KR102575494B1 - 전기 노드, 전기 노드를 제조하기 위한 방법 및 전기 노드를 포함하는 다층 구조 - Google Patents

Abstract

전기 노드(100, 100b, 100c, 200, 200b, 200c, 300, 400, 502, 602, 702, 802, 1404, 1404B, 1502, 1504)은, 적어도 하나의 기능성 요소, 바람직하게는 본질적으로 전기 요소(12, 14)를 수용하기 위한 기판(20, 60)으로서, 상기 기판은 제1 측면과, 반대쪽 제2 측면을 가지며, 상기 기판은 적어도 하나의 기능성 요소를 외부 구조의 회로와 전기적으로 또는 전자기적으로, 예를 들어 유도적으로, 용량성으로 그리고/또는 광학적으로 연결하기 위한 다수의 연결 요소(16, 31)를 추가로 호스팅하며; 적어도 하나의 기능성 요소는 선택적으로 적어도 하나의 전자 컴포넌트 및 추가로 선택적으로 기판에 제공되고 선택적으로 기판의 제1 측면으로부터 돌출되는, 기판에 연결되는 다수의 전도성 트레이스를 포함하는, 상기 기판; 및 적어도 하나의 기능성 요소 위에 보호 커버(10)를 적어도 획정하는 제1 재료층(30)을 포함하되, 상기 제1 재료층은 노드의 외부 표면의 적어도 일부분을 선택적으로 획정하며, 제1 재료층은 노드에 포함된, 노드에 인접한 그리고/또는 적어도 노드에 근접한 하나 이상의 요소 사이, 바람직하게는 연결 요소와, 노드 상에 성형되거나, 주조되거나 또는 그렇지 않으면 생성되는 재료층(90)과 같은 외부 구조의 적어도 하나의 요소 사이의 적어도 열 팽창 및/또는 기계적 변형 관련 응력을 감소시키도록 배열된 탄성 재료를 포함한다. 관련된 다층 구조 및 제조 방법이 개시된다.

Description

전기 노드, 전기 노드를 제조하기 위한 방법 및 전기 노드를 포함하는 다층 구조

본 발명은 일반적으로 전자 조립체와 같은 기능성 집적 조립체에 관한 것이다. 특히, 배타적인 것은 아니지만, 본 발명은 예를 들어 성형된, 선택적으로 사출 성형된 재료층을 포함하는 이러한 조립체에서 기능성 또는 기능성들을 구현하기 위한 전기 노드에 관한 것이다.

전자 기기 및 전자 기기 제품과 관련하여 다양한 다른 적층 조립체 및 구조가 존재한다. 전자 기기 및 관련 제품의 통합의 배경 동기는 관련 사용 상황만큼 다양할 수 있다. 결과적인 해결책이 궁극적으로 다층 특성을 나타낼 때, 컴포넌트들의 크기 절감, 중량 절감, 비용 절감, 또는 단지 효율적인 통합을 추구하는 경우가 비교적 많다. 차례로, 관련 사용 시나리오는 제품 패키지 또는 식품 케이싱, 디바이스 하우징의 시각적 설계, 웨어러블 전자 기기, 개인용 전자 디바이스, 디스플레이, 검출기 또는 센서, 차량 인테리어, 안테나, 라벨, 차량 전자 기기 등과 관련될 수 있다.

전자 컴포넌트, IC(집적 회로) 및 전도체와 같은 전자 기기는 일반적으로 복수의 상이한 기술에 의해 기판 요소에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다양한 표면 실장 디바이스(SMD)와 같은 기성품의 전자 기기는 다층 구조의 내부 또는 외부 경계면 층을 궁극적으로 형성하는 기판 표면에 실장될 수 있다. 추가적으로, "인쇄된 전자 기기"라는 용어에 속하는 기술은 실제로 전자 기기를 직접적으로 제조하고, 추가적으로 관련 기판을 제조하기 위해 적용될 수 있다. 용어 "인쇄된"은 실질적으로 추가의 인쇄 프로세스를 통해, 스크린 인쇄, 플렉소그래피(flexography) 및 잉크젯 인쇄를 포함하지만 이에 제한되지 않는 인쇄물(printed matter)로 전자 기기/전기 요소를 생산할 수 있는 다양한 인쇄 기술을 의미한다. 사용되는 기판은 유연하고, 인쇄된 재료는 유기성일 수 있지만, 항상 그렇지는 않다.

또한, 사출 성형 구조의 전자 기기(injection molded structural electronics: IMSE)의 개념은 실제로 전자 기기 기능을 가능한 균일하게 캡슐화하는 다층 구조의 형태로 기능 디바이스 및 이의 컴포넌트를 구축하는 것을 수반한다. 또한, IMSE의 특성은 전자 기기가 통상적으로 전체 타깃 제품, 부품 또는 일반적 설계의 3D 모델에 따라서 진정한 3D(즉, 비평면) 형태로 제조된다는 것이다. 3D 기판 및 관련 최종 제품에서 전자 기기의 원하는 3D 레이아웃을 달성하기 위해, 전자 기기는 또한 2차원(2D) 전자 기기 조립 방법을 사용하여 필름과 같은 초기에 평면인 기판 상에 제공될 수 있으며, 그 후, 이미 전자 기기를 수용하는 기판은 원하는 3차원, 즉 3D 형상으로 성형되고, 즉, 예를 들어 전자 기기와 같은 밑에 있는 요소를 덮고 매립하고, 그러므로 요소를 환경으로부터 보호하고 잠재적으로 숨기는 적절한 플라스틱 재료에 의해 오버몰딩될 수 있다.

전형적인 해결책에서, 전기 회로는 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 기판 필름에서 생성되고, 그 후, 플라스틱 재료로 오버몰딩되었다. 그러나, 공지된 구조 및 방법에는 여전히 관련 사용 시나리오에 따라 몇몇 결점이 있다. 하나 이상의 기능을 가지는 전자 조립체를 생산하기 위해, 전형적으로 이러한 기능을 달성하기 위한 다소 복잡한 전기 회로는 SMD를 인쇄 및/또는 이용하는 것에 의해 기판에 생성되고, 이어서 플라스틱 재료에 의해 오버몰딩되어야만 한다.

그러나, 공지된 해결책에서, 복잡한 기능성의 구현은 매우 조밀한 컴포넌트와 복잡한 기하학적 형상을 가지는 컴포넌트를 통합하는 작업으로부터 발생하는 신뢰성 위험과 조립 수율 문제에 직면할 수 있다. 또한, 전자 조립체는 예를 들어 외부 제어 전자 기기의 사용을 요구할 수 있으며, 이는 집적 정도를 감소시키고 구조를 덜 매력적이게 한다. 예를 들어, 신뢰성이 때때로 성형 압력에 영향을 받을 수 있고 상이한 생산 단계에서의 조립 수율이 매우 낮을 수 있음에 따라서, 잠재적으로 고려 가능한 보다 큰 기판 상에 매우 많은 조밀한 컴포넌트와 복잡한 기하학적 형상의 컴포넌트를 직접 통합하는 것은 어렵고 잠재적으로 매우 위험할 수 있다. PCB에 실장 또는 배열되고 플라스틱 층으로 덮인 서브조립체는 예를 들어 열 팽창 계수라는 면에서 불일치의 문제가 있을 수 있고, 그 복잡한 구조로 인해 오버몰딩이 어려울 수 있으며, 구조에서 응력이 발생하여 서브조립체가 그 전기 접점으로부터 분리될 수 있다. 열 관리에서의 작업은 일반적으로 과열과 같은 문제를 유발할 수도 있다.

따라서, 그 위에서의 후속 실장 전에, 보다 큰 호스트 기판 상에 관련 컴포넌트과 같은 기능성 또는 구체적으로 전기 요소의 직접적인 준비 및 집합적 서브조립체의 준비는 예를 들어 모두 전자 기기 취약성, 구조적 및 설치 복잡성뿐만 아니라 열 관리의 관점에서 고유한 결점이 있으며, 이 때문에, 관련된 개선되거나 또는 대안적인 제조 기술 및 결과적인 최종 구조에 관하여 개선의 여지가 남아 있다. 그러므로, 일반적으로 IMSE 기술 및 통합된 전자 기기 모두와 관련된 구조 및 방법을 개발하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 전자 기기와 같은 기능성 요소를 포함하고 성형 또는 주조된 재료층 또는 구조를 이용하는 일체형 구조와 관련하여 공지된 해결책과 관련된 상기 결점 중 하나 이상을 적어도 완화시키는 것이다.

상기 목적은 예를 들어 의도된 사용(예를 들어, IMSE와 같은 사용 정황), 포함된 요소 및/또는 관련 연결성, 노드, 다수의 이러한 노드를 통합하는 관련 다층 구조 및 제조 방법의 관점에서, 기능성, 바람직하게는 적어도 전기적인 다양한 실시형태로 달성된다.

제1 양태에 따르면, 바람직하게는 전기적 기능성 노드가 제공된다. 예를 들어 실장 가능한 일체형 (전자) 컴포넌트로서 실현될 수 있는 기능성 노드는 바람직하게는:

전기 요소와 같은 적어도 하나의 선택적으로 인쇄 및/또는 실장된 기능성 요소를 수용하기 위한 기판으로서, 기판은 제1 측면과, 반대쪽 제2 측면을 가지며, 기판은 적어도 하나의 기능성 요소를 외부의, 선택적으로 호스트 구조의 회로 또는 다른 요소와 기능적으로, 바람직하게는 전기적으로 또는 전자기적으로, 예를 들어 유도적으로, 용량성으로 그리고/또는 광학적으로 연결하기 위한 접촉 패드 또는 핀을 선택적으로 포함하는 다수의 연결 요소를 추가로 호스팅하며;

적어도 하나의 기능성 요소는 바람직하게는 적어도 하나의 전자 컴포넌트 및/또는 기판의 제1 측면에 제공되고 선택적으로 이로부터 돌출되는 기판에 연결되는 다수의 전도성 트레이스를 포함하는, 상기 기판; 및

선택적으로 만약에 있다면 상기 적어도 하나의 기능성 요소의 돌출된 부분을 내부에 본질적으로 매립하는 보호 커버를, 적어도 하나의 기능성 요소 상에, 바람직하게는 추가로 적어도 하나의 기능성 요소를 둘러싸는 기판의 제1 측면의 적어도 일부분 상에 적어도 획정하는 제1 재료층(바람직하게는 유동 재료로부터 또는 일반적으로 사전 응고된 상태로 응고된)을 포함하며;

제1 재료층은 노드에 포함된, 노드에 인접한 그리고/또는 적어도 노드에 근접한 하나 이상의 요소 사이, 바람직하게는 연결 요소와, 노드 위에 성형되거나, 주조되거나 또는 그렇지 않으면 생성되거나 또는 제공된 플라스틱 또는 다른 재료층(예를 들어, 목재 또는 다른 유기/생체 적합 재료, 직조/직물, 금속)과 같은 외부 구조의 적어도 하나의 요소 사이의 적어도 열 팽창 및/또는 기계적 변형 관련 응력을 감소시키도록 배열된 탄성 재료를 포함한다.

다양한 실시형태에서, 기판의 제1 측면으로부터 실질적으로 돌출되도록 기판 상에 전기 요소와 같은 기능을 제공하는 대신에 또는 이에 추가하여, 기능성 요소는 기판에 확립된 오목부 또는 구멍, 선택적으로 관통 구멍에 제공될 수 있다. 따라서, 요소는 예를 들어 요소(선택적으로 그 위의 제1 재료층)가 기판으로부터 전혀 또는 적어도 상당히 돌출되지 않는 방식으로 기판의 오목부 또는 구멍에 의해 수용될 수 있다. 적어도 돌출의 정도는 예를 들어 일반적으로 관련된 노드의 감소된 두께를 위하여 감소될 수 있다. 요소는 어떠한 경우에도, 만약에 있다면, 이로부터 기판의 제1 측면을 향해 연장되도록 기판 재료에 의해 획정된 오목부 바닥에 위치될 수 있다. 원래의 오목부가 요소 예를 들어 제1 커버링 재료층에 의해 부분적으로만 충전되면, 보다 작은 오목부가 여전히 요소의 위치에 남아 있을 수 있다. 그러므로, 기판에는 기능성 요소(들)를 그 안에 매립하는 것에 의해 실질적으로 동일 평면의 제1(및/또는 제2) 표면이 제공될 수 있다.

다양한 바람직한 실시형태에서, 기능성 요소는 적어도 하나의 전기, 선택적으로 특히 전자 컴포넌트 및/또는 이에 연결되는 트레이스 또는 '배선'과 같은 다수의 전기 전도체를 포함한다. 그러나, 기능성 요소는 예를 들어 자체 기판("서브기판") 및 (서브) 기판에 의해 호스팅되는 전기 또는 특히 전자 컴포넌트와 같은 요소를 가지는 서브조립체를 포함할 수 있다.

기능성, 특히 전기(적 기능성) 요소의 다양한 실시형태가 또한 이후에 나열된다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 노드의 외부 표면의 적어도 일부분을 획정할 수 있다. 그러나, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 제1 재료층은 적어도 장소에 따라서, 즉, 선택된 코팅 또는 필름 층과 같은 추가 재료(들)에 의해 또는 노드 위에 성형되거나 주조될 수 있는 선택적으로 더 두꺼운 재료층에 의해 특히 호스트 구조, 예를 들어 호스트 기판 상에서의 설치시에 덮여질 수 있다.

노드 또는 관련 호스트 구조에서 이용되는 기판은 3개의 치수 중 하나(예를 들어, "두께"와 같은 z)가 다른 2개의 치수(예를 들어, x 및 y)에 비해 상당히 짧은 강성 또는 가요성 기판을 지칭할 수 있다. 기판은 적어도 원래, 기판 시트 또는 필름과 같은 본질적으로 평면 또는 평면형 기판일 수 있다. 그러나, 기판은 일반적으로 아니더라도, 기판 재료 및 관련 호환 가능한 3D 성형 방법에 의존하여, 기판(필름)의 열간 성형 또는 냉간 성형과 같은 3D 성형에 기인할 수 있는 돌출 또는 오목부, 곡선 부분, 각진 부분 등과 같은 본질적으로 3차원 형상을 적어도 국부적으로 포함하거나 획정할 수 있다. 기판은 실제로 필름형일 수 있고 그리고/또는 예를 들어 열간 성형 및/또는 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 전형적으로, 기판은 전기 절연 재료로 만들어지거나 또는 전기 절연 재료가 제공된다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층의 적어도 하나의 재료의 경도는 바람직하게는 쇼어 스케일 A에서 약 85 이하 또는 쇼어 스케일 D에서 약 40 이하이다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층의 적어도 하나의 재료의 탄성 계수는 바람직하게는 약 2000 MPA 이하, 보다 바람직하게는 약 500 MPA 이하, 가장 바람직하게는 약 100 MPA 이하이다.

따라서, 비교적 연질인 재료((더) 낮은) 경도 및/또는 (더) 낮은 탄성 계수)가 실질적으로 전체적으로 구성되지 않으면 제1 재료층(예를 들어, 베이스 또는 충전제)의 적어도 하나의 성분으로서 적용될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 바람직하게는 제1 재료층과 접촉하도록 제공되고 선택적으로 열가소성 재료, 중합체 또는 유사 재료, 리그닌(lignin) 또는 유사 재료, TPU, 중합체, 탄성중합체 재료, PC, PMMA, ABS, PET, PA(폴리아마이드), GPPS, PCPA(펜타클로로페닐 아크릴레이트), 셀룰로스 기반 열가소성 재료 및 MS 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유동성/유동하고 이후에 바람직하게는 응고되는 플라스틱 재료에 접착된다. 플라스틱 재료는 예를 들어, 일반적으로 제1 재료층 및 노드 위에 성형되거나 주조될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은, 후속적으로 제1 재료층과 접촉하도록 제공되고 선택적으로 금속, 목재, 중실형 목재, 베니어, 합판, 가나피(bark), 나무 가나피, 자작 나무 가나피, 코르크, 가죽, 섬유 또는 직물, 천연 가죽, 천연 섬유 또는 직물 재료, 직물 재료, 면, 양모, 아마포, 실크, 성형 가능한 재료, 열간 성형 가능한 재료, 냉간 성형 가능한 재료, 에폭시, 다성분 에폭시, 잉크, 및 전도성 잉크로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료에 접착된다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 기판 및/또는 상기 적어도 하나의 기능성 요소 또는 구체적으로 전기 요소의 재료에 접착되도록 선택 및/또는 처리되며, 관련 재료는 바람직하게는 중합체, 전도성 중합체, 열가소성 재료, 유기 재료, 탄성중합체 재료, 전기 절연 재료, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드, 메틸 메타크릴레이트와 스타이렌(MS 수지)의 공중합체, 유리, 유기 재료, 섬유 재료, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 금속, 목재, 중실형 목재, 베니어, 합판, 가나피, 나무 가나피, 자작 나무 가나피, 코르크, (천연) 가죽, (천연) 직물 또는 섬유 재료, 직물 재료, 면, 양모, 아마포, 실크, 성형 가능한 재료, 열간 성형 가능한 재료, 냉간 성형 가능한 재료, 금, 구리, 주석, 은, 팔라듐, 땜납 레지스트, 열경화성 땜납 레지스트, UV 경화성 땜납 레지스트, 에폭시, 리그닌 또는 유사 재료, 셀룰로스 기반 재료, 다성분 에폭시, 잉크, 및 전도성 잉크로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함한다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 약 1 내지 300 ppm/K, 보다 바람직하게는 약 10 내지 200 ppm/K, 가장 바람직하게는 약 25 내지 80 ppm/K의 범위에 속하는 열 팽창 계수(CTE)와 관련된 재료를 포함하거나 이것으로 이루어진다. 특정 재료의 계수와 같은 열 팽창 특성은 온도에 의존하여 상당히 변할 수 있으며, 이는 이러한 특성이라는 면에서, 그리고 가능한 온도에 비추어 다양한 재료의 적용 가능성을 고려하면, 관련 노드가 사용 중이거나 저장 중일 때 관련 재료가 궁극적으로 영향을 받는다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 유사한 고려 사항이 재료 탄성에도 적용된다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 호스트 재료에 있는 복합 재료 및/또는 다수의 충전제를 포함하고, 제1 재료층은 선택적으로 다수의 서브층(sub-layer)을 포함하거나 또는 이것으로 이루어지고, 그리고/또는 상기 제1 재료층은 선택된 광학 기능성을 확립하기 위해 굴절률 또는 다른 광학 특성과 같은 기능적 특성을 특징으로 하는, 서브층에서 바람직하게는 편성된 재료의 서로 다른 구성을 포함한다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료는 열 전도성 재료를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어지며, 상기 열 전도성 재료는 선택적으로 하나 이상의 충전제의 형태로 제공된다. 충전제 재료를 제1 재료의 잠재적으로 우세한 다른 재료(들)와 입자로서 혼합될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 가시광선을 선택적으로 포함하는 선택된 파장에 관하여, 열 또는 고 에너지 광자에 노출될 때 탈색에 실질적으로 바람직하게는 화학적으로 불활성인 본질적으로 투명 및/또는 무색 재료를 광학적으로 포함하거나 또는 이러한 것으로 본질적으로 이루어진다. 제1 재료층의 재료(들)는 추가적으로 또는 대안적으로 예를 들어, 국부적으로 또는 일반적으로 예를 들어 전기 전도성이라는 면에서 다양한 다른 원하는 특성을 가질 수 있다(전도성/절연성, 이 때문에, 은 또는 구리와 같은 금속 재료를 고려하면, 예를 들어 매립된 전자 기기를 위한 전도체 또는 차폐물과 같은 원하는 전기 전도성 특징 또는 절연 특징이 구현될 수 있다).

그러나, 일부 실시형태에서, 제1 재료층의 재료는 광자 하향 또는 상향 변환을 위해 사용될 수 있다. 재료는 적어도 국부적으로 발광성일 수 있다. 이어서, 재료는 예를 들어 방사선에 의해 여기된 신틸레이터(scintillator)로서 적용될 수 있다. 따라서, 예를 들어 방사선 검출기가 제조될 수 있다. 또한, 제1 재료층은 다른 옵션들 중에서 전자기장의 소산 또는 증폭, 열 전도 또는 단열 및/또는 광 확산(또는 대안적인 광 제어)을 위해 구성되고 사용될 수 있다.

제1 재료층은 예를 들어, 원하는 기능을 달성하기 위한 베이스(호스트) 재료 및 충전제(들)을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 기판은 기판 재료의 평면 부분, 인쇄 회로 기판, 강성 인쇄 회로 기판, 가요성 인쇄 회로 기판, FR4 기반 회로 기판, 세라믹 전기 기판(예를 들어, HTCC 또는 LTCC; 즉, 고온 또는 저온 동시 소성 세라믹), 열간 성형 기판, 적층 제조된(3D 인쇄된) 단일 또는 다층 회로 기판, 절연 및 전도성 재료 모두를 포함하는 적층 제조된(additively manufactured) 회로 기판, 다층 기판, 필름 기판, 가요성 필름 기판, 3D 성형 기판, 열간 성형 기판, 성형 기판, 사출 성형 기판, 압출 기판, 열간 성형 기판, 열가소성 기판, 중합체 기판, 인쇄 필름 기판 및 패턴화된 전도성 중합체 기판과 같은 3D 성형된 다층 회로 기판으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.

다양한 실시형태에서, 노드는 열 관리 요소에 물리적으로 결합되지 않으면, 히트 싱크, 열 슬러그(thermal slug), 및 열 우물(thermal well)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 선택적으로 더 포함하는, 선택적으로 냉각 또는 가열 요소를 포함하거나 또는 적어도 열적으로 포함할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 일반적으로 제1 재료층 또는 노드와 관련하여, 전체로서 또는 국부적으로 하나 이상의 위치에서, 직사각형, 사다리꼴, 절두형, 이등변 사다리꼴, 이등변 사다리꼴, 기판 필름을 향해 짧은 베이스를 가진 이등변 사다리꼴, 기판 필름을 향해 긴 베이스를 가진 이등변 사다리꼴, 라운딩된 형상, 라운딩된 직사각형, 라운딩된 이등변 사다리꼴, 삼각형, 라운딩된 삼각형, 반원, 돔, 볼록, 종 형상, 버섯 형상, 원추형, 반 타원형 및 물방울 또는 기둥 형상으로 이루어진 군으로부터 선택된 단면 형상과 같은 본질적으로 적어도 하나의 형상을 획정한다.

다양한 실시형태에서, 적어도 하나의 기능성 또는 구체적으로 예를 들어 적어도 부분적으로 전기 요소는 전자 컴포넌트, 집적 회로, 전자 기계 컴포넌트, 능동 컴포넌트, 수동 컴포넌트, 전기 전도체, 인쇄된 전기 전도체, 인쇄된 전자 기기 제조 전기 전도체, 전극, 접촉 패드, 전도체 트레이스, 전기 광학(또는 광전자) 컴포넌트, 복사 방사 컴포넌트, 발광 컴포넌트, LED(발광 다이오드), OLED(유기 LED), 측면 슈팅(sideshooting) LED 또는 다른 광원, 상단 슈팅(topshooting) LED 또는 다른 광원, 바닥 슈팅(bottomshooting) LED 또는 다른 광원, 방사선 검출 컴포넌트, 광 검출 또는 광 민감성 컴포넌트, 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 광 발전 디바이스, 센서, 마이크로 기계식 컴포넌트, 스위치, 터치 스위치, 터치 패널, 근접 스위치, 터치 센서, 대기 센서, 온도 센서, 압력 센서, 습도 센서, 가스 센서, 근접 센서, 용량성 스위치, 용량성 센서, 투영 용량성 센서 또는 스위치, 단일 전극 용량성 스위치 또는 센서, 용량성 버튼, 다중 전극 용량성 스위치 또는 센서, 자가 커패시턴스 센서, 상호 용량성 센서, 유도 센서, 센서 전극, 마이크로 전기 기계식(MEMS) 컴포넌트, UI 요소, 사용자 입력 요소, 진동 요소, 소리 생성 요소, 통신 요소, 송신기, 수신기, 트랜스시버, 안테나, 공명기, 무선 통신 요소, 무선 태그, 라디오 태그, 태그 판독기, 데이터 처리 요소, 데이터 저장 또는 메모리 요소, 및 전자 서브조립체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.

다양한 실시형태에서, 노드는 기판을 향하는 측면 반대쪽에 있는 제1 재료층의 측면 상의 제2 기판, 및 그 위의 전기 요소와 같은 적어도 하나의 기능성 요소를 포함할 수 있으며, 제2 기판은 선택적으로 전기 노드를 호스트 구조 또는 특히 호스트 구조의 호스트 기판에 부착하도록 구성된다. 따라서, (제1) 기판 및 제2 기판은 예를 들어 전자 기기 및 그 사이의 제1 재료의 적어도 일부분을 가지는 적층 구조를 확립할 수 있다.

또한, 본 명세서에 설명된 바와 같은 적어도 하나의 전기 노드의 실시형태;

예를 들어, 상기 적어도 하나의 전기 노드 및 바람직하게는 적어도 호스트 기판을 포함하고 전기 노드, 재료층 및 선택적으로 열 관리 요소, 전도체, 광학 요소, 및/또는 전자 컴포넌트와 같은 다수의 추가 요소를 그 위에 수용하는 가능한 호스트 구조(의 적어도 일부분)를 적어도 부분적으로 덮는 성형 또는 주조된 재료층을 포함하며, 전기 노드의 기판의 제1 측면 또는 반대쪽 제2 측면은 선택적으로 가능한 호스트 기판을 향하는, 다층 구조가 제공될 수 있다.

추가 양태에 따르면, 통합된, 바람직하게는 전기적 기능성 노드를 포함하는 바람직하게 전기적 기능성 구조를 제조하는 방법으로서, 방법은:

기판의 제1 측면으로부터 돌출되도록 선택적으로 전기 요소와 같은 선택적으로 인쇄 및/또는 실장된, 기능적인 적어도 하나 요소를 호스팅하는 기판을 획득하는 단계로서, 상기 기판은 제1 측면과 반대쪽 제2 측면을 가지며, 적어도 하나의 기능성 요소를 외부 구조의 회로와 기능적으로, 바람직하게는 전기적으로 또는 전자기적으로 연결하기 위한 접촉 패드 또는 핀을 선택적으로 포함하는 다수의 연결 요소를 예를 들어 그 내부 및/또는 그 위에 구비하는, 상기 단계; 및

상기 기판을 포함하는 통합된 전기 노드를 확립하기 위해, 적어도 하나의 기능성 요소 상에, 바람직하게는 추가로, 적어도 하나의 기능성 요소를 둘러싸는 기판의 제1 측면의 적어도 일부분 상에 응고 가능한 제1 재료층을 사전 응고된 상태로 제공하고, 바람직하게는 만약 있다면, 상기 적어도 하나의 기능성 요소의 돌출된 부분을 그 안에 본질적으로 매립하는 단계를 포함하며, 응고 후에, 선택적으로 열 및/또는 압력 경화를 통합하는 상기 적어도 하나의 기능성 요소 및 상기 제1 재료층은 보호 커버를 획정하며;

그 응고된 상태를 포함하는 제1 재료층은 노드에 포함된, 노드에 인접한 그리고/또는 적어도 이에 근접한 하나 이상의 요소 사이, 바람직하게는 연결 요소와, 노드 위에 성형 또는 주조된 플라스틱 층과 같은 외부 구조의 적어도 하나의 요소 사이의 열 팽창 관련 응력을 감소시키도록 적어도 배열된 탄성 재료를 포함하며; 선택적으로 제2 기판은 기판을 향하는 측면과 실질적으로 반대쪽의 제1 재료층의 측면에 제공된다.

예를 들어, 바람직하게는 재사용 가능하거나 폐기 가능한 필름형 및/또는 리셉터클형 몰드는 응고 동안 제1 재료층의 재료를 수용하고 형상화하기 위해 이용되며, 몰드는 선택적으로 금속, 플라스틱, 섬유질, 목재, 직물 또는 섬유, 리그닌, 세라믹 및 희생 재료로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 몰드의 층과 같은 적어도 일부분은 마찬가지로 완성된 노드의 일부분, 예를 들어 그 위의 (보호) 층을 확립할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 기판의 제1 측면으로부터 실질적으로 돌출되도록 기판 상에 전기 요소와 같은 기능성 요소를 배열하는 대신에 또는 이에 추가하여, 기능성 요소는 오목부, 막힌 구멍(기판 재료가 제거된) 또는 기판에 확립된 관통 구멍에 제공될 수 있다. 오목부는 예를 들어, 오목부 형상이 기판에 의해 획정되도록 그 위에서 기능성 요소의 준비 전 또는 후에 기판의 열간 성형과 같은 성형에 의해 획득될 수 있다. 구멍은 예를 들어 구멍을 획정하도록 관련 소스 재료로부터 기판 재료를 제거하거나(예를 들어 몰딩에 의해) 기판을 직접 확립하는 것에 의해 획득될 수 있다. 따라서, 요소는 기판으로부터 전혀 또는 적어도 상당히 또는 완전히 돌출되지 않는 방식으로 기판의 오목부 또는 구멍에 의해 수용될 수 있다. 더 작은 오목부는 요소의 위치에 여전히 남아있을 수 있으며, 요소, 예를 들어 제1 재료층에 의해 부분적으로 충전된다. 기판에는 그 안에 기능성 요소(들)를 매립하는 것에 의해 동일 평면의 제1 표면이 제공될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층의 재료는 선택적으로 커튼 코팅에 의해 기판 상에 적용되고, 이어서, 선택적으로 롤러 또는 판형 몰드를 이용하여 전기 노드 및 관련 보호 커버의 선택된 타깃 형상에 따라서 형상화될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층의 재료는 적어도 하나의 기능성 요소 및 기판 상에 유동 가능한 형태로 제공될 수 있으며, 이에 따라, 재료는 상당한 노력없이 또는 조심스럽게(예를 들어, 광에 의한 광경화성 재료의 경화), 적어도 그 유동 특성에 따라서 보호 커버를 획정하는 최종 형상을 자연적으로 적어도 부분적으로 확립한다.

다양한 실시형태에서, 제1 재료층의 재료는 적어도 하나의 기능성 요소 및 기판 상에 유동 가능한 형태로 적어도 부분적으로 제공될 수 있으며, 기판은 기판 상에서 재료 흐름을 제어 가능하게 제한하고 보호 커버의 형상을 획정하기 위해, 프레임을 선택적으로 포함하는 적어도 하나의 영구적 또는 임시 안내 구조로 사전 준비되었다.

다양한 실시형태에서, 방법은 선택적으로 호스트 구조의 호스트 기판 상에 전기 노드를 부착하는 단계, 및 선택적으로 예를 들어 성형 또는 주조를 통해 전기 노드 위에서의 플라스틱 층을 제공하거나 또는 구체적으로 생성하는 단계를 포함한다.

본 명세서에서 논의된 노드의 상이한 실시형태 및 관련 특성은 필요한 부분만 약간 수정하여, 관련 제조 방법의 원하는 실시형태에 유연하고 선택적으로 적용될 수 있으며, 그 반대도 당업자에 의해 이해될 수 있다.

그러므로, 다양한 실시형태에서, 제1 재료층은 따라서 탄성중합체 또는 폴리우레탄과 같은 탄성 재료(들), 또는 이와 유사한 재료 또는 이에 기초한 재료일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있으며, 사용되는 재료(들)는 예를 들어 추가로 열가소성 수지일 수 있다. 예를 들어, 제1 재료층의 재료는 바람직하게는 플라스틱 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 실록산 수지, 적어도 하나의 충전제가 제공된 수지, 및 유사 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 수지 또는 유사 재료를 포함할 수 있다. 베이스(호스트) 재료 및/또는 충전제는 선택된 기능을 달성하기 위해 제공될 수 있으며, 이는 충전제(들)의 경우에, 수지(베이스) 자체에 의해 제공되는 것 이상일 수 있다. 이러한 기능은 다른 옵션들 중에서, 예를 들어 전자기장의 소산 또는 증폭, 열 전도성 또는 단열, 광자 에너지 하향 또는 상향 변환, 섬광, 전기 전도성 또는 절연 및/또는 광 확산을 포함할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 전기 노드는 위에서 이미 언급된 바와 같이 적어도 2개의 기판을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 기판은 전기 요소와 같은 다수의 기능을 호스팅하지만, 노드에는 몇몇 이러한 기판이 있을 수 있다.

적어도 하나의 기판은 전자 기기 또는 열 관리 요소와 같은 호스팅 요소에 추가하여 또는 그 대신에, 노드를 호스트 기판과 같은 호스트 구조에 부착하기 위해 구성될 수 있다. 상기 목적을 위해, 부착 기판의 관련 접촉 표면에는 하나 이상의 연결 또는 특히 접착제와 같은 부착 요소가 제공될 수 있다.

전술한 바와 같이, 전기 노드는 바람직하게는 적어도 하나의 기능성 요소에 전기적으로 또는 전자기적으로 연결되는 것과 같이 적어도 기능적으로 연결되는 적어도 하나의 접촉 또는 연결 요소를 포함하고, 적어도 하나의 접촉 또는 연결 요소는 전형적으로 환경 및/또는 노드의 외부로부터(예를 들어, 호스트 구조/기판, 외부 시스템, 관련 회로(들) 및 전자 기기 등으로부터) 노드, 및 예를 들어 상기 적어도 하나의 기능성 요소 내로 기능성, 바람직하게는 갈바닉, 용량성, 유도성 또는 광학적 연결과 같은 전기 또는 전자기 연결 요소를 배열하기 위해 추가로 구성된다. 연결은 예를 들어 제어 데이터/정보 전송 및/또는 전력 전송과 같은 데이터 또는 정보를 위한 것일 수 있다.

다양한 실시형태에서, 적어도 하나의 연결 요소는 갈바닉, 용량성, 유도성, 또는 광학 결합 요소 또는 요소들을 통해 노드 내로 전기 또는 전자기적 연결과 같은 전술한 기능성 요소를 제공하기 위해 적어도 제1 재료층의 주변 부분에 배열될 수 있다. 연결 요소는 추가적으로 또는 대안적으로 예를 들어, 기판 표면을 따라서 그리고/또는 기판 표면 상의 제1 (충전) 재료 내에서, 기판을 통해 기판 내에 존재하거나 연장되도록 제공될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 연결 요소는 접촉 핀, 패드, 전도체, 루프 또는 코일, 트랜시버, 송신기, 수신기 등과 같은 (전자) 컴포넌트와 같은 무선 연결 특징과 같은 적어도 하나의 전기 또는 전자기 요소를 포함할 수 있다. 연결 요소는 노드의 기능성 요소(들) 및 호스트 구조의 외부 회로 또는 다른 외부 시스템에 연결하기 위한 조인트 또는 전용 요소, 예를 들어 하나 이상의 중간 부분 또는 특징을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 연결 요소는 노드(예를 들어, 집적 회로)의 기능성 또는 특히 전기 요소와 같은 일부 다른 요소와 적어도 부분적으로 물리적으로 통합될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 전기 노드는 예를 들어 적어도 하나의 기능성 요소와 제1 재료층 사이의 에어 포켓을 감소시키기 위해 적어도 하나의 기능성 요소 상에 배열된 제2 재료층을 포함할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 전기 노드는 예를 들어 포함된 특정 유형의 (전기) 요소와 관련하여 제1 재료층 내에 에어 포켓을 의도적으로 포함할 수 있다. 에어 포켓 또는 일반적으로 가스 포켓은 예를 들어 공기 또는 불활성 가스(들)와 같은 임의의 하나 이상의 가스를 수용할 수 있다. 실시형태에 따르면, 포켓은 예를 들어, 스위치와 같은, 예를 들어 적절하게 작동하기 위해 요소의 일부가 충분히 움직일 수 있는 일부 자유 공간 또는 볼륨이 있는 것을 요구하는 MEMS(마이크로 전기 기계식 시스템) 요소의 작동을 가능하게 하도록 이용될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 노드, 또는 적어도 하나의 노드를 포함하는 다층 구조 또는 조립체의 실시형태(이후에 더욱 상세히 설명되는)는 예를 들어 히트 싱크, 열 슬러그, 열 우물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 요소와 같은 냉각 또는 가열 목적을 위한 적어도 하나의 열 관리 요소를 더 포함한다. 열 관리 요소는 예를 들어, 제1 재료층 내에 완전히 또는 부분적으로 그 안에/외부에 배열될 수 있다. 열 관리 요소는 예를 들어 노드의 기판들 중 임의의 기판에 의해 호스팅될 수 있다. 일부 실시형태에서, 열 관리 요소는 예를 들어 적절한 절단 또는 관통 구멍을 통해 적어도 하나의 기판 및/또는 노드의 제1 재료층을 통해 배열될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 열 관리 요소의 일부로서, 열 관리 요소와 연결되거나 또는 이와 일체인 열 및/또는 전기 전도체, 접점 또는 커넥터와 같은 요소(들)는 두꺼운 구리 전도체와 같은 높은 열 전도성을 가지는 재료를 포함할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 히트 파이프와 같은 열 관리 요소 또는 요소들은 예를 들어 히트 싱크로서 선택적으로 작동하거나 또는 노드 안팎으로 열을 전달하기 위해 전기 커넥터 또는 접점과 같은 노드의 하나 이상의 다른 특징과 관련하여 배열될 수 있다.

예를 들어 조립체 또는 다층 구조의 다양한 실시형태에서, 적어도 하나의 열 관리 요소는 예를 들어 특정 상황에서 가열(과열)되는 경향이 있는 고전력 LED를 고려하여, 선택적으로 전자 컴포넌트와 같은 요소와 통합되거나 또는 이와 연결되는 노드의 외부에 본질적으로 위치될 수 있다. 열 관리 요소는 실질적으로 모놀리식 요소, 다중 컴포넌트 요소(컴포넌트는 제거 가능하게 또는 고정적으로 연결될 수 있다)일 수 있고, 그리고/또는 커넥터 또는 기능성 요소와 같은 일부 다른 요소(들)와 일체일 수 있다.

다양한 실시형태에서, 열 관리 요소는 노드, 기능성 요소, 충전물, 기판, 전도체, 그 접점 및/또는 커넥터, 노드 외부의 다른 요소 및/또는 예를 들어 적어도 하나의 노드를 포함하는 다층 구조 또는 조립체의 (전자) 컴포넌트와 같은 특징을 적어도 열적으로, 예를 들어 그렇지 않으면 물리적으로 그리고/또는 전기적으로 연결하거나 또는 접촉시키도록 구성될 수 있다. 관련된 열적 연결은 예를 들어 대류, 전도 및/또는 복사 기반일 수 있다.

일 양태에 따르면, 예를 들어, 행렬, 행 또는 다른 원하는 배열로 배열된 복수의 전기 노드를 포함하는, 스트립 또는 시트와 같은 전기 노드 조립체가 제공될 수 있다. 스트립 또는 시트는 노드를 호스팅하는 제1 기판 필름을 포함할 수 있다. 스트립 또는 시트는 예를 들어 각각의 노드에 대한 전용 또는 공유된 캐비티를 선택적으로 획정할 수 있다. 조립체는 예를 들어 성형 또는 주조 재료층에 의해 적어도 부분적으로 덮일 수 있으며, 그러므로 다층 구조의 실시형태로 변환된다.

본 발명은 자연적으로 각각의 특정 실시형태에 의존하여 매우 다양한 공지된 해결책 이상의 다른 이점을 제공한다. 본 발명은 일반적으로 예를 들어 다른 옵션 중에서, 스위치 모드 전력 공급 장치 또는 조밀한 피치의 마이크로 제어기 또는 일반적으로 집적 회로를 원하는 구성의 조립체 또는 다층 구조로 함께 형성하는 회로와 같은 전기 특징을 포함하는 다양한 기능을 선택적이고 효과적으로 통합하고 밀봉하는 복잡성을 감소시킨다. 많은 경우에, 필요한 배선, 접점 또는 커넥터, 재료, 공정 단계 및/또는 다른 요소의 양과 크기는 종래 기술과 대조적으로 크게 감소될 수 있다. 본 발명에 따라서 전기 노드에 용이하게 매립될 수 있는 기능의 수는 이용 가능한 전통적인 기술을 사용하는 대신 IMSE를 사용하여 구조 및 그 기능을 구현하는 것으로부터 얻어지는 가치를 크게 향상시킬 수 있다.

전자 컴포넌트 또는 본질적으로 서브조립체(서브조립체는 예를 들어 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 다른 (서브) 기판 및 그 위에 인쇄 및/또는 실장된 (전자) 컴포넌트와 같은 트레이스 및/또는 컴포넌트와 같은 다수의 요소를 이미 포함할 수 있다)와 같은 전기적 특징이 노드에 적어도 부분적으로 매립되는 충전 (제1) 재료는 외부 스톡 또는 오버캐스트(overcast) 또는 성형된 층의 제공으로부터 매립된 특징을 화학적으로 또는 기계적으로 보호하는 것 외에, 예를 들어 노드 내의, 노드에 인접한, 또는 적어도 이에 근접한 상이한 요소들 사이의 열 팽창 관련 불일치 및 유도된 응력을 더욱 안정시키도록 예를 들어 탄성이라는 면에서 예를 들어 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 충전 재료는 바람직하게는 구조에서 기계적 변형 관련 변형율을 감소시킨다.

따라서, 다른 매립된 특징 중 컴포넌트 및 트레이스는 특징 중 적어도 일부의 파손, 분리 또는 상호 불일치와 같은 열 팽창 관련 문제들로 이어질 수 있는 전자 기기 생성 열과 같은 다양한 조건 및/또는 내부 특징을 노드 또는 예를 들어 다수의 노드를 포함하는 더욱 큰 다층 구조가 받더라도 의도된 위치에서 손상되지 않은 상태로 유지된다. 바람직한 재료는 예를 들어 재료의 완성된 응고 상태에서 실질적으로 고무 같은 일관성을 가질 수 있다. 그러나, 재료는 유리하게 예를 들어 전기 요소, 성형 또는 주조된 층, 기판 등과 같은 기능성 요소의 인접한 재료에 대한 우수한 접착력을 제공한다. 또한, 재료는 예를 들어 열 전도성일 수 있거나, 또는 통합된 전자 기기의 열 관리를 더욱 용이하게 하기 위해 원하는 범위까지 이러한 충전제 또는 다른 열 관리 특성으로 보완될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이 노드, 조립체 또는 다층 구조에서 열 관리 요소를 포함하는 것에 의해, 전자 컴포넌트의 과열과 같은 많은 잠재적인 열 관리 관련 문제가 감소되거나 방지될 수 있다.

추가로, 재료는 실질적으로 불투명하거나 투명(예를 들어 LED, 광 검출기 및/또는 가시광선과 같은 매립된 광원(들)의 파장과 같은 선택된 파장을 가지는 광학적으로 투명하거나 적어도 반투명한) 구성으로 제공될 수 있으며, 이러한 구성은 그로부터 도파관, 렌즈, 회절기, 시준기, 반사기 및 마스크와 같은 광학적으로 기능하는 특징의 확립을 용이하게 한다. 또한, 재료는 그 색상을 유지하거나 또는 열(예를 들어, 120℃가 충분하다고 간주될 수 있음) 및/또는 청색 및/또는 자외선과 같은 고 에너지 광자로의 노출로 인해 용이하게 변색되지 않도록 선택될 수 있다. 재료는 일부 실시형태에서 복합형일 수 있고, 구성 재료, 예를 들어 베이스 및 하나 이상의 충전제는 원하는 구조로 제공되어, 평면 층, 라운딩된 형상, 채널 또는 터널 형태 등과 같은 상이한 형상을 획정할 수 있다. 더욱이 재료는 전도성 및 절연 능력의 측면에서 원하는 전기 및/또는 전자기 특성을 가질 수 있으며, 그리고/또는 재료는 예를 들어 본 명세서에서 논의된 바와 같이 발광성일 수 있다.

전기 노드는 일반적으로 예를 들어 효율성, 낮은 전자기 간섭(EMI) 또는 다른 파라미터에 최적화될 수 있는 구조를 가진다. 예를 들어, 스위치 모드 회로는 방사 한계를 충족시키도록 조정되어, 전자기 호환성(EMC) 테스트에서 실패할 위험을 크게 감소시킬 수 있다. 소프트웨어 개발 관점에서, 사전 선택되고 사전 제조된 전기 노드가 매번 처음부터 설계되어야 하는 해결책과는 대조적으로 공지된 구조와 공지의 양호하게 테스트되는 기능성을 가질 것임에 따라서, IMSE 구조를 구현하는데 필요한 노력이 또한 크게 감소될 수 있다. 사전 구성 가능한 기능성 모델에 기초하여 드라이버 코드를 자동 생성할 가능성을 드라이버에 제공하는 것은 기능성의 구현을 가능하게 할 수 있다.

마지막으로, 전기 노드 접근법은 현재 이용 가능한 전기 컴포넌트의 훨씬 더 많은 비율의 사용을 가능하게 하며; 시장에 출시된 새로운 컴포넌트의 대부분은 예를 들어 인쇄 해상도, 접착제 확산 및 튐, 신뢰 가능한 공기의 충전 및 배제와 같은 물리적 한계로 인해 IMSE 구조에 직접 통합하기 어려운 잠재적으로 매우 높은 전력 밀도로 매우 조밀하고 작은 패키지로 패키징된다. 플라스틱에 복잡한 회로와 많은 컴포넌트를 직접 매립하는 문제에 익숙하지 않은 설계자에게, 전기 노드 접근법은 원하는 기능을 컴포넌트형 엔티티(component-like entity)에 통합하는 훨씬 더 안전한 방식이다.

다양한 다른 이점은 다음의 상세한 설명에 기초하여 당업자에게 자명해질 것이다.

표현 "다수의"는 본 명세서에서 1로부터 시작하는 임의의 양의 정수를 지칭할 수 있다.

표현 "복수의"는 각각 이(2)로부터 시작하는 임의의 양의 정수를 지칭할 수 있다.

용어 "제1", "제2", "제3" 및 "제4"는, 본 명세서에서 하나의 요소를 다른 요소(들)와 구별하기 위해 사용되며, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 특별히 우선 순위를 지정하거나 순서를 지정하지 않는다.

본 명세서에서 제시된 본 발명의 예시적인 실시형태는 첨부된 청구범위의 적용 가능성에 제한을 두는 것으로 해석되어서는 안된다. "포함하다"라는 동사는 인용되지 않은 특징의 존재도 배제하지 않는 개방적인 제한으로서 본 명세서에서 사용된다. 다양한 실시형태 및 종속항에 인용된 특징은 달리 명시적으로 언급하지 않는 한 상호 자유롭게 조합 가능할 수 있다.

본 발명의 특징으로 고려되는 신규한 특징은 특히 첨부된 청구범위에 기재되어 있다. 그러나, 본 발명 자체는 추가 목적 및 그 이점과 함께, 그 구성 및 동작 방법 모두에 대하여, 첨부 도면과 관련하여 읽을 때 특정 실시형태에 대한 다음 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.

본 발명의 일부 실시형태는 첨부 도면의 도면에서 제한이 아닌 예로서 예시된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 전기 노드를 개략적으로 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 추가 실시형태에 따른 전기 노드를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 전기 노드와 관련하여 이용 가능한 조립체 및 서브조립체의 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 각각의 실시형태에 따른 다층 구조를 개략적으로 도시한다.
도 9는 전기 노드 또는 관련 조립체 또는 다층 구조를 제조하기 위한 본 발명의 실시형태에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10은 일반적으로 몰드를 이용하는 본 발명의 실시형태에 따른 전기 노드를 제조하는 다양한 잠재적 단계를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 제조 방법의 실시형태를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 제조 방법의 다른 실시형태를 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 제조 방법의 다른 실시형태를 도시한다.
도 14는 전기 노드 및 관련 잠재적 제조 방법의 추가 실시형태를 도시한다.
도 15는 노드의 기능성 요소를 수용하기 위해 기판에서의 오목부 또는 구멍의 잠재적인 제공을 도시한다.

전기 노드, 관련 추가 조립체, 다층 구조, 및 제조 방법의 다양한 실시형태가 각각의 관련된 사용 시나리오에 가장 적합한 새로운 실시형태를 제시할 필요가 있을 때 당업자에 의해 선택적으로 유연하게 그리고/또는 선택적으로 조합되도록 아래에 설명되어 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 전기 노드(100)를 개략적으로 도시한다. 도면은 예를 들어 노드(100)의 단면도 또는 본질적으로 광학적으로 투명한(투명하거나 최대로 약간 반투명한) 충전 재료를 수용할 때의 측면도를 표현하는 것으로 간주될 수 있다.

도 1의 전기 노드(100)는 예를 들어 적어도 하나의 기판(20), 예를 들어 전술한 바와 같은 필름 또는 강성 PCB(인쇄 회로 기판)형 기판을 포함한다. 예를 들어, 노드(100)에, 예를 들어 노드(100) 내에서 서로 평행하게 그리고/또는 상이한 레벨(깊이/높이)로 위치된 몇몇 기판(20)이 있을 수 있다. 점선(101)은 설치시에 노드(100)가 궁극적으로 제공되는 호스트 기판 또는 다른 호스트 구조의 표면과 같은 가상의 타깃 표면을 예시한다. 기판(20)은 본질적으로 평면이거나, 또는 하나 이상의 요소(12, 14)와 같은 추가 요소를 제공하기 전 또는 후에 기판 필름의 열간 성형과 같은 3D 성형에 의해 선택적으로 획득되는 하나 이상의 돌출부(예를 들어, 돔 형상), 오목부(예를 들어, 리셉터클 형상), 곡선 형상, 각진 형상 등과 같은 적어도 국부적인 3D 형상을 포함할 수 있다.

어쨌든, 노드(100)는 대향하는 것 외에 호스트 구조에 설치될 때 호스트 표면과 직접 접촉하도록 구성된 기판(20)을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 노드(100)는 의도된 접촉 표면 또는 호스트 구조(101)와의 경계면으로부터 더 멀리 위치되는 점선으로 그려진 직사각형을 사용하여 도 1에 도시된, 더욱 멀리 또는 더욱 깊게 매립된 기판(20)을 포함할 수 있다(예시에서, 이러한 유형의 기판(20)은 이러한 상부 표면의 적어도 일부분을 획정하지 않으면 노드(100)의 상부 표면에 또는 일반적으로 호스트(101)로부터 본질적으로 가장 먼 표면이 아니면 멀리 있는 표면에 더욱 가깝게 위치된다).

기판(20)은 예를 들어 적어도 제1 측면 상에 전기 요소와 같은 다수의 상이한, 바람직하게는 기능성 요소를 수용하거나 호스팅할 수 있으며, 전기 요소는 이러한 문맥에서 예를 들어 선택된 회로 레이아웃 또는 회로 설계에 따라서 컴포넌트들을 함께 전기적으로 연결하기 위한 트레이스, 또는 '배선' 및/또는 접촉 패드와 같은 전기적, 전기 광학적, 전기 기계적 또는 구체적으로 전자 컴포넌트(12) 및/또는 전도체(14)를 지칭한다. 또한 반대쪽의 제2 측면은 다수의 전기 요소(12, 14) 및/또는 본 명세서에서 일반적으로 논의되는 다른 요소를 포함할 수 있고, 및/또는 노드(100)를 호스트에 부착하기 위해 선택적으로 추가로 이용될 수 있는, 노드(100)의 외부 표면을 획정하는데 사용될 수 있다.

그러나, 호스트 구조의 회로와 같은 외부 전기 회로에 그 안의 노드(100) 및 하나 이상의 전기 요소를 기능적으로, 바람직하게는 전기적으로, 예를 들어 갈바닉 및/또는 전자기적으로, 예를 들어, 유도적으로, 용량성으로 또는 광학적으로 광을 사용하여 결합하기 위한 다수의 연결 요소(16)가 노드(100)에 제공될 수 있다. 그러므로, 유선 및 무선 연결 기술이 모두 적용될 수 있다.

항목(35)은 노드(100) 내에, 이에 인접하거나 또는 멀리 떨어져 제공(예를 들어, 실장 또는 인쇄)될 수 있는 다수의 잠재적 열 관리 요소를 지칭한다. 항목 25는 광 지향, 차단 또는 처리 요소와 같은 하나 이상의 그래픽 또는 광학 요소(예를 들어, 광 전달 요소/광 가이드, 반사기, 마스크, 시준기, 확산기, 렌즈 등)에 관하여, 노드(100)에 포함될 수 있는 다수의 잠재적 추가 요소를 차례로 나타낸다. 추가 요소(25)는 예를 들어 투명 또는 컬러 잉크를 사용하는 기성품 요소 또는 인쇄 가능한 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전술한 요소 중 임의의 요소와 같은 다양한 요소는 인쇄 및/또는 실장과 같은 다른 기술에 추가하여 또는 그 대신에 선택된 감산 기술(들)을 사용하여 기판(20)에 적어도 부분적으로 제공될 수 있다.

보다 상세하게, 노드(100)는 일반적으로 노드(100), 특히 노드의 임의의 전기 요소(12)를 냉각하기 위한 히트 싱크와 같은 다수의 열 관리 특징 또는 요소를 포함할 수 있다. 히트 싱크 및/또는 다른 열 관리 또는 특히 열 교환 특징(들)은 예를 들어 냉각을 제공하기 위해 제1 재료층(30)내로 매립되고 그리고/또는 (예를 들어, 몰딩을 사용하여 그 위에 커버 플라스틱을 제공하기 전 또는 후에 선택적으로 외부에 제공된 비아/홀을 이용하여) 노드(100) 외부에 적어도 부분적으로 제공될 수 있다. 일반적으로 열 관리 요소 또는 특징은 열 관리요소의 포함된 재료(들), 그 치수, 형상 및/또는 (표면) 면적에 의해 제공되는 높은 열 전도성, 예를 들어 방열 특성을 가질 수 있다. 재료(들)는 예를 들어, 열 전도성 중합체, 페이스트, 성형 재료 등에 추가하여 또는 그 대신에 많은 금속(예를 들어, 구리, 은, 알루미늄) 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 본질적으로 단열체인 열 관리 요소가 열 전도체에 추가하여 또는 그 대신에 사용될 수 있다.

열 관리 요소(35)는 노드(100) 내에서 그리고/또는 외부에서 열 에너지/열을 분배, 전달 또는 확산시키도록 유리하게 구성될 수 있다. 열 에너지 또는 열은 노드(100)의 선택된 또는 전체 영역으로 전달되고, 이어서 예를 들어 내부 기판(20) 또는 호스트 기판을 통해 노드(100) 외부로 전달되고, 그러므로 예를 들어 단일 지점에서 냉각을 제공하는 것과 관련하여 노드(100)의 보다 효율적인 냉각을 산출한다. 이러한 것은 노드(100)가 열점을 피하기 위해 고전력 LED 또는 LED 드라이버와 같은 소형 고전력 컴포넌트를 포함하면 특히 유익할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 이러한 열 관리 요소(35) 또는 그것의 적어도 일부의 열 전도성은 바람직하게는 적어도 2 W/mK, 또는 바람직하게는 적어도 10 W/mK, 또는 보다 바람직하게는 적어도 50 W/mK, 또는 가장 바람직하게는 적어도 100 W/mK일 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 보다 낮은 열 전도성을 가지는 다양한 재료는 단열체로서 간주될 수 있는데 반하여, 보다 높은 열 전도성과 관련된 재료는 일반적으로 예를 들어 냉각/열 전달 목적을 위해 열 전도체로서 더욱 효과적으로 이용될 수 있다. 원하는 열 전도성은 예를 들어 열 관리 요소(35)의 적절한 재료 선택에 의해 획득될 수 있다. 일부 실시형태에서, 적어도 10 W/mK의 열 전도성을 가지는 플라스틱 재료가 이용될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 구리, 알루미늄, 아연과 같은 금속 재료 또는 Sn-Ag3.5-Cu9.0과 같은 주석-은-구리(Sn-Ag-Cu) 조성물은 열 관리 요소(35) 또는 적어도 그 일부에 사용될 수 있다. 다양한 이러한 금속의 열전도율은 적어도 약 60 W/mK이다. 그러므로, 아주 많은 금속이 전형적인 플라스틱 재료보다 양호한 열 전도성을 제공하며, 이는 열 관리를 위해 본 발명의 다양한 실시형태에서 이용될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 열 우물, 열 슬러그 또는 열 패드와 같은 열 관리 요소(35)는 예를 들어 전기 또는 전자 컴포넌트의 구리 또는 구리 합금을 포함하는 것과 같은 리드 프레임에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어 열 우물은 PCB와 같은 기판을 통한 입구의 매트릭스에 의해 구현될 수 있다. 열 우물은 특히 유리하게 다층 기판에서 이용될 수 있다. 열 슬러그 또는 패드의 예는 축소된 소형 패키지(thin shrink small outline package, TSSOP) 또는 쿼드 플랫 무 리드(quad flat no lead, QFN) 패키지에 배열된 열 전도성 재료를 포함할 수 있다.

실시형태에 따르면, 전기 노드(100)는 기판(20)과 같은 회로 기판, 또는 금속 코어를 가지거나 고온 동시 소성 세라믹(high temperature cofired ceramics, HTCC) 또는 저온 동시 소성 세라믹(low temperature cofired ceramics, LTCC)과 같은 다층 세라믹 기술에 기초한 전기 요소(12)를 포함할 수 있으며, 이러한 것은 열 전도를 통해 냉각 및/또는 가열을 추가로 제공할 수 있다.

실시형태에 따르면, 열 관리 요소(들)(35)는, 전용 요소(들)에 포함하는 것에 추가하여 또는 그 대신에, 전기 노드(100)의 다수의 요소 및/또는 컴포넌트와 통합될 수 있다. 예를 들어, 이러한 것은 치수와 같은 특성으로 설계된 전기 전도체를 이용하는 것을 수반하며, 이러한 것은 히트 싱크 또는 열 전도성 요소와 같은 열 관리 요소(35) 또는 적어도 그 일부분으로서 기능한다.

다양한 실시형태에서, 전기 노드(100)는 히트 싱크, 열 슬러그, 열 우물 중 적어도 하나와 같은 열 관리 요소(35)를 포함할 수 있다. 열 관리 요소(35)는 예를 들어 재료(30) 내에 완전히 또는 부분적으로 또는 재료 외부에 적어도 부분적으로 유지되도록 배열될 수 있다. 열 관리 요소(35)는 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 절단 또는 관통 구멍을 통해 노드(100)의 외부를 통해 배열될 수 있다. 또한, 열 관리 요소(35)는 만약 있다면 기판(20)을 통해 연장되도록 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 열 관리 요소(35)의 일부로서 전기 연결 요소(16)는 두꺼운 구리 전도체와 같이 높은 열 전도성을 가지는 재료를 포함하거나 재료로 이루어질 수 있다. 히트 파이프와 같은 열 관리 요소(35) 또는 요소(35)들은 대안적으로 또는 추가적으로 히트 싱크로서 동작하거나 전기 노드(100) 안팎으로 열을 전도하기 위해 요소(16)와 관련하여 배열될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 전기 노드(100)는 예를 들어 보호 층에 추가하여, 열 관리 요소(35)로서 동작하도록 열 전도성 제1 재료층(30)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 재료층(30)은 열 전도성 재료를 이용하는 것에 의해 처리 유닛 또는 저항기와 같은 열 생성 컴포넌트가 있는 대응하는 위치에서와 같이 부분적으로만 제공될 수 있는 한편, 제1 재료층(30)의 나머지는 다른 재료일 수 있다.

전기 노드(100)가 호스트 기판 또는 구조(예를 들어, 도 3 내지 도 8 및 도 14의 구조 참조) 상에 배열된 다양한 실시형태에 따르면, 노드(100)의 열 관리 요소(들)(35)는 호스트 기판의 외부 열 관리 요소(들)(35)와 열적 연결로 배열될 수 있었다. 예를 들어, 전기 노드(100)와 대응하는 위치로 호스트 기판 상에 배열된 흑연 또는 구리 테이프의 조각과 같은 흑연 또는 구리가 있을 수 있다. 더욱이, 이러한 열 전도성 요소는 예를 들어, 노드(100)로부터 멀어지게 열을 전도하기 위해 호스트 기판을 따라서 연장될 수 있다.

호스트 기판 또는 구조 상에 배열되고 노드(100) 상에 성형 또는 주조된 재료층을 포함하는 전기 노드(100)를 포함하는 다양한 실시형태에서, 성형 또는 주조된 재료층의 적어도 일부는 열 전도성 재료일 수 있다.

탄성 재료층(30)은 전기 요소(들)(12, 14) 및 잠재적으로 추가 요소(25, 35)가 층(30)의 관련된 하나 이상의 재료에 실질적으로 완전히 매립되지 않으면 적어도 부분적으로 매립되도록, 바람직하게는 적어도 기판(20)의 제1 측면 상에 사출 성형 또는 주조와 같은 성형에 의해 제공되었다. 따라서, 재료(30)는 기판(20) 위에 보호 커버(10)를 획정한다. 잠재적으로 포함된 기판(들)(20)과 함께 노드(100)의 바디(충전물)를 형성하는 것이 또한 고려될 수 있다.

사용되는 제조 방법, 재료 및 예를 들어 몰드 형상에 의존하여, 만약 있다면, 층(30) 및 일반적으로 노드(100)는 하나 이상의 상이한 형상을 나타낼 수 있다. 두서너 가지 예를 들면, 직사각형, 사다리꼴, 절두형, 이등변 사다리꼴, 기판 필름을 향해 짧은 베이스를 가진 이등변 사다리꼴, 기판 필름을 향해 긴 베이스를 가진 이등변 사다리꼴의 형상, 라운딩된 형상, 라운딩된 직사각형, 라운딩된 이등변 사다리꼴, 삼각형, 라운딩된 삼각형, 반원, 돔, 볼록, 종 형상, 버섯 형상, 원추형, 반타원형, 및 물방울 또는 기둥 형상이 있을 수 있다.

그러므로, 당업자라면 라운딩된 직사각형 형상을 가지는 도시된 실시형태(100)가 단지 예시일 뿐이고, 또한 단지 예시적인 추가 형상이 예를 들어 (100b) 및 (100c)로 도시된다는 사실을 인식할 것이다.

그러나, 예시(100, 100b, 100c)는 재료층(30)과 기판(20)의 접경을 정렬하기 위한 다양한 대안을 추가로 묘사한다. 도면 부호 (100)으로 도시된 바와 같이, 층(30)이 구성된 기판(20) 상의 제1 측면은 예를 들어 그 주변(가장자리 근처)에서 층(30)의 재료가 없이 여전히 남아있을 수 있다. 대안적으로, 도면 부호 (100b)에서 도시된 바와 같이, 층(30)은 기판(20)의 가장자리를 넘을 수 있다. 도면 부호 (100c)에 도시된 추가 옵션으로서, 층(30) 및 기판(20)은 층(30)이 기본적으로 기판(20)(그의 제1 측면) 전체를 덮지만 본질적으로 그 가장자리를 넘지 않도록 정렬될 수 있다.

도 1과 관련하여 위에서 언급된 것은 마찬가지로 도 2의 실시형태(200, 200b, 200c)와 관련하여 적용 가능하며, 그러므로 불필요하게 반복되지 않는다. 도 2는 기본적으로 노드의 대안적인 측면 또는 단면 형상을 도시한다. 그래서, 예를 들어 실질적으로 직사각형 형상 대신에, 이등변 사다리꼴 형상과 같은 다양한 버섯 또는 사다리꼴 형상이 마찬가지로 적용 가능하다.

요소(12, 14, 16, 25, 35) 중 임의의 요소는 예를 들어 기판(20)의 표면과 같은 타깃 표면 위에 부착 가능 또는 실장 가능(기성품)형, 또는 직접으로 추가 인쇄 가능(스크린 인쇄, 잉크젯 등), 또는 그렇지 않으면 재현 가능할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 추가 실시형태에 따른 전기 노드(300, 400)를 개략적으로 도시한다. 이들 노드(300, 400)는 일반적으로 본 명세서에서 설명된 전기 노드의 기본 원리를 따를 수 있으며, 이에 따라, 관련 세부 사항은 불필요한 반복을 피하기 위해 생략된다. 그러나, 도면은, 하나 이상의 노드(300, 400)를 수용할 수 있고 예를 들어 도 6의 설명과 관련하여 이후에 더욱 상세히 논의되는 상이한 다층 구조를 제공하기 위한 주조 또는 성형된 재료층(들)에 의해 추가로 덮일 수 있는 호스트 기판(60)과 같은 일부 추가 요소로 보완되었다.

이미 위에서 언급된 바와 같이, PCB 또는 예를 들어 플라스틱 및/또는 유기 재료의 필름형 기판과 같은 호스트 기판(60), 및 전자 기기, 광학 기기, 열 관리 요소 등과 같은 잠재적인 다른 요소에 추가하여 그 위에 배열된 적어도 하나의 전기 노드(100)가 제공될 수 있다. 호스트 기판(60)은 바람직하게는 전기 노드(100)가 예를 들어 전도성 접착제 또는 땜납을 사용하는 것에 의해 부착될 수 있는 전기 전도성 재료가 제공된 접점 또는 접촉 영역(61)과 같은 전기 연결 요소를 포함한다. 요소(61)는 노드(300)의 매립형 전자 기기와 같은 내부 회로와 외부 회로 사이의 원하는 기능성, 또는 구체적으로 전기 연결을 제공하기 위해 노드(300)의 연결 요소(16)와 협력하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 전기 노드(300)는 관련된 일반 철학에 따라서, 포함된 요소(12, 14)에 의존하여 하나 또는 다수의 기능을 수행하도록 구성된 컴포넌트형 엔티티이다. 노드(300)와 호스트 기판(60) 사이의 연결은 비록 갈바닉 연결로 도시되었지만 용량성 또는 유도성(또는 광학) 연결과 같이 전자기적으로, 그러므로 궁극적으로 무선으로도 배열될 수 있다. 또한, 전기 노드(300)의 재료층(30)은 다양한 요소들 사이의 열 팽창 차이의 해로운 효과를 감소시키는 것 외에, 유리하게 예를 들어 플라스틱에 의해 오버몰딩되고 그리고/또는 일반적으로 추가 재료에 의해 덮일 때 캐비티(15)에 있는 컴포넌트를 보호한다.

도 4에서의 전기 노드(400)는, 예를 들어 적어도 하나의 전기 요소(12)와 제1 재료층(30) 사이에 형성되는 에어 포켓을 감소시키기 위해 예를 들어, 적어도 하나의 전기 요소(12) 상에서 특정 재료 또는 재료층(65)이 그 안에 제공되었다는 것을 제외하면 도 3에 도시된 것과 유사하다. 재료(들)(65)는 1차 충전(제1 층)(30)의 재료(들)와 다를 수 있다. 제2 재료층(65)은 적어도 하나의 전기 요소(12), 또는 다수가 존재한다면 이들 중 적어도 일부를 덮을 수 있고, 선택적으로 또한 제2 기판(20)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 제2 재료층(65)은 예를 들어, 액체 수지와 같이 매우 쉽게 유동하고 완전히 습윤되는 재료를 포함하거나 또는 이러한 것일 수 있다. 제2 재료층(65)은 전자 컴포넌트와 같은 전기 요소(12) 및/또는 구조의 일부 사이의 작은 갭 내로 유동하고, 그러므로 제1 재료층(30)의 적용을 용이하게 하기 위해 기하학적 형상을 단순화하고 그리고/또는 표면(들)을 매끄럽게 하는 사전 충전 재료로서 유리하게 사용될 수 있다.

제2 재료층(65)은 예를 들어 IC 컴포넌트의 모세관 언더필(capillary underfill)에서 전형적으로 사용되는 재료 또는 유사한 재료일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 그러므로, 재료층(65)은 액체 유기 수지 결합제와 무기 충전제의 혼합물일 수 있다. 유기 결합제는 예를 들어 에폭시 수지 혼합물 또는 시아네이트 에스터를 포함할 수 있다. 무기 충전제는 예를 들어 실리카를 포함할 수 있다.

명시적으로 도시되지 않았더라도, 전기 노드의 일부 실시형태에서, 필름 또는 다른 유형의 추가 층은 예를 들어 적절한 라미네이션(예를 들어, 압력, 열 및/또는 접착제) 또는 성형 기술을 사용하여 보호, (그래픽 패턴, 표시 및/또는 마스킹 특징과 같은 시각적 요소를 포함할 수 있는) 광학 및/또는 부착 목적을 위해 예를 들어 재료층(30) 위에 제공될 수 있었다. 그러므로, 추가 층은 노드 외부의 적어도 일부를 획정할 수 있다.

도 5는 (500)에서 본 발명에 따른 조립체의 전기 노드 스트립 또는 시트형 실시형태를 개략적으로 도시한다. 그러나, (520)에서, 전기 노드에 포함될 수 있는 서브조립체가 도시된다. 서브조립체는 예를 들어 본 명세서에서 서브기판으로서 지칭되는 그 자체의 회로 기판(예를 들어, PCB)과 같은 기판을 포함할 수 있다. 그러나, 서브조립체는 전위 (서브) 기판에 제공되는 전자 컴포넌트 및/또는 트레이스와 같은 다양한 기능성 요소를 포함할 수 있다.

(500)에서, 표현은 예를 들어 선택적으로 기판(20, 60)에 형성된 하나 이상의 오목부에서 다수의 노드 또는 서브조립체(502)를 호스팅하도록 구성된 기판 필름과 같은 세장형 기판(20, 60)을 예시한다.

(520)에서, 전기 노드(100)에서 이용 가능한 서브조립체의 실시형태가 도시된다. 서브조립체(520)는 서브조립체의 내부 전기 회로를 형성하는 상호 연결된 요소를 바람직하게는 포함하는 하나 이상의 전기 요소(12, 14)와 같은 복수의 기능성 요소를 포함할 수 있다. 서브조립체는 전력, 접지, 제어 신호 및/또는 (다른) 데이터를 위한 것과 같은 연결 요소(16)의 전기 접점 또는 일반적으로 전기 또는 전자기 또는 다른 형태의 입력 및/또는 출력을 예를 들어 그 주변 부분에 더 포함할 수 있다. 그러나, 하나 또는 다수의 기능을 가지고 그리고/또는 이를 수행하도록 구성된 다양한 다른 종류의 서브조립체 또는 전기 회로는 상기에서 설명되거나 도면에 도시된 전기 회로에 제한되지 않는 본 발명의 상이한 실시형태에 따라서 전기 노드 내로 배열될 수 있다는 것을 유의해야 한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 각각의 실시형태에 따른 다층 구조를 개략적으로 도시한다.

다층 구조(600)는 적어도 하나의 전기 노드(602)를 포함할 수 있다. 이러한 노드에 포함될 수 있는 특징 및 노드(602)가 가질 수 있는 전체 구성 및 형태의 종류는 실제 노드의 다른 실시형태의 설명과 관련하여 합리적인 정도로 본 명세서의 어딘가에서 설명되며, 이에 따라, 관련된 고려 사항은 불필요한 반복과 중복을 줄이기 위해 생략되었다. 그럼에도 불구하고, 구조(600)는 기판 필름과 같은 호스트 기판(60) 상에 제공된 (예를 들어 포함된 요소 및/또는 기능에 관하여) 하나 이상의 서로 다르거나 유사한 노드(602), 및 예를 들어 전기 노드(들)(602)를 적어도 부분적으로 덮는 성형 또는 주조되거나 또는 그렇지 않으면 생성된 재료층(90)을 포함할 수 있다. 이어서, 2개 이상의 노드는 구조(600)에 제공된 회로 설계의 전기 전도체와 같은 중간 특징에 의해 전기적으로 함께 연결되었다. 2개 이상의 노드(602)는 원래 제조되었거나 또는 추후에 기판(60)과 같은 공통 기판 상에 실장되었을 수 있다(따라서 자체의 전용 기판도 포함한다).

재료(30)에서와 같이, 재료층(90)은 선택된 파장과 관련하여 적어도 부분적으로 전자기적으로 또는 구체적으로 광학적으로 투명하거나 반투명할 수 있고, 그러므로 가시광선은 예를 들어 다층 구조(예를 들어, 광에 기초한 조명 또는 표시 기능) 및/또는 그 안에 포함된 노드(들)(602)의 동작의 관점으로부터 유익한 것으로 간주되면 층(90)을 통해 이동할 수 있다.

또한, 추가 기판 및/또는 필름(95)과 같은 선택적 층은 만약 있다면, 예를 들어 노드(602) 또는 일반적으로 구조(600)의 외부 광원 또는 LED 또는 다른 내부 광원에 의해 방사되는 바와 같은 광을 적어도 국부적으로 통과시키기 위해 투명 또는 반투명 윈도우와 같은 다수의 장식 및/또는 기능성 요소를 획정하기 위해 유색 잉크 및/또는 (다른) 마스킹 특징을 구비하고 선택적으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 층(95)의 재료는 가시광선과 같은 선택된 파장과 관련하여 실질적으로 불투명, 반투명 또는 투명할 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 광원 외에, 노드(602) 및 구조(600)는 광 검출기 또는 일반적으로 광 또는 방사선 민감성 요소를 포함할 수 있으며, 이에 따라, 이러한 것들은 관련 노드(602) 또는 심지어 구조(600)의 외부 환경과 광학 또는 전자기적으로 연결되는 것을 선호할 수 있다.

그러나, 구조(600)는 호스트 기판(60) 상에 제공(실장, 인쇄 등)된, 선택적으로 예를 들어 층(90)에 적어도 부분적으로 매립된 전기 요소, 구체적으로 트레이스(64) 및/또는 전자 컴포넌트(55)와 같은 전도체를 호스팅할 수 있다. 이러한 요소(55) 중 적어도 일부는 예를 들어, 호스트 기판(60) 상에 더욱 큰 회로 설계의 적어도 일부분을 선택적으로 획정하는 접점 및/또는 전도체 트레이스와 같은 적용 가능한 연결 요소를 통해 노드(들)(100), 그 안의 요소(들)(12)에 기능적으로, 예를 들어 전기적으로 결합될 수 있다.

도 7은 다수의 적용 가능한 열 관리 특징 또는 요소(35)가 제공된 전기 노드(702) 및 다층 구조(700)의 추가 실시형태를 개략적으로 도시한다. 도시된 실시형태에서, 열 관리 요소를 포함하는 다양한 다른 실시형태와 마찬가지로, 열 관리 요소(35)는 예를 들어 전기 노드(702)의 외부에 있는 요소의 일부 또는 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90%(예를 들어, 부피, 면적 및/또는 중량)를 가지는 것과 같이 선택적으로 적어도 부분적으로 배열될 수 있는 히트 싱크를 포함할 수 있다. 그러나, 다양한 실시형태에서, 히트 싱크는 노드(100) 및/또는 구체적으로 재료층(30) 내부에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다. 바람직하게는, 만약 있다면, 열 관리 요소(35)와, 노드(702) 내에 배열되고 예를 들어 전력이 공급될 때 그리고/또는 사용될 때 열을 생성하는 적어도 하나의 전기 요소(12) 사이에서, 호스트 기판(60) 및/또는 기판(20)에 있는 개구를 통하는 것과 같은 열 전도 경로가 있을 수 있다. 열 전도 경로는 추가적으로 또는 대안적으로 경로를 형성하기 위해 본질적으로 서로 접촉하여 배열되는 열 전도 페이스트 및/또는 열 전도성 부분 또는 층을 포함할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 열 및 전기 전도 경로는 예를 들어 열 및 전기 모두를 전도하는 선택된 금속 및/또는 다른 재료를 포함하는 커넥터 또는 전도체와 같은 전용 요소에 추가하여 또는 그 대신에 적어도 하나의 공통 요소에 의해 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 또한, 호스트 기판(60) 및/또는 노드(702)의 외부 표면에 배열된 열 전도성 재료, 예를 들어 흑연 또는 구리 테이프의 조각과 같은 흑연 또는 구리가 있을 수 있다. 선택적으로, 외부 회로에 연결되는 노드(702)의 커넥터와 같은 연결 요소는 열 관리 요소(35)의 적어도 일부를 호스팅하거나, 이에 부착되거나, 또는 이를 획정할 수 있다.

도 8은 다수의 관련 열 관리 요소(35)가 제공된, 전기 노드의 다른 실시형태(802)를 개략적으로 도시한다. 열 관리 요소(35)는 열 전도성 재료를 사출 성형하는 것에 의해 배열될 수 있다. 이러한 열 관리 요소(35)는 예를 들어 투샷(two-shot) 성형 기술에 의해 확립될 수 있다. 히트 싱크 또는 히트 파이프와 같은 열 관리 요소(35)의 재료가 노드(802)의 열 생성 요소에 충분히 근접하도록, 기판(20)에서와 같이, 노드(802)에서의 절단 또는 구멍 또는 관통 구멍과 같은 개구가 있을 수 있다.

도 9는 (900)에서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 전기 노드를 제조하는 방법의 시작에서, 시작 단계(902)가 실행될 수 있다. 시작하는 동안, 재료, 예를 들어, 기판, 컴포넌트 및 도구 선택, 취득, 교정 및 다른 구성 작업과 같은 다수의 필요한 작업이 수행될 수 있다. 개별 요소 및 재료 선택이 함께 작용하고 선택된 제조 및 설치 프로세스를 존속시키도록 특별한 주의가 취해져야만 되며, 이는 당연히 바람직하게는 제조 프로세스 사양 및 컴포넌트 데이터 시트에 기초하여 또는 예를 들어 생산된 프로토타입을 조사하고 테스트하는 것에 의해 점검된다. 특히, 성형/IMD(in-mold decoration), 라미네이션, 접착, (열) 성형, 전자 기기 조립, 절단, 천공 및/또는 인쇄 장비와 같은 사용된 장비는 이러한 단계에서 동작 상태로 증가될 수 있다.

(904)에서, 노드에 포함될 적어도 하나의 기판이 획득될 수 있다. 기판은 예를 들어, 플라스틱, 잠재적으로 유연한 기판 필름 또는 PCB를 포함할 수 있다. 하나의 대안에 따르면, 기판은 적절한 소스 재료(들)로부터 제조되는 것에 의해, 선택적으로 압출 또는 예를 들어 사출 성형에 의해 획득될 수 있다. 바람직하게는, 기판(들)은 전기 절연 재료를 포함하지만, 또한 전기 전도성 및/또는 다른 특성에 관하여 이종 부분을 가지는 복합 기판이 이용될 수 있다. 기판(들)은 예를 들어 본질적으로 평면일 수 있다. 일부 실시형태에서, 기판 재료의 기성품 요소, 롤 또는 플라스틱 필름의 시트가 획득될 수 있다.

선택적으로, 기판이 처리된다. 기판은 예를 들어, 필요에 따라 코팅, 천공, 절단되고, 그리고/또는 개구, 노치, 오목부, 구멍, 절단 등이 제공될 수 있다. 초기 및/또는 결과적인 처리된 기판은 예를 들어 직사각형, 정사각형 또는 원형 형상을 가질 수 있다. 기판은 일반적으로 또는 적어도 선택적으로 그 위에 제공될, 광원의 방사 주파수/파장, 또는 광 검출기의 검출 주파수/파장과 같은 광의 선택된 주파수/파장과 관련하여 적소에서 불투명, 반투명 또는 실질적으로 투명할 수 있다. 기판은 열가소성 재료를 포함할 수 있지만, 본 명세서에에서 논의된 바와 같이, 매우 다양한 상이한 재료가 기판 및 본 명세서에서 고려되는 다른 요소에 사용하기 위해 적용될 수 있다.

다음으로, 다수의 기능성 요소가 기판에 제공될 수 있다.

(906)에서, 기판(들)에는 예를 들어 전기 배선 및/또는 그래픽이 제공될 수 있다. 스크린 인쇄, 잉크젯, 철판 인쇄, 그라비어 또는 오프셋 리소그래피 인쇄와 같은 인쇄 전자 기술은 PCB형 또는 유사 기판과 관련된 에칭과 같이 잠재적인 다른 방법에 추가하여 상기 목적을 위해 이용될 수 있다. 그러므로, 일반적인 회로 레이아웃이 타깃 기판(들)에 제공될 수 있다.

예를 들어, 전자 컴포넌트를 전기적으로 결합하기 위한 원하는 회로 패턴 또는 회로 설계, 및/또는 접촉 패드(또는 다른 접촉 영역)의 다수의 전도체 라인을 획정하는 다수의 전도성 트레이스가 타깃 기판(들)에 제공된다. 또한 예를 들어 컬러 층, 그래픽, 시각적 표시기, 전기 절연체, 코팅 등의 인쇄 또는 다른 제공을 수반하는 기판 필름을 배양하는 추가 작업이 여기에서 일어날 수 있다.

(908)에서, 전기 또는 전자 컴포넌트와 같은 다수의 컴포넌트가 실장(예를 들어, SMD형, 즉 표면 실장 기술 컴포넌트)에 의해 그리고/또는 예를 들어 OLED를 고려하는 인쇄된 전자 기기에 의해 추가적으로 제공될 수 있다. 접착(선택적으로 예를 들어 전기 전도성 접착) 및/또는 땜납이 예를 들어 컴포넌트를 고정하는데 이용될 수 있다.

그러나, 다수의 전기 기계 또는 전자 광학 요소가 제공될 수 있다.

추가로, 열 전도성 재료를 포함하는 열 관리 요소(냉각 요소 등)와 같은 다수의 추가 기능이 이러한 단계에서 그리고/또는 추후에 구성 중인 노드에 제공될 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크, 열 슬러그 또는 열 우물이 제공될 수 있다.

항목 (920)은 적용 가능할 때 원하는 3D 형상으로 기판들을 렌더링하기 위해 임의의 기판의 선택적인 성형을 참조한다. 예를 들어, 열간 성형이 이용될 수 있다. 대안적으로, 상기 성형은 예를 들어 관련 기판 상에서의 컴포넌트의 제공(908) 전에 일어날 수 있지만, 이러한 경우에, 이미 3차원 타깃 상에서 기성품 컴포넌트 또는 다른 요소를 후속적으로 설치하기 위해 3D 조립체가 요구되었을 것이다.

보다 상세하게는, 일부 실시형태에서, 노드 또는 호스팅 다층 구조에 포함될 기판 필름(들) 및/또는 다른 필름(들)은 바람직하게는 진공 또는 압력 성형과 같은 열간 성형을 통해 원하는 3d-형상(적어도 국부적으로 실질적으로 비평면 형상)을 나타내도록 형성될 수 있다. 또한 냉간 성형이 적용될 수 있다. 성형 기술과 관련하여, 예를 들어 상기 압력 성형은 정확하고 분명한 세부 사항을 가진 기판에 제공하기 위해 적용될 수 있으며; 압력 성형은 바람직하지 않은 흐름을 일으키고 이를 통해 압력 강하를 초래할 수 있는 (관통) 구멍이 기판에 없을 때 일반적으로 바람직할 수 있다. 성형은 예를 들어 노드의 하나 이상의 기능성 요소 및 선택적으로 제1 재료층의 재료를 적어도 부분적으로 수용하기 위한 오목부를 기판에 제공하기 위해 적용될 수 있다. 몇몇 이러한 오목부조차 공통 기판에 형성될 수 있다. 이어서, 단일 노드는 노드에 전용될 수 있는 기판 상의 하나 이상의 오목부를 통합할 수 있다. 그러나, 공통 기판에는 몇몇 오목부가 제공될 수 있으며, 각각의 오목부는 예를 들어 노드에 연결된 전기 전도체를 포함하는 전체 회로 설계에 의해 여전히 적어도 기능적으로 서로 연결된 개별 노드에 관련된다.

그러나, 전자 기기/서브기판(예를 들어, 전자 컴포넌트가 이미 공급된 PCB, 인쇄 회로 기판)의 이미 통합된 서브조립체를 임의의 기판에 제공하고 접착제(선택적으로 전도성) 및/또는 땜납으로 이를 고정하는 것이 가능하다. 전기 노드는 그 자체가 궁극적으로 통합된 서브조립체이기는 하지만, 포함된 전기 요소로서 하나 이상의 구성 서브조립체를 통합할 수 있다.

(910)에서, 노드의 적어도 제1 재료층(즉, 1차 충전물)을 구성하는 하나 이상의 재료는 바람직하게는 본질적으로 재료(들)의, 열, 광학 및/또는 압력 경화를 선택적으로 통합하는 응고 후에, 통합된 전기 노드를 확립하기 위해 그 안에 있는 항목 (906) 및 (908)에 노드 내에 제공된 트레이스 및/또는 컴포넌트와 같은 다양한 요소의 적어도 일부를 매립하는 기판 상에 그리고/또는 기판 내에 사전 응고된 상태로 제공된다. 항목(910)을 수행하기 위한 상이한 실시형태가 도 10 내지 도 14에 도시되고, 관련된 명세서에 상세히 설명된다. 1차 충전 이전에 아직 제공되지 않았으면, 보완 충전 재료가 다음에 제공될 수 있다. 상이한 재료가 교대로 제공될 수 있다. 광학 도관과 같은 하나 이상의 내부 캐비티는 예를 들어 광을 전달하거나 또는 다른 목적을 위해 노드 내에서 재료를 교대하는 것(예를 들어, 광의 전파에 기초한 내부 전반사가 그 경계면에서 일어날 수 있도록 투명/반투명 재료 대 불투명 재료 또는 굴절률이 높은 재료 대 굴절률이 낮은 재료)에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 제1 재료층은 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 원하는 기능을 가지는 하나 이상의 충전제가 제공된 베이스 재료를 포함할 수 있다.

항목 911은 제1 재료층의 재료(들)의 흐름을 제한하기 위해 기판 상에서 가능한 안내 구조를 제공하는 것과 같은 항목 910에 관한 준비 활동을 참조할 수 있다.

이러한 단계 또는 항목 (912)에서(예를 들어, (908)에서 이미 있지 않다면), 방법은 예를 들어 전기 노드에 적어도 하나의 전기 접점 또는 연결 요소를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 요소(16)는 전기 요소(12)와 같은 적어도 하나의 기능성 요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 요소(16)는 광학적이지 않으면, 특히 노드(100) 외부로부터, 예를 들어 호스트 구조 또는 호스트 기판으로부터 노드(100) 내로 갈바닉, 용량성 또는 유도성 연결과 같은 원하는 전기 또는 전자기 연결을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 것은 예를 들어, PCB 또는 (플라스틱) 필름과 같은 호스트 기판의 전기 접촉 요소에 땜납되거나 또는 전도성 접착제를 사용하여 선택적으로 추후에 부착될 수 있는 전기 접촉 패드(16)를 가지는 것을 수반할 수 있다. 다양한 실시형태에 따르면, 요소(16)는 노드의 주변 부분에 또는 구체적으로 노드(100)에 전기 연결을 제공하기 위한 기판 또는 그 안의 충전물에 배열될 수 있다. 전기 연결 및 연결 요소(들) 대신에 또는 이에 추가하여, 유도성 또는 용량성 결합 가능 연결 요소(들)와 같은 전자기 결합이 예를 들어 대응하는 결합 루프와 같은 형태로 제공될 수 있다.

그러므로, 하나 이상의 노드 및 열 관리 요소, (전자) 컴포넌트 및/또는 트레이스와 같은 보충 추가 요소가 공통 호스트 기판에 제공될 수 있다. 예를 들어, 접착제는 상기 목적을 위해 이용될 수 있고, 호스트 및/또는 노드, 또는 호스트에 노드/요소를 고정하기 위한 다른 요소의 원하는 위치에 분배될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 접착제는 기계적 고정 특성에 더하여 전기 연결성을 제공하기 위해 전기 전도성일 수 있다.

공통 기판 상에 제공된 그리고/또는 원래 확립된 하나 이상의 노드 및 선택적으로 추가 요소는 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 원하는 일체형 다층 구조를 확립하기 위하여 성형 또는 주조된 재료, 코팅, 필름 등에 의해 선택적으로 덮여질 수 있다.

실제로, 노드 통합형 열 관리 요소에 추가로 또는 그 대신에, 이러한 요소는 예를 들어 노드 제공 후 또는 전에 임의의 전기 노드의 외부에 있는 다층 구조의 호스트 기판에 제공될 수 있다.

커넥터, 다른 연결 요소 또는 전도체와 같은 특징은 일부 실시형태에서 다른 또는 가능한 "1차" 기능 외에, 예를 들어 재료 선택(예를 들어, 적절한 금속과 같은 전기 및 열 전도성 재료가 모두 사용될 수 있는) 및 형상/치수에 관한 특징의 설계에서 고려될 수 있는 앞서 논의된 열 관리 기능을 또한 가질 수 있다.

914에서, 방법 실행이 종료된다.

도 10은 1000에서, 충전 재료의 제공을 위해 몰드를 일반적으로 이용하는 본 발명의 실시형태에 따른 전기 노드를 제조하는 방법을 도시한다.

전기 요소(12, 14), 연결 요소(16) 및/또는 열 관리 요소와 같은 다수의 원하는 요소가 제공된 적어도 하나의 기판(20)은 몰드(1007)에 의해 획정된 리셉터클 내로 원하는 배향으로 배열될 수 있다. 리셉터클의 바닥을 향하거나 또는 반대쪽의 개구를 향한 그 측면 상에 제공되는 요소와 같은 몰드(1007) 내로의 기판(20)의 위치에 대한 선택은 도면에서 점선으로 도시되었다. 요소 중 하나 이상을 적어도 부분적으로 매립하는 탄성 재료(30)는 모든 요소가 아니라면 리셉터클 전에 제공되고 그리고/또는 추후에 유동 상태로 제공되었다. 재료의 응고는 예를 들어, 그 경화 특성에 의존하여 열적으로 또는 압력에 의해 지원되거나 안내될 수 있다. 응고 후에, 확립된 노드는 몰드(1007)로부터 제거될 수 있거나, 몰드(1007)가 일회용이면, 선택적으로 몰드를 파괴하는 것에 의해 노드 주위로부터 몰드(1007)를 제거할 수 있다. 노드가 호스트 기판에서 어떻게 배향되는지는 경우에 따라 결정될 수 있다. 예시된 경우에, 노드는 예를 들어 확립된 실질적으로 이등변 평행 사변형 형상의 짧은 변 또는 긴 변이 호스트와 접촉하도록 위치될 수 있다.

당업자는 노드의 다양한 실시형태에서, 가능한 제조 관련 제약을 고려하는 것 외에, 호스트에 설치될 때 요소가 원하는 대로 기능하는 것을 보장하도록, 호스트 기판에 대한 노드의 의도된 추후 정렬에 기초하여, 전기 요소(12, 14), 연결 요소(16) 또는 열 관리 요소와 같은 노드의 요소가 노드에 위치될 수 있다는 사실을 쉽게 이해할 것이다.

도 11은 (1100)에서, 본 발명에 따른 선택적으로, 실질적으로 연속적인 유형의 제조 방법의 실시형태를 도시한다. (1102)에서, 다수의 노드(그 서브조립체)를 위한 트레이스, 컴포넌트, 접촉 패드 등과 같은 전기 요소를 포함하는 요소는 예를 들어 적용 가능한 실장 및/또는 인쇄 기술에 의해 선택적으로 연속적이거나 공유된 기판(20) 상에 제공될 수 있다. 기판(20)은 예를 들어 이동 벨트 상에 위치될 수 있었다. (1104)에서, 제1 재료층의 재료(30)는 선택적으로 커튼 코팅에 의해 기판 상에 적용되고, 이어서, (1106)에서, 전기 노드 및 관련 보호 커버(10)의 원하는 타깃 형상에 따라서, 선택적으로 롤러 또는 플레이트형 몰드(1107), 예를 들어 다중 캐비티 몰드를 이용하여 형상화된다. (1108)에서, 다수의 처리 작업은 결과적인 조립체에 대해 실행될 수 있다. 예를 들어, 다중 노드 조립체의 경우에, 조립체(또는 적어도 공유 기판(20))는 각각 전기 노드를 획정하는 보다 작은 조각으로 절단될 수 있다.

도 12는 (1200)에서, 본 발명에 따른 제조 방법의 다른 실시형태를 도시한다. 여기에서, 제1 재료층의 재료(30)는 예를 들어 분배 노즐(1202)을 통해 적어도 하나의 전기 요소, 가능한 다른 요소(들) 및 기판 상으로 유동 가능한 형태로 제공되며, 이에 따라, 재료는 적어도 그 유동 특성에 따라서 보호 커버를 획정하는 그 최종 형상을 적어도 부분적으로 자연적으로 확립하게 된다.

도 13은 (1300)에서, 본 발명에 따른 제조 방법의 또 다른 실시형태를 도시한다. 제1 재료층의 재료는 적어도 하나의 전기 요소 및 기판 상에 유동 가능한 형태로 제공되며, 기판은 기판 상에서 재료 흐름을 제어 가능하게 제한하고 보호 충전 및 덮개의 형상을 획정하기 위해 선택적으로 프레임을 포함하는 적어도 하나의 영구 또는 임시 안내 구조(30b)가 사전 준비되었다.

또한 도 11 내지 도 13의 실시형태에서, 예를 들어 광에 의한 안내 또는 보조 경화가 재료(30)의 특성에 의존하여 이용될 수 있다.

도 14는 전기 노드 및 관련 적용 가능한 제조 방법의 추가 실시형태를 도시한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 명세서에 제시된 상이한 제조 방법은 상호 유연하고 선택적으로 다른 해결책과 결합 및/또는 보완될 수 있다.

(1400)에서, 기판(20)은 스프링, 다른 탄성 요소 또는 로드(31)가 그 위에 제공되는 것과 같은 전기 요소(20) 및 (전기) 연결 요소를 구비하는 것으로 도시된다.

(1402) 및 (1402B)에서, 2개의 상이한 몰드(1407, 1407B)가 도시되어 있으며, 후자는 재료(30)가 몰드(1407B)에 제공될 때, 여전히 기판이 아니라 (1402)에서와 같이 전기 요소(12)를 완전히가 아니라 적어도 부분적으로 매립하도록 기판(20)의 적어도 일부를 수용하기 위한 오목부와 같은 특징을 포함한다. 요소(31)들의 원단부들은 두 실시형태 모두에서 재료(30) 없이 남거나 가공될 수 있다.

따라서, (1404) 및 (1404B)에 도시된 바와 같이, 적어도 부분적으로 가시적이고 그리고/또는 재료(30)에 완전히 매립되지 않은 기판(20)과 같은 통합 요소(들)를 가지는 대응 노드가 획득될(몰드로부터 제거되고/성형되어 제거되고 바람직하게는 뒤집힐) 수 있다. 따라서, 완전히 매립되지 않은 요소는 관련 노드 외부의 적어도 일부분을 확립할 수 있다. 이러한 접근법은 노드를 획득하는 것을 용이하게 하며, 이러한 것은 기판의 적어도 일부 및/또는 매립되지 않은 전기 및/또는 열 관리 요소와 같은 하나 이상의 다른 요소를 갖고 예를 들어 노드의 환경과 접속하는 것으로부터 이익을 얻을 수 있다. 이점은 환경과 관련된 측정 또는 연통, 또는 예를 들어 노드에 있는 전자 기기와 같은 통합 요소의 냉각과 같은 열 관리와 같은 상호 작용과 관련될 수 있다.

(1406) 및 (1408)에서, 노드는 더욱 큰 호스트, 또는 특히 호스트 디바이스와 같은 호스트 구조의 호스트 표면 또는 호스트 기판(60)에 제공된다. 요소(31)는 이 지점에서 매립된 회로 및 관련 전기 요소(12)를 호스트 구조의 외부 회로, 또는 호스트 구조를 통해 도달할 수 있는 회로에 연결할 수 있다. 요소(20B)는 노드(1404, 1404B)에 선택적으로 제공되어 예를 들어 호스트 기판(60)과 같은 외부 구조를 향해 그 접촉 표면을 획정할 수 있는 기판을 지칭한다. 요소(20B)에는 요소(31)와 호스트 기판(60)의 회로와 같은 외부 구조 사이의 전기 연결을 가능하게 하는 관통 구멍 또는 전기 전도성 비아/배선과 같은 하나 이상의 특징이 제공될 수 있다.

도 15에서, 일반적으로 그러나 여전히 이전에 논의된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 기판(20, 60)은 전기 요소(12, 14)와 같은 노드(1502, 1504)의 또는 이를 위한 하나 이상의 기능성 요소의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 구멍 또는 오목부(1510)를 포함하거나 획정할 수 있다는 것이 여전히 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 수용된 요소는 기본적으로 이미 도시된 기판이 더욱 큰 호스트 구조의 (노드) 호스트(60)인 경우에 임의의 전술한 연결 요소(16, 61)를 의미할 수 있다. 제1 재료층(30)은 나머지 오목부(1510)의 적어도 일부를 더 충전하도록 요소 상에 제공될 수 있었다.

필요한 경우, 본질적으로 동일 평면 표면이 획득될 수 있어서, 오목하게 제공된 요소(들)(12, 14, 16, 61) 및 선택적으로 재료층(30)은 기판(20, 60)의 오목부/구멍 (상부) 가장자리를 획정하는 영역을 가지는 실질적으로 균일한 표면을 획정한다.

호스트 기판(60)과 같은 공통 기판은 몇몇 오목부를 구비할 수 있어서, 각각의 오목부는 별개의 노드와 관련되고, 그러므로 관련 요소(12, 14, 16, 61), 예를 들어 충전 재료층(30)을 수용한다. 오목부(1510)의 각각의 위치에 있는 이들 몇몇 노드들 중 임의의 노드는 그들 자체의 전용 기판(20)이 없도록 공통 기판 상에 직접 제조될 수 있으며; 그러므로, 이러한 그리고 유사한 시나리오에서, 노드는 기판(60)과 같은 하나 이상의 이미 초기에 공유되거나 공통인 요소를 가질 수 있었다. 대안적으로, 노드 중 임의의 노드는 적어도 부분적으로 사전 제조될 수 있고, 그 후에만 관련 오목부(1510)의 형성 전 또는 후에 호스트 구조의 호스트 기판(60)과 같은 공통 기판 상의 그들의 위치에 설치될 수 있다.

구멍 또는 오목부(1510)는 노드(1502, 1504)의 요소(12, 14)와 같은 기능성 요소의 적어도 일부를 기판에 제공하기 전 또는 후에 도시된 바와 같이 기판(20, 60)에 생성될 수 있다. 기판의 3D 성형은 오목부(1510)를 생성하기 위한 하나의 실현 가능한 옵션으로 간주되는데 반하여, 기판 재료를 국부적으로 제거하기 위한 감산 기술은 예를 들어 기판이 충분히 두껍고 이로부터 재료의 제거를 가능하게 하거나, 또는 관통 구멍이 실제로 그 내부에 요구되는 시나리오에서 적용 가능할 수 있다.

실시형태(1502)는 바람직하게는 그 안에 요소를 위치시키도록 오목부(1510)의 열간 성형과 같은 후속의 3D 성형에 의해 오목부가 제공되는 위치에서 기판(20, 60)에 실장되거나 또는 직접 제조, 예를 들어 인쇄된 컴포넌트(12) 및 트레이스(14) 또는 예를 들어 연결 요소(16, 61)의 형태의 전기 요소와 같은 기능성 요소를 도시한다. 그러나, 충전 재료(30)는 요소를 적어도 부분적으로 덮고 매립하도록 제공되었다.

실시형태(1504)에서, 그 자체(예를 들어, PCB 또는 플라스틱 필름)의 (서브) 기판(20B), 및 예를 들어 트레이스 및 접촉 패드를 포함하는 (전자) 컴포넌트(12B) 및 전도체(14B)와 같은 다수의 특징을 가지는 사전 제조된 서브조립체형의 요소(12)가 도시된다. 마찬가지로, 서브조립체형 요소(12)는 바람직하게는 3D 성형에 의해 기판(20, 60)에 확립된 오목부(1510)에서 기판(20, 60) 상에 제공되었다(선택적으로 다수의 추가 전기 요소(12, 14)가 제공되고, 바람직하게는 전기 전도성 접착제, 비 전도성 접착제, 땜납, 전기 접촉 패드, 전자기 결합 특징 등과 같은 특징(16, 61)을 제공하는 전기 연결과 같은 적절한 고정 또는 적어도 기능성 연결이 제공된다).

일부 실시형태에서, 예를 들어, (플라스틱) 필름과 같은 보호 캡 요소(21)는 오목부/구멍(1510)을 적어도 부분적으로 덮기 위해 선택적으로 제공될 수 있다. 요소(21)는 원하는 구조, 재료 및/또는 다른 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 요소(21)는 국부적으로 또는 일반적으로 선택된 파장과 관련하여 광학적으로 불투명 및/또는 투명할 수 있다. 요소(21)는 원하는 장소에서만 또는 일반적으로 전기적으로 절연성 또는 전도성일 수 있다. 요소(21)는 (인쇄된) 그래픽 및/또는 전도체 또는 컴포넌트와 같은 전기 특징과 같은 추가 특징을 획정하거나 호스팅하도록 구성될 수 있다. 요소(21)의 잠재적인 존재에도 불구하고 성형 또는 주조된 재료층과 같은 재료층(90)은 포함된 노드(들)의 상부에 다시 제공될 수 있다. 추가 층 또는 특히 필름과 같은 보충 특징(예를 들어, 도 6의 항목(95) 참조)은 명확성을 위해 도 15에 명시적으로 도시되지 않은 층(90) 상에 제공될 수 있다.

그러므로, 전술한 내용에 기초하여, 본 발명에 따른 전기 노드가, 매립된 전기 요소를 호스팅하는 기판을 통해(전형적으로 탄성 재료층이 제공된 제1 측면과 반대쪽인 제2 측면을 통해), 또는 탄성 층 상에 제공된 추가 기판 또는 다른 연결 촉진 특징과 같은 추가 특징을 통해 호스트 기판에 연결될 수 있다는 것은 상기 실시형태에 의존하여 당업자에게 자명하다.

본 명세서에 설명된 바와 같은 적어도 하나의 전기 노드를 포함하는 시스템(포함된 노드는 구성, 재료, 포함된 요소 및/또는 관련 기능 또는 기능적 구성/역할에 관하여 서로 유사하거나 상이할 수 있다)이 제공될 수 있다. 시스템에서, 적어도 하나의 노드는 노드의 기계 및/또는 전기 연결 요소와 같은 연결 특징(들)이 제공되었을 외부 (호스트) 디바이스, 재료 및/또는 구조(그 안에 제공된 호스트 표면/기판)에 선택적으로 제거 가능하게 부착될 수 있다. 시스템의 노드는 시스템을 통해 서로 그리고/또는 시스템의 다른 다른 회로, 또는 예를 들어 통신 방식으로 적어도 도달 가능한 회로와 통신하도록 구성될 수 있다. 그러나, 노드는 시스템의 회로에 의해 전력이 공급되거나 구동될 수 있다.

임의의 외부 (호스트) 디바이스 또는 구조를 위해, 적어도 하나의 노드는 감지 기능, 처리 기능, 전력 전달 기능, 데이터 저장 기능, 표시, 통신 및/또는 사용자 인터페이스(UI) 기능과 같은 원하는 기능을 제공할 수 있다. 적어도 하나의 노드 및 예를 들어 그 안의 전자 컴포넌트와 같은 적어도 하나의 전기 요소는 예를 들어 다수의 전도성 트레이스, 핀, 커넥터, 배선 및/또는 케이블링을 포함하는 하나 이상의 연결 요소를 통해 호스트 및/또는 외부 디바이스 또는 구조의 전자 컴포넌트와 같은 요소에 전기적으로, 전자기적으로, 열적으로 또는 광학적으로와 같이, 기능적으로, 연결될 수 있다. 추가 또는 대안적인 무선(예를 들어, 라디오 주파수) 결합은 마찬가지로 선택된 무선 전송 기술 및 관련 요소(송신기, 수신기, 트랜시버)를 구현하는 것을 통해 가능하다. 외부 디바이스 또는 구조의 적어도 하나의 노드 및 요소는 협력적으로 기능하고, 그러므로 원하는 공동 엔티티를 확립하도록 구성될 수 있다.

일부 실시형태에서, 다층 구조는 성형을 통해 원하는 3차원 형상을 확립하기 위해 이용될 수 있거나 이용될 수 있었던 열간 성형 재료와 같은 성형 가능한 재료를 포함하는 호스트 기판을 포함할 수 있다. (성형된) 호스트 기판은 전기 노드를 수용하도록 구성될 수 있다. 호스트 기판을 원하는 3D 형상으로 성형하는 것은 전기 노드 및/또는 그 위의 다른 특징과 같은 특징의 제공 전 및/또는 후에 발생할 수 있다.

전술한 바와 같이, 그 하나의 실현으로서 시스템 또는 다층 구조의 다양한 실시형태에서, 예를 들어 열가소성 재료를 포함하는 성형 또는 주조된 재료층은 호스트 기판 상에 제공될 수 있고, 그러므로 상기 하나 이상의 전기 노드 및/또는 그 위에 제공된 추가의 전기 요소(예를 들어, 전자 컴포넌트(들)를 포함하는 전자 기기)와 같은 다른 특징 중 적어도 하나의 적어도 일부분을 매립한다. 다층 구조는 실제로 구조의 호스트 기판 및/또는 다른 층에 제공되는 전기 요소 및/또는 열 관리 요소와 같은 다수의 추가 특징을 포함할 수 있으며, 그 사이에서 예를 들어 제어, 전력, 열 또는 데이터 전달 목적을 위한 원하는 연결을 확립하기 위해 상기 하나 이상의 전기 노드 중 적어도 하나와 추가로 선택적으로 기능적으로, 예를 들어, 전기적으로 그리고/또는 열적으로 연결된다.

일 실시형태에 따르면, 전기 요소(12)는 마이크로 제어기, 신호 프로세서 또는 프로세서와 같은 처리 유닛을 포함할 수 있다. 처리 유닛을 노드(100)에 배열하는 것에 의해, 적어도 그 핀을 통해 처리 유닛에 대한 직접적인 액세스가 방지될 수 있다. 노드 내로 추가 컴포넌트가 배열될 수 있으며, 추가 컴포넌트를 통해, 액세스가 가능하고, 추가 컴포넌트는 제어된 액세스를 위해 독점 소프트웨어 및 선택된 프로토콜을 포함할 수 있다.

노드의 다양한 실시형태에서, 노드에 의해(예를 들어, 전기 요소(12)에 의해) 방사, 수신 및/또는 처리된 다양한 신호는 전기 신호, 전자기 신호, 광 신호, 전류, 전압, 전력 신호, 디지털 신호, 아날로그 신호, 아날로그 전기 신호, 디지털 전기 신호, 제어 신호 및 (다른) 데이터 신호로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 노드 또는 관련 시스템/다층 구조는 의류용 보안 태그에서 사용될 수 있다. 그러나, 이는 예를 들어 차량(예를 들어, 차량내 전자 기기), 조명 디바이스, 웨어러블 전자 기기, 컴퓨팅 또는 통신 디바이스, 소비자 전자 기기, 측정 디바이스 및 다양한 다른 제품과 관련하여 사용 용도를 용이하게 찾을 수 있다.

다양한 실시형태에서, 다양한 SMD와 같은 전자 컴포넌트를 포함하는 하나 이상의 전형적으로 기성품 컴포넌트 또는 요소는 예를 들어 땜납 및/또는 접착제에 의해 필름(들), PCB 또는 (다른) 기판(들) 상에 부착되거나 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 인쇄된 전자 기술은 필름(들) 또는 다른 기판(들) 상에서 OLED와 같은 컴포넌트의 적어도 일부를 실제로 직접 제조하기 위해 적용될 수 있다.

일반적으로 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이, 전기 요소(12)는 표준 픽 앤 플레이스 방법/장비(적용 가능할 때)와 같은 임의의 실현 가능한 위치 결정 또는 설치 기술을 이용하여 기판 상에 제공될 수 있다. 적용 가능한 결합(예를 들어, 접착제 또는 다른 결합 물질 사용), 접착 및/또는 추가 고정 기술이 추가로 사용될 수 있다. 또한, 전기 요소(12)는 인쇄, 사출 성형 또는 딥 성형(dip mold)될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 호스팅 다층 구조 또는 다른 유형의 노드 통합 시스템의 노드의 전기 요소(12) 및/또는 다른 특징은 전자 컴포넌트, 전자 기계 컴포넌트, 전자 광학 컴포넌트, 복사 방사 컴포넌트, 발광 컴포넌트, LED(발광 다이오드), OLED(유기 LED), 측면 슈팅 LED 또는 다른 광원, 상단 슈팅 LED 또는 다른 광원, 바닥 슈팅 LED 또는 다른 광원, 방사선 검출 컴포넌트(검출기), 광 검출 또는 광 민감성 컴포넌트(검출기), 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 광 발전 디바이스, 광원 구동 회로, LED 구동 회로, 센서, 마이크로 기계식 컴포넌트, 스위치, 터치 스위치, 터치 패널, 근접 스위치, 터치 센서, 대기 센서, 온도 센서, 압력 센서, 습도 센서, 가스 센서, 근접 센서, 용량성 스위치, 용량성 센서, 보호형 용량성 센서 또는 스위치, 단일 전극 용량성 스위치 또는 센서, 용량성 버튼, 다중 전극 용량성 스위치 또는 센서, 자가 커패시턴스 센서, 상호 용량성 센서, 유도 센서, 센서 전극, 마이크로 기계(MEMS) 컴포넌트, UI 요소, 사용자 입력 요소, 진동 요소, 소리 생성 요소, 통신 요소, 송신기, 수신기, 트랜스시버, 안테나, 공명기, 적외선(IR) 수신기 또는 송신기, 무선 통신 요소, 무선 태그, 라디오 태그, 태그 판독기, 데이터 처리 요소, 데이터 저장 또는 메모리 요소, 전자 서브조립체, 광 지향 요소, 광 가이드, 렌즈 및 반사기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하거나 또는 획정할 수 있다. 환경과의 기능적 연결을 요구하는 센서가 예를 들어 노드 내에 배열되는 경우에, 연결(예를 들어, 또한 이전에 고려된 바와 같이 유체, 광학 및/또는 전기 연결)이 노드에 추가로 제공될 수 있다.

그러므로, 노드 또는 다층 구조는 IC(들) 및/또는 다양한 컴포넌트와 같은 전자 기기를 통합할 수 있다. 다층 구조(300)의 전자 기기의 적어도 일부는 전기 노드를 통해 제공될 수 있다. 선택적으로, 노드 및/또는 구조의 전자 컴포넌트 또는 열 관리 요소와 같은 하나 이상의 다른 요소는 앞서 설명한 바와 같이 보호 플라스틱 층에 의해 적어도 부분적으로 오버몰딩될 수 있다. 예를 들어, 접착제, 압력, 기계적 고정 특징 및/또는 열은 예를 들어, 노드와 기판의 기계적 결합을 위해 사용될 수 있다. 땜납, 배선 및 전도성 잉크는 노드 및/또는 호스팅 다층 구조의 요소 사이에, 그리고 구조(300)에서의 전자 컴포넌트와 같은 나머지 전기 요소와 전기 연결을 제공하기 위해 적용 가능한 옵션의 예이다. 호스팅 다층 구조는 차례로 무선(예를 들어, 전자기적) 또는 유선(예를 들어, 전기 배선, 케이블 링 등)으로 외부 시스템에 작동 가능하게 연결될 수 있다.

얻어진 전기 노드, 스트립 또는 시트 같은 관련 조립체 및/또는 다층 구조의 결과적인 전체 두께와 관련하여, 이는 예를 들어 제조 및 후속 사용의 관점에서 필요한 강도를 제공하는 사용된 재료 및 관련된 최소 재료 두께에 의존하여 달라진다. 이러한 양태는 사례별로 고려해야 한다. 예를 들어, 구조의 전체 두께는 약 1㎜ 또는 수 ㎜일 수 있지만 상당히 두껍거나 더 얇은 실시형태도 가능하다.

추가 층이 특히 라미네이션 또는 적절한 코팅(예를 들어, 증착) 절차에 의해 구조에 추가될 수 있다. 층은 보호, 표시 및/또는 미적 가치(그래픽, 색상, 문양, 텍스트, 숫자 데이터 등)를 위한 것일 수 있으며, 추가 플라스틱 대신에 또는 이에 추가하여 텍스타일, 가죽 또는 고무 재료를 포함할 수 있다. 전자 기기와 같은 추가 요소는 기판의 외부 표면과 같은 구조의 외부 표면(들)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 전기 연결을 구현하기 위한 커넥터 요소가 노드(예를 들어, 인터페이스 또는 커텍터형의 노드) 또는 구조에 제공될 수 있고, 외부 디바이스, 시스템 또는 구조의 외부 커넥터 및/또는 커넥터 케이블과 같은 원하는 외부 연결 요소에 연결될 수 있다. 예를 들어, 이러한 2개의 커넥터는 함께 플러그 앤 소켓형 연결을 형성할 수 있다.

다양한 추가 또는 보충 실시형태에서, 예를 들어 선택적으로 필름형의 기판(20, 60)은 플라스틱, 예를 들어 열가소성 중합체 및/또는 예를 들어 목재, 가죽 또는 직물과 관련하여 유기 또는 생체 재료와 같은 재료(들), 또는 서로의 또는 플라스틱이나 중합체 또는 금속과의 이들 재료의 임의의 조합을 포함하거나 이것으로 이루어질 수 있다. 기판은 열가소성 재료를 포함하거나 이것으로 이루어질 수 있다. 기판은 본질적으로 가요성이거나 굽힘 가능할 수 있다. 일부 실시형태에서, 기판은 대안적으로 실질적으로 강성일 수 있다. 필름의 두께는 실시형태에 따라서 달라질 수 있으며; 이는 단지 수십 또는 수백분의 1㎜일 수 있거나, 예를 들어, 1 또는 수 ㎜의 크기로 현저히 더 두꺼울 수 있다.

예를 들어, 기판은 중합체, 열가소성 재료, 전기 절연 재료, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리 카보네이트(PC), 코폴리에스터, 코폴리에스터 수지, 폴리이미드, 메틸 메타크릴레이트와 스타이렌(MS 수지)의 공중합체, 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 탄소 섬유, 유기 재료, 생체 적합 재료, 가죽, 목재, 텍스타일, 섬유질, 금속, 유기 천연 재료, 중실형 목재, 베니어, 합판, 가나피, 나무 가나피, 자작 나무 가나피, 코르크, 천연 가죽, 천연 섬유 또는 직물 재료, 자연 재배 재료, 면, 양모, 아마포, 실크, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 다양한 실시형태에서, 기판 및/또는 추가 층(들)의 재료(들)는 예를 들어 가시광선 스펙트럼에서 사전 획정된 파장에 관하여 광학적으로 실질적으로 불투명하거나 적어도 반투명할 수 있다. 이러한 것은 또한 성형 또는 주조된 재료층(90)에 적용 가능하다. 노드 또는 다층 구조의 외부(표면)의 적어도 일부분을 선택적으로 획정하거나 또는 적어도 가시적이거나 또는 이를 통해 인지 가능한 필름형 기판, 코팅 또는 다른 층과 같은 관련 요소는 그래픽 패턴 및/또는 색상과 같은 시각적으로 구별 가능하고, 장식적/미적 및/또는 정보적인 다수의 특징을 그 위에 또는 그 내부에 구비할 수 있다. 특징은 필름의 동일한 측면에 전기 요소(12)를 구비하여, 이들이 반대쪽 측면에서 적어도 부분적으로 밀봉되었으며, 예를 들어, 전기 노드의 관련 오버몰딩 절차를 통해 플라스틱 재료(들)에 의해 밀봉되거나 밀봉되지 않을 수 있다. 따라서, IML(in-mold labeling)/IMD(in-mold decoration) 기술이 적용될 수 있다. 사용된 재료는 적어도 부분적으로, 즉, 적어도 장소에 따라서, 그 위의 전자 기기에 의해 방사되는 가시광선과 같은 방사선에 대해 광학적으로 실질적으로 투명할 수 있다. 투과율은 예를 들어 약 80%, 85%, 90%, 95% 이상일 수 있다.

성형 또는 주조된 재료(들)는 열가소성 및/또는 열경화성 재료(들)를 포함할 수 있다. 성형된 또는 그렇지 않으면 생성된 층(들)의 두께는 실시형태에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 1㎜ 미만, 1㎜, 수 ㎜ 또는 수십 ㎜의 크기일 수 있다. 재료(들)는 예를 들어 전기 절연성일 수 있다.

보다 상세하게는, 층(90)과 같은 포함된 층은 탄성중합체 재료, 열경화성 재료, 열가소성 재료, PC, PMMA, ABS, PET, 코폴리에스터, 코폴리에스터 수지, 나일론(PA, 폴리아마이드), PP(폴리프로필렌), TPU(열가소성 폴리우레탄), 폴리스타이렌(GPPS), TPSiV(열가소성 실리콘 가황물) 및 MS 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다.

다양한 추가 또는 보충 실시형태에서, 다수의 전기 요소(12), 전도체(14) 및/또는 패드와 같은 연결/접촉 요소(16)는 전도성 잉크, 전도성 나노입자 잉크, 구리, 강, 철, 주석, 알루미늄, 은, 금, 백금, 전도성 접착제, 탄소 섬유, 합금, 은 합금, 아연, 황동, 티타늄, 땜납 및 이들의 임의의 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함한다. 사용된 전도성 재료는 예를 들어 가시광선과 같은 방사선을 마스킹하거나 반사하거나, 흡수하거나, 또는 통과시키도록 가시광선과 같이 원하는 파장에서 광학적으로 불투명, 반투명 및/또는 투명할 수 있다.

다양한 실시형태에서, 예를 들어 그래픽, 채색 또는 다른 시각적 특징을 포함하는 선택된 특징이 노드의 내부 표면 또는 층에 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 도장된, 인쇄된 또는 실장된 표면 특징을 쉽게 손상시킬 수 있는 다른 충격, 문지름, 화학 물질 등이 매립된/비표면(non-surface) 특징에 영향을 미치거나 도달하지 못한다. 필름(들)과 같은 관련 커버 층 또는 탄성 (충전) 재료(들)은 재료층 또는 예를 들어 전기 요소와 같은 하부 특징을 환경에 일정 범위까지 노출시키기 위해 구멍 또는 노치와 같은 필요한 특성을 가지는 원하는 형상으로 선택적으로 절단, 조각, 또는 천공되어 제조되거나 처리될 수 있다.

본 발명의 범위는 그 등가물과 함께 첨부된 청구범위에 의해 결정된다. 당업자는 개시된 실시형태가 단지 예시 목적으로 구성되었으며, 상기 원리 중 다수를 적용하는 다른 배열이 각각의 잠재적인 사용 시나리오에 가장 적합하도록 용이하게 준비될 수 있다는 사실을 인식할 것이다. 예를 들어, 재료층을 성형하거나 또는 주조하는 대신에 또는 이에 추가하여, 층은 사전에 준비되고, 이어서, 예를 들어, 접착제, 기계적 부착 수단(스크루, 볼트, 못 등), 압력 및/또는 열을 적용하는 적절한 라미네이션 기술에 의해 기판(예를 들어 호스트 기판(60))에 부착될 수 있다. 마지막으로, 일부 시나리오에서, 플라스틱 또는 다른 층은 성형 또는 주조 대신에, 적절한 증착 또는 다른 대안적인 방법을 사용하여 타깃 기판(들)에 생성될 수 있다. 전도체 또는 전자 컴포넌트와 같은 매립된 전기 또는 특히 전자 요소 대신에 또는 이에 추가하여, 엄밀히 매립된 전기 특징이 없지만 본질적으로 또는 순수하게 화학적 또는 기계적 기능 또는 특성을 가지는 기능성 노드가 본 명세서에서 논의된 바와 같이 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 노드는 예를 들어 IMSE 구조에도 포함될 수 있다.

Claims (22)

1. 다층 구조로서,
   적어도 하나의 전기 노드 및 외부 구조를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 전기 노드는:
   적어도 하나의 기능성 요소를 수용하기 위한 기판 - 상기 기판은 제1 측면과 반대쪽 제2 측면을 가지며, 상기 기판은 상기 적어도 하나의 기능성 요소를 상기 외부 구조와 전기적으로 또는 전자기적으로 중 적어도 하나로 연결하기 위한 다수의 연결 요소를 더 호스팅함 -;
   적어도 하나의 전자 컴포넌트 및 상기 기판에 제공되고 상기 기판의 제1 측면으로부터 돌출되는, 상기 기판에 연결되는 다수의 전도성 트레이스를 더 포함하는, 상기 적어도 하나의 기능성 요소; 및
   2000 MPA 이하의 탄성 계수를 가지고, 상기 적어도 하나의 기능성 요소, 상기 기판의 상기 제1 측면, 및 상기 기판의 대향하는 제1 측면 및 제2 측면 위에 보호 커버를 획정하는 제1 재료층 - 상기 제1 재료층은 상기 노드의 외부 표면의 적어도 일부분을 선택적으로 획정함 - 을 포함하고,
   상기 제1 재료층은 상기 노드에 포함된, 상기 노드에 인접한, 또는 적어도 상기 노드에 근접한 하나 이상의 요소 사이, 상기 연결 요소와 상기 외부 구조의 적어도 하나의 요소 사이의, 열 팽창 또는 기계적 변형 관련 응력 중 적어도 하나를 감소시키도록 배열되고,
   상기 외부 구조는:
   상기 전기 노드의 상기 기판의 제2 측면에 인접함으로써 그 위에 적어도 하나의 전기 노드를 지지하는 호스트 기판; 및
   소스 재료로부터 상기 호스트 기판 및 상기 적어도 하나의 전기 노드 상에 직접 몰딩 또는 캐스팅되어 적어도 하나의 전기 노드를 내부에 적어도 부분적으로 매립하는 플라스틱 재료층을 포함하고,
   상기 적어도 하나의 전기 노드는 상기 기판과 적어도 하나의 기능성 요소를 향하는 측면과 대향하는 상기 제1 재료 층의 측면 상에 제2 기판을 더 포함하고, 상기 제2 기판은 상기 적어도 하나의 전기 노드를 상기 호스트 기판에 부착하도록 구성된, 다층 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 기능성 요소는 본질적으로 전기적 요소를 포함하는, 다층 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기판은 상기 적어도 하나의 기능성 요소의 적어도 일부분을 수용하는 오목부 또는 구멍을 획정하는, 다층 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 재료층은 상기 제1 재료층과 접촉하도록 제공되는 유동성이고 그 후에 응고되는 플라스틱 재료에 접착되고, 열가소성 재료, 중합체 또는 유사 재료, 리그닌(lignin) 또는 유사 재료, TPU, 중합체, 탄성중합체 재료, PC, PMMA, ABS, PET, PA(폴리아마이드), GPPS, PCPA(펜타클로로페닐 아크릴레이트), 셀룰로스 기반 열가소성 재료 또는 MS 수지 중 적어도 하나를 포함하는, 다층 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 재료층은 상기 기판 또는 상기 적어도 하나의 기능성 요소의 재료중 적어도 하나에 접착되고, 중합체, 전도성 중합체, 열가소성 재료, 유기 재료, 탄성중합체 재료, 전기 절연 재료, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리 카보네이트(PC), 폴리이미드, 메틸 메타크릴레이트와 스타이렌(MS 수지)의 공중합체, 유리, 유기 재료, 섬유 재료, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 금속, 목재, 중실형 목재, 베니어, 합판, 가나피, 나무 가나피, 자작 나무 가나피, 코르크, (천연) 가죽, (천연) 직물 또는 섬유 재료, 직물 재료, 면, 양모, 아마포, 실크, 성형 가능한 재료, 열간 성형 가능한 재료, 냉간 성형 가능한 재료, 금, 구리, 주석, 은, 팔라듐, 땜납 레지스트, 열경화성 땜납 레지스트, UV 경화성 땜납 레지스트, 에폭시, 리그닌 또는 유사 재료, 셀룰로스 기반 재료, 다성분 에폭시, 잉크, 또는 전도성 잉크 중 적어도 하나를 포함하는, 다층 구조.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 재료층은 1 내지 300 ppm/K의 범위에 속하는 열 팽창 계수와 관련된 재료를 포함하는, 다층 구조.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 재료층은 호스트 재료에 있는 복합 재료 또는 충전제 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 재료층은 선택된 광학 기능성을 확립하기 위해 굴절률 또는 다른 광학 특성 중 적어도 하나를 포함하는 기능적 특성을 가지고 서브층에 편성된 서로 다른 구성의 재료를 포함하는, 다층 구조.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 재료층은 열 전도성 재료를 포함하는, 다층 구조.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 재료층은 충전제의 형태로 제공되는 재료를 포함하고, 광학적으로 가시광선을 포함하는 선택된 파장에 관하여 본질적으로 열 또는 고 에너지 광자 중 적어도 하나에 노출될 때 탈색에 실질적으로 화학적으로 불활성인, 적어도 하나의 투명 또는 무색 재료, 전기 절연 재료, 전기 전도성 재료 또는 발광 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 다층 구조.
10. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 기판 재료의 평면 부분, 인쇄 회로 기판, 강성 인쇄 회로 기판, 가요성 인쇄 회로 기판, FR4 기반 회로 기판, 세라믹 전기 기판, 다층 회로 기판, 3D 성형 기판, 다층 기판, 필름 기판, 가요성 필름 기판, 3D 성형 기판, 적층 제조된 단일 또는 다층 회로 기판, 절연 및 전도성 재료 모두를 포함하는 적층 제조된 회로 기판, 열간 성형 기판, 열간 성형 기판, 열가소성 기판, 중합체 기판, 인쇄 필름 기판 및 패턴화된 전도성 중합체 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 다층 구조.
11. 제1항에 있어서,
    열 관리 요소를 더 포함하는, 다층 구조.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 재료층은 직사각형, 사다리꼴, 절두형, 이등변 사다리꼴, 기판 필름을 향해 짧은 베이스를 가진 이등변 사다리꼴, 기판 필름을 향해 긴 베이스를 가진 이등변 사다리꼴, 라운딩된 형상, 라운딩된 직사각형, 라운딩된 이등변 사다리꼴, 삼각형, 라운딩된 삼각형, 반원, 돔, 볼록, 종 형상, 버섯 형상, 원추형, 반타원형, 및 물방울 및 기둥 형상으로 이루어진 군으로부터 선택된 형상을 가지는, 다층 구조.
13. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기능성 요소는 전자 컴포넌트, 능동 컴포넌트, 수동 컴포넌트, 집적 회로, 전자 기계 컴포넌트, 전기 전도체, 인쇄된 전기 전도체, 인쇄된 전자 기기 제조 전기 전도체, 전극, 접촉 패드, 전도체 트레이스, 전기 광학(또는 광전자) 컴포넌트, 복사 방사 컴포넌트, 발광 컴포넌트, LED(발광 다이오드), OLED(유기 LED), 측면 슈팅(side-shooting) LED 또는 기타 광원, 상단 슈팅(top-shooting) LED 또는 기타 광원, 바닥 슈팅(bottom-shooting) LED 또는 기타 광원, 방사선 검출 컴포넌트, 광 검출 또는 광 민감성 컴포넌트, 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 광 발전 디바이스, 센서, 마이크로 기계식 컴포넌트, 스위치, 터치 스위치, 터치 패널, 근접 스위치, 터치 센서, 대기 센서, 온도 센서, 압력 센서, 습도 센서, 가스 센서, 근접 센서, 용량성 스위치, 용량성 센서, 투영 용량성 센서 또는 스위치, 단일 전극 용량성 스위치 또는 센서, 용량성 버튼, 다중 전극 용량성 스위치 또는 센서, 자가 커패시턴스 센서, 상호 용량성 센서, 유도 센서, 센서 전극, 마이크로 전기 기계식(MEMS) 컴포넌트, UI 요소, 사용자 입력 요소, 진동 요소, 소리 생성 요소, 통신 요소, 송신기, 수신기, 트랜스시버, 안테나, 공명기, 무선 통신 요소, 무선 태그, 라디오 태그, 태그 판독기, 데이터 처리 요소, 데이터 저장 또는 메모리 요소, 또는 전자 서브조립체중 적어도 하나를 포함하는, 다층 구조.
14. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 기판은 상기 전기 노드, 상기 재료층, 및 열 관리 요소, 전도체, 광학 요소, 또는 전자 컴포넌트 중 적어도 하나를 포함하는 다수의 추가 요소를 수용하고,
    상기 전기 노드의 상기 기판의 제1 측면 또는 반대쪽 제2 측면은 상기 호스트 기판을 향하는, 다층 구조.
15. 제3항에 있어서,
    상기 기판의 오목부 또는 구멍은 상기 제1 재료층의 적어도 일부분을 더 수용하는, 다층 구조.
16. 제6항에 있어서,
    상기 제1 재료층은 10 내지 120 ppm/K의 범위에 속하는 열 팽창 계수와 관련된 재료를 포함하는, 다층 구조.
17. 제11항에 있어서,
    상기 열 관리 요소는 냉각 요소 또는 가열 요소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 냉각 요소 또는 상기 가열 요소는 히트 싱크, 열 슬러그 또는 열 우물 중 적어도 하나인, 다층 구조.
18. 통합된 전기 노드를 포함하는 전기적 기능성 구조를 제조하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 인쇄된 기능성 요소, 실장된 기능성 요소, 전기 요소, 전자 요소, 전자기 요소 또는 전자 광학 요소를 호스팅하는 기판을 획득하는 단계 - 상기 기판은 제1 측면과 반대쪽 제2 측면을 가지며, 상기 적어도 하나의 기능성 요소를 외부 구조의 회로와 전기적 또는 전자기적 중 적어도 하나로 연결하기 위한 접촉 패드 또는 스프링, 핀, 다른 유선 또는 무선 요소 중 적어도 하나를 포함하는 다수의 연결 요소가 제공됨 -; 및
    기판, 상기 적어도 하나의 기능성 요소 및 열 경화 또는 압력 경화 중 적어도 하나를 포함하는 응고 후에 보호 커버를 획정하는 제1 재료층을 포함하는 통합된 전기 노드를 확립하기 위해, 적어도 하나의 기능성 요소 상에 및 상기 기판의 추가로 대향하는 제1 측면 및 제2 측면 상에 및 상기 적어도 하나의 기능성 요소를 둘러싸는 상기 기판의 제1 측면의 적어도 일부분 상에 응고 가능한 상기 제1 재료층을 사전 응고된 상태로 제공하는 단계;
    상기 전기 노드를 호스트 기판에 부착하는 단계; 및
    캐스팅 또는 몰딩에 의해 상기 전기 노드 및 상기 호스트 기판 상에 직접적으로 플라스틱 재료층을 생성함으로써, 상기 전기 노드를 적어도 부분적으로 매립하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 재료층은 응고된 상태에서 2000 MPA 이하의 탄성 계수를 갖는 탄성 재료를 포함하고, 상기 노드에 포함된, 상기 노드에 인접한, 또는 적어도 상기 노드에 근접한 하나 이상의 요소 사이, 상기 연결 요소와 상기 외부 구조의 적어도 하나의 요소 사이의 기계적 변형 관련 응력을 감소시키도록 배열되며,
    제2 기판은 상기 기판을 향하는 측면과 실질적으로 반대쪽의, 상기 제1 재료층의 측면에 제공되고, 상기 제2 기판은 상기 전기 노드를 상기 호스트 기판에 부착하도록 구성된, 방법.
19. 제18항에 있어서,
    재사용 가능하거나 폐기 가능한 필름형 또는 리셉터클형 몰드는 응고 동안 상기 제1 재료층의 재료를 수용하고 형상화하기 위해 이용되며, 상기 몰드는 금속, 플라스틱, 세라믹, 목재, 섬유질, 셀룰로스, 리그닌, 또는 희생 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 재료층의 재료는 커튼 코팅에 의해 상기 기판 상에 도포되고, 이어서, 롤러형 몰드 또는 판형 몰드 중 적어도 하나를 이용하여 상기 전기 노드 및 관련 보호 커버의 선택된 타깃 형상에 따라서 형상화되는, 방법.
21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 재료층의 재료는 상기 적어도 하나의 기능성 요소 및 상기 기판 상에 유동 가능한 형태로 제공되며, 이에 따라, 상기 재료는 적어도 그 유동 특성에 따라서 상기 보호 커버를 획정하는 최종 형상을 적어도 부분적으로 자연적으로 또는 가이드되어(guidedly) 확립하는, 방법.
22. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기능성 요소 및 상기 기판 상에 유동 가능한 형태로 제1 재료층의 재료를 적어도 부분적으로 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 기판은 상기 기판 상에서 재료 흐름을 제어 가능하게 제한하고 상기 보호 커버의 형상을 획정하기 위해, 프레임을 포함하는 적어도 하나의 영구적 또는 임시적인 안내 구조로 사전 준비된, 방법.