KR20130093168A - 몰딩하는 방법 - Google Patents

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피셔 테크놀로지 피티이. 엘티디.
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Abstract

기판상의 하나 이상의 전기 층들에 무늬를 만드는 단계; 상기 무늬가 만들어진 기판을 3차원 윤곽으로 형태화하는 단계를 포함하되, 상기 윤곽은 상기 전기 층의 하나 이상의 감지 구역들에 있거나 인접한 경사도에 있어서 중요한 변화를 포함하고 상기 형태화된 기판을 과-몰딩하고, 상기 형태화 및/또는 과-몰딩 동안 상기 하나 이상의 감지 구역들에 있거나 인접한 상기 전기 층 내의 트레이스의 저하는 상기 트레이스의 폭, 상기 트레이스의 층들의 두께 또는 수, 상기 트레이스의 구부러짐 반경, 상기 트레이스의 물질 및/또는 상기 트레이스 상의 층 위의 프라이머에 기초하여 상당히 최소화되는 방법

Description

몰딩하는 방법{A METHOD OF MOULDING}
본 발명은 일반적으로 몰딩하는 방법과 관련된다.
전자 인터페이스들은 통상적으로 컴퓨터 시스템, 게임 콘솔(game console), 전자 기기(electrical appliance), 자동차용 콘솔 또는 중앙 스택을 포함하는 차량내 시스템 및 바퀴에 탑재된 제어기, 오디오 장치를 포함하는 휴대용 장치, 멀티미디어 플레이어, 셀룰러 폰 또는 그 밖의 유사한 것을 포함하는 소비자 장치들부터 산업용 제어 콘솔, 스위치, 또는 그 밖의 유사한 것들까지 광범위한 응용들에 사용된다. 기계적 버튼, 스위치, 접속 및 그 밖의 유사한 것들이 전형적으로 종래의 전자 입력 장치들과 관련되어 사용되어 온 반면에, 기계적 버튼, 스위치 및 그 밖의 유사한 것의 이용으로부터의 변화가 터치 감응 스위치와 같은 낮은 활성화 압력 기술들을 향하여 있어 왔다. 터치 패널, 터치 스크린, 그리고 정전식 키패드(capacitive keypad) 및 그 밖의 유사한 것과 관련된 입력 장치들로의 터치 센서 기술의 통합은 정전식 센서 기술의 발달로 인하여 증가하여 왔다. 그러한 기술들은 일반적으로 디스플레이 또는 그 밖의 유사한 것들, 유리, 플라스틱, 박막 또는 그 밖의 유사한 것일 수 있고 디스플레이 위에 종종 위치되는, 과 같은 장치의 패널 상에 있는 평면 영역의 경계 내에 터치 센서 구역을 위치시킨다.
그러나, 컴퓨터 스크린 및 평면 패널 입력 구역 상의 터치 감응 제어기를 사용함으로써 이득을 얻을 수 있음에도 불구하고, 몰딩된 물품으로 터치 감응 기술을 통합하는 데는 특정한 제약들이 존재한다는 것이 인정될 것이다. 현재, 장치의 원하는 모양과 관계없이, 설계는 터치 감응 입력 장치가 안으로 혹은 위로 탑재될 수 있는 평면 구역에 대한 요구에 의해 지배된다. 그 다음, 전자 및 플라스틱 부품들은 일반적으로 조립되어, 하위조립 통합, 테스트, 최종 조립, 최종 테스트 및 그 밖의 유사한 단계들을 요구하는 제품을 형성한다. 터치 감응 구역들 내에 윤곽을 갖는 형태의 구조로 쉽게 통합될 수 있는 알려진 터치 감응 스위치들 또는 다른 박막 기반의 기술들이 일반적으로 없기 때문에, 터치 감응 구역들은 평평할 것이 요구된다.
최근 몇 해에, 더 좋은 인쇄 방법론들과 전도성(conductive) 잉크와 같은 특별한 기능을 갖는 잉크들, 및 그 밖의 유사한 것들의 발달로 인해, 박막 삽입 몰딩(Film Insert Moulding, FIM) 공정들은 터치 센서 장치 및 박막 물품과 관련된 전자발광(electoluminescent,EL) 기술을 사용한 조명 장치 등을 제조하는데 사용되어 왔다. 나아가, FIM 공정은 스위치 및 그와 유사한 것과 같은 요소들을 박막 물품에 결합하는데 사용되어 왔다. 인쇄 및 형성 공정이 완료되고 박막 물품이 생산된 후에, 인쇄된 박막 물품들은 나아가 주입 몰딩 또는 열형성 공정들을 포함하는 몰딩 공정의 대상이 될 수 있다.
예를 들어, 저항성의 그리고 차폐된 요소들은 국제출원 공개번호 WO 2009/128856에서 공개되고, 정전식 스위치는 국제출원 공개번호 WO 2008/131305에서 헤이그(Haag) 등에 공개되었다. 헤이그가 전도성 잉크들을 이용한 박막들이 형성될 수 있는 다양한 구성을 설명함에도 불구하고, 형성동안 균열의 문제가 확인되었다. 헤이그는 균열을 피하는 잉크와 관련된 변수들을 어떻게 선택하는 방법을 설명하는 데 실패했다. 헤이그는 센서 지역 내에 잉크들을 걸치는 것을 피했고, 이러한 지역 내의 균열 같은 것들에 관련된 문제를 실질적으로 해결하는 것을 제안하지는 않았다.
더욱 나아가, 정전식 스위치들 및 조명 물질들이 전자 장치들에 사용되어온 동안, 종래의 FIM 정전식 터치 패널이 2차원 방식으로 가능했음에도 불구하고, 알려진 터치 감응 요소들과 조명을 박막 구조에 통합하는 것은 전도들을 게시해왔다. 도 1은 선행 기술 터치 패널(100)을 구성하는 부품들의 조립체를 보여준다. 특별히, 터치 패널(100)은 형성가능한 박막(105), 그래픽 층(104), 및 복수의 층들(101, 102, 103)을 포함할 수 있다. 복수의 층들(101, 102, 103)은 그래픽 층위에 인쇄된 전도성 잉크로 구성되어 터치 센서 지역을 형성할 수 있다. 그러나, 그러한 전도성 잉크들로부터 형성된 층들은 당해 기술 분야에서 잘 알려진 것처럼 일반적으로 잘 부러지고, 형성 공정 동안 균열되기 쉽다.
제 1 측면에서 일반적인 용어들로, 본 발명은 윤곽이 만들어진 센서 지역들 내의 전도성 트랙들에서 균열의 문제를 최소화할 것을 제안한다. 이는 전자 인터페이스가 더욱 매력적이고 또는 사용자 친화적이고 또는 제조가 더욱 비용 효과적일 수 있는 이점을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 전도성 잉크 또는 풀(paste) 층이 기판 박막상에 인쇄되고 근접 또는 터치 센서 층을 형성하도록 처리된다. 전도성 잉크를 포함하는 투명한 접지 층 및 프라이머(primer)들이 접지를 위해 터치 센서 층위에 인쇄된다. 조명 층은 접치 증 후에 인쇄되고 처리된다. 프라이머 층은 각 층 사이의 접착을 돕고 절연을 제공할 수 있다. 접지 층은 터치 센서 층과 조명 층 사이의 간섭을 제거하거나 최소화할 수 있다. 전도성 잉크, 접지 또는 프라이머의 투과율은 조명 층으로부터 다량의 빛이 투과할 수 있도록 설정될 수 있다.
제 2 측면에서, 본 발명은 박막 삽입 몰딩된 인터페이스와 제어기 사이의 상호 연결을 제안하되, 상호 연결은:
전도성 잉크 회로 또는 연결선,
측면(side) 벽상에 접착되고, 외표면과 평행하거나 근접한 이방성의 전도성 박막,
측면 벽상에 접착되고, 압축 하중을 갖는 외표면에 평행하거나 근접한 이방성의 전도성 박막,
장식용 표면의 뒤에 접착된 이방성의 전도성 박막,
탄성 중합체 잠금부(elastomeric fastening)를 갖는 장식용 표면 뒤에 접착된 이방성의 전도성 박막,
측면 벽상에 접착되고, 외표면과 수직하거나 근접한 이방성의 전도성 박막,
장식용 표면 뒤의 탄성 중합체 커넥터,
외표면에 평행사거나 근접한, 측면 벽상의 탄성 중합체 커넥터,로 구성된 집단으로부터 선택된다.
제 3 측면에서, 본 발명은 촉각 피드백을 포함하는 터치 또는 근접 센서들을 갖는 박막 삽입 몰딩된 전자 인터페이스를 제안하되, 촉각 피드백은: 센서들의 빛, 센서 한계의 질량/무게, 센서의 거침/질감, 점성/감쇠, 단단함/멈춤쇠, 펄스, 파형, 진동 및 그것들의 어떤 조합으로 구성된 집단으로부터 선택된다.
본 발명의 특정한 표현에서, 청구항 1에서 요구된 것과 같은 방법이 제공된다. 실시 예들은 청구항 2 내지 18 중 하나에 따라 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 표면 특성은 박막의 전처리에 의해 또는 표면 코팅 등: 뿌리기, 담그기 또는 플라스틱 몰딩 공정 전 마스터-배치(master-batch)를 추가하는 것과 같은 혼합물 통합, 에 의해 수행될 수 있다.
비한정적인 예들을 통해 본 발명의 실시 예들이 완전하고 더욱 명확하게 이해될 수 있기 위해서, 이후의 설명은 유사한 참조 번호들이 유사하거나 대응하는 요소들, 지역들 및 부분들을 표시하는 첨부된 도면들과 함께 받아들여지고, 도면들에서:
도 1은 선행 기술 터치 패널을 설명하는 도면이다.
도 2a는 3차원 형태를 갖는 터치 패널 조립체의 사시도이다.
도 2b는 터치 패널 조립체의 부분 절단도이다.
도 2c는 터치 패널 조립체의 단면도이다.
도 2da는 다양한 층들을 갖는 정규의 FIM 패널 조립체를 구비한 터치의 분해도이다.
도 2db는 다양한 층들을 갖는 역(reversed) FIM 패널 조립체를 구비한 터치의 분해도이다.
도 3a는 전자 장치의 사시도이다.
도 3b는 전자 장치의 사시도이다.
도 4는 전자발광 층의 분해도이다.
도 5는 하나 이상의 실시 예에 따른 전자 장치의 분해도이다.
도 6은 커넥터 조립체의 분해도이다.
도 7a는 조명 층 및 터치 센서 층을 포함하는 하나 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치의 분해도이다.
도 7b는 터치 센서 층을 포함하는 하나 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치의 분해도이다.
도 7c는 조명 층을 포함하는 하나 이상의 실시 예들에 따른 전자 장치의 분해도이다.
도 8-10은 연결선 상호 연결의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 11-14는 외표면 상호 연결에 평행한(근접한), 측면 벽상의 ACF의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 15-16은 탄성 중합체 잠금부를 갖는 장식용 표면 뒤의 ACF의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 17-18은 장식용 표면 상호 연결 뒤의 ACF의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 19-21은 탄성 중합체 잠금부를 갖는 장식용 표면 뒤의 ACF의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 22-25는 외표면 상호 연결에 수직인(근접한), 측면 벽상의 ACF의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 26-27은 장식용 표면 상호 연결 뒤의 탄성 중합체 커넥터의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 28-29는 외표면 상호 연결에 평행인(근접한), 측면 벽상의 탄성 중합체 커넥터의 부분 절단도 및 분해도이다.
도 30은 촉각 기능의 도식화 도면이다.
도 31은 3차원 형태의 박막을 제조하는 공정을 설명ㄹ하는 순서도이다.
실시 예에서, 감지가 걸쳐진 윤곽들을 포함하는 트루(true) 3-D 몰딩된 물품이 도 2a 및 도 2b에서 보여진다. 터치 패널 조립체(200)는 전도성 풀로부터 만들어지는 전기 층과 같은 기능 층(functional layer, 202)을 갖는 몰딩된 패널(201)을 포함한다. 기능 층(202)는 전도성과 같은 특성들을 유지하는 동시에 추가적으로 유연성과 가동성을 가능하게 하도록 구성된 풀일 수 있다. FIM 공정들은 통상적으로 장식용 설계들을 인쇄하는데 사용된다; 장식용 인쇄된 표면은 실크스크린(silkscreen) 인쇄 공정 또는 잉크젯(inkjet) 인쇄에 의한 것처럼 기능 층(202)을 적용하는데 사용될 수 있다.
기능 층(202)에 대한 인쇄 공정이 완료된 후에, 기능 층(202)은 몰딩된 패널(201)로 몰딩되어 터치 패널 조립체(200)를 형성하는 것과 같이 형성되고 사용될 수 있다. 초기 형성 또는 형상화는 고압 형성, 열형성 등과 같은 공정들을 포함하는 영구적으로 박막을 형상화하는 데 사용되는 공정들과 관련될 수 있다. 형성된 물품들은 그 다음 형성된 박막을 더욱 통상적인 플라스틱 패키지로 과-몰딩하는(over-mould) 데 사용될 수 있는 주입 몰딩 공정들과 같은 추가적인 몰딩의 대상이 될 수 있다.
커넥터 구역들은 분해되거나 드러난 채로 남겨질 수 있다.
도 2b는 도 2a의 터치 패널 조립체(200)의 절단면을 보여준다. 실시 예에서, 기능 잉크 층(202)은 복수의 전극들(203), 및 전기 회로를 형성하기 위해 전극들(203)을 연결하는 복수의 트레이스(trace, 204)들과 함께 인쇄될 수 있다. 기능 잉크 층(202)은 터치 센서 층 및/또는 조명 층일 수 있다. 기능 잉크 층(202)상의 기능 잉크는 형성 후에 전도성의 수용가능한 수준을 유지하는 동시에 기능 잉크 층이 형상화될 수 있도록 특정 비율 또는 비율들에 따라 잉크와 하나 이상의 구성 요소의 혼합을 제어함으로써 설정될 수 있는 잉크 물질 특성을 갖는다. 만일 기능 잉크 층이 터치 센서 층이면, 이 전도성의 수용가능한 수준은 터치 센서가 그것의 터치 감응 능력을 유지하는 범위이다. 만일 기능 잉크 층이 조명 층이면, 전도성의 수용가능한 수준은 조명 층이 빛을 방출할 수 있는 범위이다.
도 2c는 도 2b로부터의 단면도 A-A를 보여주고, 거기서 터치 패널 조립체(200)는 박막(205), 박막상에 인쇄된 장식용 층(206), 터치 센서 층(207) 및/또는 조명 층(208)일 수 있는 기능 잉크 층(202)을 포함할 수 있다. 터치 센서 층(207)은 예를 들어, 손가락과 같은 물체가 그곳으로 접촉 또는 근접하게 될 때 정전 용량의 변화를 감지할 수 있는 정전식 스위치를 포함하는 전기 회로처럼 구성되고 적용될 수 있다. 그러한 스위치는 값비싼 부담이 될 수 있는 움직이는 부분들의 제거 및 매우 감소된 마찰과 함께 회전식 스위치, 슬라이더(slider) 스위치, 누름 버튼 스위치 또는 그와 유사한 것들과 같은 기계적 스위치의 기능을 수행할 수 있다. 그러한 터치 센서 스위치들은 접시 세척기, 세탁기, 커피 메이커 및 그와 유사한 것들, 복사기, 실내 난방기, 오디오 시스템 및 그와 유사한 것들과 같은 가정용 기기, 아이 패드, 모바일 폰 및 그와 유사한 것들과 같은 휴대 장치, 및 오디오 시스템, 핸들 및 예를 들어 중앙 스택에 배치된 제어기와 같은 차량용 전자 시스템에서 광범위하게 사용될 수 있다. 특별히, 기능 잉크 층(202)(즉, 터치 센서 층(207) 및/또는 조명 층(208))은 균열 없이 또는 그렇지 않으면 터치 센서, 빛 방출 또는 그와 유사한 것들의 용도들에 대한 그것의 전기적인 온전함을 잃어버리지 않고, 감지 지역에 걸친 윤곽들을 포함하는 3차원 형상으로 형성되도록 유리하게 구성될 수 있다.
터치 패널 조립체의 완성 전 몰딩 공정의 구성을 더욱 잘 설명하기 위해, 도 2db는 역(reversed) FIM 구성으로 배열되거나 구조화된, 3차원 형상 을 갖는 터치 패널 조립체(200)의 분해도를 보여준다.
터치 패널 조립체(200)은 박막 기판(205)를 갖는다. 장식용 잉크 층(@10) 및 기능 잉크 층(202)는 박막 기판(205)상에 인쇄된다. 열가소성수지(thermoplastic) 몰딩(209)은 박막 기판(205)의 A-표면상에 몰딩된다.
도 2da는 정규 FIM 구성에서, 3차원 형태를 갖는 터치 패널 조립체(200)의 분해도를 도시한다. 터치 패널 조립체(200)는 박막 기판(205)을 갖는다. 장식용 잉크 층(210) 및 기능 잉크 층(202)는 박막 기판(205)상에 인쇄된다. 열가소성수지 모딩(209)은 박막 기판(205)의 B-표면상에 몰딩된다.
장식용 그래픽(210) 및 장식용 층(206)은 박막(205)상에 인쇄될 수 있고, 또는 기능 잉크 층(202)은 장식용 층(206)상에 직접적으로 인쇄될 수 있다. 어떤 예들에서, 전극들(203)은 투명하고 전도성을 갖는 것과 같은 투명한 전도성 잉크로 인쇄된다. 트레이스들(204)은 반투명 또는 불투명하다.
다양한 층들이 조합되어 기능 물품을 형성할 수 있는 방법을 더욱 잘 설명하기 위해, 도 3a 및 3b는 일 실시 예에 따른 3차원 형태를 갖는 전자 장치(300)를 도시한다. 전자 장치(300)는 기능 잉크 층, 직접적으로 도시되지 않은, 을 포함하는 몰딩된 패널(301)을 갖는다. 인쇄되고 형성된 박막 기판은 기능 구역(303, 306)을 갖도록 몰딩될 수 있다. 기능 구역(303, 306)은 3차원 형태와 관련된 윤곽 부분에 의해 걸쳐질 수 있다. 기능 구역(303, 306) 각각은 백라이팅(backlighting) 구역(304) 및 심볼(305)를 포함할 수 있다.
박막 층(302)는 장식용 잉크 층 및 기능 잉크 층이 플라스틱 박막 기판상에 인쇄된 후에 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 및 유사한 것들을 포함하는 열가소성수지 물질과 같이 박막 기판과 양립가능한 물질이 몰딩 공정들에 사용될 수 있다.
도 3b에서 보여지는 것처럼, 전자 장치(300)는 반-미생물(또는 항균성, anti-microbial) 및 유사한 것들과 같은 상이한 응용들에 따라 표면(307)의 표면 특성을 제공받을 수 있다. 예를 들어, 표면 특성은 독립적인 박막 층을 적용하는 것에 의해, 예를 들어 뿌리기 응용, 박막 응용을 통해, 또는 분자 수준에서 혼합물로서 화학적 특징을 물질 그 자체에 통합하는 것에 의해, 또는 몰딩 공간 내에 물질을 적용하는 것 또는 형성 동안 항균성 중개자, 친유성 또는 소수성 중개자 또는 그와 유사한 것들과 같은 화학 물질을 물질에 주입하는 데 사용될 수 있는 장비를 열형성하는 것에 의해 구성되거나 수정될 수 있다.
물질 층(311)은 그림(308)에서 보여지는 것처럼, 뿌리기 또는 그와 유사한 것들에 의한 것과 같이, 예를 들어 그림(309)에서 보여지는 것처럼 분자 주입에서 표면(307) 내에 실장될 수 있는 또는 그림(310)에서 보여지는 것처럼 표면(307)상에 분리된 채로 통합된 박막 층처럼 적용될 수 있는, 표면(307)상에 적용될 수 있다. 다양한 수정들이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 뿌리기 응용을 대신하여, 중개자가 전자 장치(300)의 주입 몰딩 공정에서 사용되는 수지(resin)에 혼합될 수 있다. 대안적으로, 표면 특성은 독립적인 박막 층의 물질 특성과 관련될 수 있다.
위에서 설명된 기능 표면 층은 표면 수정을 통해 반-지문 특성, 친유성 특성 또는 그와 유사한 것을 더 포함할 수 있다. 친유성 화학 물질을 적용함으로써와 같이 전자 장치(300)의 표면(307)을 처리함으로써, 추가적인 속성이 실현될 수 있다. 예를 들어, 코팅이 전자 장치(300)상에 단단한 표면을 생성하는 데 사용되어, 그럼에도 마모, 스크래치 및 유사한 것들에 대한 저항을 증가시킬 수 있다.
어떤 예들에서, 묘사된 것과 같이, 전자 장치(300)의 표면(307)은 항균성 중개자 층으로 코팅될 수 있다. 은 기반의 중개자, 징크 피리치온(zinc pyrithione) 기반의 중개자 또는 그와 유사한 것들과 같은 중개자는 미생물, 곰팡이, 박테리아 또는 그와 유사한 것들을 죽이기 위해 적용되어 여러 사람에 의해 다루어진 물품들에 대한 교차 오염 또는 감염의 위험을 크게 감소시킬 수 있다. 항균성 효과는 항균성 중개자를 주입 몰딩 공정에서 사용되는 수지에 혼합함으로써 또는 전자 장치(300)의 표면(307)상에 직접 뿌림으로써 또는 제조 공정에서 보다 일찍 중개자를 박막 및 그와 유사한 것들에 통합함으로써 전자 장치(300) 표면상에서 달성될 수 있다.
표면은 플루오르 화학 또는 지방족 우레탄 또는 그와 유사한 것들과 같은 소수성 물질층으로 표면(307)을 코팅함으로써 쉬운 클리닝(cleaning)을 위해 더 처리될 수 있다. 소수성 표면 특징들은 물이 물품의의 표면에서 쉽게 굴러 떨어지게 하고, 그렇게 함으로써 먼지와 다른 오염물질들을 장치(300) 표면으로부터 휩쓸어간다.
상이한 층들은 형성되고 몰딩된 박막 기판에 포함될 수 있다. 조명 층(400)을 보여주는 도 4에서 열거된 것들과 같은 다양한 층들이 3차원 모양으로 형성되어 여기서 설명된 전자 제품의 제조에 사용될 수 있다. 조명 층(400)은 AC 전자발광, DC 전자발광, 유기 LED 및 그와 유사한 것들과 같은 조명 요소들로 인쇄될 수 있다.
AC 전자발광(EL)을 사용하는 예시적인 조명 층(400); 조명 기능 층은 투명한 전도성 잉크(401), 인광체(phosphor) 잉크 층(402), 3개 층 이상의 유전체 잉크 층(403), 제 2 전도성 잉크 층(404) 및 투명한 프라이머 잉크(405)로 구성될 수 있다. 인광체 잉크 층(402)는 전도성 잉크 층(401)과 유전체 잉크 층(403) 사이에 끼워지고, 유전체 잉크 층(403)은 선택적 전류가 인가될 때, 인광체 잉크 층(402)이 빛을 방출하게 하는 전극으로서 기능한다. 인을 함유한 잉크 층(402)는 지르콘 황화물 또는 그와 유사한 것과 같은 어떤 인광체 물질로 인쇄될 수 있고, 인광체 물질은 전기적 전류가 인가될 때 빛을 방출한다. 유전체 층(403)은 EL 응용과 호환가능한 어떤 유전체 잉크들로 인쇄된다. 은 전도성 잉크 층(404)는 전기 전도에 사용되는 EL 층에 대한 제 2 또는 후방 전극으로서 기능한다. 유전체 층은 은 전도성 잉크 층 위에 인쇄되어 주입 몰딩 및 처리 동안에 은 회로를 보호한다.
예시적인 터치 센서 층은 전도성 잉크들, 은 전도성 잉크, PEDOT 전도성 잉크 및 유사한 것들,과 같은 전도성 잉크들을 사용하여 인쇄된 전극들 및 트레이스들로 더 구성될 수 있다. 그렇게 형성된 전도성 전극들은 예를 들어, 정전식 터치 센서의 경우에서처럼, 예를 들어 손가락이 전계의 범위 내에 위치하거나 또는 감지 구역에 직접 접촉할 때 전하 용량 변화를 경험하는 곳을 가로질러 전계가 인가될 수 있는 감지 구역으로서 기능한다. 전계 내의 변화는 그 다음 마이크로-프로세서(micro-processor)에 의해 감지되고 해석될 것이다.
투명한 전도성 잉크 층의 높은 투과율은 조명 층으로부터의 빛이 플라스틱 박막을 통과하고 사용자에게 보이는(visible) 표시를 제공하게 하는 반면에, 다양한 절연 층들은 기능 층들을 분리하고 상이하게 대전된(charged) 층들 사이의 어떤 합선 회로를 방지한다. 접지 층이 투명한 전도성 잉크로 인쇄되고, 투명한 전도성 잉크는 조명 층에 의해 생산된 빛의 투과율을 손상하지 않고 그럼에도 조명 층에 의해 생성된 전계를 차폐하여 전계 간섭이 정전식 감지 구역으로 유도되는 것을 방지할 것이라는 점이 인정될 것이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치(500)를 도시한다. 전자 장치(500)는 박막 삽입 몰딩 기술(Film Insert Moulding Technology, FIM) 부분 및 커넥터 조립체(507)를 포함한다. FIM 부분은 투명한 몰딩된 플라스틱 부분(501), 박막(502), 장식용 층(503), 터치 센서 층(504), 접지 층(512), 조명 층(505) 및 과-몰딩된 열가소성수지(506)를 포함한다. 커넥터 조립체(507)는 터치 센서 층(504)를 인쇄된 회로 기판 또는 그와 유사한 것과 같은 물리적 플랫폼을 통해 접근가능한 외부 드라이버 또는 제어기에 연결하도록 구성될 수 있고, 그것은 또한 조명 층(505) 또는 그와 유사한 것들에 전력을 공급하는 전력 인버터와 같은 다른 요소들을 수용할 수 있다.
투명한 몰딩된 플라스틱 부분(501)은 몰딩된 플라스틱 층을 포함하고, 몰딩된 플라스틱 층은 실시 예들에 따라 예를 들어, 박막(502)위로 5mm 이하의 두께를 갖도록 제공될 수 있다. 박막(502)는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 어떤 제조 공정 내의 공정 파라미터들을 견딜 수 있는 다른 열가소성 물질을 포함하는 플라스틱 물질로 구성될 수 있고, 제조 공정들은 주입 몰딩, 열형성, 고압 형성, 액압 형성(hydroforming), 주입 몰딩 공정들을 포함한다. 공정 파라미터들은 압력, 온도 및 순환 시간을 포함할 수 있다.
박막(502)는 또한 장식용 잉크 및 기능 잉크의 인쇄를 위한 기판으로서 기능하고 또는 전도성 풀, 전도성 잉크, 조명 잉크 또는 그와 유사한 것과 같이 장식용 층(503)을 형성하기 위해 사용되는 풀로서 기능한다. 장식용 층(503)은 복수의 장식용 잉크 층들로 구성된다. 기능 잉크는 박막(502)의 어느 한 면에 인쇄될 수 있다. 터치 센서 층(504)는 전도성 잉크를 사용하여 인쇄되는 전극(508) 및 트레이스(509)를 포함하여 정전식 스위치들을 형성할 수 있다.
접지 층(510)은 투명한 전도성 및 고립된 잉크로 인쇄되고, 잉크는 조명 층에 의해 생산된 빛의 투과율을 손상하지 않고 그럼에도 조명 층을 통전시켜 생성되는 전계를 차폐하여 간섭이 정전식 감지 구역으로 유도되는 것을 방지할 것이다.
조명 층(505)는 상이한 기능 층들; 투명한 전도성 잉크 층, 조명 원소 층, 은 전도성 잉크 층, 로 구성될 수 있다.
터치 센서 층(504)는 전자 장치(500)를 위한 전방 전극이다. 터치 센서 층(504)의 높은 투과율은 조명 층(505)으로부터의 빛이 시청자에게 쉽게 보일 수 있게 한다. 인쇄된 조명 층은 전기 전류가 인가될 때 빛을 방출한다.
열가소성수지 몰딩(506)은 FIM 부분에 구조적인 강도를 제공하는 플라스틱 층이다. 열가소성 몰딩(506)은 나오는 트레이스들(509)을 위한 구멍(511)을 갖는다. 기판은 전방 표면 및 후방 표면을 갖고, 전방 표면 또는 후방 표면은 모두 장식용 잉크 층으로 인쇄되고 설계된 그래픽을 생산하기 위해 고쳐질 수 있다. 전도성 잉크는 그래픽 층 위에 인쇄되어 정전식 감지 구역을 생산할 수 있다. 유전체 층들은 정전식 감지 구역 및 유전체 층 위에 인쇄된 발광 물질 층 위에 인쇄될 수 있다. 적절한 곳에서 다른 층들을 따라 조명 층은 광원을 생성하도록 고쳐져서 백라이팅(backlighting)을 요구하는 박막 스위치들 또는 구역의 영역들을 비출 수 있다. 기능화된 박막은 그 다음 다이 컷(die cut)되고, 고압 형성, 블로 형성(blow forming) 및 그 유사한 것들로 형성되고 주입 몰딩되어 최종 제품을 생산한다. 그 후에, 꼬리 커넥터, 지브라 커넥터, 또는 그 유사한 것과 같은 커넥터가 부착될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 커넥터 조립체(600)의 분해도이다. 커넥터 조립기(600)은 커넥터(601), 케넥터 홀더(602), 인쇄 회로 기판(PCB, 604)을 갖는다. 커넥터(601)는 지브라 커넥터 또는 그와 유사한 것일 수 있다. 커넥터 홀더(602)는 한 쌍의 플레이트 구멍들(607)을 갖고, 각각의 플레이트 구멍(607)은 나사(606)을 받기 위한 것이다. 인쇄 회로 기판(604)은 4개의 PCB 구멍들(605)를 갖고, 각각의 구멍(605)은 나사(606)을 받기 위한 것이다.
실시 예에서, 인쇄 동안 전도성 트레이스들이 전도성 잉크에 의해 형성된다. 이 전도성 트레이스들은 외부 접합 연결점에 연결된다. 빈 공간(511)이 커넥터(601), 지브라 커넥터와 같은,를 맞추기 위해 열가소성수지 몰딩(506) 내에 생성되어 전도성 트레이스들을 외부의 연결하는 점에 연결한다. 일련의 전도성 핑거(finger)들이 박막(502)상에 인쇄될 수 있고, 그 다음 박막(502)이 인쇄 회로 기판(604)에 연결될 수 있다. PCB는 그 다음 나사(606)에 의한 것과 같은 종래의 잠금 수단을 이용하여 FIM 부분에 잠금된다.
도 7a는 일 실시 예에 따른 전자 장치(700)를 보여준다. 전자 장치(700)는 박막(702), 장식용 층(703), 터치 센서 층(704), 접지 층(708), 조명 층(705)를 포함하는 6개의 부분을 가져 조명 영역, 몰딩된 플라스틱(706), 외부 드라이버 또는 인쇄 회로 기판(PCB)와 같은 회로 플랫폼에 탑재된 제어기와 연결하도록 구성된 커넥터 조립체(707)를 형성하고, 전자 장치(700)는 전력 인버터 또는 그와 유사한 것이 제공될 수 있다.
도 7b는 일 실시 예에 따른 전자 장치(710)를 보여준다. 전자 장치(710)은 투명한 몰딩된 플라스틱 부분(701), 박막(702), 장식용 층(703), 터치 센서 층(704), 몰딩된 플라스틱(706) 및 커넥터 조립체(707)를 갖는다. 전자 장치(710)에 현저하게 없는 것은 조명 층(705)이다. 백라이팅 기능은 발광 다이오드(LEDs), 형광 발광, CCFL, 또는 그와 유사한 것과 같은 당업자에 의해 인정될 수 있는 외부 광원(미도시)을 이용하여 저낮 장치(710) 내에 여전히 제공된다.
도 7c는 일 실시 예에 따른 또 다른 전자 장치(720)를 보여준다. 전자 장치(720)는 투명한 몰딩된 플라스틱 부분(701), 박막(702), 장식용 층(703), 조명 층(705), 몰딩된 플라스틱(706) 및 커넥터 조립체(707)를 포함한다. 전자 장치(720)에 현저하게 없는 것은 터치 센서 층(704)이다. 대신에, 입력 기능은 기계적 스위치, 촉각 입력 장치, 또는 그와 유사한 것들의 이용을 통해 달성될 수 있다. 그러나, 실시 예들에 따라서, 조명 층(705)이 여전히 여기서 설명된 것처럼 윤곽이 만들어지고 기계적 스위치 또는 버튼을 위한 백라이팅 원천으로서 사용될 수 있다는 점이 주의될 것이다.
상호 연결 시스템은 양 끝단에서 케이블과 커넥터로 구성된다. 박막은 인쇄된 회로이고 이것은 “연결선(pig tail)”과 같은 회로의 연장이므로, 전도성 잉크 회로(CIC)는 가장 곧은(straight) 전달 수단이다. “연결선”의 끝은 마모 및 분자 이동에 있어 잉크 표면을 보호하기 위해 카본 잉크로 인쇄될 것을 요구할 수 있다.
이 방법은 정규 FIM 설계 및 역 FIM 설계 모두에 적용될 수 있다. 그러나, 설계의 유효성은 “연결선”의 유연성에 의존하며, 그것은 사용된 박막의 두께에 비례한다. “연결선”은 생산 시스템이 환경 인증 시험을 만족할 수 있도록 생산 시스템 설계에 기초하여 설계될 것을 요구한다.
대안적으로, FFC(Flat Flexible Cable) 또는 FPC(Flexible Printed Circuit)가 박막과 보드 사이에서 다리를 놓는 데 사용될 수 있다. 박막과 FFC 또는 FPC 사이에서 다리를 놓는 커넥터들은 지브라 커넥터 또는 ACF(Anisotropic Conductive Film adhesives)일 수 있다. ACF는 두 유형들, PSA(Pressure Sensitive Adhesive) 또는 열가소성수지 접착제,를 포함할 수 있다.
연결선/CIC, FFC, FPC 및 PCB 사이의 연결은 PCB상에 납땜되거나 결합된 낮은 삽입력(Low Insertion Force, LIF) 또는 영 삽입력(Zeor Insertion Force, ZIF) 커넥터를 요구할 수 있다. FFC는 대안적으로 직접적으로 PCB에 납땜될 수 있다. 기계적 핀 또는 커넥터 용기는 직접적으로 CIC 및 FPC에 권축(crimp)되어 CIC 및 FPC의 끝단이 직접적으로 PCB에 납땜되거나 PCB상의 헤더로 꽂힐 수 있게 한다.
상호 연결 설계는 또한 PCB에 연결되는 단자의 위치를 포함한다. 이러한 목적에 기여할 수 있는 박막 뒤에 직접적으로 있는 세 개의 위치들이 있다. 연결의 위치 및 방법의 상세한 내용이 도 8 내지 도 39에서 보여지고, 이제 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 8은 전방 주입 몰딩 설계와 함께하는 “연결선”을 보여준다. 박막은 위 외표면(top appearance surface, 인쇄되지 않은 표면 또는 A 표면)상의 장식용(804) 및 기능(805) 잉크 인쇄로 형성되고 이어서 박막의 인쇄된 면(B-표면)상의 불투명한 플라스틱(806)으로 주입 몰딩된다. 도 10에서의 외부 광원(2007)이 장식용 층(804)상에 인쇄된 그래픽에 백라이트를 비출 때, 도 10의 광 차단기(1006)와 같이 이 불투명한 플라스틱(806)은 탑재하는 PCB(807)를 위한 구조로서 기여한다.
“연결선(803)”은 박막 기판(802)로부터 연장된 부분이고, 그것은 전도성 트레이스들(805)로 인쇄된다. 박막의 연장된 부분은 자유 끝단이 커넥터(808), ZIF 또는 LIF 중 어느 하나,와 맞물릴 때, 인쇄된 감지 스위치 회로(805)와 PCB(807)의 연결 또는 가교로서 기여한다. 커넥터(808)는 PCB(807)상에 납땜된다. 그것은 또한 기계적으로 PCB(807)상에 탑재될 수도 있다.
대안적으로, 투명한 플라스틱(905)은 박막의 인쇄 면에서 몰딩될 수 있고, 투명한 플라스틱(905) 너머의 불투명한 플라스틱인 제 2 몰딩(906)이 잇따라 올 수 있다. “연결선(902)”은 PCB(907)상에 납땜된 커넥터(908)을 통해 인쇄된 스위치 회로(904)와 PCB(907)를 가교한다. 이러한 구성은 도 9에서 보여진다.
“연결선”을 이용하는 완전한 상호 연결 시스템은 도 10에서 보여진다. 투명한 플라스틱(1002)는 인쇄된 박막 기판(1004)의 인쇄된 표면에서 주입 몰딩된다. 제 2 플라스틱 몰딩(1003)은 불투명하고 LED(1007)을 위한 광 차단기(1007)로서 기여한다.
ACF의 응용이 도 11에서 보여진다. 장식용(1103) 및 기능(1104) 잉크 층들을 구비한 형성된 박막 기판은 위 외표면(인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면)상의 투명한 플라스틱 주입 몰딩(1101)을 갖고 이후의 박막의 인쇄된 면(B-표면)상의 불투명한 플라스틱으로 몰딩된다. 이 불투명한 플라스틱(1105)은 외부 광원(도 13에서 보여지는 1307)이 장식용 층(1103)상에 인쇄된 그래픽들을 위한 백라이팅을 제공하는 사용되고 있을 때 도 13에서의 광 차단기(1306)와 같이 탑재하는 PCB(1108)를 위한 구조로서 기여한다. 인쇄된 전도성 트레이스들(1104)은 부분적으로 테두리(1110)에 노출된다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스들의 노출된 부분(1111)은 단자 끝으로서 기여한다. FPC(1107) 또는 유연성 있는 케이블은 ACF(1106)을 통해 단자 끝에 부착되고, FPC 또는 유연성 있는 케이블의 다른 끝은 PCB(1108)상에 납땜된 ZIF, LIF와 같은 커넥터(1109)에 맞물릴 것이다.
대안적으로, 투명한 플라스틱(1204)은 또한 박막의 인쇄된 측면에서 몰딩되고, 투명한 플라스티 너머의 불투명한 제 2 몰딩(1206)이 뒤따른다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스들(1211)의 노출된 부분(1210)은 부분의 단자 끝으로서 기여한다. 유연성 있는 인쇄 회로(FPC, 1207) 또는 유연성 있는 케이블은 한 끝에서 AFC(1206), PSA 또는 열가소성 접착제 중 어느 하나,를 통해 단자 끝에 붙는다. 다른 끝은 PCB(1208)상에 납땜된 ZIF, LIF와 같은 커넥터(1209)와 맞물린다. 이러한 구성은 도 12에서 보여진다.
측면 벽상의, 외표면에 평행한(근접한) ACF를 이용한 완전한 상호 연결 시스템은 도 13 및 14에서 보여진다. 투명한 플라스틱(1302)은 인쇄된 박막 기판(1304)의 인쇄된 표면에서 주입 몰딩된다 제 2 플라스틱 몰딩(1303)은 불투명하고 광원 LED(1307)을 위한 광 차단기(1306)로서 기여한다. 도 14는 함께 조립된 FFC 또는 FPC 및 ACF의 개념을 보여준다.
도 15는 ACF PSA 응용 및 탄성 중합체 커넥터 응용의 조합을 보여준다. 장식용(1503) 및 기능(1504) 잉크 층들을 구비한 형성된 박막 기판은 위 외표면(인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면)상의 투명한 플라스틱 주입 몰딩(1501)을 갖고 이어서 박막의 인쇄된 면(B-표면)상의 불투명한 플라스틱(1505)으로 몰딩된다. 이 불투명한 플라스틱(1505)은 외부 광원(도 16에서 보여지는 1602)이 장식용 층 위에 인쇄된 그래픽을 백라이팅할 때 광 차단기(도 16에서 보여지는 1601)와 같이 탑재하는 PCB(1511)를 위한 구조로서 기여한다. 이 조립체에서, 인쇄된 전도성 트레이스들은 부분적으로 부분(1506)의 테두리에서 노출된다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스의 노출된 부분(1504)은 단자 끝으로서 기여한다. 유연성 있는 인쇄된 회로(FPC, 1508) 또는 유연성 있는 케이블은 한 끝에서 ACF를 통해 단자 끝에 부착되고, 다른 끝은 PCB(1511)상의 커넥터(1512), ZIF 또는 LIF 중 어느 하나,에 맞물린다.
탄성 중합체 스페이서(elastomer spacer, 1509)는 FPC(1508) 또는 FFC의 상위에 배치된다. 이 탄성 중합체 스페이서(1509)는 PSA(1507) 등과 함께 ACF상에서 용수철 압축을 제공하여 몰딩된 부분(1504)의 단자 끝과 연결 FPC 또는 FFC(1508) 사이의 접촉을 강화한다. 탄성 중합체 스페이서(1509)는 불투명한 플라스틱 몰딩(1505)으로부터 홀더를 통해 또는 불투명한 플라스틱 몰딩(1505)에 부착된 독립적인 부분(1510)을 통해 구속될 수 있다. FPC 또는 FFC(1508)의 다른 끝은 PCB(1511)상의 납땜된 또는 달라붙은 ZIF, LIF와 같은 커넥터(1512)에 맞물린다.
압축 부하 상호 연결을 구비한 측면 벽상의, 외표면에 평행한(근접한) ACF를 이용한 완전한 상호 연결 시스템은 도 16에서 보여진다.
도 17은 ACF 응용의 또 다른 구성을 보여준다. 장식용(1703) 및 기능(1704) 잉크 층들과 함께 형성된 박막 기판은 위 외표면(인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면)상의 투명한 플라스틱 주입 몰딩(1701)을 갖고 이어서 박막의 인쇄된 면(B-표면)상의 불투명한 플라스틱(1705)로 몰딩된다. 이 불투명한 플라스틱(1705)은 장식 층 위에 인쇄된 그래픽을 백라이팅하는 외부 광원(1802)에 대한 광 차단기(1801)와 같이 탑재하는 PCB(1708)를 위한 구조로서 기여한다. 인쇄된 전도성 트레이스들(1704)은 참조번호(1710)에서 보여지는 것처럼 장식용 층의 뒤에서 부분적으로 노출된다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스들의 노출된 부분(1704)은 단자 끝으로서 기여한다. 유연성 있는 인쇄된 회로(FPC, 1707) 또는 유연성 있는 케이블은 ACF(1706), PSA 또는 열가소성수지 접착제 중 어느 하나,를 통해 단자 끝에 붙고, 다른 끝은 커넥터(1709), PCB(1708)상에 납땜된 IF 또는 LIF 중 어느 하나,에 맞물린다.
장식용 표면 상호 연결 뒤의 ACF를 이용한 완전한 상호 연결 시스템이 도 18에서 보여진다.
도 19는 ACF PSA 응용과 탄성 중합체 커넥터 응용의 조합을 보여준다. 장식용(1903) 및 기능(1904) 잉크 층과 함께 형성된 박막은 위 외표면(인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면)상의 투명한 플라스틱 주입 몰딩(1901)을 갖고 이어서 박막의 인쇄된 면상의 불투명한 플라스틱(1905)으로 몰딩된다.
이 불투명한 플라스틱(1905)는 외부 광원(도 20에서 보여지는 2002)이 장식 층 내의 인쇄된 그래픽들을 백라이팅할 때 도 20의 광 차단기(2001)와 같이 탑재하는 PCB(1910)를 위한 구조로서 기여한다. 인쇄된 전도성 트레이스들(1913)은 장식용 층의 뒤에서 구멍(1912)과 함께 노출된다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스의 노출된 부분(1913)은 단자 끝으로서 기여한다. 유연성 있는 인쇄된 회로(FPC, 1907) 또는 유연성 있는 케이블은 ACF PSA(1906)을 통해 단자 끝에 부착되고, 다른 끝은 PCB(1910)상의 커넥터(1911), ZIF 또는 LIF 중 어느 하나,에 맞물린다.
탄성 중합체 스페이서(1908)은 FPC(1907) 또는 FFC의 상위에 배치된다. 이 탄성 중합체 스페이서(1908)는 PSA(1906) 위 등에 용수철 압력을 제공하여, 단자 트레이스와 연결 FPC(1907) 또는 FFC 사이의 접촉을 강화시킨다. 탄성 중합체 스페이서(1908)는 불투명한 플라스팅 몰딩(1905) 상의 홀더 또는 불투명한 플라스틱 몰딩(1905)에 부착된 독립적인 부분(1909)을 통해 구속될 수 있다. FPC(1907) 또는 FFC의 다른 끝은 PCB(1910)상에 납땜된 또는 붙은 ZIF, LIF와 같은 커넥터(1911)에 맞물린다.
상호 연결을 잠그는 탄성 중합체를 구비한 장식용 표면 뒤의 ACF를 이용하는 완전한 상호 연결 시스템은 도 20 및 21에서 보여진다.
도 22는 ACF 응용의 또 다른 구성을 보여준다. 장식용(2203) 및 기능(2204) 잉크 층과 함께 형성된 박막 기판은 위 외표면(인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면)상의 투명한 플라스틱 주입 몰딩(2201)을 갖고, 이어서 박막의 인쇄된 면상의 불투명한 플라스틱(2205)으로 몰딩된다. 이 불투명한 플라스틱(2205)은 외부 광원(도 24에서 2402)이 장식용 층(2203)상에 인쇄된 그래픽을 백라이팅할 때 광 차단기(도 24에서 2401)와 같이 탑재하는 PCB(2209)를 위한 구조로서 기여한다. 이 조합체이서, 회로 트레이스들(2204)은 측면 벽(2206)에서 부분적으로 노출된다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스들(2204)의 노출된 부분은 부분의 단자 끝으로서 기여한다. 유연성 있는 인쇄된 회로(2208) 또는 유연성 있는 케이블은 ACF(2207), PSA 또는 열가소성수지 접착제 중 어느 하나,를 통해 단자 끝에 붙는다; 다른 끝은 PCB(2209)상에서 커넥터(2210), ZIF 또는 LIF 중 어느 하나,와 맞물린다.
박막의 외표면 상의 투명한 플라스틱(2304)은 또한 박막의 인쇄된 면에서 몰딩되고 불투명한 플라스틱(2306)인 제 2 몰딩이 뒤따를 수 있다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스의 노출된 부분(2303)은 부분의 단자 끝으로서 기여한다. 유연성 있는 인쇄된 회로(2308) 또는 유연성 있는 케이블은 ACF, PSA 또는 열가소성수지 접착제 중 어느 하나,를 통해서 단자 끝에 붙는다; 다른 끝은 PCB(2309)상의 커넥터, ZIF 또는 LIF 또는 그와 유사한 것,에 맞물린다. 이러한 구성은 도 23에서 보여진다.
측면 벽상의, 외표면 상호 연결에 수평인(근접한), ACF를 이용한 완전한 상호 연결 시스템은 도 24 및 25에서 보여진다.
도 26은 탄성 중합체 커넥터 응용의 예를 보여준다. 장식용(2603) 및 기능(2604) 잉크 층들과 함께 형성된 박막은 위 외표면(인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면)상의 투명한 플라스틱 주입 몰딩(2601)을 갖고, 이어서 박막의 인쇄된 면(B-표면)상의 불투명한 플라스틱으로 몰딩된다. 불투명한 플라스틱은 장식용 층 위의 인쇄된 그래픽에 백라이팅하는 외부 광원(도 27에서 2702)을 위한 광 차단기(도 27에서 2701)과 같이 탑재하는 PCB(2607)을 위한 구조로서 기여한다. 인쇄된 전도성 트레이스들은 장식용 층의 뒤에서 부분적으로 노출(2608)된다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스의 노출된 부분(2609)은 단자 끝으로서 기여한다. 탄성 중합체 커넥터(2606), 지브라 커넥터와 같은,는 인쇄된 전도성 트레이스들(2609)를 PCB(2607) 트레이스들에 연결한다. 탄성 중합체 커넥터(2606)은 불투명한 플라스틱 몰딩(2605)상의 홀더를 통해 구속될 수 있고 또는, 도 26에서 보여지는 것처럼 독립적인 홀더가 불투명한 플라스틱 몰딩(2605)에 부착된다.
지브라 커넥터(2606)은 마주보는 미러-이미지(mirror-image) 패드 패턴들 사이에서 구부러질 때, 유연한 표면-대-표면(surface-to-surface) 압축 컨넥터를 제공하는 납땜을 요구하지 않는 영 삽입력 커넥터이다. 탄성 중합체 커넥터들은 전도성 및 비전도성 실리콘 고무의 교차하는 층들로 구성된다. 실리콘 고무는 훌륭한 노화 속성, 화학적 안정성, 전기적 신뢰성 및 충격과 진동에 있어서 우수한 성능을 갖기 때문에, 기초 물질이 된다. 그것은 또한 접촉 표면들을 보호하는 개스킷(gasket)과 유사한 봉인을 제공한다.
전도성 층들은 실리콘 고무 내에서 분산되는 작은 전도성 입자들로 구성된다. 전도성 층들 각각의 안에서, 전도성 입자들은 수천의 전도성 경로를 만들어낸다. 그러므로, 각각의 전도성 층은 기판 인터페이스에서 다중 접촉점들을 제공한다. 전도성 층들이 접합 패드들 사이의 접촉을 보장하는 동안, 비전도성 층들은 전도성 층들을 서로로부터 격리시킨다. 이러한 수천의 전도성 경로로들과 연결된 다중 층들은 신뢰할 수 있는 전기적 연결을 보장한다.
장식용 표면 상호 연결 뒤의 탄성 중합체를 이용한 완전한 상호 연결 시스템은 도 27에서 보여진다.
이러한 방법은 상호 연결을 위한 적절한 구역을 위치시키기 위한 많은 선택권을 제공한다. 그것은 연결 구역 상에서 더 나은 기계적 스트레스 제어를 갖는다. 조임력(clamping force)은 나사에 의해 제어된다.
탄성 중합체 커넥터의 또 다른 응용이 도 28에서 보여진다. 장식용(2803) 및 기능(2804) 잉크 층들로 형성된 박막 기판은 위 외표면(인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면)상의 투명한 플라스틱 주입 몰딩(2801)을 갖고 이어서 박막의 인쇄된 면(B-표면)상의 불투명한 플라스틱(2805)으로 몰딩된다. 이 불투명한 플라스틱(2805)는 외부 광원(2902)이 장식용 층 위에 인쇄된 그래픽을 백라이팅할 때 광 차단기(2901)과 같이 탑재하는 PCB(2802)를 위한 구조로서 기여한다. 회로 인쇄된 전도성 트레이스들(2804)은 테두리 부분(2809)에서 부분적으로 노출된다. 박막의 인쇄된 전도성 트레이스들의 노출된 부분 단자 끝으로서 기여한다. 탄성 중합체 커넥터(2806), 지브라 커넥터와 같은,는 인쇄 전도성 트레이스들(2804)를 PCB(2808) 트레이스들에 직접적으로 연결하는 데 사용될 것이다. 탄성 중합체 커넥터(2806)은 또한 불투명한 플라스틱 몰딩(2805)상의 홀더 또는 불투명한 플라스틱 몰딩(2805)에 부착된 독립적인 홀더(2807)를 통해 구속될 수 있다.
측면 벽상의, 외표면 상호 연결에 평행한(근접한), 탄성 중합체 커넥터를 이용한 완전한 상호 연결 시스템은 도 29에서 보여진다.
이러한 방법은 상호 연결을 위한 적절한 구역을 위치시키는 많은 선택권을 제공한다. 그것은 연결 구역 상에서 더 좋은 기계적 스트레스 제어를 갖는다. 조임력은 나사에 의해 제어된다.
촉각 피드백은 장치를 통해 사용자에게 힘, 진동 및/또는 움직임을 적용함으로써 우리의 터치 감각을 이용한다.
－ 터치는 우리가 태어날 때 발달하는 최초의 감각이고 죽기 전에 사용되는 최후의 감각이다.
－ 그것은 시각보다 20배 더 빠르다.
－ 장치와의 지속적인 사용자 상호 작용이 필요하지 않다.
－ 인간은 1000 헤르츠(Hz)까지 진동에 매우 민감하다(250 헤르츠에서 가장 민감함)
－ 사용자는 모바일 장치보다 더 주변의 실제 환경 및 사람들과 상호 작용할 수 있다.
촉각 피드백은 변화하는 빈도 및 민감도를 갖는 진동 알람(alarm)을 이용한 효과적인 통신 모드로서 사용될 수 있다. 촉각은 자기수용성 감각 및 촉각성 감각 모두를 포함하고, 다른 감각들과 협력하여, 또는 전자 응용들과의 상호 작용에 터치(촉각성) 감각 및 제어를 적용하는 과학을 포함한다.
촉각 기술 스펙트럼(spectrum)은 다음을 포함할 수 있다.
－ 질량/무게
－ 단단함/멈춤쇠
－ 점성/감쇠
－ 거침/질감
－ 펄스(맥박)
－ 파형
－ 진동
－ 동시적 합성 효과
전자 장치의 표면은 인쇄된 박막으로부터 특정한 미리 결정된 기능을 나타내는 다양한 윤곽들로 설계될 수 있다. 둥근 오목 영역의 단일 터치는 박막상의 터치 패드를 작동시킬 것이고, 특정한 신호가 상호 작용을 통해 제어기로 보내질 것이다. 회전 구역의 오목한 부분은 사용자의 손가락을 회전 구역 아래에 위치한 터치 패드 주변으로 안내한다. 유사하게, 미끄러짐 구역을 위한 오목한 구역은 손가락이 미끄러짐을 따라 움직이도록 안내하여 제어 파라미터들을 변화시킨다. 사용자는 표면의 윤곽을 느끼고, 동시에 사용자는 표면상에서 거침/촉감 또는 특정하게 설계된 돌출부를 느낄 수 있어 터치 구역의 특정한 기능을 인식할 수 있다. 멈춤(detention)이 터치 패드 위치의 더 나은 인식을 제공하기 위해 표면에 추가될 수 있다. 도 30은 손가락이 표면을 터치할 때의 멈춤 및 마찰 촉각 피드백을 보여준다.
불투명한 플라스틱 몰딩의 뒤에 버저(buzzer)를 탑재함으로써 오디오 장치가 시스템에 추가될 수 있다. 버저는 손가락이 터치 패드가 위치한 구역에서 표면을 터치할 때 활성화될 것이다.
손가락이 터치 패드 표면을 터치하거나 그에 근접할 때, 마이크로컨트롤러(microcontroller)는 PWM 신호를 생성하여 사용자에 대해 들을 수 있는 피드백을 생산하도록 버저를 구동한다. 들을 수 있는 소리는 음악, 노래 또는 사용자를 경고하는 다른 경고 소리로 미리 프로그램될 수 있다. 소리는 손가락이 감지 구역으로부터 벗어날 때 자동적으로 꺼진다.
유사하게, 다른 촉각 장치들, 진동기와 같은,이 불투명한 플라스틱 몰딩의 뒤에 탑재될 수 있다. 진동으로부터의 펄스는 터치 패드들이 인쇄되어 사용자에 대한 추가 피드백이 달성될 수 있는 전자 장치의 표면을 터치하거나 미끄러질 때 손가락 끝에서 느껴질 수 있다. 진동기는 자루(shaft)에 탑재된 불균형한 균형추(counter weight)를 구비한 DC 전동기일 수 있다. 터치 패드가 위치될 때 손가락이 장치의 표면을 터치할 때, 마이크로컨트롤러는 전동기를 켜고, 손가락이 터치 패드를 떠날 때 전동기는 자동적으로 꺼질 것이다.
도 31은 터치 센서, 조명 또는 양쪽 모두와 같은 전자 장치를 생산하는 FIM 공정을 도시한다. 그것은 도한 형성과 몰딩에 있어서 상이한 구성들을 도시한다.
3110에서, 박막 기판은 통(roll) 형태로부터 크기를 맞추기 위해 잘려진다. 박막 기판은 폴리카보네이트 또는 PET일 수 있다. 박막 두께는 0.175부터 0.5 밀리미터(mm)까지 달라진다. 박막 기판의 표면 마감질(finish)은 광택-광택(glossy-glossy), 광택-무광(glossy-matt), 무광-무광(matt-matt) 및 다른 특별한 질감, 부싱선(bushed line)과 같은,을 포함한다.
3120에서, 장식용(그래픽) 잉크 층이 박막 기판의 B-표면상에 인쇄된다. 장식용 잉크들은 고압 열적 형성을 위해 특별하게 만들어지는 한편, 씻겨짐 없이 열가소성수지 주입 몰딩을 견뎌낼 수 있다.
3131 내지 3133에서, 전기 또는 기능 층은 터치 센서(3131), 조명(3132) 또는 터치 센서와 조명의 조합(3133)을 포함할 수 있다. 3131에서, 터치 센서 기능 층은 전기적으로 전도성인 잉크/풀을 이용하여 인쇄되어, 반투명 및 불투명함을 포함한다. 터치 센서 기능 층은 트레이스들 및 전극들로 구성된다. 트레이스 폭은 생산 설계 및 다른 트레이스 파라미터들에 따라 굽거나 늘어나는 구역에서 0.2 밀리미터(mm)보다 작거나 0.3 밀리미터(mm)보다 클 수 있고, 그것은 균열의 변화를 최소화할 수 있다. 트레이스 및/또는 전극은 은 풀 등:EA-510, 진보 전자 물질 주식회사(Advance Electronic Material Inc.)에 의해 제조되는,일 수 있다. 트레이스를 두껍게(넓게가 아님) 하기 위해서, 동일한 트레이스가 둘 이상의 층에 인쇄될 수 있다. 큐어링(curing) 공정은 이후의 새로운 층을 인쇄하기 전에 완료할 필요가 있다. 각 층의 두께는 8 내지 14 마이크로미터(μm)까지 달라진다.
3132에서, 조명 층이 인쇄된다; 예를 들어 만일 EL이 광원으로서 사용되는 경우, 인쇄는 반투명한 전도성 물질(401), 인광체(402), 유전체(403) 및 전도성 전극(404)을 포함한다.
3133에서, 터치 센서 및 조명은 조명 층에 의해 생성된 간섭을 차단하기 위해 사이에서 접지 층을 필요로 한다; 그렇지 않으면, 터치 센서는 기능할 수 없을 것이다. 접지 층은 투명한 프라이머 및 전도성 트레이스(반투명한 또는 불투명한)로 구성된다. 투명한 프라이머는 전도성 트레이스가 마모 및 산화되는 것을 방지하는 것처럼 균열로부터 보호한다. 프라이머는 장식용 잉크의 동일한 족(family) 및 동일한 제조자일 수 있다. 프라이머는 절연하고, 빛의 전송이 가능하게 하고, 두 개의 호환되지 않는 층들을 접착하고, 전도성 트레이스를 마모 및 부식으로부터 보호하고, 인쇄 층과 몰딩 층을 접착한다.
3140에서, 기능 층을 인쇄하고 고친 후에, 프라이머의 하나 내지 두 개 층들이 상부에서 인쇄된다. 프라이머는 기능 층에 보호를 제공하고, 기능 층과 열가소성수지 몰딩 인터페이스(interface) 사이의 강한 접착력을 가능하게 할 수 있다.
3151에서, 정규 형태화 또는 형성은 형성 도구와 접촉하는 인쇄된 표면 또는 B-표면 및 고압 공기에 노출된 박막 기판의 다른 면을 구비한 인쇄된 박막 기판을 만든다. 박막 기판은 원하는 형태 또는 윤곽을 만들기 위해 형성될 것이다. A-표면에서 트레이스 회로망 인쇄 표시 드러냄을 최소화하기 위해, 0.25 밀리미터(mm) 이상의 두께를 갖는 광택-무광 박막 기판이 사용될 수 있다.
3152에서, 역 형태화 또는 역 형성은 정규 형성과 반대이고, 그래서 인쇄된 박막 기판은 형성 도구와 접촉하는 인쇄되지 않은 표면 또는 A-표면 및 고압 공기에 노출된 박막 기판의 다른 면으로 형성된다. 박막 기판은 원하는 형태 또는 윤곽을 만들기 위해 형성될 것이다. 이러한 형성 방법에 있어서, 박막 기판의 두께는 0.25 밀리미터(mm) 이상이다.
0.3 밀리미터(mm)의 트레이스 폭을 갖는 단일 층 전도성 트레이스에 있어서; 어떤 윤곽화된 감지 영역의 구부러짐 반경(bending radius)은 박막 기판 두께의 두 배일 수 잇다. 0.3 밀리미터(mm)의 트레이스 폭을 갖는 두 배 층 전도성 트레이스에 있어서; 구부러짐 반경은 약간 감소될 수 있다. 더욱 빽빽한 기하학적 구조에 대해서, 더 두꺼운 트레이스들 또는 더 많은 트레이스 층들이 요구될 수 있다.
3160에서, 형성된 박막 기판은 주입 몰드 빈 공간 내에 탑재되기 위해 원하는 크기로 단수화(singulate)되거나 잘려진다. 3170에서, 단수화된 형성된 박막은 열가소성 몰딩 공정을 위해 주입 몰드 내에 삽입된다.
3181에서, 정규 FIM 또는 과몰딩(overmoulding)은 역 형성 박막 기판(3152)를 이용함으로써, A-표면상의 불편한 인쇄 표시들을 최소화한다. 열가소성수지 물질은 박막 기판의 B-표면을 채우기 위해 몰드 내로 주입된다. 전형적으로, 이 단계를 위한 열가소성수지 물질은 투명/반투명한 열적 플라스틱 물질이다; 두께는 1 밀리미터(mm) 이상이다. 장식용 잉크가 “씻겨 나가는 것(wash-off)”을 피하기 위해, 주입 몰드의 자리잡기(locating)에 대한 게이팅(gating)은 적절하게 선택되어야 하고/또는 장식용 잉크는 충분하게 큐어링(curing)되어야 한다.
3182에서, 역 FIM 또는 과몰딩은 박막의 A-표면을 채우기 위해 열가소성수지 물질을 몰드 내로 주입한다. 전형적으로, 이 단계를 위한 열가소성수지 물질은 투명/반투명한 열적 플라스틱 물질이다; 두께는 3 밀리미터(mm) 이하이다.
3191에서, 제 2 열가소성수지 몰딩이 제 1 몰딩 층 위로 주입된다. 전형적으로 제 2 몰딩은 불투명하다. 불투명한 플라스틱으로 몰딩되지 않은 선택적인 구역은 빛이 LED로부터 터치 활성화 점 또는 조명 피드백을 위한 백라이팅으로서 통과할 수 있게 한다.
3192에서, 열가소성수지는 3139과 유사하게, B-표면상에 주입된다. 제 2 몰딩은 불투명하지만 몰딩은 투명한 몰딩의 반대 면에 있다. 불투명한 플라스틱으로 몰딩되지 않은 선택적인 구역은 빛이 LED로부터 터치 활성화 점 또는 조명 피드백을 위한 백라이팅으로서 통과할 수 있게 한다.
3193에서, FIM 부분은 완성된다. 상이한 필요 조건 또는 응용에 따라; 3191, 3181, 3192 또는 3182가 전자 장치의 최종 단계가 될 수 있다. 3194에서, 커넥터는 전자 장치에 부착되고 PCB에 연결된다.
본 발명과 관계된 예시적인 실시 예가 설명되고 도시되어 왔음에도 불구하고, 본 청구범위로부터 벗어남이 없이 특정한 설계, 구현 또는 구성과 관련된 많은 변형 또는 변경이 가능하고 만들어질 수 있음이 관련된 기술 분야의 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (22)

  1. 기판상의 하나 이상의 전기 층들에 패턴을 만드는 단계;
    상기 패턴이 만들어진 기판을 3차원 윤곽으로 형태화하는 단계로서, 상기 윤곽은 상기 전기 층의 하나 이상의 감지 구역들에 있거나 인접한 경사도의 중요한 변화를 포함하는, 상기 형태화하는 단계; 및
    상기 형태화된 기판을 과-몰딩하는 단계를 포함하되,
    상기 형태화 또는 상기 과-몰딩 동안 상기 하나 이상의 감지 구역들에 있거나 인접한 상기 전기 층 내의 트레이스(trace)의 저하는,
    상기 트레이스의 폭,
    상기 트레이스의 두께 또는 층들의 수,
    상기 트레이스의 구부러짐 반경,
    상기 트레이스의 물질, 및
    상기 트레이스 상의 층 위의 프라이머(primer)에 기초하여 상당히 최소화되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폭은 0.2 밀리미터 이상인 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,
    상기 층들의 수는 2개 층 또는 3개 층인 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서,
    상기 구부러짐 반경은 적어도 상기 기판 두께의 두 배인 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 물질은 높은 전도성(conductive) 및 연성이 있고 상기 기판에 대해 강한 접착력을 갖는 은 풀(silver paste)인 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 층위의 프라이머는,
    제 1 전기 층 위의 제 1 투명한 프라이머 층;
    상기 제 1 투명한 프라이머 층 위의 제 2 전기 층; 및
    상기 제 2 전기 층 위의 제 2 투명한 프라이머 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 투명한 프라이머 층 위의 제 3 전기 층 위에 패턴을 만드는 단계를 더 포함하되,
    상기 제 1 , 제 2 및 제 3 전기 층들은 상당히 상이한 전기적 기능들로 구성되고, 제 1 전기 층은 적어도 부분적으로 투명한 것인 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 전기 층은 접지된 차폐 층이고, 상기 제 3 전기 층은 전기발광(electroluminescent, EL) 층, 교류 전기발광(ACEL) 층, 직류 전기발광(DCEL) 층 또는 유기 LED(OLDE) 층인 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 0.25 밀리미터 이상이거나, 0.175 밀리미터에서 0.5 밀리미터 사이인 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 10 항에 있어서,
    상기 형태화하는 단계는 정규 구성 또는 역 구성으로 고압 열 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10항에 있어서,
    상기 과-몰딩하는 단계는 정규 구성 또는 역 구성으로 박막 삽입 몰딩하는 단계이고, 1 밀리미터 이상 또는 0.5 밀리미터에서 5밀리미터 사이의 열가소성수지 층을 주입 몰딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항에 있어서,
    상기 과-몰딩된 기판은 터치 또는 근접 센서를 포함하는 전자적 인터페이스인 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 또는 근접 센서는 소정의 그룹으로부터 선택되는 촉각 피드백을 포함하고,
    상기 소정의 그룹은 감지 구역의 조명, 센서 한계의 질량 또는 무게, 단단함 또는 멈춤쇠, 점성 또는 감쇠, 감지 구역의 거침 또는 질감, 펄스, 파형, 진동 및 그것들의 어떤 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항에 있어서,
    상기 전기 층으로부터 제어기까지의 상호 연결을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 소정의 그룹으로부터 선택되는 상기 상호 연결은,
    전도성 잉크 회로 또는 연결선;
    외표면에 평행하거나 근접하여, 측면 벽상에 달라붙은 이방성(anisotropic) 전도성 박막;
    압축 부하와 함께 외표면에 평행하거나 근접하여, 측면 벽상에 달라붙은 이방성 전도성 박막;
    장식용 표면 뒤에 달라붙은 이방성 전도성 박막;
    탄성 중합체(elastomeric) 잠금부를 구비한 장식용 표면의 뒤에 달라붙은 이방성 전도성 박막;
    외표면에 수직하거나 근접하여, 측면 벽상에 달라붙은 이방성 전도성 박막;
    장식용 표면의 뒤의 탄성 중합체 커넥터; 및
    외표면에 평행하거나 근접한, 측면 벽상의 탄성 중합체 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제어기; 및
    상기 제 14 항에 기재된 방법에 따라 제조된 3차원 윤곽의 과-몰딩된 기판을 포함하되,
    상기 상호 연결은 상기 전기 층을 상기 제어기에 연결하도록 구성되고, 상기 감지 구역은 사용자 입력을 상기 제어기에 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전자적 인터페이스 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 3 차원 윤곽의 과-몰딩된 기판은 표면 특징을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 표면 특징은 항균성, 친유성 또는 소수성인 것을 특징으로 하는, 전자 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 표면 특성은 박막 적용, 뿌림 적용 또는 혼합 통합되는 것을 특징으로 하는, 전자 장치.
  19. 복수의 박막 층들 중 하나의 층위에 관련된 기능을 갖는 기능 잉크 층을 적용하는 단계;
    상기 복수의 박막 층들을 윤곽 부분을 갖는 3차원 형태로 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 윤곽 부분 내의 상기 기능 잉크 층은 상기 형성 후에 상기 기능이 여전히 수행될 수 있는 전도성 수준을 유지하는 것을 특징으로 하는, 형태화된 박막을 제조하는 방법.
  20. 복수의 박막 층들 중 하나의 층 위에 관련된 기능을 갖는 기능 잉크 층을 적용하는 단계;
    상기 기능 잉크 층 및 상기 복수의 박막 층들을 윤곽 부분을 갖는 3차원 형태로 형성하는 단계;
    상기 형성 후에 상기 복수의 박막 층들을 주입 몰드에 삽입함으로써 상기 복수의 박막 층들을 주입 몰드 공정의 대상으로 하는 단계; 및
    상기 박막 층들 위에 몰딩된 플라스틱 층을 형성하도록 상기 복수의 박막 층들 위에 플라스틱 수지를 주입하는 단계를 포함하되,
    상기 윤곽 부분 내의 상기 기능 잉크 층은 상기 형성 및 상기 주입 몰드 공정 후에 상기 기능이 여전히 수행될 수 있는 전도성 수준을 유지하는 것을 특징으로 하는, 몰딩된 전자 물품을 제조하는 몰딩 공정.
  21. 열가소성수지 기판;
    상기 열가소성수지 기판 위의 기능 잉크 층으로서, 상기 기능 잉크 층은 관련된 기능을 갖고, 상기 박막이 윤곽 부분을 갖는 3차원 형태로 형성된 후에 상기 윤곽 부분 내의 상기 기능 잉크 층은 상기 기능이 여전히 수행될 수 있는 전도성 수준을 유지하는, 기능 잉크 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 윤곽 부분을 갖는 3차원 형태로의 형성을 위한 다중 층 박막.
  22. 윤곽 부분을 갖는 3차원 형태화된 몰딩된 패널로서, 상기 몰딩된 패널은 기능 잉크 층을 포함하고 상기 기능 잉크 층은 관련된 기능을 갖는, 상기 몰딩된 패널;
    상기 기능 잉크 층을 인쇄 회로 기판(printed circuit board)에 연결하도록 구성되는 커넥터 조립체를 포함하되,
    상기 윤곽 부분 내의 상기 기능 잉크 층은 기능이 수행될 수 있는 전도성 수준을 갖는 것을 특징으로 하는, 전자 장치.
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