JP7223855B2 - 電気ノード、電気ノードを製造するための方法、および電気ノードを備える多層構造体 - Google Patents
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Claims (22)
- 少なくとも1つの電気ノード(100、100b、100c、200、200b、200c、300、400、502、602、702、802、1404、1404B、1502、1504)を含む多層構造体であって、
前記少なくとも1つの電気ノードは、
少なくとも1つの機能要素を収容するための基板(20、60)であって、前記基板が、第1の側および反対側の第2の側を有し、前記基板が、前記少なくとも1つの機能要素を外部構造体と電気的または電磁的の少なくとも一方で接続するためのいくつかの接続要素(16、31)をさらに受け入れている、基板と、
前記少なくとも1つの機能要素であって、少なくとも1つの電子部品および前記少なくとも1つの機能要素に接続したいくつかの導電性トレースを備え、前記基板に提供され、前記基板の前記第1の側から突出している前記少なくとも1つの機能要素と、
約2000MPA以下の弾性率を有し、少なくとも、前記少なくとも1つの機能要素、前記基板の第1の側、および前記基板の対向する第1および第2の側面の上に保護カバー(10)を画定する第1の材料層(30)であって、前記第1の材料層が前記電気ノードの外面の少なくとも一部を画定する、第1の材料層と、
を備え、
前記第1の材料層が、前記電気ノード内に含まれる、前記電気ノードに隣接する、または前記電気ノードに少なくとも近接する1つ以上の要素間の、または、前記外部構造体の少なくとも1つの要素との間の、熱膨張および機械的変形関連応力の少なくとも一方を低減するように配置され、
前記外部構造体が、
前記少なくとも1つの電気ノードを、前記電気ノードの前記基板の前記第2の側に接触させることによって支持するホスト基板と、
前記ホスト基板および前記少なくとも1つの電気ノードの上に直接、原材料から成形または注型されて、前記少なくとも1つの電気ノードを少なくとも部分的に埋め込むプラスチック材料層であって、前記少なくとも1つの電気ノードが、前記第1の材料層の前記基板の方を向く側とは反対側にある第2の基板と、前記第2の基板上の少なくとも1つの機能要素とをさらに含み、前記第2の基板は、前記少なくとも1つの電気ノードを前記ホスト基板に取り付けるように構成される、プラスチック材料層と、を含む、
多層構造体。 - 前記少なくとも1つの機能要素が、本質的に電気要素を含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記基板が、前記少なくとも1つの機能要素の少なくとも一部を収容する凹部または孔(21)を画定する、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記凹部または孔が、前記第1の材料層(30)の少なくとも一部をさらに収容する、請求項3に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、流動性であった後に固化するプラスチック材料(90)に付着しており、前記プラスチック材料(90)が、前記第1の材料層と接触して提供され、熱可塑性材料、ポリマーまたは類似材料、リグニンまたは類似材料、TPU、ポリマー、エラストマー材料、PC、PMMA、ABS、PET、PA、GPPS、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、およびMS樹脂のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、前記基板の材料および前記少なくとも1つの機能要素の材料の少なくとも一方に付着しており、前記材料が、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(ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド、メチルメタクリレートおよびスチレンのコポリマー(MS樹脂)、ガラス、有機材料、繊維性材料、ポリエチレンテレフタレート(PET)、金属、木材、無垢木材、ベニヤ、合板、樹皮、木の皮、シラカバの樹皮、コルク、皮革、織物または布地、天然皮革、天然織物または布地材料、織物材料、綿、羊毛、リネン、絹、形成可能な材料、熱形成可能な材料、冷却形成可能な材料、金、銅、スズ、銀、パラジウム、はんだレジスト、熱硬化性はんだレジスト、UV硬化性はんだレジスト、エポキシ、リグニンまたは類似材料、多成分エポキシ、インク、ならびに導電性インクのうちの少なくとも1つの材料を含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、約1~300ppm/Kの範囲内にある熱膨張係数と関連する材料を含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、約10~120ppm/Kの範囲内にある熱膨張係数と関連する材料を含む、請求項7に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、ホスト材料内の複合材料および充填材の少なくとも一方を含み、前記第1の材料層が、屈折率もしくは選択された光学機能を確立するための他の光学特性の少なくとも1つを含む機能特性を有する、サブ層内に編成された、互いに異なる材料構成を含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、熱伝導性材料を含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、充填材の形態で提供される材料を含み、光学的に、可視光を含む選択された波長に関して、熱および高エネルギー光子の少なくも一方に曝露されたときに変色に対して実質的に化学的に不活性である、本質的には透明および無色の少なくとも一方である材料、電気絶縁材料、導電性材料、および発光材料のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記基板(20)が、基板材料の平面片、印刷回路基板、剛性印刷回路基板、可撓性印刷回路基板、FR4に基づく回路基板、セラミック電気基板、多層回路基板、3D形成基板、多層基板、フィルム基板、可撓性フィルム基板、3D形成基板、添加製造単層または多層回路基板、電気絶縁および導電性材料の両方を含む添加製造回路基板、熱形成基板、熱形成可能基板、熱可塑性基板、ポリマー基板、印刷フィルム基板、ならびにパターン化導電性ポリマー基板のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 熱管理要素(35)をさらに含む、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記熱管理要素(35)が、冷却要素および加熱要素の少なくとも一方を備え、前記冷却要素または前記加熱要素が、ヒートシンク、熱スラッグ、および熱ウェルのうちの少なくとも1つを含む、請求項13に記載の多層構造体。
- 前記第1の材料層が、長方形、台形、円錐形、二等辺台形、基板フィルムに面したより短いベースを有する二等辺台形、基板フィルムに面したより長いベースを有する二等辺台形、丸い形状、丸い長方形、丸い二等辺台形、三角形、丸い三角形、半円形、ドーム、凸形、ベル形状、キノコ形状、円錐形、半楕円形、および液滴、または柱形状からなる群から選択される形状を有する、請求項1に記載の多層構造体。
- 前記少なくとも1つの機能要素が、電子部品、能動部品、受動部品、集積回路、電気機械部品、導電体、印刷導電体、印刷エレクトロニクス生成導電体、電極、接触パッド、導体トレース、電気光学部品、放射線放出部品、発光部品、LED(発光ダイオード)、OLED(有機LED)、側方放射LEDまたは他の光源、上方放射LEDまたは他の光源、下方放射LEDまたは他の光源、放射線検出部品、光検出または光検知部品、光ダイオード、光トランジスタ、光電池デバイス、センサ、微小機械部品、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、容量スイッチ、容量センサ、投影型容量センサまたはスイッチ、単電極容量スイッチまたはセンサ、容量ボタン、多電極静電容量スイッチまたはセンサ、自己容量センサ、相互静電容量センサ、誘導型センサ、センサ電極、微小電気機械(MEMS)部品、UI要素、ユーザ入力要素、振動要素、音生成要素、通信要素、送信機、受信機、送受信機、アンテナ、共振器、無線通信要素、ワイヤレスタグ
、無線タグ、タグリーダ、データ処理要素、データ記憶またはメモリ要素、および電子サブアセンブリのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の多層構造体。 - 前記ホスト基板(60)は、前記電気ノードと、前記材料層(90)と、熱管理要素、導体、光学要素および電子部品のうちの少なくとも1つを含むいくつかのさらなる要素とを上部に収容し、前記電気ノードの前記基板(20)の前記第1の側(1406、1408)または前記反対側の第2の側(600、700、800)が前記ホスト基板(60)に面している、請求項1に記載の多層構造体。
- 統合された電気ノードを備える電気機能構造体を製造するための方法(900)であって、前記方法が、
少なくとも1つの、印刷機能要素、取り付けられた機能要素(12、14)、電気要素、電子要素、電気機械要素、および電気光学要素のうちの少なくとも1つを受け入れる基板(20、60)を取得すること(904、906、908)であって、前記基板が、第1の側および反対側の第2の側を有し、これらと共に、前記少なくとも1つの機能要素を外部構造体の回路(55、64)と電気的または電磁的に接続するための、接触パッド、ばね、ピン、他の有線またはワイヤレス要素の少なくとも1つを含むいくつかの接続要素(16、31)が提供されている、基板を取得することと、
前記少なくとも1つの機能要素上、前記基板の対向する第1および第2の側面、ならびに前記少なくとも1つの機能要素を取り囲む前記基板(20)の前記第1の側の少なくとも一部分上に、固化可能な第1の材料層(30)を事前固化された状態で提供して(910)、前記基板と、前記少なくとも1つの機能要素と、熱硬化および加圧硬化の少なくとも一方を含む固化の後に保護カバー(10)を画定する前記第1の材料層と、を備える前記統合電気ノードを確立することと、
前記電気ノードをホスト基板に取り付けることと、
注型または成形によって、前記電気ノード及び前記ホスト基板に直接プラスチック材料層を形成して、前記電気ノードを少なくとも部分的に前記プラスチック材料層内に埋め込むことと、
を含み、
前記第1の材料層が、固化状態において、約2000MPA以下の弾性係数を有し、前記電気ノード内に含まれる、前記電気ノードに隣接する、または前記電気ノードに少なくとも近接する1つ以上の要素間の、または、前記接続要素と前記外部構造体の少なくとも1つの要素との間の、機械的変形関連応力を低減するように配置された弾性材料を備え、
第2の基板(20B)が、前記基板(20)に面した側と実質的に反対側である、前記第1の材料層の側に提供され、前記第2の基板は、前記電気ノードを前記ホスト基板に取り付けるように構成されている、
方法。 - 再利用可能または使い捨てであるフィルム状またはレセプタクルタイプのモールド(1007、1407、1407B)が、固化中の前記第1の材料層の材料を収容および成形するために利用され(1000、1402、1402B)、前記モールドが、金属、プラスチック、セラミック、木材、布地、セルロース、リグニン、および犠牲材料のうちの少なくとも1つを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の材料層の材料が、カーテンコーティング(1104)によって、前記基板上に適用され(1100)、次いで、前記電気ノードおよび関連する保護カバー(10)の選択された標的形状に従って、ローラタイプのモールドまたはプレートタイプのモールド(1107)の少なくとも一方を利用して成形される、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の材料層の材料が、前記少なくとも1つの機能要素および前記基板上に流動可能な形態(1200)で提供され、次いで、前記材料が、少なくとも前記材料の流動特性に従って、前記保護カバーを画定する前記材料の最終形状を自然にまたは誘導的にの少なくとも一方で確立するように、少なくとも部分的に放出される、請求項18に記載の方法。
- 流動可能な形態(1202)の前記第1の材料層の材料を、前記少なくとも1つの機能要素および前記基板上に少なくとも部分的に提供すること(1300)を含み、前記基板が、前記基板上の材料の流れを制御可能に制限し、前記保護カバー(10)の形状を画定するためのフレームを備える、少なくとも1つの恒久的または一時的な誘導構造体(30b)を用いて事前準備されている(911)、請求項18に記載の方法。
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