CN118040355A - 与柔性互连电路形成连接 - Google Patents

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凯文·迈克尔·科克利
埃米莉·埃尔南德斯
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Abstract

本文描述了包括柔性互连电路和/或与这些电路连接的其他部件的电路组件。在一些例子中，不同电路的导电元件利用诸如铆钉的支撑结构连接。此外，相同电路的导电元件可以互连。在一些例子中，电路的导电元件使用导体接合结构与印刷电路板(或其他设备)连接。将不同电路互连涉及堆叠这些电路，使得一个电路中的导电元件与另一个电路中的导电元件重叠。支撑结构穿过导电元件和位于其间的诸如电介质和/或粘合层的任何其他部件突出。该结构将导电元件电连接并且还将导电元件朝向彼此挤压。例如，使用具有接触一个或两个导电元件的铆钉头的铆钉，例如，铆钉头与导电元件的面向外的侧面直接面接。

Description

与柔性互连电路形成连接
本申请为申请号为202180067942X，发明名称为“与柔性互连电路形成连接”中国发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2020年10月2日提交的美国临时专利申请63/086,876和于2021年3月24日提交的美国临时专利申请63/165,582的权益，这两个临时专利申请因各种目的通过引用整体并入本文。
背景技术
通常使用在线束中捆绑在一起的多个导线将电力和控制信号传输到车辆或任何其他机器或系统的各个部件。在传统线束中，每根导线可具有圆形横截面轮廓并且由绝缘套筒单独地围绕。基于导线材料和由该导线传输的电流来选择每个导线的横截面尺寸。此外，导线内的电阻加热和从导线到周围环境的散热是两个主要考虑因素，在传统线束中通常需要大导线。此外，将线束中的导线互连并与线束形成外部连接通常使用大而笨重的连接器。然而，汽车、航空航天和其他行业争取更小、更轻和更便宜的部件。
所需要的是在不同的电气和电子部件之间提供更高效的连接的柔性互连电路以及还有与这些柔性互连电路形成连接的方法。
发明内容
本文描述了包括柔性互连电路和/或与这些电路连接的其他部件的电路组件。在一些例子中，不同电路的导电元件利用诸如铆钉的支撑结构连接。此外，相同电路的导电元件可以互连。在一些例子中，电路的导电元件使用导体接合结构与印刷电路板(或其他设备)连接。将不同电路互连涉及堆叠这些电路，使得一个电路中的导电元件与另一个电路中的导电元件重叠。支撑结构穿过导电元件和位于其间的诸如电介质和/或粘合层的任何其他部件突出。该结构将导电元件电连接并且还将导电元件朝向彼此挤压。例如，使用具有接触一个或两个导电元件的铆钉头的铆钉，例如，铆钉头与导电元件的面向外的侧面直接面接。
附图说明
图1A是根据一些例子的电路组件的示意性俯视图，该电路组件包括两个柔性互连电路，其中电路导电元件通过诸如铆钉的支撑结构连接。
图1B是图1A中的电路组件的示意性剖视图，示出了穿过两个柔性互连电路突出的支撑结构，例如铆钉。
图1C是图1B中的电路组件的示意性剖视放大图，示出了铆钉和电路组件的接触和/或接近铆钉的各种其他部件。
图1D是图1B中的电路组件的另一个示意性剖视放大图，其识别由铆钉和两个柔性互连电路的导电元件形成的各种接触界面。
图1E是电路组件的另一个例子的示意性剖视图，示出了铆钉头的不同形状。
图1F是电路组件的又一个例子的示意性剖视图，示出了穿过铆钉的盲孔。
图2A和图2B是具有外部连接器的电路组件的示意性剖视图，该外部连接器机械地和电气地耦合到组件的对应的铆钉。
图3是柔性多层互连电路的示意性剖视图，示出了将互连电路的不同导电元件互连的铆钉。
图4是对应于根据一些例子的形成电路组件的方法的过程流程图，该电路组件包括两个柔性互连电路，其中不同的互连电路的导电元件通过铆钉连接。
图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F示出了根据图4的方法形成电路组件时的不同阶段和例子。
图6是对应于根据一个或多个实施方式的用于形成与连接器的电连接的方法的过程流程图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E和图7F示出了根据一个或多个实施方式的各种柔性多层互连电路的剖视图。
图8A和图8B是根据一个或多个实施方式的使用导体接合结构与印刷电路板连接的柔性互连电路的示意性剖视图。
图9A和图9B是根据一个或多个实施方式的使用诸如铆钉的支撑结构与印刷电路板连接的导体接合结构的示意性剖视图和俯视图。
图10A、图10B和图10C是根据一个或多个实施方式的使用导体接合结构与印刷电路板连接的柔性多层互连电路的示意性剖视图。
图11A、图11B和图11C是根据一个或多个实施方式的包括由不同材料形成的两个部分的不同导体接合结构的示意性剖视图。
具体实施方式
在以下描述中，概述了许多具体细节以提供对所呈现的概念的透彻理解。在一些例子中，所呈现的概念在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下进行实践。在其他例子中，没有详细描述公知的过程操作以免不必要地模糊所描述的概念。虽然将结合具体例子描述一些概念，但是应当理解，这些例子并不旨在是限制性的。
电路组件例子
柔性互连电路包括一个或多个导电元件，导电元件通过使金属片图案化来形成，并且可以被称为导体或导电引线。例如，同一水平(沿着电路厚度)的所有导电元件可以使用例如蚀刻、模切等由相同的金属片形成。在一些例子中，导电元件被布置到形成柔性多层互连电路的多个水平中。这样的导电元件具有矩形横截面轮廓且相对于传统圆形导线具有各种益处，例如厚度小及散热更佳。然而，形成大的互连电路、尤其是在两个维度上延伸的电路需要大的金属片，从而使这些电路的成本上升。在图案化和形成导电迹线期间可能去除这些金属片的大部分。此外，处理大型二维电路可能具有挑战性。最后，与圆形导线不同，宽的扁平互连电路可能具有有限的面内弯曲能力。
这些问题可以通过由多个柔性互连电路形成的电路组件来解决。代替形成一个大的二维电路，可以单独形成多个窄宽度的电路，稍后根据需要将它们连接起来。更具体地，这些电路的导电元件根据需要互连。在一些例子中，相同电路的导电元件可以互连。此外，电路的导电元件可以与诸如印刷电路板、电子控制单元等其他部件连接。
在将多个柔性互连电路互连成电路组件时，这些电路组件允许在导电元件之间进行在单个柔性互连电路内不可能或困难的独特的电连接。例如，连接通过另一个导电元件分离的两个导电元件是困难的，另一个导电元件需要与这两个导电元件保持电绝缘。
图1A示出了包括第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120的电路组件100的一个例子。在该例子中，第一柔性互连电路110包括第一导电元件180和第一附加导电元件189。第一导电元件180和第一附加导电元件189可以由相同的金属片形成(例如，通过使片图案化)，因此可以具有相同的厚度。在该例子中，第一附加导电元件189比第一导电元件180宽，例如，允许第一附加导电元件189承载更大的电流(通过具有更大的横截面积)。然而，其他例子也在范围内。类似地，第二柔性互连电路120包括第二导电元件190和第二附加导电元件199。第二柔性互连电路120与第一柔性互连电路110分开制造，然后组装成电路组件100。
在一些例子中，导电元件(例如，第一导电元件180、第一附加导电元件189、第二导电元件190和第二附加导电元件199)由诸如铜片、铝片等金属片形成。例如，可以使用轧制金属箔。与电沉积箔和/或镀覆金属所相关联的竖直晶粒结构相比，轧制金属箔的水平伸长的晶粒结构可以有助于增加对导电元件中的裂纹扩展的阻力，例如，在由弯曲(例如，穿过可移动部分的导线线束)引起的周期性加载条件下。这可以有助于增加整个组件的疲劳寿命。
在一些例子中，导电元件包括基底子层和表面子层。基底子层可以包括铝、钛、镍、铜、钢以及这些金属的各种合金和组合。可以选择基底子层的材料以在保持最低成本的同时实现导电元件的期望的电导率和热导率。表面子层可以包括锡、铅、锌、镍、银、钯、铂、金、铟、钨、钼、铬、铜、合金及它们的各种组合、有机可焊性保护层(OSP)或其他导电材料。可以选择表面子层的材料以保护基底子层免受氧化，改善在与导电元件形成电接触和/或热接触时的表面电导率、改善对导电元件的粘附和/或其他目的。此外，在一些例子中，将OSP涂层放置在表面子层上方以使表面子层氧化最小化。在这些例子中，OSP涂层可以被称为表面涂层。
在一些例子中，导电元件是可焊接的。例如，在导电元件包括铝时，铝可以被定位为基底子层，而表面子层可以由熔融温度高于焊料的熔融温度的材料制成。否则，如果表面子层在电路粘接期间熔融，则氧可以穿透表面子层并且可以氧化基底子层的铝。因此，对于在150℃-300℃范围内的温度下施加的许多焊料，表面子层可以由锌、银、钯、铂、铜、镍、铬、钨、钼或金形成。在一些例子中，例如，在将高频信号沿着信号线传输的情况下，可以选择表面子层组成和厚度以使由于趋肤效应引起的电阻损耗最小化。
返回到图1A，在电路组件100的制造期间，第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120单独地形成、对准(例如，图1A示出了成90°的两个电路)并且互连(例如，图1A示出了第一导电元件180与第二导电元件190连接，并且独立地，第二柔性互连电路120与第二附加导电元件199连接)。本领域普通技术人员将理解，柔性互连电路的任何取向和导电元件的连接方案在范围内(例如，互连电路之间的任何角度、任何数量的互连电路)。例如，图1A示出了第一导电元件180在第二导电元件190和第二附加导电元件199上方延伸，并且可与这些导电元件中的一者或两者连接。类似地，第一附加导电元件189在第二导电元件190和第二附加导电元件199上方延伸，并且可以与这些导电元件中的一者或两者连接。此外，虽然图1A仅示出了两个电路(例如，第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120)，但是电路组件100可以包括任何数量的电路。每个连接区域(例如，电路重叠)可以包括两个或更多个电路。
返回到图1A，使用诸如铆钉的支撑结构150将第一导电元件180与第二导电元件190连接。使用多个支撑结构150(例如，多个铆钉)将第一附加导电元件189与第二附加导电元件199连接。支撑结构的数量或者更具体地说每个连接中的支撑结构的数量可以取决于该连接的电流额定值。本领域普通技术人员将理解，电流额定值取决于支撑结构的材料和尺寸、导电元件的材料和尺寸以及其他参数。此外，应当注意，支撑结构150可用于相对于彼此机械支撑第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120。虽然以下描述集中在铆钉上，但是本领域普通技术人员将理解，支撑结构的其他例子也在范围内。
图1B示出了图1A中的电路组件100的剖视图。剖面沿着第一导电元件180。具体地，图1B示出了支撑结构150穿过第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120突出，同时在第一导电元件180和第二导电元件190之间形成电连接。在一些例子中，支撑结构150还向第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120提供机械支撑。
图1C是图1B中的铆钉连接的放大图。如图所示，第一柔性互连电路110包括第一部分外部电介质112和第一外部电介质114，它们包围第一柔性互连电路110的各种内部部件，例如第一导电元件180和第一内部电介质116。第一内部电介质116可用于相对于彼此支撑第一部分外部电介质112和第一外部电介质114，并且至少部分地包围第一导电元件180(以及第一柔性互连电路110的任何其他导电元件)。
类似地，第二柔性互连电路120包括第二部分外部电介质122和第二外部电介质124，它们包围第二柔性互连电路120的各种内部部件，例如第二导电元件190和第二内部电介质126。第二内部电介质126可用于相对于彼此支撑第二部分外部电介质122和第二外部电介质124，并且至少部分地包围第二导电元件190(以及第二柔性互连电路120的任何其他导电元件)。
在一些例子中，第一外部电介质114和第二外部电介质124远离彼此相对，或者换句话说，形成两个电路重叠的组件100的相对的侧面。第一部分外部电介质112和第二部分外部电介质122彼此面对，或者换句话说，定位在两个电路重叠的组件100内。在一些例子中，第一部分外部电介质112和第二部分外部电介质122彼此接触。替代地，另一个部件(例如，组装粘合剂160)定位在部分外部电介质112与第二部分外部电介质122之间。
在一些例子中，外部或内部电介质中的至少一个包括交联聚乙烯(XLPE)，或基本上由交联聚乙烯(XLPE)组成。就本公开而言，术语“基本上由…组成”被定义为按重量计至少约95％或甚至98％的组成。在一些例子中，交联XLPE是交联度为至少约40％、至少约70％或甚至至少约80％的高度交联的XLPE。交联防止了电介质材料(例如，第一内部电介质116和第二内部电介质126)在柔性互连电路的操作温度范围内的流动/移动，上述操作温度范围可以在约-40℃(-40℉)到+105℃(+220℉)之间。这种流动的缺乏防止了电路的导电元件之间的短路。此外，交联防止了内部电介质从柔性互连电路的边缘和开口渗出。
在一些例子中，具体选择用于外部电介质和内部电介质的材料以增强互连电路的柔性。一些合适的例子是聚烯烃，其主要是线性聚合物(与含有芳环并因此柔性较差的聚酯相比)。特别地，硅烷改性的聚烯烃可用于内部电介质或外部电介质中的一者或两者。一些特定的组合包括用于一个或两个外部电介质层的改性聚丙烯以及改性线性低密度聚乙烯(LLDPE)。在另一个例子中，改性聚丙烯可用于所有内部电介质和外部电介质。在又一个例子中，包括改性LLDPE和改性聚丙烯的共挤出材料可用于内部电介质和外部电介质中的至少一者。总体而言，包含高熔点聚合物和低熔点聚合物的组合的共挤出膜可用于柔性互连电路。高熔点聚合物可以用作外部电介质，而低熔点聚合物可以用作内部电介质并用于导电引线之间的间隙填充。在一些例子中，热塑性聚氨酯(TPU)或更具体地说聚氨酯醚可以用作外部电介质中的一者或两者。聚氨酯的柔性可通过使用适当的化学过程来微调。在一些例子中，外部和/或内部电介质包括一种或多种透明材料，例如一种或多种弹性体聚合物，诸如乙烯-丁烯共聚物、增塑剂复合的聚烯烃等。
在一些例子中，至少一种上述电介质包括阻燃剂，例如磷、有机磷等。阻燃剂可以例如作为颗粒添加到聚合物基质中，上文列出了聚合物基质的各种例子。替代地，阻燃剂可以是独立结构的形式，例如阻燃纸或火焰屏障。更具体地，一个外部电介质可以包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，而另一个外部电介质包括阻燃纸。应当注意，传统电路(通过蚀刻和其他类似工艺形成)不能将火焰屏障用于它们的电介质层。在一些例子中，除了阻燃剂之外或代替阻燃剂，聚酰亚胺(PI)因其固有的耐燃烧性质而可用于一个或多个电介质层。
在一些例子中，一个或多个电介质包括热膨胀系数(CTE)匹配添加剂。具体选择这些电介质层中的CTE匹配添加剂的组成和浓度以匹配导电元件的组成和浓度，或者更具体地说匹配导电元件和/或更多内部电介质的组合的组成和浓度。应当注意，柔性互连电路在其制造期间可能会经受温度波动(例如，下面描述的一个或多个层叠操作)和/或操作(例如，在车辆的发动机舱中的操作)的影响。例如，一个或两个外部电介质包括聚合物基质和CTE匹配添加剂，所述聚合物基质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，所述CTE匹配添加剂分布在该基质内并且包括无机填料，例如玻璃纤维和云母/二氧化硅。CTE匹配添加剂可以是具有低纵横比(例如，小于0.5)或具有高纵横比(例如，大于1)的颗粒的形式。外部电介质中的CTE匹配添加剂的浓度可以按重量计在10％和50％之间。虽然高浓度的CTE匹配添加剂可有助于降低CTE失配，但这些电介质的柔性可能会因过量的CTE匹配添加剂而受到损害。
第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120沿着Z轴堆叠在一起。在一些例子中，电路组件100还包括定位在第一柔性互连电路110与第二柔性互连电路120之间的组装粘合剂160。例如，图1C示出了定位在第一部分外部电介质112与第二部分外部电介质122之间并与第一部分外部电介质112和第二部分外部电介质122直接面接的组装粘合剂160。组装粘合剂160用于相对于彼此支撑第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120。
图1C示出了穿过第一导电元件180和第二导电元件190以及位于第一导电元件180与第二导电元件190之间的任何部件(例如，第一部分外部电介质112、组装粘合剂160和第二部分外部电介质122)突出的支撑结构150。应当注意，在该连接区域中第一导电元件180与第二导电元件190之间不需要任何部件。在一些例子中，例如通过在第一部分外部电介质112和第二部分外部电介质122中(以及如果存在组装粘合剂160，在组装粘合剂160中)形成大开口并使第一导电元件180和第二导电元件190进行平面外偏转，第一导电元件180和第二导电元件190彼此直接面接。例如，除了由支撑结构150提供的电连接之外，该直接接触还增强了第一导电元件180和第二导电元件190之间的电连接。
参照图1C，支撑结构150支撑电路组件100的各种部件，例如第一导电元件180和第二导电元件190以及定位在第一导电元件180与第二导电元件190之间的任何部件。支撑结构150与第一导电元件180和第二导电元件190中的每一个之间的电连接由各种界面提供。具体地，图1D示出了支撑结构150，该支撑结构150包括第一头部151、第二头部152和在第一头部151与第二头部152之间延伸的杆153。第一头部151和杆153都直接接触第一导电元件180。此外，第二头部152和杆153都直接接触第二导电元件190。此外，第一头部151迫使第一导电元件180朝向第二导电元件190，而第二头部152迫使第二导电元件190朝向第一导电元件180。定位在第一导电元件180与第二导电元件190之间的部件抵抗这些力(例如，通过被部分地挤压和推回)，从而保持第一头部151和第一导电元件180之间的接触以及第二头部152和第二导电元件190之间的接触。
参照图1D，第一导电元件180包括第一面向内的侧面181、第一面向外的侧面182和第一边缘183。第一面向外的侧面182与第一面向内的侧面181相对。第一边缘183在第一面向内的侧面181与第一面向外的侧面182之间延伸。类似地，第二导电元件190包括第二面向内的侧面191、第二面向外的侧面192和第二边缘193。第二面向外的侧面192与第二面向内的侧面191相对。第二边缘193在第二面向内的侧面191和第二面向外的侧面192之间延伸。第一面向外的侧面182和第二面向外的侧面192彼此背对。同时，第一面向内的侧面181和第二面向内的侧面191彼此面对。在一些例子中(例如，铆钉杆153具有恒定直径)，第一边缘183与第二边缘193共面。
在一些例子中，第一面向外的侧面182直接接触支撑结构150的第一头部151并与第一头部151形成第一接触界面101。类似地，第二面向外的侧面192直接接触支撑结构150的第二头部152并与第二头部152形成第二接触界面102。在一些例子中，第一边缘183直接接触铆钉杆153并形成第一附加接触界面103。第二边缘193也直接接触铆钉杆153并形成第二附加接触界面104。在更具体的例子中，第一附加接触界面103的面积小于第一接触界面101的面积。类似地，第二附加接触界面104的面积小于第二接触界面102的面积。因此，在一些例子中，第一接触界面101和第二接触界面102主要负责支撑结构150与第一导电元件180和第二导电元件190中的每一个之间的导电。
如上所述，在一些例子中，第一柔性互连电路110包括第一外部电介质114，使得第一导电元件180设置在第一部分外部电介质112与第一外部电介质114之间。如图1D所示，第一外部电介质114包括第一外部电介质开口115。支撑结构150的第一头部151的至少一部分穿过第一外部电介质开口115突出，直接接触第一导电元件180的第一面向外的侧面182，并与第一导电元件180的第一面向外的侧面182形成第一接触界面101。换句话说，在安装支撑结构150之前，第一外部电介质开口115暴露第一导电元件180的第一面向外的侧面182的一部分。当安装支撑结构150时，该部分用于形成第一接触界面101。
类似地，在一些例子中，第二柔性互连电路120包括第二外部电介质124，使得第二导电元件190设置在第二外部电介质124与第一部分外部电介质112之间。如图1D所示，第二外部电介质124包括第二外部电介质开口125，支撑结构150的第二头部152的至少一部分穿过第二外部电介质开口125突出，直接接触第二导电元件190的第二面向外的侧面192，并与第二导电元件190的第二面向外的侧面192形成第二接触界面102。
在一些例子中，为了与铆钉杆153形成接触，第一导电元件180和第二导电元件190中的开口的直径与铆钉杆153的直径相同或甚至小于铆钉杆153的直径，例如，以确保铆钉杆153的压配合和直接接触。定位在第一导电元件180与第二导电元件190之间的其他部件中的开口的直径可以与铆钉杆153的直径相同或更大(例如，至少在10％内，以确保对铆钉杆153的机械支撑)。
参照图1E，在一些例子中，第二接触界面102不平行于第一接触界面101。例如，第二头部152可以朝向铆钉杆153弯曲，从而在第二头部152与铆钉杆153之间形成空腔。第二导电元件190的一部分突出到该空腔中，从而相对于支撑结构150固定第二导电元件190。在一些例子中，第二接触界面102与支撑结构150的杆153之间的角度小于90°，或者更具体地说小于80°或甚至小于70°。在一些例子(未被示出)中，第一头部151也像图1E中的第二头部152那样成形。
在一些例子中，支撑结构150包括延伸穿过第一头部151以及杆153的至少一部分的开口156。更具体地，支撑结构150的开口156可以是进一步延伸穿过第二头部152的贯通开口，例如，如图1D和图1E所示。贯通开口允许使用该开口从电路组件100的任一侧或甚至同时从两侧形成各种连接。下面参照图2A和图2B描述这些连接的各种例子。替代地，支撑结构150的开口156是盲开口，例如，如图1F所示。例如，心轴头部可以留在开口156中，阻挡该开口的一部分。
参照图2A和图2B，在一些例子中，电路组件100包括外部连接器170，该外部连接器170与支撑结构150连接并且通过支撑结构150电耦合到第一导电元件180和第二导电元件190中的每一个。换句话说，支撑结构150不仅将第一导电元件180和第二导电元件190互连，而且还将这些导电元件耦合到外部连接器170。例如，外部连接器170的一部分(例如，引脚172)延伸到支撑结构150的开口156中。在一些例子中，外部连接器170被焊接在支撑结构150的开口156中，例如，如图2A所示。在其他例子中，外部连接器170包括插入到支撑结构150的开口156中的压配合引脚173。在一些例子中，外部连接器170包括外壳174，外壳174可附接于第一柔性互连电路110，或者更具体地说附接于第一外部电介质114。例如，连接器粘合剂176可以设置在第一外部电介质114与外壳174之间，例如，如图2A和图2B示意性所示。
在一些例子中，支撑结构150用于将同一柔性互连电路内的导电元件互连。图3示出了包括第一导电元件180和第一附加导电元件189的第一柔性互连电路110。这种类型的柔性互连电路110可以被称为柔性多层互连电路。第一导电元件180和第一附加导电元件189沿着Z轴堆叠在第一部分外部电介质112与第一外部电介质114之间(以及图1A所示的第一柔性互连电路110的例子，其中第一导电元件180和第一附加导电元件189在X-Y平面内彼此相邻定位)。在该例子中，支撑结构150穿过第一导电元件180和第一附加导电元件189两者突出。支撑结构150还将这些元件互连。类似于上述的其他例子，支撑结构150允许与第一导电元件180和第一附加导电元件189形成外部电连接。
图4是对应于根据一些例子的形成电路组件100的方法400的过程流程图。方法400包括提供(框410)第一柔性互连电路110。上文描述了第一柔性互连电路110的各种例子。如图5A所示，在一些例子中，第一柔性互连电路110包括第一部分外部电介质112和第一导电元件180。第一部分外部电介质112包括第一部分外部电介质开口113。第一导电元件180包括第一导电元件开口185。第一导电元件开口185与第一部分外部电介质开口113同心。此外，在更具体的例子中，第一导电元件开口185和第一部分外部电介质开口113具有相同的直径。在一些例子中，第一柔性互连电路110包括其他部件，例如第一外部电介质114和/或第一内部电介质116。在这些例子中，第一外部电介质114包括第一外部电介质开口115，而第一内部电介质116包括第一内部电介质开口117。第一外部电介质开口115和第一内部电介质开口117可以彼此同心，并且与第一导电元件开口185和第一部分外部电介质开口113中的每一个同心。第一外部电介质开口115的直径可以大于第一导电元件开口185的直径，例如，如图5A所示。这种直径差允许保持第一导电元件180的第一面向外的侧面182的一部分通过第一外部电介质开口115暴露。
方法400包括提供(框412)第二柔性互连电路120。上文描述了第二柔性互连电路120的各种例子。如图5A所示，在一些例子中，第二柔性互连电路120包括第二导电元件190。第二导电元件190包括第二导电元件开口195。第二导电元件开口195用于在后续操作期间接收支撑结构150。在一些例子中，第二导电元件开口195的直径与支撑结构150的直径相同或稍小(例如，以确保紧密配合)。在一些例子中，第二柔性互连电路120还包括
在一些例子中，第二柔性互连电路120包括其他部件，例如第二部分外部电介质122、第二外部电介质124和/或第二内部电介质126。在这些例子中，第二部分外部电介质122包括第二部分外部电介质开口123，第二外部电介质124包括第二外部电介质开口125，而第二内部电介质126包括第二内部电介质开口127。第二部分外部电介质开口123、第二外部电介质开口125和第二内部电介质开口127可以彼此同心，并且与第二导电元件开口195同心。第二外部电介质开口125的直径可以大于第二导电元件开口195的直径，例如，如图5A所示。这种直径差允许保持第二导电元件190的第二面向外的侧面192的一部分通过第二外部电介质开口125暴露。
在一些例子中，第一柔性互连电路110或第二柔性互连电路120具有位于部分外部电介质上的组装粘合剂160。例如，图5A示出了定位在第二柔性互连电路120的第二部分外部电介质122上方的组装粘合剂160。组装粘合剂160用于向第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120相对于彼此提供机械支撑。
在一些例子中，方法400继续将第一柔性互连电路110粘接(框420)到第二柔性互连电路120。在保持第一导电元件开口185与第二导电元件开口195同心的同时执行该操作，例如，如图5B所示。在该操作之后，第一部分外部电介质112设置在第一导电元件180与第二导电元件190之间。在一些例子中，其他部件定位在其间，从而将第一柔性互连电路110粘附到第二柔性互连电路120，例如粘附第二部分外部电介质122和第一内部电介质116和第二内部电介质126的一部分。当在堆叠体中存在其他部件时，它们各自的开口保持同心。应当注意，并非所有开口具有相同的直径。在一些例子中，第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120中的每一个中的最小开口用于第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120的对准，例如，以确保所有开口是同心的。
在一些例子中，组装粘合剂160用于该粘接操作。例如，组装粘合剂160用于该粘接操作。例如，第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120可以利用定位在它们之间的组装粘合剂160进行层叠。在该粘接操作之后，第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120的取向被固定。
方法400继续通过第一导电元件开口185、第一部分外部电介质开口113和第二导电元件开口195插入(框430)支撑结构150，例如，如图5C示意性所示。在一些例子中，在第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120粘接在一起之后，插入支撑结构150。替代地，在粘接第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120之前，插入支撑结构150。例如，支撑结构150可用于建立和保持第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120的相对取向，或者更具体地，用于在第一柔性互连电路110和第二柔性互连电路120粘接时保持第一导电元件开口185、第一部分外部电介质开口113和第二导电元件开口195同心。支撑结构150可以在该粘接操作期间已经被固定或未被固定。
方法400继续将支撑结构150固定(框450)在第一导电元件开口185、第一部分外部电介质开口113和第二导电元件开口195中。例如，在该固定操作之前，支撑结构150包括第一头部151和杆153，例如，如图5C所示。固定操作形成第二头部152，例如，如图5D所示。在该固定操作之后，支撑结构150将第一导电元件180和第二导电元件190电互连。例如，支撑结构150直接接触第一导电元件180和第二导电元件190。在一些例子中，支撑结构150将第一导电元件180和第二导电元件190朝向彼此挤压。
在一些例子中，方法400继续将外部连接器170附接(框460)于支撑结构150，例如，如图5E示意性所示。例如，外部连接器170的引脚172被插入到开口156中，并且焊接到支撑结构150上或以其他方式固定在开口156内。在更具体的例子中，外部连接器170的引脚172焊接在开口156内。替代地，引脚172是压配合引脚173，并且通过将引脚173压配合到开口156上而可操作的膨胀力而被固定在开口156内。
在一些例子中，方法400继续使一个或两个端部150电绝缘(框470)，例如，如图5F示意性所示。例如，第一绝缘体贴片158可以定位在支撑结构150的第一头部151上方并且部分地在第一外部电介质114上方延伸。类似地，第二绝缘体贴片159可以定位在支撑结构150的第二头部152上方并且部分地在第二外部电介质124上方延伸。
将柔性多层互连电路中的不同层互连的例子
在一些例子中，柔性互连电路具有导电元件的堆叠布置，例如，如图3所示和上文参照该图所述。这种类型的电路可以被称为柔性多层互连电路。图7A中呈现了柔性多层互连电路300的另一个例子。在该例子中，柔性多层互连电路300包括第一外部电介质310和第二外部电介质320。这些外部电介质共同密封柔性多层互连电路300的各种内部部件。多层互连电路300包括沿着柔性多层互连电路300的厚度(Y方向)堆叠在第一外部电介质310与第二外部电介质320之间的导体330。虽然图7A示出了导电元件的三层堆叠体，但是本领域普通技术人员将理解，堆叠体可以由任何数量的导电元件(例如，图3中的三个、四个或更多个)形成。本领域普通技术人员还应当理解，本文描述的系统和方法也可以利用仅包括一个导电层的堆叠体来实现。利用多个导体330，这些导体330通过内部电介质340相对于彼此被支撑。
在一些例子中，导体330在电路300内分组，形成电路300的不同部分，例如信号传输部分和电力传输部分。每个部分包括一个或多个导体330。每个部分中的导体330被具体地配置和布置为提供各种功能，例如在屏蔽一个或多个信号线的同时传输高频信号、传输电力等。在一些例子中，使用粘合层或更具体地使用导热粘合层将柔性混合互连电路100附接于面板(或任何其他支撑结构或散热器)。
在一些例子中，柔性多层互连电路300的不同导体330需要互连和/或连接到外部结构，例如连接引脚。该引脚可以是外部连接器、印刷电路板等的一部分。图6是对应于根据一些例子的在连接引脚与柔性多层互连电路300的一个或多个导体330之间形成电连接的方法600的过程流程图。连接引脚是连接结构的一个例子，连接结构还包括铆钉等，所有这些连接结构都在范围内。
方法600开始于(框610)提供柔性多层互连电路300。电路300的一个例子在图7A中示出。在该例子中，柔性多层互连电路300包括三个导体330(例如，第一导体331、第二导体332和第三导体333)。这三个导体330在第一外部电介质310和第二外部电介质320之间形成三层堆叠体，并且由内部电介质340支撑。然而，如上所述，柔性多层互连电路300可以具有任何数量的导体，导体也可以被称为导电层。
方法600继续(框620)在多层互连电路300中形成开口360，如图7B中示意性所示。开口360使用各种技术形成，诸如蚀刻、模切和激光切割。在一些例子中，开口360穿过所有电介质(例如，第一外部电介质310、第二外部电介质320、内部电介质)和所有导体330形成。换句话说，开口360是通孔。通孔可用于从柔性多层互连电路300的两侧进入开口360。此外，当连接引脚从电路300的每一侧并且穿过多层互连电路300延伸时，可以与电路300的两侧的连接引脚形成电连接(除了一个或多个导体330与连接引脚之间的内部连接之外)。替代地，开口360是盲/闭端孔，例如，如图7E和图7F所示。例如，保留一个外部电介质的至少一部分。虽然图7E和图7F示出了穿过所有导体的开口360，但是本领域普通技术人员将理解，盲孔可以在穿过少于所有导体层时终止。例如，盲孔可仅穿过一个导体或根本不穿过任何导体。还应当注意，在一些例子中，即使贯通开口360在导体处(在该导体的表面处)停止并且不穿过导体突出，也可以与该导体形成电连接。
在一些例子中，开口360是锥形孔，例如如图7B示意性所示。锥度(图7B中的角度α)可以与Y轴在大约5°和30°之间，或者更具体地，在5°和15°之间。锥形简化了焊膏在开口360内的插入和分布。此外，开口360的形状可以使得内部电介质340的一部分可以远离延伸到开口360中的导体330的尖端被拉回。这样，不仅暴露导体330的尖端，而且还暴露延伸到这些尖端的侧面的一部分，例如，如图7B示意性所示。侧面的这种暴露提供了用于与导体形成电连接的附加界面区域。在一些例子中，这些暴露的侧面部分的长度长达0.5毫米、长达1.0毫米或甚至长达2.0毫米。
方法600继续(框630)将连接引脚391插入开口360中并与开口360内的一个或多个导体330形成电连接，例如，如图7D、图7E和图7F示意性所示。与导体330的这些连接可以被称为内部连接以与外部连接区分开，外部连接可以通过在电路300外部的连接引脚391来形成。
在一些例子中，该引脚插入操作包括(框632)将焊膏370放置到开口360中(例如，如图7C所示)，然后穿过焊膏370插入连接引脚391(例如，如图7D所示)。当连接引脚391穿过焊膏370插入时，焊膏370通过开口360分布，填充各个空腔并围绕导体330的暴露部分。在一些例子中，焊膏370包括氧化剂去除剂，其有助于通过去除任何表面氧化物来与导体330的金属形成直接电连接。在一些例子中，连接引脚391还与一个或多个导体形成直接接触。例如，图7D示出了直接接触连接引脚391的第三导体333。应当注意，即使在导体直接接触连接引脚391时，也可通过焊膏370提供额外电连接。参照图7D，剩余导体通过焊膏370与连接引脚391电连接。
图7E示出了柔性多层互连电路300的另一个例子，其中连接引脚391不延伸穿过整个电路300。在该例子中，第二外部电介质320基本上保持完整。该例子可用于将第二外部电介质320安装在另一个表面(例如，汽车面板)上。第二外部电介质320提供连接引脚391和导体的电气和环境隔离。
图7F示出了柔性多层互连电路300的另一个例子，其中三个导体中只有一个与连接引脚391连接。具体地，第二导体332与连接引脚391连接，而第一导体331和第三导体333与连接引脚391保持电隔离。这种隔离通过例如在柔性多层互连电路300的制造期间导体330的特定图案化来实现。具体地，第一导体331和第三导体333被图案化成这些导体不延伸到稍后形成开口360的区域。第二导体332被图案化成延伸到该区域。当形成开口360时，第一导体331的边缘和第三导体333的边缘远离开口360定位。此后，焊膏370和连接引脚391都不与第一导体331和第三导体333接触。
将柔性互连电路与印刷电路板连接的例子
在一些例子中，一个或多个柔性互连电路与诸如印刷电路板(PCB)、电子控制单元(ECU)等其他部件连接。虽然以下描述集中在与PCB的电路连接上，但是本领域普通技术人员将认识到，任何其他电气和/或电子部件都在范围内。这些部件可以由通过柔性互连电路的电流供电和/或控制。
在这些例子中，柔性互连电路和PCB之间的连接涉及不使用附加传统插座型连接器的电路的导电元件与PCB导体的电耦合，传统插座型连接器是昂贵的，占用空间并且需要各种部件之间的多个附加连接。至少在通过电路导电元件和PCB导体的直接焊接建立这种电耦合时，与这种电耦合相关联的一个挑战是这两个部件的厚度差。例如，PCB导体的厚度可以在35微米和70微米之间(例如，薄电镀铜层)。电路导电元件的厚度可以在35微米和250微米之间(例如，铜箔)。在具体例子中，电路导电元件是PCB导体的至少两倍厚、三倍厚或甚至四倍厚。在一些例子中，电路导电元件和PCB导体由不同的材料形成，这进一步使这些部件的直接粘接复杂化。例如，由于铝的低重量和成本，电路导电元件由铝形成。PCB导体可以由PCB板上的铜电镀板形成，PCB板也可以称为PCB基座。最后，PCB导体可以符合PCB基座，这进一步使任何直接粘接复杂化。
参照图8A和图8B，在一些例子中，电路组件100包括将PCB 145和柔性互连电路110互连的导体接合结构140。PCB 145包括PCB基座146和设置在PCB基座146上并由PCB基座146支撑的PCB导电层147。PCB导电层147被图案化成在PCB 145内提供各种连接。在一些例子中，PCB导电层147的图案是通过对形成在PCB基座146上方的连续金属层进行选择性蚀刻而形成的。在一些例子中，PCB基座146包括PCB开口148，该PCB开口148可以是例如图8A所示的通孔。PCB导电层147可以延伸穿过PCB开口148(例如，吻合PCB开口148的壁)并且定位在PCB基座146的两侧上。
柔性互连电路110包括导电元件180，导电元件180可以设置在第一外部电介质114与第二外部电介质124之间。导电元件180的一部分延伸超过第一外部电介质114和第二外部电介质124中的至少一者或两者以与PCB导电层147形成电连接。参照图8A，第一外部电介质114包括电介质开口115，该电介质开口115提供在一侧到导电元件180的一部分的通路。在该例子中，第二外部电介质124不延伸到接触区域中。在一些例子中，柔性互连电路110使用组装粘合剂160(例如，设置在第二外部电介质124与PCB基座146之间)粘接到PCB 145。组装粘合剂160在柔性互连电路110与PCB 145之间提供额外的机械支撑。
电路组件100还包括用于柔性互连电路110的导电元件180与PCB导电层147之间的电连接的导体接合结构140。参照图8A，导体接合结构140包括邻近PCB 145的一侧延伸的板142。在一些例子中，板142直接接触设置在PCB 145的该侧上的PCB导电层147并与该PCB导电层147形成电连接。板142的厚度(沿着Z轴测量)可与导电元件180的厚度相当。在一些例子中，板厚度与导电元件厚度的比率在3:1和1:30之间，或者更具体地，在2:1和1:2之间，或者甚至在1.5:1和1:1.5之间。相当的厚度有助于板142和导电元件180的粘接。此外，在一些例子中，板142和导电元件180的材料相同或至少导电元件180和板142的接触导电元件180的部分的材料相同。下面参照图11A至图11C描述另外的材料考虑。
参照图8A，在一些例子中，导体接合结构140包括延伸到PCB开口148中的突起144。在更具体的例子中，突起144延伸穿过PCB基座146，并且可用于与设置在PCB基座146(相对于板142)的另一侧上的PCB导电层147形成电连接。例如，图8A示出了定位在PCB导电层147的表面上并且围绕突起144的焊料109。突起144和PCB开口148的组合还相对于PCB 145支撑导体接合结构140。在一些例子中，导体接合结构140的至少一部分粘附到柔性互连电路110。例如，图8A示出了第一外部电介质114，其在板142的一部分上方延伸并且使用第一电介质粘合剂118粘附到板142。
在一些例子中，导体接合结构140直接焊接、铜焊或以其他方式电耦合到导电元件180。各种形式的焊接(例如，超声波焊接、电阻焊接和激光焊接)在范围内。当使用焊接时，在导体接合结构140和导电元件180的界面处形成焊接区域108。在一些例子中，导电粘合剂用于在导体接合结构140和导电元件180之间形成电连接。在一些例子中，导体接合结构140和导电元件180的背对接触界面的表面是可接近的，以帮助形成该接触界面。例如，PCB基座146可以包括进入开口149，该进入开口暴露板142的背对接触界面的侧面的至少一部分。类似地，第一外部电介质114包括电介质开口115，该电介质开口115暴露导电元件180的也背对接触界面的侧面的一部分。
参照图8B，在一些例子中，柔性互连电路110在导体接合结构140和导电元件180之间的接触界面的两侧上延伸。导电元件180的一部分形成突片，该突片在导体接合结构140的板142上方延伸(例如，延伸出平面)。在一些例子中，导电元件180是连续的并且在接触界面的所有侧面上延伸。换句话说，可以在沿着导电元件180的长度的任何地方与PCB形成连接。
参照图9A和图9B，在一些例子中，导体接合结构140使用诸如铆钉的支撑结构150与PCB 145连接。例如，支撑结构150可以提供机械附接。支撑结构150还可以迫使板142抵靠在PCB导电层147上，从而通过直接接触而在导体接合结构140与PCB导电层147之间形成电连接。附加的电连接和机械连接可以由焊料109提供，例如，焊料109围绕板142的周边设置。在一些例子中，支撑结构150可用于将柔性互连电路110附接于导体接合结构140，如上文参照图1A至图1F所描述的那些导体接合结构140。
参照图10A、图10B和图10C，在一些例子中，柔性互连电路110是柔性多层互连电路。上文参照图3和图7A描述了柔性多层互连电路的一些例子。在这些例子中，柔性互连电路110还包括附加导电元件189和内部电介质116，例如，内部电介质116设置在导电元件180与附加导电元件189之间。导电元件180和附加导电元件189中的一者或两者可以与导体接合结构140连接，如图10A、图10B和图10C所示。具体地，图10A示出了导电元件180和附加导电元件189都与导体接合结构140连接的例子。在该例子中，导电元件180和附加导电元件189突出超过所有电介质并且与导体接合结构140的至少一部分重叠，或者更具体地，与导体接合结构140的板142重叠。在该例子中，导电元件180定位在附加导电元件189与板142之间，并接触附加导电元件189和板142。所有三个元件(附加导电元件189、导电元件180和板142)形成焊接区域108。图10B示出了附加导电元件189与导体接合结构140连接但导电元件180不与导体接合结构140连接的例子。应当注意，在柔性互连电路110内，导电元件180被定位成比附加导电元件189更靠近PCB 145。图10C示出了导电元件180与导体接合结构140连接但附加导电元件189不与导体接合结构140连接的另一个例子。
在一些例子中，导体接合结构140是由诸如金属(例如，铜、铝)的相同导电材料形成的单片结构。替代地，导体接合结构140包括由不同导电材料形成的两个部分。参照图11A、图11B和图11C，导体接合结构140包括第一部分163和第二部分164，使得第一部分163的组成/材料不同于第二部分164的组成/材料。第一部分163与导电元件180面接，并电耦合(例如，焊接、铜焊、粘附)到导电元件180，而第二部分164与PCB导电层147面接，并电耦合(例如，焊接、铜接、粘附)到PCB导电层147。因此，可选择第一部分163的材料以帮助形成连接导电元件180。例如，焊接相同的材料更容易。在一些例子中，第一部分163和导电元件180两者由相同的材料(例如，铝)形成。在相同或其他例子中，第二部分164和PCB导电层147由相同的材料(例如，铜)形成。
参照图11A，在一些例子中，第一部分163和第二部分164用于沿着Z轴堆叠，Z轴也是导电元件180和导体接合结构140的堆叠方向。例如，第一部分163和第二部分164形成金属包覆层。在该例子中，第一部分163面对并接触导电元件180，而第二部分164面对并接触PCB导电层147。
参照图11B，在一些例子中，第一部分163和第二部分164沿着X轴堆叠，X轴平行于柔性互连电路110的主平面或PCB 145的表面。第一部分163可以与导电元件180重叠并接触，而第二部分164可以与PCB导电层147重叠并接触。参照图11C，在一些例子中，第一部分163和第二部分164之间的界面不平行于Z轴或X轴，而是在这两个轴之间延伸。该方法允许增加第一部分163和导电元件180之间以及第二部分164和PCB导电层147之间的重叠面积。
结论
尽管为了清楚理解，已经对上述概念进行了一些详细描述，但是清楚的是，可以在所附条款的范围内实践某些变化和修改。应当注意，存在实现过程、系统和装置的许多替代方式。因此，当前的例子应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种电路组件，包括：
柔性互连电路，包括第一外部电介质、第二外部电介质和设置在第一外部电介质和第二外部介电质之间的导电元件；
印刷电路板，所述印刷电路板包括印刷电路板基座和印刷电路板导电层，其中所述柔性互连电路的导电元件的部分延伸经过所述柔性互联电路的第一外部电介质和第二外部电介质中的至少一个或两者，并且与所述印刷电路板导电层形成电连接；和
导体接合结构，所述导体接合结构互连所述印刷电路板和所述柔性互连电路。
2.根据权利要求1所述的电路组件，其中：
所述印刷电路板基座包括由通孔形成的印刷电路板开口，以及
所述印刷电路板导电层延伸穿过印刷电路板开口并位于印刷电路板基座的两侧。
3.根据权利要求2所述的电路组件，其中，所述导体接合结构包括延伸进入所述印刷电路板开口中的突起。
4.根据权利要求3所述的电路组件，其中，所述突起延伸穿过所述印刷电路板基座，并形成与设置在所述印刷电路板基座的背离所述柔性互连电路的一侧上的印刷电路板导电层的电连接。
5.根据权利要求1所述的电路组件，其中：
所述第一外部电介质包括电介质开口，所述电介质开口与所述导电元件的形成与所述印刷电路板导电层的电连接的部分重叠并提供对所述部分的访问通路，以及
所述导电元件的与印刷电路板导电层形成电连接的部分延伸经过第二外部电介质。
6.根据权利要求1所述的电路组件，还包括组装粘合剂，所述组装粘合剂设置在所述柔性互连电路和所述印刷电路板之间并将它们结合。
7.根据权利要求6所述的电路组件，其中，所述组装粘合剂定位在所述柔性互连电路的所述第二外部电介质和所述印刷电路板之间并与所述第二外部电介质和所述印刷电路板接触。
8.根据权利要求1所述的电路组件，其中，所述导体接合结构包括板，所述板邻近所述印刷电路板的一侧延伸。
9.根据权利要求8所述的电路组件，其中，所述板与所述印刷电路板导电层直接接触并形成电连接。
10.根据权利要求8所述的电路组件，其中：
板具有板厚度，
所述导电元件包括导电元件厚度，并且
所述板厚度与所述导电元件厚度的比率在2:1和1:2之间。
11.根据权利要求8所述的电路组件，其中所述板和所述导电元件由相同材料形成。
12.根据权利要求1所述的电路组件，其中所述导体接合结构的至少一部分直接粘附到所述柔性互连电路。
13.根据权利要求12所述的电路组件，其中：
所述导体接合结构包括板，所述板邻近所述印刷电路板的一侧延伸，并且
所述第一外部电介质在导体接合结构的板的一部分上方延伸，并且使用电介质粘合剂粘附到板。
14.根据权利要求1所述的电路组件，其中所述导体接合结构直接焊接、铜焊或以其它方式电耦合到所述导电元件，从而形成所述导体接合结构与所述导电元件之间的接触界面。
15.根据权利要求14所述的电路组件，其中，所述柔性互连电路在所述导体接合结构和所述导电元件之间的所述接触界面的两侧上延伸。
16.根据权利要求1所述的电路组件，还包括支撑结构，所述支撑结构连接并机械地附接所述导体接合结构和所述印刷电路板。
17.根据权利要求16所述的电路组件，其中：
所述导体接合结构包括板，并且
所述支撑结构迫使所述板抵靠所述印刷电路板导电层，从而通过所述板与印刷电路板导电层之间的直接接触而在所述导体接合结构与所述印刷电路板导电层之间形成电连接。
18.根据权利要求1所述的电路组件，其中：
所述柔性互连电路包括附加导电元件和设置在导电元件和附加导电元件之间的内部电介质，
所述导电元件和所述附加导电元件都连接到所述导体接合结构。
19.根据权利要求1所述的电路组件，其中，所述导体接合结构是由导电材料形成的单片结构，所述导电材料选自铜和铝构成的组。
20.根据权利要求1所述的电路组件，其中所述导体接合结构包括第一部分和第二部分，使得所述第一部分具有与所述第二部分不同的组成。
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