JP2023526782A - 構造体の製造方法及び構造体 - Google Patents

Abstract

構造体の提示された製造方法は、少なくとも第１の基材、第１の基材上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント、及び少なくとも１つの接続部分を含む機能性エレクトロニクスアセンブリを取得又は作製することと、第１の基材フィルム上に機能性エレクトロニクスアセンブリを提供することであって、機能性エレクトロニクスアセンブリが、少なくとも１つの接続部分を介して、第１の基材フィルムに接続される、提供することと、第１の材料内に少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを少なくとも部分的に埋め込むための第１の材料を提供することと、を含む。第１の基材フィルムは、容積を画定する凹部を備えるように適合され、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントは、容積内に少なくとも部分的に配設される。【選択図】図１

Description

本発明は、概して、電子アセンブリなどの機能的な統合アセンブリに関する。具体的には、ただし排他的ではないが、本発明は、例えば、成形された、任意選択的に射出成形された材料層を含む、そのようなアセンブリにおいて機能性（単数又は複数）を実装するための構造体に関する。

エレクトロニクス及び電子製品に関連して、様々な異なる積み重ねアセンブリ及び構造体が存在する。エレクトロニクス及び関連製品の統合の背後にある動機は、関連する使用コンテクストと同様に多様であり得る。コンポーネントのサイズ節約、重量節約、コスト節約、又はまさに効率的統合が、結果として得られる解決策が最終的に多層性を呈する場合のために、比較的頻繁に追求される。次いで、関連使用シナリオは、製品パッケージ又はフードケーシング、デバイスハウジングの視覚的設計、ウェアラブルエレクトロニクス、パーソナル電子デバイス、ディスプレイ、検出器又はセンサ、車両内装、アンテナ、ラベル、及び車両エレクトロニクスなどに関し得る。

電子部品、ＩＣ（集積回路）、及び導体などのエレクトロニクスは、一般に、複数の異なる技術によって基材要素上に提供され得る。例えば、様々な表面実装デバイス（ＳＭＤ）などの既製エレクトロニクスは、最終的に多層構造体の内側又は外側の界面層を形成する基材表面上に装着され得る。加えて、「印刷エレクトロニクス」という用語に該当する技術を適用して、関連する基材に直接かつ付加的にエレクトロニクスを実際に製造し得る。「印刷」という用語は、この文脈では、実質的に付加的な印刷プロセスを通して、スクリーン印刷、フレキソグラフィー、及びインクジェット印刷を含むがこれらに限定されない、印刷物からエレクトロニクス／電気要素を製造することができる様々な印刷技術を指す。使用される基材は、可撓性であり得るが、ただし、必ずしもそうではないが、有機性の印刷物であり得る。

更に、射出成形構造エレクトロニクス（ＩＭＳＥ）の概念は、機能デバイス及びその部品を多層構造の形態で構築することを伴い、これは、電子機能性をできるだけシームレスに封じ込めるというものである。ＩＭＳＥの特性はまた、エレクトロニクスが、対象となる製品、部品、又は概してデザイン全体の３Ｄモデルに従って、真の３Ｄ（非平面状）形態に一般的に製造されることでもある。３Ｄ基材上及び関連最終製品内のエレクトロニクスの所望の３Ｄレイアウトを達成するために、エレクトロニクスは、依然として、エレクトロニクスアセンブリの二次元（２Ｄ）方法を使用して、フィルムなどの最初は平面状の基材上に提供され得、そうして、既にエレクトロニクスを収容する基材が、例えば、エレクトロニクスなどの下層要素を覆いかつ埋め込む好適なプラスチック材料によって、所望の三次元、すなわち３Ｄの形状に形成され、オーバーモールディングされ、したがって、要素を環境から保護し、かつ潜在的には隠し得る。典型的な解決策では、電気回路は、プリント回路基板（ＰＣＢ）又は基材フィルム上で作製され、その後、それらはプラスチック材料によってオーバーモールディングされている。しかしながら、既知の構造体及び方法は、依然として、関連付けられた使用シナリオに応じて、いくつかの欠点を有する。１つ以上の機能性を有する電子アセンブリを作製するために、典型的には、これらの機能性を達成するためのかなり複雑な電気回路は、ＳＭＤを印刷及び／又は利用することによって基材上で作製され、次いで、プラスチック材料によってオーバーモールディングされなければならない。

しかしながら、既知の解決策では、複雑な機能性の実装は、信頼性リスクに直面し得、非常に密なコンポーネント（複数可）を複雑な幾何学形状と統合する際の課題から生じる組立歩留まり関連の問題に直面し得る。更に、電子アセンブリは、例えば、統合の程度を低減し、構造体を魅力的にさせない外部制御エレクトロニクスの使用を必要とし得る。例えば、信頼性がしばしば成形圧力によって影響を受け、異なる製造段階における組立歩留まりが非常に低くなる可能性があるため、可能性のある多数の密なコンポーネント及び複雑な形状のコンポーネントを潜在的にかなり大きな基材上に直接統合することは、困難であり、潜在的に非常にリスクが高い可能性がある。ＰＣＢ上に装着又は配設され、プラスチック層で覆われたサブアセンブリは、例えば、熱膨張の観点で不一致に悩まされる可能性があり、それらの複雑な構造体のためにオーバーモールディングすることが困難であり、サブアセンブリがそれらの電気的接点から引き裂かれる可能性のある構造体における応力を示す。熱管理の課題は、概して過熱などの問題を引き起こす可能性もある。

したがって、より大きなホスト基材上の関連コンポーネントなどの機能的又は具体的には電気要素の直接的な提供、及びその後の装着のための集合サブアセンブリの調製の両方は、例えば、関連する改良された又は代替の製造技術及び結果として生じる最終構造体の点で改善の余地が残っている、エレクトロニクスの脆弱性、構造的、及び設置の複雑さ、並びに熱管理の点で独自の欠点を有する。

大きなインサートには、より大きな局所的厚みを必要とするので、比較的薄い射出成形部品に材料の大きな塊、又はインサートを埋め込むことは困難である。部品の厚い部分のインサートの周りの開放容積は、成形材料がインサートに提供されるときに、インサートの周りの著しい質量濃度をもたらす。この部分は、部品の残りが既に冷却された後、かなりの時間冷却され、冷却中に成形された材料の質量が収縮するにつれて局所的な応力を引き起こす。更に、部品が冷却されるにつれて、材料が不均一に収縮し、収縮跡及び歪みの形で視覚的欠陥を引き起こす。この不均一な収縮は、高い内部応力をもたらし、応力亀裂及び早期の部品故障につながる可能性がある。したがって、ＩＭＳＥ技術及び統合エレクトロニクス全般の両方に関連する構造体及び方法の開発が依然として必要である。

本発明の目的は、エレクトロニクスなどの機能要素を含み、任意選択的に、成形、又は鋳造材料層若しくは構造体を利用する構造体の文脈において、既知の解決策と関連する上記の欠点のうちの１つ以上を少なくとも軽減することである。

本目的は、それぞれの独立請求項によって定義される構造体及び構造体の製造方法の様々な実施形態によって達成される。

第１の態様によれば、構造体の製造方法が提供される。本方法は、少なくとも第１の基材、第１の基材上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント、及び少なくとも１つの接続部分を備える、機能性エレクトロニクスアセンブリを取得又は作製することを含む。本方法はまた、第１の基材フィルム上に機能性エレクトロニクスアセンブリを提供することを含み、機能性エレクトロニクスアセンブリは、少なくとも１つの接続部分を介して、第１の基材フィルムに接続される。本方法は、第１の材料内に少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを、好ましくは流動可能な状態で、少なくとも部分的に、埋め込むための第１の材料を提供することを更に含む。本方法において、第１の基材フィルムは、容積を画定する凹部を備えるように適合され、例えば、熱形成、冷間形成、真空形成、低圧形成、圧力形成、Ｎｉｅｂｌｉｎｇプロセスの利用を利用して形成され、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントは、容積内に少なくとも部分的に配設される。

更に、本方法は、第１の基材フィルム上に材料層を射出成形して、材料層に第１の材料を埋め込み、それによって機能性エレクトロニクスアセンブリも埋め込むことを含み得る。

様々な実施形態において、適合は、凹部を作製するために第１の基材フィルムを形成することを含み得る。

様々な実施形態において、適合は、機能性エレクトロニクスアセンブリを凹部に配設するために、第１の基材フィルム上に提供される機能性エレクトロニクスアセンブリの位置において少なくとも第１の基材フィルムを形成することを含み得る。

様々な実施形態において、第１の材料は、凹部内に提供され得る。

いくつかの実施形態において、第１の材料は、第１の基材フィルム上に提供されている機能性エレクトロニクスアセンブリの少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを少なくとも部分的に埋め込むように提供され得、提供は、凹部を備えるための第１の基材フィルムの適合の前に実行される。更に、本方法は、適合の前に、第１の材料の表面層を硬化させることを含み得る。代替的又は追加的に、方法は、適合の前に第１の材料を加熱することを含み得る。

様々な実施形態において、本方法は、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを備える側に対して第１の基材の反対側の表面が、凹部を覆い、かつ凹部から離れる方向に面するように配設されるように、第１の基材フィルムに機能性エレクトロニクスアセンブリを提供することを含み得る。

様々な実施形態において、凹部の外側に面する外側表面は、第１の材料によって画定され得る。任意選択的に、成形材料（もしあれば）への付着性を向上させるために、プライマー材料を外側表面に塗布することができる。プライマー材料は、例えば、アクリルラッカーを含み得る。

様々な実施形態において、本方法は、凹部を覆うための蓋部材を提供することを備え得る。蓋部材は、熱可塑性フィルム又はその少なくとも一部分であり得る。好ましくは、蓋部材は、機能性であり、例えば、特定の光学的又は機械的特性を有し得る。代替的又は追加的に、蓋部材は、機能性エレクトロニクスアセンブリを取り囲む凹部の一部分の形状に少なくとも部分的に適合し得る。

様々な実施形態において、凹部の外側に面する外側表面は、表面上に成形される材料層のための接着表面を提供するように構成され得る。更に、外側表面は、それぞれ、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを備える側に対して第１の基材の反対側上の表面、又は第１の材料によって画定されている外側表面、又は蓋の凹部から離れる方向に面する表面であり得る。

様々な実施形態において、本方法は、凹部に、かつ凹部の近傍であるが外側に、均一な表面を少なくとも局所的に提供するために、第１の基材フィルムの周囲表面部分と整列するように、凹部から離れる方向に面する凹部の表面を構成することを含み得る。

機能性エレクトロニクスアセンブリは、部品様要素であり、例えば、表面実装技術部品配置システム又はピックアンドプレースマシンによって組み立てられることが可能であり得る。

第２の態様によれば、構造体が提供される。構造体は、容積を画定する凹部を備える第１の基材フィルムと、少なくとも第１の基材、第１の基材上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント、少なくとも１つの接続部分を含む機能性エレクトロニクスアセンブリと、を備える。機能性エレクトロニクスアセンブリは、少なくとも１つの接続部分を介して、第１の基材フィルムに接続され、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントは、容積内に少なくとも部分的に配設され、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントの少なくとも一部は、凹部内に配設された第１の材料内に埋め込まれる。

更に、構造体は、射出成形材料層と第１の基材フィルムとの間に、第１の材料を埋め込み、それによって、機能性エレクトロニクスアセンブリも埋め込む、第１の基材フィルム上の射出成形材料層を備え得る。

また更に、代替的又は追加的に、蓋部材は、凹部を少なくとも部分的に覆うように配設され得る。任意選択的に、蓋部材の外側表面は、少なくとも１つの更なるエレクトロニクスコンポーネントを備え、外側表面は、凹部に対して蓋部材の反対側の表面である。様々な実施形態において、しかしながら、蓋部材は、必ずしも射出成形材料層でオーバーモールディングされ得るものではない。したがって、多くの実施形態において、蓋部材は、射出成形材料層と凹部との間に存在し得る。好ましくは、少なくとも１つの更なるエレクトロニクスコンポーネントは、射出成形材料層内に埋め込まれ得る。

本発明は、当然のことながら、その各々の特定の実施形態に応じて、多種多様の既知の解決策に対する異なる利点を提供する。本発明は、例えば、機能性エレクトロニクスアセンブリが、アセンブリが保護され、構造体の均一な表面を有するような方法で構造体内に埋め込まれるという、既知の解決策に対する利点を提供する。様々な実施形態において、均一な材料層は、幾何学形状を均等にし、表面実装技術コンポーネント配置システム、又はピックアンドプレースマシンが、構造体をより容易に取り出すことを可能にする。更に、別の利点は、埋め込まれた構造体が、上部に成形される射出成形部品の厚さを変化させないことであり、成形層厚の変化に関連する収縮痕、残留応力、及び他の成形欠陥のリスクが低いことを意味する。様々な実施形態によれば、アセンブリの要素の保護は、成形厚さが部品領域全体にわたってほぼ一定に保たれることを可能にしながら改善され、収縮に起因する問題のリスクを低減する。

以下の詳細な説明に基づいて、当業者には、様々な他の利点が明らかになるであろう。

「いくつかの」という表現は、本明細書では、１つ（１）から始まる任意の正の整数、すなわち、少なくとも１であることを指し得る。

「複数の」という表現は、２つ（２）から始まる任意の正の整数、すなわち、少なくとも２であることを指し得る。

「第１の」、「第２の」、及び「第３の」という用語は、本明細書では、１つの要素を他の要素から区別するために使用され、別途明示的に記載されていない場合、それらを特別に優先付け又は順序付けしない。

本明細書に提示される本発明の例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲の適用可能性に制限を与えると解釈されるべきではない。「備える」という動詞は、本明細書では、未列挙の特徴の存在も排除しない公開限定として使用される。特許請求の範囲に応じて列挙される特徴は、特に明示的に記載されない限り、相互に自由に組み合わせ可能である。

本発明の特性と考えられる新規の特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載される。しかしながら、本発明自体は、その構造及びその動作方法の両方に関して、並びにそれらの追加の目的及び利点に関して、添付の図面に関連して読まれるとき、以下の特定の実施形態の説明から最良に理解されるであろう。

本発明のいくつかの実施形態は、添付の図面の図面に例として例解され、限定として示されるものではない。

本発明の一実施形態による構造を概略的に例解する。 本発明の一実施形態による構造を概略的に例解する。 本発明のいくつかの実施形態による方法の流れ図を示す。 本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。 本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。 本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。 本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。 本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。 本発明の一実施形態による構造を概略的に例解する。 本発明の一実施形態による構造を概略的に例解する。 本発明の一実施形態による構造を概略的に例解する。

電気的及び／又は機能的ノード、関連する更なるアセンブリ、多層構造及び製造方法などの構造体の様々な実施形態は、各関連する使用シナリオに最も好適な新しい実施形態を考案する必要に応じて、任意選択的に柔軟に及び／又は当業者によって選択的に組み合わされるように以下に説明される。

図１は、本発明の一実施形態による構造体１００を概略的に例解する。構造体１００は、好ましくは、容積２４を画定する凹部２２を備える第１の基材フィルム２０と、任意選択的に、少なくとも第１の基材１４、第１の基材１４上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２、少なくとも１つの接続部分１８を備える機能性エレクトロニクスアセンブリ１０と、を備える。機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、少なくとも１つの接続部分１８を介して、第１の基材フィルム２０に接続され得、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２は、好ましくは、容積内に少なくとも部分的に配設され得、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２の少なくとも一部は、凹部２２内に配設された、第１の材料３０内に、好ましくは、流動状態又は概して予備固化状態で埋め込まれ得る。図１では、エレクトロニクスコンポーネント１２は、実際には、第１の材料３０内に完全に埋め込まれている。

更に、第１の材料３０は、例えば、様々な要素間の熱膨張差の有害な影響を低減することに加えて、例えば、射出成形などのプラスチックによってオーバーモールディングされるとき、及び／又は概して更なる材料によって覆われるとき、凹部２２内のコンポーネントを有利に保護する。

好ましくは、アセンブリ１０内には、トレースなどの導体１６が存在し得る。導体１６は、複数のエレクトロニクスコンポーネント１２の間、及び／又は少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２と、例えば（印刷された）パッド又はトレースであり得る接続部分１８との間に配設され得る。

要素１２、１６、１８のうちのいずれかは、取り付け可能若しくは装着可能（既製品）タイプのものであり得、又は直接付加的に印刷可能（スクリーン印刷、インクジェットなど）であり得る。

凹部２２に関して、それは、いくつかの例を挙げると、長方形、台形、円錐台形、等辺台形、基材フィルムに面するより短い基部を有する等辺台形、基材フィルムに面するより長い基部を有する等辺台形、丸みを帯びた形状、丸みを帯びた長方形、丸みを帯びた等辺台形、三角形、丸みを帯びた三角形、半円、ドーム、凸状、鐘形、きのこ形、円錐形、半楕円形、及び液滴又はカラム形状の形状を示し得る。したがって、当業者は、丸みを帯びた等辺台形形状を有する構造体１００の示された実施形態が単なる例示であるという事実を認識するものとする。

第１の基材１４は、例えば、平面状、任意選択的に可撓性基材フィルム又は剛性ＰＣＢ（プリント回路基板）タイプの基材の一片であり得る。

第１の基材１０は、例えば、その少なくとも第１の側にある、いくつかの異なる、好ましくは機能的な、例えば、電気要素などの要素を収容又はホストすることができ、この文脈では、例えば、選択された回路レイアウト又は回路設計に従って、例えば、トレース、又は「配線」、及び／又はコンポーネントを一緒に電気的に接続するための接触パッドなどの、例えば、電気的、電気光学的、電気機械的、又は特に電子部品１２及び／又は導体１６を指す。また、反対側の第２の側面は、本明細書で一般的に考察されるいくつかの電気要素１２、１６、及び／若しくは他の要素を含み得、かつ／又は構造体１００の外側表面を画定するために利用され得る。任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２は、接続部分１８に対して第１の基材１４の反対側上に配設され得るが、代替的又は追加的に、接続部分１８は、同じ側上に配設され得る。

様々な実施形態において、少なくとも１つのエレクトロニクス要素は、電子部品、集積回路、電気機械コンポーネント、能動コンポーネント、受動コンポーネント、導電体、印刷導電体、印刷エレクトロニクス製造導電体、電極、接触パッド、導体トレース、電気光学（又は光電子）コンポーネント、放射線放出コンポーネント、発光コンポーネント、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）、横照射型ＬＥＤ又は他の光源、上照射型ＬＥＤ又は他の光源、下照射型ＬＥＤ又は他の光源、放射線検出コンポーネント、光検出又は感光コンポーネント、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光起電デバイス、センサ、マイクロメカニカルコンポーネント、スイッチ、タッチスイッチ、タッチパネル、近接スイッチ、タッチセンサ、大気センサ、温度センサ、圧力センサ、水分センサ、ガスセンサ、近接センサ、容量性スイッチ、容量性センサ、投影型容量性センサ又はスイッチ、単電極容量性スイッチ又はセンサ、容量性ボタン、多電極容量性スイッチ又はセンサ、自己容量センサ、相互容量性センサ、誘導センサ、センサ電極、微小電気機械（ＭＥＭＳ）コンポーネント、ＵＩ要素、ユーザ入力要素、振動要素、音発生要素、通信要素、送信機、受信機、トランシーバ、アンテナ、共振器、無線通信要素、無線タグ、タグリーダ、データ処理要素、データストレージ又はメモリ要素、及び電子サブアセンブリからなる群から選択される少なくとも１つの要素を含む。

更に、機能的に、好ましくは電気的に、例えば、ガルバニックに、及び／又は電磁的に、例えば、誘導的に、静電容量的に、又は例えば、光を使用して光学的に、第１の基材フィルム１０の別の部分上の回路又はホスト構造体の回路などの外部電気回路に構造体１００及び内部の１つ以上の電気要素を結合するためのいくつかの接続要素１６が、構造体１００に提供され得る。したがって、有線接続技術及び無線接続技術の両方が適用され得る。

本発明の様々な実施形態に関して、凹部２２の容積２４は、凹部２２を画定する第１の基材フィルム２０の表面の部分、すなわち、基材フィルム２０の第１の側の凹部２２の内側表面によって実質的に画定される。第１の基材フィルム２０の一部分を有しない凹部２２の端部に関して、容積２４は、凹部２２を取り囲む第１の基材フィルム２０の一部分（部分）とともに実質的に均一な表面を画定する想像表面２６（図１に破線で示される）に実質的に制限される。図１において、想像表面２６は、周囲部分と整列されるように示され、この場合、平面又は平面状の表面を画定する。

しかしながら、様々な実施形態において、周囲部分を有する想像表面２６は、均一な、又は平面状の表面を必ずしも画定せず、依然として構造体１００は、本発明の技術的効果及び利点を生成し得る。したがって、想像表面２６は、平面状であり得るか、又は想像表面２６は、第１の材料３０の表面に関して図１に示されるような規則的又は不規則的な形状を有し得る。更に、想像表面２６は、平面状の表面を有するか、又は想像表面２６を非平面状の表面とする形状を有するかにかかわらず、また、凹部２２からわずかに上昇され得、すなわち整列された位置に対して凹部２２から少なくとも部分的に離れ得るか、又はわずかに低くなり得、すなわち整列された位置に対して凹部２２から少なくとも部分的に少しだけ離れ得る。

いくつかの実施形態において、容積２４は、例えば、最大１．０ミリメートル、好ましくは最大０．５ミリメートル、又は最も好ましくは、整列された位置よりも高い又は低い０．２５ミリメートルに制限され得る。

図１に示されるように、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、凹部２２の底部上の第１の基材フィルム２０に接続及び／又は取り付けられ得る。更に、第１の基材１４は、第１の側上に第１の表面及び第２の側上に第２の表面を有し、第１の基材１４の第１の表面上に少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を有し得、この場合、第１の基材フィルム２０から離れる方向に面するように配設され得る。

いくつかの実施形態において、追加の層と第１の基材フィルム２０との間、及び少なくとも第１の基材フィルム２０の周囲部分との間で、第１の材料３０を覆うか又は埋め込み、それによって機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を覆うか又は埋め込むように配設された、積層層又は成形層などの追加の層が存在し得る。

一実施形態において、成形材料（もしあれば）への付着性を向上させるために、プライマー材料を第１の材料３０の外側表面、すなわち凹部２２から離れる方向に面した表面に適用することができる。プライマー材料は、例えば、アクリルラッカーを含み得る。

様々な実施形態において、構造体１００は、任意選択的に、射出成形材料層４０と第１の基材フィルム２０との間に、第１の材料３０を埋め込み、それによって機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を埋め込む第１の基材フィルム２０上の射出成形材料層４０を含み得る。

様々な実施形態において、成形材料層４０は、好ましくは流動性の／流動する、その後更に好ましくは固化され、第１の材料３０と接触して提供され、任意選択的に、熱可塑性材料、ポリマー又は類似材料、リグニン又は類似材料、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）、ポリマー、エラストマー材料、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＧＰＰＳ（汎用ポリスチレン）、ＰＣＰＡ（ペンタクロロフェニルアクリレート）、セルロース系熱可塑性材料、及びＭＳ（メチルメタクリレートスチレン）樹脂からなる群から選択される好ましくはプラスチック材料であり得る。プラスチック材料は、例えば、第１の材料層及びノード一般上に成形又は鋳造され得る。任意選択的に、第１の材料３０は、成形材料層４０に付着するようなものである。

様々な実施形態において、第１の材料３０は、基材の材料、及び／又は前述の少なくとも１つの機能若しくは具体的にはエレクトロニクス要素の材料に付着するように選択、かつ／又は処理され得、該当する材料は、好ましくは、ポリマー、導電性ポリマー、熱可塑性材料、有機材料、エラストマー材料、電気絶縁材料、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ポリイミド、ＭＳ樹脂、ガラス、有機材料、繊維性材料、ＰＥＴ、金属、木材、無垢材、ベニヤ、合板、樹皮、樹皮、樹木樹皮、樺樹皮、コルク、（天然）皮革、（天然）織物又は布地材料、織物材料、綿、ウール、リネン、シルク、形成可能材料、熱形成可能材料、冷間形成可能材料、金、銅、銀、パラジウム、ソルダレジスト、熱硬化性ソルダレジスト、ＵＶ硬化性ソルダレジスト、エポキシ、リギニン又は同様の材料、セルロースベースの材料、多成分エポキシ、インク、導電性インクからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。

様々な実施形態において、成形材料層４０の代わりに又は成形材料層４０の前に、第１の材料層３０と接触して、任意選択的に、金属、木材、無垢材、ベニヤ、合板、樹皮、樹木樹皮、樺樹皮、コルク、皮革、布地又は織物、天然皮革、天然織物又は布地材料、織物材料、綿、ウール、リネン、シルク、形成可能材料、熱形成可能材料、冷間形成可能材料、エポキシ、多成分エポキシ、インク、及び導電性インクからなる群から選択される更なる材料層が提供され得る。任意選択的に、第１の材料３０は、更なる材料層に付着するようなものである。

更に、第１の材料３０及び機能性エレクトロニクスアセンブリ１０に対して、射出成形材料層４０の反対側に、熱可塑性材料などの第２の基材フィルム５０が存在し得る。

更なる実施形態において、凹部２２の縁部に近い、第１の基材フィルム２０の周囲部分に配設された換気孔が存在し得る。換気孔は、第１の材料３０及び／又はアセンブリ１０が成形材料でオーバーモールディングされている場合、空気ポケットの形成を防止し得る。

様々な実施形態において、アセンブリ１０は、例えば、保護層であることに加えて、熱伝導体として動作するように熱伝導性の第１の材料３０を備え得る。

代替的又は追加的に、成形材料層４０は、存在する場合、熱伝導性材料のものであり得る。

様々な実施形態において、第１の材料３０の硬度は、例えば、ショアスケールＡで約８５以下又はショアスケールＤで約４０以下であることが好ましい。

様々な実施形態において、第１の材料３０の弾性率は、好ましくは約２０００ＭＰＡ以下、より好ましくは約５００ＭＰＡ以下、及び最も好ましくは約１００ＭＰＡ以下である。

様々な実施形態において、基材（フィルム）の材料及び／又は更なる層は、少なくとも部分的に、所定の波長例えば可視スペクトルに関して、光学的に実質的に不透明又は少なくとも半透明であり得る。これはまた、成形又は鋳造材料層にも適用可能である。構造体の外部（表面）の少なくとも一部分を任意選択的に画定する、又はそれを通して少なくとも可視又は別様で知覚可能な、フィルムタイプの基材、コーティング又は他の層などの関連する要素には、グラフィックパターン及び／又はその上又はその中の色などの、いくつかの視覚的に区別可能な、装飾的／美的及び／又は情報提供的な特徴が提供されていることがある。特徴は、それらも少なくとも部分的に封止されていたように、エレクトロニクス要素１２とともに基材の同じ側に提供されている場合があるか、又は反対側に提供されている場合があり、したがって、例えば、第１の材料３０及び／又はアセンブリ１０の関連するオーバーモールディング手順を通じてプラスチック材料により封止されている場合があるか、又は封止されていない場合がある。したがって、ＩＭＬ（インモールド標識化）／ＩＭＤ（インモールド装飾）技術が、適用可能である。使用されている材料は、少なくとも部分的、すなわち少なくとも所々で、例えば、エレクトロニクスによって発せられる可視光などの放射線に対して光学的に実質的に透明であり得る。透過率は、例えば、８０％、８５％、９０％、９５％、又はそれ以上であり得る。成形又は鋳造された材料は、熱可塑性及び／又は熱硬化性材料を含み得る。成形又は別様で製造された層の厚さは、実施形態に応じて変化し得る。それは、例えば、１ミリメートル未満、１ミリメートル、数ミリメートル又は数十ミリメートルほどの大きさであり得る。材料は、例えば電気絶縁性であり得る。

図２は、本発明の一実施形態による構造体１００を概略的に示す。構造体１００は、好ましくは、容積２４を画定する凹部２２を備える第１の基材フィルム２０と、任意選択的に、少なくとも第１の基材１４、第１の基材１４上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２、少なくとも１つの接続部分１８を備える機能性エレクトロニクスアセンブリ１０と、を備える。機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、少なくとも１つの接続部分１８を介して第１の基材フィルム２０に接続され得、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２は、好ましくは、容積内に少なくとも部分的に配設され得、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２の少なくとも一部は、凹部２２内に配設された、第１の材料３０内に埋め込まれ得る。図１では、エレクトロニクスコンポーネント１２は、実際には、第１の材料３０内に完全に埋め込まれている。任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２は、接続部分１８に対して第１の基材１４の同じ側に配設され得るが、代替的又は追加的に、接続部分１８は、反対側に配設され得る。

任意選択の射出成形材料層４０、第２の基材フィルム５０、及び追加的に層について上記に記載されているものは、図２に従った実施形態にも適用される。

図２では、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、凹部２２の頂部に第１の基材フィルム２０に接続及び／又は取り付けられ得る。少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２の少なくとも一部が第１の材料３０内に埋め込まれることは事実であるが、第１の基材１４は、第１の材料３０内に埋め込まれる場合があるか、又は埋め込まれない場合がある。第１の材料３０は、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を有する第１の基材の第１の表面と接触するように配設され得るが、代替的には、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２の少なくとも一部を依然として埋め込みながら、第１の基材１４と第１の材料３０との間に、少なくとも第１の基材１４の部分などにおける小さな距離が存在し得る。

接続部分１８又は部分１８は、好ましくは、図２に従った実施形態において、第１の基材フィルム２０の周囲部分上など、凹部２２の外側に配設され得る。

更に、第１の基材１４の第２の表面は、凹部２２の上に実質的に均一な表面を提供する。代替的に、第１の材料３０は、第１の基材１４の両側を埋め込むように配設され得る。図２において、第１の材料３０は、次いで、図１に関して上記で定義される整列された位置に対して、凹部２２から少なくとも部分的遠く離れている。

様々な実施形態において、アセンブリ１０に加えて、例えば、プラスチック及び／又は有機材料などの第１の基材フィルム２０は、上部に提供される、エレクトロニクス、光学、熱管理要素などの他の要素を備え得る。基材フィルム２０は、例えば、導電性接着剤又ははんだを使用することによって、アセンブリ１０が取り付けられるか又は接続され得る、導電性材料を備えた接点又は接触領域などの電気接続要素を備えることが好ましい。前述の接続要素は、アセンブリ１０の埋め込み型エレクトロニクスなどの内部と外部回路との間の所望の機能的、又は具体的には電気的接続を提供するように、構造体１００の接続要素１６と協働するように構成され得る。

したがって、構造体１００は、関連する一般哲学に従って、含まれる要素１２、１４、１６に応じて１つ以上の機能を実行するように構成された部品様の実体又は電気ノードであり得る。アセンブリ１０と第１の基材２０との間の接続部は、ガルバニック接続部として示されているが、容量性又は誘導性（もしく光学）接続部として電磁気的に配設され得、したがって無線で配設されても構わない。

また、例えば、光誘導、遮断、又は処理要素（例えば、光伝達要素／光導体、反射器、マスク、コリメータ、拡散器、レンズなど）などの１つ以上のグラフィック又は光学要素を参照して、アセンブリ１０及び／又は構造体１００内に、隣接して又はより離れて提供され得る（例えば、装着若しくは印刷され得る）多数の潜在的熱管理要素、並びにアセンブリ１０及び／又は構造体１００に含まれ得る多数の更なる要素も存在し得る。更なる要素は、例えば、透明又は着色されたインクを使用して、既製要素又は印刷可能要素を含み得る。いくつかの実施形態において、前述の要素のいずれかなどの様々な要素は、印刷及び／又は装着などの他の技術に加えて又はその代わりに、選択されたサブトラクション法も使用して、基材１４及び／又は基材フィルム２０に少なくとも部分的に提供することができる。

より詳細には、アセンブリ１０は、一般に、アセンブリ１０、特にその電気要素１２のうちのいずれかを冷却するためのヒートシンクなどのいくつかの熱管理機能又は要素を備え得る。ヒートシンク及び／若しくは他の熱管理、又は具体的には熱交換特徴部は、例えば、冷却を提供するために、例えば、第１の材料３０に埋め込まれ、及び／又は第１の材料３０の少なくとも部分的に外側に提供され得る（例えば、成形を使用して、例えば、上部にカバープラスチックを提供する前又は後に、任意選択的に外部に提供されたビア／孔を利用する）。一般に、熱管理要素又は特徴部は、含まれる材料、その寸法、形状、及び／又は（表）面積によって提供される、高い熱伝導性、及び、例えば、放熱特性を有し得る。材料は、例えば、熱伝導性ポリマー、ペースト、成形材料に加えて又はその代わりに、多くの金属（例えば、銅、銀、アルミニウム）及びそれらの合金を含み得る。いくつかの実施形態において、本質的に熱絶縁体である熱管理要素は、熱伝導体に加えて又はその代わりに利用され得る。

熱管理要素は、有利には、アセンブリ１０の内側及び／又は外側に熱エネルギー／熱を分配、伝達、又は拡散するように構成され得る。熱エネルギー又は熱は、例えば、第１の基材１４又は第１の基材フィルム２０基材を通して、アセンブリ１０の選択された領域又は全体領域、次いでアセンブリ１０の外側に伝達され得るため、例えば、単一の点において冷却を提供することに関して、アセンブリ１０のより効率的な冷却をもたらす。これは、ホットスポットを回避するために、アセンブリ１０が、高出力ＬＥＤ又はＬＥＤドライバなどのコンパクトな高出力コンポーネントを含む場合、特に有益であり得る。

様々な実施形態において、そのような熱管理要素、又はその少なくとも一部の熱伝導率は、好ましくは少なくとも２Ｗ／ｍ・Ｋ、又は好ましくは少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋ、又はより好ましくは少なくとも５０Ｗ／ｍ・Ｋ、又は最も好ましくは少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋであり得る。当業者によって理解されるように、より低い熱伝導率を有する様々な材料は、熱絶縁体として考慮され得るが、一方、より高い熱伝導率と関連する材料は、例えば、冷却／熱伝達目的のために、熱伝導体として概してより効果的に利用され得る。所望の熱伝導率は、例えば、熱管理要素の好適な材料選択によって取得され得る。

いくつかの実施形態において、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するプラスチック材料を利用し得る。様々な実施形態において、銅、アルミニウム、亜鉛、又はスズ－銀－銅（ＳｎＡｇＣｕ）組成物などの金属材料、例えば、Ｓｎ－Ａｇ３．５－Ｃｕ９．０は、熱管理要素において、又はその少なくとも一部において利用され得る。様々なそのような金属の熱伝導率は、少なくとも約６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。したがって、かなり多くの金属は、熱管理のために本発明の様々な実施形態で利用され得る典型的なプラスチック材料よりも優れた熱伝導率を提供する。

様々な実施形態において、サーマルウェル、サーマルスラグ、又はサーマルパッドなどの熱管理要素は、電気又はエレクトロニクスコンポーネントの、例えば、銅又は銅合金からなる、例えば、リードフレームによって、少なくとも部分的に実装され得る。

更に、例えば、サーマルウェルは、ＰＣＢなどの基材を通る入口のマトリックスによって実装され得る。サーマルウェルは、多層基材において特に有利に利用され得る。サーマルスラグ又はパッドの例は、薄収縮小輪郭パッケージ（ＴＳＳＯＰ）上に、又はクワッドフラットノーリード（ＱＦＮ）パッケージ上に配設された熱伝導性材料を備え得る。

一実施形態によれば、アセンブリ１０は、基材１０などの回路基板、又は金属コアを有する電気要素１２、又は高温共焼セラミック（ＨＴＣＣ）若しくは低温共焼セラミック（ＬＴＣＣ）などの多層セラミック技術に基づく電気要素１２を備え得、熱伝導を通じて冷却及び／又は加熱を更に提供し得る。

一実施形態によれば、熱管理要素は、専用要素を備えることに加えて、又はその代わりに、アセンブリ１０のいくつかの要素及び／又はコンポーネントと統合され得る。例えば、これは、そのような特性、例えば寸法を有するように設計された導電体を利用することを伴うことがあり、この特性は、ヒートシンク又は熱伝導性要素などの熱管理要素又はその少なくとも一部分として機能する。

様々な実施形態において、アセンブリ１０は、ヒートシンク、サーマルスラグ、サーマルウェルのうちの少なくとも１つなどの熱管理要素を備え得る。熱管理要素は、例えば、第１の材料３０内に完全に若しくは部分的に留まるように、又は少なくとも部分的にその外側に留まるように配設され得る。熱管理要素は、追加的又は代替的に、例えば、切断部又は貫通孔を介してアセンブリ１０の外部を通って配設され得る。更に、熱管理要素は、第１の基材１０を通って延在するように配設され得る。

いくつかの実施形態において、接続要素１６は、熱管理要素の一部として、厚い銅導体などの高い熱伝導率を有する材料を備えるか、又はそれからなり得る。熱管理要素又はヒートパイプなどの要素は、代替的又は追加的に、ヒートシンクとして動作するため、又はアセンブリ１０及び任意選択的に、第１の材料３０に熱を伝導するために、要素１６に関連して配設され得る。

様々な実施形態によれば、熱管理要素は、凹部２２の領域の外側の第１の基材フィルム２０上など、構造体１００の外部熱管理要素と熱接続して配設され得る。例えば、アセンブリ１０と対応する位置とともに第１の基材フィルム２０上に配設された黒鉛又は銅、例えば黒鉛又は銅テープの片が存在し得る。更に、これらの熱伝導性要素は、第１の基材フィルム２０に沿って延在して、例えば、アセンブリ１０から熱を伝導することができる。

様々な追加又は補足的な実施形態において、いくつかの要素１２、導体及び／又はパッドなどの接続／接触要素１６は、導電性インク、導電性ナノ粒子インク、銅、鋼、鉄、スズ、アルミニウム、銀、金、プラチナ、導電性接着剤、炭素繊維、合金、銀合金、亜鉛、真ちゅう、チタン、はんだ、及びそれらの任意のコンポーネントからなる群から選択される少なくとも１つの材料を備える。使用される導電性材料は、可視光などの所望の波長で光学的に不透明、半透明、及び／又は透明であり得、したがって、例えば、可視光などの放射線を、マスキングする、又はそこから反射、その中に吸収、若しくは通過させる。

様々な実施形態において、例えば、グラフィック、着色又は他の視覚的特徴を含む選択された特徴は、構造体１００の内部表面又は層上に提供され得る。したがって、例えば、塗装、印刷、又は装着された表面特徴を容易に損傷させる可能性のある、異なる衝撃、摩擦、化学物質などが、埋め込まれた／非表面特徴に影響しない、又は到達することがない。フィルム又は弾性（充填）材料などのカバー層は、材料層、又は、例えば、電気要素などの下にある特徴を選択された範囲で環境に露出させるのに必要な孔又は切り欠きなどの必要な特性を有する所望の形状に製造又は加工、任意選択的に切断、刻設、エッチング、又は穿孔することができる。

図３は、本発明のいくつかの実施形態による方法の流れ図を示す。流れ図は、異なる実施形態を表す２つの代替経路３０１及び３０２を含む。

ステップ３００は、方法の始動段階を指す。好適な機器及びコンポーネントが取得され、システムが組み立てられ、動作するように構成される。これは、基材又は基材フィルム上で導電性トレースを作製するための印刷デバイスを取得及び構成することを意味し得る。更に、これは、例えば、表面実装技術に基づいて電子部品を装着するためのデバイスを取得及び構成することを含み得る。

ステップ３１０は、第１の基材１４と、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２と、好ましくは第１の基材１４上の複数のエレクトロニクスコンポーネント１２と、有線又は無線方式で接続を提供する、少なくとも１つの又は複数の接続部分１８と、を備える、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を取得又は作製することを指す。

経路３０１から開始して、方法は、例えば、アセンブリを第１の基材フィルム２０上に配置するか、又はアセンブリをその上に直接製造することによって、第１の基材フィルム２０上に機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を提供することを指すステップ３２０Ａを更に含み得、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、少なくとも１つの接続部分１８を介して第１の基材フィルム２０に接続され得る。これは、基材フィルム２０上などの外部回路からの及び／若しくは外部回路へのアセンブリ１０への及び／若しくはアセンブリ１０からの電気接続を提供する電気接続手段を含み得るか、又は単にアセンブリ１０をフィルム２０に取り付けることなどのフィルム２０への機械的接続であり得る。

ステップ３３０Ａは、好ましくは、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０の位置において凹部２２を作製するように、第１の基材フィルム２０を適合させることを指す。適合は、例えば、以下の熱形成、冷間形成、真空形成、低圧形成、圧力形成、Ｎｉｅｂｌｉｎｇプロセスの利用のうちの１つなどの形成を含み得る。したがって、アセンブリ１０は、凹部２２に「引き込まれ」得るか、又は基本的に、フィルム２０は、アセンブリ１０、若しくはその上の少なくともエレクトロニクスコンポーネント１２が、凹部２２によって画定される容積２４内に配設されるように、適合若しくは形成され得る。

ステップ３４０Ａは、第１の材料３０内に少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を少なくとも部分的に埋め込むための第１の材料３０を提供することを指す。様々な実施形態において、第１の材料３０は、凹部２２内に提供される。

代替的に、ステップ３３０Ａ及び３４０Ａの順序は、互いに対して変更され得る。これは、第１の材料３０が、凹部２２を備えるための第１の基材フィルム２０の適合の前に、少なくとも部分的に内部に少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を埋め込むように提供されることを意味する。これは、以下で、図６に関連してより詳細に説明される。

次に代替経路３０２を参照すると、任意選択的に、以下の、熱形成、冷間形成、真空形成、低圧形成、圧力形成、Ｎｉｅｂｌｉｎｇプロセスの利用のうちの１つなどの、容積２４を画定する凹部２２を備える第１の基材フィルム２０を形成することなどの適合を指すステップ３１５Ｂが実行され得る。代替的に、第１の基材フィルム２０は、既製の特徴部として既に凹部２２を備え得る。

方法は、例えば、上部にアセンブリを配置する、又は上部にアセンブリを直接製造することによって、第１の基材フィルム２０上に機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を提供することを指すステップ３２０Ｂを更に含み得、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、少なくとも１つの接続部分１８を介して第１の基材フィルム２０に接続され得、凹部２２の容積２４内に少なくとも部分的に配設される。接続部は、基材フィルム２０上などの外部回路から及び／若しくは外部回路からアセンブリ１０に及び／若しくはアセンブリ１０から及び／若しくは外部回路に電気接続部を提供する電気接続手段を含み得るか、又は単にアセンブリ１０をフィルム２０に取り付けるなどのフィルム２０への機械的接続部であり得る。

ステップ３４０Ｂは、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を第１の材料３０内に少なくとも部分的に埋め込むために、第１の材料３０を容積２４内に提供することを指す。様々な実施形態において、凹部２２内に第１の材料３０が提供される。

ステップ３４０Ａ及び３４０Ｂに関して、第１の材料３０は、例えば、紫外線（ＵＶ）放射線を利用することによって、少なくともその表面において硬化され得る。

ステップ３４０Ａ及び３４０Ｂに関して、第１の材料３０は、好ましくは、流動可能な状態で提供される。様々な実施形態において、第１の材料は、以下の、ポリウレタン又はシロキサンなどの、カルバミン酸エチル、エポキシ、ポリ（メタクリル酸メチル）、コポリエステル、又はポリマーのうちの１つである。

更に、代替的又は追加的に、ステップ３４０Ａ及び３４０Ｂに関して、熱硬化性材料は、第１の材料３０として利用され得、分配され、凹部を流動及び充填することを可能にされ、次いで硬化され得る。

任意選択的に、ＵＶ固定可能材料は、第１の材料３０が凹部２２の容積２４の他の部分又はすべての部分も充填するように第１の基材フィルム２０を傾ける必要がある場合などに、一旦固定された形状から流出しないので、加工を容易にするために第１の材料３０として利用され得る。

別の実施形態において、第１の材料３０としての熱可塑性材料は、流動可能な状態で凹部２２内に提供され得る。

様々な実施形態によれば、場合によっては、経路３０１又は３０２に関しても、方法は、プラスチック材料などを有する材料層４０を、第１の基材フィルム２０上に射出成形して、第１の材料３０を埋め込み、それによって、材料層４０内に、又は材料層４０と基材フィルム２０との間にも機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を埋め込むことを含み得る。

方法の実行は、ステップ３９９において停止され得る。後処理ステップは、実施形態に応じて実行され得る。例えば、射出成形材料層４０が提供された場合、後処理は、それを射出成形デバイス又は成形体から排出する前に、構造体１００を冷却させることを意味し得る。

様々な実施形態において、方法は、凹部２２を覆うための蓋部材を提供することを更に含み得る。蓋部材は、凹部２２への蓋として機能する熱可塑性フィルム、又は少なくともフィルムの一片であり得る。好ましくは、蓋部材は、機能性であり、例えば、特定の光学的及び／又は機械的特性を有し得る。例えば、蓋部材は、光拡散特性又は不透明性特性を有する材料のものであり得る。この利点の１つは、第１の材料３０と射出成形熱可塑性樹脂との間に、蓋部材によって画定されるカバー材料層を可能にすることであり、カバー材料層は、好ましくは射出成形熱可塑性樹脂材料に対して付着性を提供する。この場合、多くの実施形態において有益であるが、第１の材料３０がそのような付着を提供する必要はない。蓋部材の材料は、例えば、ＰＣであり得る。蓋部材のいくつかの例を図７、図８、及び図１０に示す。

様々な実施形態において、蓋部材２８は、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を取り囲む凹部２２の一部分の形状に少なくとも部分的に適合し得る。その一例を図８に示す。凹部２２の形状に適合する蓋部材２８については、このような蓋部材２８は、流体を使用しても第１の材料３０として使用することが可能である。したがって、第１の材料３０を硬くする又は硬化するための厳密な必要性がない場合がある。

様々な実施形態において、蓋部材２８は、プラスチック材料のものであり得る。

代替的又は追加的に、蓋部材２８は、熱膨張の管理を容易にするように構成され得る。

一実施形態において、蓋部材２８は、紫外線に対して実質的に、又は少なくとも部分的に透明である材料のものであり得る。したがって、第１の材料３０は、蓋部材２８を通してＵＶを放射することによって硬化され得る。蓋部材２８は、好ましくは、硬化に対して非感受性であり得る。

一実施形態において、カバー材料層は、（印刷された）電子部品、又は（印刷された）導電性トレース若しくはパッドなどの機能的特徴部を更に提供され得る。更に、カバー材料層は、第１の基材フィルム２０上などの外部回路に更に電気的に接続され得る。これは、凹部２２上の空間を効率的に利用することができるという利点を提供する。

図４は、本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。図４では、４０１において、少なくとも第１の基材１４、第１の基材１４上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２、及び少なくとも１つの接続部分１８を備える機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、取得又は製造される。任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２は、接続部分１８に対して第１の基材１４の反対側に配設され得る。

図４では、４０２において、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、第１の基材フィルム２０上に提供され、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、少なくとも１つの接続部分１８を介して、第１の基材フィルム２０に接続される。

第１の基材フィルム２０は、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を提供する前に凹部２２を備え得、代替的に、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、第１の基材フィルム２０上に提供され、第１の基材フィルム２０は、その後、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０が第１の基材フィルム２０上に提供された後に凹部２２内に配設されるように、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０の位置において適合され、例えば、形成される。

図４では、４０３において、第１の材料３０は、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を第１の材料３０内に少なくとも部分的に埋め込むように、凹部２２によって画定される容積２４内に提供される。

本発明の一実施形態による、方法に関連する図５のいくつかのプロセス段階。図５では、５０１において、少なくとも第１の基材１４、第１の基材１４上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２、及び少なくとも１つの接続部分１８を備える機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、取得又は製造される。任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２は、接続部分１８に対して第１の基材１４の同じ側に配設され得る。

図５では、５０２において、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、凹部２２を備える第１の基材フィルム２０上に提供される。次いで、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２が容積２４内に少なくとも部分的に配設されるように、少なくとも１つの接続部分１８を介して第１の基材フィルム２０に接続され得る。

図５では、５０３において、第１の材料３０は、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を第１の材料３０内に少なくとも部分的に埋め込むように、凹部２２によって画定される容積２４内に提供される。

図６は、本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。図６では、６０１において、少なくとも第１の基材１４、第１の基材１４上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２、及び少なくとも１つの接続部分１８を備える機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、取得又は製造される。任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２は、接続部分１８に対して第１の基材１４の反対側に配設され得る。

図６では、６０２において、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、第１の基材フィルム２０上に提供又は製造される。したがって、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０は、少なくとも１つの接続部分１８を介して、第１の基材フィルム２０に接続され得る。更に、６０２において、第１の材料３０は、少なくとも部分的に、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を第１の材料３０内に埋め込むように提供される。

６０３において、第１の基材フィルム２０は、その後、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０が第１の基材フィルム２０上に提供された後、凹部２２内に配設されるように、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０の位置において適合され、好ましくは、形成され得る。したがって、少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を少なくとも部分的に埋め込むように既に提供されている第１の材料３０は、第１の基材フィルム２０の適合中に、凹部２２内に更に提供される。様々な実施形態において、適合後の第１の材料３０の表面は、第１の基材フィルム２０の周囲部分の表面に対して、凹部２２の上に平坦な表面を形成する。

様々な実施形態において、少なくとも第１の材料３０の表面は、第１の材料３０がより硬い外側表面及びより柔らかい内側部分を有するように、紫外線などによって硬化され得る。内部部分は、液体状態であり得るか、又は少なくとも流動可能な状態であり得る。

より硬い外側表面は、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０の位置において第１の基材フィルム２０を適合させた後に、凹部上にカバー表面を形成する。硬化は、好ましくは、第１の基材フィルム２０の適合の前に、又は代替的に、適合後に実行され得る。

更に、熱形成などの適合中に熱を利用する場合、第１の材料３０は、第１の基材フィルム２０上に提供された後であるが、基材フィルム２０の加熱時間が少なくとも激しく増加しないように、適合前に加熱され得る。第１の材料３０の加熱は、適合中に必要とされる温度の半分である少なくとも温度までそれを加熱することを含み得る。いくつかの実施形態において、第１の材料３０の加熱は、それを適合中に必要とされる温度に実質的に対応する温度まで加熱することを含み得る。

図７は、本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。７０１及び７０２における図７に示される段階は、４０１から４０３における図４に示される段階に実質的に対応する。しかしながら、図７では、７０２及び７０３において、蓋部材２８が取得され、完全ではないにしても、少なくとも部分的に凹部２２を覆うように提供されている。蓋部材２８は、例えば、結合点７５に導電性接着剤を適用することによって、第１の基材フィルム２０に取り付けられ得る。代替的に、蓋部材２８は、第１の基材フィルム２０に機械的に取り付けられ得、電気接続は、もしあれば、他の手段によって確立され得る。

更に、任意選択的に、蓋部材２８の外側表面７３は、少なくとも１つの更なるエレクトロニクスコンポーネント７１を備え得、外側表面７３は、好ましくは凹部２２に対して蓋部材２８の反対側上の表面にある。外側表面７３上に電気回路を形成するための（印刷された）トレースなどの更なる電気接続要素７２も提供され得る。したがって、凹部２２の上の領域は、蓋部材２８が配線、トレース、電子部品などのための機能性又は少なくとも空間を有し得るので、より効率的に利用され得る。

図８は、本発明の一実施形態による、方法に関連するいくつかのプロセス段階を例解する。８０１及び８０４における図８に示される段階は、４０１及び４０３における図４に示される段階に実質的に対応する。しかしながら、図８では、８０２及び８０３において、蓋部材２８が取得され、凹部２２を覆うように提供されている。この実施形態において、蓋部材２８は、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０を取り囲む凹部２２の一部分の形状に少なくとも部分的に適合する。以上のように、蓋部材２８は、機能性エレクトロニクスアセンブリ１０によって占有されていない凹部２２の容積２４の部分に適合するように形状設定されている。凹部２２から離れる方向に面する蓋部材２８の表面、すなわち、第１の基材フィルム２０の一部分を有しない端部に向かって、上記で既に説明したように、均一な表面を提供するために、第１の基材フィルム２０の周囲部分と本質的に整列するように構成され得る。いくつかの実施形態において、蓋部材２８は、熱可塑性フィルムであり得る。

蓋部材２８は、例えば、結合点７５に導電性接着剤を適用することによって、第１の基材フィルム２０に取り付けられ得る。代替的に、蓋部材２８は、第１の基材フィルム２０に機械的に取り付けられ得、電気接続は、もしあれば、他の手段によって確立され得る。

更に、任意選択的に、蓋部材２８の外側表面７３は、少なくとも１つの更なるエレクトロニクスコンポーネント７１を備え得、外側表面７３は、好ましくは、凹部２２に対して蓋部材２８の反対側の表面上にある。外側表面７３上に電気回路を形成するための（印刷された）トレースなどの更なる電気接続要素７２も提供され得る。したがって、凹部２２の上の領域は、蓋部材２８が配線、トレース、電子部品などのための機能性又は少なくとも空間を有し得るので、より効率的に利用され得る。

しかしながら、蓋部材２８は、代替的に、何らかの他の形状を有し、例えば、凹部２２の上に単にカバーを提供し得ることに留意されたい。蓋部材２８が凹部２２の容積２４の内側に実質的にある限り、他の形状も可能である。

図８では、８０４において、第１の材料３０は、少なくとも部分的に第１の材料３０内に少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント１２を埋め込むように、凹部２２によって画定された容積２４内に提供され得、しかしながら、当然のことながら、第１の材料３０は、蓋部材２８によって占有されていない凹部２２の部分に提供される。

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の一実施形態による構造体１００を概略的に例解する。図９Ａは、構造体１００の斜視図を例解する。図９Ｂは、上から、すなわち、凹部２２の開放端又は第１の基材フィルム２０によって制限されない端部を有する構造体１００の側面からの構造体１００を例解する。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、第１の材料３０は、示されていない。図９Ａは、本明細書でも参照されている第１の基材フィルム２０の周囲部分１０１の例を示す。様々な実施形態において、第１の材料層３０は、周囲部分１０１によって画定された表面と整列する表面を提供するように配設され得る。表面は必ずしも平面状ではないが、例えば、わずかに湾曲され得、かつ／又は完全には滑らかではないテクスチャ又は表面構造を有し得る。

図９Ａ及び図９Ｂは、（印刷された）導体又はトレースなどの接続要素８０を例解する。接続要素８０は、フィルム２０の形成などの適合の前又は後に、第１の基材フィルム２０に提供され得る。接続要素８０は更に、アセンブリ１０の接続部分１８のための対応物を画定し得る。ここではトレース様要素として示されているが、接続要素８０は、様々な実施形態において、少なくとも部分的に、容量結合に好適な（印刷された）パッドなどの無線電力若しくはデータ転送のための要素であるか、又はそれを備え得る。アンテナ及び／又は誘導要素もまた、可能である。

図１０は、本発明の一実施形態による構造体１００を概略的に例解する。本明細書で説明されるように、例えば、図８に関連して、凹部２２内に配設された蓋部材２８が存在し得る。蓋部材２８は、例えば、単なるフィルム又は基材の一片であり得るが、図１０は、図９Ｂと同じ視点及び同様の構造体について、凹部２２の形状に少なくとも部分的に適合する蓋部材２８を示す。蓋部材２８は、好ましくは、図８に示されるように、アセンブリ１０の構成要素のための開放空間を含むことを理解されたい。図１０に見ることができるように、蓋部材２８は、凹部２２よりもいくらか小さくあり得、任意選択的に、蓋部材２８を凹部２２内に取り付けること、及び／又は蓋部材２８が既に凹部２２に提供されている場合、第１の材料３０を凹部２２内に提供することを容易にする形状を備え得る。様々な実施形態による蓋部材は、第１の材料３０を凹部２２に提供するための孔又はチャネル２８Ａ、２８Ｂを備え得る。

更に、蓋部材２８に関して、その取り付け部材及びその上に配設された更なるエレクトロニクスコンポーネント７１などに関して上述したものは、図１０の実施形態にも適用される。

本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲とその等価物とによって決定される。当業者は、開示された実施形態が例解目的のみのために構築されたこと、及び上記の原理の多くを適用する他の構成が、各潜在的な使用シナリオに最良に適合するように容易に調製され得ることを理解するであろう。例えば、成形又は鋳造材料層の代わりに又はそれに加えて、層を前もって調製し、次に、例えば、接着剤、機械的な取り付け手段（ねじ、ボルト、釘など）、圧力及び／又は熱を適用する好適な積層技術によって、第１の基材フィルム２０又は第１の基材１４に取り付けることができる。最後に、いくつかのシナリオでは、成形又は鋳造の代わりに、プラスチック又は他の層は、好適な堆積又は更なる代替方法を使用して、ターゲット基材上で作製することができる。

Claims (36)

1. 構造体の製造方法であって、
   少なくとも第１の基材、前記第１の基材上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント、及び少なくとも１つの接続部分を備える、機能性エレクトロニクスアセンブリを取得又は作製することと、
   第１の基材フィルム上に前記機能性エレクトロニクスアセンブリを提供することであって、前記機能性エレクトロニクスアセンブリが、前記少なくとも１つの接続部分を介して、前記第１の基材フィルムに接続される、提供することと、
   第１の材料内に前記少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを少なくとも部分的に埋め込むための前記第１の材料を提供することと、を含み、
   前記第１の基材フィルムが、容積を画定する凹部を備えるように適合され、前記少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントが、前記容積内に少なくとも部分的に配設される、構造体の製造方法。
2. 前記第１の材料が、流動可能な状態で提供される、請求項１に記載の方法。
3. 前記適合が、前記凹部を作製するために、前記第１の基材フィルムを形成することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記形成が、熱形成、冷間形成、真空形成、低圧形成、圧力形成、Ｎｉｅｂｌｉｎｇプロセスを利用すること、のうちの１つを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記適合が、少なくとも前記第１の基材フィルム上に提供された前記機能性エレクトロニクスアセンブリの位置において、前記第１の基材フィルムを形成して、前記凹部内に前記機能性エレクトロニクスアセンブリを配設することを含む、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記第１の材料が、前記凹部に提供される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１の材料が、前記第１の基材フィルム上に提供されている前記機能性エレクトロニクスアセンブリの前記少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを少なくとも部分的に埋め込むように提供され、前記提供は、前記凹部を備えるための前記第１の基材フィルムの前記適合の前に実行される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記適合の前に、前記第１の材料の表面層を硬化させることを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントを備える側に対して前記第１の基材の反対側の表面が、前記凹部を覆い、かつ前記凹部から離れる方向に面するように配設されるように、前記第１の基材フィルムに前記機能性エレクトロニクスアセンブリを提供することを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記凹部の外側に面する外側表面が、前記第１の材料によって画定される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記凹部を覆うために蓋部材を提供することを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記蓋部材が、熱可塑性フィルムである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記蓋部材が、前記機能性エレクトロニクスアセンブリを取り囲む前記凹部の一部分の形状に少なくとも部分的に一致する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記凹部の外側に面する外側表面が、前記表面上に成形される材料層のための接着表面を提供するように構成されている、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記外側表面が、それぞれ、前記反対側の前記表面、前記第１の材料によって画定された前記外側表面、又は前記凹部から離れる方向に面する前記蓋部材の表面である、請求項９～１１及び１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記凹部に、かつ前記凹部の近傍であるが外側に、均一な表面を少なくとも局所的に提供するために、前記第１の基材フィルムの周囲表面部分と整列するように、前記凹部から離れる方向に面する前記凹部の表面を構成することを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記機能性エレクトロニクスアセンブリが、表面実装技術コンポーネント配置システムによって組み立てることができるようなコンポーネント様要素である、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記第１の基材フィルム上に材料層を射出成形して、前記材料層に前記第１の材料を埋め込み、それによって前記機能性エレクトロニクスアセンブリも埋め込むことを含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 構造体であって、
    容積を画定する凹部を備える第１の基材フィルムと、
    少なくとも第１の基材、前記第１の基材上の少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネント、及び少なくとも１つの接続部分を備える、機能性エレクトロニクスアセンブリと、を備え、
    前記機能性エレクトロニクスアセンブリが、前記少なくとも１つの接続部分を介して、前記第１の基材フィルムに接続され、前記少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントが、前記容積内に少なくとも部分的に配設され、前記少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントの少なくとも一部が、前記凹部内に配設された第１の材料内に埋め込まれる、構造体。
20. 射出成形材料層と前記第１の基材フィルムとの間に、前記第１の材料を埋め込み、それによって、前記機能性エレクトロニクスアセンブリも埋め込む、前記第１の基材フィルム上の前記射出成形材料層を更に備える、クラム１９に記載の構造体。
21. 前記凹部を少なくとも部分的に覆うように配設された蓋部材を更に備え、前記蓋部材の外側表面が、少なくとも１つの更なるエレクトロニクスコンポーネントを備え、前記外側表面が、前記凹部に対して前記蓋部材の反対側の前記表面である、請求項１９又は２０に記載の構造体。
22. 前記蓋部材が、熱可塑性フィルムである、請求項２１に記載の構造体。
23. 前記蓋部材が、前記機能性エレクトロニクスアセンブリを取り囲む前記凹部の一部分の形状に少なくとも部分的に一致する、請求項２１又は２２に記載の構造体。
24. 前記機能性エレクトロニクスアセンブリ内の導体を更に備える、請求項１９～２３のいずれか一項に記載の構造体。
25. 前記少なくとも１つのエレクトロニクスコンポーネントが、複数のエレクトロニクスコンポーネントを含み、前記導体が、前記複数のエレクトロニクスコンポーネント及び／又は前記少なくとも１つの接続部分の間に配設されたトレースを含む、請求項２４に記載の構造体。
26. 前記トレースが、印刷される、請求項２５に記載の構造体。
27. 前記第１の基材が、可撓性基材フィルム又は剛性ＰＣＢである、請求項１９～２６のいずれか一項に記載の構造体。
28. 前記機能性エレクトロニクスアセンブリが、前記凹部の底部上の前記第１の基材フィルムに接続される、請求項１９～２７のいずれか一項に記載の構造体。
29. 前記第１の材料及び前記機能性エレクトロニクスアセンブリを覆う少なくとも１つの層を更に備える、請求項１９～２８のいずれか一項に記載の構造体。
30. 前記第１の基材フィルムが、換気孔を画定する、請求項１９～２９のいずれか一項に記載の構造体。
31. 前記第１の材料が、ショアスケールＡにおいて約８５以下の硬度を有する、請求項１９～３０のいずれか一項に記載の構造体。
32. 前記第１の材料が、ショアスケールＤにおいて約４０以下の硬度を有する、請求項１９～３１のいずれか一項に記載の構造体。
33. 前記第１の材料が、約２０００ＭＰＡ以下の弾性率を有する、請求項１９～３２のいずれか一項に記載の構造体。
34. 前記第１の材料が、約５００ＭＰＡ以下の弾性率を有する、請求項１９～３３のいずれか一項に記載の構造体。
35. 前記第１の材料が、約１００ＭＰＡ以下の弾性率を有する、請求項１９～３４のいずれか一項に記載の構造体。
36. 前記第１の基材が、剛性ＰＣＢである、請求項１９～３５のいずれか一項に記載の構造体。
    
    

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