CN114830839A - 集成功能多层结构和其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种集成功能多层结构(100)，其包括：衬底膜(102)，所述衬底膜被成型为或可成型为展现出选定形状(103)；以及多个功能元件(110，112，114，210)，所述多个功能元件优选地包含光学元件、机械元件、光电元件、电气元件和/或具体地电子元件，如导体(112)、绝缘体(114)、组件(110，210)和/或集成电路(110，210)，所述多个功能元件在所述形状(103)的一定接近度中设置在所述衬底膜上；其中所述衬底膜(102)进一步设置有结构调整元件(116，316，416，616，716，816，916，1016)，所述结构调整元件任选地包括细长形状(316，416)、圆周形状(616，716)或其它选定形状，所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底膜在所述形状的所述接近度内的诱导性变形，所述诱导性变形任选地包含拉伸、弯曲、压缩和/或剪切。提出了相关制造方法。

Description

集成功能多层结构和其制造方法

技术领域

本发明总体上涉及结合了如电子元件、机械元件或光学元件等功能特征的功能性集成结构。特别地，但非排他地，本发明涉及结构的衬底层经受导致其变形的处理活动的情况。

背景技术

在不同功能集合的背景下，例如在电子和电子产品领域，存在各种不同的堆叠式组合件和多层结构。涉及例如电子、机械或光学特征的功能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产品盒、装置外壳的视觉设计、可穿戴电子装置、个人电子装置、显示器、检测器或感测器、车辆内饰、天线、标签和车辆电子装置等。

通常可以通过多种不同的技术将如电子组件、IC(集成电路)和导体等电子装置设置到衬底元件上。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)等现成的电子装置。另外，可以应用属于术语“印刷电子装置”下的技术以实际地将电子装置直接且另加地产生到相关联的衬底上。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产生电子装置/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，注射模制的结构电子装置(IMSE)的概念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的特性还在于电子装置通常根据整个目标产品、部分或一般设计的三维(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装置的期望3D布局，仍然可以使用二维(2D)电子装置组装方法将电子装置设置在最初平面的衬底如膜上，因此，已经容纳电子装置的衬底可以成型为期望的三维即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包埋有如电子装置等底层元件，从而保护并且潜在地隐藏元件以免受环境影响。另外的层和元件可以自然地添加到构建中。

在将如机械组件、光学组件或电气组件(如果不是的话，则具体地为电子组件)等元件产生或安装到例如如热塑性薄膜等薄膜型衬底、一块织物或皮革片材上时，衬底或至少间接连接到元件的周围的其它层随后可能会经受涉及例如扭曲、拉伸、压缩或弯曲的力，这可能使元件(如果不是的话，则为衬底本身)断裂或从所附接元件分离。

结合如电子装置封装体(例如薄四方扁平封装体(TQFP))等可以说是具有许多优选特性(如从例如IMSE技术的角度来看，相当易于管理的接触密度)的元件或其它组件，已进一步发现，在如包覆模制等各个加工阶段期间，此类元件很容易将空气捕集在其下方，这可能进而减小相关联的接触区域的实际大小。

然而，直接包埋例如TQFP和其它封装体或一般元件，如在硬树脂中一样，尚未发现完全适用的方法，尤其是在涉及宽温度范围的场景中，因为相关特征之间存在较大的热膨胀系数(CTE)不匹配，这可能最终导致结构撕裂并失效。较大的封装体或元件在如成型(例如热成型)承载衬底膜等某些处理阶段也可能具有挑战性，因为相关的触点可能会被撕裂和丢失。

当结构的刚度发生剧烈变化时，考虑到衬底膜上可能未充分填充的元件(如组件或模块)边缘处的位置，可能会出现由热成型期间的拉伸等引起的薄膜变形的大瞬态，这进而会对相邻的可能更脆弱的材料(如绝缘层、导电层和/或彩色油墨层)造成过大的压力。

通常，当如导体迹线或相关交叉结构等元件相对于承载衬底膜的表面轮廓定位在极端型半径附近时，所述元件可能会撕裂和失效。例如，交叉器中使用的导电油墨可能比标准导电油墨更脆，这增加了在例如绝缘体边界和相当大的曲率的衬底附近发生故障的风险。绝缘体印刷件通常更耐拉伸，因此会在其边缘处造成瞬态变形，最重要的是在绝缘体末端和覆盖的交叉导电油墨连接到更标准的导电油墨的地方。

仍进一步地，在要使用如导电油墨等更硬的材料(与如塑料膜本身等衬底相反)在3D(衬底)表面上建立如屏蔽影线或天线等大的特征的情况下，更硬的材料可能会导致不期望的效果，如薄膜上周围特征和薄膜本身的变形、折叠甚至撕裂，从而可能损坏工件。

发明内容

本发明的目的是在一体结构的背景下至少减轻与已知解决方案相关的缺点中的一个或多个缺点，其中如衬底(膜)等包含的或待包含的特征中的至少一些包含的或待包含的特征例如在结构的加工或制造、安装结构或使用结构期间经受变形诱导力。

所述目的通过集成功能多层结构的各个实施例和用于提供集成功能多层结构的相关方法来实现。

根据第一方面，提供了一种集成功能多层结构。多层结构包括衬底膜，所述衬底膜被成型为或可成型为(任选地热成型的)展现出选定，优选地三维非平坦形状。此外，多层结构包括多个功能元件，所述多个功能元件优选地包含例如光学元件、机械元件、光电元件、电气元件和/或具体地电子元件，如导体，例如迹线或“布线”、绝缘体、组件和/或集成电路，所述多个功能元件在成型的非平坦形状的一定接近度中设置在衬底膜上。衬底膜进一步设置有结构调整元件，所述结构调整元件任选地包括或限定细长形状、圆周形状和/或其它选定形状。所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底膜在所述形状的所述接近度内的例如过程诱导性如成型诱导性变形，所述诱导性变形任选地包含拉伸、弯曲、压缩和/或剪切，所述形状包括例如成型的非平坦形状或由其组成。结构调整元件可以包含例如导电材料(例如导电油墨)或电绝缘材料(例如绝缘油墨或例如塑料/聚合物、陶瓷或玻璃)。例如，调整元件通常可以是可安装的或可印刷的。

例如，包含在多层结构中的衬底膜可以指代这样的元件：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。衬底膜至少在某些地方可以是柔性的和可弯曲的。然而，衬底膜最初可以是平坦的。

在优选的实施例中，多层结构进一步可以包括塑料层，任选地热塑性层，所述塑料层产生，任选地模制，如注射模制或浇铸，在所述衬底膜上并且将多个功能元件中的至少一部分功能元件和/或结构调整元件的至少一部分包埋在所述塑料层中。

在各个实施例中，衬底膜可以限定或至少局部地包括3D，优选地热成型的非平坦形状，并且结构调整元件可以被配置成控制衬底在3D非平坦形状的接近度内的变形，所述变形优选地包括对变形力在选定方向上的分布的控制。

然而，功能元件中的一个或多个功能元件可以包含例如具有自己的衬底(“子衬底”)的子组合件和元件，如由(子)衬底承载的电气或具体电子元件，如电气节点。

在各个实施例中，代替或除了在衬底膜上布置如电气元件等功能元件使得其基本上从衬底膜的任何侧凸出，功能元件可以设置在衬底膜中建立的凹部、盲孔或通孔中。例如，可以通过例如在上面设置功能元件之前或之后对衬底膜进行如热成型等成型来获得凹部，使得凹部形状由衬底膜限定。例如，如通孔或盲孔等孔可以通过去除衬底材料或从相关源材料直接建立衬底(例如通过模制)，例如，以限定孔来获得。因此，元件可以至少部分地被衬底的凹部或孔容纳，使得元件根本不凸出或至少不显著地或完全地从衬底膜凸出。较小的凹部仍可保留在元件的位置处，部分地由元件和任选地模制或铸造材料层或其它特征填充。通过将功能元件包埋其中，可以为衬底膜设置齐平的第一表面。

在各个实施例中，结构调整元件可以定位成与多个功能元件中的至少一个接触或相邻。

在各个实施例中，结构调整元件可以可替代地或另外被配置成局部限制、减少或增加衬底膜的变形。

在各个实施例中，所述结构调整元件可以可替代地或另外被配置成：限制、减小或增大变形斜率；限制、减小或增大所述斜率的变化量值；转移变形区域；对所述变形区域进行成形；限制、减少或增大变形量值和/或延长或减小所述变形区域的长度或所述变形区域与相邻的，任选地基本上平坦的，衬底部分之间的过渡。

在各个实施例中，结构调整元件可以可替代地或另外包括第一材料，所述第一材料比包含所述衬底、所述衬底上的任何材料层或所述功能元件中的任何功能元件的第二材料更硬并且优选地还更具抗撕裂性，或反之亦然。

在各个实施例中，所述结构调整元件可以可替代地或另外包括任选印刷的电气上优选地绝缘或导电的元件，所述元件被配置成减小和/或移开所述衬底膜在所述多个功能元件中的至少一个功能元件的位置处的变形引起的斜率和/或过渡区域，其中所述电气上优选地绝缘或导电的元件任选地与如交叉印刷件等电绝缘或导电交叉元件成一体或相邻，从而进一步任选地建立所述交叉元件的延伸部。

在各个实施例中，所述结构调整元件可以可替代地或另外包括被配置成从所述功能元件朝着最大变形或相关斜率延伸并且任选地扩大或减小的至少一部分。

在各个实施例中，结构调整元件可以可替代地或另外包括或基本上或仅由选自由以下组成的组的至少一个元件组成：机械元件、光学功能元件、印刷电子技术提供的元件、电绝缘元件、导电元件、印刷电子提供的电绝缘元件、印刷电子提供的导电元件、增材产生元件、溅射元件、沉积元件、真空沉积元件、蚀刻元件、增材产生导电元件、增材产生电绝缘元件、雕刻元件、如导电元件或电绝缘元件等更大的元件的减薄或加厚部分、空腔、凹部、通孔、减材产生元件、减材产生导电元件、减材产生电绝缘元件、如导体迹线或接触焊盘等导电元件的物理延伸部、如绝缘填料或电交叉绝缘层等电绝缘元件的物理延伸部以及光学功能如透射、折射、衍射、不透明、吸收、散射或反射元件。

在各个实施例中，所述结构调整元件可以可替代地或另外包括框的位于所述衬底膜上的所述功能元件中的任何功能元件周围的至少一部分，所述框的所述至少一部分任选地包括导电材料，如导电油墨、银墨、介电油墨或其它电绝缘材料、彩色油墨、粘合剂和/或SMD粘合剂。

在各个实施例中，所述结构调整元件可以可替代地或另外被进一步配置成引导、限制或防止以可流动状态安置在所述衬底膜或所述功能元件中的任何功能元件上的材料，任选地底部填料、导电粘合剂、导电或绝缘油墨、润湿剂、影响表面能的物质或球顶材料，的流动，任选地以保持在由所述结构调整元件限定的圆周边界区域内。所述区域可以具有至少部分地由调整元件限定的选定形状、面积和/或体积。因此，在此实施例和其它实施例中，调整元件的材料可以被配置成限定例如引导结构，如壁、导管、凹槽和/或容器，以实现目标材料流动的期望控制功能。

在各个实施例中，结构调整元件可以可替代地或另外包括框，任选地是卡扣式框或印刷框，所述框与多个功能元件中的至少一个功能元件，任选地例如电子装置封装体、机械或光学元件，连接或至少相邻。

多层结构、调整元件和/或具体地例如上述框可以任选地进一步包括选自由以下组成的组的至少一种元件：所述衬底膜与所述功能元件之间的粘合剂、所述衬底膜与所述功能元件之间的间隔物、机械阻挡元件、光学阻挡元件、电绝缘阻挡元件、所述衬底膜和/或所述功能元件上的导电部分或元件之间的阻挡元件、放置在如所述功能元件的引线等导电部分上的粘性导电粘合剂，优选地是所述衬底膜与所述框和所述功能元件的集合体之间的低粘度毛细可流动底部填料、以及至少所述框和所述功能元件的所述集合体之上的如球顶层等包埋材料层。

当所述调整元件限定如导管或容器等用于如导电粘合剂、油墨、焊料、润湿剂、影响表面能的物质和/或底部填充材料等可流动材料的引导结构时，所述引导结构可以特别地被配置成使所述可流动材料在其流动状态下能够与所述多个功能元件中的一个功能元件接触并且优选地在所述元件设置在所述引导结构上或附近之后朝着或远离所述功能元件流动。

在各个实施例中，所述结构调整元件可以可替代地或另外包括机械应力释放结构，所述机械应力释放结构优选地包括多个翅片、齿和/或逐渐扩大或缩小的延伸形状。

在各个实施例中，结构调整元件可以可替代地或另外包括任选地(印刷电子技术)印刷图案。图案可以由多个例如非线性或仅分段线性和/或非连续的，优选地重复和/或交替的，形状限定或至少结合所述形状，所述形状任选地包括V形，其中所述图案跨越的区域任选地限定如天线结构等电磁屏蔽或天线辐射。

在各个实施例中，所述结构调整元件可以可替代地或另外包括具有多种重复几何形状的任选印刷梯度图案或具有基本一致的形状的漫散图案，所述重复几何形状的大小和/或其它特性在所述图案中逐渐改变。

此外，在一些实施例中，所述图案可以被配置用于相对于所述衬底膜或所述衬底膜上的元件进行光控制，如引导、处理或耦合，任选地是入光耦合或出光耦合。

根据第二方面，提供了一种产生集成多层结构的方法。所述方法包括：

-获得衬底膜，所述衬底膜包括可成型的，任选地可热成型的，材料；

-在所述衬底膜上设置包含至少一个功能元件的多个功能元件；并且

其中所述衬底膜优选地在所述功能元件中的任何功能元件的一定接近度内进一步设置有结构调整元件，所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底的过程诱导性变形。

在各个实施例中，所述方法可以进一步包括将所述衬底膜成型为在所述功能元件的所述接近度中展现出选定变形，所述选定变形任选地包括三维非平坦形状。

在所述方法的各个实施例中，所述结构调整元件可以被布置成控制所述衬底在所述三维非平坦形状的一定接近度内的变形，所述控制优选地包括对所述衬底膜的非平坦形状诱导性变形期间的变形力的分布的控制。

在各个实施例中，所述方法可以可替代地或另外包括在衬底膜上优选地通过模制如注射模制或浇铸产生塑料层，所述塑料层至少部分地包埋所述功能元件中的一个或多个功能元件和/或所述结构调整元件。

例如，优选地为可重复使用或一次性的薄膜状和/或容器型模具可以用于在固化期间容纳模制材料层的材料并对其进行成形，其中所述模具任选地包括选自由以下组成的组的至少一种元件：金属、塑料、纤维、木材、纺织品或织物、木质素、陶瓷和牺牲材料。在一些实施例中，模具的至少一部分如一层也可以建立成品结构的一部分，例如其上的(保护)层。

在所述方法的各个实施例中，结构调整元件可以可替代地或另外利用选自由以下组成的组的至少一种技术设置在衬底膜上：增材制造技术、优选地利用选定印刷电子技术的印刷、安装、溅射、沉积以及对所述衬底膜或所述衬底膜上的元件进行如蚀刻、切割或雕刻等减材加工。

本发明提供优于多种已知解决方案的不同优点，所述已知解决方案自然取决于其每个特定实施例。一个主要优点是本发明的各个实施例允许更复杂和更可靠的IMSE设计，因为衬底的变形可以在例如位置和范围方面得到更好的控制，如更精确的控制。例如，在本发明的各个实施例中增强的变形控制导致例如功能元件如易碎组件没有被损坏和/或拆卸。

基于以下对本发明的一些实施例的详细描述，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展示了根据本发明的多层结构的实施例。

图2展示了要布置在多层结构的衬底膜上的电位元件的实施例，在此实例中电位元件具体地为功能如电功能节点类型组件。

图3展示了根据本发明的结构调整元件的实施例。

图4展示了结构调整元件的实施例，所述结构调整元件可以被设置成结合例如衬底上的交叉和/或接头结构。

图5展示了设置在衬底上的电路设计，所述电路设计用于接收电子组件并在它们之间提供电连接。

图6展示了与如电子组件等功能元件连接的结构调整元件的实施例。

图7展示了结构调整元件的实施例。

图8展示了用作结构调整元件和/或其它功能元件(如光学功能元件)的梯度型图案的实施例。

图9展示了图案化结构调整元件的另外的实施例。

图10展示了与三维衬底和整体结构连接的结构调整元件的实施例的使用情况。

图11是根据本发明的方法的实施例的流程图。

图12展示了与材料或元件过渡或接头连接的结构调整和相关调整元件的两个实施例。

图13展示了与如导体等两个元件的接头结构连接的结构调整元件的实施例。

具体实施方式

图1展示了根据本发明的多层结构100的实施例，如集成功能多层结构100。例如，结构100本身可以建立如电气装置或电子装置等最终产品，或者可以在制造之后连接到最终产品或安装在最终产品处。

多层结构100可以包括如柔性衬底膜等衬底膜102，所述衬底膜被成型为或可成型为展现出选定形状103，例如3D形状，如弯曲、凹部、突起等。结构100可以优选地进一步包括多个功能元件110、112、114，所述多个功能元件优选地包含光学元件、机械元件、光电元件、电气元件和/或具体地电子元件，如导体112、绝缘体114、组件110和/或集成电路110，所述多个功能元件在形状103的一定接近度中设置在衬底膜102上。衬底膜102可以进一步设置有一个结构调整元件116或多个结构调整元件116，所述结构调整元件任选地包括细长形状、圆周形状或其它选定形状。结构调整元件116可以被配置成局部地，即例如基本上在过渡区域103B处，控制(例如，限制或减少)衬底膜102在形状103的前述接近度内的诱导性变形，如(热)成型、其它工艺或使用时间诱导性变形，所述变形任选地包含拉伸、弯曲、压缩和/或剪切。例如，这种控制可能是优选的以避免功能元件110断裂、分离或以其它方式受到形状103的干扰。如图1所示，结构调整元件116可以至少部分地定位于由形状103引入到衬底膜102的过渡区域内。可以认为功能元件110位于过渡区域103B内(在其边缘处)或至少与其相邻。

在各个另外的或补充的实施例中，多个功能元件，如导体和/或连接/接触元件，如焊盘中的至少一些功能元件，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、焊料和其任何组件。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，如图1所示，多层结构100可以进一步包括塑料层104，任选地热塑性层，所述塑料层产生，任选地模制，如注射模制或浇铸，在衬底膜102上并且将多个功能元件110、112、114中的至少一部分功能元件和/或结构调整元件116的至少一部分包埋在所述塑料层中。

在一些实施例中，如图1所示，多层结构100可以包括如第二衬底膜等第二衬底106，其相对于衬底膜102布置在塑料层104的相对侧。在此类实施例中，塑料层104可以产生，任选地模制，如注射模制或浇铸在衬底膜102与第二衬底106之间，并且将多个功能元件110、112、114中的至少一部分功能元件和/或结构调整元件116的至少一部分包埋在所述塑料层中。

仍进一步地，第一连接108，如以有线方式布置，例如提供电连接，或无线地，例如通过无线电、光电或光学装置，可以布置成延伸穿过或跨过塑料层104。任选地，第一连接108可以被配置成连接或设置至少一个功能元件110、112、114或衬底膜102上的任何元件与如其上具有功能元件的第二衬底106之间的连接。

如上所述，衬底膜102可以包括3D，任选地热成型或以其它方式(例如，在多层结构100的使用或制造过程中诱导的)非平坦形状103。所诱导的形状103可以是基本上永久的(模制的、钻孔的、切割的或例如热成型的形状)或临时的(例如，在结构100或如其膜100等元件受到外力时保持)。结构调整元件106可以被配置成控制衬底膜102在3D非平坦形状的一定接近度内的变形，所述控制优选地包括对变形力在例如如图1中通过衬底膜102的表面的基本上位于非平坦形状103的位置或过渡区域103B处的切线118或斜率118所示的选定方向上的分布的控制。

使用的衬底膜102和任选的第二衬底膜106可以指代这样的刚性或柔性(和可弯曲)的衬底膜：例如，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。因此，衬底膜102、106至少最初可以是基本上平面的或平面状衬底。然而，衬底膜102、106可以在最初或在如3D成型(例如热成型)等处理之后总体地或局部地限定3D形状103，例如弯曲或折曲形状。

在各个实施例中，衬底膜102、106可以包括如塑料等材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。衬底膜102可以包括热塑性材料或由其组成。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一毫米或者显著更厚，量值为一毫米或几毫米。

衬底膜102以及任选地还有第二衬底(膜)106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。如果有第二衬底106，则所述第二衬底可以例如在尺寸、形状和/或材料方面不同于第一衬底膜102。

还如前文所述，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，衬底膜102、106和/或另外的层的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。这也适用于例如被模制或浇铸的塑料层104。任选地限定多层结构100的外部(表面)的至少一部分，或者至少可见或以其它方式可通过其感知的有关元件，如薄膜型衬底、涂层或其它层，可以已经设置有多个视觉上可区分的、装饰性/美观性和/或信息性特征，如其上或其中的图形图案和/或颜色。所述特征可以与功能元件110、112、114设置在衬底膜102的同一侧，使得所述特征也至少部分地被密封，或者在相对侧上，并且因此，例如塑料层104的材料可能会或可能不会通过相关的包覆模制来密封。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装置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。

关于塑料层104，所述塑料层可以包括热塑性和/或热固性材料。模制的或以其它方式产生的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。材料可以是例如电绝缘的。所述层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。

在各个实施例中，还包含例如图形、颜色或其它视觉特征的选定特征可以设置在结构100的内表面或层上。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包埋/非表面特征。如薄膜或弹性(填充)材料等相关覆盖层可以被制造或加工，任选地切割、雕刻、蚀刻或钻孔，成如孔或凹口等具有必要特征的期望形状，以将如材料层等底层特征或例如电子元件暴露于环境达选定程度。

参考单个元件或从功能的角度共同建立调整元件116的一组构成元件，下面将描述结构调整元件116的各个实例。实例可以描述结构调整元件116的特性，所述特性可以明确地存在或与所述实例中的其它实例一起描述的特性中的一个或若干个特性组合存在。

根据本发明的各个实施例的结构调整元件116可以包括选自由以下组成的组的至少一个元件：机械元件、光学功能元件、印刷电子技术提供的元件、电绝缘元件、导电元件、印刷电子提供的电绝缘元件、印刷电子提供的导电元件、增材产生元件、溅射元件、沉积元件、真空沉积元件、蚀刻元件、增材产生导电元件、增材产生电绝缘元件、雕刻元件、如导电元件或电绝缘元件等更大的元件的减薄或加厚部分、空腔、凹部、通孔、减材或通过减材方法产生元件、减材产生导电元件、减材产生电绝缘元件、如导体迹线或接触焊盘等导电元件的物理延伸部、如绝缘填料或电交叉绝缘层等电绝缘元件的物理延伸部以及光学功能如透射、折射、衍射、不透明、吸收、散射或反射元件。

在各个实施例中，结构调整元件116可以优选地定位成与多个功能元件110、112、114中的至少一个接触或邻近，优选地靠近。例如，在图1中，在所示过渡区域103B处的结构调整元件116与元件110接触或至少相邻。

在各个替代性或另外的实施例中，结构调整元件116可以被配置成局部限制、减少或增加衬底膜102的变形。例如，在图1中，结构调整元件116被布置成与元件110相邻以便局部地使衬底膜102变硬。因此，当衬底膜102的形状发生改变，即变形时，如图1左侧所示，结构调整元件116防止或至少减少在与形状103相关的过渡区域103B(用具有虚线的椭圆标记)处的衬底膜102的变形量。例如，如果在图1中左侧的衬底膜102上没有结构调整元件116，则切线118将偏离水平甚至更大(即斜率/梯度会更高)，即变形将在元件110上造成更严重的应力，甚至可能在衬底膜102变形期间将其分离或破坏。

例如，在各个替代性或另外的实施例中，结构调整元件116可以被配置成限制、减少或增加变形斜率118，如上文所述。可替代地或另外，结构调整元件116可以限制、减少或增加斜率118的变化量值。仍进一步地，可替代地或另外，结构调整元件116可以转移变形区域103B，或者对变形区域103B进行成形。可替代地或另外，结构调整元件116可以限制、减小或增大变形103的量值和/或延伸或减小过渡区域103B的长度或过渡区域103B与相邻的，任选地基本上平坦的，衬底部分之间的过渡。

然而，一个或多个功能元件可以包含例如具有自己的衬底(“子衬底”)的子组合件和元件，如由(子)衬底承载的电气或具体电子元件。其实例在图2中展示，包含电功能节点组件110、210，所述电功能节点组件可以被视为一个整体作为功能元件110。

图2展示了要布置在多层结构100的衬底膜102上的电位功能元件110的实施例，在此实例中电位功能元件具体地为功能如电功能节点组件210。在图2中，展示了节点110、210的实施例的分解图。节点110、210可以包括例如在衬底膜102(可能是多层)上的如电子装置等功能元件、第一材料层208或填充材料208、外壳210、如印刷件等保护图案202、底部填料206和电触点204。任选地，至少一部分或甚至整个节点110、210可以被如注射模制塑料层等塑料层104、212包封或包埋，如保护。例如，层212可以具有热塑性材料。

在图2中，根据本发明的一些实施例，例如保护图案或印刷件202可以包括至少作为其一部分的结构调整元件116的至少一部分。衬底膜102上的保护图案202因此可以包括如在图案202的外围部分上的结构调整元件116，所述结构调整元件可以包括细长形状。结构调整元件116可以例如被配置成局部限制、减少或增加如靠近电节点110、210的连接器引脚的衬底膜102的变形。

在各个实施例中，第一材料层208可以限定节点110、210的外表面的至少一部分。然而，如本领域技术人员所理解的，第一材料层208可以至少在某些地方，即选择性地，被如选定涂层或薄膜层等另外的材料覆盖，或者尤其是在安装在主结构中时，例如在主衬底上，被任选地节点110、210之上的更厚的材料层212，例如可以模制或浇铸的材料层覆盖。

如上文已经考虑的，用于节点210或相关主体结构的衬底膜102可以指代这样的刚性或柔性衬底：例如，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。通常，衬底膜由电绝缘材料制成或设置有电绝缘材料。

在各个实施例中，例如，第一材料层208的至少一种材料的硬度可以优选地在肖氏A级(Shore scale A)上为约85或更小，或者在肖氏D级上为约40或更小。

在各个实施例中，第一材料层208的至少一种材料的弹性模量优选地为约2000MPA或更小，更优选地约500MPA或更小，并且最优选地约100MPA或更小。

因此，如果相对较软的材料低(较低)的硬度和/或低(较低)的弹性模量)不是基本上完全构成第一材料层208(例如衬底或填料)，则所述相对较软的材料(可以用作第一材料层的至少一个组分。

在各个实施例中，第一材料层208可以粘附到优选地可流动/流动并且进一步优选地随后固化的，优选地塑料的材料上，所述材料随后被设置成与第一材料层接触并且任选地选自由以下组成的组：热塑性材料、聚合物或类似材料、木质素或类似材料、TPU、聚合物、弹性体材料、PC、PMMA、ABS、PET、PA(聚酰胺)、GPPS、PCPA(丙烯酸五氯苯酯)、纤维素基热塑性材料和MS树脂。塑料材料通常可以模制或浇铸例如在第一材料层和节点上。

在各个实施例中，第一材料层208可以粘附到随后被设置成与第一材料层208接触的材料上，并且任选地选自由以下组成的组：金属、木材、实木、单板、胶合板、皮、树皮、桦树皮、软木、皮革、织物或纺织品、天然皮革、天然纺织品或织物材料、纺织材料、棉、羊毛、麻、丝、可成型材料、可热成型材料、可冷成型材料、环氧树脂、多组分环氧树脂、油墨和导电油墨。

在各个实施例中，第一材料层208可以被选择和/或加工成粘附到衬底膜102和/或所述至少一个功能或具体地电气元件的材料上，相关材料优选地包括选自由以下组成的组的至少一种材料：聚合物、导电聚合物、热塑性材料、有机材料、弹性体材料、电绝缘材料、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、有机材料、纤维材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、金属、木材、实木、单板、胶合板、树皮、树皮、桦树皮、软木、(天然)皮革、(天然)纺织品或织物材料、纺织材料、棉、羊毛、麻布、丝、可成型材料、可热成型材料、可冷成型材料、金、铜、锡、银、钯、阻焊剂、热固化阻焊剂、UV固化阻焊剂、环氧树脂、木质素或类似材料、基于纤维素的材料、多组分环氧树脂、油墨和导电油墨。

在各个实施例中，第一材料层208可以包括与热膨胀系数(CTE)相关的材料或由其组成，所述热膨胀系数在约1与300ppm/K之间，更优选地在约10与200ppm/K之间，并且最优选地在约25与80ppm/K之间的范围内。某些材料的热膨胀特性(如系数)可能随温度而显著变化，本领域技术人员在考虑各种材料在此类特性方面的适用性时并且考虑例如相关联节点在使用或储存时相关材料最终经受的可能温度时应认识到这一点。类似的考虑适用于材料弹性。

在各个实施例中，第一材料层208可以包括复合材料和/或主体材料中的多种填料，第一材料层任选地包括多个子层或由其组成，和/或所述第一材料层包括相互不同的材料构成，优选地组织在子层中，具有如折射率或其它光学特性等特征功能特性，以建立选定的光学功能。

在各个实施例中，第一材料层208可以包括导热材料或基本上由其组成，所述导热材料任选地以一种或多种填料的形式设置。填充材料可以例如作为颗粒与第一材料的其它可能占优势的材料混合。

在各个实施例中，考虑到选定波长，任选地包含可见光，第一材料层208可以包括光学上基本上透明和/或无色的材料或基本上尤其组成，当所述材料暴露于热或高能光子时，基本上优选地对变色呈化学惰性。第一材料层208的材料可以另外或可替代地在例如电导率(导电/绝缘，因此考虑到例如金属材料，如银或铜，可以从中实施用于例如包埋电子装置的如导体或屏蔽等期望的导电特征或绝缘特征)方面，局部地或总体地，具有各种其它期望的特性。

然而，在一些实施例中，第一材料层208的材料可以用于光子向下或向上转换。所述材料可以至少是局部发光的。例如，所述材料可以用作由辐射激发的闪烁体。因此，例如可以制造辐射检测器。尽管如此，第一材料层可以被配置并用于电磁场的消散或放大、热传导或绝缘、和/或光扩散(或替代光控制)以及其它选项。

第一材料层208可以包括例如基础(主体)材料和填料以实现期望的功能。在各个实施例中，衬底膜102可以包括选自由以下组成的组的至少一种元件：衬底材料的平面件、印刷电路板、刚性印刷电路板、柔性印刷电路板、基于FR4的电路板、陶瓷电衬底(例如HTCC或LTCC；即高温或低温共烧陶瓷)、多层电路板、3D成型如热成型衬底、增材制造(3D印刷)单层或多层电路板、包括电绝缘和导电材料的增材制造电路板、多层衬底、薄膜衬底、柔性薄膜衬底、3D成型衬底、热成型衬底、模制衬底、注射模制衬底、挤出衬底、可热成型衬底、热塑性衬底、聚合物衬底、印刷薄膜衬底和图案化导电聚合物衬底。

在各个实施例中，节点可以包括或至少热耦合(如果不是物理耦合)到热管理元件，任选地冷却或加热元件，进一步任选地包括选自由以下组成的组的至少一种元件：散热器、散热片和热采井。

在各个实施例中，第一材料层总体关于第一材料层或作为整体的节点，或在一个或多个位置局部地定义选自由以下组成的组的如横截面形状等基本上至少一种形状：长方形、梯形、平截头体、等腰梯形、面向衬底膜的底边较短的等腰梯形、面向衬底膜的底边较长的等腰梯形、圆角形状、圆角矩形、圆角等腰梯形、三角形、圆角三角形、半圆、圆顶形、凸形、钟形、蘑菇形、圆锥形、半椭圆形和水滴形或柱形。

在各个实施例中，所述至少一个功能或具体例如至少部分地电气元件包括选自由以下组成的组的至少一个元件：电子组件、集成电路、机电组件、有源组件、无源组件、电导体、印刷电导体、印刷电子产生的电导体、电极、接触焊盘、导体迹线、电光(或光电子)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、下射式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、水分传感器、气体传感器、接近传感器、电容开关、电容传感器、投射电容传感器或开关、单电极电容开关或传感器、电容按钮、多电极电容开关或传感器、自电容传感器、互电容传感器、电感传感器、传感器电极、微机电(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、无线通信元件、无线标签、无线电标签、标签阅读器、数据处理元件、数据存储或存储器元件以及电子子组合件。

在各个实施例中，节点210可以包括在第一材料层208的与面向衬底膜102的一侧相对的一侧上的第二衬底以及在其上的如电子元件等至少一个功能元件，其中第二衬底是任选地配置用于将电节点附接到主结构或具体地主衬底。因此，(第一)衬底和第二衬底可以建立具有例如电子装置和其间的第一材料层208的至少一部分的堆叠式结构。

图3在300处展示了根据本发明的结构调整元件316或(一组)元件316的实施例。在图3中，调整元件316，优选地电绝缘材料或绝缘填料，的图案的实例，其被设计成：当从如电节点等通常是基本上不可变形的较大组件可以耦合到上方或上面的中心区域320开始并且继续到薄膜的其余部分时，逐渐使衬底膜102的变形在局部更容易。与绝缘体元件114一起，元件316建立电绝缘材料的逐渐稀疏结构。结构调整元件316被配置成或至少旨在防止从中心区域320呈扇形散开并且在热成型时易受影响的导体(在图3中显示为具有U形)的撕裂。可以看出，在这种情况下，结构调整元件316可以具有但不限于例如细长形状。

图4展示了结构调整元件416的实施例，所述结构调整元件可以建立成与例如交叉和/或接头结构400连接，例如在衬底膜102上。

在各个实施例中，例如通过印刷，可以在衬底膜102上和例如印刷绝缘体元件414的下方由导电油墨布置导电元件112B。导电元件112B可以被配置成连接(相关联的接头在图中示出为圆圈412)到其它导电元件，如具有例如印刷性质并且也可能由导电油墨建立的导体迹线112。导电元件112B、112的材料可以相同或不同。例如，在如导电元件112B等一个或多个交叉区域元件中使用的导电材料在一些实施例中可以比例如在迹线112中使用的材料更脆。此外，任选地，可以在交叉结构中布置未明确示出的其它导体或功能元件。

另外示出了结构调整元件416的实施例，所述结构调整元件例如通过在衬底上印刷(但不限于印刷)材料以使受例如交叉绝缘体414影响的形状103的变形瞬态不那么严重，和/或将变形形状103从如接头412等交叉结构的最敏感部分移开来产生。例如，调整元件416可以包括电绝缘材料。调整元件416实际上可以被建立为交叉绝缘体414的延伸部或凸出部，或者与其分开设置(因此基本上作为多个/两个(组成)元件416)。因此，电接头412可以被周围的(“喇叭”)细长元件部分416保护。

结构调整元件416可以因此布置在交叉绝缘体414附近，其将变形瞬态从更脆的交叉油墨112B或相关接头412，并且任选地朝向更柔性的导电油墨112延伸或转移。细长结构调整元件416被配置成延伸超出更易损坏的元件，从而控制(如限制)易损坏元件处的变形。

在各个实施例中，所述结构调整元件416可以包括第一材料，所述第一材料比所述衬底、所述衬底上的任何材料层或所述功能元件中的任何功能元件的第二材料更硬并且优选地还更具抗撕裂性，或反之亦然。例如，如绝缘油墨等电绝缘印刷材料可能比如如上所描述的交叉区域导电油墨等导电印刷材料更硬且更耐撕裂。

然而，当使用大的、潜在的内模制组件、模块和/或电节点时，结构调整元件416可用于限制变形。在例如节点的情况下，在潜在的另外的未充分填充的组件/模块的边缘处，衬底膜102的刚度也有剧烈变化，由于在如热成型等加工期间的拉伸而导致膜102的大瞬态。在伴随着一层导电油墨的情况下，这进而也有撕裂的危险。例如，在由于变形而拉伸的情况下，结构调整元件416可以布置成在超出易损元件的部分中更薄。

图4中所示的结构调整元件416可用于缓解表面轮廓中接近极端半径的交叉绝缘体边界的问题，因为变形可能导致导体，例如导电油墨在交叉结构附近撕裂，与普通导电油墨相比，所述导体通常非常脆。结构调整元件416可以被布置成更耐拉伸，从而在其边缘处(在交叉结构终止的地方)引起瞬态变形，并且交叉处的导体被布置成连接到在交叉结构外部延伸的另一个导体。

图5展示了设置在衬底102上的电路设计500，所述电路设计用于接收电子组件并在它们之间提供电连接。可以看出，电路设计500可以包括一个结构调整元件316或如元件组等多个结构调整元件316，如例如图3和/或如图4所示的交叉/接头结构400所展示的。

多个结构调整元件116、316可以布置在衬底膜102上以期望的方式控制衬底膜102的变形。这可能需要移动过渡区域103B或变形形状103，使其远离如较大的组件等易损元件，例如电节点或交叉接头附近，或至少使它们在易损元件附近不那么严重。结构调整元件116可以具有基本上任何形状，然而，细长形状在许多情况下可能是有利的。

图6在600处展示了与功能元件110连接的结构调整元件616的实施例，如但不一定是如半导体组件等电子组件。功能元件110可以是例如微控制器、收发器、RF放大器等。

在多层结构100的各个实施例中，衬底膜102可以在其制造期间例如通过热成型或注射模制(例如包覆模制)进行处理，或者之后以引起变形的方式(例如扭曲)使用。

如节点或集成电路等功能元件110通常可以包括多个组件，所述组件可以任选地具有公共外壳，例如，具有离开或连接到外壳的多个焊盘、电线和/或迹线，如图6所示的场景。在各个实施例中，可以保护功能元件110和如布线/迹线等相关元件免于变形。这可以通过使用各种材料来完成，例如银导电油墨、介电油墨、彩色油墨和SMD胶，它们具有限制如热塑性或聚氨酯薄膜衬底或上文提到的其它衬底等衬底膜102的伸长的特性。

例如，功能元件110和任选地相关的其它元件，如安装焊盘和/或连接迹线112的区段，可以被布置成在由如上面提到的那些选定材料的结构调整元件616限定的边界区域或框内受到保护。因此可以在框/区域内最小化或至少减少变形，如伸长，以确保组件安装和例如(电)性能。

调整元件616可以包括至少部分地围绕功能元件110的仅或至少主要是圆周的、环绕的材料实体(实体的边界、边缘或壁类型)或由其组成。元件616因此可以具有空的或中空的中心或通常中空的内部区域或体积。可替代地，除了环绕部分之外，元件616的内部区域也可以设置有相关联的调整材料，从而产生填充更多(如果不是基本上完全填充类型的话)的框或区域结构。

例如，调整元件616可以设置在衬底102和/或元件110上以通过印刷、安装和/或(包覆)模制来保护。在一些实施例中，调整元件616可以是或至少含有一块薄膜或已在衬底膜102上局部设置的其它材料。在一些实施例中，如图6所示的边界区域可以在例如注射模制期间通过使用多种(如两种或更多种)不同材料来制备或加强，所述材料一起将转变动态随后的伸长以主要发生在受保护边界区域之外。

通过调整元件616并且连同例如可拉伸产品(如可穿戴设备、织物传感器等)的各个实施例，如果没有完全防止在边界区域/框架616内，由例如衬底膜102的动态拉伸引起的形状103可以保持受限。换言之，在边界区域内，材料的伸长可以保持适度，以确保组件安装、迹线连接性和电气性能。进而，在边界区域之外，动态拉伸可以发生到更大的程度，优选地仍在使用的导体的限制范围内，如导电油墨和那里的其它组件，在一些情况下，所述组件可以设计成维持适用的伸长。

图7在700处展示了可以再次限定或包含框的结构调整元件716的实施例，因此在本文其它地方例如关于图6给出的考虑现在通常也适用，反之亦然。

在图7中，功能元件110，如标准TQFP(薄四方扁平封装体)和/或用于IMSE结构的其它中等接触密度IC封装体可以被设置在结构，通常在衬底膜102上。此类封装体可以包含但当然不限于QFN(四方扁平无引线)、SSOP(收缩小外形封装体)和TDFN(薄型双扁平无引线)。根据一实施例，TQFP可以被认为是特别有利的功能元件110，因为它们通常具有可管理的接触密度并且因此可以可靠地印刷接触焊盘。

例如由调整元件716提供的材料阻挡结构可以被配置成在衬底膜102上产生更刚性的区域，所述区域限制例如在薄膜102成型期间的局部拉伸，从而保护如功能元件110等所含有的元件。在各个实施例中，调整元件716可以用于例如将界面应力分散到更长的梯度(斜率)上，从而降低导体在通常急剧不连续的界面处断裂的风险。此外，由于元件716提供的屏障可以用于阻挡例如焊料粘合剂或其它导电材料的流动，因此由于短路风险大大降低，接触材料体积和接触表面积也可以显著增加。仍进一步地，屏障结构的外边缘可以被设计成具有应力消除特征，如翅片或厚度梯度，这取决于特定实施例。

在一些实施例中，元件716可以包括例如卡扣式框，例如用于TQFP状封装体或其它，尤其是组件型功能元件110，在这种情况下，导电材料可以在元件之后从上述引线分配安装。在一实施例中，可以将预先准备好的框扣合到元件上，然后例如在元件下方用几滴粘合剂将组合的组合件安装到衬底膜102上。另外，可以在结构下方如印刷等布置间隔物，以确保例如毛细管底部填料容易流动。然后可以在组件引线之上分配粘性导电粘合剂。粘度防止材料在框下方流动，但是，它可以与组件引线和下方印刷焊盘的裸露部分进行非常大面积的接触。仍进一步地，整个结构可以用低粘度毛细管底部填料进行底部填充，并且可能是球顶的/边缘球形的。

在各个其它实施例中，例如印刷限制结构类型的框可以在如QFN或SSOP类型组件封装体等目标功能元件110的安装期间在引导向外流动的焊盘上设置例如“池”。在一些实施例中，例如厚，如约15或20μm厚(或更厚)的印刷框可以在衬底膜102上产生。导电粘合剂可以例如大量地分配到焊盘上和压在框上的元件上。多余的粘合剂(如果有的话)会向外流动，远离可能导致短路的区域。在一些情况下，如果粘合剂对金属焊盘和下面的印刷接触焊盘具有出色的粘附性，则印刷框可能被导电粘合剂润湿不良。这可以进一步帮助限制粘合剂的扩散并允许组件焊盘的毛细润湿。框架将导电粘合剂的流动限制为仅在将组件压到其上时才会向外流动，并且如果有任何溢出，将组件压入其位置将通过置换粘合剂来切断接触。框材料优选地具有至少某种程度的弹性以使其可靠地工作。在一些实施例中，印刷框可以被产生或布置有流动通道，用于用毛细管底部填料进行进一步的底部填充。

仍然，可以在衬底膜102上设置预安装的深塑料框或印刷限制结构(在焊盘之上分配，之后进行组件安装)。焊盘因此可以用足够高的屏障隔离，以在安装元件110(组件)期间阻止粘合剂流动和飞溅。框可以通过从薄塑料片切割合适的形状并用粘合剂将其固定在衬底膜102上来产生。可替代地，框结构可以简单地印刷在衬底膜102上。如果在任何情况下都在衬底102上设置(电)绝缘体材料，则这些绝缘体材料也可以用于此目的，因此甚至可能不需要执行另外的工艺阶段来创建框。

所提供的框也可以用于限制所使用的任何球顶材料的扩散。

然而，在各个实施例中，屏障结构可以被配置成限制施涂到元件110的毛细管底部填充材料的扩散，从而降低材料最终到达不应出现的地方的风险。例如，取决于限制结构的高度，也可以盖住结构，将元件110完全密封到填料的柔性体积中。

鉴于前述，结构调整元件716或多层结构的其它特征因此可以被配置成限定屏障或限制结构，所述屏障或限制结构保护例如电触点在如(热)成型等处理期间免受拉伸。这允许使用几乎任何耐热导电粘合剂。

此外，屏障结构能够限制例如底部填料和球顶的扩散，这两者在使用如PC或PMMA等硬树脂中的较大组件封装体时通常是必需的。仍然建议在较软的注射树脂中使用这些材料，因为所述材料有助于消除例如来自组件下方、周围和组件之间的气阱。

然而，各种结构调整特征(例如尖刺或齿)可以从其延伸的框，无论是印刷的还是预切割的，都可以布置成便于包埋如扁平电感器等某些更困难的元件，因为它们可以在由框形成的池内整齐且可重复地填充有低粘度底部填充材料。这可以使例如LED驱动器包埋在塑料中。在一些实施例中，例如微模块结构可以包括使用上文描述的框直接安装在衬底膜102的组件上并且然后一起填充在相同框和/或球顶内。在各个实施例中，可以使用基于铜和焊料的模块，或直接耦合的组件。

图8在800处展示了用作结构调整元件116或一组或多组此类元件和/或如光学功能元件等其它功能元件110的梯度型图案的实施例。

除了结构调整之外或代替结构调整，可以用作例如光导或耦合图案的梯度型图案可以容易地以自动化方式产生，如通过印刷。如图8所示的结构调整元件816的图案，通过逐渐改变图案的印刷特征，如印刷元件如点的密度和/或尺寸，方便地提供期望的控制，如控制衬底膜102的变形。

图9在900处展示了图案化结构调整元件916的另外的实施例，其除了用于如天线/辐射器和电磁屏蔽等电气结构之外，还可以用于各种其它(非电气)结构中，其中较大的表面积通常设置为刚性材料(例如油墨印刷)并受到引起变形的力影响，例如(热)成型。图案化结构调整元件916可以用于控制衬底膜102的变形。图案化结构调整元件916可以包括例如印刷的V形状结构，其可以用于改变例如舱口结构中的变形机制。在典型的舱口结构中，设置了很长的直线，任选地印刷材料，如电导体或绝缘体线，这迫使几乎所有变形都拉伸相关材料，这在材料破损方面可能比如剪切和/或弯曲等其它变形机制甚至更麻烦。如图9中可见，图案化的结构调整元件916在跨图9的整个区域，例如目标区域，延伸的任何给定方向上不含有由导体材料(或其它材料，所提供的图案材料的性质取决于如上文所述的使用案例)构成的任何连续的长而直的材料段，从而限制施加于导电油墨或其它图案形状提供性材料的实际拉伸量，同时为衬底膜的中间空区域留出更多拉伸空间以供拉伸。因此，通过所示类型的结构，如拉伸等材料变形可以方便地集中到那些缺乏(印刷)图案特征的中间衬底区域。

图案化结构调整元件916可以包括在目标区域处限定不连续图案的多个元件。然而，图案化结构调整元件916可以将变形从拉伸动作改变为弯曲和剪切，同时仍然允许一些拉伸和压缩以符合在正常过程中会导致皱纹的形状。在各个实施例中，可以考虑几种不同的几何形状来实现这种更具延展性的舱口结构。

图10展示了与三维衬底，例如变形衬底膜和整体结构1000连接的结构调整元件1016，例如(印刷)框的实施例的使用情况。可以看出，结构调整元件1016可以布置成控制连接元件位置处的变形。结构调整元件1016有利地防止在易损部分的位置处发生过严重的变形。

图11是根据本发明的方法的实施例的流程图1100。在用于制造多层结构100的方法开始时，可以执行启动阶段1102。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产生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)成型、电子装置组装、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。

步骤1104可以指获得衬底膜，所述衬底膜包括可成型的，任选地可热成型的，材料。

步骤1108、1109、1110、1112可以指在所述衬底膜上设置包含至少一个功能元件的多个功能元件。步骤1109可以指在衬底膜上提供电节点或子组合件作为功能元件。

在步骤1113处，所述衬底膜可以优选地在所述功能元件中的任何功能元件的一定接近度内进一步设置有结构调整元件，所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底膜的过程诱导性变形。此步骤可以在步骤1108、1109、1110、1112中的任何步骤或所有步骤之前、同时或之后执行。此外，所述结构调整元件可以被布置成控制所述衬底膜在所述三维非平坦形状的一定接近度内的变形，所述控制优选地包括对所述衬底膜的非平坦形状诱导性变形期间的变形力的分布的控制。所述结构调整元件可以是利用例如选自由以下组成的组的至少一种技术设置在所述衬底膜上的：增材制造技术、优选地利用选定印刷电子技术的印刷、安装、溅射、沉积以及对所述衬底膜或所述衬底膜上的元件进行如蚀刻、切割或雕刻等减材加工。

在各个实施例中，所述方法可以进一步包括：优选地在步骤1113之后，将所述衬底膜成型1114为在所述功能元件的所述接近度中展现出选定变形，所述选定变形任选地包括三维非平坦形状。例如，成型1114可以包含热成型、真空成型、高压成型或冷成型。

在各个实施例中，所述方法可以包括在衬底膜上优选地通过模制如注射模制或浇铸产生1116至少一种塑料层，所述塑料层至少部分地包埋所述功能元件中的一个或多个功能元件和/或其中的所述结构调整元件。

仍进一步地，在各个实施例中，所述方法可以包括多层结构100的后处理1118。这可能意味着，例如，切割多层结构的某些部分、切割多层结构、将多层结构安装到主装置或技术人员理解的其它已知的后处理任务。

在1120处，方法执行结束。

图12在1200处展示了材料过渡，如(导电)油墨过渡和两个元件1216A(虚线)与1216B(实线)之间的相关接头，所述两个元件可以表示例如电导体。接头涉及材料之间的由所示元件形状1216A、1216B和在接头区域中的定位所提供的渐进类型的较长转换或梯度，而不是代替急剧的阶梯型过渡。因此，通常扩大了接头区域并且使结构更能抵抗如拉伸等变形。元件1216A、1216B的接触边缘区域因此可以被认为在所示场景中建立结构调整元件。

在1202处，通过相关的节点和分支部分，在展开的元件1216A与1216B之间以多个稍微不同的接头位置的形式提供冗余。显然，场景1200和1202的方案也可以结合使用。

图13展示了与如导体等两个元件的接头结构1300连接的结构调整元件的另外的实施例。在图13中，两个元件可以是相同或不同的材料，优选地导电材料或导电迹线。然而，可以看出，两个元件1316A中的第一个元件可以被适配成使其具有延伸部分或延伸部(即集成的结构调整元件)，其相对于变形(因此可以减少或省略接头实际位置处的变形)延伸以围绕并因此保护两个元件之间的接头1300。延伸部通常可以使结构变硬。两个元件1316B中的第二个元件因此可以仅连接到元件1316A中的所述第一个元件，或者另外地还可以适于包括此类保护形状或集成结构调整元件。在一些实施例中，元件1316A的材料可以例如比元件1316B的材料更硬。

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。

Claims (23)

1.一种集成功能多层结构(100)，其包括

衬底膜(102)，所述衬底膜被成型为或能成型为展现出选定形状(103)；以及

多个功能元件(110，112，114，210)，所述多个功能元件优选地包含光学元件、机械元件、光电元件、电气元件和/或具体地电子元件，如导体(112)、绝缘体(114)、组件(110，210)和/或集成电路(110，210)，所述多个功能元件在所述形状(103)的一定接近度中设置在所述衬底膜上；

其中所述衬底膜(102)进一步设置有结构调整元件(116，316，416，616，716，816，916，1016，1216A，1216B，1316A)，所述结构调整元件任选地包括细长形状(316，416)、圆周形状(616，716)或其它选定形状，

所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底膜在所述形状的所述接近度内的诱导性变形，所述诱导性变形任选地包含拉伸、弯曲、压缩和/或剪切。

2.根据权利要求1所述的结构，其进一步包括塑料层(104)，任选地是热塑性层，所述塑料层产生，任选地模制或浇铸，在所述衬底膜上并且将所述多个功能元件中的至少一部分功能元件和/或所述结构调整元件的至少一部分包埋在所述塑料层内。

3.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述衬底膜包括三维的，最佳地热成型的，非平坦形状，并且所述结构调整元件被配置成控制所述衬底在所述三维非平坦形状的一定接近度内的所述变形，所述控制优选地包括对变形力在选定方向上的分布的控制。

4.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件被定位成与所述多个功能元件中的至少一个功能元件接触或相邻。

5.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件被配置成局部限制、减少或增加所述衬底的变形。

6.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件被配置成：限制、减小或增大变形斜率(118)；限制、减小或增大所述变形斜率的变化量值；转移变形区域；对所述变形区域进行成形；限制、减少或增大变形量值；和/或延长或减小变形区域的长度或所述变形区域与相邻的，任选地基本上平坦的，衬底部分之间的过渡。

7.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括第一材料，所述第一材料比所述衬底、所述衬底上的任何材料层或所述功能元件中的任何功能元件的第二材料更硬并且优选地还更具抗撕裂性，或反之亦然。

8.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括任选印刷的电气上优选地绝缘或导电的元件(416)，所述元件被配置成减小和/或移开所述衬底膜在所述多个功能元件中的至少一个功能元件(112B)的位置处的变形引起的斜率和/或过渡区域(103B)，其中所述电气上优选地绝缘或导电的元件任选地与如交叉印刷件等电绝缘或导电交叉元件(414)成一体或相邻，从而进一步任选地建立所述交叉元件的延伸部。

9.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括被配置成从所述功能元件朝着最大变形或相关斜率延伸并且任选地扩大或减小的至少一部分。

10.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括选自由以下组成的组的至少一个元件：机械元件、光学功能元件、印刷电子技术提供的元件、电绝缘元件、导电元件、印刷电子提供的电绝缘元件、印刷电子提供的导电元件、增材产生元件、溅射元件、沉积元件、真空沉积元件、蚀刻元件、增材产生导电元件、增材产生电绝缘元件、雕刻元件、如导电元件或电绝缘元件等更大的元件的减薄或加厚部分、空腔、凹部、通孔、减材产生元件、减材产生导电元件、减材产生电绝缘元件、如导体迹线或接触焊盘等导电元件的物理延伸部、如绝缘填料或电交叉绝缘层等电绝缘元件的物理延伸部、以及透射、折射、衍射、不透明、吸收、散射或反射元件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括框(616，716，1016)的位于所述衬底膜上的所述功能元件(110)中的任何功能元件周围的至少一部分，所述框的所述至少一部分任选地包括导电材料，如导电油墨、银墨、介电油墨或其它电绝缘材料、彩色油墨、粘合剂和/或SMD粘合剂。

12.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件(616，716)被进一步配置成引导、限制或防止以可流动状态安置在所述衬底膜或所述功能元件中的任何功能元件上的材料，任选地底部填料、导电粘合剂、导电或绝缘油墨、润湿剂、影响表面能的物质或球顶材料，的流动，任选地以保持在由所述结构调整元件限定的圆周边界区域内。

13.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括框(716)，任选地是卡扣式框或印刷框，所述框与所述多个功能元件中的至少一个功能元件，任选地电子装置封装体、机械或光学元件，连接或至少相邻，所述结构或具体地所述框任选地进一步包括选自由以下组成的组的至少一个元件：所述衬底膜与所述功能元件之间的粘合剂、所述衬底膜与所述功能元件之间的间隔物、机械阻挡元件、光学阻挡元件、电绝缘阻挡元件、所述衬底膜和/或所述功能元件上的导电部分或元件之间的阻挡元件、放置在如所述功能元件的引线等导电部分上的粘性导电粘合剂，优选地是所述衬底膜与所述框和所述功能元件的集合体之间的低粘度可流动底部填料、以及至少所述框和所述功能元件的所述集合体之上的如球顶层等包埋材料层。

14.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件限定如导管或容器等用于如导电粘合剂、油墨、焊料、润湿剂、影响表面能的物质和/或底部填充材料等可流动材料的引导结构，所述引导结构被配置成使所述可流动材料在其流动状态下能够与所述多个功能元件中的一个功能元件接触并且优选地在所述元件设置在所述引导结构上或附近之后朝着或远离所述功能元件流动。

15.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件(316，416，716)包括机械应力释放结构，所述机械应力释放结构优选地包括多个翅片、齿和/或逐渐扩大或缩小的延伸形状。

16.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括由多个非线性或仅分段线性和/或非连续的，优选地重复和/或交替的，形状(916)限定或至少结合所述形状的任选印刷图案(900)，所述形状任选地包括V形，其中所述图案跨越的区域任选地限定如天线结构等电磁屏蔽或辐射。

17.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括具有多种重复几何形状的任选印刷梯度图案(800)或具有基本一致的形状的漫散图案，所述重复几何形状的大小和/或其它特性在所述图案中逐渐改变。

18.根据权利要求17所述的结构，其中所述图案被配置用于相对于所述衬底膜或所述衬底膜上的元件进行光引导、处理或耦合，任选地是入光耦合或出光耦合。

19.一种产生集成多层结构的方法(1100)，所述方法包括：

获得(1104)衬底膜，所述衬底膜包括可成型的，任选地可热成型的，材料；

在所述衬底膜上设置(1108，1109，1110，1112)包含至少一个功能元件的多个功能元件；并且

其中所述衬底膜优选地在所述功能元件中的任何功能元件的一定接近度内进一步设置(1113)有结构调整元件，所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底的过程诱导性变形。

20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括将所述衬底膜成型(1114)为在所述功能元件的所述接近度中展现出选定变形，所述选定变形任选地包括三维非平坦形状。

21.根据权利要求19到20中任一项所述的方法，其中所述结构调整元件被布置成控制所述衬底在所述三维非平坦形状的一定接近度内的变形，所述控制优选地包括对所述衬底膜的非平坦形状诱导性变形期间的变形力的分布的控制。

22.根据权利要求19到21中任一项所述的方法，其包括在所述衬底膜上优选地通过模制或浇铸产生(1116)塑料层，所述塑料层至少部分地包埋所述功能元件中的一个或多个功能元件和/或所述结构调整元件。

23.根据权利要求19到22中任一项所述的方法，其中所述结构调整元件是利用选自由以下组成的组的至少一种技术设置在所述衬底膜上的：增材制造技术、优选地利用选定印刷电子技术的印刷、安装、溅射、沉积以及对所述衬底膜或所述衬底膜上的元件进行如蚀刻、切割或雕刻等减材加工。

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