KR102625030B1 - 분리형 구조체 및 분리형 센서 구조체 - Google Patents

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마크 윌리엄 로나이
조지 이. 주니어 카보
트레보 안토니오 리베라
찰스 제이. 킨젤
마이클 어드벤처 홉킨스
사이 스리니바스 데사바티나
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리퀴드 와이어 인크.
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Abstract

구조체는 제1 재료, 제1 재료와 제2 재료 사이의 접합부에서 제1 재료에 연결되는 제2 재료, 및 접합부를 가로질러 연장되어 제1 재료와 제2 재료 사이의 연속 인터커넥트를 형성하는 하나 이상의 매체를 포함할 수 있고, 제1 재료 및 제2 재료는 이종이다. 이러한 구조체는 제1 재료와 제2 재료 사이의 접합부에 전이부를 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 매체는 전기적 전도성일 수 있는 기능성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 구조체는 제2 재료와 제3 재료 사이의 제2 접합부에서 제2 재료에 연결되는 제3 재료를 추가로 포함할 수 있고, 매체는 제2 접합부를 가로질러 연장되어 제1 재료, 제2 재료, 및 제3 재료 사이의 연속 인터커넥트를 형성할 수 있고, 제2 재료 및 제3 재료는 이종일 수 있다.

Description

분리형 구조체 및 분리형 센서 구조체
<관련 출원에 대한 상호-참조>
본 출원은 참조로 포함되는 2019년 5월 28일에 출원된 미국 임시 특허 출원 일련 번호 62/853,481으로부터의 우선권을 주장한다.
<배경기술>
본 특허 개시내용의 발명의 원리들은 일반적으로 2개의 이종 재료들 사이의 인터커넥트들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 2개의 이종 재료들 사이에 연장되어 재료들 사이의 연속 인터커넥트를 형성하는 하나 이상의 매체를 갖는 구조체들, 및/또는 이러한 구조체들을 형성하는 방법들에 관한 것이다.
구조체는 제1 재료, 제1 재료와 제2 재료 사이의 접합부에서 제1 재료에 연결되는 제2 재료, 및 접합부를 가로질러 연장되어 제1 재료와 제2 재료 사이의 연속 인터커넥트를 형성하는 하나 이상의 매체를 포함할 수 있고, 제1 재료 및 제2 재료는 이종이다. 이러한 구조체는 제1 재료와 제2 재료 사이의 접합부에 전이부를 추가로 포함할 수 있다. 전이부는 랩 조인트(lap joint)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 매체는 기능성 재료를 포함할 수 있다. 기능성 재료는 전기적 전도성일 수 있다. 기능성 재료는 전도성 겔을 포함할 수 있다. 제1 재료는 제2 재료보다 실질적으로 더 강성일 수 있다. 제1 재료는 제2 재료보다 실질적으로 더 탄성일 수 있다. 이러한 구조체는 매체의 일부를 실질적으로 둘러싸도록 제1 재료 상에 배열되는 제1 캡슐화제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 구조체는 매체의 일부를 실질적으로 둘러싸도록 제2 재료 상에 배열되는 제2 캡슐화제를 추가로 포함할 수 있다. 제1 재료는 매체의 적어도 일부가 통과하는 비아를 포함할 수 있다. 이러한 구조체는 제1 재료와 제2 재료 사이의 접합부에 랩 조인트를 포함할 수 있고, 비아는 랩 조인트를 통과한다. 이러한 구조체는 제1 재료에 부착되는 그리고 매체에 전기적으로 결합되는 전기 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다.
제1 재료와 제2 재료 사이의 접합부는 제1 접합부를 포함할 수 있고, 이러한 구조체는 제2 재료와 제3 재료 사이의 제2 접합부에서 제2 재료에 연결되는 제3 재료를 추가로 포함할 수 있고, 매체는 제2 접합부를 가로질러 연장되어 제1 재료, 제2 재료, 및 제3 재료 사이의 연속 인터커넥트를 형성할 수 있고, 제2 재료 및 제3 재료는 이종일 수 있다. 매체는 전기적 전도성일 수 있고, 이러한 구조체는 제1 재료에 부착되는 그리고 매체에 전기적으로 접속되는 제1 전기 컴포넌트, 및 제3 재료에 부착되는 그리고 매체에 전기적으로 접속되는 제2 전기 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다.
센서 구조체는 제1 재료를 포함하는 제1 기판, 제1 기판 상에 배치되는 제2 재료를 포함하는 전도성 접촉 층, 제1 기판 상에 배치되는 제3 재료를 포함하는 제2 기판, 및 제2 기판 상에 패턴으로 배열되는 그리고 전도성 접촉 층과의 연속 전기적 인터커넥트를 형성하는 전도성 겔을 포함할 수 있고, 제1 재료, 제2 재료, 및 제3 재료 중 적어도 2개는 이종이다. 이러한 센서 구조체는 제2 기판상에 배치되는 그리고 연속 전기적 인터커넥트에 전기적으로 접속되는 전기 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 제1 기판은 연속 전기적 인터커넥트가 전도성 접촉 층에 접속하는 비아를 포함할 수 있다.
방법은 접합부에서 제1 재료를 제2 재료에 연결하는 단계, 및 접합부를 가로질러 제1 재료와 제2 재료 사이의 연속 인터커넥트를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 재료 및 제2 재료는 이종일 수 있다. 이러한 방법은 연속 인터커넥트를 캡슐화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
도면들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니며, 유사한 구조체들 또는 기능들의 요소들은 일반적으로 도면들 전체에 걸쳐 예시적인 목적들을 위해 유사한 참조 번호들에 의해 표현될 수 있다. 도면들은 본 명세서에 설명되는 다양한 실시예들의 설명을 용이하게 하도록 단지 의도된다. 도면들은 본 명세서에 개시되는 교시들의 모든 양태를 설명하지 않고, 청구항들의 범위를 제한하지 않는다. 도면들이 불명료해지는 것을 방지하기 위해, 모든 컴포넌트들, 접속들 등이 도시되지는 않을 수 있고, 모든 컴포넌트들이 참조 번호들을 갖지는 않을 수 있다. 그러나, 컴포넌트 구성들의 패턴들은 도면들로부터 쉽게 명백할 수 있다.
도 1은 본 특허 개시내용의 발명의 원리들 중 일부에 따른 구조체의 실시예를 예시한다.
도 2는 본 특허 개시내용의 발명의 원리들 중 일부에 따른 구조체의 다른 실시예를 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 인터커넥트 설계의 예시적인 실시예를 예시하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 이종 구조체의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 트레이스로서 전도성 겔을 사용하는 이종 구조체의 다른 예시적인 실시예를 예시한다.
도 6은 본 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 연속 인터커넥트를 갖는 구조체의 다른 실시예를 예시한다.
도 7 및 도 8은, 각각, 본 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 상이한 재료들 사이의 연속 인터커넥트들을 갖는 구조체의 실시예의 측면도 및 평면도이다.
도 9는 도 7 및 도 8의 구조체의 다른 측면도이다.
도 10은 본 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 상이한 재료들 사이의 연속 인터커넥트를 갖는 구조체의 다른 실시예의 단면도이다.
도 11은 본 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 이종 구조체의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 1은 본 특허 개시내용의 발명의 원리들 중 일부에 따른 구조체의 실시예를 예시한다. 도 1의 시스템은 적어도 2개의 이종 재료들: 재료 A(10) 및 재료 B(12)를 포함할 수 있다. 재료들 A 및 B는 이들이 적어도 하나의 상이한 기계적 속성, 제약, 처리 파라미터 등을 갖는다는 점에서 상이할 수 있다. 재료들 사이의 연속 인터커넥트를 형성하기 위해 재료들 A와 B 사이에 하나 이상의 매체(14)가 연장될 수 있다. 도 2는 도 1의 것과 유사한 다른 실시예를 예시하지만, 도 2의 실시예는 재료들 A와 B 사이의 전이부 A/B(16)를 포함할 수 있다.
적합한 매체(14)의 예들은 점성, 탄성, 점탄성 및/또는 재료들 A 및 B 중 하나 이상의 변형에 응답하여 변형되고, 다음으로 재료들 A 및 B 중 하나 이상이 이전 형태로 복귀할 때 이전 형태로 복귀할 수 있는 임의의 다른 재료들을 포함한다. 매체 또는 매체들(14)은 (예를 들어, 매체가 탄성 재료이면) 그 자신의 액션을 통해 또는 (예를 들어, 매체가 유체이면) 이전 형태로 복귀하는 재료들 A 및 B 중 하나 이상의 액션을 통해 이전 형태로 복귀할 수 있다 .
일부 실시예들에서, 매체(14)는 주로 구조적이지 않은 적어도 하나의 기능, 예를 들어, 전기, 광, 사운드 등을 전도하는 것, 응력, 변형, 압력, 온도, 신장 등과 같은 하나 이상의 자극을 감지하는 것, (재료 자체의) 대량 수송, 열 수송, 힘, 움직임, 압력, 진동 등을 전달하는 것과 같은 기계적 연결성, 및/또는 임의의 다른 타입의 기능을 가질 수 있는 하나 이상의 기능성 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기능성 재료는, 특히, 예를 들어, 겔 재료의 유체 상 재료 또는 유체 성분으로서 적어도 하나의 유체 속성 또는 성분을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 기능성 재료는 유체 및 고체 성분 양자 모두를 갖는 점탄성 재료로 구현될 수 있다. 이러한 재료는, 예를 들어, 전기 전도와 같은 전기활성 기능을 수행할 수 있거나, 또는 기계적 인터커넥트, 작동 인터커넥트, 연료 라인 또는 유체 저장소 또는 임의의 다른 기능으로서 기능할 수 있다. 임의의 의도된 기능을 수용하기 위해 임의의 적합한 기하구조체로 점탄성 인터커넥트 재료가 배열될 수 있다.
유동학에서 G*는, 각각, 저장 탄성률 및 손실 탄성률이라고 지칭될 수 있는 2개의 성분들: G' 및 G"를 함유할 수 있는 복소 전단 탄성률을 지칭할 수 있다. 저장 탄성률은 본질적으로 재료의 탄성 성분을 특성화할 수 있는 반면, 손실 탄성률은 재료의 점성 또는 액체 성분을 특성화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 재료들 A 또는 B 중 하나 또는 양자 모두보다 더 높은 G'를 갖도록 기능성 재료를 선택하는 것에 의해, 기능성 재료는 구조체의 형성 및/또는 사용 동안 어느 정도의 압축을 견딜 수 있다. 일부 실시예들에서, 그리고 구현 상세사항들에 의존하여, 기능성 재료의 저장 탄성률은, 기능성 재료가 구조체의 형성 및/또는 사용 후에 여전히 기능성을 유지하면서 형성 및/또는 사용 중에 압축 또는 다른 왜곡 자극을 견디는 것을 가능하게 하는 양만큼 더 높으면, 재료들 A 또는 B 중 하나 또는 양자 모두의 저장 탄성률보다 "더 높은(higher)" 것으로 고려될 수 있다.
재료들 A 및 B의 상이한 기계적 속성들의 예들은 탄성률(예를 들어, Young의, 전단, 벌크 등), 경도(Shore, Mohs, Brinell, Rockwell 등), 강도(예를 들어, 인장, 압축 등), 밀도 등을 포함한다.
재료들 A 및 B의 상이한 처리 파라미터들의 예들 온도, 압력, 시간, 시약들(예를 들어, 반응물들, 용매들, 촉매들, 활성화제들 등), UV, IR, RF, 초음파 처치에의 노출 등을 포함한다.
재료들 A 및 B의 상이한 제약들의 예들은 (예를 들어, 그 위에 실장되는 강성 컴포넌트들, 인체 또는 민감한 기계적 기기와 같은 물체 상의 배치, 등 때문인) 변형 제한들, (예를 들어, 온도, 방사선, UV, IR, RF, 초음파, 화학재료들 등에 대한) 노출 제한들 등을 포함한다.
인터커넥트를 형성하는 매체 또는 매체들(14)은 재료들 A 및/또는 B 또는 전이부 A/B의 하나 이상의 표면 상에, 재료들 A 및/또는 B 또는 전이부 A/B 중 임의의 것을 통한 통로들 내에, 또는 재료들 A와 B 사이에 동작가능한 인터커넥트를 생성하는 임의의 다른 배열로 형성될 수 있다.
전이부 A/B는, 존재한다면, 재료들 A와 B 사이의 중첩, 인터리빙, 재료 구배 등, 및/또는 재료들 A와 B 사이의 하나 이상의 중간, 전이, 버퍼 등의 재료를 포함할 수 있다.
재료들 A 및 B 중 하나 이상의 변형, 및 인터커넥트(14)의 대응하는 변형은 재료들 A 및 B 중 하나 이상에 대한 인장력, 압축력, 신축력, 굴곡력, 비틀림력, 벌크력 등 중 임의의 것 또는 모두에 응답할 수 있다.
매체 또는 매체들(14)에 의해 형성되는 인터커넥트의 타입들의 예들은 기계적, 전기적, 전자적, 전자기계적, 전자기적, 및/또는 다른 전기-활성 인터커넥트, 광학적, 광자적, 오디오, 대량 수송 등을 포함할 수 있다.
재료들 A 및 B로서 사용하기에 적합한 재료들의 예들은, 임의의 조합으로, 고무 및 플라스틱 재료들을 포함하는 임의의 타입의 천연 및/또는 합성 중합체들, 예컨대 PDMS(polydimethylsiloxane), TPU(thermoplastic polyurethane)을 포함하는 우레탄, EPDM(ethylene propylene diene monomer), 네오프렌을 포함하는 실리콘 기반 재료들, 뿐만 아니라 에폭시들, 순수 및 합금 금속들, 직포 또는 부직포, 목재, 가죽, 종이, 섬유유리 및 탄소 및 다른 복합 재료들 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
인터커넥트를 형성하는 매체 또는 매체들(14)로서 사용하기에 적합한 재료들의 예들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 갈륨 인듐 합금들과 같은 전도성 겔들을 포함하는 변형가능 도체들을 포함하며, 그 일부 예들은 참조에 의해 포함되는 2018년 8월 30일에 공개된 미국 특허 출원 공개 제2018/0247727호에 개시된다. 다른 적합한 전기활성 재료들은 금, 니켈, 은, 백금, 구리 등을 포함하는 임의의 전도성 금속들; 실리콘, 갈륨, 게르마늄, 안티모니, 비소, 붕소, 탄소, 셀레늄, 황, 텔루륨 등에 기반하는 반도체, 갈륨 비화물, 인듐 안티몬화물 및 많은 금속의 산화물을 포함하는 반도체 화합물들; 유기 반도체들; 흑연과 같은 전도성 비금속 물질들을 포함할 수 있다. 전도성 겔들의 다른 예들은 흑연을 기반으로 하는 겔들 또는 다른 형태들의 탄소 및 이온성 겔들을 포함한다. 적합한 비-전기활성 조성물들의 예들은, 예를 들어, 실리카 겔들과 같은 많은 다른 타입들의 겔들, 및 Sterno 등과 같은 소모성 연료를 포함한다. 다른 예들은 액체들, 예컨대 물, 오일, 잉크, 알콜 등(이들 중 임의의 것은 전기활성일 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있음), 뿐만 아니라 전기활성일 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있는 임의의 탄성 재료들을 포함한다.
본 특허 개시내용의 일부 추가적인 발명 원리들은, 예를 들어, FHE(Flexible Hybrid Electronics) 조립체와 같은 변형가능 전자 조립체에서 다양한 특수 컴포넌트들을 호스팅하는 이종 재료들 사이의 인터커넥트로서 역할하기 위한 도 1 및 도 2에 예시되는 것들과 같은 구조체의 사용에 관한 것이다. 일부 비-제한적인 예시적인 실시예들에서, 인터커넥트는 FlexPCB들(flexible printed circuit boards) 및/또는 StretchPCB들(stretchable PCBs)과 유사한 PCB들(printed circuit boards)과 같은 변형가능 회로 보드들과, 예를 들어, TPU 또는 실리콘 구조체들과 같은 다른 변형가능 구조체들 사이의 이종 접합부들에 걸쳐 있을 수 있다. 이러한 구조체들을 형성하기 위해 사용될 수 있는 기술들은 성형, 접착제 본딩, 열성형, 테이프 본딩, 초음파 본딩 및/또는 다른 것들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 기술들은 FHE 기술들 및 본 특허 개시내용에 개시되는 인터커넥트들 중 하나 이상과 조합되어, 예를 들어, 산업, 소비자 및/또는 웨어러블 전자기기에서의 적용들을 갖는 하나 이상의 통합된 텍스타일/전자 조립체를 생성할 수 있다.
특히 경질 및 연질 재료들 또는 강성 컴포넌트들 및 비-직선 형상들에 순응하는 재료들 사이의 혼합 모드 인터커넥트들은 FHE와 같은 변형가능 전자기기에서의 도전과제들을 제시할 수 있다. FHE 및 다른 변형가능 전자기기는 전자기기가 전통적인 전자 조립체의 역학과는 상이한 것으로 전통적으로 고려되는 기계적 요소들과 함께 친밀하게 존재할 수 있는 웨어러블 적용들 및 IoT(Internet-of-things)에 적용될 수 있다. 스마트 또는 능동 제어 기능성을 지원하기 위해 패브릭, 고무 멤브레인들, 열성형 플라스틱들 및 유사한 것과 같은 재료들이 전자 요소들을 직접 통합할 수 있다.
상이한 재료들 사이의 인터커넥트들은 특수 솔더들, 전도성 접착제들 또는 기계적 커넥터들로 취급될 수 있다. 그러나, 이들 중 일부는, 각각이 그 자신의 기계적 제약들을 가질 수 있는, 2개의 상이한 기판들 상에 구축되는 개별 트레이스들과의 호환성을 수반할 수 있다. 이러한 것은 상이한 재료들의 인터커넥트 및 역학 양자 모두의 엔지니어링을 수반할 수 있고, FHE 또는 다른 변형가능 전자 디바이스의 설계에 상당한 제약들 및 오버헤드를 생성할 수 있다.
본 특허 개시내용의 발명의 원리들은, 혼합 재료 기판들로 절단되거나 또는 형성되거나, 기판들 상에 직접 인쇄되거나, 또는 임의의 다른 적합한 방식으로 기판들과 함께 배열되는 비아들 또는 다른 통로들을 통해 전도성 겔들 및/또는 다른 전도성 기능성 재료들에 의해 생성되는 연속 인터커넥트들을 이용하는 것에 의해 멀티모드 금속화와 같은 잠재적인 인터커넥트 문제들이 바이패스되는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일 및/또는 혼합 재료 다층 회로 구성들을 갖는 비아들 및 다른 구조체들을 포함하는 연속 회로들이 전도성 겔들 및/또는 다른 전도성 기능성 재료들로부터 형성되는 인터커넥트들과 함께 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 겔 및/또는 다른 전도성 기능성 재료들로 채워질 수 있는 접착제 기판들에서 비아들을 통해 표면 실장 컴포넌트들, 플렉스 회로들 및 전도성 패브릭들을 포함하는 전통적인 전자 요소들에 컴포넌트들이 직접 결합될 수 있다. 이러한 구성들 양자 모두는, 예를 들어, 변형 사이클링 및/또는 굽힘 테스트들에 대한 저항을 갖는 및/또는 최종 조립 동안 그리고 동적 이동이 예상될 수 있는 웨어러블 전자기기, 변형 모니터링 전자기기 등과 같은 적용에서의 사용 동안 양자 모두에서 구조체들 상에 배치되는 동적 부하를 견디는 능력을 갖는 오믹, 저 임피던스 접촉들을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 특허 개시내용의 발명의 원리들은, FlexPCB 또는 StretchPCB 기판들 상의 강성 표면 실장 컴포넌트들의 호스팅 및 전도성 겔들로 구성되는 연속 와이어들에 의해 모두 걸쳐진 실질적으로 더 큰 변형들을 겪을 수 있는 PCB 컴포넌트들에 부착되는 기계적으로 견고한 인터커넥트의 생성 양자 모두를 허용할 수 있는 많은 기판 재료들 및 제조 방법들에 적용될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, FHE 또는 다른 변형가능 전자 디바이스는 표면 실장 컴포넌트들을 호스팅하는 제1 기판 부분 및, 예를 들어, 전도성 겔로 생성되는 비교적 더 높은 신장 텍스타일 통합 도체 및/또는 변형 게이지로서 기능하는 제2 기판 부분 양자 모두를 포함할 수 있다. 회로의 더 높은 신장 부분은, 예를 들어, 높은 신장 부분에 의해 경험되는 신축의 시각적 출력을 생성할 수 있는 하나 이상의 수동 및/또는 능동 SMT(surface mount technology) 컴포넌트를 호스팅할 수 있는 낮은 신장 플렉스 회로에 가변 저항 및/또는 전도성 경로를 제공할 수 있다.
본 특허 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 FHE 디바이스 또는 다른 변형가능 디바이스에 사용될 수 있는 재료들의 일부 예들은, 이에 제한되는 것은 아니지만 다음:예를 들어, 낮은 Shore A TPU 및/또는 높은 Shore A를 갖는 다른 TPU들을 포함하는 임의의 TPU; 열경화성 및/또는 에폭시 기반 필름들; 실리콘들, 예를 들어, 고 신축 편직물에 적용될 수 있는 임의의 타입의 경화 실리콘들; 구리 또는 금속 클래드 폴리아미드 또는 FlexPCB들, StretchPCB들 등에서 사용될 수 있는 다른 기판들; 및 임의의 능동 및/또는 수동 스루-홀 및/또는 표면 실장 컴포넌트들을 포함한다. 일부 예시적인 실시예들에서, 구리 클래드 폴리아미드 및 SMC 컴포넌트들은, 전도성 겔들로 채워진 비아들에 대한 안정적인 전기적 접속을 형성하기 위해 사용될 수 있고, 예를 들어, 하이브리드 조립체에서의 컴포넌트들로서 적용될 수 있다.
도 3은 본 특허 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 FHE 디바이스 또는 다른 디바이스와 함께 사용하기에 적합한 인터커넥트 설계의 예시적인 실시예를 예시하는 분해 사시도이다. 상이한 기판들 A(103) 및 B(104)의 개별 층들 상에, 각각, 직경들 D1 및 D2를 갖는 2개의 패드들(101 및 102)이, 각각, 예를 들어, 전기적 연속성이 달성되도록 패드들을 통과하는 홀로 인쇄될 수 있다. 패드(101)는 기판 A 상의 트레이스(107)와 통신할 수 있고, 패드(102)는 기판 B 상의 트레이스(108)와 통신할 수 있다.
패드 크기 및 비아 홀 크기는 회로 보드의 제조성을 위한 설계를 용이하게 하도록 선택될 수 있다. 가요성인 및/또는 신축성인 기판들 상의 이종 인터커넥트들의 일부 예시적인 실시예들에서, 이러한 피처들의 크기는 기판들의 예상된 변형을 위해 및/또는 이종 인터커넥트들의 조립 및 테스트를 용이하게 하기 위해 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 비아 패드들은 표면에 또는 회로(예를 들어, 폴리아미드 회로) 상의 패드에 부착될 수 있는 표면 실장 컴포넌트에 직접 이어질 수 있다.
도 3의 예는 기판들 A 및 B의 중첩 부분들 사이에 직경 D3을 갖는 비아(106)를 갖는 전이 기판 A/B(105)와 함께 도시되지만, 전이 기판은 일부 실시예들에서 생략될 수 있다. 기판들 A 및 B 및 전이 기판들 A/B(사용된다면)에 사용되는 재료들은 위에서 식별된 임의의 재료들 또는 임의의 다른 적합한 재료들로부터 선택될 수 있다. 패드들, 트레이스들 및 비아들을 위한 충전 재료는 전도성 겔들 또는 임의의 다른 적합한 전도성 재료들로 구현될 수 있다.
도 4는 본 개시내용에 따른 트레이스들로서 전도성 겔 및/또는 다른 인터커넥트 매체(114)를 사용하는 (일부 실시예들에서 레이업으로서 구현될 수 있는) 이종 구조체의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다. 기판 A(110)는 기판 B(112)에 중첩되어 직접 부착될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전이 기판이 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 예를 들어, 기판 A 상의 트레이스(122) 및/또는 패드(124)가 기판 B 상의 트레이스(118) 및/또는 패드(120)의 상부에 정렬될 수 있고, 따라서 기판 A의 비아(116)에서의 전도성 겔이 기판 B의 상부 상의 패드(120)와 직접 접촉할 수 있기 때문에, 기판 A를 통해 비아(116)가 형성될 수 있다.
도 4에 예시되는 구조체는 전도성 겔 및/또는 다른 인터커넥트 매체(114)의 트레이스들, 패드들 및/또는 비아들을 제한 및/또는 보호하기 위해 하나 이상의 캡슐화제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 A의 적어도 일부는 캡슐화제 A(126)로 코팅될 수 있고, 기판 B의 적어도 일부는 캡슐화제 B(128)로 코팅될 수 있다. 임의의 적합한 재료, 예를 들어, PDMS, TPU들, 우레탄들, 에폭시들, 폴리에스테르들, 폴리아미드들, 바니시들, 및 보호 코팅을 제공할 수 있는 및/또는 조립체를 함께 유지하는 것을 도울 수 있는 임의의 다른 재료와 같은 실리콘 기반 재료가 캡슐화제들에 대해 사용될 수 있다. 기판들(110 및 112)은 접착제 본딩, 열성형, 테이프 본딩, 초음파 본딩 등을 포함하는 임의의 적합한 기술을 사용하여 함께 본딩될 수 있다.
도 4에 예시되는 것과 유사한 구조체가 유용할 수 있는 적용들의 예들은 하나 이상의 전자 컴포넌트를 호스팅하기 위해 사용될 수 있는 재료로 기판 A가 구현될 수 있는 반면, 원격 센서, 디스플레이, 전자 모듈 등에 대한 접속을 제공하기 위해 사용될 수 있는 재료로 기판 B가 구현될 수 있는 적용들을 포함한다. 예를 들어, 기판 A는 비교적 강성 재료로 제조될 수 있는 반면, 기판 B는 비교적 가요성인 및/또는 신축성인 재료로 제조될 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판 A(110)의 하부 상에 트레이스(122)가 형성될 수 있고, 그에 의해 비아(116)를 제거한다. 이러한 실시예에서, 기판 A(110)의 하부 표면에 캡슐화제 A(126)가 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡슐화제 A(126) 및 캡슐화제 B(128)는 단일 컴포넌트로서 조합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 4에 예시되는 구조체의 일부 또는 전부, 뿐만 아니라 본 개시내용에 설명되는 임의의 다른 구조체는, 본 명세서에 설명되는 방법들 및/또는 제조물들 중 임의의 것과 함께 사용될 수 있는, 참조로 포함되는, 2020년 2월 27일에 공개된 미국 특허 출원 공개 제2020/0066628에 설명되는 재료들 및/또는 제조 기술들 중 임의의 것을 사용하여 적어도 부분적으로 제조될 수 있다.
도 5는 본 특허 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 트레이스로서 전도성 겔을 사용하는 이종 구조체의 다른 예시적인 실시예를 예시한다. 도 5에 예시되는 실시예에서, 열경화성 플라스틱 라미네이트(130)(재료 A)의 리본이 중첩 영역(134)(A/B)에서 TPU(132)(재료 B)의 리본과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 공융 갈륨 합금으로 이루어지는 이종 인터커넥트 매체는, 재료 A 상의 제1 부분(136), 재료 B 상의 제2 부분(138), 및 중첩 영역(134) 내의 전이 부분(140)을 가질 수 있다. 트레이스의 모든 3개의 부분들은, 예를 들어, 실리콘, TPU, 우레탄, 에폭시 등과 같은 하나 이상의 캡슐화제로 캡슐화될 수 있다.
열경화성 플라스틱(재료 A) 및 TPU(재료 B)는 연속 전도성 트레이스에 의해 걸쳐지는 실질적으로 상이한 기계적 속성들을 가질 수 있고, 따라서 2개의 이종 재료들 사이에서 전이하는 이종 인터커넥트를 형성한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 열경화성 플라스틱 라미네이트(재료 A)는 TPU(재료 B)보다 실질적으로 더 강성일 수 있다.
납땜가능한 커넥터(142)와 같은 전자기계적 커넥터가 중첩 영역(144)에서 트레이스의 제2 부분(138)과 중첩하여 연속 트레이스와 임의의 다른 전기 장치 사이에 다른 이종 전기적 접속을 형성할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, TPU 또는 실리콘에서 캡슐화되는 전도성 겔과 전도성 패브릭에 기계적으로 접속되는 납땜가능한 커넥터 사이의 인터커넥트를 제공하기 위해 단자 층으로서 전도성 패브릭에 폴리아미드 층이 접착될 수 있다.
도 6은 본 개시내용에 따른 연속 인터커넥트를 갖는 구조체의 다른 실시예를 예시한다. 도 6에 예시되는 실시예에서, 열경화성 플라스틱과 같은 비교적 강성 재료로 형성되는 제1 기판(154)(재료 A) 상에 전도성 겔의 외부 링(150) 및 전도성 겔의 내부 링(152)이 패터닝될 수 있다. 제1 기판(154)은 실리콘과 같은 비교적 가요성인 및/또는 신축성인 재료로 형성되는 제2 기판(156)(재료 B)으로 전이할 수 있다. 제1 기판(154) 및 제2 기판(156)은 랩 조인트, 맞대기 조인트, 또는 임의의 다른 방식으로 전이할 수 있다. 재료 A와 재료 B 사이의 전이부에 걸치도록 제1 기판(154) 및 제2 기판(156) 상에, 외부 링(150)에 전기적으로 접속될 수 있는, 제1 선형 트레이스(158)가 패터닝될 수 있다. 재료 A와 재료 B 사이의 전이부에 걸치도록 제1 기판(154) 및 제2 기판(156) 상에 내부 링(152)에 전기적으로 접속될 수 있는 제2 선형 트레이스(160)가 패터닝될 수 있다.
LED들(light emitting diodes)(162)과 같은 하나 이상의 2-단자 전자 컴포넌트가 제1 기판(154) 상에 실장될 수 있고, 하나의 단자는 내부 및 외부 링들 각각과 직접 접촉한다. 제1 기판(154),은, 예를 들어, 실리콘과 같은 투명 캡슐화제로 캡슐화될 수 있어, LED들이 캡슐화제를 통해 보이는 것을 가능하게 한다. 제2 기판은, 예를 들어, 실리콘의 다른 층으로 캡슐화될 수 있고, 그 사이에 선형 트레이스들(158 및 160)이 본딩된다. 파선들로 도시되는 선형 트레이스들(158 및 160)의 부분들은, 일부 실시예들에서 투명하지 않을 수 있는, 제2 기판(154) 상의 캡슐화제에 의해 커버될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 기판(154) 및 그 위에 형성되는 전도성 겔 및 LED들의 패턴들의 선택적 변형 제한을 제공하기 위해, 예를 들어, 그것을 캡슐화제 내에 포함하는 것에 의해, 또는 다른 캡슐화제와 본딩하는 것에 의해, 제1 기판(154)에 패브릭 메시가 적용될 수 있다.
따라서, 도 6에 예시되는 실시예는, 일부 구현들에서는, 어떠한 고체 와이어들도 사용하지 않고, 비교적 더 가요성인 및/또는 신축성인 기판(156)(재료 B)을 통해 베이스에 대한 전기적 접속들을 제공하면서, 비교적 강성이지만, 여전히 가요성인 및/또는 신축성인 기판(154)(재료 A)이 전자 컴포넌트들에 대한 베이스를 제공할 수 있는 전자 조립체를 제공할 수 있다.
미국 특허 출원 공개 제2018/0247727에 설명되는 것들과 같은 갈륨 합금들로 이루어지는 전도성 겔들은, TPU, 실리콘들, 에폭시들, EPDM 및 다양한 열경화성 엘라스토머들을 포함하는 매우 다양한 기판 상에 이들이 패터닝가능할 수 있기 때문에, 이종 재료 사이의 인터커넥트와 함께 사용하기에 특히 유익할 수 있다. 일부 실시예들에서, 패터닝 방법은 사실상 본질적으로 그래픽일 수 있고, 기판과 전도성 겔 사이에 기계적 본딩을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 많은 기판들에 기능 패턴들을 습윤시키는 것을 도울 수 있는 경화 스테이지 또는 화학 반응이 존재하지 수 있다. 한 예는 재료가 매우 다양한 기판 상에 제어가능하게 패터닝되는 것을 허용하는 점도 및 습윤 파라미터들을 변경하기 위해 가교된 갈륨-산화물 나노구조체가 유도된 갈륨-인듐-주석 공융 합금의 조성물이다. 공융 갈륨 합금 겔들은, 재료가 비정질 유체 상태에서 전도하여 그 기판의 한계들까지 변형 사이클링에 견고하게 만들 수 있기 때문에, 변형 사이클링시 파괴되는 구조체를 또한 갖지 않을 수 있다. 따라서, 이들은 FHE 및 많은 다른 적용들에서, 특히 결정적인 경질에서 연질로의 전이에서 이종 재료들 사이의 인터커넥트들을 위한 효과적인 해결책을 제공할 수 있다. 공융 갈륨 합금 겔은 5Ghz 이상까지의 저 저항 DC 접속들 및 전송 라인 파라미터들(주로 S11)을 제공하는 우수한 전기적 속성들을 또한 가질 수 있다.
도 7 및 도 8은, 각각, 본 특허 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 상이한 재료들 사이의 연속 인터커넥트들을 갖는 구조체의 실시예의 측면도 및 평면도이다.
도 7 및 도 8의 실시예는 제1, 제2 및 제3 상이한 기판들(18, 20 및 22)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제1 기판(18)은 강성 TPU일 수 있고, 제2 기판(20)은 더 가요성이지만 여전히 견고한 TPU일 수 있고, 제3 기판(22)은 연질 TPU일 수 있지만, 발명의 원리들이 이러한 상세사항들에 제한되는 것은 아니고, 다양한 속성들을 갖는 재료들의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 기판들은 임의의 적합한 본딩 기술을 사용하여 접합부(19)에서 함께 본딩될 수 있고, 제2 및 제3 기판들은 임의의 적합한 본딩 기술을 사용하여 접합부(21)에서 함께 본딩될 수 있다. 도 7 및 도 8에서의 컴포넌트들이 반드시 축척에 맞는 것은 아니다. 예를 들어, 기판들은 매우 얇은 시트들의 재료로 이루어질 수 있으며, 이러한 경우 도 7 및 도 8의 수직 스케일은 과장되어 있다.
전도성 겔과 같은 전도성 매체의 트레이스가 기판들의 상부 표면들 상에 그리고 기판들 사이의 접합부들을 가로질러 U-형상 패턴(28)으로 형성될 수 있다. U-형상 패턴(28)의 단부들은 제1 기판(18)의 강성 특성 때문에 종래의 전기 접촉 패드들일 수 있는 접촉 패드들(24 및 26)에서 종단될 수 있다. 도 7 및 도 8에는 도시되지 않더라도, U-형상 패턴(28) 및 기판들(18, 20, 22)의 상부 표면들 위에 캡슐화제가 형성될 수 있다.
결과적인 구조체는 변형되는 것을 도시하는 도 7 및 도 8의 구조체의 다른 측면도인 도 9의 R1 및 R2에 의해 도시되는 바와 같이 상이한 굽힘 반경을 제공하는 상이한 기판들로 다양한 힘들에 응답하여 굽혀질 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 구조체는 변형 릴리프로서 기능할 수 있다.
도 7 및 도 8의 구조체는 TPU 대 에폭시, 실리콘 대 에폭시, 실리콘 대 패브릭 또는 TPU 등과 같은 다른 재료들 사이의 전이들을 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그리고 구현 상세사항들에 의존하여, TPU와 실리콘 사이의 연속 인터커넥트를 갖는 것이 특히 유익할 수 있는데, 그 이유는 실리콘에 대한 전기적 접속들을 이루기 어렵지만, TPU에 대한 전기적 접속들을 이루기는 비교적 쉽기 때문이다. 따라서, 전도성 겔들과 같은 변형가능 도체들로 이루어지는 센서에 대해 보다 민감한 기판을 제공할 수 있는 실리콘으로 다음으로 전이할 수 있는 TPU 기판 상에 전기적 접속들이 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 스텐실, 플렉소그래픽 또는 일부 다른 퇴적 프로세스를 통해 회로를 인쇄한 후에, 변형가능 도체로 채워진 비아들을 갖는 캡슐화제 층이 추가될 수 있거나, 또는 노출된 회로가 단순히 노출된 채로 남을 수 있다. 다음으로, IC(integrated circuit) 또는 다른 전자 디바이스가 회로 상에 배치될 수 있다. IC 상의 금속 층은 전도성 겔과 저 임피던스, 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 자체는, IC(또는 패키징된 SMC(surface mount component)를 제자리에 유지할 수 있는, 접착제일 수 있다. 대안적으로, 랜딩 영역 상에 또는 IC(또는 SMC) 상에 접착제가 배치될 수 있다. 마지막으로, 전도성 겔 및 IC들을 제자리에 유지하기 위해 조립체 위에 캡슐화 층이 배치될 수 있다.
본 특허 개시내용의 발명의 원리에 따른 일부 실시예들에서, 매우 연질인/순응하는 도체를 갖는 것이 연질 인터커넥트 부착, 직접 다이 부착, 직접 IC 부착 및/또는 연질 인터커넥트 COB(chip on board) 프로세스 중 임의의 것에 유익할 수 있다. 일부 실시예들에서 이러한 것은 점도를 제어하기 위해 전도성 겔, 예를 들어, 산화물들 및 마이크로미터 축척 입자들에 블렌딩되는 갈륨-인듐-주석 합금을 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 기술은 금속 층과 저 임피던스 접촉을 이룰 수 있는 다른 등각 도체들과 함께 이용될 수 있다.
본 특허 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 일부 다른 실시예에서, EPDM(ethylene Propylene Diene Monomers)과 같은 재료로 이루어지는 개스킷은 개스킷의 성능을 감지하도록 배열되는 변형가능 도체들의 패턴을 가질 수 있다. EPDM에 전기 접촉부를 부착하는 것이 비교적 어려울 수 있기 때문에, 변형가능 도체들은 EPDM 개스킷과 전기 접촉들을 위한 양호한 기판일 수 있는 TPU와 같은 다른 재료 사이의 연속 인터커넥트를 통해 결합될 수 있다. 따라서, EPDM 개스킷 내의 또는 그 상의 변형가능 도체들의 패턴에 대한 양호한 전기적 접속을 여전히 제공하면서 TPU 기판 상의 접촉들에 감지 회로가 접속될 수 있다.
도 10은 본 특허 개시내용의 일부 발명 원리들에 따른 상이한 재료들 사이의 연속 인터커넥트들을 갖는 구조체의 다른 실시예의 단면도이다. 도 10의 실시예는 제1 기판(32) 상에 형성되는 전도성 재료(30)의 패턴을 포함할 수 있다. 제1 기판(32)은 전도성 겔과 같은 변형가능 도체의 트레이스들(36)을 가질 수 있는 제2 기판(34)에 부착될 수 있다. 캡슐화제(38)는 제2 기판(34) 및 트레이스들(36)을 커버할 수 있다. 각각, 제1 기판(32) 및 제2 기판(34)을 각각 관통하는 비아들(41 및 43)은, 변형가능 도체가 전도성 재료의 패턴(30)과 제2 기판(34) 상의 트레이스들(36) 사이의 연속 인터커넥트(40)를 형성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 도 10에 예시되는 층들 중 임의의 것 또는 전부는 하나 이상의 상이한 특성을 가질 수 있으며, 연속 인터커넥트(40) 및/또는 트레이스들(36)을 위한 전도성 겔과 같은 기능성 재료의 사용은 재료 피로, 재료 크리프, 다수의 도체들 사이의 갈바닉 액션 등과 관련된 문제들을 제거하거나 또는 감소시키면서 도 10에 예시되는 조립체가 제조되는 및/또는 동작하는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 10에 예시되는 실시예는 예를 들어, 심전도(ECG 또는 EKG), 근전도(EMG) 등을 위한 생체-전기 센서에서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 전도성 재료(30)는 전도성 실리콘, 구리 클래딩, 또는 환자의 신체와 접촉하기에 적합한 전극을 구현하기에 적절한 다른 재료로 제조될 수 있다. 기판들(32 및 34)은, 예를 들어, 하나 이상의 전자 컴포넌트를 호스팅하기에 충분히 강성이지만, 환자의 신체에 편안하게 편안하기에 충분히 가요성일 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 예들은 TPU, 폴리아미드, 열경화성 에폭시, 열경화성 플라스틱들 등을 포함한다.
일부 예시적인 실시예들에서, 전도성 재료(30)는 피부 접촉을 위해 잘 견딜 수 있는 전도성 실리콘으로서 구현될 수 있는 반면, 제2 기판(34)은 전자 컴포넌트들을 위한 베이스 및/또는 회로 보드를 위한 트레이스들의 다른 층들을 형성하기 위해 에폭시로 구현될 수 있다. 제1 층(32)은 일부 환자들에게 자극적일 수 있는 에폭시 기판(34)과의 접촉으로부터 환자를 보호할 수 있는 TPU로 구현될 수 있다.
전도성 트레이스(36)가 제2 기판(34)의 하부 상에 도시되더라도, 일부 실시예들에서, 전도성 트레이스(36)는, 예를 들어, 제1 기판(32)과 캡슐화제(38) 사이에 둘러싸일 수 있는 트레이스(36)를 형성하기 위한 인-플레이스 스텐실로서 역할을 할 수 있는 제2 기판(34)을 통과할 수 있다.
일부 실시예들은 하나 이상의 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트를 갖는 기능 회로를 형성하기 위해 추가적인 비아들, 트레이스들 등을 갖는 기판들의 추가적인 층들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 10에 예시되는 구조체는 조립체를 하나 이상의 다른 장치에 접속하기 위한 인터페이스(44)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 전도성 트레이스(36)는 조립체를 케이블 또는 다른 전도성 장치에 결합하기 위해, 예를 들어, 조립체가 통합되는 센서로부터 데이터를 판독하기 위해 하나 이상의 단자로 전이할 수 있다. 다른 실시예들에서, 인터페이스(44)는, 조립체를 다른 장치에 접속하기 위해, 도 4에 예시되는 것과 같은 다른 이종 접합부로 전이할 수 있다, 예를 들어, 비교적 고-신장 전도성 조립체로 전이할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 10에 예시되는 기판들 중 하나 이상은 패브릭 층으로서 구현될 수 있거나, 또는 패브릭 층이 추가적인 층으로서 추가될 수 있다. 이러한 패브릭 층은, 예를 들어, 생체-전기 센서의 경우에 환자의 편안함을 제공하기 위해 포함될 수 있다. 또한, 추가적으로, 또는 대안적으로, 조립체를 한 벌의 의류 또는 의복, 또는 브레이스와 같은 다른 웨어러블 장치로 통합하기 위해 이러한 패브릭 층이 사용될 수 있다. 또한, 도 10에 예시되는 것과 같은 다수의 조립체들은 한 벌의 의류 또는 의복, 또는 조립체들 사이에 전기적 및/또는 전자적 인터커넥트들을 형성하는 하나 이상의 가요성인 및/또는 신축성인 기판들을 갖는 다른 웨어러블 장치의 단일 부품으로 통합될 수 있다.
도 11은 본 개시내용에 따른 이종 구조체의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다. 도 11에 예시되는 실시예는 도 4의 실시예에 예시되는 것들과 유사한 컴포넌트들을 포함할 수 있지만, 도 11의 실시예는 제3 기판, 기판 B(112)와의 제2 접합부를 형성하는 기판 C(166)를 추가로 포함할 수 있다. 트레이스(168), 트레이스 및/또는 패드(170), 비아(172) 및/또는 비아(174)는 트레이스(122) 및/또는 패드(124), 비아(116) 및 트레이스(118) 및/또는 패드(120)를 통해 인터커넥트 매체(114)에 의해 형성되는 연속 인터커넥트를 계속할 수 있다. 다른 캡슐화제 C(176)는 기판 C 내에 또는 그 상에 인터커넥트의 부분을 캡슐화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡슐화제들 A, B 및/또는 C 중 임의의 것은 단일 층으로서 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 11에 예시되는 구조체는, 예를 들어, 컴포넌트들 X와 Y 사이의 연속 기능적 인터커넥트를 제공할 수 있는 적용에서, 사용될 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트 X는, 예를 들어, 의료 또는 다른 생체-센서, 산업용 센서 등으로서, 예를 들어, 컴포넌트 X의 센서, 디스플레이, 액츄에이터 등을 호스팅하기에 충분히 비교적 강성이지만, 여전히 피험자의 신체, 산업용 장비, 낙하산, 의류 또는 다른 연질 상품 등에 순응하기에 충분히 가요성인 및/또는 신축성인 재료로 구현될 수 있는, 기판 A 상에 호스팅될 수 있는 센서, 디스플레이, 액츄에이터 및/또는 임의의 다른 타입의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 다음으로, 기판 A는 기판 B으로 전이할 수 있고, 이는, 예를 들어, 특정 거리를 따라 컴포넌트 Y까지 연장되면서 센서로서 동작할 수 있는 및/또는 하나 이상의 신호를 전도할 수 있는 비교적 더 가요성인 및/또는 신축성인(예를 들어, 고-신장) 재료로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판 B는 의류, 낙하산 코드, 파이프, 도관, 케이블 등의 제조물 내에 재봉되거나 또는 본딩되거나 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다. 다음으로, 기판 B는, 예를 들어, 컴포넌트 X로부터 수신되는 데이터를 디스플레이하고, 컴포넌트 X에 의해 디스플레이될 데이터를 전송하고, 컴포넌트 X에서의 하나 이상의 서브-컴포넌트들을 제어하는 등을 할 수 있는 데이터 수집 및/또는 처리 유닛을 호스팅할 수 있는 섬유유리 또는 폴리아미드 회로 보드와 같은 비교적 강성인 재료로 구현될 수 있는 기판 C로 전이할 수 있다.
따라서, 일부 실시예들에서, 그리고 구현 상세사항들에 의존하여, 도 11에 예시되는 것과 같은 조립체는, 하나의 연속 인터커넥트를 이용하면서, 차례로 다수의 환경들을 가로지를 수 있는, 이종 재료들 사이의 다수의 접합부들에 걸쳐 있을 수 있는 2개의 컴포넌트들 사이의 완전한 엔드-투-엔드 인터커넥트 해결책을 제공할 수 있다.
본 특허 개시내용의 일부 발명 원리들에 따라 도 10 및 도 11에 예시되는 것들과 같은 이종 재료들 사이의 연속 인터커넥트를 제조하기 위해 사용될 수 있는 일부 기술은, 참조에 의해 포함되는, 그리고 전도성 겔 및 다른 인터커넥트 매체로 채워지는 비아들에 표면 실장 컴포넌트들을 직접 부착하기 위한 방법들, 및 전도성 겔 및 다른 인터커넥트 매체와 호환될 수 있는 다층 PCB를 제조하기 위한 스텐실링 방법들을 개시하는 전술된 미국 특허 출원 공개 제2020/0066628호에 개시되는 것들을 포함한다.
본 명세서에 개시되는 실시예들은 다양한 구현 상세사항들의 맥락에서 설명될 수 있지만, 본 개시내용의 원리들이 이러한 또는 임의의 다른 구체적인 상세사항들로 제한되는 것은 아니다. 일부 기능성은 특정 컴포넌트들에 의해 구현되는 것으로서 설명되었지만, 다른 실시예들에서, 이러한 기능성은 상이한 위치들 내의 그리고 다양한 사용자 인터페이스들을 갖는 상이한 시스템들 및 컴포넌트들 사이에 분산될 수 있다. 구체적인 컴포넌트들, 프로세스들, 단계들, 이들의 조합들 등을 갖는 것으로서 특정 실시예들이 설명되었지만, 이러한 용어들은 구체적인 프로세스, 단계, 이들의 조합들 등이 다수의 컴포넌트들, 프로세스들, 단계들, 이들의 조합들 등으로 구현될 수 있거나, 또는 다수의 프로세스들, 단계들, 이들의 조합들 등이 단일 프로세스, 단계, 이들의 조합들 등으로 통합될 수 있는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 컴포넌트 또는 요소에 대한 참조는 단지 컴포넌트 또는 요소의 일부만을 지칭할 수 있다. 본 개시내용 및 청구항들에서의 "제1(first)" 및 "제2(second)"와 같은 용어들의 사용은 단지 이들이 수정하는 사물들을 구별하기 위한 목적들을 위한 것일 뿐이며, 문맥으로부터 달리 명백하지 않는 한, 임의의 공간적 또는 시간적 순서를 나타내지 않을 수 있다. 제1 사물에 대한 참조는 제2 사물의 존재를 암시하지 않을 수 있다. 또한, 위에 설명된 다양한 상세사항들 및 실시예들은 본 특허 개시내용의 발명의 원리들에 따른 추가적인 실시예들을 생성하기 위해 조합될 수 있다.
본 특허 개시내용의 발명의 원리들은 발명의 개념들로부터 벗어나지 않고 배열 및 상세사항에서 수정될 수 있기 때문에, 이러한 변경들 및 수정들은 다음의 청구항들의 범위 내에 드는 것으로 고려된다.

Claims (20)

  1. 분리형 구조체(discrete structure)로서,
    제1 재료;
    상기 제1 재료와 제2 재료 사이의 접합부에서 상기 제1 재료에 연결되는 제2 재료; 및
    상기 접합부를 가로질러 연장되어 상기 제1 재료와 상기 제2 재료 사이의 연속 인터커넥트를 형성하고 제1 전자 컴포넌트를 제2 전자 컴포넌트에 전기적으로 결합시키는 유체 상 도체(fluid phase conductor)를 포함하고;
    상기 제1 재료 및 제2 재료는 상호 연관된 적어도 하나의 상이한 기계적 속성, 제약, 또는 처리 파라미터를 가짐으로써 이종인, 분리형 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료와 상기 제2 재료 사이의 접합부에 전이부를 추가로 포함하는, 분리형 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전이부는 랩 조인트(lap joint)를 포함하는, 분리형 구조체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유체 상 도체는 전도성 겔을 포함하는, 분리형 구조체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료보다 실질적으로 더 강성인, 분리형 구조체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료보다 실질적으로 더 탄성인, 분리형 구조체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유체 상 도체의 일부를 실질적으로 둘러싸도록 상기 제1 재료 상에 배열되는 제1 캡슐화제를 추가로 포함하는, 분리형 구조체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유체 상 도체의 일부를 실질적으로 둘러싸도록 상기 제2 재료 상에 배열되는 제2 캡슐화제를 추가로 포함하는, 분리형 구조체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 유체 상 도체의 적어도 일부가 통과하는 비아를 포함하는, 분리형 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분리형 구조체는 상기 제1 재료와 상기 제2 재료 사이의 접합부에 랩 조인트(lap joint)를 포함하고;
    상기 비아는 상기 랩 조인트를 통과하는, 분리형 구조체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료에 부착되는 그리고 상기 유체 상 도체에 전기적으로 결합되는 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 분리형 구조체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 재료와 상기 제2 재료 사이의 접합부는 제1 접합부를 포함하고;
    상기 분리형 구조체는 제3 재료를 추가로 포함하고, 상기 제3 재료는 상기 제2 재료와 상기 제3 재료 사이의 제2 접합부에서 상기 제2 재료에 연결되고;
    상기 유체 상 도체는 상기 제2 접합부를 가로질러 연장되어 상기 제1 재료, 상기 제2 재료, 및 상기 제3 재료 사이의 연속 인터커넥트를 형성하고;
    상기 제2 재료 및 제3 재료는 상호 연관된 적어도 하나의 상이한 기계적 속성, 제약, 또는 처리 파라미터를 가짐으로써 이종인, 분리형 구조체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 분리형 구조체는 추가로,
    상기 제1 재료에 부착되는 그리고 상기 유체 상 도체에 전기적으로 접속되는 상기 제1 전자 컴포넌트; 및
    상기 제3 재료에 부착되는 그리고 상기 유체 상 도체에 전기적으로 접속되는 상기 제2 전자 컴포넌트를 포함하는, 분리형 구조체.
  14. 분리형 센서 구조체로서,
    제1 재료를 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되는 제2 재료를 포함하는 전도성 접촉 층;
    상기 제1 기판 상에 배치되는 제3 재료를 포함하는 제2 기판; 및
    상기 제2 기판 상에 패턴으로 배열되는 그리고 상기 전도성 접촉 층과의 연속 전기적 인터커넥트를 형성하는 유체 상 도체를 포함하고;
    상기 제1 재료, 상기 제2 재료, 및 상기 제3 재료 중 적어도 2개는 상호 연관된 적어도 하나의 상이한 기계적 속성, 제약, 또는 처리 파라미터를 가짐으로써 이종인, 분리형 센서 구조체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 기판상에 배치되는 그리고 상기 연속 전기적 인터커넥트에 전기적으로 접속되는 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 분리형 센서 구조체.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 기판은 비아를 포함하며, 상기 비아를 통해 상기 연속 전기적 인터커넥트가 상기 전도성 접촉 층에 접속되는, 분리형 센서 구조체.
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