。在柔性附加层厚度的初始集合上运行优化程序，这是一个非线性组合问题。在一些实施例中，优化程序针对经受特定公差水平(例如，0.1mm)的最小柔性附加层厚度集合运行穷举或强力搜索算法。在其它实施例中，使用进化算法来解决非线性组合优化问题。例如，遗传进化算法可用于层堆叠序列优化。根据一些实施例，差分进化算法也可用于确定层压复合结构的经优化堆叠序列。

在确定了柔性附加层的厚度集合之后，将电子元件附着到柔性衬底上(图7，框64)。分配具有孔的第一附加层，所述孔与附接到柔性衬底的相应电子元件对准(图7，块66)。下一个附加层被分配在之前的附加层上，其中下一个附加层中的孔与附着到突出超过之前的附加层的、柔性衬底上的相应电子元件对准(图7，框68)。如果存在要分配的另外附加层(图7，框70)，则过程返回到框68，以在之前的附加层上分配下一个附加层(图7，框68)。否则，该过程前进到在之前的附加层上附着覆盖层的步骤(图7，框72)。在覆盖层附着在之前的附加层上之后，过程结束(图7，框74)。在一些实施例中，在附着覆盖层之后，柔性电子装置被聚集成卷(图7，框74)。在其它实施例中，柔性电子设备被切成部分，从而产生多个柔性电子设备部分。

示例性计算机装置

图8示出了计算机设备500的示例性实施例，该计算机设备500被配置为实现本说明书中所描述的一个或多个系统。在一些实施例中，计算机设备500的实施例执行以上参照图1和图7所描述的自动制造过程的步骤。计算机装置500包括处理单元502、系统存储器504和将处理单元502耦合到计算机装置500的各种元件的系统总线506。处理单元502可以包括一个或多个数据处理器，每个数据处理器可以是各种市场上可买到的计算机处理器中的任何一种的形式。系统存储器504包括一个或多个计算机可读介质，其通常与定义软件应用程序可用的地址的软件应用程序寻址空间相关联。系统存储器504可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)存储包含用于计算机装置500的启动例程的基本输入/输出系统(BIOS)。系统总线506可以是存储器总线、外围总线或局部总线，并且可以与包括PCI、VESA、微通道、ISA和EISA的各种总线协议中的任一种兼容。计算机装置500进一步包括持久存储存储器508(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、CD ROM驱动器、磁带驱动器、闪存设备和数字视频盘)，该持久存储存储器508连接到系统总线506并包含为数据、数据结构和计算机可执行指令提供非易失性或持久存储的一个或多个计算机可读介质盘。

用户可以使用一个或多个输入设备430(例如，一个或多个键盘、计算机鼠标、麦克风、照相机、操纵杆、物理运动传感器和触摸板)与计算机装置500交互(例如，输入命令或数据)。信息可以通过图形用户界面(GUI)来呈现，该GUI在由显示控制器434控制的显示监控器432上呈现给用户。计算机装置500还可以包括其它输入/输出硬件(例如，诸如扬声器和打印机的外围输出设备)。计算机装置500通过网络适配器436(也称为“网络接口卡”或NIC)连接到其它网络节点。

多个程序模块可以存储在系统存储器504中，包括应用编程接口448(API)、操作系统(OS)440(例如，可从华盛顿州雷蒙德市的微软公司获得的

操作系统)。包括一个或多个软件应用程序的软件应用程序441对计算机装置500进行编程以执行本文所述的分级分类系统、驱动程序442(例如，GUI驱动程序)、网络传输协议444和数据446(例如，输入数据、输出数据、程序数据、注册表和配置设置)的一个或多个步骤、任务、操作或过程。

这里描述的主题的示例，包括所公开的系统、工艺、过程、功能操作和逻辑流程，可以在数据处理设备(例如，计算机硬件和数字电子电路)中实现，该数据处理设备可操作来通过对输入进行操作并生成输出来执行功能。这里描述的主题的示例还可以以软件或固件的形式有形地体现，作为编码在一个或多个有形的非暂时性载体介质(例如，机器可读存储设备、衬底或顺序访问存储器设备)上的一组或多组计算机指令，用于由数据处理设备执行。

示例性粘合带平台

图9A和图9B示出了根据上述关于图1-7的自动制造过程制造的示例性粘合带平台900。粘合带平台900的示例是无线通信和传感设备，其还具有能够密封物品并粘附到物品上的粘合带的功能和形状因子。如图9A所示，粘合带平台是柔性电子装置，其已经根据图1所示的过程被聚集成卷916。

图9A示出了使用包括无线换能电路914的嵌入式元件(在这里统称为“带节点”)的示例性粘合带平台900来密封用于运输的示例性资产901。在该示例中，粘合带平台900的部分913从卷916分配并固定到资产901。粘合带平台900包括粘合剂侧918和非粘合剂侧920。粘合带平台900可以以与任何常规封装粘合带、运输粘合带或管道粘合带相同的方式从卷916分配。例如，粘合带平台900可以用手从辊916分配，横过资产901的两个顶部折片相遇的接缝放置，并用手或使用切割仪器切割成合适的长度(例如剪刀或自动或手动粘合带分配器)。这种带的示例包括具有非粘合剂侧920的带，所述非粘合剂侧920承载一个或多个涂层或层(例如，有色的、光反射的、光吸收的和/或发光的涂层或层)。

参照图9B，在一些实例中，粘合带平台900的部分913的非粘合剂侧920包括向人或机器(例如，条形码读取器)传达指令、警告或其它信息的书写或其它标记，或者可以简单地是装饰的和/或娱乐的。例如，不同类型的粘合带平台可以标记有不同的颜色，以将一种类型的粘合带平台与另一种区分开。在所示示例中，粘合带平台900的部分913包括二维条形码(例如，QR代码)922、书写指令924(即，“此处切割”)和相关联的切割线926，所述切割线926指示用户应该在何处切割粘合带平台900。在制造过程中，例如在添加柔性覆盖层的步骤(图7，框72)之后，通常将书写指令924和切割线926印刷或以其它方式标记在粘合带平台900的顶部非粘合剂侧920上。另一方面，在制造粘合层918的过程中，二维条形码922可以被标记在粘合带平台900的非粘合剂侧920上，或者可选地，可以根据需要使用例如打印机或其它标记装置来标记在粘合带平台900的非粘合剂侧920上。

为了避免损坏粘合带平台900的部分的功能，切割线926通常在不存在无线换能电路914的任何有源元件的位置处划出相邻部分之间的边界。无线换能电路914的元件和切割线926之间的间隔可以根据预期的通信、转换和/或粘合带应用而变化。在图9A所示的示例中，被分配来密封资产901的粘合带平台900的长度对应于粘合带平台900的单个部分913。在其它实例中，密封资产或以其它方式用作粘贴粘合带平台900的粘贴功能所需的粘合带平台900的长度可包括粘合带平台900的多个部分913，在从卷916切割粘合带平台900的长度和/或将粘合带平台的长度施加到资产901上时，可以激活部分913中的一个或多个。

在一些示例中，当粘合带平台900沿着切割线926切割时，嵌入在粘合带平台900的一个或多个部分913中的无线换能电路914的元件被激活。在这些示例中，粘合带平台900包括一个或多个嵌入式能量源(例如，可以印刷的薄膜电池或常规电池，例如常规手表式电池、可再充电电池、或诸如超级电容器或电荷泵的其它能量存储装置)，其响应于与粘合带平台900分离(例如，沿着切割线926)向粘合带平台900的一个或多个部分中的无线换能电路914的元件供电。

在一些实例中，粘合带平台900的每个部分913包括其各自的能量源，该能量源包括能够从环境中采集能量的能量采集元件。在这些实例中的一些中，每个能量源被配置成仅向其相应的粘合带平台部分中的元件供电，而不管在粘合带平台900的给定长度内的连续部分913的数量。在其它示例中，当粘合带平台900的给定长度包括多个部分913时，各个部分913中的能量源被配置为向粘合带平台900的给定长度中的所有部分913中的无线换能电路914的元件供电。在这些实例中的一些中，能量源并联连接并同时被激活以同时为所有部分913中的无线换能电路914的元件供电。在其它示例中，能量源并联连接，并且在不同的时间周期被交替地激活，以便为相应的粘合带平台部分913中的无线换能电路914的元件供电，所述不同的时间周期可以重叠或不重叠。

图10示出了包括多个通信系统1012、1014的示例无线换能电路1000的元件的框图。无线换能电路1000是上面讨论的无线换能电路914的例子。无线换能电路1000的元件可以是以上关于图1-7讨论的电子元件18、20的实施例。示例通信系统1012、1014包括GPS系统，该GPS系统包括GPS接收机电路1013(例如，接收机集成电路)和GPS天线1015，以及一个或多个无线通信系统，每个无线通信系统包括相应的收发信机电路1016(例如，收发信机集成电路)和相应的天线108。示例性无线通信系统包括蜂窝通信系统(例如GSM/GPRS)、Wi-Fi通信系统、RF通信系统(例如LoRa)、蓝牙通信系统(例如蓝牙低能量系统)、Z波通信系统和ZigBee通信系统。无线换能电路1000进一步包括处理器1090(例如，微控制器或微处理器)、一个或多个能量存储设备1092(例如，不可再充电或可再充电的印刷柔性电池，常规的单电池或多电池、和/或超级电容器或电荷泵)、一个或多个换能器1094(例如，传感器和/或致动器，以及可选地，一个或多个能量采集换能器元件)。根据一些实施例，一个或多个换能器1094包括至少一个传感换能器。在一些示例中，传统的单电池或多电池可以是手表式盘电池或钮扣电池，其与将电池的电极电连接到柔性电路上的接触垫的电连接装置(例如，金属夹)相关联。在一些实施例中，能量存储器1092为柔性电池层的形式。

传感换能器1094(在这里也称为“传感器”)的实例包括电容传感器、高度计、陀螺仪、加速度计、温度传感器、应变传感器、压力传感器、压电传感器、重量传感器、光学或光传感器(例如光电二极管或照相机)、声学或声音传感器(例如麦克风)、烟雾检测器、放射性传感器、化学传感器(例如爆炸物检测器)、生物传感器(例如血糖生物传感器、气味检测器、基于抗体的病原体、食物和水污染物和毒素检测器、DNA检测器、微生物检测器、妊娠检测器和臭氧检测器)、磁传感器、电磁场传感器和湿度传感器。致动(例如，能量发射)换能器1094的实例包括光射元件(例如，发光二极管和显示器)、电声换能器(例如，音频扬声器)、电动机和热辐射器(例如，电阻器或热电冷却器)。

在一些示例中，无线换能电路1000包括用于存储数据的存储器1096，所述数据包括例如简档数据、状态数据、事件数据、传感器数据、定位数据、安全数据以及与无线换能电路1000相关联的一个或多个唯一标识符(ID)1098，例如产品ID、类型ID、媒体访问控制(MAC)ID以及控制代码1099。在一些实例中，存储器1096可并入处理器1090或换能器1094中的一者或多者中，或可为如图11中所示的集成在无线换能电路1000中的单独元件。控制代码通常被实现为控制无线换能电路1000的操作的编程功能或程序模块，包括管理带节点通信的方式和定时的带节点通信管理器、管理功耗的带节点功率管理器、控制与其它节点的连接是安全连接还是不安全连接的带节点连接管理器，以及安全地管理节点上的本地数据存储的带节点存储管理器。带节点连接管理器确保终端应用程序所需的安全级别，并支持各种加密机制。带节点功率管理器和带通信管理器一起工作以优化用于数据通信的电池消耗。在一些示例中，由在此描述的不同类型的带节点执行控制代码可以导致类似或不同功能的执行。

图11是根据一些实施例的用于无线换能电路1000的通用平台1032的俯视图。平台(这里也称为“带节点”)包括无线换能电路100的各组元件。带节点1032可以根据上述关于图1-6的自动制造过程制造。在一些实施例中，带节点1032是已经从收集柔性电子设备的较大长度的卷切割的柔性电子设备的单个部分(参见图1)。在一些实施例中，多个平台包含相同的且以相同方式配置的各组元件。然而，在一些其他实施例中，多个平台包含各组不同的和/或以不同方式配置的元件。例如，不同的平台1032具有针对不同应用设计和/或优化的不同组的或不同配置的跟踪和/或转换元件。或者，平台1032的部分的不同组可具有不同的装饰(例如，平台外表面上的标记)和/或不同的尺寸。

这里描述的具体实施方式的细节可以是特定于特定发明的特定实施例的，并且不应被解释为对任何所要求保护的发明的范围的限制。例如，结合单独的实施例描述的特征也可以结合到单个实施例中，并且结合单个实施例描述的特征也可以在多个单独的实施例中实现。此外，以特定顺序执行的步骤、任务、操作或过程的公开不一定要求以特定顺序执行那些步骤、任务、操作或过程；相反，在一些情况下，所公开的步骤、任务、操作和过程中的一个或多个可以以不同的顺序或根据多任务调度或并行来执行。

其它实施例在权利要求的范围内。

附加配置信息

已经出于说明的目的呈现了本公开的实施例的前述描述；其并非旨在穷举或将本公开限制于所公开的精确形式。相关领域的技术人员可以理解，根据上述公开，许多修改和变化是可能的。

本说明书的一些部分根据算法和对信息的操作的符号表示来描述本公开的实施例。这些算法描述和表示通常由数据处理领域的技术人员用来将他们的工作的实质有效地传达给本领域的其他技术人员。这些在功能上、计算上或逻辑上描述的操作将被理解为由计算机程序或等效电路、微代码等来实施。此外，有时也证明将这些操作的布置称为模块是方便的，而不损失一般性。所描述的操作及其相关联的模块可体现在软件、固件、硬件或其任何组合中。

本文所述的任何步骤、操作或过程可用一个或多个硬件或软件模块(单独地或与其它装置组合地)来执行或实施。在一个实施例中，用包括计算机可读介质的计算机程序产品来实现软件模块，所述计算机可读介质包含计算机程序代码，所述计算机程序代码可以由计算机处理器执行，用于执行所述的任何或所有步骤、操作或过程。

本公开的实施例还可以涉及用于执行本文中的操作的装置。该装置可以为所需的目的专门构造，和/或可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。这种计算机程序可以被存储在非暂时性、有形的计算机可读存储介质中，或者被存储在适于存储电子指令的任何类型的介质中，所述电子指令可以被耦合到计算机系统总线。此外，在本说明书中提及的任何计算系统可以包括单个处理器，或者可以是采用用于提高计算能力的多个处理器设计的架构。

本公开的实施例还可以涉及由在此描述的计算过程产生的产品。这样的产品可以包括由计算过程产生的信息，其中该信息被存储在非暂时性、有形的计算机可读存储介质上，并且可以包括计算机程序产品的任何实施例或这里描述的其它数据组合。

最后，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和指导目的而选择的，并且可能不是被选择来描绘或限定本发明的主题。因此，本公开的范围不限于该详细描述，而是由基于本申请而授予的任何权利要求来限定。因此，实施例的公开内容旨在说明而不是限制本公开内容的范围，本公开内容的范围在所附权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种制造柔性电子装置的方法，包括：

将多个电子元件放置在柔性衬底层上，所述柔性衬底层包括所述多个电子元件之间的电连接；

接收所述多个电子元件的轮廓高度集合；以及

基于所述轮廓高度集合，确定附加层厚度集合，所述附加层厚度集合包括对应于第一柔性附加层的第一厚度和对应于后续柔性附加层的后续厚度；

定位包括一个或多个孔的第一柔性附加层，其中，所述多个电子元件中的每一个均对准在所述多个孔的相应孔中；

将包括一个或多个孔的所述后续柔性附加层布置在所述第一柔性附加层上，并且围绕所述多个电子元件中的一个或多个的相应部分对准所述一个或多个孔，所述相应部分在所述第一柔性附加层上方突出；以及

在所述后续柔性附加层上安置柔性覆盖层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柔性电子装置包括多个电子装置，并且所述方法还包括：沿着所述柔性衬底、所述第一柔性附加层、所述后续柔性附加层和所述柔性覆盖层的连续长度，对多个柔性电子装置中的每一个依次执行所述放置、所述定位、所述布置和所述安置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，制造所述柔性电子装置的方法通过卷到卷过程来实现。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述卷到卷过程包括：

从辊分配所述柔性衬底层；

将所述多个电子元件电连接到所述柔性衬底层的所述电连接；

从辊分配所述第一柔性附加层；

当所述第一柔性附加层从所述辊分配并被定位在所述柔性衬底层上时，在所述第一柔性附加层和所述柔性衬底层之间施加压缩力；

从辊分配所述后续柔性附加层；

当所述后续柔性附加层从所述辊分配并被定位在所述第一柔性附加层上时，在所述后续柔性附加层和所述第一柔性附加层之间施加压缩力；

从辊分配所述柔性覆盖层；以及

当所述柔性覆盖层从所述辊分配并被定位在所述后续柔性附加层上时，在所述柔性覆盖层和所述后续柔性附加层之间施加压缩力。

5.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在所述后续柔性附加层上安置所述柔性覆盖层之后，将所述柔性电子装置向上卷起至辊中。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述后续柔性附加层上布置一个或多个其它连续柔性附加层，所述一个或多个其它连续柔性附加层包括一个或多个孔，所述一个或多个孔围绕所述多个电子元件中的一个或多个的相应部分对准，所述相应部分在所述柔性附加层之前的柔性附加层上方突出。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，接收所述轮廓高度集合包括：从所述柔性电子装置的计算机辅助设计规范接收所述轮廓高度集合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述附加层厚度集合是基于轮廓高度对的厚度之间的差异。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：对柔性附加层厚度集合执行进化算法，以确定所述柔性衬底和所述柔性覆盖层之间的柔性附加层的经优化堆叠顺序。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述进化算法包括遗传算法。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一柔性附加层和所述后续柔性附加层中冲压孔。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：将粘合剂分配在所述柔性衬底上，并将所述多个电子元件中的一个或多个放置在所述粘合剂上。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述第一柔性附加层和所述后续柔性附加层层压在所述柔性衬底和所述柔性覆盖层之间。

14.根据权利要求1所述的方法，其中：

在所述第一柔性附加层中的一个或多个孔中的一个的侧壁与所述多个电子元件中的一个的相应部分之间的间隙小于或等于0.1mm，以及

所述后续柔性附加层中的一个或多个孔中的一个的侧壁与一个或多个相应电子元件中的一个的部分之间的间隙小于或等于0.1mm。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，布线层设置在所述柔性衬底与所述第一柔性附加层之间，所述布线层配置成电连接所述多个电子元件。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个电子元件包括电池，所述电池操作为为所述多个电子元件中的一个或多个供电。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个电子元件包括微控制器、无线通信系统、天线和传感器电路。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述微控制器包括一个或多个中央处理单元和存储器元件。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述无线通信系统包括一个或多个无线网络通信接口。

20.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在安置所述柔性覆盖层之前，将包括一个或多个孔的第三柔性附加层布置在所述第一柔性附加层和所述后续柔性附加层上，并且围绕所述多个电子元件中的一个或多个的相应部分对准所述一个或多个孔，所述相应部分在所述第一柔性附加层上方突出并且在所述后续柔性附加层上方突出，

其中，所述附加层厚度集合包括对应于第三柔性附加层的第三厚度。

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