CN117601354A - 用于制造机电结构的方法 - Google Patents

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Abstract

用于制造机电结构的方法，该方法包括：在基本上平坦的膜上产生导体和/或图形(106)，与所期望的膜的三维形状相关地将电子元件附接在所述膜上(108)，将容纳电子元件的所述膜成形为基本上三维的形状(110)，通过基本上在所述膜上模制，使用基本上三维的膜作为在注射模制过程中的插入件(112)，其中在膜的表面上附接优选的材料层，形成机电结构。所述膜是基板。

Description

用于制造机电结构的方法
本申请是申请日为2014年9月25日、申请号为201480060020.6、发明名称为“用于制造机电结构的方法以及用于执行该方法的装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
总体上，本发明涉及电子设备中所包括的机电结构。特别地，但是不排他地，本发明涉及形成带有嵌入部件和元件的三维单基板机电结构的方法。
背景技术
不同机电设备的制造方法已经取得了巨大的进步，特别是由于移动设备以及具有例如精密显示器和交互式/响应式盖特征的诸如此类的设备已经成为了越来越常用的消费电器。这种设备包括具有众多功能的精密触摸屏、触摸表面等等，这些功能相应地要求使用不同的并且通常是精细的部件。
对于产品的多种功能和直观性的日益增加的用户需求已经促成了用户希望设备不限制它们的用途的情况。相反地，所有设备都应该能够而非限制以即时直观的方式来使用。
同时，由于设备的外部设计以及内部所使用的部件已经需要随着动态市场需求而发展和变化，所以对于更加敏捷和灵活的制造的需求已经变得越来越明显了。
这就造成了对一种与壳体结构(不管是二维的还是三维的)有关的能够包括各种不同部件的制造方法的真正需求。
虽然部件已变得越来越小并且越来越具有柔性，但是与印刷型电子器件相比，很多部件仍然是相对庞大的。虽然印刷型电子器件已经为薄的、柔性的和快速制造的结构开辟了道路，但是大量部件仍然不能通过印刷来制造。
另外，形成带有嵌入的电子部件的三维基板和壳体结构目前是通过首先将基板成型，然后将部件附接至已经成型的三维基板来实现的。将部件附接在这种三维基板上造成了一种不利的情况：部件附接在倾斜表面上，与在平坦的表面上附接部件的方法相比时，这从制造的角度看会造成不准确性并且在其他方面也是困难且耗时的。
一些其他方法提出将部件置于基板上(在优选的位置处)，然后在基板上模制，该基板作为插入件；该方法在大多数情况下通过注射模制来执行。该方法容易造成很多错误和失败，因为部件需要高度精确地置于正确的位置，然后在整个模制过程中都保持在那里。该方法的另一困难之处在于随着熔融材料冷却下来而造成的有些剧烈的温度变化。这些要求一起导致了非常困难的情况，其中确实出现了诸多故障单元。更进一步地，该方法不提供用于真正三维成型的手段，因为基板被用作插入件，基板在该过程中没有显著地改变其形状。另外，每次模制只能一次完成；在基板和其中的部件已经包覆模制为形状并且电路部件结构如此设定之后，就不能修复瑕疵了。
一些其他制造方法包括使用由在彼此上堆积和附接的许多层或基板构成的层压表面。然而，这些方法也具有缺点，例如从平坦到三维的延展性有限。
发明内容
本发明的实施方式的目的是至少克服现有技术的装置中明显的一个或多个上述缺陷，特别是在允许各种电子元件在成型和涂覆或封装之前有效地集成在平坦的表面上的制造方法和装置的背景下。一般来说，该目的是通过根据本发明的制造方法和用于执行该方法的相应装置来实现的。
本发明的最有利的方面之一是其允许电子元件置于基本上平坦的表面上，然后将容纳电子元件的表面从平坦的成型为基本上(在实际情况下)任何所期望的三维形状。更进一步地，本发明包括一种与膜将被模制成的形状和设计有关的用于将元件放置和附接在能三维成形的膜上的方法和系统。
本发明的另一有利方面是其通过仅使用一个膜来容纳电子器件、图形和其他所用的内容物最小化了对于分层膜和涂覆膜和片状结构的需求，所述分层膜和涂覆膜和片状结构常常是层压多层所导致的。
本发明的其他有利方面是电子电路和元件可以附接在平坦的表面上，然后，在根据任何优选的形状将基板成形为基本上三维之前，测试电子电路和元件的运行。
根据本发明的一个方面，一种用于制造机电结构的方法包括：
-在基本上平坦的膜上产生导体和/或图形，
-与所期望的膜的三维形状相关地将电子和/或功能元件(如MEMS)附接在所述膜上，
-将容纳电子元件的所述膜成形为基本上三维的形状，
-通过基本上在所述膜上模制，使用基本上三维的膜作为在注射模制过程中的插入件，其中在膜的表面上附接优选的材料层，形成机电结构。
根据本发明的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜可以是基本上柔性的。根据本发明的一个示例性实施方式，膜包括基板。根据一个示例性实施方式，膜包括印刷电路板(PCB)或印刷线路板(PWB)。
根据本发明的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜优选地是均匀的和非层压的，即非层压片。根据本发明的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜可以包括层压结构。根据本发明的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜可以包括涂层。
根据本发明的一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体优选地包括印刷。根据本发明的另一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体可以包括布线。根据本发明的另一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体可以包括焊接。根据本发明的另一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体可以包括使用印刷电路板(PCB)或印刷线路板(PWB)。
根据本发明的一个示例性实施方式，在所述膜上产生图形可以优选地包括印刷。根据本发明的一个示例性实施方式，在所述膜上产生图形可以包括涂刷(painting)。
根据本发明的一个示例性实施方式，所使用的电子元件本质上可以是电子的、电光的、电声的、压电的、电的和/或机电的。根据本发明的另一个示例性实施方式，电子元件可以包括表面贴装技术(SMT)实体、通孔实体或倒装芯片实体。根据本发明的另一个示例性实施方式，所述电子元件可以包括基本上柔性的部件。根据本发明的又一个示例性实施方式，电子元件可以是印刷实体。根据本发明的另一个示例性实施方式，其中电子元件可以是印刷实体，所述元件可以印刷在基本上平坦的膜上。根据本发明的又一个示例性实施方式，其中电子元件可以是印刷实体，所述元件可以印刷在别的地方(例如位于可以在印刷之后或之前切成适当的片的分立的基板上)，在此之后，所述元件可以附接在基本上平坦的膜上。
根据本发明的一个示例性实施方式，电子元件可以例如通过可选地基本上柔性的和/或导电的胶、膏或其他粘合剂而附接至膜。根据本发明的另一个示例性实施方式，元件可以通过锚固被附接。
根据本发明的一个示例性实施方式，电子元件的附接是相对于所期望的膜的形状来实现的。在将膜从基本上平坦的成形为三维的过程中，膜和其上包括的元件经受物理应力，例如应变、扭曲和压缩。这些力不仅是由膜的弯曲和延展而造成的，而且也是由过程所需的温度而造成的。根据本发明，附接元件的过程可以包括许多单独或同时的顺序。
根据本发明的一个示例性实施方式，一种附接电子元件的可选的顺序可以包括通过例如计算机辅助建模(CAD)、模型建构或三维表面应变测量，其例如通过均匀的方形网格图案或圆形网格图案或任何其他适合的成形图案来执行，以模型化三维膜的三维设计的形状。模型化可以包括应变、力、尺寸、热和应力分析的参数以及可能的失败，例如由将基本上平坦的膜成形为基本上三维时所引起的膜破裂。模型化可以包括结构的应力分析。模型化还可以包括制造分析用于制造过程(例如铸造、模制和其他成形制造方法)的过程模拟。
本发明的一个示例性实施方式的另一个可选的顺序可以包括根据三维膜设计的表面形状选择元件的方位。通常，这意味着根据其上元件要被附接至的表面的形状来放置元件，使得膜的平坦的表面区域的变形相对于元件的靠着膜的所述表面区域的表面区域是尽可能地小的。更具体地，膜表面的曲率(所述曲率是由膜的三维成形而造成的)大小相对于面对元件的表面投影应当最小化。根据三维表面上的假设曲率设定元件的方位，因为由变形造成的曲率和/或应变在元件附接顺序中尚不明显，使得元件的远边缘或物理边界(其上具有对膜表面的附接/边限接触，并且其由膜的三维成形所引起)之间和/或相对于元件的远边缘或物理边界的所述曲率相对于弯曲的膜表面在膜表面和元件底表面之间造成小的分离和/或距离。
本发明的一个示例性实施方式的另一个可选的顺序可以包括与三维膜设计的表面形状相关地选择电子元件的位置。通常，这意味着根据元件待被附接至的表面的形状来放置元件，使得膜的平坦的表面区域的变形相对于元件的膜的靠着膜的所述表面区域的表面区域是尽可能地小的。更具体地，膜表面相对于面对/底部元件的表面投影的曲率(所述曲率是由膜的三维成形而造成的)和/或应变大小应当最小化。通过这样选择元件的位置，元件被置于变形尽可能小的表面上，因为由变形造成的曲率在元件附接顺序中不明显，所以元件将经历很少的物理应变。与膜表面相关地选择元件位置还包括选择如下位置，即在该位置中元件底部相对于膜表面和相关的膜表面触摸表面例如通过最大化触摸表面面积被优化。这样根据膜表面来为元件选择好的位置意味着元件不应放置于膜表面的远边缘上，其中元件被部分地在膜表面的最边缘之上。
根据本发明的一个示例性方面，由其上附接有元件的膜的三维成形所造成的某些方面可以通过可选地使用基本上柔性的元件来缓和。
根据本发明的另一个示例性方面，由其上附接有元件的膜的三维成形所造成的某些方面可以通过使用基本上柔性的元件附接手段来缓和。
本发明的一个示例性实施方式的另一个可选的顺序是关于制造参数和根据物理性质选择元件，所述物理性质例如物理强度和对温度和温度变化的耐受性以及与元件的不同材料的适合度。
本发明的一个示例性实施方式的另一个可选的顺序包括根据柔性、强度等选择附接方法。
本发明的一个示例性实施方式的另一个可选的顺序包括选择在其上实现成形的侧面并且选择注射模制和注射模制类型。优选地，元件附接在膜的如下侧面，该侧面与例如压着抵靠在成形壁的侧面或者模制于其上或之上的侧面相对。然而，元件也可以附接在模制于其上或之上的侧面。
根据本发明的一个示例性实施方式，膜和其上的元件可以优选地通过热成形或真空成形而成形为基本上三维的形状。根据本发明的另一个示例性实施方式，膜和其上的元件可以通过吹气模制或旋转模制而成形为基本上三维的形状。
在此，所形成的结构的三维本质可以除了别的以外相对于平坦的膜的实际厚度进行理解。三维形状在此可以描述为偏差/通过偏差来描述，其在下面进行描述。基本上平坦的膜可以视为适于在两个平行的平面的(平坦的)表面之间，其将在即使看起来平坦的表面上的即使最微小的变形考虑在内。在三维成形过程之后，先前平坦的膜已经被成形的形状也可以视为适于在两个平行的表面之间。由在两个表面之间最大限度地延伸并且与任一表面相对着另一个表面的法线平行的线的长度所测量的距离，得出表面彼此间可以具有的不与膜(既针对基本上平坦的膜也针对三维的膜)重叠的最小距离。在两种情况中的两个平行表面之间的所述最小距离可以进行比较以计算偏差百分比。在此提到的偏差是指不与三维成形的膜重叠的两个平行表面之间的最短距离与在三维成形之前同一膜的最短距离的比。优选地，该偏差至少是：
根据本发明的一个示例性实施方式，注射模制材料基本上专门部分地模制在膜表面上。可选地，注射模制材料可以模制在容纳电子元件的膜的表面部分上。可选地，注射模制材料可以模制在未容纳电子元件的膜的表面部分上。
根据本发明的另一个示例性实施方式，基本上模制在所述膜上的注射模制材料封装整个膜。
根据本发明的另一个示例性实施方式，注射模制可以封装整个膜，但不封装电子元件。
根据本发明的另一个示例性实施方式，注射模制可以封装整个膜和电子元件。
根据本发明的一个示例性实施方式，方法可以在根据所述方法的任何顺序之前或之后包括额外的表面修整或涂覆。
根据本发明的另一个方面，一种用于执行所述制造机电结构的方法的装置，包括以下一个或多个实体：
-用于在表面上产生导体和/或图形的实体；
-用于在表面上附接电子元件的实体；
-用于将基本上平坦的膜成形为基本上三维形状的实体，
-用于注射模制的实体。
根据本发明的一个示例性实施方式，装置包括用于在表面上产生导体和/或图形的实体，该实体可以包括喷墨印刷机、丝网印刷机，并且该实体可以是卷对卷或筒对筒机器。
根据本发明的一个示例性实施方式，装置包括用于在表面上附接电子元件的实体，该实体可以包括拾放机。
根据本发明的一个示例性实施方式，装置包括用于将基本上平坦的膜成形为基本上三维形状的实体，该实体可以包括连续卷馈送机或自动预切片馈送机、热成形机或真空成形机。
根据本发明的一个示例性实施方式，装置包括用于注射模制的实体，该实体可以包括液压的、机械的、电的或混合式注射模制机。
根据本发明的另一个实施方式，通过方法和相应的装置实现的机电结构可以是例如包括用户接口(UI)的电子设备，例如计算机，包括台式、膝上型和掌上设备。根据本发明的另一个实施方式，通过方法和相应的装置实现的机电结构可以包括触控屏幕或触控表面技术。
如技术人员所理解的，先前呈现的关于电子设备的各实施方式的考虑可以通过必要的变通而灵活地应用于方法的实施方式中，反之亦然。
如上文所简要描述的，本发明的不同方面的用途由根据每个具体实施方式的多个问题而产生。由于相当广泛地使用可支付得起的且可容易获得的材料、元件和工艺技术，用于提供多个不同功能而制造根据本发明的机电结构的制造成本可以保持为很低。
通过该方法和相应的装置所获得的机电结构在根据装置对实体的限制方面是可缩放的。除了单纯制作原型的场景以外，可行的工艺技术特别提供了快速且敏捷的工业规模的设备制造。
表述“许多”在此可以指从一(1)开始的任何正整数。表述“多个”可以指分别从二(2)开始的任何正整数。
在所附的从属权利要求中也公开了本发明的不同的实施方式。
附图说明
下面，参照所附的附图来更加仔细地描述本发明的实施方式，在附图中：
图1是公开了根据本发明的方法的一个实施方式的流程图。
图2通过示例性实施方式示出了根据本发明的三维地形成容纳电子元件的膜的构思。
图3是通过成形过程实现的三维形状的示例性实施方式的三向图。
图4示出了用来描述所形成的结构的三维本质的测量的示例性实施方式。
图5是根据本发明的包括实体的装置的一个实施方式的框图。
具体实施方式
参照图1，其是用于产生本发明的方案的一个可行的实施方式的流程图。
在102，称为开始阶段，进行必要的工作，如材料、元件和工具的选择和获取。在确定合适的元件和其他部件/电子器件时，必须特别注意各个部件和材料的选择一起进行，并且在整个装置的所选制造过程中一直持续，这自然优选地例如基于制造过程相对着元件数据表而预先被检查，或者通过分析所制造的原型而预先被检查。
在104，根据优选的形状和尺寸形成基本上平坦的膜，然后进行清洗。该膜优选地是基本上薄的片。该膜优选地包括聚碳酸酯(PC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，因为这些材料具有最适合的热成形窗口(即，其中材料变成基本上柔顺的以用于伸展和成型)和有效的三维成形所要求的柔性。可选地，膜材料可以根据要满足的最终产品的要求和制造要求而包括适合的其他材料，所述最终产品的要求和制造要求诸如例如鉴于电子器件和相邻材料的柔性、坚固性、热成形窗口、强度、粘合性和其他材料特性，或者例如鉴于可获得的制造技术。所述其他材料可以包括其他塑料、硅、橡胶或它们的混合物。进一步可行的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、二醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯酸聚合物或它们的混合物。膜的厚度可以根据膜所需的性质而变化，如最终产品所要求的材料强度、柔性、弹性、透明度和/或尺寸。膜可以包括用于容纳电子器件如电子电路、导体或部件引线和/或插槽等的许多凹部、腔或孔。
在所示出的处理阶段之前和/或期间，也可以预处理所选的膜。例如，该膜可以被预处理以增加与其他材料(例如注射模制的覆盖塑料)的粘结度。
可选地，可以选择具有根据先前所述的膜材料要求的材料、形状和尺寸要求的印刷电路板(PCB)或印刷线路板(PWB)作为膜。
在106，在膜上产生导体和/或图形。该膜可以仅包括导体，仅包括图形，或者包括导体和图形二者。优选地，通过使用合适的印刷技术来形成所述导体和/或图形。例如，可以使用喷墨印刷机或其他适用的设备来将所述导体和/或图形印刷在膜上。优选地，使用一个设备来产生导体和图形二者。可选地，也可以使用不同的设备来产生导体和产生图形。
一般来说，用于印刷导体和图形的可行的技术可以包括丝网印刷、旋转丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、喷墨印刷、移印、蚀刻(就像PWB-基板、印刷线路板所使用的)、转移复合、薄膜沉积等。例如，在导电膏的情况下，可以利用银基PTF(聚合物厚膜)膏在膜上丝网印刷期望的电路设计。另外，例如可以使用铜基或碳基PTF膏。替代地，铜/铝层可以通过蚀刻来获得。在另一替代方案中，导电的低温共烧陶瓷(low temperature cofired ceramic，LTCC)或高温共烧陶瓷(high temperature cofired ceramic，HTCC)膏可以烧结至膜上。当选择导体的材料时，人们应考虑膜的性质。例如，LTCC膏的烧结温度可以为大约850至900℃，这可能要求使用陶瓷膜。另外，可以使用银/金基纳米颗粒油墨来制造导体。
例如，因为不同的印刷技术要求所使用的油墨/膏的不同流变性质，所以膏/油墨应优选地与印刷技术和膜材料相关来选择。另外，不同的印刷技术在每个时间单位内提供变化数量的油墨/膏，这常常会影响能够获得的导电图。
替代地，可以在膜内提供导体和/或图形。
在108，在膜上附接电子部件。所述电子部件优选为表面贴装技术(SMT)实体、通孔实体、倒装芯片实体或印刷实体。可选地，元件可以通过使用如在阶段106中所描述的合适的印刷程序来制造。可选地，印刷元件可以通过印刷在所述膜上来被制造在基本上平坦的膜上。可选地，印刷元件可以通过印刷在基板上而与基本上平坦的膜分开来制造，在此之后，包括元件的整个基板或基板的优选部分可以附接在基本上平坦的膜上。
SMT实体、通孔实体、倒装芯片实体和印刷实体可以使用可选地基本上柔性的装置通过锚固、粘贴或其他粘合剂(例如环氧粘合剂)进行附接。导电的(能够实现电接触)粘合剂和非导电的(仅用于固定)粘合剂都可以利用。所述部件可以根据其技术和功能来选择，以及所述部件被选择以承受所利用的三维成形(例如热成形或真空成形过程)以及容纳部件的建立过程(例如注射模制过程)的压力和温度。
举例来说，所述元件本质上可以是电子的、光电的、电声的、压电的、电的和/或机电的，或者至少包括这种部件。另外，这种元件和/或部件上可以包括控制电路、触摸传感例如应变、电阻、电感、(F)TIR和光学传感部件、触感部件和/或振动部件例如压电致动器或振动电机、发光部件例如(O)LED、声发射和或声接收部件例如麦克风和扬声器、设备操作件例如内存芯片、可编程逻辑芯片和CPU(中央处理单元)、其他处理设备例如数字信号处理器(DSP)、ALS设备、PS设备、处理设备(微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP))、MEMS和/或各种尚未提到的传感器。事实上，除了所公开的之外，可以使用大量的技术，并且结构可以包括各种其他部件。如熟悉该技术的读者所理解的，根据其中可以利用本发明的每个预期的使用场景的要求，所公开的部件的构造也可以不同于所明确描述的部件。
可选地，元件可以按照预定的、系统性的(例如对称的或矩阵的)形式被附接和配置。
替代地，电子元件可以设置在膜内。
在110，将膜从基本上平坦的成形为基本上三维的。优选地，所述成形可以通过热成形(使用真空成形或压力成形)来实现。替代地，所述成形可以通过热胀成形、包模成形(覆盖成形，drape forming)、吹气模制、预模制或旋转模制来实现。
作为一种过程，热成形包括将膜加热至热成形窗口内(即，其中材料变成基本上柔顺的以用于伸展和成型)，将膜置于模具内，施加真空以将膜压在模具上，使得膜模制为模具的形状，使膜冷却，同时施加真空，并且通过释放真空和/或施加“空气喷射”以较容易地移除膜而喷出冷却的膜，该冷却的膜现在已经根据模具而调整成了期望的形状。另外可选地，可以在热成形之前或之后进行膜的切割，例如切割成优选的尺寸或用于更好的最后修整。可选地，将膜加热至热成形窗口内可以在热成形机器内(例如模具内)或在热成形机器外(例如烤炉内)进行。
对于使用真空或压力的优选的热成形过程的参数和设置，如技术人员所理解的，可以给出一些进一步的参考仅作为实施例。热成形温度的下限的一些实施例包括：PC 150℃、PET 70℃、ABS 88℃-120℃。通过将空气机械地压入模具内或通过将模具抽真空而获得的施加在膜上的压力对于单层膜构造应大致高于大约100psi，而对于层压结构应当大致高于大约200psi。优选地，所使用的三维膜和过程参数应被选择为使得所述膜不熔化。该膜应被定位在模具内，使得其保持适当地固定，然而又使得所固定的点不会阻碍成形。
在112，包括附接至现在三维膜的优选元件的组件被作为插入件放置进模具架内并且注射模制。
可选地，模制在三维膜上的注射模制材料是透明的，并且可以包括聚合物，例如聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)或它们的混合物。替代地或者附加地，该材料可以包括玻璃。可适用的层材料通常应被选择使得满足鉴于电子器件和相邻材料或例如鉴于可用的制造技术而想要的柔性、坚固性以及其他要求像粘合性能。
对于工艺参数和设置，如技术人员所理解的，可以给出一些进一步的参考仅作为实施例。当三维膜是PET，并且例如要在其上注射模制的塑料是PC时，熔化的PC的温度可以是大约280至320℃，并且模制温度可以是大约20至95℃，例如大约80℃。优选地，所使用的三维膜和过程参数应被选择为使得所述膜在此过程期间不熔化并且保持为基本上固体的。该膜应定位在模具中，使得其维持适当的固定。类似地，预安装的部件、图形和/或电子器件应附接至基板，使得它们在模制期间保持静止不动。
注射模制过程的注射阶段包括加热根据想要的特征而选择的材料，直到材料熔化为止，然后将所述材料强制注射至模具内，其中该材料设置在插入件上。优选地，注射模制材料可以基本上专门部分地模制在膜表面上，这可以包括或者模制在膜的容纳预安装的部件、图形和/或电子器件的表面部分上，或者包括模制在膜的未容纳预安装的部件、图形和/或电子器件的表面部分上。可选地，注射模制材料可以基本上模制在所述膜上，使得它封装整个膜，其可以包括该模制仅部分地封装了预安装的部件、图形和/或电子器件，或者包括该模制封装了预安装的部件、图形和/或电子器件，使得预安装的部件、图形和/或电子器件完全嵌入在模具内。
通常地，在本发明的实施方式中，形成的壳体的厚度以及壳体内所述元件和电子器件的安装深度可以根据应用而变化，使得它们可以形成其表面(整个电子装置的内或外表面)的一部分或者完全嵌入或“隐藏”在壳体内。这使得能够定制所构建的整个机电结构的韧性、弹性、透明性等，并且定制所述嵌入元件的维护能力和保护性。将元件完全嵌入在壳体内通常提供了较好的保护。可选地，将元件留在表面提供较少的保护，但是能够更容易地维护或更换所述元件。根据应用，某些元件可以完全嵌入，而其它元件仅部分嵌入。
在注射过程之后，注射的材料保持在某一压力下并使其冷却下来，在此之后，可以将其取出。
在114，结束该方法的执行。可以进行其他动作，例如元件管理、质量控制、表面处理和/或最后修整或磨光。
使用有利地柔性材料使得至少某些方法项目以卷对卷(roll-to-roll)方法来执行，其可以在时间、成本以及甚至空间方面(例如就运输和存储而言)提供额外的益处。在卷对卷或“筒对筒(reel-to-reel)”方法中，想要的实体(例如导体、图形和/或电子元件)可以沉积在连续的“卷”基板上，其可以是既长又宽的，在该过程期间以恒速或动态速度从一个源卷或多个源卷前进至目的卷。因此，该膜可以包括稍后要切开的多个产品。
因此，可以使用卷对卷或“筒对筒”方法来组合方法步骤102、104、106和108中的至少两个方法步骤。所有的方法步骤102、104、106和108(即基本上所有的方法步骤)都可以通过卷对卷或“筒对筒”方法来执行。可选地，所有的方法步骤(102-114)，即整个方法都可以通过卷对卷或“筒对筒”方法来执行。
根据本发明，卷对卷制造还有利地能够实现快速且经济有效的产品制造。在卷对卷过程中，若干材料层可以“在该过程进行中”(on the fly)结合在一起，并且上述导体、图形和/或电子元件可以在实际结合时刻发生之前、之时或之后被结构化在材料层上。在这个过程中，源层和产生的带状聚集实体还可以经受各种处理。应当选择层的厚度以及可选地其他性质，以使得能够在优选的程度上实现卷对卷处理。
图2示出了附接有电子元件的膜的四个不同的示例性侧视图202a、202b、202c、202d。
图202a示出了在将基本上平坦的膜210从基本上平坦成形为三维之前的所述膜，该膜容纳附接在其上的电子元件204a和204b以及导体206和图形208。
图202b示出了三维膜212(即在成形过程之前是基本上平坦的膜)的实例，该膜容纳附接在其上的电子元件204a和204b以及导体206和图形208。在该实施方式中，膜已经被成形为简单的拱形。
图202c示出了三维膜212(即在成形过程之前基本上平坦的膜)的实例，该膜容纳附接在其上的电子元件204a和204b以及导体206和图形208。在该实施方式中，膜已经被成形为波浪形状。
图202d示出了三维膜212(即基本上平坦的膜在成形过程之后)的实例，该膜容纳附接在其上的电子元件204a和204b以及导体206和图形208。在该实施方式中，膜已经模制为非对称的拱形式。
三维成形的膜212的形状和尺寸不限于任何特定的形状，并因此可以制造成适于各种各样的应用。
图3是通过成形过程实现的三维形状的示例性实施方式的三向图。所述实施方式包括容纳附接在其上的电子元件304a、304b、304c和304d以及导体和图形(未明确示出)的膜306。在该实施方式中，膜已经模制为非对称的波浪状形式。
三维成形的膜306的形状和尺寸不限于任何特定的形式，并因此可以制造成适于各种各样的应用。
图4示出了用来描述所形成的结构的三维本质的测量的示例性实施方式。三维形式在此可以描述为偏差/通过偏差来描述，其在此进行描述。基本上平坦的膜可以视为适于在两个平行的平面的(平坦的)表面402a和404a之间，其将在即使看起来平坦的表面上的即使最微小的变形也考虑在内。在三维成形过程之后，先前平坦的膜已经形成的形状也可以视为适于在两个平行的表面402b和404b之间。距离d1和d2是通过在两个表面之间最大限度地延伸并且平行于任一表面相对着另一个表面的法线的线的长度来测得的，该距离d1和d2得出表面彼此之间可以具有的而不与膜(既针对基本上平坦的膜也针对三维的膜)重叠的最小距离。在两种情况中的两个平行表面之间的所述最小距离可以进行比较以计算偏差率。在此提到的偏差是指不与三维成形的膜重叠的两个平行表面402b和404b之间的最短距离d2与在三维成形之前不与基本上平坦的膜重叠的两个平行表面402a和404a之间的最短距离d1的比。优选地，偏差率d2/d1优选至少对应于上文中呈现的数值。
图5示出了用于执行本发明的所述制造方法的装置500的一个可行的实施方式的框图。
块502代表用于在表面上产生导体和/或图形的实体。这种实体可以包括来自下述中的至少一个的机器：喷墨印刷机、丝网印刷机，这种实体可以是卷对卷或筒对筒机器。
块504代表用于在表面上附接电子元件的实体。这种实体可以包括拾放机。拾放机是众所周知的，并且在此是特别合适的，因为它们允许快速且准确地附接各种不同部件，并且它们通过编程是高度灵活的。
块506代表用于将基本上平坦的膜成形为基本上三维形状的实体。这种实体可以包括连续卷馈送机或自动预切片馈送机，可选地是计算机数控(CNC)机、热成形机、真空成形机、压力成形机或吹气模制机或它们的组合。
块508代表用于注射模制的实体。这种实体可以包括液压的、机械的、电的或混合式注射模制机或它们的组合。
本发明的范围由所附的权利要求及其等同物一起确定。本领域技术人员将会再次理解以下事实：所披露的实施方式仅为示例目的而构建，并且在此看到的创新点将涵盖更好地适于本发明的每个具体的使用情况的其他实施方式、实施方式的组合、变型和等同物。

Claims (10)

1.一种用于制造机电结构的方法，包括：
-在基本上平坦的膜上产生导体和/或图形，
-与所期望的膜的三维形状相关地将电子元件附接在所述膜上，
-将容纳所述电子元件的所述膜成形为基本上三维的形状，
-通过基本上在所述膜上模制，使用基本上三维的膜作为在注射模制过程中的插入件，其中在所述膜的表面上附接材料层，形成机电结构，
其中，所述膜是基板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜是印刷电路板或印刷线路板。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述膜基本上是柔性的。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述基本上平坦的膜包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、二醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯酸聚合物或它们的混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述导体和/或图形是通过印刷产生的，印刷技术选自以下中的至少一种：丝网印刷、旋转丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、喷墨印刷、移印、蚀刻、转移复合或薄膜沉积。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所附接的电子元件是柔性实体、预制好的表面贴装技术实体、通孔实体、倒装芯片实体或印刷实体。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子元件是通过印刷在所述基本上平坦的膜上而产生的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子元件是通过印刷在除了所述基本上平坦的膜之外的基板上然后附接在所述基本上平坦的膜上而产生的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子元件的附接通过锚固、粘贴或通过其他粘合剂来实现。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述基本上平坦的膜上产生导体和/或图形和在所述膜上附接所述电子元件的步骤通过连续的卷对卷或筒对筒过程来执行，该过程包括印刷下述所列项目中的至少一者：所述导体、所述图形和所述电子元件。
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