DE112014004034T5 - System zum Befestigen von Vorrichtungen an elastischen Substraten - Google Patents

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conductive ink
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Richard S. Speer
David Hamby
Adam M. Scotch
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Inventronics De GmbH
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Osram Sylvania Inc
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    • H01L2224/81599—Base material
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    • H01L2224/81638—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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Abstract

Diese Offenbarung betrifft ein System zum Befestigen von Vorrichtungen an elastischen Substraten. Eine Vorrichtung kann auf eine Weise mit einem elastischen Substrat gekoppelt sein, die verhindert, dass ein Haftstoff eine leitfähige Tinte berührt, während der Haftstoff schädlich ist. Wenn leitfähiges Epoxidharz verwendet wird, um leitfähige Kontaktflächen in der Vorrichtung mit dem elastischen Substrat zu verhaften, kann das leitfähige Epoxidharz über den Rand der Vorrichtung hinaus aufgetragen werden, über welches die leitfähige Tinte aufgetragen werden kann, um elektrische Verbindungen zu erzeugen. Löcher können ebenfalls im elastischen Substrat ausgebildet werden, was dem leitfähigen Epoxidharz erlaubt, auf einer Oberfläche des elastischen Substrats gegenüber der Vorrichtungsposition freizuliegen, wobei die leitfähigen Tintenverbindungen auf der gegenüberliegenden Oberfläche erzeugt werden. Die leitfähige Tinte kann auch direkt auf die leitfähigen Kontaktflächen aufgetragen werden, wenn diese über den Rand der Vorrichtung hinaus erweitert werden. Das elastische Substrat kann mit Schaltkreispfaden vorbedruckt sein, wobei die leitfähige Tinte die Vorrichtung mit den Schaltkreispfaden koppelt.

Description

  • Querverweis auf verwandte Patentanmeldung
  • Die vorliegende Patentanmeldung ist eine internationale Patentanmeldung, welche den Vorteil der Patentanmeldung der Vereinigten Staaten Nr. 14/017,439 beansprucht, die am 4. September 2013 unter dem Titel „SYSTEM FOR ATTACHING DEVICES TO FLEXIBLE SUBSTRATES“ eingereicht wurde, deren gesamte Inhalte hierbei mittels Verweises aufgenommen werden.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Montage elektronischer Bauteile, und insbesondere die Platzierung von Vorrichtungen auf elastischen Substraten auf eine Weise, die bestehende Montageprobleme vermeidet.
  • Hintergrund
  • In einem üblichen Elektronikfertigungsprozess können Schaltungen, welche gedruckte Leiterplatten, elastische Substrate, Gehäuse wie z. B. Mehrchipmodule (MCMs) etc. umfassen, aber nicht auf diese beschränkt sind, unter Verwendung von Pick-and-Place-Vorgängen mit elektronischen Vorrichtungen bestückt werden. Zum Beispiel kann die Schaltung durch Maschinen verdrahtet werden, die mit optischen Systemen zur Erkennung von Platzierungspositionen für Vorrichtungen in der Schaltung und mit Manipulatoren ausgestattet sind, die konfiguriert sind, um Vorrichtungen von einer Zufuhrposition (z. B. Schienen, einem Band etc.) aufzunehmen und die Vorrichtungen an den zuvor erkannten Vorrichtungspositionen zu platzieren. Pick-and-Place-Fertigung ist zumindest vom Standpunkt der exakten Bestückung von Schaltungen mit einer Vielzahl von Vorrichtungen mit einer Geschwindigkeit, die wesentlich schneller als das händische Einfügen von Vorrichtungen ist, effektiv.
  • Gewöhnlich folgt auf Pick-and-Place-Vorgänge ein automatisiertes Lötsystem, wobei die bestückte Leiterplatte durch ein Lötbad oder einen Wiederaufschmelzofen verdrahtet werden kann, um die Bauteile permanent an der Platte anzubringen. Diese Prozesse involvieren eine hohe Temperatur, die für übliche Leiterplattenmaterialien wie z. B. Polytetrafluorethylen (Teflon®), FR-4, FR-1, CEM-1 oder CEM-3 tolerierbar sein können. Elastische Substrate, die zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET) verwenden, können jedoch für Schäden durch große Hitze anfällig sein, und daher sind alternative Fertigungsprozesse erforderlich. Materialien wie z. B. leitfähiges Epoxidharz (z. B. silberhaltiges Epoxidharz) können verwendet werden, um Bauteilvorrichtungen bei einer viel geringeren Temperatur (z. B. ausreichende Hitze, um das Epoxidharz zu härten) an elastischen Substraten anzubringen. Leitfähige Epoxidharze können jedoch ebenfalls problematisch sein. Die aufkommende Technologie der elastischen Substrate erfordert es, dass das elastische Substrat anfänglich gedruckt (z. B. siebgedruckt) wird, wobei die Schaltkreisbahnen auf leitfähiger Tinte basieren, bevor Vorrichtungen auf dem elastischen Substrat platziert werden. Lösungsmittel und andere Chemikalien, die im leitfähigen Epoxidharz vorliegen können und verwendet werden, um die platzierten Vorrichtungen mit dem elastischen Substrat zu verhaften, können bewirken, dass di vorgedruckten, tintenbasierten leitfähigen Schaltkreisbahnen ihre Haftung am elastischen Substrat verlieren (d. h. delaminieren), was die Schaltkreisanordnung unbrauchbar macht.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es sollte auf die folgende Detailbeschreibung verwiesen werden, die in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen gelesen werden sollte, wobei gleiche Bezugszahlen gleiche Bauteile repräsentieren:
  • 1 stellt ein beispielhaftes System zum Befestigen von Vorrichtungen an elastischen Substraten dar, welches mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht;
  • 2 stellt eine beispielhafte Verbindung zwischen einem Haftmittel und einer leitfähigen Tinte dar, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht;
  • 3 stellt eine alternative beispielhafte Verbindung zwischen einem Haftmittel und einer leitfähigen Tinte dar, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht;
  • 4 stellt eine beispielhafte Verbindung zwischen einer Vorrichtung und einer leitfähigen Tinte dar, welche mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht;
  • 5 stellt ein Beispiel für eine Überbrückung zwischen einem Schaltkreispfad und einer Vorrichtung dar, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht; und
  • 6 stellt beispielhafte Vorgänge für ein System zum Befestigen von Vorrichtungen an elastischen Substraten dar, das mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht.
  • Obwohl die folgende Detailbeschreibung auf veranschaulichende Ausführungsformen Bezug nimmt, werden Fachleute viele Alternativen, Modifikationen und Variationen davon erkennen.
  • Detailbeschreibung
  • Diese Offenbarung betrifft ein System zum Befestigen von Vorrichtungen auf elastischen Substraten. Im Allgemeinen kann eine Vorrichtung mit einem elastischen Substrat auf eine Weise gekoppelt sein, die verhindert, dass der Haftstoff die leitfähige Tinte berührt, wenn der Haftstoff in einem Zustand ist, der möglicherweise schädlich für die leitfähige Tinte ist. Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang stehen, können abhängig davon variieren, wie die Vorrichtung mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist. Wenn zum Beispiel leitfähiges Epoxidharz verwendet wird, um zumindest eine leitfähige Kontaktfläche in der Vorrichtung mit dem elastischen Substrat zu koppeln, kann zusätzliches Epoxidharz aufgetragen sein, das sich über einen Rand der Vorrichtung hinaus erstreckt, wobei das überschüssige Epoxidharz einen Ort bereitstellt, über welchen später leitfähige Tinte aufgetragen werden kann, um elektrische Verbindungen zu erzeugen. Es kann auch möglich sein, dass Löcher im Substrat ausgebildet sind, wobei die Löcher dem leitfähigen Epoxidharz erlauben, auf einer Oberfläche des elastischen Substrats gegenüber der Stelle freizuliegen, an der die Vorrichtung gekoppelt ist, wobei die leitfähigen Tintenverbindungen auf der gegenüberliegenden Seite erzeugt sind. Nicht leitfähiges Epoxidharz kann ebenfalls in solchen Fällen verwendet werden, in denen leitfähige Tinte direkt auf zumindest eine leitfähige Kontaktfläche aufgetragen werden kann, die sich über die Vorrichtung hinaus erstreckt. In einer Ausführungsform kann das elastische Substrat ferner mit Schaltkreispfaden vorbedruckt sein, wobei die leitfähige Tinte auf das elastische Substrat aufgetragen wird, um die Vorrichtung mit den Schaltkreispfaden elektrisch zu koppeln.
  • In einer Ausführungsform kann eine beispielhafte Schaltung ein elastisches Substrat, zumindest eine Vorrichtung, ein Haftmittel sowie leitfähige Tinte umfassen. Das Haftmittel kann auf das elastische Substrat aufgetragen sein, um die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat zu koppeln. Die leitfähige Tinte kann dann auf das elastische Substrat aufgetragen werden, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind, wobei die leitfähige Tinte nach dem Haftmittel aufgetragen wird.
  • Das Haftmittel kann gehärtet werden, bevor die leitfähige Tinte auf das elastische Substrat aufgetragen wird. In einer beispielhaften Implementierung kann die zumindest eine Vorrichtung zumindest eine leitfähige Kontaktfläche umfassen, und das Haftmittel kann ein leitfähiges Epoxidharz sein, das die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat verhaftet, indem die zumindest eine leitfähige Kontaktfläche an das elastische Substrat geklebt wird. Das leitfähige Epoxidharz kann auf das elastische Substrat aufgetragen sein, sodass zumindest ein Abschnitt des leitfähigen Epoxidharzes über einen Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus freiliegt, wenn diese mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist. Die leitfähige Tinte kann über zumindest einen Teil des freiliegenden Abschnitts des leitfähigen Epoxidharzes aufgetragen sein, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  • In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann das elastische Substrat eine Öffnung umfassen, die an einer Position auf einer Oberfläche des elastischen Substrats ausgebildet ist, welche der zumindest einen leitfähigen Kontaktfläche entspricht, wenn die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist, wobei die Öffnung von der Oberfläche bis zu einer gegenüberliegenden Oberfläche des elastischen Substrats verläuft, wobei das Epoxidharz auf das elastische Substrat aufgetragen wird, um die Öffnung zu füllen, sodass das leitfähige Epoxidharz auf der gegenüberliegenden Seite des elastischen Substrats freiliegt, wenn die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist. Die leitfähige Tinte kann dann auf die gegenüberliegende Seite des elastischen Substrats und über dem freiliegenden, leitfähigen Epoxidharz aufgetragen werden, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  • In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann die zumindest eine Vorrichtung zumindest eine leitfähige Kontaktfläche umfassen, welche eine Abschnitt umfasst, der sich über einen Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus erstreckt, und das Haftmittel ist ein nicht leitfähiges Epoxidharz, um die Vorrichtung an das elastische Substrat zu kleben. Die leitfähige Tinte kann dann über zumindest einen Teil des Abschnittes der zumindest einen leitfähigen Kontaktfläche aufgetragen werden, der sich über den Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus erstreckt, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  • Die beispielhafte Schaltung kann ferner zumindest einen Schaltkreispfad umfassen, der auf das elastische Substrat gedruckt ist, wobei die Leiter den zumindest einen gedruckten Schaltkreispfad mit der zumindest einen Vorrichtung koppeln. Ein mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Einklang stehendes Verfahren kann zum Beispiel das Auftragen eines Haftstoffes auf ein elastisches Substrat, das Koppeln zumindest einer Vorrichtung, die zumindest eine leitfähige Kontaktstellt umfasst, mit dem Substrat unter Verwendung des Haftmittels, und das Auftragen leitfähiger Tinte auf das elastische Substrat umfassen, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  • 1 stellt ein beispielhaftes System zum Befestigen von Vorrichtungen an elastischen Substraten dar, das mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht. Das System 100 kann zum Beispiel ein Substrat 102 umfassen, auf welchem zumindest eine Vorrichtung 104 befestigt sein kann. Das Substrat 102 kann ein elastisches Substrat sein, das auf PET, Papier oder einem beliebigen anderen elastischen material basiert, das eine nicht leitende Oberfläche bereitstellt, auf der Vorrichtungen montiert werden können. Die Vorrichtungen 104 können einen beliebigen elektrischen Bauteiltyp umfassen. Ein Beispiel eines elektrischen Bauteils, das mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht, kann eine Licht emittierende Diode (LED) in einem Gehäuse zur Oberflächenmontage sein. Eine Vielzahl oberflächenmontierter LEDs kann automatisch auf dem Substrat 102 platziert werden, um zum Beispiel ein Lichtquellenarray zur Verwendung in Beleuchtungskörpern (z. B. Glühbirnen, Lampen, Ersatzteile für Leuchtstoffröhren, Taschenlampen etc.) auszubilden. Die Vorrichtung 104 kann zumindest eine leitfähige Kontaktfläche 106 umfassen. Die leitfähige Kontaktfläche 106 kann die Vorrichtung 104 mit einer Oberfläche des Substrats 102 elektronisch koppeln, welches zum Beispiel Leiter, Schaltkreispfade etc. umfasst. Im Falle einer oberflächenmontierten LED, kann die Vorrichtung 104 zumindest zwei leitfähige Kontaktflächen 106 umfassen.
  • Das System 100 offenbart eine beispielhafte Implementierung, wobei die Vorrichtung 104 durch leitfähige Kontaktflächen 106 unter Verwendung eines leitfähigen Haftmittels 108 am Substrat 102 befestigt wird. Zum Beispiel kann das leitfähige Haftmittel 108 ein leitfähiges Epoxidharz sein (z. B. ein Epoxidharz mit zwei Komponenten, das Silber zur Leitung umfasst). Das leitfähige Haftmittel 108 erlaubt der Vorrichtung 104, permanent am Substrat 102 angebracht zu sein, ohne dass eine Notwendigkeit für hohe Temperaturen besteht (wie es z. B. für eine Lötbefestigung erforderlich ist). Materialien wie z. B. PET und Papier können Löttemperaturen nicht standhalten, und bestehende Materialien, die gegenüber großer Hitze unempfindlich sind (z. B. Polyimidsubstrate) verursachen beträchtliche Zusatzherstellungskosten, die für die auf elastischen Substraten gefertigten Schaltungstypen oft nicht vertretbar sind. Wie ausführlicher in 2 offenbart wird, kann das leitfähige Haftmittel 108 über die Ränder der Vorrichtung 104 hinaus erweitert sein, was einen Kontakt erzeugt, über welchem leitfähige Tinte 110 aufgetragen werden kann. Leitfähige Tinte 110 kann auf das Substrat 102 aufgetragen werden, um Leiter auszubilden, die mit der Vorrichtung 104 elektronisch gekoppelt sind. Zum Beispiel kann im System 100 eine Vielzahl von Vorrichtungen 104 durch leitfähige Tinte 110 in Serie gekoppelt werden.
  • 2 stellt eine beispielhafte Verbindung zwischen einem Haftstoff und einer leitfähigen Tinte dar, das mit der vorliegenden Erfindung in Einklang steht. Es wird eine Seitenansicht des in 1 offenbarten Systems 100 gezeigt, wobei zusätzliche Details in Bezug auf die Vorrichtung 104‘ bereitgestellt werden. Die Vorrichtung 104‘ kann einen integrierten Schaltkreis (IC) 200 (z. B. den tatsächlichen IC-Nacktchip) umfassen, der über Drähte oder Leiterbahnen 202 mit leitfähigen Kontaktflächen 106 gekoppelt ist. Die leitfähigen Kontaktflächen 106 können mittels des leitfähigen Haftstoffes 108 mit dem Substrat 102 verhaftet sein. Leitfähige Tinte 110 kann dann über einem Abschnitt des leitfähigen Haftstoffes 108 aufgetragen werden. In Folge dessen kann der leitfähige Haftstoff 108 die leitfähigen Kontaktflächen 106 mit der leitfähigen Tinte 110 elektronisch koppeln, was es der Vorrichtung 104‘ erlaubt, mit anderen Vorrichtungen 104‘ und/oder Schaltungen auf dem Substrat 102 elektronisch gekoppelt zu sein.
  • Bei 204 bis 206 in 2 werden beispielhafte Montagestufen für das System 100 gezeigt. Zu Beginn kann leitfähiger Haftstoff 108 wie bei 204 dargestellt auf das Substrat 102 aufgetragen werden, wobei die Fläche, über welche der leitfähige Haftstoff 108 aufgetragen wird, über die erwartete Fläche der befestigten Vorrichtung 104‘ hinausgeht. Dieser Vorgang ist bei 206, wenn die Vorrichtung 104‘ an dem Substrat 102 befestigt ist, deutlicher zu sehen. Es ist wichtig, zu beachten, dass in zumindest einer mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang stehenden Ausführungsform das Substrat 102 einen Prozess durchlaufen kann, um den leitfähigen Haftstoff 108 zu härten. Das Härten des leitfähigen Haftstoffs 108 kann einen Teil der Lösungsmittel und/oder anderen Chemikalien im leitfähigen Haftstoff 108 entfernen, die ätzend für die leitfähige Tinte 110 sein können. Wie bei 208 dargestellt, kann die leitfähige Tinte 110 dann über zumindest einen Teil des Abschnitts des leitfähigen Haftstoffs 108 aufgetragen werden, der über die Grenzen der Vorrichtung 104‘ hinausreicht, um Leiter auszubilden, welche mit der Vorrichtung 104‘ elektronisch gekoppelt sind.
  • 3 stellt eine alternative, beispielhafte Verbindung zwischen einem Haftstoff und einer leitfähigen Tinte dar, der mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht. Das System 100‘ kann zumindest eine im Substrat 102‘ ausgebildete Öffnung 300 umfassen. Zum Beispiel kann die Position der Öffnungen 300 den leitfähigen Kontaktflächen 106 in der Vorrichtung 104‘ entsprechen. Der leitfähige Haftstoff 108‘ kann dann auf eine Weise auf das Substrat 102‘ aufgetragen werden, die es dem leitfähigen Haftstoff 108‘ erlaubt, sowohl die Öffnungen 300 zu füllen als auch die Vorrichtung 104‘ mit dem Substrat 102‘ zu verhaften. Angesichts dessen, dass die Oberfläche des Substrats 102‘, an welchem die Vorrichtung 104‘ befestigt ist, die „Vorderseite“ des Substrats 102‘ ist und die Oberfläche des Substrats 102‘, die der Vorderseite gegenüberliegt, die „Rückseite“ des Substrats 102‘ ist, kann die leitfähige Tinte 110‘ über dem leitfähigen Haftstoff 108‘ aufgetragen werden, welcher auf der Rückseite des Substrats 102‘ freiliegt, um Leiter auszubilden, die mit der Vorrichtung 104‘ elektronisch gekoppelt sind. Die in System 100‘ gezeigte Implementierung kann in Situationen von Vorteil sein, in denen zum Beispiel die verfügbare Oberfläche zum Befestigen von Vorrichtungen 104‘ auf der Vorderseite des Substrats 102‘ äußerst beschränkt ist, in denen die Vorderseite des Substrats 102‘ Bedingungen ausgesetzt sein kann, die schädlich für die leitfähige Tinte 110‘ sein können etc.
  • Bei 302 bis 306 in 3 werden beispielhafte Montagestufen für das System 100‘ gezeigt. Zu Beginn kann zumindest eine Öffnung 300 im Substrat 102‘ ausgebildet werden, wie bei 302 dargestellt. Zum Beispiel können Öffnungen (z. B. Löcher) durch das Substrat 102‘ gebohrt, lasergeschnitten, geätzt etc. werden. Der leitfähige Haftstoff 108‘ kann über den Löchern 300 aufgetragen werden, und die Vorrichtung 104‘ kann, wie bei 304 gezeigt, unter Verwendung des leitfähigen Haftstoffs 108‘ am Substrat 102‘ befestigt werden. Der leitfähige Haftstoff 108‘ kann sowohl die Vorrichtung 104‘ mit dem Substrat 102‘ verhaften als auch die Öffnungen 300 bis zu einem solchen Grad füllen, dass zumindest ein Teil des leitfähigen Haftstoffs 108‘ auf der Rückseite des Substrats 102‘ freiliegt. In einer Ausführungsform kann der leitfähige Haftstoff (z. B. ein leitfähiges Epoxidharz) gehärtet werden. Bei 306 kann leitfähige Tinte 110‘ auf die Rückseite des Substrats 102‘ aufgetragen werden, wobei die leitfähige Tinte 110‘ über dem leitfähigen Haftstoff 108‘ aufgetragen wird, der durch die Öffnungen 300 freiliegt, um Leiter auszubilden, die mit der Vorrichtung 104‘ elektronisch gekoppelt sind.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Verbindung zwischen einer Vorrichtung und einer leitfähigen Tinte, welche mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht. Im System 100‘‘ kann die Vorrichtung 104‘‘ zumindest eine leitfähige Kontaktfläche 106‘ umfassen, die sich über einen Rand der Vorrichtung 104‘‘ hinaus erstreckt. Ein nicht leitfähiger Haftstoff 400 (z. B. ein nicht leitfähiges Epoxidharz) kann verwendet werden, um das Gehäuse der Vorrichtung 104‘ mit dem Substrat 102 zu verhaften. Danach kann leitfähige Tinte 110‘‘ über zumindest einem Teil des Abschnittes der leitfähigen Kontaktflächen 106‘ aufgetragen werden, der sich über den Rand der Vorrichtung 104‘‘ hinaus erstreckt, wodurch Leiter ausgebildet werden, welche die Vorrichtung 104‘‘ über Schaltungen auf dem Substrat 102 mit anderen Vorrichtungen elektronisch koppeln kann. Zumindest ein Vorteil des Systems 100‘‘ ist das Weglassen des leitfähigen Haftstoffes. Das Vermeiden der Verwendung eines leitfähigen Haftstoffes kann die Gesamtmontagekosten reduzieren und die Notwendigkeit der Härtung vor dem Auftragen leitfähiger Tinte 110‘‘ beseitigen. Die Kosteneinsparungen können jedoch von den Kosten des leitfähigen Haftstoffes gegenüber Vorrichtungen 104‘‘ mit modifizierten Kontaktflächen abhängen.
  • Bei 402 bis 404 in 4 werden beispielhafte Montagestufen für das System 100‘‘ gezeigt. Zu Beginn kann, wie bei 402 gezeigt, ein nicht leitfähiger Haftstoff 400 auf das Substrat 102 aufgetragen werden. Nicht leitfähiger Haftstoff 400 kann in einer Fläche aufgetragen werden, die dem Ort entspricht, an dem das Gehäuse der Vorrichtung 104‘‘ angeordnet ist, wenn diese am Substrat 102 befestigt ist. Die Befestigung der Vorrichtung 104‘‘ am Substrat 102 wird bei 404 offenbart, wobei sich leitfähige Kontaktflächen 106‘ über den Rand von Vorrichtung 104‘‘ hinaus erstrecken. Danach kann leitfähige Tinte 110‘‘ über zumindest einen Teil des Abschnitts der leitfähigen Kontaktflächen 106‘ aufgetragen werden, der sich über die Ränder der Vorrichtung 104‘‘ hinaus erstreckt. Im System 100‘‘ kann der Zeitpunkt, wann das nicht leitfähige Haftmittel 400 gehärtet wird (falls erforderlich), unabhängig vom Auftragen leitfähiger Tinte 110‘‘ sein, weil die leitfähige Tinte 110‘‘ nicht mit dem nicht leitfähigen Haftstoff 400 in Berührung kommen kann.
  • 5 ist ein Beispiel einer Überbrückung zwischen einem Schaltkreispfad und einer Vorrichtung, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang steht. In zumindest einer Ausführungsform kann ein Schaltkreispfad (z. B. leitfähige Bahnen zum Koppeln von Vorrichtungen 104, die an einem Substrat 102 befestigt sind) zumindest teilweise auf das Substrat 102 aufgetragen werden, bevor die Vorrichtungen 104 befestigt werden. Beispielhafte Montagestufen werden bei 502 bis 508 gezeigt. Zum Beispiel wird der Schaltkreispfad 500 bei 502 als auf das Substrat 102 vorgedruckt gezeigt. Der Schaltkreispfad 500 kann unter Verwendung eines automatisierten Prozesses wie z. B. Siebdrucken, Drucken, Zeichnen etc. mit leitfähiger Tinte vorgedruckt werden. Unter Verwendung des in 1 dargestellten Systems 100 als Beispiel, kann dann bei 504 ein leitfähiger Haftstoff 108 auf das Substrat 102 aufgetragen werden. Der leitfähige Haftstoff kann so aufgetragen werden, dass er nicht mit dem Schaltkreispfad 500 in Berührung kommt. Wie bei 506 gezeigt, können danach Vorrichtungen 104 auf das Substrat 102 aufgetragen werden, wobei der leitfähige Haftstoff 108 eingesetzt wird, um zumindest eine leitfähige Kontaktfläche 106 in der Vorrichtung 104 mit dem Substrat 102 zu verhaften. In einer Ausführungsform kann ein leitfähiger Haftstoff 108 dann vor dem Auftragen leitfähiger Tinte 110 gehärtet werden. Wie bei 508 gezeigt, kann leitfähige Tinte 110 über zumindest einen Teil des leitfähigen Haftstoffs 108 und des Schaltkreispfades 500 aufgetragen werden, um Leiter zu erzeugen, welche die Vorrichtung 104 mit dem Schaltkreispfad 500 koppeln. Es ist wichtig, zu beachten, dass während der Schaltkreispfad 500 in einer Konfiguration gezeigt wird, welche die Vorrichtungen 104 in Serie koppelt, diese beispielhafte Konfiguration lediglich Erklärungszwecken dient. Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang sind, können wesentlich komplexere Schaltkreispfade 500 umfassen, die zum Beispiel auf Basis der Anwendung konfiguriert sind, für die die Schaltung vorgesehen ist. Darüber hinaus kann das in 5 gezeigte Beispiel mit einem beliebigen der in 2–4 offenbarten Systeme implementiert werden.
  • 6 stellt beispielhafte Vorgänge für ein System zum Befestigen von Vorrichtungen an elastischen Substraten dar, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang stehen. Während des Vorgangs 600 können die Schaltkreispfade auf ein Substrat aufgetragen werden (sie können z. B. mit leitfähiger Tinte auf das Substrat vorgedruckt werden). Der Vorgang 600 kann insofern optional sein, als alle erforderlichen Schaltkreispfade einfach durch Auftragen leitfähiger Tinte (z. B. während des Vorganges 608) später erzeugt werden können. Während des Vorgangs 602 kann ein Haftstoff (z. B. ein Epoxidharz) auf das Substrat aufgetragen werden. Ob der Haftstoff leitfähig oder nicht leitfähig ist, hängt vom verwendeten Systemtyp ab (z. B. wie zuvor in 2–4 offenbart). Während des Vorgangs 604 können Vorrichtungen am Substrat befestigt werden. Zum Beispiel kann das Substrat durch einen automatisierten Pick-and-Place-Prozess laufen, in dem Vorrichtungen zur Oberflächenmontage auf das Substrat aufgetragen werden. Während des optionalen Vorganges 606 kann eine Härtung stattfinden, um den während des Vorgangs 602 aufgetragenen Haftstoff zu festigen. Eine Härtung kann dann erforderlich sein, wenn zum Beispiel ein leitfähiges epoxidharzbasiertes System verwendet wird, und das Härten des leitfähigen Epoxidharzes erforderlich sein kann, um Lösungsmittel und/oder andere Chemikalien im leitfähigen Epoxidharz zu eliminieren, die für die leitfähige Tinte schädlich sein können. Während des Vorgangs 608 kann leitfähige Tinte auf das Substrat aufgetragen werden. Zum Beispiel kann die leitfähige Tinte auf das Substrat gedruckt, gezeichnet, gesprüht etc. werden, um Leiter auszubilden, die mit der Vorrichtung elektronisch verbunden sind.
  • Während 6 verschiedene Vorgänge gemäß einer Ausführungsform darstellt, ist zu verstehen, dass nicht alle der in 6 dargestellten Vorgänge für andere Ausführungsformen notwendig sind. Tatsächlich wird hierin völlig beabsichtigt, dass die in 6 dargestellten Vorgänge und/oder andere hierin beschriebene Vorgänge in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf eine Weise kombiniert werden können, die nicht speziell in irgendeiner der Zeichnungen gezeigt wird, aber trotzdem völlig in Einklang mit der vorliegenden Offenbarung ist. Daher werden Patentanspräche, die Merkmale und/oder Vorgänge betreffen, die nicht genau in einer Zeichnung gezeigt werden, als innerhalb des Schutzumfanges und Inhalts der vorliegenden Offenbarung angesehen.
  • Wie in dieser Patentanmeldung und in den Patentansprächen verwendet, kann eine Liste von Gegenständen, die durch den Begriff „und/oder“ verbunden werden, eine beliebige Kombination der aufgelisteten Gegenstände bedeuten. Zum Beispiel kann die Phrase „A, B und/oder C“ A; B; C; A und B; A und C; B und C; oder A, B und C bedeuten. Wie in dieser Patentanmeldung und in den Patentansprächen verwendet, kann eine Liste von Begriffen, die durch den Begriff „zumindest eines aus“ jegliche Kombination der aufgelisteten Begriffe bedeuten. Zum Beispiel kann die Phrase „zumindest eines aus A, B oder C“ A; B; C; A und B; A und C; B und C oder A, B und C bedeuten.
  • Die Begriffe „elektronisch gekoppelt“, „elektrisch gekoppelt“ und Ähnliches betreffen, wie hierin verwendet, jegliche Verbindung, Kopplung, Verknüpfung oder Ähnliches, durch welche elektrische Signale und/oder Leistung, die von einem Systemelement transportiert werden/wird, an das „gekoppelte“ Element übermittelt werden/wird. Solche „elektronisch gekoppelten“ Vorrichtungen oder Signale und Vorrichtungen sind nicht notwendigerweise direkt miteinander verbunden und können durch Zwischenbauteile oder Vorrichtungen getrennt sein, die solche Signale manipulieren oder modifizieren können. Auf ähnliche Weise sind die Begriffe „verbunden“ oder „gekoppelt“ wie hierin in Bezug auf mechanische oder physische Verbindungen oder Kopplungen verwendet, relative Begriffe und erfordern keine direkte physische Verbindung.
  • Daher betrifft diese Offenbarung ein System zum Befestigen von Vorrichtungen an elastischen Substraten. Eine Vorrichtung kann auf eine Weise mit einem elastischen Substrat gekoppelt sein, die verhindert, dass Haftstoff mit leitfähiger Tinte in Berührung kommt, während der Haftstoff schädlich ist. Wenn leitfähiges Epoxidharz verwendet wird, um leitfähige Kontaktflächen in der Vorrichtung mit dem elastischen Substrat zu verhaften, kann leitfähiges Epoxidharz über den Rand der Vorrichtung hinaus aufgetragen werden, über welches leitfähige Tinte aufgetragen werden kann, um elektrische Verbindungen zu erzeugen. Es können auch Löcher im elastischen Substrat ausgebildet werden, die es dem leitfähigen Epoxidharz erlauben, auf einer Oberfläche des elastischen Substrats gegenüber der Vorrichtungsposition freizuliegen, wobei die leitfähigen Tintenverbindungen auf der gegenüberliegenden Oberfläche erzeugt werden. Die leitfähige Tinte kann auch direkt auf die leitfähigen Kontaktflächen aufgetragen werden, wenn diese sich über den Rand der Vorrichtung hinaus erstrecken. Das elastische Substrat kann mit Schaltkreispfaden vorbedruckt sein, wobei die leitfähige Tinte die Vorrichtung mit den Schaltkreispfaden verbindet.
  • Gemäß einem Aspekt wird eine Schaltung bereitgestellt. Die Schaltung kann ein elastisches Substrat, zumindest eine Vorrichtung, die mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist, einen Haftstoff, der auf das elastische Substrat aufgetragen wird, um die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat zu koppeln, sowie eine leitfähige Tinte umfassen, die auf das elastische Substrat aufgetragen wird, um Leiter auszubilden, welche an die zumindest eine Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind, wobei die leitfähige Tinte nach dem Haftstoff aufgetragen wird.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren kann das Auftragen eines Haftstoffes auf ein elastisches Substrat, das Koppeln zumindest einer Vorrichtung, welche zumindest eine leitfähige Kontaktplatte umfasst, mit dem Substrat unter Verwendung des Haftstoffes sowie das Auftragen leitfähiger Tinte auf das elastische Substrat umfassen, um Leiter auszubilden, welche an die zumindest eine Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  • Während die Prinzipien der Erfindung hierin beschrieben wurden, ist von Fachleuten zu verstehen, dass diese Beschreibung lediglich beispielhaft und nicht als Beschränkung bezüglich des Schutzumfanges der Erfindung ist. Andere Ausführungsformen werden, zusätzlich zu den hierin gezeigten und beschriebenen, beispielhaften Ausführungsformen, als innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung erachtet. Modifikationen und Auswechslungen durch einen Fachmann werden als innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung betrachtet, welche außer von den folgenden Patentansprüchen nicht eingeschränkt wird.

Claims (14)

  1. Schaltung, umfassend: ein elastisches Substrat; zumindest eine Vorrichtung, die mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist; ein Haftmittel, welches auf das elastische Substrat aufgetragen ist, um die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat zu koppeln; und leitfähige Tinte, die auf das elastische Substrat aufgetragen ist, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind, wobei die leitfähige Tinte nach dem Haftmittel aufgetragen ist.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Haftmittel gehärtet wird, bevor die leitfähige Tinte auf das elastische Substrat aufgetragen wird.
  3. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Vorrichtung zumindest eine leitfähige Kontaktfläche umfasst, und das Haftmittel ein leitfähiges Epoxidharz ist, welches die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat verhaftet, indem es die zumindest eine leitfähige Kontaktfläche an das elastische Substrat klebt.
  4. Schaltung nach Anspruch 3, wobei das leitfähige Epoxidharz auf das elastische Substrat aufgetragen ist, sodass zumindest ein Abschnitt des leitfähigen Epoxidharzes über einen Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus freiliegt, wenn diese an das elastische Substrat gekoppelt ist, und wobei die leitfähige Tinte über zumindest einen Teil des freiliegenden Abschnitts des leitfähigen Epoxidharzes aufgetragen ist, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  5. Schaltung nach Anspruch 3, wobei das elastische Substrat eine Öffnung umfasst, welche an einer Position auf einer Oberfläche des elastischen Substrats ausgebildet ist, die der zumindest einen leitfähigen Kontaktfläche entspricht, wenn die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist, wobei die Öffnung von der Oberfläche zu einer gegenüberliegenden Oberfläche des elastischen Substrats verläuft, wobei das leitfähige Epoxidharz auf das elastische Substrat aufgetragen ist, um die Öffnung zu füllen, sodass das leitfähige Epoxidharz auf der gegenüberliegenden Oberfläche des elastischen Substrats freiliegt, wenn die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist, und wobei die leitfähige Tinte auf die gegenüberliegende Oberfläche des elastischen Substrats und über das freiliegende leitfähige Epoxidharz aufgetragen ist, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  6. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Vorrichtung zumindest eine leitfähige Kontaktfläche umfasst, welche einen Abschnitt umfasst, der sich über einen Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus erstreckt, und das Haftmittel ein nicht leitfähiges Epoxidharz ist.
  7. Schaltung nach Anspruch 6, wobei die leitfähige Tinte über zumindest einen Teil des Abschnitts der zumindest einen leitfähigen Kontaktfläche aufgetragen ist, der sich über den Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus erstreckt, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  8. Schaltung nach Anspruch 1, welche ferner zumindest einen Schaltkreispfad umfasst, der auf das elastische Substrat gedruckt ist, wobei die Leiter den zumindest einen gedruckten Schaltkreispfad mit der zumindest einen Vorrichtung koppeln.
  9. Verfahren, umfassend: das Auftragen von Haftmittel auf ein elastisches Substrat; das Koppeln zumindest einer Vorrichtung, welche zumindest eine leitfähige Kontaktfläche umfasst, mit dem Substrat unter Verwendung des Haftmittels; und das Auftragen leitfähiger Tinte auf das elastische Substrat, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner Folgendes umfasst: das Härten des Haftmittels vor dem Auftragen der leitfähigen Tinte auf das elastische Substrat.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei: das Haftmittel ein leitfähiges Epoxidharz ist; und das Auftragen leitfähiger Tinte auf das elastische Substrat das Auftragen leitfähiger Tinte über zumindest einen Teil eines Abschnitts des leitfähigen Epoxidharzes umfasst, welcher über einen Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus freiliegt, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei: das Haftmittel ein nicht leitfähiges Epoxidharz ist; und das Auftragen leitfähiger Tinte auf das elastische Substrat das Auftragen leitfähiger Tinte über zumindest einen Teil eines Abschnitts der zumindest einen leitfähigen Kontaktfläche umfasst, welcher über einen Rand der zumindest einen Vorrichtung hinaus freiliegt, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner Folgendes umfasst: das Ausbilden einer Öffnung an einer Position auf einer Oberfläche des elastischen Substrats, welche der zumindest einen leitfähigen Kontaktfläche entspricht, wenn die zumindest eine Vorrichtung mit dem elastischen Substrat gekoppelt ist, wobei die Öffnung von der Oberfläche zu einer gegenüberliegenden Oberfläche des elastischen Substrats verläuft; das Auftragen leitfähigen Epoxidharzes auf das elastische Substrat, um die Öffnung zu füllen, sodass das leitfähige Epoxidharz auf der gegenüberliegenden Oberfläche des elastischen Substrats freiliegt, wenn die zumindest eine Vorrichtung an das elastische Substrat gekoppelt ist; und das Auftragen leitfähiger Tinte auf die gegenüberliegende Oberfläche des elastischen Substrats und über das freiliegende leitfähige Epoxidharz, um Leiter auszubilden, die mit der zumindest einen Vorrichtung elektronisch gekoppelt sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner Folgendes umfasst: das Drucken zumindest eines Schaltkreispfades auf das elastische Substrat, wobei die Leiter den zumindest einen gedruckten Schaltkreispfad mit der zumindest einen Vorrichtung koppeln.
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