JP2016111366A

JP2016111366A - 平坦でない二次元及び三次元の面を電気的に接続する配線が印刷された伸縮性を有するシート

Info

Publication number: JP2016111366A
Application number: JP2015235826A
Authority: JP
Inventors: モハメドアンワー; Mohammed Anwar; リウウェイフェン; Weifeng Liu; クルワムラド; Kurwa Murad
Original assignee: Flextronics AP LLC
Current assignee: Flextronics AP LLC
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-06-20
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: JP6921475B2; CN105655757B; US20160157363A1; US10244623B2; US20160309584A1; CN105655757A; DE102015120819A1; US9398705B2

Abstract

【課題】三次元物体の平坦でない二次元及び三次元の面を電気的に接続するための費用効率が高い方法及び装置が求められる。【解決手段】物体の面の二点間に導体を形成するのに必要とされる導電材料の量が決定される。その決定された量の導電材料が基板に成膜される。物体の面の二点間に導体が形成されるように、その導電材料が成膜された基板が物体に貼り付けられる。導電材料及び基板は、伸縮性を有し得る。導電材料は、インクジェットプリンタ又は埋め込み型三次元プリンタによって成膜され得る。導電材料が成膜された基板は、その導電材料が成膜された基板を物体にラミネート加工することによって、物体に貼り付けられ得る。【選択図】図２

Description

本発明は、概略的には伸縮性基板上に印刷して平坦でない二次元及び三次元の面を電気的に接続することに関し、より具体的には平坦でない二次元及び三次元の面上に伸縮性導電材料を印刷する方法及び装置に関する。

加法的な製造方法（すなわち工業用の三次元印刷）としても知られる三次元印刷（３−Ｄ印刷）は、製品開発、高速試作成形、及び例えば自動車部品、医療移植片、宝石類、メガネ類、消費生活用製品、調合薬等の様々な三次元物体を造る専門的な製造業において応用されている。これらの三次元物体は、多くの場合、平坦でない二次元（２−Ｄ）及び三次元の面を有している。

三次元物体は、電気部品を含む二次元及び三次元の面を必要とすることがある。これらの電気部品、例えばセンサー等は、電気的に接続される必要があり得る。三次元物体の面に電気部品及びこれらの接続を付加する従来の方法は、複雑であり、多くの熟練労働コストを要し、非常に費用がかかる。特に、それらの二次元及び三次元の面が平坦でない場合である。それ故、三次元物体の平坦でない二次元及び三次元の面を電気的に接続するための費用効率が高い方法及び装置が求められる。

平坦でない二次元又は三次元の面に導体を形成する方法及び装置である。物体の面の二点間に導体を形成するのに必要とされる導電材料の量が決定される。その決定された量の導電材料が基板に成膜される。物体の面の二点間に導体が形成されるように、その導電材料が成膜された基板が物体に貼り付けられる。導電材料及び基板は、伸縮性を有し得る。導電材料は、インクジェットプリンタ又は埋め込み型三次元プリンタによって成膜され得る。導電材料が成膜された基板は、その導電材料が成膜された基板を物体にラミネート加工することによって、物体に貼り付けられ得る。

平坦でない面を有する三次元物体の一例の図。平坦でない二次元又は三次元の面に回路又は導体を形成する方法のフローチャート。導電材料の連続帯が成膜された基板の一例の図。図１の三次元物体に貼り付けられた図３の導電材料の連続帯が成膜された基板の一例の図。

平坦でない二次元及び三次元の面を電気的に接続する配線が印刷された伸縮性を有するシートの実施形態の図面及び説明は、明確な理解、明瞭性の目的で、典型的な印刷システム及び電子工学における多数の他の要素を省略して関連する要素を図解することで簡略化されていると理解される。これらの当該技術分野における通常の知識は、本発明を実施する上で他の要素及び／又はステップが好ましい及び／又は必須であると認識し得る。しかしながらそのような要素及びステップは、当該技術分野でよく知られており、本発明のさらなる理解の手助けにならないので、そのような要素及びステップの議論は、本明細書では行わない。

本明細書で説明される非限定的実施形態は、平坦でない二次元及び三次元の面を電気的に接続する伸縮性を有する電気的配線シートを印刷するシステム及び方法に関する。他の電子機器、モジュール及びアプリケーションも、本明細書で説明される範囲又は思想から逸脱しない範囲で、これらの教示を考慮して使用され得る。本明細書で説明されるシステム及び方法は、様々な用途のために改変され、また本発明の特許請求の範囲及び思想の範囲内で、そのまま使用し得る。本明細書で説明され、及び／又は図面に表現されている実施形態及びその変形例は、一例としてのみ提供され、その範囲及び思想に限定されない。本明細書で説明される発明は、特定の実施形態について説明されるが、平坦でない二次元及び三次元の面を電気的に接続する電気的配線が印刷された伸縮性を有するシートの全ての実施形態に適用され得る。

図１は、平坦でない面を有する三次元物体１００の一例の図である。図１に図示されているように、三次元物体１００の上面は、平坦でなく、大きさが異なる幾つかの山谷を含む。応用例としては、三次元物体１００の平坦でない上面の距離を跨ぐ２つの選択された点１１０、１２０の間に亘る回路又は導体を形成するのが好ましい。

図２は、本発明の一実施例であり、例えば図１に図示した三次元物体１００の平坦でない二次元又は三次元の面に回路又は導体を形成する方法のフローチャートである。図２を参照すると、ステップ２１０では、物体の面の二点間に導体を形成するのに必要とされる導電材料の量が決定される。このステップは、物体の表面の２つの選択された点の間の平坦でない面の長さを計測すること、その計測された長さに亘って回路又は導体を形成するのに必要とされる導電材料の容量を計算することを含み得る。あるいは当該ステップは、物体の表面の２つの選択された点の間の平坦でない面に亘る長さの例えば馬蹄形状（Ｕ字形状）パターン等の回路パターン全体の幾何学パラメータを計測すること、その計測された長さに亘る回路パターンを有する回路又は導体を形成するのに必要とされる導電材料の容量を計算することを含み得る。

ステップ２２０では、その決定された量の導電材料が基板に成膜される。図３は、連続帯状の導電材料３２０が成膜された基板３１０の一例の図である。導電材料は、様々な方法で成膜され得る。例えば導電材料は、インクジェットプリンタによって連続帯状に印刷される導電性インクで成膜され得る。インクジェットプリンタは、微量のインクを面上に施すのに一般的に使用される装置である。導電性インクは、インクの一種であり、例えば粉末状又はフレーク状の銀及び／又は粒子状のカーボン等の導電性粒子を含む。導電性インクを用いるインクジェットプリンタは、連続的な回路を形成する様々な導電配線パターン又は導体を様々な表面材上に施すのに使用され得る。

他の実施形態において導電材料は、埋め込み型三次元プリンタによって成膜され得る。埋め込み型三次元プリンタは、基板の表面上よりはむしろ、成膜注射針を通じて直接に基板内の貯留領域の中に導電性インクを押し出すのに使用され得る装置である。尚、導電材料を成膜する他の方法も使用され得る。

異なる性質を有する異なる導電性インクも使用され得る。例えば導電性インクは、硬化したときに伸縮自在であり、柔軟であり、圧縮しやすく、及び折り目が付けやすく、伸ばされ、曲げられ、圧縮され、又は折り目が付けられたときに、それらの性能、信頼性及び機能性のレベルを効果的に維持する。異なる性質を有する異なる基板材料も使用され得る。例えば基板材料は、厚さが変化するエラストマー材料であり得る。これは基板を伸ばすこと、曲げること、折り目を付けること等を可能にする。

図２に戻り参照すると、ステップ２３０では、物体の面の二点間に導体が形成されるように、その導電材料が成膜された基板が物体に貼り付けられる。図４は、図３の導電材料の連続帯が成膜された基板を図１の三次元物体に貼り付けた一例の図である。図４に図示されているように、連続帯状の導電材料３２０が成膜された基板３１０は、三次元物体１００の点１１０と点１２０とを接続する。連続帯状の導電材料３２０が成膜された基板３１０は、三次元物体１００の平坦でない上面全体に及ぶ。連続帯状の導電材料３２０が成膜された基板３１０は、様々な方法で、三次元物体１００に貼り付けられ得る。例えば基板は、物体の平坦でない面にラミネート加工によって貼り付けられ得る。さらに基板は、接着剤を用いて物体の平坦でない面に付着され得る。

本明細書で説明したように、本明細書で説明される方法は、何らかの特別な機能を実行する特定の要素に限定されず、この方法で提示される幾つかのステップは、必ずしも示した順に発生する必要はない。例えば場合によっては、二以上の方法ステップが異なる順番又は同時に発生し得る。さらに本明細書で説明される方法の幾つかのステップは、任意的であり（たとえ明確に記載されていなくても任意的であり得る）、それ故、省略され得る。本明細書で開示されている実施形態及び他の変形例は、特に本明細書で説明されるシステムの説明を考慮することで、容易に理解され、本発明の全範囲内とみなされる。

特定の組み合わせで機能及び要素を上記説明したが、各機能又は要素は、他の機能又は要素なしで単独で、あるいは様々な組み合わせで他の機能又は要素とともに若しくは他の機能又は要素なしで使用され得る。

Claims

平坦でない二次元又は三次元の面に導体を形成する方法であって、
物体の面の二点間に導体を形成するのに必要とされる導電材料の量を決定し、
その決定された量の導電材料を基板に成膜し、
前記物体の面の二点間に導体が形成されるように、前記導電材料が成膜された基板を前記物体に貼り付ける、方法。
請求項１に記載の方法において、前記導電材料は伸縮性を有する導電材料である、方法。
請求項１に記載の方法において、前記基板は伸縮性を有する基板である、方法。
請求項１に記載の方法において、前記基板の面上に導電材料を印刷するインクジェットプリンタによって、前記導電材料を前記基板に成膜する、方法。
請求項１に記載の方法において、前記基板内の貯留部の中に導電材料を成膜する埋め込み型三次元プリンタによって、前記導電材料を前記基板に成膜する、方法。
請求項１に記載の方法において、馬蹄形状のパターンで前記導電材料を前記基板に成膜する、方法。
請求項１に記載の方法において、ラミネート加工によって、前記導電材料が成膜された基板を前記物体に貼り付ける、方法。
請求項１に記載の方法において、前記物体は、前記二点間に、少なくとも一つの平坦でない面を有する、方法。
請求項８に記載の方法において、前記導体は、前記二点間に、前記少なくとも一つの平坦でない面に亘って形成される、方法。