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Technisches Gebiet
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Diese Offenlegung bezieht sich auf eine flexible elektronische Baugruppe und das dafür angewandte Verfahren.
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Hintergrund
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Bestimmte elektronische Bauteile enthalten normalerweise elektronische und mikroelektronische Komponenten, die auf einer Elektronikkarte angebracht sind. Die elektronischen oder mikroelektronischen Komponenten (nachstehend „elektronische Komponenten” genannt) können einen Halbleiter, wie z. B. ein Siliziumchip, enthalten, der in einem Polymer eingekapselt und mit der Leitschaltung verkoppelt ist, um ein Chipgehäuse zu bilden. Das Chipgehäuse kann dann mechanisch oder kommunikativ mit einer Elektronikkarte verkoppelt sein, über die das Chipgehäuse mit den anderen elektronischen Komponenten kommunizieren kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine abstrakte Darstellung einer flexiblen elektronischen Montage in einer beispielhaften Ausführungsform.
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2A und 2B sind in einer beispielhaften Ausführungsform jeweils abstrakte Bilder eines völlig durchdringenden Polymernetzwerks und seiner chemischen Verbindungen in einem rigiden und einem flexiblen Zustand.
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3A–3H zeigen in einer beispielhaften Ausführungsform einen Ablauf zur Bildung einer flexiblen elektronischen Baugruppe.
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4A und 4B sind in einer beispielhaften Ausführungsform Darstellungen von Beispielen flexibler elektronischer Geräte, wobei jede mehrere Komponentenblöcke enthält.
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In einer beispielhaften Ausführungsform zeigt 5 eine flexible elektronische Baugruppe, die als tragbares elektronisches Gerät konfiguriert ist.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist 6 ein Ablaufdiagramm zur Herstellung einer flexiblen elektronischen Baugruppe.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist 7 ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts, das mindestens eine mikroelektronische Baugruppe beinhaltet.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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In der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen werden bestimmte Ausführungsformen so erläutert, dass sie von einem Fachmann ausgeführt werden können. Andere Ausführungsformen können strukturelle, logische, elektrische, prozessbezogene und andere Änderungen umfassen. Die Positionen und Funktionen einiger Ausführungsformen können in anderen Ausführungsformen enthalten oder durch die Positionen und Funktionen anderer Ausführungsformen ersetzt worden sein. Die in den Ansprüchen dargelegten Ausführungsformen umfassen alle verfügbaren Äquivalente dieser Ansprüche.
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Elektronische Bauteile sind grundsätzlich oft zumindest teilweise aufgrund der Komponenten, aus denen die Baugruppen bestehen, starr. Die Halbleiter, wie z. B. Siliziumchips und Vergussmassen, die oft verwenden werden, können grundsätzlich starr sein und selbst an der starren Elektronikkarte befestigt sein. Auch wenn die Elektronikkarte oder ein sonstiges Substrat flexibel sind, kann die elektronische Baugruppe insgesamt um die elektronischen Komponenten starr sein.
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Eine elektronische Baugruppe wurde entwickelt, die ein oder mehrere Elemente zur Förderung der Flexibilität beinhaltet. In einem Beispiel kann ein flexibles, völlig durchdringendes Polymernetzwerk beim Eingießen elektronischer Komponenten für die Baugruppe verwendet werden. Das völlig durchdringende Polymernetzwerk kann in einem starren Zustand verarbeitet und dann in einen flexiblen Zustand umgewandelt werden. In einem Beispiel kann die Umformeinheit einer Ausdünnung unterzogen werden, damit der Siliziumchip sich verbiegen kann. In einem Beispiel können dielektrische Schichten mit Zugentlastung durch ein Ritz- und/oder Prägeverfahren erzeugt werden. In einem Beispiel kann ein zum Aufbau der elektronischen Komponente verwendeter Nichtleiter niedrigmodulig sein, um die Biegsamkeit zu fördern.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist 1 eine abstrakte Darstellung einer flexiblen elektronischen Baugruppe 100. Die elektronische Baugruppe 100 enthält eine Elektronikkarte 102 mit zahlreichen Pads 104. Die Pads 104 sind mit Lotkugeln 106 einer mikroelektronischen Baugruppe 108 verkoppelt. Wie dargestellt enthält die mikroelektrische Baugruppe 108 zahlreiche mikroelektrische Komponenten, wie z. B. Chips 110, die zumindest teilweise in einer Form 112 eingekapselt sind. Diese Chips 110 erhalten über eine Leitschicht 114 Ein- und Ausgaben, wobei die Leitschicht Spuren 116 enthält, die mit den Chips 110 an die Lotkugeln 106 gekoppelt sind. Während diese Offenlegung sich auf Chips 110 bezieht, ist bekannt und davon auszugehen, dass die Chips 110 allgemein gegen mikroelektronische Komponenten ausgetauscht oder darin enthalten sein können, und dass die verschiedenen mikroelektronischen Komponenten entsprechend den gleichen oder im Wesentlichen gleichen Prinzipien wie hier offengelegt eingebaut werden können. Die mikroelektronischen Komponenten können zusätzlich oder alternativ zu den Chips 110 separate mikroelektronische Komponenten sein oder diese beinhalten, wie zum Beispiel Kondensatoren, Widerstände, Transistoren oder ähnliches, und/oder können ein vorgepackter Chip oder eine Chipbaugruppe sein oder diese beinhalten.
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Es ist davon auszugehen, dass die elektronische Baugruppe 100 rein darstellend ist und dass über viele Konfigurationen der elektronischen Baugruppe 100 nachgedacht wird. Die mikroelektronische Baugruppe 108 kann nur einen einzigen Chip 110 enthalten, die Form 112 kann die Chips 110 mehr oder weniger einkapseln, die mikroelektronische Baugruppe 108 kann eher Pads 104 als Lotkuglen 106 enthalten, während die Elektronikkarte eher Lotkugeln 106 als Pads 104 enthalten kann usw. Es ist davon auszugehen, dass die elektronische Baugruppe 100 normalerweise auf verschiedene Arten, die den hier offengelegten Systemen und Abläufen entsprechen, skaliert und konfiguriert werden kann. Während die elektronische Baugruppe 100 als eine elektronische Baugruppe im Gegensatz zu der mikroelektronischen Baugruppe beschrieben ist, ist davon auszugehen, dass die elektronische Baugruppe 100 selbst eine mikroelektronische Baugruppe und die mikroelektronische Baugruppe 108 einfach eine Teilkomponente einer größeren mikroelektronischen Baugruppe 100 sein kann. Ebenso kann die mikroelektronische Baugruppe 108 eine elektronische Baugruppe sein, wobei eine solche elektronische Baugruppe 108 ein Teil der größeren elektronischen Baugruppe 100 ist.
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In verschiedenen Beispielen ist die Form 112 ein Polymer oder ein relativ weiches, biegsames Material, das allgemein zum Formen geeignet ist. In einigen Beispielen ist das Polymer ein vollständig durchdringendes Polymernetzwerk (IPN). Das IPN kann in einer grundsätzlich starren Form auf die mikroelektronische Baugruppe 108 aufgetragen werden, und dann später bearbeitet werden, um sehr flexibel zu werden. In verschiedenen Beispielen besteht die Form 112 aus einem beliebigen Material, das sich von einem sehr starren Zustand zu einem sehr flexiblen Zustand verändern kann, der die elektrischen und mechanischen Eigenschaften zum mindestens teilweisen Einkapseln des Chips 110 beinhaltet. Die unterschiedlichen Materialien können durch eine Einwirkung auf das Material durch eine Chemikalie, wie z. B. ein Lösungsmittel, Bestrahlung wie z. B. Infrarot oder Ultraviolett-Strahlung oder Temperatur umgewandelt werden.
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2A und 2B sind jeweils abstrakte Bilder eines IPN 200 und seiner chemischen Verbindungen in einem starren und einem flexiblen Zustand. Das Bild kann eine Mikrostruktur eines IPN 200 in den jeweiligen starren und flexiblen Zuständen darstellen. Wie oben dargelegt, kann das IPN im starren Zustand auf die elektronische Baugruppe 100 aufgetragen und dann in den flexiblen Zustand übertragen werden. Abhängig von dem jeweiligen IPN 200 kann die Übertragung durch einen chemischen Prozess, durch Anwendung eines Lasers, Bestrahlung oder thermische Energie oder eine Abweichung anderer Prozesse alleine oder in Kombination dieser erfolgen.
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In einem Beispiel ist das IPN 200 ein flexibles Epoxidnetzwerk, das kovalent mit hochgewichtigen Makromolekülen zwischen Quervernetzungen vernetzt wird. Relativ lange Segmente zwischen Quervernetzungen garantieren relativ großes Freivolumen und relativ niedrige Spannungswerte und Flexibilität. Die Quervernetzungen können sowohl chemischer als auch physikalischer Art sein. Falls die Quervernetzung physikalischer Art ist, kann sie Verbindung thermisch reversibel sein.
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2A zeigt das IPN 200 im starren Zustand. Das IPN 200 enthält kovalente Bindungen 202 zwischen einem ersten Netzwerk aus Makromolekülen 204 und einem zweiten Netzwerk aus Makromolekülen 206. Das erste Netzwerk 204 ist physikalisch mit dem zweiten Netzwerk 206 verwoben, wodurch ein freies Volumen des IPN 200 ausgefüllt oder im Wesentlichen ausgefüllt wird. Somit kann sich das zweite Netzwerk 206 in einem anderen Beispiel bei Anwendung eines Lösungsmittels (mehrere Einwirkungen sind möglich, wie hierin offengelegt), das das erste Netzwerk 204 gar nicht oder chemisch gar nicht angreifen kann, auflösen.
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Es können Lösungsmittel gewählt werden, die das zweite Netzwerk 206 zumindest teilweise auflösen, während sie das erste Netzwerk 204 vollständig oder im Wesentlichen unverletzt lassen. In einem Beispiel kann das Lösungsmittel Wasser sein, wobei das zweite Netzwerk 206 aus Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid besteht. In einem anderen Beispiel kann das Lösungsmittel N-Methyl-2-pyrrolidon sein.
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2B zeigt das IPN 200 im obigen Beispiel nach der Anwendung eines Lösungsmittels in dem starren Zustand. Durch die Anwendung des Lösungsmittels löst sich das zweite Netzwerk 206 auf und das erste Netzwerk 204 wird durch die Bindungen 202 zusammengehalten. In einem Beispiel sind die Bindungen 202 halbpermanent.
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Das IPN 200 kann unter zahlreichen anderen Polymerarten untern anderem aus Polyurethan, Silan, Acryl oder Polyimid bestehen. Das IPN 200 kann physikalisch mit dem ersten Netzwerk 204 verwoben sein und kann physikalische und chemische Quervernetzungen mit sich selbst haben. In einem Beispiel, in dem das zweite Netzwerk 206 ein Polyurethan-Netzwerk ist, kann das zweite Netzwerk 206 physikalisch über Wasserstoffbrücken mit sich selbst quervernetzt und von dem ersten Netzwerk 204 getrennt sein und sich von diesem unterscheiden, wenn z. B. das erste Netzwerk 204 ein Epoxid-Netzwerk ist. Bei der Anwendung verschiedener Lösungsmittel, wie zum Beispiel Dimethylformamid, Dimethylacetamit und/oder Tetrahydrofuran kann das zweite Polyurethan-Netzwerk 206 aufgelöst und von dem ersten Epoxid-Netzwerk 204 entfernt werden, wobei das erste Epoxid-Netzwerk nur sehr geringfügig beschädigt wird.
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In verschiedenen Beispielen kann das zweite Netzwerk 206 auch Querverbindungen zum ersten Netzwerk 204 enthalten. Allerdings können diese Verbindung auch durch Wärme- oder Strahlungsbehandlung umgekehrt werden und die Entfernung des größten Teils des zweiten Netzwerks durch chemische Beanspruchung ermöglichen. So können zum Beispiel Querbindungen durch Lichteinwirkung in unterschiedlichen Wellenlängen reversibel getauscht (fotoschaltbar) oder gespalten (fotogespalten) werden. In verschiedenen Beispielen wird eine Einheit des zweiten Netzwerks 206 nicht entfernt, damit der Polymerwerkstoff das IPN 200 von starr zu flexibel umwandelt.
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3A–3H zeigt einen Ablauf zur Bildung einer flexiblen elektronischen Baugruppe. In verschiedenen Beispielen kann der Ablauf die flexible elektronische Baugruppe 100 bilden. Mehrere Schritte des Ablaufs sind nicht vorgeschrieben und sind zur Herstellung einer flexiblen elektronischen Baugruppe gegebenenfalls nicht erforderlich. Während der hier geschildeter Ablauf hinsichtlich einer Komponenten der oben erwähnten flexiblen elektronischen Baugruppe 100 beschrieben wird, ist davon auszugehen, dass die unterschiedlichen Komponenten durch andere Komponenten ersetzt oder gegen diese ausgewechselt werden können, einschließlich alternativer Komponenten gleicher Art, wie die bezüglich der flexiblen elektronischen Baugruppe 100 beschriebenen Komponenten. In 3A werden Anschlüsse 300 von Mehrfachchips 110 mit der Oberseite nach unten auf eine Klebefolienschicht 302 gelegt, die an einen Träger 304 gekoppelt ist. Die Chips 110 selbst können zusätzlich zu oder anstelle der Anschlüsse 300 an der Folienschicht 302 befestigt sein. Im Allgemeinen dient die Klebefolienschicht 302 in Kombination mit dem Träger 304 dazu, die Chips 110 jeweils für weitere Ablaufschritte zu befestigen. Die Klebefolienschicht 302 und der Träger 304 können aus beliebigen Werkstoffen und/oder Strukturen bestehen, die die Chips 110 jeweils sichern und weitere Ablaufschritte unterstützen. Ebenso ist davon auszugehen, dass in verschiedenen Beispielen nur ein Chip 110 verwendet werden kann.
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In 3B wird eine Form 306 über den Chips 110 gebildet und wahlweise ausgehärtet, um starr zu sein. Die Form 306 kann später in der Form 112 gebildet werden, die in späteren Ablaufschritten offengelegt wird. Die form 306 kann aus den gleichen oder ähnlichen Werkstoffen wie den hier offengelegten gebildet werden, u. a. einem Polymer und insbesondere einem vollständigen oder halben IPN. Während die dargestellte Form 306 die Chips 110 umhüllt, ist davon auszugehen, dass die Form 306 so geformt werden kann, dass sie im Wesentlichen flächengleich mit der Höhe der Chips 110 ist, wie im Falle der Form 112.
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In 3C ist die Form 306 wahlweise zurückgeschliffen, um im Wesentlichen flächengleich mit einer Höhe der Chips 110 zu sein. In einem Beispiel, in dem die Chips 110 (oder mikroelektronische Komponenten im Allgemeinen) unterschiedliche Höhen haben, wird die form 306 zurückgeschliffen, um im Wesentlichen flächengleich mit der Höhe des höchsten Chips/der mikroelektronischen Komponenten 110 zu sein. In verschiedenen Beispielen nimmt die Form 306 die Form der Form 112 an. Die form 306 wird nicht unbedingt abgeschliffen, kann jedoch dadurch die Gesamthöhe der mikroelektronischen Baugruppe 108 reduzieren, da die Höhe der Form 306 gleich oder im Wesentlichen gleich der Höhe der Chips 110 sein kann.
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In 3D werden die Klebefolienschicht 302 und der Träger 304 entfernt und die Chips 110 und die Form 306 werden umgedreht. Die Klebefolienschicht 302 kann durch Abschälen der Folienschicht 302 von den Chips oder eine andere geeignete Methode entfernt werden. Durch das Umdrehen der Chips 110 und der Form 306 wird nicht unbedingt der physikalische Zustand der Chips 110 und der Form 306 geändert, mit der Ausnahme, dass ihre relative Ausrichtung für weitere Ablaufschritte geändert wird, wie hier beschrieben.
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In 3E werden die Leitschicht 114 und die Lotkugeln 106 auf die Chips 110 und die Form 306 aufgetragen, um eine mikroelektrische Baugruppe 308 zu bilden. Die mikroelektronische Baugruppe 308 kann gleich oder ähnlich der mikroelektronischen Baugruppe 108 sein. Die Leitschicht 114 kann entsprechend einer der Vielzahlen von Techniken und Abläufen und mit einer der Vielzahlen von Werkstoffen gebildet werden. In einem Beispiel werden die Spuren 116 einer Leitschicht aus Kupfer und einem Isolator 310 gebildet. Die Kupferspuren 116 und die Schichten des Isolators 310 können nach und nach hinzugefügt werden, bis die gesamte Leitschicht 114 gebildet ist. Alternativ können die Kupferspuren 116 gebildet werden und der Isolator 310 wird um die Spuren 116 gebildet. Weitere oder alternative Abläufe können eingesetzt werden.
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In 3F wird der Isolator 310 der Leitschicht 114 wahlweise mit Rillen 312 eingeritzt oder geprägt werden, um die Flexibilität zu steigern und zumindest teilweise Zugentlastung zu bieten. In verschiedenen Beispielen sind die Rillen 312 normalerweise Löcher, die im Isolator 310 gebildet werden und können alternativ auch Vertiefungen oder andere Hohlräume im Isolator sein, die Zugentlastung bieten. Die Rillen 312 können mit einer beliebigen Abweichung der Lasergravur, der chemischen Musterung und/oder Ätz-, Leit-, Schneid- oder Prägetechniken geformt werden. Die so entstehende Leitschicht 114 kann wesentlich flexibler sein als eine Leitschicht 114 ohne die Rillen 312. Die Rillen 312 können aus einer Vielzahl von Konfigurationen einschließlich der gewünschten Weiten und Tiefen bestehen, die von der Gesamtstruktur der Leitschicht 114 getragen werden. Somit können die Rillen 312 so tief und breit sein, wie dies von der Leitschicht 114 unterstützt wird.
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In 3G wird die Form 306 einem Lösungsmittel oder einer sonstigen Eingabe ausgesetzt, um eine Komponente des IPN 200 zu entfernen, um wie hier offengelegt ein Modul des IPN 200 zu reduzieren und die Flexibilität zu steigern. In einigen Beispielen wird die Form 306 wahlweise dem Lösungsmittel ausgesetzt. Die so entstehende mikroelektronische Baugruppe 308 kann entsprechend relativ flexibler sein als wenn die Form 306 nicht wie in diesem Schritt bearbeitet worden wäre oder wenn die Leitschicht 114 nicht die Rillen 312 gehabt hätte.
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In 3H ist die Elektronikkarte 102 mit der mikroelektronischen Baugruppe 308 verkoppelt, um eine flexible elektronische Baugruppe 314 zu bilden. Die Lotkugeln 106 können an die Pads 104 gelötet werden, um die Elektronikkarte 102 mechanisch oder elektrisch an die mikroelektrische Baugruppe 308 zu koppeln. In verschiedenen Beispielen können alternative Montageabläufe eingesetzt werden, wie z. B. die Verwendung von anisotrop leitender Folie (ACF) oder anisotrop leitender Paste (ACP). Wie oben festgestellt, kann die Elektronikkarte 102 eine flexible Elektronikkarte sein, um die insgesamt Flexibilität der flexiblen elektronischen Baugruppe 314 zu steigern. Der hier offengelegte Ablauf kann gegebenenfalls in einer Abweichung der Sequenzen erfolgen. In einem Beispiel kann der Schritt von 3G wahlweise vor dem Schritt von 3F durchgeführt werden.
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4A und 4B sind Darstellungen von Beispielen flexibler elektronischer Geräte 400A, 400B (gemeinsam „Geräte 400”), wobei jede mehrere Komponentenblöcke 402 enthält. Die Geräte 400 beinhalten eine flexible Basisschicht 404, wie z. B. eine flexible Elektronikkarte oder ein Kabel, wie hier offengelegt. In verschiedenen Beispielen sind die Komponentenblöcke 402 die mikroelektronischen Baugruppen 108, 308 oder beinhalten diese, wie hier offengelegt und die Basisschicht 404 ist die Elektronikkarte 102, wie hier offengelegt. Alternativ sind die elektronischen Baugruppen 100, 314 die Komponentenbläcke 402 und mit der flexiblen Basisschicht 404 verkoppelt. Alternativ sind die Komponentenblöcke 402 nicht mit den elektronischen Baugruppen 100, 314 verbunden.
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Die flexible Basisschicht 404 kann eine einzige Schicht 406 mit eingebauten Leitbahnen 408 beinhalten, wie z. B. Spuren und/oder ein eine Stromschiene. Die eine Schicht 406 kann ein flexibles Substrat sein und die Leitbahnen 408 können ausreichend dünn sein, um die insgesamt Flexibilität der flexiblen Basisschicht 404 und der elektronischen Geräte 400 im Allgemeinen zu steigern.
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Die Komponentenblöcke 402 enthalten mehrere Schichten 410. Die Schichten 410 können jeweils eine oder mehrere Elektronikkarten 102, der Chips 110, der Form 112 und der Leitschicht 114 beinhalten. Die Schichten 410 können weitere oder andere elektronische Komponentenschichten enthalten, die gerne in die flexiblen elektronischen Geräte 400 eingebaut werden. Wie oben festgestellt, enthalten die Komponentenblöcke 402 wahlweise keine der Komponenten der elektronischen Baugruppen 100, 314.
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Normalerweise fördert die eine Schicht 406 der flexiblen Basisschicht 404 die insgesamt Flexibilität der Geräte 400, während die Komponentenblöcke 402 im Vergleich weniger flexibel als die Basisschicht 404 sein kann, was zumindest teilweise auf den zahlreichen Schichten 410 des Blocks 402 beruht. Die Blöcke 402 sind durch Fugen 412 getrennt, in denen eine elektronische Komponentendicke der Geräte 400 nur oder im Wesentlichen nur die Dicke der flexiblen Basisschicht 404, d. h. die Dicke der einen Schicht 406 hat. Somit können die elektronischen Geräte im Verhältnis in den seitlichen Bereichen entsprechend den Fugen 412 zwischen den Blöcken 402 flexibler als in den Bereichen entsprechend den Blöcken 402 selbst sein. Die Fugen 412 können jedoch die allgemeine und insgesamt Flexibilität der Geräte 400 erhöhen.
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Die Geräte 400A, 400B enthalten jeweils eine Überspritzung 414A bzw. 414B (gemeinsam Überspritzungen 414). Die Überspritzungen 414 können von einem flexiblen Polymer oder sonstigem geeigneten Werkstoff geformt sein. Die Überspritzungen 414 können die Komponentenblöcke einkapseln und die Komponentenblöcke 202 und die flexible Basisschicht 404 grundsätzlich schützen.
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Die Überspritzung 414A ist im Wesentlichen einheitlich und von einer grundsätzlich gleichen Höhe 416, während die Überspritzung 414B wie dargestellt, Rillen 418 enthält. Die Rillen 418 können von einer Form gebildet werden, die zur Herstellung der Überspritzung 414B verwendet wird oder können geschnitzt, geritzt, geprägt oder auf andere Wiese aus einer Überspritzung ausgeschnitten sein, wie z. B. die Überspritzung 414A. Die Rillen 414B können die Flexibilität in dem flexiblen elektronischen Gerät 400B verstärken.
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5 zeigt ein flexibles elektronisches Gerät wie z. B. ein tragbares elektronisches Gerät 500. Wie dargestellt basiert das tragbare elektronische Gerät 500 auf dem flexiblen elektronischen Gerät 400A, auch wenn davon auszugehen ist, dass ein tragbares elektronisches Gerät aus einem flexiblen elektronischen Gerät 400B sowie einem beliebigen geeigneten flexiblen elektronischen Gerät gebildet werden kann.
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Das tragbare elektronische Gerät 500 ist in verschiedenen Beispielen so konfiguriert, dass es als Ring, ein Armband oder am Fußgelenk getragen werden kann, oder ein anderes Teil tragbarer Kleidung oder ein Accessoire. In diesen Beispielen kann das tragbare elektronische Gerät 500 wie für herkömmliche Größen dieser Artikel bemessen werden. Die Überspritzung 414A und/oder die flexible Basisschicht 404 können vorgespannt werden, um die allgemeine Form des tragbaren elektronischen Geräts 500 zu sichern, wie in einem Ring dargestellt. Dabei gilt, dass, auch wenn hier ein Ring gezeigt wird, das tragbare elektronische Gerät 500 in einer Vielzahl von Formen und Konfigurationen gebildet werden kann. Das tragbare elektronische Gerät 500 kann seine allgemeine Flexibilität behalten, wodurch das tragbare elektronische Gerät 500 gerade oder in eine Vielzahl von Konfigurationen gebogen werden kann. Durch die Vorspannung des tragbaren elektronischen Geräts 500 kann das tragbare elektronische Gerät 500 nach Beseitigung des Biegedrucks oder der Kraft in seine vorgespannte Form zurückkehren. Das tragbare elektronische Gerät 500 kann jede geeignete elektronische Funktion erhalten, die von der Elektronik in die Komponentenblöcke 402 eingebaut werden kann. Die Komponentenblöcke 402 können mithilfe von geeigneten Verfahren, wie der eingebetteten Chiptechnologie, Drahtbonden, einem Chipmontagemodul (CAM), Flip-Chip-Reflow oder Thermokompressionsbonden auf der flexiblen Basisschicht 404 montiert werden. Die flexible Basisschicht 404 kann einzelne Komponenten, wie z. B. Chip-Antennen und ein Kristall enthalten. Koplanare Wellenleiter können zur Minderung von Signalstörungen auf den Leitbahnen 408 verwendet werden. Ein Chip oder eine planar eingebaute Antenne kann von den Leitbahnen 408 gebildet werden.
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In einem Beispiel ist die flexible Basisschicht 404 mit einem eingebetteten Chip oder eingebauten Schichtprozess monolithisch aufgebaut. Alternativ werden einzelne Komponenten der Blöcke 402 mithilfe der Flip-Chip-Montage oder durch Thermokompressionsbonden auf der flexiblen Basisschicht 404 montiert. Ansonsten werden die Blöcke 402 separat gebildet und dann auf die flexible Basisschicht 404 montiert. Die Überspritzung 414 kann dann über den Block 402 und die Basisschicht 404 gegeben werden. Ein fotostrukturierbarer Nichtleiter kann verwendet werden, um das Entfernen der nicht leitenden Werkstoffe in den Fugen 412 zu erleichtern.
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6 ist in einer beispielhaften Ausführungsform ein Flussdiagramm für den Bau einer flexiblen mikroelektronischen Baugruppe. Das Flussdiagramm kann zur Anfertigung der hier offengelegten mikroelektronischen Baugruppen oder einer Abweichung geeigneter mikroelektronischer Baugruppen verwendet werden.
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Bei 600 werden mikroelektronische Komponenten wahlweise mit einer Klebefolie und einem Träger gegeneinander gesichert.
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Bei 602 wird eine Polymerform über eine mikroelektronische Komponente gegeben, die Polymerform nimmt nach dem Formen einen im Wesentlichen starren Zustand an. In einem Beispiel wird die Polymerform zumindest teilweise von einem gegenseitig durchdringenden Polymernetzwerk gebildet. In einem Beispiel enthält das gegenseitig durchdringende Polymernetzwerk ein erstes Netzwerk von Makromolekülen und ein zweites Netzwerk von Makromolekülen und wobei die Einwirkung das zweite Netzwerk von Makromolekülen zumindest teilweise auflöst, während das erste Netzwerk aus Makromolekülen im Wesentlichen unbeschädigt bleibt. In einem Beispiel beinhaltet das Formen der Polymerform das Formen der Polymerform über eine Vielzahl von mikroelektronischen Komponenten. In einem Beispiel sind mindestens einige der mikroelektrischen Komponenten Chips. In einem Beispiel beinhaltet das Auftragen der Polymerform das Umgeben der mikroelektronischen Komponenten und den Kontakt der Klebefolie durch die Polymerform.
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Bei 604 wird etwas der Polymerform wahlweise entfernt, so dass eine Höhe der Polymerform fast gleichflächig mit einer Höhe der mikroelektronischen Komponente ist.
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Bei 606 werden die Klebefolie und der Träger wahlweise entfernt.
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Bei 608 wird eine Leitschicht mit Bezug auf die mikroelektronische Komponente und die Polymerform gebildet, die Leitschicht enthält Spuren, die elektrisch mit den mikroelektronischen Komponenten verkoppelt sind. In einem Beispiel enthält die Leitschicht weiterhin einen Isolator sowie das Bilden von Löchern in dem Isolator. In einem Beispiel sind die Löcher Rillen und wobei das Bilden der Rillen mindestens eine Art des Prägens, Ätzens und Ritzens beinhaltet.
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Bei 610 wird eine Einwirkung auf die Polymerform eingegeben, woraufhin sich die Polymerform vom grundsätzlich starren Zustand zu einem grundsätzlich flexiblen Zustand wandelt. In einem Beispiel besteht die Einwirkung aus mindestens einem Lösungsmittel, der Erhöhung der Raumtemperatur und Strahlung. In einem Beispiel besteht die Strahlung zumindest aus Infrarotstrahlen und Ultravioletstrahlen.
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Bei 612 sind die Spuren der Leitschicht wahlweise mit einer Elektronikkarte verkoppelt. In einem Beispiel ist die Elektronikkarte eine flexible Elektronikkarte.
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Ein Beispiel eines elektronischen Geräts mit elektronischen Baugruppen, wie in dieser Offenlegung beschrieben, ist enthalten, um ein Beispiel einer übergeordneten Geräteanwendung für den offengelegten behandelten Gegenstand zu zeigen. 7 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 700, das mindestens eine mikroelektronische Baugruppe enthält, wie z. B. eine mikroelektronische Baugruppe 100, 400 oder eine andere in diesen Beispielen beschriebene mikroelektronische Baugruppe. Das elektronische Gerät 700 ist nur ein Beispiel für ein elektronisches System, in dem Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet werden können. Beispiele für elektronische Geräte 700 sind u. a. Personal Computer, Tablets, Mobiltelefone, Organizer, MP3 oder sonstige digitale Musikgeräte, tragbare Geräte, usw. In diesem Beispiel enthält das elektronische Gerät 700 einen Datenprozessor, der einen Systembus 702 zur Verkopplung der verschiedenen Bestandteile des Systems beinhaltet. Der Systembus 702 bietet Kommunikationsverbindungen unter den verschiedenen Bestandteilen des elektronischen Geräts 700 und kann als ein einzelner Bus, als eine Kombination aus Bussen oder auf eine anderer geeignete Art eingesetzt werden.
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Eine elektronisches Gerät 710 ist an den Systembus 702 gekoppelt. Das elektronische Gerät 710 kann eine Schaltung oder eine Kombination aus Schaltungen enthalten. In einer Ausführungsform enthält das elektronische Gerät 710 einen Prozessor 712 beliebiger Art. Im Sinne dieser Schrift bedeutet der Begriff „Prozessor” jede Art von Computerbeschaltung, wie z. B. ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein Complex Instruction-Set Computing(CISC)-Mikroprozessor, ein Reduced Instruction-Set(RISC)-Mikroprozessor, ein Very Long Instruction Word(VLIW)-Mikroprozessor, ein Grafikprozessor, ein Digital Signal Prozessor (DSP), Mehrkernprozessor oder jede andere Art von Prozessor oder Verarbeitungsschaltung.
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Andere Arten von Schaltungen, die in dem elektronischen Gerät 710 beinhaltet sein können, sind eine kundenspezifische Schaltung oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder ähnliches, wie z. B. eine oder mehrere Schaltungen (wie z. B. eine Kommunikationsschaltung 714) für die Verwendung in drahtlosen Geräten wie Mobiltelefonen, Organizern, tragbaren Computern, Funksprechgeräten, tragbaren Geräten und ähnlichen elektronischen Systemen. Der IC kann jede Art von Funktion ausüben. Das elektronische Gerät 700 kann ebenso einen externen Speicher 720 enthalten, der wiederum ein oder mehrere Speicherelemente enthalten kann, die für die besondere Anwendung geeignet sind, wie z. B. ein Hauptspeicher 722 in Form von Random Access Memory (RAM), eine oder mehrere Festplatten 724 und/oder ein oder mehrere Laufwerke 726, die Wechseldatenträger wie Compact Disks (CD), Digital Video Disks (DVD) und ähnliches bearbeiten.
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Das elektronische Gerät 700 kann auch ein Anzeigegerät 716, einen oder mehrere Lautsprecher 718, eine Tastatur oder einen Controller 730 enthalten, der eine Maus, einen Trackball, eine Touchscreen, Spracherkennung oder ein anderes Gerät enthalten kann, das es dem Systemanwender ermöglicht, Informationen in das elektronische Gerät 700 einzugeben und davon abzurufen.
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Weitere Beispiele:
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Beispiel 1 kann den behandelten Gegenstand (wie z. B. ein Gerät, ein Verfahren, ein Mittel, um Handlungen durchzuführen) enthalten, der das Formen einer Polymerform über einer mikroelektronischen Komponenten beinhalten kann, die Polymerform nimmt nach dem Überziehen einen grundsätzlich starren Zustand an, wodurch eine Leitschicht mit Bezug auf die mikroelektronische Komponenten und die Polymerform gebildet wird, die Leitschicht beinhaltet elektrisch verkoppelte Spuren zu der mikroelektronischen Komponente und durch Anwendung einer Einwirkung auf die Polymerform geht diese durch Anwendung der Einwirkung von einem grundsätzlich starren Zustand in einen grundsätzlich flexiblen Zustand über.
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In Beispiel 2 beinhaltet das Verfahren von Beispiel 1 wahlreise zudem, dass die Einwirkung aus mindestens einem Lösungsmittel, der Erhöhung der Raumtemperatur und Strahlung besteht.
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In Beispiel 3 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1 und 2 wahlweise, dass die Strahlung mindestens eine Infrarot- oder Ultravioletstrahlung ist.
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In Beispiel 4 beinhaltet das Verfahren weiterhin nach einem oder mehreren der Beispiele 1–3 wahlweise, dass die Polymerform zumindest teilweise in einem völlig durchdringenden Polymernetzwerk gebildet wird.
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In Beispiel 5 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–4 wahlweise, dass das völlig durchdringende Polymernetzwerk ein erstes Netzwerk aus Makromolekülen und ein zweites Netzwerk aus Makromolekülen enthält und dass die Einwirkung dazu führt, dass das zweite Netzwerk aus Makromolekülen zumindest teilweise aufgelöst wird, während das erste Netzwerk aus Makromolekülen im Wesentlichen intakt bleibt.
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In Beispiel 6 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–5 wahlweise, dass die Leitschicht zudem einen Isolator enthält und weiterhin das Bilden von Löchern in dem Isolator umfasst.
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In Beispiel 7 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–6 wahlweise ferner, dass die Löcher Rillen sind und wobei das Bilden der Rillen mindestens eines der Verfahren des Prägens, Ätzens und Ritzens beinhaltet.
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In Beispiel 8 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–7 zudem wahlweise, dass das Formen der Polymerform das Formen der Polymerform über einer Vielzahl von mikroelektronischen Komponenten beinhaltet.
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In Beispiel 9 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–8 zudem wahlweise, dass mindestens einige der mikroelektronischen Komponenten Chips sind.
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In Beispiel 10 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–9 zudem wahlweise das Sichern der mikroelektronischen Komponenten gegeneinander durch eine Klebefolie und einen Träger, wobei das Auftragen der Polymerform das Umfassen der mikroelektronischen Komponenten und den Kontakt der Klebefolie mit der Polymerform umfasst.
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In Beispiel 11 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–10 zudem wahlweise das Entfernen der Klebefolie und des Trägers vor dem Bilden der Leitschicht.
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In Beispiel 12 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–11 zudem wahlweise das Entfernen der Polymerform, so dass eine Höhe der Polymerform fast gleichflächig mit einer Höhe der mikroelektronischen Komponente ist.
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In Beispiel 13 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–12 zudem wahlweise die Verkopplung der Spuren der Leitschicht mit der Elektronikkarte.
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In Beispiel 14 beinhaltet das Verfahren nach einem oder mehreren der Beispiele 1–13 zudem wahlweise, dass die Elektronikkarte eine flexible Elektronikkarte ist.
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Beispiel 15 kann den behandelten Gegenstand (wie z. B. ein Gerät, ein Verfahren, ein Mittel zur Durchführung von Handlungen) beinhalten, der eine mikroelektronische Komponenten und eine Polymerform enthalten, die zumindest teilweise die mikroelektronische Komponente einkapselt, wobei die Polymerform ein Modul enthält, das die zumindest teilweise mit einer Mikrostruktur des Polymer durchsetzte Einwirkung mindert.
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In Beispiel 16 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach Beispiel 15 zudem, dass die Polymerform ein völlig durchdringendes Polymernetzwerk enthält.
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In Beispiel 17 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 15 und 16 zudem wahlweise, dass das völlig durchdringende Polymernetzwerk ein erstes Netzwerk aus Makromolekülen und ein zweites Netzwerk aus Makromolekülen enthält und wobei die Einwirkung dazu führt, dass das zweite Netzwerk aus Makromolekülen zumindest teilweise aufgelöst wird, während das erste Netzwerk aus Makromolekülen im Wesentlichen intakt bleibt.
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In Beispiel 18 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 15–17 zudem wahlweise, dass die Leitschicht zudem einen Isolator enthält, der Löcher bildet.
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In Beispiel 19 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 15–18 wahlweise ferner, dass die Löcher Rillen sind, die durch mindestens eines der Verfahren des Prägens, Ätzens und Ritzens gebildet werden.
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In Beispiel 20 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 15–19 zudem wahlweise eine Vielzahl von mikroelektronischen Komponenten, wobei die mikroelektronische Komponente eine der Vielzahlen der mikroelektronischen Komponenten ist.
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In Beispiel 21 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 15–20 zudem wahlweise, dass mindestens einige der mikroelektronischen Komponenten Chips sind.
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In Beispiel 22 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 15–21 zudem wahlweise eine Elektronikkarte, die Spuren der Leitschicht sind mit der Elektronikkarte verkoppelt.
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In Beispiel 23 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 15–22 zudem wahlweise, dass die Elektronikkarte eine flexible Elektronikkarte ist.
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Beispiel 24 kann den behandelten Gegenstand (wie z. B. ein Gerät, ein Verfahren, ein Mittel zur Durchführung von Handlungen) beinhalten, der eine flexible Basisschicht enthält, die nur eine einzige Schicht und eine Vielzahl von Komponentenblocks enthält, die mit der Basisschicht verkoppelt sind, jede der Vielzahlen von Komponentenblocks enthält eine mikroelektronische Komponenten und eine Polymerform, die zumindest teilweise die mikroelektronische Komponente einkapselt, wobei die Polymerform ein Modul enthält, das die zumindest teilweise mit einer Mikrostruktur aus Polymer durchsetzte Einwirkung mindert.
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In Beispiel 25 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach Beispiel 24 zudem wahlweise, dass die Polymerform eine Überspritzung enthält, die zumindest teilweise die Vielzahl von Komponentenblocks einkapselt.
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In Beispiel 26 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 24 und 25 zudem wahlweise, dass die Überspritzung zumindest teilweise Rillen zwischen einzelnen Komponentenblocks bildet.
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In Beispiel 27 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 24–26, dass die flexible Basisschicht in einer Form vorgespannt ist, die so konfiguriert ist, dass sie von einer Person getragen werden kann.
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In Beispiel 28 beinhaltet die elektronische Baugruppe nach einem oder mehreren der Beispiele 24–27 zudem wahlweise, dass die elektronische Baugruppe vorgespannt ist, um zumindest einen teilweisen Ring zu bilden.
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Jedes dieser nicht einschränkenden Beispiele kann für sich selbst stehen oder in verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden.
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Die vorstehende ausführliche Beschreibung schließt Verweise auf die begleitenden Zeichnungen ein, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen anhand einer Veranschaulichung spezielle Ausführungsformen, in denen die Erfindung realisiert werden kann. Diese Ausführungsformen werden hier auch als „Beispiele” bezeichnet. Solche Beispiele können Elemente zusätzlich zu denjenigen, die gezeigt oder beschrieben sind, einschließen. Die Erfinder ziehen jedoch auch Beispiele in Betracht, bei denen nur diejenigen Elemente, die gezeigt oder beschrieben sind, bereitgestellt werden. Des Weiteren ziehen die Erfinder auch Beispiele unter Verwendung jeder Kombination oder Permutation von diesen Elementen, die gezeigt oder beschrieben sind (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Betracht, entweder in Bezug auf ein spezielles Beispiel (oder in Bezug auf einen oder mehrere Aspekte davon) oder in Bezug auf andere Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), die hier gezeigt oder beschrieben sind.
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In diesem Dokument wird der Begriff „ein” verwendet, wie es in Patentschriften üblich ist, um eines oder mehr als eines einzuschließen, unabhängig von anderen Fällen oder Verwendungen von „wenigstens ein” oder „ein oder mehr”. In diesem Dokument wird der Begriff „oder” verwendet, um auf ein nicht exklusives oder zu verweisen, sodass „A oder B” „A, aber nicht B”, „B, aber nicht A” und „A und B” einschließt, sofern es nicht anders angegeben ist. In diesem Dokument sind die Begriffe „beinhalten” und „bei der/dem” als die eindeutigen Äquivalente der entsprechenden Begriffe „umfassend” bzw. „wobei” verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „beinhalten” und „umfassen” offen, d. h., ein System, Bauelement, Artikel, eine Zusammensetzung, Formulierung oder ein Verfahren, das Elemente zusätzlich zu den nach solch einem Begriff in einem Anspruch aufgeführten einschließt, immer noch als in den Umfang dieses Anspruchs fallend angesehen werden. Außerdem werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erste”, „zweite” und „dritte” usw. lediglich als Kennzeichen verwendet und sollen ihren Objekten keine numerischen Anforderungen auferlegen.
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Die vorstehende Beschreibung ist dazu beabsichtigt, veranschaulichend und nicht begrenzend zu wirken. Beispielsweise können die oben beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen, können beispielsweise durch einen Fachmann nach dem Überprüfen der vorstehenden Beschreibung verwendet werden. Die Zusammenfassung wird in Übereinstimmung mit 37 C. F. R. § 1.72(b) bereitgestellt, die es dem Leser ermöglicht, schnell die Natur der technischen Veröffentlichung zu bestimmen. Sie wird eingereicht mit dem Verständnis, dass sie nicht dazu verwendet wird, den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder einzuschränken. Außerdem können in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale gruppiert sein, um die Offenbarung zu straffen. Dies sollte nicht als Absicht interpretiert werden, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für irgendeinen Anspruch wesentlich ist. Eher kann der Erfindungsgegenstand in weniger als allen Merkmalen einer speziellen offenbarten Ausführungsform liegen. Deshalb sind die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung eingebunden, wobei jeder Anspruch selbstständig als eine separate Ausführungsform steht, und es wird in Betracht gezogen, dass diese Ausführungsformen miteinander in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen kombiniert werden können. Der Umfang der Erfindung ist mit Verweis auf die angehängten Ansprüche festgelegt, zusammen mit dem vollen Umfang von gleichwertigen Ausführungen, zu denen die Ansprüche berechtigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- 37 C. F. R. § 1.72(b) [0083]
