KR102630207B1 - 내장 다층 전자 소자를 포함하는 다층 구조체 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G—PHYSICS
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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Abstract

전자 장치를 위한 통합 다층 어셈블리(100, 200, 300)는, 제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전기적 특징부들을 적어도 제1면 상에 수용하도록 구성된 제1 기판 필름(106), 제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 상기 제1 및 제2 기판 필름들의 제1면들이 서로 마주보도록 구성된, 전기적 특징부들을 적어도 제1면 상에 수용하도록 구성된 제2 기판 필름(202), 상기 제1 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 전기적 특징부(214B), 상기 제2 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 다른 전기적 특징부(214A), 및 상기 제1 및 제2 기판 필름들 사이에서 상기 기판 필름들의 제1면들 상의 상기 전기적 특징부들을 적어도 부분적으로 내장하는 몰딩된 플라스틱층(204)을 포함하는 다층 어셈블리. 관련 제조 방법이 개시된다.

Description

내장 다층 전자 소자를 포함하는 다층 구조체{Multilayer structure with embedded multilayer electronics}
일반적으로, 본 발명은 전자 소자, 관련 장치와 관련된 다층 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 제한되지는 않으나, 본 발명은 다층 스택 내의 전자 소자들과 같은 기능성 부재들을 제공하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 전자 소자 및 여러 전자 장치들과 같은 전자 제품과 관련하여 다양한 적층 어셈블리 및 구조체가 존재한다.
전자 소자들 및 다른 부재들을 공통의 구조 내에 적층하는 것에 대한 필요성은 관련된 사용 용도에 따라 다양할 수 있다. 결정된 최적의 솔루션이 궁극적으로 다층 특성을 나타낼 때, 비교적 자주 크기 절감, 중량 절감, 비용 절감, 사용성 제고, 또는 단순히 예를 들어, 제조 공정 또는 로지스틱스 관점에서 컴포넌트의 효율적인 통합이 요구된다. 최종적으로, 연관된 사용 시나리오는 제품 패키지 또는 식품 케이스, 장치 하우징의 시각적 디자인, 웨어러블 전자 소자, 개인용 전자 장치, 디스플레이, 감지기 또는 센서, 차량 인테리어, 안테나, 라벨, 운송 수단, 특히 차량 전자소자 등과 관련이 있을 수 있다.
전자 컴포넌트, IC(집적 회로) 및 컨덕터와 같은 전자 소자는 일반적으로 복수의 다른 기술들에 의해 기판 부재 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다양한 표면 실장 장치(SMD)와 같은 기성(ready-made) 전자 소자는 기판 상에 장착되어, 궁극적으로 다층 구조체의 내부층 또는 외부 인터페이스층을 형성한다. 또한, 용어 “프린트된 전자 소자(printed electronics)”의 범주에 속하는 기술들이 실제로 직접적으로 및 추가적으로 전자 제품을 생산하기 위하여 연관된 기판에 적용될 수 있다. 이 경우에, 상기 용어 “프린트된”은 프린트된 물질로 전자 소자/전자 부재들을 생산할 수 있는 다양한 프린팅 기술에 관한 것으로서, 스크린 프린팅, 플렉소그래피 및 잉크젯 프린팅 및 실질적으로 그 후속 공정을 포함하나, 이들에 한정되지는 않는다. 상기에서 사용되는 기판은 플렉시블하고, 프린트되는 물질은 유기물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
플라스틱 기판 필름과 같은 기판은 (열)성형 또는 몰딩과 같은 공정의 대상이 될 수 있다. 실제로, 예를 들어, 사출 성형을 사용하여 플라스틱 층이 상기 필름 상에 제공될 수 있는데, 이후 필름 상에 처음부터 구비된 전자 컴포넌트들과 같은 다수의 요소들이 내장될 수 있다. 상기 플라스틱 층은 서로 다른 기계적, 광학적, 전기적 또는 다른 특징부(feature)를 가질 수 있다. 상기 얻어진 다층 구조체 또는 적층 구조체는 전자 소자와 같은 내재된 특징부, 의도된 사용 시나리오 및 관련 사용 환경에 따라 다양한 목적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 호스트 부재의 호환 리세스들에 결합되기 위한 플루크(fluke) 타입의 돌출부들 또는 그 반대와 같은 하나 이상의 연결 특징부들을 포함할 수 있다.
그러나, 상기 전자 소자들이 관련 제품에서 가장 중요하거나 우선순위가 높은 결정적이거나 유일한 부분이 아니라 실제로 단지 보조적이고 선택적인 부분으로 여겨질 수 있지만, 원하는 전기적 효과를 제공하는 상기한 특징부들의 설계 및 구현은 적절하게 이루어져야 한다. 중량 및 크기 제한, 전력 소비 증가, 설계시 고려사항 증가, 공정 단계 추가, 및 일반적으로 상기 제조 단계 및 제품의 전체적 복잡도 증가는 모두 타겟 솔루션에 다양한 전자 소자들을 도입했을 때 쉽게 발생하는 수많은 단점들의 예이다.
전술한 관점에서, 상기 특징부들을 그 위에 실장하거나 제조할 수 있는, 예를 들어, 최적의 또는 적절한 방식으로 기능하기 위해 일부 부재들의 물리적 분리에 필요한 기판의 표면적이 제한되기 때문에, 하나의 기판 필름에 원하는 전자 소자 또는 일반적으로 전기적 특징부들을 모두 탑재하는 실제 제조 시나리오는 불가능하거나 매우 어렵다. 또한, 일부 적용들에서 하나의 공통 기판 상에 몇 개의 특징부들을 서로 인접하거나 이격되게 위치시키는 것은 차선책일 수 있는데, 상기 특징부들간의 훨씬 제한된 공간적 분리가, 예를 들어 센싱 기능일 수 있는 구현된 기능의 달성가능한 공간적 감도 한계를 감소시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은 내장된 전자 소자와 같은 전기적 부재들을 포함하고 있는 다양한 장치들 또는 다른 호스트 부재들과 관련된 기존의 솔루션들이 가진 상기한 하나 이상의 단점들을 적어도 경감시키는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따른 다층 어셈블리 및 관련 제조 방법의 다양한 구체예들에 의해 달성된다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 전자 장치를 위한 통합(integrated) 다층 어셈블리는,
제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전도성 트레이스들 및 SMD(표면실장장치)와 같은 전자 컴포넌트들과 같은 전기적 특징부들을 적어도 제1면 상에 수용하도록 구성된, 바람직하게는 플렉시블한 제1 기판 필름,
제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전도성 트레이스들 및 전자 컴포넌트들과 같은 전기적 특징부들을 적어도 제1면 상에 수용하도록 구성된 제 2 기판 필름으로서, 상기 제1 및 제2 기판 필름들의 제1면들이 서로 마주보도록 구성된, 바람직하게는 플렉시블한 제2 기판 필름,
상기 제1 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 전기적 특징부,
상기 제2 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 다른 전기적 특징부, 및
상기 제1 및 제2 기판 필름들 사이에서 상기 기판 필름들의 제1면들 상의 상기 전기적 특징부들을 적어도 부분적으로 내장하는 몰딩된 플라스틱층을 포함한다.
상기 필름들은 상기 몰딩된 층에 인접하거나 접촉할 수 있다. 바람직하게는, 상기 층은 상기 필름들 사이에 몰딩되어 상기 필름들 및 상기 층이 서로 접착되어 적층된 다층 어셈블리를 구성한다.
일 구체예에서, 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두에 형성된 적어도 하나의 상기 전기적 특징부는 센싱을 위한 전극을 포함하거나 구성한다. 하나 이상의 전극들이, 예를 들어 용량형 제스처 및/또는 터치 센싱 장치의 일부로 사용될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 각 필름당 적어도 하나씩 적어도 두개의 적층 및 선택적으로 중첩(상기 어셈블리의 두께 방향으로)된 전극들이 상기 다층 어셈블리 상의, 또는 보다 일반적으로는 상기 다층 어셈블리에 인접한, 예를 들어 터치 또는 3D 제스처를 감지하는 목적으로 사용되는 전극 구조체의 적어도 일부를 구성할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 상기 제1 기판 필름은 사용 시에 센싱되는 환경 및 손가락 또는 스타일러스를 포함하는 잠재적 객체를 향하는 전면 필름으로서 구성될 수 있다.
보충적이거나 대안적인 일 구체예에서, 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어 열성형에 의해 원하는 3D 형태로 형성된다. 성형은, 선택적으로 상기 필름 상에 전자 컴포넌트들과 같은 전기적 특징부들 중 적어도 일부가 위치된 이후에 수행될 수 있다. 처음에 상기 필름들은 평면일 수 있고, 상기 특징부들 중 적어도 일부가 성형 전에 필름 상부의 선택된 위치에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 위치들은 이후의 성형 공정에서 과도한 응력을 받지 않도록 선택됨으로써, 이미 위치된 특징부들 또는 상기 기판 상의 트레이스들과 같은 특징부들의 상호 연결부들의 파손을 방지하도록 한다.
일부 구체예들에서, 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 상의 상기 특징부들은 광원들 또는 감광기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 LED들이 상기 필름(들) 상에 위치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 포토다이오드들과 같은 감광기들 또는 포토트랜지스터들 또는 광전 장치들이 상기 필름(들) 상에 또는 일반적으로 상기 어셈블리 내에 포함될 수 있다.
상기 플라스틱층은 기정의된(predetermined) 주파수 또는 주파수 대역, 선택적으로 가시광에 대하여 광학적으로 적어도 반투명하거나, 선택적으로 투명한 물질을 포함할 수 있다. 상기 층은, 예를 들어 내장된 광원으로부터 외부 환경으로, 또는 외부 환경 또는 내장 광원으로부터 내장된 감광기로 광을 전달하는 도광층을 구성할 수 있다.
일부 구체예들에서, 상기 어셈블리는 상기 두 필름들 중 하나 또는 둘 모두의 상기 제2면(들) 상에 적어도 하나의 추가 층, 예를 들어, 보호층, 장식층 및/또는 연결층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판 필름은 기정의된 주파수 또는 주파수 대역에 대하여 광학적으로 실질적으로 불투명하거나, 반투명하거나 또는 투명할 수 있다. 상기 필름은 선택된 색상 또는 선택된 색상들을 나타낼 수 있다. 상기 내장 광원 또는 외부 광원에 의해 방출된 (그리고 잠재적으로 상기 선택적 감광기들에 의해 캡처될 수 있는) 주파수는 상기 기판 필름에 의해 흡수, 반사 또는 투과될 수 있다. 이와 유사한 고려사항들이 상기 제2 기판 필름에도 적용될 수 있다.
또한, 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두는 전기적 또는 특히 전자적 특징부들과 같은 기능적 특징부들을 제2면 상에 구비할 수 있다.
일부 구체예들에서, 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두는 기호들, 패턴들, 텍스트, 그림들 등과 같은 그래픽을 포함할 수 있다. 이는, IML(in-mold labeling)/IMD(in-mold decoration) 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 추가 층(들)은 상기 기판 필름들과 그 사이에 몰딩된 플라스틱 층의 집합체 상에 직접 형성되거나 라미네이트될 수 있다. 라미네이션은 열, 압력 및/또는 접착제를 적용하는 것을 포함할 수 있다.
추가의 구체예에 따르면, 전자 장치를 위한 통합 다층 어셈블리의 제조 방법은,
제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전도성 트레이스들 및 SMD(표면실장장치)와 같은 전자 컴포넌트들과 같은 전기적 특징부들을 적어도 제1면 상에 수용하도록 구성된, 바람직하게는 플렉시블한 제1 기판 필름을 수득하는 단계,
제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전도성 트레이스들 및 전자 컴포넌트들과 같은 전기적 특징부들을 적어도 제1면 상에 수용하도록 구성된 제2 기판 필름으로서, 상기 제1 및 제2 기판 필름들의 제1면들이 서로 마주보도록 구성된, 바람직하게는 플렉시블한 제2 기판 필름을 수득하는 단계,
상기 제1 기판 필름의 제1면 상에 적어도 하나의 전기적 특징부를 제공하는 단계,
상기 제2 기판 필름의 제1면 상에 적어도 하나의 다른 전기적 특징부를 제공하는 단계, 및
상기 제1 및 제2 기판 필름들을, 바람직하게는 반쪽 몰드당 하나씩 몰드 내에 위치시켜, 상기 기판 필름들의 제1면들이 실질적으로 이격되게 서로 마주보게 구성되도록 배치하는 단계, 및
상기 제1 및 제2 기판 필름들 사이에 플라스틱층을 몰딩하여, 상기 기판 필름들의 제1면들 상의 전기적 특징부들을 적어도 부분적으로 내장하는 단계를 포함한다.
상기 몰딩 방법은, 바람직하게는 사출 성형이다. 전자 소자들과 같은 추가의 특징부들을 이미 구비한 기판 필름들이 인서트로 사용될 수 있다.
상기 어셈블리의 상기 구체예들에 관하여 본 명세서에서 제시된 다양한 고려 사항들은, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 상기 방법의 구체예들에도 유연하게 준용될 수 있고, 그 반대의 경우도 가능하다.
본 발명의 유용성은 구체예에 따른 복수의 이슈들로부터 발생한다.
상기 제조된 다층 구조체는 견고하여 내장된 기능성 특징부들을 보호하고, 예를 들어 치수, 형태, 색상 및/또는 그래픽 패턴의 관점에서 원하는 외관을 나타내면서 일반적으로 비교적 가볍고 컴팩트하게, 예를 들면 얇게 유지될 수 있다.
두 개의 기판 필름들, 및 그 둘 상에 특히 트레이스들, 전극들, 전자 컴포넌트들 및/또는 부재들과 같은 전기적 특징부들을 구비하는 것은 사용 가능한 설치 공간 또는 표면적 및 전체적 공간 구성의 면에서 현저한 장점이 있다. 예를 들어 전도성의 프린트된 물질로 이루어지는 하나 이상의 전극 패드들 또는 전극 영역들이 공간적으로 바람직한 형태로(예를 들어, 상기 어셈블리의 두께 방향으로, 즉, 어셈블리의 상기 층들을 통해 진행하는 방향으로 적어도 부분적으로 중첩되게) 상기 두 필름들에 구비될 수 있는데, 이는 협력적 조합에서, 상기 어셈블리 상의 사용자 입력, 또는 일반적으로 제스처들, 예를 들어 3D 제스처들의 정확한 용량 센싱을 가능하게 한다. 대안적으로, 단지 솔루션들의 터치 감지를 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 전극들 또는 일반적으로 예를 들어 터치를 감지하기 위한 센싱 부재들이 기판 필름의 전면(사용시) 상에 구비되고, 상기 어셈블리 상의 터치 위치로부터 멀리 떨어져 있는 후면(back) 필름은 단지 센싱 부재만 구비한다.
상기 사용되는 열가소성 몰딩 물질은 몰딩 공정을 고려하여 전자 소자들을 고정하는 것을 포함하는 다양한 목적으로 최적화될 수 있다. 또한, 상기 몰딩 물질은, 선택적으로 다른 물질들과 더불어 전자 소자들과 같은 내장 부재들을, 예를 들어, 습기, 열, 추위, 먼지, 충격 등과 같은 환경 조건들로부터 보호하도록 구성될 수 있다.
광학적 적용의 경우, 광원들 또는 감지기들과 같은 내장 광전소자들과 상기 몰딩된 도광물질 사이의 광학 커플링은 손실이 적으며, 실질적인 아티팩트(artifacts) 없이 강력할 수 있다. 관련 제조 공정의 상대적 단순성은, 예를 들어 관련된 내구성 있는 장치 및 물질 비용, 공간, 공정 시간, 로지스틱 및 보관 조건 등과 관련한 장점들을 가진다.
또한, 상기 어셈블리는 표면 그래픽스, 내장 그래픽스(예를 들어, 창을 통해 보일 수 있는), 서로 다른 표면 프로파일들, 일반적인 모양 등을 가지는 표면 물질들의 구성에 의해 관찰자, 예를 들어, 작업자에게 특정한 외관 또는 예를 들어 촉각적 감각을 나타낼 수 있다.
상기 내장된 특징부들은 프린팅에 의해 장착되거나 상기 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 바람직한 프린팅 기술은 부가적(프린트된 전자 소자 기술)이며, 예를 들어 스크린 프린팅, 플렉소그래피 및 잉크젯을 포함한다.
용어, “다수의”는 본 명세서에서 하나(1)로부터 시작하는 임의의 양의 정수를 나타낼 수 있다.
용어 “복수의”는 각각 둘(2)에서 시작하는 임의의 양의 정수를 나타낼 수 있다.
용어 “제1”및 “제2”는 하나의 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위해 사용되며, 특별히 명시적으로 언급되지 않았다면, 특별히 우선 순위를 매기거나 순서를 정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
용어 “필름” 및 “포일”은 특별히 명시적으로 언급되지 않았다면, 일반적으로 교환 가능하게 사용된다.
본 발명의 다른 구체예들은 첨부된 종속항들에 개시되어 있다.
다음으로, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 다층 어셈블리의 일 구체예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 다층 구조체의 일 구체예의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 다층 어셈블리 및 상기 어셈블리의 관련 부재들를 얻기 위한 제조 공정의 일 구체예를 개념적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 구체예를 개시하는 흐름도이다.
다양한 구체예들에서, 상기 필름들 중 하나 또는 둘 모두는 관련 물질층의 스루홀, 플랩 또는 절개부와 같은 개구에 의해 규정되는 적어도 하나의 창을 포함할 수 있다.
상기 창(들)은, 선택적으로 해당 필름 물질과는 다른 충전 물질을 포함할 수 있다. 상기 물질은 선택적으로, 예를 들어 가시광인 선택된 파장(들)에 대하여 광학적으로 반투명하거나 투명한, 선택적으로 글레이징과 같은 유리 또는 플라스틱일 수 있다. 상기 창은, 예를 들어 렌즈, 프리즘, 또는 다른 반사성 및/또는 회절성 부재와 같은 광학적 기능성 부재를 규정할 수 있다.
상기 창은 텍스트, 숫자, 기호, 그래픽 패턴 및/또는 그림의 적어도 일부 형태와 같은 원하는 표시적 및/또는 장식적 형태를 표현할 수 있다. 또한, 상기 창 재료는, 가능한 경우 선택된 색상을 가질 수 있다.
다양한 구체예들에서, 상기 몰딩된 층의 물질이 상기 창의 적어도 일부를 채울 수 있다. 상기 물질은, 예를 들어 상기 기판 필름 및 선택적으로 예상되는 추가의 인접한 층들에 의해 규정되는 상기 창에 수용되는 도광층으로부터의 돌출부를 규정할 수 있다. 또한, 상기 몰딩된 물질은, 일부 구체예들에서 적어도 부분적으로 상기 어셈블리의 외부 (최상)면의 적어도 일부를 구성할 수도 있다.
다양한 구체예들에서, 상기 어셈블리는 그 한 면 또는 양 면 모두에 상기 몰딩된 물질 및 기판 필름들 외에 추가의 필름들 및 일반적인 층들을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 필름 또는 보드와 같은 커버 부재 또는 증착 코팅에 의해 기판 필름 중 하나에 커버층이 구비될 수 있다. 상기 커버층은 선택적으로 예를 들어, 상기 어셈블리의 내장 광원들에 의해 방출된 광이 외부 환경으로 통과하거나 외부광이 상기 어셈블리 내로, 예를 들어, 상기 몰딩된 물질 내로 통과할 수 있도록 하는 창을 더 포함할 수 있다. 상기 창은 하부의 기판 층의 창과 정렬되거나 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 두 창은 크기가 같거나 다를 수 있다.
상기 커버의 재료(들)은, 예를 들어 플라스틱, 유리, 가죽, 직물, 유기물 또는 일반적으로 섬유로 된 물질을 포함할 수 있다. 일부 구체예들에서, 상기 물질은, 예를 들어 상기 어셈블리의 외부 및/또는 내부 광원에 의해 방출되는 파장에 대하여 실질적으로 반투명하거나 투명할 수 있다. 일부 다른 구체예들에서, 상기 물질은 실질적으로 불투명할 수 있다. 상기 커버는, 예를 들어 고무 또는 고무질 표면을 가질 수 있다. 상기 표면 물질 및 그의 토폴로지(표면 형태)는, 예를 들어 차단(예를 들어, 습기 및/또는 열) 또는 진동을 흡수하는(dampening) 특성에 추가하여 또는 대안적으로 원하는 촉감 및/또는 심미적 특성을 제공하도록 최적화될 수 있다. 상기 커버는 플렉시블하거나, 탄성이 있거나 또는 강성이고/단단할 수 있다.
상기 커버층은 상기 어셈블리를 보호하고, 그리고/또는 예를 들어, 상기 어셈블리가 상기 기판 필름 중 하나에 의해 호스트에 고정되지 않는 경우, 호스트 장치에 부착되는 것을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 상기 커버층 또는 일부 시나리오들에서, 기판 필름(들) 자체는 상기와 같은 목적의 접착 물질 및/또는 예를 들면 보스/베이스(boss/base), 클립, 후크, 리세스 등의 형태의 기계적 고정 구조물(들)과 같은 부착 특징부들을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 층의 재료, 두께, 및 예를 들어 내장 부재들에 따라, 전체 어셈블리는 일반적으로 플렉시블하거나 강성이고/단단할 수 있다.
다양한 구체예들에서, 상기 기판 필름들은 플라스틱, 금속, 유리, 가죽, 직물, 유기물 및/또는 섬유로 된 물질(예컨대, 종이 또는 판지)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판 필름은 전기적으로 절연성(유전체(dielectric)) 물질로 이루어지거나, 적어도 절연성 물질을 포함할 수 있다. 상기 기판 필름은 사용되는 물질들, 예를 들어, 그 광학 투과도, 유연성, 전자 소자들과 같은 호스트 특징부들, 층 두께 및/또는 형태들과 서로 유사하거나 다른 구성을 가질 수 있다.
상기 기판 필름들은 선택된 파장(들)에 대하여 광학적으로 불투명하거나, 반투명하거나 또는 투명할 수 있다. 상기 어셈블리의 외부 광원 또는 내부 광원들에 의해 방출되거나 나중에 상기 기판으로 입사된 광은 사용된 물질들, 상기의 배열 및 부재들 각각의 굴절률 및 일반적 구성, 예를 들어, 기하학 및 표면 토폴로지에 따라서 적어도 부분적으로 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두에 흡수되거나 그를 통과(투과)할 수 있다. 그러나, 상기 기판 필름은 적어도 국소적으로 반사적이고, 반사 (표면) 물질, 예를 들면 코팅 또는 더 완전한 형태로 포함할 수 있다.
다양한 구체예들에서, 상기 몰딩된 플라스틱층은 선택된 파장(들), 예를 들어 가시광에 대하여 광학적으로 실질적으로 불투명하거나, 반투명하거나 또는 투명할 수 있다. 일부 구체예들에서, 상기 몰딩된 층은 도광층의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 상기 층은 상기 어셈블리의, 선택적으로 상기 기판 필름(들) 상에 구비되고 상기 몰딩된 물질에 적어도 부분적으로 내장된 내부 광원들에 의해 방출된 광 및/또는 외부광을 전달할 수 있다.
다양한 구체예들에서, 상기 기판은 바람직하게는 예를 들어, 그 위에 몰딩층이 형성되기 전에 또는 형성 시에, 압공성형, 진공성형 또는 하이드로포밍과 같은 열성형을 통해, 그 자체의 두께에 대하여, 실질적으로 3차원(비-평면), 예를 들어, 굴곡지거나, 각지거나 또는 물결모양의 원하는 형태로 형성된다. 프린트된 전자 소자들 및/또는 장착된 컴포넌트들 형태의 전자 소자들과 같은 전기적 특징부들은 성형 전에 이미 기판 상에 제공되어 있을 수 있다. 그 결과로 생성된 3D 형태는 초기 필름에 비해 수 배 두꺼울 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 전기적 특징부들은 성형 이후에 상기 기판에 제공될 수 있다.
상기 다층 어셈블리는 일반적으로 실질적으로 평면적이거나 평평하다. 따라서, 상기 어셈블리의 너비 및 길이의 규모는 높이(상기 층들이 쌓이는 방향), 즉, 현저하게 작을 수 있는 '두께'와는 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 두께는 몇 밀리미터에 불과하거나 그 미만일 수 있는 반면, 상기 너비 및 길이는 몇 센티미터 이상, 구체예에 따라서는 그 보다 훨씬 더 클 수 있다. 상기 두께는 일정하거나, 예를 들어, 일부 구체예들에서 상기 어셈블리의 형태가 일반적으로 따르게 되는 디스크의 일반적인 형태에 따라 달라질 수 있다.
일부 구체예들에서, 상기 광원들 대신에 또는 추가적으로, 상기 기판 필름 상에 제공되는 포토다이오드들, 포토트랜지스터들, 다른 적절한 광전자 부재들과 같은 다수의 수광기들(light receivers) 또는 감광기들(light detectors), 또는 광전 부재들(예를 들어, 태양전지)이 상기 기판 필름(들) 상에 구비될 수 있다. 상기 부재들은 상기 형성된 플라스틱층 내부에 몰딩에 의해 적어도 부분적으로 내장될 수 있다. 상기 부재들은, 상기 기판(들) 또는 예를 들어, 전술한 창(들)을 통해 들어오거나 그리고/또는 상기 내부 광원들에 의해 방출되어 상기 플라스틱 도광층 내에서 전파되는 광을 캡처하거나 일반적으로 감지하도록 구성된다. 감지 데이터는, 예를 들어 광원들의 조절에 사용될 수 있다.
다양한 구체예들에서, 상기 기판 필름 및/또는 추가 층(들) 또는 부재(들) 상에 제공되어 상기 어셈블리에 포함되는 전기적 특징부들은 전도성 트레이스, 프린트된 전도성 트레이스, 접촉 패드, 컴포넌트, 집적 회로(칩), 처리 유닛, 메모리, 통신 유닛, 송수신기, 송신기, 수신기, 신호 처리기, 마이크로 컨트롤러, 배터리, 발광 장치, 감광 장치, 포토다이오드, 커넥터, 전기 커넥터, 광학 커넥터, 다이오드, OLED(유기 LED), 프린트된 전자 컴포넌트, 센서, 힘 센서, 안테나, 가속도계, 자이로스코프, 용량형 스위치 또는 센서, 전극, 센서 전극, 프린트된 전극, 프린트된 센서 전극 및 광전지로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나의 소자를 일반적으로 포함할 수 있다. 상기 특징부들은 프린트된 전자 소자 기술(예를 들어, 스크린 프린팅이나 잉크젯, 또는 다른 추가적인 방법들)에 의해 프린팅 및/또는 실장될 수 있다. 상기 특징부들은, 예를 들어 몰딩된 도광층 내에 또는 다른 층들 사이에 적어도 부분적으로 내장될 수 있다. 예를 들어, 커넥터들과 같이 전력을 상기 어셈블리에 공급하도록 구성되는 일부 특징부들은 적어도 부분적으로 상기 어셈블리의 외부 환경에 노출될 수 있다.
상기에 시사된 바와 같이, 상기 커버층(들), 관련된 잠재적 창 충전 물질(들), 기판 필름들, 몰딩된 층 및/또는 상기 어셈블리의 다른 부재들은 그 상부 또는 그 내부에 그래픽 패턴 및/또는 색상과 같은 시각적으로 식별 가능한, 장식적/심미적 및/또는 정보적 특징부들을 구비할 수 있다. 상기 특징부들은 상기 어셈블리의 외부 표면들 아래에 내장 및/또는 상기 외부 표면 상에 구비될 수 있다. 따라서, 상기한 특징부들을 제작하는데 IML(in-mold labeling)/IMD(in-mold decoration) 기술이 적용될 수 있다.
다양한 구체예들에서, 상기 사용되는 몰드는 몰딩된 플라스틱층 내에 해당 몰드의 상응하는 거울 특징부들을 형성하는 표면 형태들을 포함할 수 있다. 상기 형태들/특징부들은, 예를 들어, 돌출부, 격자, 보스(boss), 보스-베이스, 리세스, 그루브, 융선(ridge), 홀 또는 절단부를 포함할 수 있다.
첨부된 도면들을 참고하면, 도 1은 본 발명에 따른 다층 어셈블리(100)의 일 구체예, 특히 그 외관을 도시한다.
상기 도시된, 단순한 예시인, 어셈블리(100)는 일반적으로 다소 평평하거나 평면인 디스크 형태로서, 경우에 따라 낮은 측벽들을 포함한다. 상기 어셈블리(100)의 외부 표면은 적어도 부분적으로 상기 기판 필름(106) 또는 선택적으로 그 상부의 커버층(들)(108)에 의해 규정된다. 실질적으로 투명하거나 적어도 반투명한, 이 구체예에서는 원형인 창(116A)은, 투명하거나 반투명한 물질, 예를 들어, 플라스틱 또는 유리로 된 실질적으로 평평한 원형의 플레이트를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 당업자는 최적 형태가 광학적, 규모적(치수) 및 심미적 목적들에 따라 상황에 맞게 결정될 수 있다는 사실을 이해한다.
다른 가능한 구체예들에서, 상기 어셈블리(100) 및 관련 부재들은 보다 3차원적인 형태를 가져, 상당한 두께 또는 '높이'를 가질 수 있다.
상기 도시된 어셈블리(100)는 그 두께/높이 축을 중심으로 완벽하게 (원)대칭이지만, 일부 다른 구체예들에서는 상기 어셈블리 또는 적어도 그의 컴포넌트들 중 적어도 하나 이상이 서로 다른 대칭성을 가지거나 실질적으로 대칭성을 가지고 있지 않다(비대칭이다).
도 2는 본 발명에 따른 다층 어셈블리의 일 구체예(200)의 측단면도를 나타낸다. 대부분 개념적인 상기 도면은, 예를 들어, 상기 도 1의 구체예 및 다른 여러 구체예들을 커버할 수 있다. 도 1과 관련하여, 상기 단면은, 예를 들어 선 A-A를 따라 자른 도면이다. 도 3은 부호 300에서, 본질적으로 상기와 같거나 유사한 구체예를 그 제조 공정 및 적층 구조의 관점에서 도시한 것이다. 도 3에서, 도시된 층 두께들은 예시적이지만, 상대적 두께에 있어서는 실제 시나리오를 반영할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판들(106, 202) 중 하나 또는 둘 모두는 (예를 들어, 약 0.1밀리미터의 두께를 갖는) 필름 타입일 수 있고, 예를 들어, 몰딩된 층(204)은 실질적으로 예를 들어 1 또는 수 밀리미터, 또는 그 이상 더 두꺼울 수 있다
기판들(106, 202)은 상술한 바대로 적어도 제1면(상기 도면의 최상부/상부면) 상에 전기적으로 전도성인 트레이스들(컨덕터들, 210), 전극들(214A, 214B), 광원들(214), 수광기들/센서들, 집적 회로들 등과 같은 전자 컴포넌트들(212, 214)과 같은 부재들을 구비한다. 추가적으로, 그러한 부재들(314A)이 선택적으로 적어도 부분적으로, 바람직하게는 열가소성 물질로 된 층(204)의 몰딩 이후에 그 양면/표면들 상에 구비 및/또는 그 내부에 내장될 수 있다.
상기 기판들(106, 202)들은 몰딩된 층(204)을 통해 구조적으로 뿐만 아니라 기능적으로, 예를 들면 전기적으로 서로 연결되어, 그 사이에서 예를 들면 신호 전달 및/또는 전류 공급을 할 수 있게 된다.
상기 기판들(106, 202) 사이의 연결(230)은 금속 핀, 플렉스 회로 등과 같은 전도성 부재들을 사용함으로써 구현될 수 있다. 일부 구체예들에서, 무선 연결(예를 들어, RF 또는 광학) 역시 적용될 수 있다.
상기 (유선) 연결(230)은, 예를 들어 몰딩 공정 중 상기 연결 부재를 보호하기 위한, 예를 들면 적용 가능한 몰딩 특징부들을 사용하여 몰딩 전후로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어, 리드-스루(lead-through)가 차지하고 있는 공간으로 물질(204)이 흘러넘치는 것을 방지하는 컬럼과 같은 적절한 몰드 특징부에 의하여 몰딩 공정 중에 상기 연결 부재로서 상기 리드-스루가 형성될 수 있다.
또 다른 대안적 또는 보충적 선택 방안으로서, 상기 기판들(106, 202)은, 예를 들어 모서리들(edges)에서 선택적으로 전기적 배선, 플렉스 회로 또는 다른 컨덕터들에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있는데, 이 경우 형성된 다층 스택의 보다 중앙 영역으로부터 상기 연결을 위해 몰딩된 물질(204)을 나중에 제거하거나 필요한 리드-스루를 형성하기 위해 컬럼과 같은 특정한 몰드 특징부를 구비할 필요가 없어질 수 있다.
추가적 선택 방안으로서, 상기 연결을 위한 리드-스루 및 관련 전도성 부재(들)을 형성하기 위하여, 상기 몰딩된 물질(204)이 드릴링 또는 다른 가공 처리와 같이 기계 가공될 수 있다.
외부 전자 소자들 또는 예를 들어, 호스트 장치 전자 소자들과 관련된 두 기판들(106, 202) 중 하나와의 전력 공급 및/또는 통신 연결은 일반적으로 유사한 방식, 예를 들어 상기 모서리에 제공되는 측면 컨택트에 의해 구비될 수 있다.
일부 적용들에서, 상기 층(204)을 몰딩하는 대신에, 다른 방법으로, 예를 들어, 바람직하게는 상기 기판(204)의 제1 상부 표면으로부터 돌출된 상기 전자 소자들(212, 214)의 적어도 일부를 수용하는 리세스들과 같은 필요한 표면 형태들을 포함하는, 예를 들어, 기성 부재를 사용하여 구비될 수 있다.
상기 기판(106)은 상기 몰딩된 층(204)의 최상부에 적층(laminate)되거나 형성(produce)될 수 있다. 상기 기판(106)은 적어도 하나의 창(116), 또는 전술한 바와 같이 일부 구체예들에서 복수의 창들을 가져, 예를 들어 상기 광원(214)에 의해 방출된 광이 외부 환경으로 투과하거나 그리고/또는 선택적으로 센싱을 위한 외부 환경과의 다른 종류의 상호작용을 할 수 있도록 한다. 일부 다른 구체예들에서, 상기 기판(202)은 추가적으로 또는 대안적으로 적어도 하나의 그러한 창을 포함한다(간편하게 하기 위하여 도면에는 명시적으로 나타내지 않음).
상기 창(116), 층(204) 및 광원(214) (및/또는 감광기들/센서들과 같은 다른 관련 부재들)이, 예를 들어 상대적 위치, 재료들, 치수들 및 형태 면에서 상기 광원들(214)에 의해 방출된 광이 상기 층(204)을 통해 전파되고 상기 창(들)(116)에 입사되어 적어도 선택된 입사각들에서 상기 창(들)(116)을 통과할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 구성은 바람직하게는 상기 광원들 및/또는 추가의 전자 소자들과 같은 다른 내부 부재들이 외부 관찰자에게 실질적으로 완전히 보이지 않거나 또는 적어도 상기 어셈블리에 수직인 면(surface)(즉, 창 충전부/마스킹층(106) 또는 예상 최상층(108), 또는 창 충전 물질이 없는 경우 상기 층(204)에 수직인 면)과 같은 기준에 대하여 선택된 시야각(220) 내에서 보이지 않는 상태로 유지될 수 있게 한다. 관련된 임계 각도는, 예를 들어, 약 10, 15, 20, 30, 40, 45, 50, 60도 또는 그 이상일 수 있다. 다른 구체예들에서, 상기 시야각이 규정되는 정확한 또는 대략적일 수 있는 상기 기준은 상기한 수직 면과 다를 수 있고, 따라서 예를 들면 상기 수직 면으로부터 45도와 같은 특정한 각도의 선(line)일 수 있다.
상기 기판(106)의 창에 맞추어지도록 배열될 수 있는 창(116C)에 선택적으로 적어도 하나의 커버/최상층(108)이 구비 및 배열되어, 광이 상기 몰딩된 층(204) 및 상기 기판(106)뿐 아니라 상기 어셈블리의 원하는 범위 전체에 존재하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 창들(116, 116C)은 상기 어셈블리의 두께/높이 방향을 따라 실질적으로 중첩될 수 있다.
상기 기판(202)의 상기 몰딩된 층(204) 반대쪽에 선택적으로 적어도 하나의 바닥층(218)이 구비될 수 있다. 상기 바닥층(218)은 심미적(예를 들어, 그래픽스, 표면 형태들, 색상 등에 의해 제공되는), 촉감적(예를 들어, 표면 형태들, 물질 선택을 통해), 보호적(재료 특성들, 두께, 유연성/강성, 강도, 절연 특성들 등), 연결/고정(예를 들어, 점착성, 접착성, 돌출부, 리세스, 후크, 벨크로 등의 기계적), 전도성(전기 전도성 물질, 트레이스들, 리드/와이어 또는 다른 컨덕터들) 및/또는 다른 기능성을 가질 수 있다.
일부 구체예들에서, 상기 바닥층(들)(218)이 생략되고, 상기 어셈블리(200)는 기판(202)을 통해 호스트 장치 또는 다른 호스트 부재(218)에 결합된다. 또 다른 대안으로서, 상기 어셈블리(200)는 독립된(stand-alone) 부재 또는 장치 형태일 수 있거나 또는 다른 표면(예를 들어, 측벽(들)/모서리들 또는 최상면)을 통해 호스트 또는 다른 부재에 부착될 수 있다.
일부 구체예들에서, 상기 어셈블리(200)는 호스트 장치/부재의 케이싱 또는 커버의 적어도 일부를 구성할 수 있다. 따라서, 상기 어셈블리는 일반적으로, 예를 들어 오목하거나, 속이 비어있거나(hollow), 그릇(receptacle) 및/또는 용기(container) 형태가 되도록 형성될 수 있다.
상기 어셈블리(200)는 도광층으로 기능하는 상기 몰딩된 층(204) 내에서 내부 반사, 바람직하게는 내부 전반사 기반의 광전파를 발생시키도록 구성될 수 있다. 적절한 재료를 사용함으로써 원치 않는 흡수/누설 대신 반사 타입의 광전파가 강화될 수 있다. 상기 층(204)은, 예를 들어 인접한 기판들(106, 202), 바닥층/호스트 부재 표면/보호층(218) 및/또는 관련 반사기보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 상기 도광층(204)의 최상부 또는 측면 발광 LED들과 같은 광원들(214)에 대한 위치 및 기하학은 당업자에 의해 이해되는 것과 같이 내부 반사를 보증하기 위해 광의 대부분이 상기 관련 임계 각도보다 큰 각도로 상기 물질 경계에 도달하도록 구성될 수 있다.
일부 구체예들에서, 예를 들어 상기 기판들(106, 202)및 몰딩된 층(204)은, 예를 들어 굴절률 면에서 실질적으로 유사한 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 부재들 사이의 경계는 투명하거나 입사광 및 상기 층(204)과 기판(106, 202)의 기능적 조합 내에서의 전반사 기반 광전파에 대하여 실질적으로 존재하지 않는 것으로 간주될 수 있다.
상기 어셈블리(200)의 잠재적 조명 및/또는 광전파 특성들과 관련하여, 일반적인 목적 중 하나는 상술한 바와 같이 외부 환경을 향한 창(116)을 통해 핫스팟 없이 균일한 조명, 또는 균일한 '조도' 분포를 제공하는 것일 것이다. (예를 들어, 시준되거나 산란된) 광의 지향성 역시 경우에 따라 달라질 수 있다. 적절하게 형성된 창 충전부(filling; 116, 116C) 및/또는 상기 어셈블리의 다른 부재들에 의해, 예를 들어 산광/시준 렌즈들 또는 다른 특징부가 구현될 수 있다. 플레이트들, 필름들 또는 층 표면들과 같은 내장된 반사/미러링 특징부들이 유사한 목적을 위해 사용될 수 있다.
상기 어셈블리(200)에 의해 영사/방출된 (광원들(214) 유래의) 광뿐 아니라 상기 표면의 실효 조명 균일성 역시 반사된 외부광의 균일성에 따라 달라진다.
상기 어셈블리(200)의 외부 환경으로부터 도달하는 외부광에 대한 창(116, 116C)의 반사 특성들을 고려하여, 상기 관련 충전부(또는 예를 들어, 스루-홀 타입의 창인 경우, 창 충전부가 존재하지 않으면 상기 외부광을 수신하는 상기 어셈블리의 상기 층(204)과 같은 다른 부재)는 외부 환경에 직면하는 외부 표면을 포함할 수 있다. 상기 표면은, 바람직하게는 입사광을 모든 방향으로 균일하게 반사하도록 이상적으로 또는 최대한으로 산광성(diffusive)일 수 있다. 상기한 종류의 산광 특성은, 예를 들어 표면 거칠기를 높임으로써 달성될 수 있다.
일부 구체예들에서, 상기 어셈블리(200)는 창(116, 116C), 또는 내부적으로 투과된 광이 외부 환경을 향해 아웃커플링되고 외부광을 반사할 가능성이 있는 외부 표면의 적어도 일부를 규정하는 다른 부재의 조도 면에서 균일성과 같은 원하는 조명 특성을 얻도록 구성될 수 있다. 따라서, 하부(underlying)층(204)으로부터의 상기 창(116, 116C)의 일정한 조도는 하나의 설계 목적으로 간주될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 창(116, 116C) 또는 상기 다른 부재의 휘도 및/또는 광도는 적어도 충분히(충분함의 적정 수준은 당업자에 의해 구체예별로 자연스럽게 결정되어야 할 것이다) 일정할 수 있다.
일반적으로, 상기 어셈블리(200) 및 특히, 예를 들어 상기 창(116, 116C)의 조명 특성은 실제로는 사용된 부재들, 관련된 재료들, 그들의 크기 및 형태 뿐 아니라 상대적 위치의 조합에 의해 결정될 수 있다. 상기 형태는 표면 토폴로지 및 전체적 기하학 모두를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 구체예를 나타내는 흐름도(400)를 포함한다.
상기 다층 구조체를 제조하는 방법의 처음에 시작(start-up) 단계(402)가 실행될 수 있다. 시작 단계(402)에서, 물질, 컴포넌트 및 공구들의 선택, 획득, 교정 및 다른 구성과 같은 필요한 작업들이 수행될 수 있다. 개별 요소들 및 물질 선택이 함께 수행되고, 선택된 제조 공정 및 설치 공정에서 견뎌낼 수 있도록 특별한 관리가 이루어져야만 하며, 이러한 관리는 제조 공정 사양 및 컴포넌트 데이터 시트를 기준으로, 또는 예를 들어, 생산된 시제품(prototype)을 조사하고 테스트함으로써 미리 확인하는 것이 당연히 바람직하다. 몰딩/IMD(인-몰드 장식), 라미네이션, 본딩, 열성형, 절단, 드릴링 및/또는 프린팅 장비와 같은 사용 장비는 상기 시작 단계에서 작동 상태로 준비시킬 수 있다. 몰드(들)은 필요한 표면 형태 등으로 준비될 수 있다.
단계(404)에서, 전자 소자들을 수용하기 위한, 바람직하게는 플렉시블한 기판 필름들 및/또는 다른 바람직한 평면 기판 부재들이 얻어진다. 기판 물질로서 기성 부재, 예를 들어 플라스틱 필름 롤이 얻어질 수 있다. 일부 구체예들에서, 상기 기판 필름 자체는 원하는 출발 물질(들)로부터 몰딩, 압출 또는 다른 방법에 의해 처음부터 내부에서(in-house) 제조될 수 있다. 선택적으로, 상기 기판 필름은 가공처리된다. 상술한 바와 같이, 상기 기판 필름은, 예를 들어 전술한 바와 같이 코팅되거나, 절단되거나 그리고/또는 개구부, 노치부, 오목부, 절단부 등을 구비할 수 있다. 상기 초기 필름 및/또는 제조된 결과의 필름은, 예를 들어 직사각형, 정사각형, 또는 원형 형태를 가질 수 있다. 상기 기판은 선택된 광파장에 대하여, 또는 일반적 전자기 방사, 예를 들어 기판 상에 구비된 광원들 또는 감광기들의 작동 파장들에 대하여 불투명하거나, 반투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다.
단계(406)에서, 전자 컴포넌트들과 전기적으로 연결하기 위해, 예를 들어, 원하는 회로 패턴 또는 회로 디자인을 가지는 전도성 라인들, 접촉 패드들(또는 다른 접촉 영역들) 등을 규정하는 다수의 전도성 트레이스들이, 바람직하게는 추가적 기술들과 관련한 하나 이상의 관련된 프린트된 전자 소자 기술에 의해, 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두 위에 제공된다. 예를 들어, 스크린, 잉크젯, 플렉소그래픽, 그라비어 또는 오프셋 리소그래픽 프린팅을 이용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 그래픽 프린팅, 시각적 표지들 등을 기판 필름(들) 위에 인쇄하는 것을 포함하는 필름(들)의 구축(cultivating) 작업이 이 단계에서 더 수행될 수 있다.
단계(408)에서, 가공 부재들, 통신 부재들, 메모리 부재들, 센싱 부재들 및/또는 LED들과 같은 광원들과 같은 다수의 전자 소자 부재들 또는 컴포넌트들이 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두 및 관련 표면들 상에 제공될 수 있다. 실제로, 예를 들어, 다양한 SMD들과 같은 기성 컴포넌트들이 솔더 및/또는 접착제에 의해 선택된 접촉 영역에 부착될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프린트된 전자 소자 기술을 적용하여 실제로 OLED와 같은 상기 컴포넌트들의 적어도 일부가 상기 필름(들)상에 직접 형성될 수 있다.
일부 구체예들에서, 상기 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두는, 바람직하게는 진공 또는 압공 성형과 같은 열성형(418)을 통해 원하는 3D 형태(실질적으로 비-평면 형태)를 나타내도록 형성될 수 있다. 상기 열성형 가능한 물질을 포함하는 기판은 호스트 장치 또는 사용 시나리오에 더 잘 맞도록 형성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이미-형성된 다층 스택이 상기한 공정을 견디도록 설계된 경우에는, 몰딩(410) 이후에 열성형이 수행될 수도 있다. 성형 기술에 관련하여, 예를 들어 압공 성형이 적용되어, 매우 정밀하고 예리한 디테일을 갖는 기판이 제공될 수 있다. 상기 기판이 원치 않는 흐름을 발생시키고 그 결과로 압력을 떨어뜨릴 수 있는 (스루)홀을 가지고 있지 않을 때, 일반적으로 압공 성형이 선호된다.
일부 구체예들에서, 단계(409)에서 다수의 전자 소자들/서브-기판들의 서브-어셈블리들이 상기 기판들 중 하나 또는 둘 모두 위에 제공되어, 예를 들어 접착제로 고정될 수 있다.
단계(410)에서, 선택적으로 상기 광원들에 의해 방출된 광 및/또는 외부(예를 들어, 주변) 광을 위한 도광층을 형성하는 적어도 하나의 열가소성 플라스틱층이 상기 기판 필름들 중 적어도 하나의 제1면 및 그 상부의 트레이스들 및 다수의 전자 컴포넌트들과 같은 전기적 특징부들의 적어도 일부 상에, 바람직하게는 몰딩을 통해 구비된다. 바람직하게는, 상기 광원들 및/또는 다른 특징부들은 상기 몰딩된 물질 내에 적어도 부분적으로 내장된다. 실제로, 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두는 사출 성형 공정에서 인서트로 사용될 수 있다. 일부 구체예들에서, 상기 기판 부재의 제1면 및 관련 표면은 경계와 같은 하나 이상의 영역이 상기 몰딩된 플라스틱 없는 상태로 남겨진다. 일부 구체예들에서, 상기 기판 필름의 양면에 몰딩층(들)이 형성될 수 있다. 상기 사용된 열가소성 플라스틱 물질은 불투명하거나 적어도 반투명할 수 있고, 적어도 하나의 색상을 나타낼 수 있다.
일부 구체예들에서, 두 기판 필름들은 각각의 반쪽 몰드에 삽입되어 실제 몰딩 공정 중에 상기 플라스틱층이 그 사이로 주입된다. 상기 필름들은 바람직하게는 상기 (반쪽) 몰드 내에 완전히, 또는 실질적으로 서로 이격되게 위치한다. 즉, 둘 사이의 공간을 이후 주입되는 열가소성 물질이 차지한다.
실질적으로 이격된 관계는 일부 구체예들에서 두 필름들의 국소 영역들, 예를 들어, 모서리 영역들이 서로 접촉되어 있는 시나리오들을 의미한다. 예를 들어, 전술한 디스크 형태는 이후 필름 모서리들이 서로 연결되거나 적어도 인접하여 있고, 상기 필름들의 나머지 부분들, 예를 들어, 중앙 부분들은 상기 몰딩된 플라스틱에 의해 분리되어 서로 멀리 떨어져 있는 결과물로 얻어진다.
상기 플라스틱은 하나 이상의 위치, 예를 들어, 상기 필름(들)의 측면(들)로부터 주입될 수 있다. 따라서 예를 들어, 모서리 주입 및/또는 홀 주입(상기 필름(들)의 하나 이상의 홀을 통해 상기 필름들 사이에 플라스틱을 주입)이 적용될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 기판 필름들 중 하나가 적절한 라미네이션 기술을 사용하여 나머지 다른 기판 필름과 몰딩된 플라스틱층의 기형성된 복합체에 결합될 수 있다.
상기 기판 필름 중 하나는 상술한 창(들)을 위한 적어도 하나의 홀을 구비할 수 있다. 상기 홀은, 예를 들어 절단, 드릴링, 카빙, 스탬핑 또는 에칭 공정의 결과로 형성될 수 있다. 두 측면 중 하나 또는 두 측면 모두의, 선택적으로 상기 필름의 다른 쪽 측면까지 연장되는, 상기 홀을 통해, 몰딩 공정 중에 상기 열가소성 몰딩 물질이 투입되어, 적어도 해당 필름의 창 충전부의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
일부 구체예들에서, 몰딩 전에 상기 기판 필름에 스루-홀이 없다. 상기 필름은 선택적으로 몰딩 공정 중에 상기 몰딩된 물질의 압력으로 창이 형성될 수 있도록 상기 창이 형성될 위치에 예를 들어, 얇아지거나 다른 방법으로 약화된(상술한 공정들 중 하나를 사용하여 형성된) 영역을 더 가질 수 있다. 일부 구체예들에서, 상기 다른 필름에 접하는 몰드 표면은 몰딩 공정 중에 상기 몰딩된 물질의 압력으로 창의 형성 및/또는 충전이 이루어질 수 있도록 상기 필름의 창이 형성될 위치에 상응하는 그의 위치에 리세스, 천공 영역, 플랩 또는 핀홀과 같은 표면 특징부를 가질 수 있다. 따라서, 상기 필름 내의 상기 창의 원하는 영역과 매칭되고 상기 영역에 마주하는 상기한 특징부는 몰딩 물질이 상기 창을 통해 상기 필름의 다른쪽(즉, 몰드/외부쪽 면)으로 흐를 수 있도록 한다.
적용 가능한 물질의 일부 선택예들에 관하여, 기판 필름 및/또는 예상되는 추가의 층(들) 또는 물질층들은 실질적으로 고분자, 열가소성 물질, PMMA(Polymethyl methacrylate), PC(Polycarbonate), 폴리이미드, 메틸메타크릴레이트와 스티렌의 공중합체(MS 수지), 유리, 유기 물질, 섬유 물질, PET(polyethylene terephthalate) 및 금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 구성되거나 상기 물질을 포함한다.
가능한 몰딩 방법은, 예컨대 사출 성형을 포함한다. 몇몇 플라스틱 물질들의 경우, 이중 샷(two-shot) 또는 일반적으로 다중 샷(multi-shot) 몰딩 방법을 사용하여 몰딩될 수 있다. 복수의 몰딩 유닛을 갖는 몰딩 장치가 사용될 수 있다. 대안적으로, 몇몇 물질들을 순차적으로 제공하기 위하여 다수의 장치 또는 하나의 가변 구조형(re-configurable) 장치가 사용될 수 있다. 선택적으로, 몇몇 오버몰딩 가능한 물질들이 사용되어, 하나 이상의 몰딩된 층들, 예를 들어, 상기 기판 필름들 사이의 인접한 층들을 형성하는 데 사용될 수 있다.
상기 몰딩층(들)을 형성하는 데 사용되는 상기 (열)가소성 물질은 선택된 파장들에 대하여 광학적으로 실질적으로 불투명, 투명하거나 또는 반투명한 물질을 포함하여, 예를 들어 가시광선과 같은, 상기 내장 광원들에 의해 방출된 광 및/또는 외부(예를 들어, 주변) 광이 무시할만한 손실로 통과할 수 있도록 구성된다. 선택된 파장에서 상기 물질의 충분한 투과도는, 구체예에 따라 예를 들어, 약 60%, 70%, 75%, 85%, 90%, 95% 또는 그보다 높을 수 있다.
예를 들어, 상술한 몰딩 공정 또는 열, 압력 및/또는 접착제 기반의 라미네이션을 통해 상기 어셈블리에 구비되는 상기 플라스틱 층(들)은 일반적으로, 예를 들어, 탄성 수지를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 층(들)은 PC, PMMA, ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PET, 나일론(PA, polyamide), PP(polypropylene), GPPS(polystyrene), 및 MS 수지로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 하나 이상의 열가소성 물질들을 포함할 수 있다.
단계(412)에서, 전술한 문단들에 있어서 아직 형성되지 않은 경우, 마스킹층과 같은 추가의 층(들)이 상기 어셈블리에 최종적으로 제공된다. 상기 제공이란, 예를 들어 몰딩, 증착/다른 코팅 방법 및 부착을 통해 직접 제조되는 것을 포함한다. 드릴링, 카빙, 소잉(sawing), 에칭, 절단(예를 들어, 레이저 또는 기계적 블레이드를 사용)에 의해, 또는 당업자가 이해할 수 있는 다른 가능한 공정 방법을 사용하여 창을 규정하는 절단부 또는 홀이 상기 마스킹층 및 예상되는 추가의 층들에 제공될 수 있다. 대안적으로, 상기 층(들)은, 예를 들어 몰딩에 의해 기성의 창 특징부를 구비하도록 제조될 수 있다.
상기 얻어진 적층 구조체의 결과적 전체 두께는 사용된 물질들 및 해당 적층 구조체의 제조 및 이후 사용의 관점에서 적절한 강도를 제공하기 위한 최소 물질 두께들에 크게 의존한다. 상기 요소들은 각각의 경우에 따라 고려되어야 한다. 예를 들어, 상기 구조의 전체 두께는 약 1mm일 수 있으나, 훨씬 두껍거나 얇은 구체예들 역시 가능하다.
단계(414)는 가능한 후가공 작업 및 호스트 장치 또는 부재로의 결합을 나타낸다.
단계(416)에서, 방법의 실행이 종료된다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그의 균등 범위에 의해 결정된다. 당업자는 개시된 구체예가 단지 예시적인 목적을 위해 구성되었고, 각각의 잠재적 사용 시나리오에 가장 잘 맞도록 상기한 원리들 중 다수를 적용하는 다른 구성이 쉽게 준비될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 전자 장치를 위한 통합 다층 어셈블리(100, 200, 300)로서,
    제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전기적 특징부들을 상기 제1면 상에 수용하도록 구성된 플렉시블한 3D 성형가능 제1 기판 필름(106),
    제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전기적 특징부들을 상기 제1면 상에 수용하도록 구성된 제2 기판 필름으로서, 상기 제1 및 제2 기판 필름들의 제1면들이 서로 마주보도록 구성된 플렉시블한 3D 성형가능 제2 기판 필름(202),
    상기 제1 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 전기적 특징부(214B),
    상기 제2 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 다른 전기적 특징부(214A), 및
    상기 제1 및 제2 기판 필름들 사이에 사출성형되어, 상기 기판 필름들의 제1면들 상의 상기 전기적 특징부들을 적어도 부분적으로 내장하는 열가소성 플라스틱층(204)을 포함하고,
    상기 제1 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 전기적 특징부(214B) 및 상기 제2 기판 필름의 제1면 상의 적어도 하나의 다른 전기적 특징부(214A) 중 적어도 하나는 장착된 전자 컴포넌트(212, 214)이고,
    상기 장착된 전자 컴포넌트를 수용하는 제1 및 제2 기판 필름들 중 적어도 하나는 상기 장착된 전자 컴포넌트가 이미 위치한 상태에서 열성형을 이용하여 비-평면 3차원 형태를 나타내도록 형성되고,
    상기 제1 및 제2 기판 필름들 중 적어도 하나는 기정의된 주파수 또는 주파수 대역에 대하여 선택적으로 불투명하거나, 반투명하거나 또는 실질적으로 투명한 물질로 이루어지는 창(116)을 포함하며,
    상기 열가소성 플라스틱층(204)은 상기 제1 기판 필름과 제2 기판 필름을 전기적으로 연결하는 리드-스루(230)를 포함하는 다층 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 필름 상에 형성된 상기 적어도 하나의 전기적 특징부 중 하나가 상기 다층 어셈블리 표면의 터치를 감지하기 위한 제1 센싱 부재(214B)를 포함하는 다층 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 센싱 부재는 제1 전극을 포함하는 다층 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 센싱 부재는 추가적으로 프린트된 물질로 된 제1 전극을 포함하는 다층 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 기판 필름 상에 형성된 상기 적어도 하나의 다른 전기적 특징부 중 하나가 제2 센싱 부재(214A)를 포함하되, 상기 제1 및 제2 센싱 부재들은 협력적으로 상기 다층 어셈블리 표면 상의 터치 또는 제스처, 선택적으로 상기 다층 어셈블리 표면에 대하여 추적되는 객체의 비-접촉 움직임과 관련된 3차원 제스처를 감지하도록 구성되는 다층 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 센싱 부재는 제2 전극을 포함하는 다층 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 센싱 부재는 추가적으로 프린트된 물질로 된 제2 전극을 포함하는 다층 어셈블리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 필름들 중 하나 또는 둘 모두 위에 적어도 하나의 보호층(108, 218)을 더 포함하는 다층 어셈블리.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 필름들 중 적어도 하나는 충전 물질이 없는 스루-홀 타입의 창을 포함하는 다층 어셈블리.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 필름들은 고분자, 열가소성 물질, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드, 메틸메타크릴레이트와 스티렌의 공중합체(MS 수지), 유리, 유기 물질, 섬유 물질, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 다층 어셈블리.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 플라스틱층은 PC, PMMA, ABS, PET, 나일론(PA, 폴리아미드), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(GPPS), 및 MS 수지로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 다층 어셈블리.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 기판 필름 상에 위치하는 전기적 특징부들은 전도성 트레이스, 프린트된 전도성 트레이스, 접촉 패드, 컴포넌트, 집적 회로(칩), 처리 유닛, 메모리, 통신 유닛, 송수신기, 송신기, 수신기, 신호 처리기, 마이크로 컨트롤러, 배터리, 발광 장치, 감광 장치, 포토다이오드, 커넥터, 전기 커넥터, 광학 커넥터, 다이오드, OLED(유기 LED), 프린트된 전자 컴포넌트, 센서, 힘 센서, 안테나, 가속도계, 자이로스코프, 용량형 스위치 또는 센서, 전극, 센서 전극, 프린트된 센서 전극 및 광전지로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나의 소자를 포함하는 다층 어셈블리.
  13. 전자 장치를 위한 통합 다층 어셈블리의 제조 방법(400)으로서,
    제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전기적 특징부들을 상기 제1면 상에 수용하도록 구성된 플렉시블한 3D 성형가능 제1 기판 필름을 수득하는 단계(404);
    제1면 및 실질적으로 반대쪽의 제2면을 가지고, 전기적 특징부들을 상기 제1면 상에 수용하도록 구성된 플렉시블한 3D 성형가능 제2 기판 필름을 수득하는 단계;
    상기 제1 기판 필름의 제1면 상에 적어도 하나의 전기적 특징부를 제공하는 단계(406, 408);
    상기 제2 기판 필름의 제1면 상에 적어도 하나의 다른 전기적 특징부를 제공하는 단계, 여기서 상기 적어도 하나의 전기적 특징부 및 상기 적어도 하나의 다른 전기적 특징부 중 적어도 하나는 장착된 전자 컴포넌트이다;
    상기 장착된 전자 컴포넌트를 수용한 상기 제1 및 제2 기판 필름들 중 적어도 하나를 열성형에 의해 선택된 실질적으로 비-평면인 3차원 형태로 성형하는 단계(418);
    상기 제1 및 제2 기판 필름들을, 상기 제1 및 제2 기판 필름들의 제1면들이 실질적으로 이격되게 서로 마주보게 구성되도록 배치하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 기판 필름들 사이에 열가소성 플라스틱층을 사출성형하여, 상기 기판 필름들의 제1면들 상의 전기적 특징부들을 적어도 부분적으로 내장하되, 상기 열가소성 플라스틱층은 상기 제1 기판 필름과 제2 기판 필름을 전기적으로 연결하기 위한 리드-스루(230)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 기판 필름들 중 적어도 하나에 기정의된 주파수 또는 주파수 대역에 대하여 선택적으로 불투명하거나, 반투명하거나 또는 실질적으로 투명한 물질로 이루어지는 창(116)을 형성하는 단계(410)를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 필름들을 배치하는 단계는, 상기 제1 및 제2 기판 필름들을 반쪽 몰드당 하나씩 몰드 내에 위치시키는 것을 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전기적 특징부들 중 적어도 하나를 제공하는 단계는 제1 센싱 부재를 장착하거나 추가적으로 프린팅하는 것을 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 센싱 부재는 상기 다층 어셈블리 상의 터치 또는 제스처를 센싱하기 위한 제1 전극을 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 기판 필름은 사용 시에 센싱되는 환경 및 손가락 또는 스타일러스를 포함하는 객체를 향하는 전면 필름으로서 구성되는 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 전기적 특징부를 제공하는 단계는 제2 센싱 부재를 장착하거나 추가적으로 프린팅하는 것을 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 센싱 부재는 상기 제1 센싱 부재와 조합되어 상기 다층 어셈블리 상의 터치 또는 제스처를 센싱하기 위한 제2 전극을 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 센싱 부재들은 상기 다층 어셈블리의 두께 방향으로 중첩되도록 공간적으로 구성되는 방법.
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