KR20160129007A

KR20160129007A - 전자 디바이스를 위한 다부분 유연성 봉지 하우징

Info

Publication number: KR20160129007A
Application number: KR1020167023922A
Authority: KR
Inventors: 데이브 가르록; 헤리 가우데테; 스티븐 패스터트; 아담 스탠드리; 브라이언 에로람피; 융-유 흐수
Original assignee: 엠씨10, 인크
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2016-11-08
Also published as: US20170223846A1; EP3114911B1; CN106063392B; CA2940539A1; CN106063392A; JP2017507493A; WO2015134588A1; EP3114911A4; CA2940539C; EP3114911A1; US20200281082A1; JP6637896B2; US10485118B2

Abstract

봉지형 컨포멀 전자 디바이스, 봉지형 컨포멀 집적 회로(IC) 시스템, 및 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 제조 및 사용 방법을 이에 제시한다. 유연성 기판, 유연성 기판에 부착되는 전자 회로, 및 전자 회로와 유연성 기판을 내부에 수용하는 유연성 다부분 봉지 하우징을 포함하는 컨포멀 IC 디바이스를 개시한다. 다부분 하우징은 제1 및 제2 봉지 하우징 부품을 포함한다. 제1 봉지 하우징 부품은 전자 회로를 내부에 안착시키기 위한 오목 영역들을 구비하는 반면, 제2 봉지 하우징 부품은 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 오목 영역들을 구비한다. 제1 봉지 하우징 부품은 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 오목 영역을 선택적으로 포함한다. 양 하우징 부품은 봉지 하우징 부품들을 유연성 기판 및 전자 회로와 정렬시키고 연동시키기 위해 다른 하우징 부품의 상보적인 요홈부와 맞물리도록 기판의 홀들을 통과하는 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다.

Description

전자 디바이스를 위한 다부분 유연성 봉지 하우징{MULTI-PART FLEXIBLE ENCAPSULATION HOUSING FOR ELECTRONIC DEVICES}

관련 특허 출원에 대한 상호 참조 및 우선권 주장

본 출원은 2014년 3월 4일에 출원된 미국 가출원번호 제61/947,709호에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 그 전체가 모든 목적을 위해 이에 참조로 포함된다.

본 개시의 양태들은 전반적으로 유연성 및 신축성 집적 회로(IC) 전자 기기에 관한 것이다. 특히, 본 개시의 양태들은 봉지형 IC 디바이스 아일랜드들을 구비한 컨포멀 전자 시스템에 관한 것이다.

집적 회로(IC)는 정보화 시대의 초석이며 오늘날 정보 기술 산업의 토대이다. "마이크로칩"으로도 알려진 집적 회로는, 규소 또는 게르마늄과 같은 반도체 재료의 아주 작은 웨이퍼 상에 임프린팅되거나 식각되는, 트랜지스터, 커패시터, 및 레지스터와 같은 상호연결된 전자 부품들의 세트이다. 집적 회로는 일부 비제한적 예들로 마이크로프로세서, 증폭기, 플래시 메모리, 주문형 집적 회로(ASIC), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 디지털 신호 프로세서(DSP), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 소거 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EPROM), 및 프로그램 가능 로직을 비롯한 다양한 형태들을 취한다. 집적 회로는 개인용 컴퓨터, 랩톱 및 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 평면-스크린 텔레비전, 의료 기기, 통신 및 네트워킹 장비, 항공기, 선박, 및 자동차를 비롯한 무수히 많은 제품들에서 사용된다.

집적 회로 기술 및 마이크로칩 제조에서의 발전은 칩 크기의 지속적인 감소 및 회로 밀도와 회로 성능의 증가로 이어졌다. 반도체 집적의 규모는 단일 반도체 칩이 미국 페니보다 작은 공간에서 수천만 내지 10억 이상의 디바이스를 유지할 수 있는 지점까지 발전했다. 아울러, 현대 마이크로칩 내의 각각의 전도선의 폭은 나노미터의 일부만큼 작게 제조될 수 있다. 반도체 칩의 동작 속도 및 전체 성능(예컨대, 클럭 속도 및 신호 네트 스위칭 속도)은 집적의 수준과 함께 동시에 증가하였다. 온-칩 회로 스위칭 주파수 및 회로 밀도의 증가와 보조를 맞추기 위해, 반도체 패키지는 현재 불과 몇 년 전의 패키지보다 더 높은 핀 카운트, 더 큰 전력 분산, 더 많은 보호, 및 더 높은 속도를 제공한다.

종래의 마이크로칩은 일반적으로 정상 동작 조건 중에 신장되거나 절곡되지 않도록 설계되는 강성 구조이다. 마찬가지로, 대부분의 마이크로칩들 및 다른 IC 모듈들은 유사하게 강성 및 비신축성인 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 일반적으로 장착된다. 강성 IC 및 강성 PCB를 이용한 공정은 일반적으로 신축성 또는 절곡성 전자 기기를 요구하는 응용에 적합하지 않다. 그 결과, 유연성 폴리머 기판 상에 또는 내에 마이크로칩을 내장하기 위해 많은 스킴들이 제안되었다. 이는 결국 강성 실리콘계 전자 디바이스로 가능하지 않았을 다수의 유용한 디바이스 구성을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 스킴들 중 다수는 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA)를 구성하는 유연성 폴리머의 개별 층들보다 두꺼운 내장형 칩을 사용한다. 이와 같은 스킴들은 "박형 칩" 구성에 적합하지 않다. 또한, 유연성 회로를 제조하기 위한 유효한 공정은 종종 다수의 고가의 재료층을 요구하고, 이는 재료 및 제조 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 바람직하지 않게 두꺼운 복합 구조를 초래한다.

봉지형 집적 회로(IC) 디바이스 아일랜드들을 구비한 봉지형 컨포멀 전자 디바이스 및 컨포멀 전자 시스템, 및 이의 제조 방법 및 사용 방법을 본원에 개시한다. 예로서, 컨포멀 전자 센서 조립체와 같은 컨포멀 전자 디바이스를 봉지하기 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 상기 센서 조립체는 예컨대 포유류 대상의 적어도 하나의 신체 부위의 움직임 및/또는 근육 활성도를 비롯한 움직임을 감지하거나, 측정하거나, 달리 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 이와 같은 컨포멀 전자 센서 조립체는 인간 신체 부위에 직접 부착되고/부착되거나, 인간 신체 부위에 지지되고/지지되거나, 인간 신체 부위의 움직임을 감시하도록 구성될 수 있다. 개시된 봉지 방법은 예컨대 본원에 설명된 컨포멀 전자 디바이스의 내구성, 편안함, 및/또는 심미적 매력을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 예컨대 다기능성, 비용 절감, 및 스케일-업 성능을 제공할 수 있다.

본 개시의 양태들은 컨포멀 집적 회로(IC) 디바이스에 관한 것이다. 일 구현예에서, 컨포멀 IC 디바이스는 유연성 기판, 유연성 기판에 부착되는 전자 회로, 및 전자 회로와 유연성 기판을 내부에 전적으로 또는 실질적으로 수용하는 유연성 다부분 봉지 하우징을 포함한다. 다부분 봉지 하우징은 제2(하부) 봉지 하우징 부품에 부착되는 제1(상부) 봉지 하우징 부품을 포함한다. 제1 봉지 하우징 부품은 전자 회로를 내부에 안착시키기 위한 적어도 하나의 제1 오목 영역을 구비하는 반면, 제2 봉지 하우징 부품은 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 적어도 하나의 제2 오목 영역을 구비한다.

제1 봉지 하우징 부품은 유연성 기판의 일부를 내부에 안착시키기 위한 적어도 하나의 오목 영역을 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 전자 회로는 전기 배선들을 통해 전기적으로 연결되는 이격된 IC 디바이스들을 포함한다. 제1 봉지 하우징 부품은 디바이스 아일랜드들 및 전기 배선들을 내부에 안착시키기 위한 포켓들 및/또는 트랙들을 포함할 수 있다. 일부 구성들에 대해, 하나 또는 양 봉지 하우징 부품은 제1 및 제2 봉지 하우징 부품을 유연성 기판 및 전자 회로와 정렬시키고 연동시키기 위해 유연성 기판의 적어도 하나의 관통홀을 통과하여 다른 봉지 하우징 부품의 적어도 하나의 상보적인 요홈부와 맞물리는 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다. 선택적으로, 하나 또는 양 봉지 하우징 부품은 이 하우징 부품을 유연성 기판 및 전자 회로와 정렬시키고 연동시키기 위해 유연성 기판의 적어도 하나의 관통홀에 들어가는 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다.

일부 구성들에 대해, 유연성 다부분 봉지 하우징은 약 20 쇼어 A의 듀로미터 경도 등급 및 적어도 약 80 ppi(인치당 파운드)의 인열 강도를 가진다. 유연성 다부분 봉지 하우징은, 일부 실시예들에 대해, 신축성 및 절곡성의 비전도성 폴리머로 제조된다. 예컨대, 제1 및 제2 봉지 하우징 부품은 액상 사출 성형(LIM) 공정에서 액상 실리콘 고무(LSR) 재료로 성형된다. 이후, 이러한 봉지 하우징 부품들은 유연성 기판 및 전자 회로가 제1 및 제2 봉지 하우징 부품 사이에 개재되도록 서로 접착된다. 유연성 다부분 봉지 하우징은 유연성 기판 및 전자 회로를 기밀하게 밀봉하도록 설계될 수 있다. 유연성 기판 및 전자 회로는 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA)를 협력하여 형성한다. 전자 회로는 적어도 하나의 감지 디바이스 및 적어도 하나의 제어 디바이스를 구비한 집적 회로 센서 시스템을 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 양태들에 따르면, 컨포멀 전자 디바이스를 개시한다. 일 구현예에서, 유연성 인쇄 회로 기판(FPCB), 및 FPCB 상에 장착되는 집적 회로(IC) 디바이스 아일랜드로서 구성되는 복수의 표면-실장 기술(SMT) 부품을 포함하는 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를 제시한다. 신축성 배선들이 SMT 부품들을 전기적으로 연결한다. 유연성 2분할 봉지 하우징은 FPCB, SMT 부품들, 및 신축성 배선들을 내부에 수용한다. 봉지 하우징은 예컨대 FPCB, SMT 부품들, 및 신축성 배선들과 별개로 제조된 후 서로 접착되는 상부 및 하부 하우징 절반부를 포함한다. 상부 봉지 하우징 절반부는 SMT 부품들 및 신축성 배선들을 내부에 안착시키기 위한 제1 조립식 오목 영역들을 구비하는 반면, 하부 봉지 하우징 절반부는 FPCB를 내부에 안착시키기 위한 제2 조립식 오목 영역들을 구비한다.

본 개시의 다른 양태들은 유연성 집적 회로의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다. 일 양태에서, 컨포멀 전자 디바이스를 봉지하기 위한 방법을 개시한다. 방법은: 상부 유연성 봉지 하우징 부품을 성형하는 단계; 하부 유연성 봉지 하우징 부품을 성형하는 단계; 조립체 픽스처 내에 하부 유연성 봉지 하우징 부품을 배치하는 단계; 하부 유연성 봉지 하우징 부품 상에 제1 접착제 샷/층을 도포하는 단계; 조립체 픽스처 내의 제1 접착제 샷/층 및/또는 하부 유연성 봉지 하우징 부품 위에 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA)를 배치하는 단계; FPCBA 및/또는 하부 유연성 봉지 하우징 부품 상에 제2 접착제 샷/층을 도포하는 단계; 및 스택을 형성하여 상부 및 하부 유연성 봉지 하우징 부품 사이에 FPCBA를 수용하기 위해, 조립체 픽스처 내의 FPCBA 및/또는 제2 접착제 샷/층 위에 상부 유연성 봉지 하우징 부품을 배치하는 단계를 포함한다.

방법은, 단독으로 또는 임의의 조합으로: 스택에 압력을 인가하여 실온에서 또는 그 인근에서 접착체를 경화시키는 단계; 스택 상에 다이 커팅을 수행하는 단계; 및/또는 제2 접착제 샷/층을 도포하기 전에 FPCBA의 일부를 프라이밍하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. FPCBA는 신축성 전기 배선들을 통해 전기적으로 연결되는 이격된 디바이스 아일랜드들을 포함할 수 있다. 이러한 구성에 대해, 상부 유연성 봉지 하우징 부품은 각각 디바이스 아일랜드들 및 신축성 전기 배선들을 내부에 안착시키기 위한 포켓들 및 트랙들을 포함한다. 상부 봉지 하우징 부품은 또한 유연성 기판의 적어도 일부(상부)를 내부에 안착시키기 위한 제1 오목 기판 영역을 포함할 수 있는 반면, 하부 봉지 하우징 부품은 유연성 기판의 적어도 일부(하부)를 내부에 안착시키기 위한 오목 기판 영역을 포함할 수 있다.

상기 내용은 본 개시의 모든 구현예 또는 모든 양태를 나타내기 위한 것이 아니다. 오히려, 전술한 내용은 본원에 기술된 신규의 양태들 및 특징들 중 일부의 예시를 제공하는 것에 불과하다. 단독으로 및 임의의 조합으로 신규하다고 여겨지는 본 개시의 상기 특징들 및 이점들과 다른 특징들 및 이점들은, 첨부 도면 및 첨부된 청구범위와 관련하여 고려될 때, 본 발명을 실시하기 위한 대표적인 구현예들 및 방식들의 후술하는 상세한 설명으로부터 즉시 명확해질 것이다.

도 1은 본 개시의 양태들에 따른 봉지층을 구비한 컨포멀 전자 디바이스의 일례의 측면도이다.
도 2는 본 개시의 양태들에 따른 다수의 봉지층을 구비한 컨포멀 전자 디바이스의 일례의 측면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 개시의 양태들에 따른 다부분 봉지 하우징을 구비한 컨포멀 전자 디바이스의 평면도 및 저면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b의 제1(상부) 봉지 하우징 부품의 저면도 및 제2(하부) 봉지 하우징 부품의 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 3a 및 도 3b의 컨포멀 전자 디바이스 및 다부분 봉지 하우징의 부분 분해 사시도 및 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 개시의 양태들에 따른 돌출부들을 가진 다부분 봉지 하우징을 구비한 컨포멀 전자 디바이스의 평면도 및 저면도이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 도 6a 및 도 6b의 컨포멀 전자 디바이스 및 다부분 봉지 하우징의 부분 분해 사시도 및 측면도이다.
도 8은 본 개시의 양태들에 따른 컨포멀 전자 디바이스를 봉지하기 위한 예시적인 방법을 도시한 공정 흐름도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 개시의 양태들에 따른 상부 및 하부 봉지 하우징 부품 사이에 수용되는 컨포멀 전자 디바이스의 분해 및 조립 측단면도들이다.
도 10은 본 개시의 양태들에 따른 봉지형 컨포멀 전자 디바이스가 배치될 수 있는 신체의 영역들의 예를 도시한다.
본 개시는 다양한 수정들 및 대안적인 형태들에 영향을 받기 쉬우며, 일부 대표적인 구현예들은 도면에 예로서 도시되었고 본원에 상세히 설명될 것이다. 그러나, 발명의 양태들은 도면에 도시된 특정 형태들에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 본 개시는 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범주에 속하는 모든 수정들, 균등물들, 및 대안들을 포괄하기 위한 것이다.

본 개시는 많은 다른 형태의 구현예를 허용한다. 본 개시는 본 개시의 원리의 예시로서 고려되어야 하며, 본 개시의 광범위한 양태들을 도시된 구현예들에 제한하도록 의도된 것이 아니라는 이해 하에, 대표적인 구현예들이 도면에 도시되고 본원에 상세히 설명될 것이다. 그런 정도로, 예컨대 요약서, 발명의 내용, 및 상세한 설명 부분에 개시되지만 청구범위에 명시적으로 기술되지 않은 요소들 및 한계들은 함축, 추론, 또는 다른 방식에 의해 단독으로든 집합적으로든 청구범위에 포함되지 않아야 한다. 본 상세한 설명을 위해, 구체적으로 거부되거나 논리적으로 금지되지 않는 한: 단수는 복수를 포함하고 그 반대도 마찬가지이며; "구비한" 또는 "포함하는" 또는 "가지는"과 같은 단어들은 "제한 없이 포함하는"을 의미한다. 아울러, "약", "거의", "실질적으로", "대략" 등과 같은 근사의 단어들은 예컨대 "~에, ~의 가까이에, 또는 ~의 거의 가까이에", 또는 "~의 3 내지 5% 내에", 또는 "용인 가능한 제조 공차 내에", 또는 이들의 임의의 논리적 조합의 의미로 본원에 사용될 수 있다.

본원에 상세히 논의되는 특징들, 기능들, 및 개념들의 임의의 및 모든 조합은 (이와 같은 개념들이 서로 상반되지 않는다는 전제 하에) 발명의 요지의 일부로 고려된다는 것을 이해해야 한다. 예컨대, 외관이 상이할지라도, 본원에 묘사되고 논의되는 개별 시스템들 및 디바이스들 및 기능적인 부품들은, 명시적으로 거부되거나 달리 논리적으로 금지되지 않는 한, 다른 개시된 구현예들에 관하여 상기 및 하기에 설명되는 다양한 형태들, 선택적인 구성들, 및 기능적인 대안들 중 임의의 것을 각각 취할 수 있다. 상기에 도입되고 하기에 보다 상세히 논의되는 다양한 개념들은 임의의 특정한 실시 방식에 제한되지 않으므로, 개시된 개념들이 다수의 방식들 중 임의의 것으로 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 특정한 실시 및 응용의 예들이 주로 예시의 목적으로 제공된다.

본원의 원리의 다양한 예들과 관련하여 상세한 설명에 설명되는 부품들, 기판들, 층들, 또는 다른 표면들에 관하여, "상면" 및 "하면"에 대한 임의의 공간적 참조는 이러한 부품들, 층들 등의 서로에 대한 상대 위치, 배열, 및/또는 배향을 나타내기 위해 주로 사용된다. 명시적으로 기술되지 않는 한, 이 용어들이 반드시 특정 기준계(예컨대, 중력 기준계)에 제한되지는 않는다. 그러므로, 부품, 기판, 또는 층의 "하면"에 대한 참조는 반드시 지시된 부품, 기판, 또는 층이 지표면에 대향하는 것을 요구하지는 않는다. 마찬가지로, "상에", "하에", "상부에", "하부에" 등과 같은 다른 공간적 참조 용어들은 반드시 중력 기준계와 같은 특정 기준계에 제한되는 것이 아니라, 다양한 요소들/부품들의, 기판(또는 다른 표면)에 대한 및 서로에 대한 상대 위치, 배열, 및/또는 배향을 나타내기 위해 주로 사용된다. 아울러, 상세한 설명에서 "~상에 배치되는" 및 "~에 걸쳐 배치되는"이라는 용어들의 사용은 "~에 내장되는" 및 "~에 부분적으로 내장되는"의 의미를 포괄하며, 그 반대도 마찬가지이다. 또한, 상세한 설명에서 특징부 A가 "특징부 B 상에 배치되는", "특징부 B와의 사이에 배치되는", 또는 "특징부 B에 걸쳐 배치되는" 것에 대한 참조는, 특징부 A가 특징부 B와 접촉하는 예뿐만 아니라, 다른 층 및/또는 다른 부품이 특징부 A와 특징부 B 사이에 위치하는 예를 포괄한다.

"유연성" 및 "신축성" 및 "절곡성"이라는 용어들은, 그 어근 및 파생어를 비롯하여, 전기 회로, 전기 시스템, 및 전기 디바이스 또는 장치를 수식하는 형용사로 사용될 때, 전기적 특성을 파괴하거나 차단하거나 절충하지 않으면서, 회로가 각각 수축되고/수축되거나 신장되고/신장되거나 절곡될 수 있도록, 유연성 또는 탄성 특성을 가진 적어도 일부 부품을 포함하는 전자 기기를 포괄하기 위한 것이다. 이러한 용어들은 또한 (부품들 자체가 개별적으로 신축성, 유연성, 또는 절곡성이든 아니든), 신축성, 절곡성, 팽창성, 또는 다른 유연성 표면에 적용될 때 기능적으로 유지되고 수용되도록 구성되는 부품들을 구비한 회로를 포괄하기 위한 것이다. "극도로 신축성인 것"으로 간주되는 구성에서, 회로는 파열 또는 파괴 없이 -100% 내지 100%, -1000% 내지 1000%, 및 일부 구현예들에서 최대 -100,000% 내지 +100,000%의 범위와 같은 높은 병진 스트레인 및/또는 180도 이상의 범위와 같은 높은 회전 스트레인을 견디며, 비스트레인 상태에서 발견되는 전기적 성능을 실질적으로 유지하면서, 신장되고/신장되거나 압축되고/압축되거나 절곡될 수 있다.

본원에 언급된 봉지형 이산 "아일랜드들"은 "디바이스 아일랜드" 배치로 배치되는 이산 동작 디바이스들이며, 이들 자체가 본원에 설명된 기능 또는 그 일부를 수행할 수 있다. 동작 디바이스들의 이와 같은 기능은 예컨대 집적 회로, 물리 센서(예컨대, 온도, pH, 광, 방사선 등), 바이오 센서, 화학 센서, 증폭기, A/D 및 D/A 컨버터, 광학 포집기, 전자기 트랜스듀서, 압전 액추에이터, 발광 전자 기기(예컨대, LED), 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 표준 IC(예컨대, 단결정 실리콘 상의 CMOS)를 사용하는 목적 및 이점은, 주지의 공정으로 대량 생산되며 즉시 액세스 가능한 고품질, 고성능, 및 고기능 회로 부품을 사용하는 데에 있고, 이는 수동 수단에 의해 이루어지는 것보다 훨씬 뛰어난 데이터의 생성 및 다양한 기능을 제공한다. 이산 아일랜드들은 직경에 의해 또는 가장자리에서 측정되는 크기가 약 10 내지 100 마이크로미터(㎛) 범위일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

본원에 설명된 예들은 일반적으로, 예컨대 적어도 하나의 신체 부위의 움직임 및/또는 근육 활성도를 비롯한 움직임을 감지하거나, 측정하거나, 달리 정량화하기 위한 컨포멀 센서와 같은, 컨포멀 전자 기술을 봉지하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 일부 예들에서, 이와 같은 컨포멀 센서는 신체 부위 또는 다른 객체의 움직임을 검출하고/검출하거나 정량화하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 방법은 본원에 설명된 컨포멀 전자 디바이스의 내구성, 편안함, 및/또는 심미적 매력을 증가시키는 것뿐만 아니라, 예컨대 다기능성, 비용, 및 스케일-업 성능을 제공하는 것에도 도움이 될 수 있다.

본원에 설명된 대표적인 시스템, 방법, 및 장치의 적어도 일부에 따르면, 예시적인 컨포멀 센서는 신체의 생체 정보 또는 객체와 연관된 다른 정보의 측정 및/또는 분석을 개선하기 위해 (피부 또는 신체의 다른 부분 또는 객체의 표면과 같은) 표면과의 기계적으로 투명한 긴밀한 접촉을 제공하면서, 컨포멀 감지 성능을 제공한다. 본원에 설명된 예시적인 시스템, 방법, 및 디바이스의 컨포멀 센서는 패치로서 형성될 수 있다. 이러한 패치는 유연성이며 신축성일 수 있고, 유연성 및/또는 신축성 기판 내에 또는 상에 배치되는 컨포멀 전자 기기 및 컨포멀 전극으로 형성될 수 있다. 다양한 예들에서, 컨포멀 전극은 컨포멀 센서와 일체로 형성될 수 있거나, 컨포멀 센서와 별개로 제조될 수 있다.

본원에 설명된 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 인간인 대상 또는 인간 이외의 동물인 대상과 함께 사용될 수 있다. 컨포멀 센서는 예컨대 인간 또는 인간 이외의 동물의 피부 또는 신체의 다른 부분, 또는 객체의 표면의 일부에 장착되고 이에 정합될 수 있다.

개시된 컨포멀 센서 시스템 및 디바이스는 신체 또는 다른 객체의 일부와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 감지하고/감지하거나, 측정하고/측정하거나, 달리 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 본원에 설명된 시스템, 방법, 및 장치는 의료 진단, 의료 처치, 물리적 활동, 스포츠, 물리 치료, 및/또는 임상 목적과 같은 응용을 위해 신체 또는 다른 객체의 일부와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 나타내는 데이터의 분석의 결과를 사용하도록 구성될 수 있다. 신체 또는 다른 객체의 일부와 연관된 적어도 하나의 파라미터의 감지에 기초하여 개시된 컨포멀 센서들 중 적어도 일부를 사용하여 수집되는 데이터는, 신체의 다른 생체 측정의 감지에 기초하여 수집되는 데이터와 함께, 의료 진단, 의료 처치, 물리적 상태, 물리적 활동, 스포츠, 물리 치료, 및/또는 임상 목적에 관한 유용한 정보를 제공하기 위해 분석될 수 있다. 감지가 본원에 설명된 박형 컨포멀 착용형 센서 또는 이와 같은 센서를 구비한 측정 디바이스를 사용하여 수행될 때, 이러한 측정 및 메트릭은 측정 디바이스의 크기, 중량, 또는 배치에 의해 방해 받지 않을 수 있다.

본원에 설명된 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 신체의 내부 및 외부 모두에서 다양한 응용들에 유용한 박형 컨포멀 전자 기기를 형성하고, 구축하고, 전개하는 것을 제공한다. 예시적인 컨포멀 센서는 매우 박형의 컨포멀 디바이스의 형성을 가능하게 하는 새로운 폼 팩터의 실리콘계 전자 기기 및 다른 전자 기기를 포함한다.

컨포멀 센서를 비롯한 본원에 설명된 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 신체 움직임 및/또는 근육 활성도를 감시하고, 감시를 나타내는 측정된 데이터값을 수집하도록 구성될 수 있다. 감시는 실시간으로, 지속적으로, 체계적으로, 상이한 시간 간격으로, 및/또는 요청 시에 수행될 수 있다. 또한, 본원에 설명된 시스템, 방법, 및 장치의 적어도 일부는 측정된 데이터값을 시스템의 메모리에 저장하고/저장하거나, 측정된 데이터값을 외부 메모리 또는 다른 저장 디바이스, 네트워크, 및/또는 오프-보드 컴퓨팅 디바이스에 전달(전송)하도록 구성될 수 있다. 본원의 임의의 예에서, 외부 저장 디바이스는 데이터 센터 내의 서버를 비롯한 서버일 수 있다. 본원의 원리에 따른 구현예들 중 임의의 것에 적용 가능한 컴퓨팅 디바이스의 비제한적 예들은 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 슬레이트, e-리더 또는 다른 전자 리더, 또는 휴대용 또는 착용형 컴퓨팅 디바이스, Xbox®, Wii®, 또는 다른 게임 시스템(들)을 포함한다.

이러한 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 신체 또는 다른 객체의 일부와 연관된 적어도 하나의 파라미터의 측정과 결합될 때를 비롯하여, 대상의 감시 및 진단을 용이하게 하는 초박형 컨포멀 전극을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 약제와 결합하여, 이러한 정보는 치료 체제의 준수 및/또는 효과를 비롯한 주요 사안을 감시하고/감시하거나 판단하기 위해 사용될 수 있다.

예시적인 컨포멀 센서는 다양한 감지 형식들(modalities)을 제공하도록 구성될 수 있다. 예시적인 컨포멀 센서는 원격측정, 전력, 전력 관리, 처리뿐만 아니라 구축 및 재료와 같은 서브-시스템을 구비하여 구성될 수 있다. 유사한 설계 및 전개를 공유하는 다양한 멀티-형식 감지 시스템들이 예시적인 컨포멀 전자 기기에 기초하여 제조될 수 있다.

개시된 개념들의 양태들에 따르면, 컨포멀 센서는 컨포멀 센서에 근접한 객체 또는 신체 부위의 적어도 하나의 파라미터의 측정을 수행하기 위한 전자 기기를 포함하도록 구성될 수 있다. 예시적인 컨포멀 센서 시스템은 가속도 측정 및 근육 활성화 측정 중 적어도 하나를 수행하기 위한 전자 기기를 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 컨포멀 센서 시스템은 심박수 측정, 전기 활성도 측정, 온도 측정, 수화 수준 측정, 신경 활성도 측정, 전도도 측정, 환경 측정, 및/또는 압력 측정과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 적어도 하나의 다른 측정을 수행하기 위한 전자 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 컨포멀 센서는 이러한 상이한 유형의 측정들 중 2개 이상의 임의의 조합을 수행하도록 구성될 수 있다.

이제, 몇몇 도면에 걸쳐 유사한 참조 번호들이 유사한 구성요소들을 가리키는 도면을 참조하면, 도 1은 전체적으로 100으로 지정된 컨포멀 전자 디바이스를 도시하는데, 이는 기판(110), 전자 회로(120), 및 봉지층(130)을 포함한다. 컨포멀 전자 디바이스(100)는, 일부 실시예들에 대해, 컨포멀 감지 및/또는 감시 성능을 제공하도록 구성된다. 디바이스(100)는 신체의 생체 정보 또는 객체와 연관된 다른 정보의 측정 및/또는 분석을 개선하기 위해 표면(예컨대, 피부 또는 신체의 다른 부분 또는 객체의 표면)과의 기계적으로 투명한 긴밀한 접촉을 제공할 수 있다.

기판(110)은 예컨대 컨포멀 전자 디바이스(100)가 배치되는 표면의 외형에 정합될 수 있는 전기적 비전도성 재료의 연성, 유연성, 또는 신축성 기판일 수 있다. 이와 같은 표면의 예들은 인간 또는 동물의 신체 부위 또는 객체의 일부를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 컨포멀 전자 디바이스(100)에서 사용될 수 있는 적절한 기판(110)은 예컨대 폴리머 또는 폴리머 재료를 포함한다. 적용 가능한 폴리머 또는 폴리머 재료의 비제한적 예들은 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 실리콘, 또는 폴리우레탄을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 적용 가능한 폴리머 또는 폴리머 재료의 다른 비제한적 예들은 (열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱, 또는 생분해성 플라스틱을 비롯한) 플라스틱, (열가소성 엘라스토머, 열경화성 엘라스토머, 또는 생분해성 엘라스토머를 비롯한) 엘라스토머, 및 (천연 직물 또는 합성 직물을 비롯한) 직물을 포함하되, 이는 아크릴레이트, 아세탈 폴리머, 셀룰로오스 폴리머, 플루오로폴리머, 나일론, 폴리아크릴로니트릴 폴리머, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리부틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리케톤, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌, 폴리프탈아미드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 수지, 또는 이 재료들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

기판(110)은 예컨대 주조, 성형, 스탬핑을 비롯한 임의의 적절한 공정, 또는 임의의 다른 적절한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 게다가, 기판(110)은 다른 특징부, 예컨대 홀, 돌출부, 홈, 압입부, 비전도성 배선, 또는 임의의 다른 특징부를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 디바이스 아일랜드 또는 배선을 위한 시트 역할을 할 수 있는 홈이 기판(110) 상에 형성될 수 있다.

전자 회로(120)는 예컨대 컨포멀 전자 디바이스(100)가 배치되는 표면 또는 대상(예컨대, 동물 또는 인간 신체 부위 또는 다른 객체)과 연관된 적어도 하나의 파라미터의 감지, 검출, 또는 정량화를 제공하도록 동작 가능한 임의의 적절한 전자 회로일 수 있다. 예컨대, 전자 회로(120)는 움직임, 근육 활성도, 온도(예컨대, 체온), 맥박, 수분, 압력 등을 측정하거나, 검출하거나, 감지하거나, 달리 정량화하도록 구성된다. 전자 회로(120)는 하나 이상의 센서 시스템(들), 및 하나 이상의 다른 부품(들)(예컨대, 배선)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서 시스템 및 하나 이상의 다른 부품(들)은 하나 이상의 디바이스 아일랜드 상에 배치된다. 하나 이상의 디바이스 아일랜드는 전체 최종 컨포멀 전자 디바이스의 원하는 치수 및 정합성에 기초한 공간적 구성 내에 배치된다.

전자 회로(120)에 포함되는 하나 이상의 센서 시스템은 적어도 하나의 센서 측정을 수행하는 적어도 하나의 부품을 포함할 수 있다. 센서 측정의 비제한적 예들은 가속도 측정, 근육 활성화 측정, 심박수 측정, 전기 활성도 측정, 온도 측정, 수화 수준 측정, 신경 활성도 측정, 전도도 측정, 환경 측정, 및/또는 압력 측정을 포함한다. 예들로, 센서 시스템은 (단일축 가속도계 또는 3축 가속도계와 같은 그러나 이에 제한되지 않는) 가속도계, (3축 자이로스코프와 같은 그러나 이에 제한되지 않는) 자이로스코프, 신경 전도 검사(NCS) 부품, 근전도(EMG) 부품, 뇌전도(EEG) 부품, 및/또는 심전도(ECG) 부품을 포함할 수 있다.

전자 회로(120)에 포함될 수 있는 다른 부품의 비제한적 예들은 적어도 하나의 배터리, 레귤레이터, 처리 유닛, (판독-전용 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 랜덤-액세스 메모리와 같은 그러나 이에 제한되지 않는) 메모리, 입력 인터페이스, 출력 인터페이스, 통신 모듈, 수동 회로 부품, 능동 회로 부품 등을 포함한다. 일 예에서, 컨포멀 전자 디바이스(100)는 적어도 하나의 마이크로컨트롤러 및/또는 다른 집적 회로 부품을 포함한다. 일 예에서, 전자 회로(120)는 근거리 통신(NFC) 가능 코일과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 적어도 하나의 코일을 포함한다. 다른 예에서, 전자 회로(120)는 무선-주파수 식별(RFID) 부품을 포함한다. 동일한 점에서, 전자 회로(120)는 이중 인터페이스 전기적 소거 및 프로그램 가능 메모리(EEPROM)를 구비한 동적 NFC/RFID 태그 집적 회로를 포함할 수 있다.

디바이스 아일랜드들의 구성은 예컨대 (센서 시스템을 비롯한) 전체 전자 회로(120)에 통합되는 부품들의 유형, 전체 컨포멀 전자 디바이스(100)의 의도된 치수, 및 전체 컨포멀 전자 디바이스(100)의 의도된 정합성 정도에 기초하여 결정될 수 있다. 비제한적 예로, 하나 이상의 디바이스 아일랜드의 구성은 구축될 전체 컨포멀 전자 디바이스(100)의 유형에 기초하여 결정될 수 있다. 예컨대, 전체 컨포멀 전자 디바이스(100)는 (중재 카테터의 팽창성 또는 확장성 표면을 비롯한) 유연성 및/또는 신축성 객체 내에 배치될 수동 또는 능동 전자 구조, 또는 착용형 컨포멀 전자 구조일 수 있다. 선택적으로, 디바이스 아일랜드(들)의 구성은 전체 컨포멀 전자 디바이스(100)의 의도된 응용에서 사용될 부품들에 기초하여 결정될 수 있다. 예시적인 응용은 움직임 센서, 온도 센서, 신경-센서, 수화 센서, 심장 센서, 유동 센서, 압력 센서, 기기 모니터(예컨대, 스마트 기기), 호흡 리듬 모니터, 피부 전도도 모니터, 전기 접점, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 하나 이상의 디바이스 아일랜드가 온도, 스트레인, 및/또는 전기생리학 센서, 결합형 움직임/심장/신경-센서, 결합형 심장/온도-센서 등을 비롯한 적어도 하나의 다기능 센서를 포함하도록 구성될 수 있다.

봉지층(130)이 전자 회로(120)의 적어도 일부를 둘러싸도록, 봉지층(130)은 전자 회로(120)의 적어도 일부 및 기판(110)의 적어도 일부 상에 배치된다. 도시된 바와 같은 일부 구성들에서, 봉지층(130)은 전자 회로(120) 중 기판(110)에 의해 노출되는 부분(예컨대, 표면)을 기밀하게 밀봉하는 재료로 형성된다. 선택적으로, 봉지층(130)은 컨포멀 전자 디바이스(100)의 대부분 또는 전부를 둘러쌈으로써 "봉지 하우징" 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에 대해, 봉지층(130)은 전자 회로(120)의 디바이스 아일랜드들 및 배선들을 기밀하게 밀봉하면서 디바이스 아일랜드들 및 배선들 상에 배치된다. 이와 같은 경우에, 전자 회로(120)에 포함되는 하나 이상의 센서가 (예컨대, 동물 또는 인간의 피부 또는 신체 부위, 또는 임의의 다른 객체와 접촉하기 위해) 노출되도록, 봉지층(130)은 홀, 개구, 또는 다른 구멍을 포함할 수 있다. 봉지층(130)에 의해 전자 회로(120)의 적어도 일부를 기밀하게 밀봉하는 것은, 부식성 화학물질, 먼지, 수분, 산화 등에 의한 손상을 비롯한 부식성 인자들로부터 전자 회로(120)의 부품들을 보호하는 데에 도움이 될 수 있다.

도 1의 봉지층(130)은 연성, 유연성, 및 전기적 비전도성 재료로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 봉지층(130)은 기판(110)과 동일한 재료로 형성된다. 다른 예들에서, 상이한 재료가 봉지층(130)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 봉지층(130)에서 사용될 수 있는 적절한 재료는 예컨대 폴리머 또는 폴리머 재료를 포함한다. 적용 가능한 폴리머 또는 폴리머 재료의 비제한적 예들은 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 실리콘, 또는 폴리우레탄을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 적용 가능한 폴리머 또는 폴리머 재료의 다른 비제한적 예들은 (열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱, 또는 생분해성 플라스틱을 비롯한) 플라스틱, (열가소성 엘라스토머, 열경화성 엘라스토머, 또는 생분해성 엘라스토머를 비롯한) 엘라스토머, 및 (천연 직물 또는 합성 직물을 비롯한) 직물을 포함하되, 이는 아크릴레이트, 아세탈 폴리머, 셀룰로오스 폴리머, 플루오로폴리머, 나일론, 폴리아크릴로니트릴 폴리머, 폴리아미드-이미드 폴리머, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리부틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리에텔렌 코폴리머 및 개질 폴리에틸렌, 폴리케톤, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 산화물 및 폴리페닐렌 황화물, 폴리프탈아미드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 스티렌계 수지, 술폰계 수지, 비닐계 수지, 또는 이 재료들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일 예에서, 폴리머 또는 폴리머 재료는 자외선(UV) 경화성 실리콘과 같은 UV 경화성 폴리머일 수 있다.

계속 도 1을 참조하면, 봉지층(130)은 임의의 적절한 공정, 예컨대 주조, 성형, 스탬핑, 또는 임의의 다른 주지의 또는 이하에 전개되는 제조 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 게다가, 봉지층(130)은 홀, 돌출부, 홈, 압입부, 비전도성 배선과 같은 다양한 선택적인 특징부, 또는 임의의 다른 특징부를 포함할 수 있다. 비제한적 예로, 봉지층(130)은 오버몰딩 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 일반적으로, 오버몰딩은 사전 제조된 부분이 사출 성형기의 몰드 공동에 삽입될 수 있게 하되, 이는 제1 부분 상에 또는 그 주위에 새로운 플라스틱 부분, 구역, 또는 층을 형성한다. 하나의 이와 같은 오버몰딩 공정은 기판(110) 상에 배치되는 전자 회로(120) 상에 봉지층(130)을 형성할 수 있는 액상 재료를 직접 주조하는 것을 포함한다. 이후, 액상 재료는 예컨대 냉각 및 응고에 의해 경화될 수 있다. 경화는 예컨대 주조된 액상 재료 상에 압력을 인가하고/인가하거나, 기판을 가열하고/가열하거나, 진공을 인가함으로써 임의의 적절한 조건 하에 수행될 수 있다.

다른 예로, 전자 회로(120)는 적층 공정을 사용하여 봉지층(130)에 내장될 수 있다. 예컨대, 봉지층(130)은 시트로 사전-주조될 수 있다. 이후, 액상 접착제(예컨대, 봉지층을 형성하기 위해 사용되는 비경화 액상 재료, 또는 임의의 다른 적절한 접착제)가 전자 회로(120) 및 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 다음으로, 봉지층(130)은 접착제 상에 배치되며, 초과 접착제를 압출하기 위해 압력 인가될 수 있다. 이후, 접착제는 전자 회로(120) 및 기판(130)의 적어도 일부에 봉지층(130)을 고정 결합하기 위해 경화되어, 도 1의 컨포멀 전자 디바이스(100)를 형성할 수 있다.

개시된 개념들의 양태들에 따르면, 접착제 재료가 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 구축 중에 사용될 수 있다. 상기에 논의된 옵션들에 더하여, 예시적인 적층 공정에서 사용되는 비경화 액상 실리콘은 일종의 접착제로 작용하며, 표면들을 결합하기 위해 예컨대 (가교결합을 통한) 경화를 통해 경화될 수 있다. 다른 예들에서, 디바이스 아일랜드들 및 전기 배선들을 비롯한 전자 디바이스 부품들은 오버몰딩 전에 감압성 접착제를 사용하여 사전-경화된 시트에 부착될 수 있다. 감압성 접착제의 비제한적 예는 고무계 접착제이다. 일 예에서, (온도 센서 또는 (UV 센서와 같은) 전자기 방사선 센서와 같은) 센서 부품을 포함하는 패치의 구축에 있어서, 감압성 실리콘 전사 접착제 또는 액상 실리콘 접착제가 사전-경화된 시트에 도포될 수 있다. 본원에 설명된 임의의 접착제는 표면에 도포하기 위한 분무 가능 또는 브러싱 가능 접착제일 수 있다. 접착제는 후속 오버몰딩 공정 중에 시스템의 다른 부품들에 대한 군도 배치를 비롯한 명시된 위치 및 배치에서 전자 부품들을 유지하는 데에 도움이 될 수 있다.

접착제 재료는 본원의 예시적인 디바이스의 구축 중에 적층 공정의 일부로서 사용될 수 있다. 예컨대, 디바이스 아일랜드들 및/또는 배선들을 비롯한 전자 디바이스 부품들은 적층을 위해 사용되는 비경화 액상 실리콘으로 실리콘 시트의 상층을 도포하기 전에 감압성 실리콘 접착제를 사용하여 사전-경화된 베이스 층 실리콘 시트에 부착될 수 있다. 다른 예들에서, 적층은 또한 실리콘 시트들 사이에 초박형 전자 디바이스를 내장하기 위해 감압성 실리콘 접착제를 사용하여 완성될 수 있다. 적층은 경화 공정을 요구하지 않는 박막 접착제의 사용에 기초할 수 있다.

도 1의 봉지층(130) 및/또는 베이스 기판(110)은 예컨대 신장, 절곡, 압축, 비틀림, 또는 다른 변형 중에 컨포멀 전자 디바이스(100)의 일부에서 야기될 수도 있는 응력 또는 스트레인의 변조를 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 일례로, 컨포멀 전자 디바이스(100)가 변형을 겪을 때, 시스템의 더 강성 부분(예컨대, 디바이스 아일랜드)으로부터 더 순응성 구조(예컨대, 유연성 및/또는 신축성 부품)로의 전이부에서 응력 및/또는 스트레인의 집중이 있을 수 있다. 다른 응력 집중 영역들은 예컨대 배선의 가장자리, 또는 배선이 디바이스 아일랜드에 결합되는 경계를 포함할 수 있다. 봉지층(130)은 전자 회로의 기능적인 부품에 대한 중성 역학면의 위치를 조절함으로써 전자 회로(120)의 부품들 상의 응력을 최소화하기 위해 전자 회로(120)의 일부 상에 국부적으로 배치되고/배치되거나 두께를 갖도록 구성되는 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 봉지층(130)을 형성하기 위해 사용되는 재료는 전자 회로(120)의 부품의 일부에 근접하는 것과 같이 전자 회로(120)의 부품의 영역에서 국부적으로 도입될 수 있다. 국부적으로 배치된 봉지층은 부품의 영역에서 국부적으로 중성 역학면의 위치를 조절함으로써 변형력이 전체 컨포멀 전자 디바이스(100)에 인가되는 경우 인가된 응력/스트레인으로부터 부품을 보호한다. 기능적인 부품에 대한 중성 역학면의 제어된 배치의 결과로, 컨포멀 전자 디바이스(100)가 변형력을 겪을 때, 응력 또는 스트레인이 부품의 영역에서 전혀 또는 거의 발휘되지 않는다.

도 1에 도시된 구현예에서, 봉지층(130) 및/또는 기판(110)은 초박형 두께를 가지며 유리한 기계적 및 광학적 특성을 가질 수 있다. 선택적으로, 봉지층(130)은 약 0.05 ㎜ 내지 약 0.5 ㎜ 범위의 두께를 가질 수 있다. 아울러, 봉지층(130) 및/또는 기판(110)은 봉지층(130)/기판(110)의 비변형 길이에 대해, 약 200% 내지 약 800%의 범위, 또는 일부 구성들에 대해, 적어도 약 300%, 적어도 약 400%, 적어도 약 500%, 적어도 약 600%, 또는 적어도 약 700%의 연신율을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 봉지층(130) 및/또는 기판(110)은 약 40 ppi 내지 약 200 ppi, 또는 일부 구성들에 대해, 적어도 약 60 ppi, 적어도 약 80 ppi, 적어도 약 100 ppi, 적어도 약 120 ppi, 적어도 약 140 ppi, 적어도 약 160 ppi, 또는 적어도 약 180 ppi의 인열 강도를 가진다. 다른 옵션으로, 봉지층(130) 및/또는 기판(110)은 (예컨대, 쇼어 A 경도 스케일에 따른) 약 10 A 내지 약 60 A 이상, 예컨대 약 20 A 또는 적어도 약 20 A, 약 30 A 또는 적어도 약 30 A, 약 40 A 또는 적어도 약 40 A, 약 50 A 또는 적어도 약 50 A, 또는 약 60 A 또는 적어도 약 60 A의 듀로미터에 의해 측정되는 경도를 가질 수 있다. 일부 구성들에 대해, 봉지층(130) 및/또는 기판(110)은 약 350 ㎚ 내지 약 1,000 ㎚의 광의 파장들 사이에서 약 90% 초과의 광투과도를 가질 수 있다. (예컨대, 가장 두꺼운 점에서의) 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(100)의 총 두께는 약 0.20 ㎜ 내지 약 1.0 ㎜의 범위일 수 있다. 일부 구성들에 대해, 봉지층(130) 및/또는 기판(110)은 투명할 수 있다.

다음으로 도 2를 참조하면, 본 개시의 양태들에 따른 대표적인 봉지형 컨포멀 전자 디바이스가 도시되어 있다. 도 1에 제시된 디바이스 아키텍처와 유사하게, 도 2의 컨포멀 전자 디바이스(200)는 일부 비제한적 예들로 기판(210)에 결합되는 전자 회로(220)를 포함한다. 기판(210) 및 전자 회로(220)는 각각 컨포멀 전자 디바이스(100)에 관하여 설명된 기판(110) 및 전자 회로(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예컨대, 기판(210) 및 전자 회로(220)는 도 1에 도시된 대응하는 구조에 관하여 상기에 설명된 다양한 형태들, 선택적인 구성들, 및 기능적인 대안들 중 임의의 것을 각각 취할 수 있다.

일련의 봉지층들-도 2의 각각의 제1, 제2, 제3, 및 제4 봉지층(230a, 230b, 230c, 240d; 집합적으로 "봉지층들"로 지칭됨)-이 기판(210) 및 회로(220) 상에 순차적으로 배치되되, 상부 3개의 층(230b~230d)은 제1 봉지층(230a)을 강화하도록 동작한다. 각각의 봉지층(230a~230d)은 예컨대 약 0.05 ㎜ 내지 약 0.5 ㎜ 범위의 두께를 가진 초박형 층일 수 있다. 도 2의 봉지층들(230a~230d)은 도 1의 컨포멀 전자 디바이스(100)에 관하여 상기에 설명된 재료들 중 임의의 것으로 형성될 수 있다. 4개의 봉지층(230a~230d)을 가진 것으로 도시되었지만, 임의의 개수의 봉지층이 디바이스(200)를 봉지하기 위해 사용될 수 있다. 아울러, 도 2는 각각의 봉지층이 디바이스(200)의 전체 폭을 덮는 것으로 도시하지만, 일부 예들에서, 다양한 봉지층들(230a~230d) 중 하나 이상이 전자 회로(220) 및/또는 기판(210)의 일부 상에만 배치될 수 있다. 예컨대, 복수의 봉지층들(230a~230d) 중 하나 이상이 응력/스트레인 집중 영역(예컨대, 디바이스 아일랜드 또는 배선의 가장자리)에 근접하게 배치되어, 전자 회로의 기능적인 부품에 대한 중성 역학면의 위치를 조정할 수 있다.

본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 기계적 및/또는 환경적 손상으로부터 보호되는 더 견고한 디바이스를 형성하기 위해, 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA)와 같은 상대적으로 취성의 컨포멀 전자 기기를 봉지하기 위한 방법을 제공한다. 본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 시스템, 방법, 및 디바이스는 컨포멀 전자 디바이스와 별개로 성형되거나 달리 형성될 수 있는 봉지 하우징을 제공할 수 있다. 봉지 하우징은 예시적인 컨포멀 전자 디바이스의 일부 주위에 배치되는 단일 유닛으로서 성형되거나 달리 형성될 수 있다. 예시적인 봉지 하우징은, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를 제공하기 위해, 예시적인 컨포멀 전자 디바이스에 결합되거나, 조립되거나, 달리 연결될 수 있는 2개 이상의 별개의 하우징 부품으로 성형되거나 달리 형성될 수 있다.

봉지 하우징이 단일 봉지 하우징 유닛으로서 형성되는 예에서, 하우징 유닛은 컨포멀 전자 디바이스가 삽입되거나 달리 배치될 수 있는 구멍 및/또는 포켓을 구비하여 형성될 수 있다. 이러한 단일 봉지 하우징 유닛의 일부는 오목 또는 돌출 특징부를 구비하여 형성될 수 있다. (본원에서 "상보적인 요홈부"로도 지칭되는) 예시적인 오목 특징부 및 (본원에서 "돌출부"로도 지칭되는) 돌출 특징부는 조립 공정에 도움이 되는 특징부들을 자기-정렬시키고 연동시키고 위치시키는 것을 허용하기 위해 컨포멀 전자 디바이스에 내장되는 절개부, 부품, 및 주변 설계 특징부와 같은 (그러나 이에 제한되지 않는) 특징부와 정합될 수 있다. 예시적인 오목 특징부 및 돌출 특징부는 또한 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 구성 및/또는 구조적 무결성에 도움이 될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 각각 다부분 봉지 하우징을 구비한 컨포멀 전자 디바이스의 평면도 및 저면도를 제시하는데, 이는 집합적으로 컨포멀 집적 회로(IC) 디바이스 또는 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)로 지칭된다. 외관이 상이할지라도, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)는, 달리 거부되거나 논리적으로 금지되지 않는 한, 다른 봉지형 디바이스들에 관하여 본원에 설명되는 특징들, 옵션들, 및 대안들 중 임의의 것을 포함할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 디바이스(300)는 유연성 기판(306)을 구비한 유연성 인쇄 회로 기판(FPCB; 304)을 포함하는 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA; 302)를 포함한다. 집적 회로(IC) 디바이스 아일랜드들로서 구성되는 표면-실장 기술(SMT) 부품들과 같은 종류일 수 있는 전자 회로가 유연성 기판(306)에 장착되거나 달리 부착된다. 비제한적 예로서, 한 쌍의 IC 증폭기(308), UV A 센서(310), 및 UV B 센서(312)가 도 3a의 FPCB(304)의 좌측의 기판(306)에 장착된 것으로 도시된다. BLUETOOTH® 저에너지 안테나(314)가 기판(306)의 중심에서 전원(예컨대, 2mAhr LiPo 배터리; 316)을 외접하는 것으로 도시된다. 신축성 배선들(이들 중 2개가 도 3a 및 도 3b에 318로 식별됨)이 2개 이상의 IC 디바이스를 전기적으로 연결한다. 하나 이상의 디바이스가 예컨대 임의의 종래의 방법 또는 이하에 전개되는 방법으로 기판(306)에 식각되는 전도성 트랙들에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. IC 전력 관리/배터리 충전 제어 디바이스(320)가 BLUETOOTH® 저에너지 통신을 위해 전력 저장 전지들(예컨대, 커패시터들; 322)의 어레이에 동작 가능하게 연결된다. 이와 관련하여, 무선 충전 성능을 제공하는 교류(AC) 코일(324)이 FPCB(304)의 외주를 횡단한다. FPCBA(302)는 또한 시스템 온 칩 BLUETOOTH® 저에너지 IC(328)를 비롯한 시스템 온 칩 BLUETOOTH® 디바이스를 위한 발진기(326)를 포함한다. 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)는 또한 프로그래밍 및 테스트를 위한 인터페이스 포인트들(330)을 구비한다; 모두 참조 번호로 식별되지는 않지만, 도 3a의 FPCB(304) 상에 총 11개의 인터페이스 포인트가 있다. 전력 관리 시스템의 일부인 전력 스위치(332)가 또한 제공된다.

봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)는 FPCBA(302)의 전자 회로 및 유연성 기판을 내부에 실질적으로 또는 전적으로 수용하는 유연성 다부분 봉지 하우징(334)을 구비하여 제조된다. 적어도 일부 구현예들에 대해, 유연성 다부분 봉지 하우징(334)은 예컨대 유연성 기판 및 전자 회로를 기밀하게 밀봉하도록 설계된다. 도시된 바와 같이, 다부분 봉지 하우징(334)은 각각 제1 및 제2 봉지 하우징 부품(336, 338)을 포함하는 2분할 구성이다. 그러나, 봉지 하우징(334)이 도면에 도시된 2개의 하우징 부품보다 많거나 적은 하우징 부품을 포함하는 것을 고려한다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제1(상부) 봉지 하우징 부품(336)은 제2(하부) 봉지 하우징 부품(338)에 예컨대 감압 접착제를 통해 부착된다. 예컨대, 디바이스(300)의 의도된 응용에 따라, 봉지 하우징(334)은 20 쇼어 A의 듀로미터 경도 등급 및 적어도 약 80 ppi의 인열 강도를 나타낼 수 있다.

다음으로 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 하우징 부품(336)은 FPCBA(302)의 전자 회로 및 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 하나 이상의 (제1) 오목 영역을 구비하여 제조된다. 예컨대, 상부 하우징 부품(336)은 SMT 부품들 및 전기 배선들을 내부에 안착시키기 위한 복수의 조립식 오목 포켓(340A~340D)을 포함한다. 예컨대, 제1 오목 포켓(340A)은 FPCB(304)의 IC 증폭기들(308), UV A 및 UV B 센서들(310, 312), 충전 제어 디바이스(320), 및 전력 저장 전지들(322)을 내부에 안착시킨다. 이에 비해, 제2 오목 포켓(340B)은 배터리(316)를 내부에 안착시키도록 구성되는 반면, 제3 오목 포켓(340C)은 안테나 코일(314)을 내부에 안착시키도록 구성된다. 발진기(326), BLUETOOTH® 저에너지 IC(328), 8개의 인터페이스 포인트(330), 및 전력 스위치(332)가 제4 오목 포켓(340D) 내부에 안착된다. 제1 봉지 하우징 부품(336)의 (제1) 오목 영역들은 유연성 기판(306)을 내부에 안착시키기 위한 적어도 하나의 오목 기판 영역(340E)을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 제2 봉지 하우징 부품(338)은 FPCBA(302)의 유연성 기판의 적어도 일부 및 전자 회로의 적어도 일부를 내부에 안착시키기 위한 하나 이상의 (제2) 오목 영역을 구비하여 제조된다. 도시된 바와 같이, 하부 하우징 부품(338)은 배터리(316) 및 배선들(318)을 내부에 안착시키기 위한 조립식 오목 포켓(342A), 및 유연성 기판(306)의 하면을 내부에 안착시키기 위한 한 쌍의 측방향 이격된 조립식 오목 포켓(342B, 342C)을 포함한다. 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)는 오목 영역들을 추가로 또는 더 적게 포함할 수 있되, 이들 각각은 도면에 도시된 것과 유사하거나 상이한 구성의 조립식 오목 포켓들을 더 많거나 더 적게 포함할 수 있다. 더욱이, 각각의 포켓 내의 IC 디바이스들의 개수, 유형, 및 배치가 변경될 수도 있다.

도 5a에 나타낸 바와 같이, FPCB(304)의 유연성 기판(306)은 본원에서 4개의 관통홀들(344A~344D)에 의해 대표되는 다양한 절개부들 또는 개구들을 배터리(316)의 양 측에 구비하는데, 이들은 디바이스(300)의 조립 중에 FPCBA(302)를 위치시키고 부착하는 데에 도움이 된다. 제1 봉지 하우징 부품(336)은 적어도 하나의, 또는 일부 구성들에서는, 한 쌍의 (제1) 돌출부(346A, 346B)를 구비하되, 각각의 돌출부는 상부 봉지 하우징 부품(336)을 FPCBA(302)와 정렬시키고 연동시키기 위해 각각의 하나의 기판 개구-예컨대, 제1 및 제2 관통홀(344A, 344B)-에 들어간다. 마찬가지로, 제2 봉지 하우징 부품(338)은 적어도 하나의, 또는 일부 구성들에서는, 한 쌍의 (제2) 돌출부(346C, 346D)를 구비하되, 각각의 돌출부는 제1 및 제2 하우징 부품(336, 338)을 FPCBA(302)의 유연성 기판(306) 및 전자 회로와 정렬시키고 연동시키기 위해 각각의 하나의 기판 개구-예컨대, 제3 및 제4 관통홀(344C, 344D)-를 통과하고 상부 하우징 부품(336)의 각각의 상보적인 개구(348A, 348B)와 맞물린다. 다양한 관통홀들 및 돌출부들의 개수, 위치, 및 기하학적 구성은 도면에 도시된 것과 달라질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

적어도 일부 구현예들에 대해, 예시적인 디바이스(300)는 상측 및 하측 (투명 실리콘) 봉지 하우징 부품(336, 338) 사이에 컨포멀 전자 디바이스 모듈(302)을 개재함으로써 제조된다. 상기에 나타낸 바와 같이, 예시적인 컨포멀 전자 디바이스 모듈(302)은 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA)로서 구성된다. 다른 예들에서, 컨포멀 전자 디바이스 모듈은 다른 유형의 유연성 및/또는 신축성 전자 디바이스로서 구성될 수 있다. 봉지 하우징이 2개 이상의 봉지 하우징 부품으로서 형성되는 구성에서, 별개의 봉지 하우징 부품들의 일부는, 컨포멀 전자 디바이스의 상이한 부분이 삽입되거나 달리 배치될 수 있는 하나 이상의 구멍 및/또는 포켓을 구비하여 형성되도록 구성될 수 있다. 상기에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 봉지 하우징 부품의 일부는 오목 특징부 또는 돌출 특징부를 구비하여 형성될 수 있다. 상부 봉지 하우징 부품 및 하부 봉지 하우징 부품 상의 오목 특징부 또는 돌출 특징부는 조립 공정에 도움이 되는 특징부들을 자기-정렬시키고 연동시키고 위치시키는 것을 허용하기 위해 절개부, 부품, 및 주변 설계 특징부와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 예시적인 컨포멀 전자 디바이스의 특징부와 결합될 수 있다. 예시적인 오목 특징부 및 돌출 특징부는 또한 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 구성 및/또는 구조적 무결성에 도움이 될 수 있다.

예시적인 시스템, 방법, 및 디바이스는 산업 공정으로 확장될 수 있는 봉지 공정 및 설계 신뢰성을 제공한다. 본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 시스템, 방법, 및 디바이스는, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를, 새로운 고유의 폼 팩터로 형성되며 더 큰 정합성을 보이는 패치로서 제공한다. 예시적인 시스템, 방법, 및 디바이스는 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 더 신속하고 더 비용-효율적인 제조를 용이하게 한다. 설계는 새로운 클래스의 전자 제품을 위한 제조 체인의 설정을 가능하게 한다.

디바이스를 봉지하기 위한 일부 기존 공정들은 구조물의 더 취성의 감온성 또는 감압성 부품들에 유해할 수 있다. 본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 봉지 공정은 기능적인 컨포멀 전자 기기에 포함되는 감열성 부품들을 열수지(thermal budget)를 초과한 온도에 노출시키는 것을 방지하는 것과의 사이에 균형을 제공한다. 예컨대 컨포멀 전자 디바이스에 포함되는 리튬 폴리머 배터리는 약 60℃ 미만의 열수지를 가진다. 본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 봉지 공정은 컨포멀 전자 디바이스의 봉지의 형상, 성형, 및 거동의 제어에 있어서 더 큰 자유를 허용한다. 본원의 예시적인 봉지 공정은 봉지를 위한 더 넓은 범위의 재료, 착색, 텍스처링, 다른 산업 설계 요소의 사용을 허용한다. 본원에 설명된 방법들 중 임의의 것에 기초한 봉지 공정이 잠재적으로 더 높은 생산량 및 더 낮은 비용을 용이하게 하기 위해 구현될 수 있다.

본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 봉지 공정은 비용-효율적인 제조 해결방안 및 더 강성의 신뢰할 만한 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를 제공하기 위해 설계될 수 있다. 예로서, (통상적으로 실온을 초과한 상승 온도에서 200℃를 초과한 온도까지 경화를 수반하는) 실리콘 엘라스토머 재료 내의 전자 기기의 성형에 수반된 공정은 컨포멀 전자 디바이스의 제조에 수반된 공정으로부터 분리될 수 있다. 낮은 열수지(예컨대, 약 60℃ 미만)를 가지는, 컨포멀 전자 디바이스에서 사용되는 배터리와 같은 더 취성의 부품을 보호할 수 있다. 예컨대, 배터리의 더 낮은 열수지에 기초하여, 컨포멀 전자 디바이스를 제조하는 가공은 60℃ 미만에서 유리하게 수행된다. 비교적 고가의 장비들이 더 저온의 성형을 위해 사용되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 봉지 공정은 비용-효율적일 수 있다. 더 저온의 성형 작업에 의해, 생산량이 감소할 수 있고 비용이 상승할 수 있다. 전자 기기 제조가 성형 공정으로부터 분리된 것을 감안하면, 실리콘 성형을 위해 사용되는 비교적 고가의 장비가 생산량 증가를 위해 더 고온에서 작동될 수 있다.

본원에 설명된 예시적인 봉지 공정은 실리콘 내에 컨포멀 전자 디바이스를 봉지하는 신규의 접근방안을 제공하는데, 이는 더 높은 제조 생산량 및 더 낮은 비용을 허용할 것이다. 예시적인 봉지 하우징이 텍스처링, 곡선 설계, 착색 등을 비롯한 고유의 산업 설계 특징부를 구비하여 구성될 수 있기 때문에, 예시적인 봉지 하우징들 중 적어도 일부는 산업 공정에서 더 큰 유연성을 제공한다. 상부 하우징 부품(들) 및/또는 하부 하우징 부품(들)과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 예시적인 봉지 하우징의 상이한 부분들은 컨포멀 전자 기기의 제조와 무관하게 성형될 수 있다. 비제한적 예로서, 액상 실리콘 고무(LSR)의 액상 사출 성형(LIM)과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 업계 기준에 따라, 2개 이상의 봉지 하우징 부품이 더 높은 공정 온도에서 실리콘을 사용하여 성형될 수 있다. 상부 하우징 부품(들) 및/또는 하부 하우징 부품(들)과 같은 봉지 하우징의 상이한 부분들은 오목 및/또는 돌출 특징부를 구비하여 형성될 수 있고, 이는 컨포멀 전자 기기의 설계에서 유래하며 컨포멀 전자 기기의 토포그래피를 수용한다. 예시적인 실시예에서, 봉지 하우징은 컨포멀 전자 기기가 2개 이상의 성형된 봉지 하우징 부품 사이에 쉽게 안착될 수 있도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 봉지 하우징은 2개 이상의 성형된 봉지 하우징 부품 사이의 컨포멀 전자 기기의 정렬을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.

개시된 봉지 하우징 유닛들 및 부품들 중 임의의 것이 예컨대 봉지형 컨포멀 전자 디바이스가 배치될 표면의 외형에 정합될 수 있는 연성, 유연성, 또는 신축성 및 전기적 비전도성 재료로 형성될 수 있다. 이와 같은 표면의 예들은 인간 또는 동물의 신체 부위, 또는 자동차 또는 야구공과 같은 객체의 표면을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 적절한 후보 재료들은 예컨대 폴리머 또는 폴리머 재료를 포함한다. 적용 가능한 폴리머 또는 폴리머 재료의 비제한적 예들은 실리콘 또는 폴리우레탄을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 적용 가능한 재료의 다른 비제한적 예들은 (열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱, 또는 생분해성 플라스틱을 비롯한) 플라스틱, (열가소성 엘라스토머, 열경화성 엘라스토머, 또는 생분해성 엘라스토머를 비롯한) 엘라스토머, 및 (천연 직물 또는 합성 직물을 비롯한) 직물을 포함하되, 이는 아크릴레이트, 아세탈 폴리머, 셀룰로오스 폴리머, 플루오로폴리머, 나일론, 폴리아크릴로니트릴 폴리머, 폴리아미드-이미드 폴리머, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리부틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리에텔렌 코폴리머 및 개질 폴리에틸렌, 폴리케톤, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 산화물 및 폴리페닐렌 황화물, 폴리프탈아미드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 스티렌계 수지, 술폰계 수지, 비닐계 수지, 또는 이 재료들의 임의의 조합을 포함한다. 폴리머 또는 폴리머 재료는 UV-경화성 실리콘과 같은 UV 경화성 폴리머일 수 있다. 본원에 설명된 원리에 따른 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 원하는 위치에 중성 역학면을 위치시키는 것을 용이하게 하기 위해, 폴리이미드(PI) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 약간 더 높은 계수(또는 강성)의 재료를 도시된 봉지 하우징 유닛들 및/또는 부품들의 일부에 도입할 수 있다.

컨포멀 전자 디바이스(302)는 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)가 배치되는 표면(예컨대, 동물 또는 인간 신체 부위 또는 다른 객체)과 연관된 적어도 하나의 파라미터의 예컨대 감지, 검출, 또는 정량화를 제공하기 위해 사용될 수 있는 임의의 적절한 전자 회로일 수 있다. 예컨대, 컨포멀 전자 디바이스는 움직임, 근육 활성도, 온도(예컨대, 체온), 맥박, 수분, 압력, 또는 임의의 다른 파라미터를 측정하거나, 검출하거나, 감지하거나, 달리 정량화하도록 구성될 수 있다. 컨포멀 전자 디바이스는 하나 이상의 센서 시스템(들), 및 하나 이상의 다른 부품(들)(예컨대, 배선)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서 시스템 및 하나 이상의 다른 부품(들)은 하나 이상의 디바이스 아일랜드 상에 배치된다. 하나 이상의 디바이스 아일랜드는 전체 최종 컨포멀 전자 디바이스의 원하는 치수 및 정합성에 기초한 임의의 공간적 구성 내에 배치될 수 있다.

성형된 봉지 하우징 부품들의 사용에 기초하여 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를 제조하기 위한 예시적인 공정 흐름은 다음과 같다. 상부 봉지 하우징 부품을 성형한다. 상기에 나타낸 바와 같이, 도 4a는 성형될 수 있는 상부 봉지 하우징 절반부(336)의 비제한적 예의 형상 및 치수를 도시한다. 액상 사출 성형(LIM) 공정에서 액상 실리콘 고무(LSR) 재료를 사용하여 상부 봉지 하우징 절반부(336)를 성형할 수 있다. 도 4b는 성형될 수 있는 하부 봉지 하우징 절반부(338)의 비제한적 예의 형상 및 치수를 도시한다. 하부 봉지 하우징 절반부(338)를 상부 절반부(336)처럼 LSR 재료 및 LIM 공정을 사용하여 성형할 수 있다. 도 4a 및 도 4b의 하우징 부품들 사이에 조립하기 위해 성형 하우스 또는 다른 적층 시스템 내에 FPCBA(302)와 같은 예시적인 컨포멀 전자 디바이스를 배치할 수 있다. 적용 가능한 봉지 및/또는 적층 공정을 조립 공정에서 수행할 수 있다.

임의의 예시적인 실시예에서, 컨포멀 전자 부품은 성형된 봉지 하우징 부품들의 일부에 결합되고/결합되거나 그 사이에 개재될 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 컨포멀 전자 디바이스를 도 3a 및 도 3b의 예시적인 봉지 하우징 부품들과 결합하기 위한 비제한적 예시적인 조립 개념을 도시한다. 도 7a 및 도 7b는 돌출부들의 결합을 비롯하여, 컨포멀 전자 디바이스를 도 6a 및 도 6b의 예시적인 봉지 하우징 부품들과 결합하기 위한 비제한적 예시적인 조립 개념을 도시한다.

도 4a 및 도 4b의 예에서, 봉지 하우징 부품들을 위한 후보 재료 특성은 액상 실리콘 고무계 재료, 20 A의 듀로미터를 가진 재료, 및 약 80 ppi보다 큰 인열 강도를 가진 재료를 포함한다. 봉지형 컨포멀 전자 디바이스가 피부-장착 시스템에서의 생체 적합성을 위해 구성되는 응용에서와 같이 그러나 이에 제한됨 없이, 예시적인 봉지 하우징 부품들은 USP 클래스 VI 등급 또는 그 이상인 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 다른 예들에서, 광범위한 엘라스토머들 및 다른 유형의 폴리머들이 봉지 하우징 부품들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 사용되는 재료의 유형은 구현될 예시적인 제품 산업 설계 및 예시적인 공정 흐름에 기초하여 변화될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 각각 다부분 봉지 하우징을 구비한 컨포멀 전자 디바이스의 평면도 및 저면도를 제시하되, 컨포멀 전자 디바이스 및 봉지 하우징은 집합적으로 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(400)로 참조된다. 외관이 상이할지라도, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(400)는 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)에 관하여 본원에 설명되는 특징들, 옵션들, 및 대안들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 4a의 디바이스(400)는 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA; 402)를 포함하고, 이는 도 3a의 FPCBA(302)와 동일하거나, 유사하거나, 상이한 구성을 가질 수 있다. 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(400)는 FPCBA(402)의 전자 회로 및 유연성 기판을 내부에 실질적으로 또는 전적으로 수용하는 유연성 2분할 봉지 하우징(434)을 구비하여 제조된다. 도시된 바와 같이, 도 6a 및 도 6b의 봉지 하우징(434)은 제2(하부) 봉지 하우징 부품(438)에 예컨대 감압성 접착제를 통해 부착되는 제1(상부) 봉지 하우징 부품(436)을 포함하는 2분할 구성이다.

도시된 예에서, 상부 및/또는 하부 봉지 하우징 부품(436, 438)은 하나 이상의 장착 돌출부를 구비하여 구성될 수 있다. 비제한적 예로서, 상부 하우징 부품(436)은 각각 디바이스(400)의 양 측으로부터 돌출되는 한 쌍의 장착 돌출부, 즉 제1 및 제2 세장형의 대략 편평한 스트랩(450, 452)을 구비한다. 마찬가지로, 하부 하우징 부품(438)은 각각 디바이스(400)의 양 측으로부터 돌출되는 한 쌍의 장착 돌출부, 즉 제3 및 제4 세장형의 대략 편평한 스트랩(454, 456)을 구비한다. 이러한 대표적인 장착 돌출부들은 예컨대 인간의 신체 부위의 일부와 같은 표면에 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(400)를 기계적으로 결합하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예들에서, 예시적인 돌출부들은 전기기계적, 환경적, 및 다른 제품 기반 측정을 위해 사용될 수 있다.

일부 예시적인 실시예들에 대해, 하나 이상의 인서트가 하나 이상의 봉지 하우징 부품 또는 봉지 하우징 유닛의 일부에 통합될 수 있다. 예컨대, 광학 윈도우 또는 (전자기 방사선, 마이크로파, 전자파 등을 위한 필터를 비롯한) 필터가 봉지형 전자 센서(또는 검출기) 디바이스용으로 또는 심미적 용도로 포함될 수 있다. 비제한적 예로, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스는 자외(UV) 방사선 센서와 같은 그러나 이에 포함되지 않는 전자기 방사선 센서로서 구성될 수 있다. 인서트가 (센서 영역의 광학 특성과 같은 그러나 이에 제한되지 않는) 원하는 특성을 보이도록 구성될 수 있다. 봉지 하우징의 일부는 예컨대 인서트의 형상에 결합되거나 달리 정합되도록 구성될 수 있다(예컨대, 성형될 수 있다). 일 예에서, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스는 컨포멀 신체-인터페이싱 패치로서 구성될 수 있다. 제조 또는 성형 공정 중에 또는 이어서, 하나 이상의 디바이스 부품이, 봉지 하우징의 일부에 직접 내장되는 것을 비롯하여, 봉지 하우징의 일부 상에 배치될 수 있다. 이와 같은 디바이스 부품의 비제한적 예들은 마이크로커넥터, 기계적 하우징, 또는 산업 설계 특징부를 포함한다.

예시적인 실시예에서, 하나의 접착제 또는 다수의 접착제가 봉지 하우징 부품들과 컨포멀 전자 디바이스 사이의 경계면들의 일부에 도입될 수 있다. 후보 접착제 재료는 실온에서 또는 그 인근에서 경화 가능할 수 있고/있거나, 대략 대기압 인근의 압력을 사용하여 경화 가능할 수 있고/있거나, 분리를 방지하기에 충분한 접합 강도로 하우징 부품들의 일부를 연결하기 위해 사용될 수 있다. 후보 접착제 재료는 또한 3차원 표면 상에 실질적으로 일정한 접합선 두께를 생성할 수 있는 방식으로 표면들에 도포될 수 있다. 예컨대, 후보 접착제 재료는 1 내지 4 mil 범위의 접합선 두께를 조성할 수 있다. 후보 접착제 재료는 USP 클래스 VI 등급 또는 그 이상일 수 있다. 비제한적 예들로, 후보 접착제 재료는 실리콘 RTV, 글루, 아크릴계 접착제, 및 감압성 접착제(PSA)를 포함한다. 이러한 조립 공정은 맞춤형 픽스처 및 캐리어를 사용할 수도 있다. 일부 구현예들은 양면 실리콘/아크릴계 PSA 접착제를 사용할 수 있다.

도 3a 및 도 3b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같은 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를 형성하기 위한 대표적인 공정 흐름(801)이 도 8에 도시되어 있다. 도 8의 블록들(501~507)은 봉지 하우징 유닛과 결합하기 위한 컨포멀 전자 디바이스를 마련하는 공정을 대표할 수 있다. 블록(501)에서, 방법(501)은 성형 하우스 또는 제조 설비로 컨포멀 전자 디바이스(예컨대, 도 3a의 FPCBA(302))를 운반하는 단계를 포함한다. 블록(505)에 나타낸 바와 같이, 프라이밍을 위해 이송 캐리어에 컨포멀 전자 디바이스를 장착하기 전에, 블록(503)에서 컨포멀 전자 디바이스를 검사한다. 블록(507)에서, 방법(501)은 컨포멀 전자 디바이스의 표면 중 하나 이상의 부분을 프라이밍하는 단계를 포함한다. 이러한 예시적인 과정들에서, 컨포멀 전자 디바이스의 표면의 일부는 봉지 하우징 유닛의 부품들과의 결합을 용이하게 하기 위해 처리될 수 있다. 예컨대, 컨포멀 전자 디바이스의 표면의 일부는 더 양호한 접착 또는 점착을 용이하게 하기 위해 프라이밍되거나, 분무되거나, 화학물질의 증착, 코로나 처리, 또는 플라즈마 처리를 거칠 수 있다.

도 8의 블록들(509~517)은 도 3a 및 도 3b의 제1 및 제2 봉지 하우징 부품(336, 338)과 같은 봉지 하우징 유닛의 다양한 세그먼트들을 성형하고, 캐리어에 이러한 세그먼트들 중 하나 또는 둘 다를 장착하며, 하나 이상의 접착제(들) 샷을 도포하기 위한 대표적인 과정들을 제시한다. 블록(509)에서, 예컨대, 방법(501)은 단일 몰드에서 액상 사출 성형(LIM) 공정에 의해 봉지 하우징 유닛의 액상 실리콘 고무(LSR) 상부 및 하부 절반부를 성형하는 단계를 포함한다. 몰드로부터 분리되면, 예컨대 블록들(511, 513)에서 상부 부품 및 하부 부품을 모두 검사한다. 블록(515)에서 이송 캐리어 내에 하부 부품(및/또는 상부 부품)을 배치하고, 블록(517)에 나타낸 바와 같이, 하부 부품(및/또는 상부 부품)의 하나 이상의 부분에 제1 접착제 샷/막을 도포한다. 일 예에서, 접착제는 1 내지 4 mil의 두께의 경계선을 조성하기 위해 얇게 도포될 수 있다. 도포되는 양은 접착 또는 점착을 용이하게 하기에 충분해야 하지만, 필요한 곳 밖으로의 유동을 야기하지 않아야 한다.

계속 도 8을 참조하면, 블록들(519~531)은 컨포멀 전자 디바이스의 하우징 부품들과의 정렬/배치/부착/수용을 위한 예시적인 과정들을 제공한다. 블록(519)에서, 예컨대, 방법(501)은 컨포멀 전자 디바이스를 정렬시키고 디바이스를 하부 하우징 부품 상에 배치하는 단계를 포함한다. 하부 부품의 오목 특징부들이 디바이스의 절개부들 또는 다른 유사한 특징부들과 정렬되도록, 디바이스는 수동으로 정렬되거나 시각적으로 배치될 수 있다. 다른 예에서, 하부 하우징 부품 및 디바이스는 하부 하우징 부품 및/또는 디바이스에 내장되는 정렬 특징부들에 기초하여 자기-정렬될 수 있다. 적절하게 정렬되고 위치되면, 블록(521)에서 디바이스 및/또는 하부 부품의 하나 이상의 부분에 제2 접착제 샷/막을 도포한다. 상부 하우징 부품과의 결합 전에 예컨대 하부 하우징 부품 및/또는 디바이스의 일부에 추가 접착제를 도포할 수 있다. 사용하는 접착제들의 유형 및 양은 예컨대 접착제의 등급에 기초하여 결정될 수 있다.

도 8의 공정(501)이 계속됨에 따라, 조립된 스택을 제공하기 위해, 블록(523)에서 상부 부품을 하부 부품과 결합한다. 이후, 실온에서 또는 그 인근에서 접착제를 경화시키기 위해, 블록(525)에서, 스택에 압력을 인가한다. 컨포멀 전자 디바이스 및 하부 하우징 부품에 대한 상부 하우징의 결합을 용이하게 하기 위해, 소정량의 압력을 인가할 수 있다. 실온에서 또는 그 인근에서 경화를 수행할 수 있다. 일 예에서, 실온에 가까운 온도에서 경화를 용이하게 하기 위해, 결합된 하우징 부품들 및 컨포멀 전자 디바이스에 인가하는 압력의 양을 가능한 한 낮게 유지할 수 있다. 이후, 블록(527)에서 조립된 유닛을 검사하고, 검사를 통과하면, 블록(529)에서 선택된 조립된 유닛에 스틸 룰 다이 커팅을 수행한다. 예컨대, 스틸 룰 다이 커팅은 필요 시 조립된 유닛의 일부를 형상화하거나 임의의 원치 않은 재료를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 이후, 블록(531)에 나타낸 바와 같이, 조립된 유닛을 패키징한다. 오버플로우를 제거함으로써 적절한 심미적 표면을 보장하는 데에 도움이 되도록, 하나 이상의 웰이 하나 또는 양 하우징 부품의 외주 주위에 연장될 수 있다. 롤 적층 공정이 조립체에 걸쳐 균일하게 압력을 인가하고 접착제를 분배하기 위해 사용될 수 있다.

일부 구현예들에서, 방법은 적어도 상기에 열거되며 도면에 도시된 단계들을 포함한다. 단계를 생략하고/생략하거나, 추가 단계를 포함하고/포함하거나, 단계를 결합하고/결합하거나, 상기에 제시된 순서를 수정하는 것 역시 본 개시의 범주 및 정신 내에 있다. 전술한 방법은 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를 제조하기 위한 단일 시퀀스를 대표할 수 있음을 추가로 주목해야 한다; 그러나, 방법은 체계적이며 반복적인 방식으로 실시될 것으로 예상된다.

예시적인 봉지 하우징은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 타원형 설계로 구성될 수 있다. 다른 예들에서, 봉지 하우징은 다른 형상, 크기, 구성 등으로 구성될 수 있다. 예컨대, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)은 컨포멀 전자 디바이스가 또한 정합될 수 있는 비평면 형상으로 성형될 수 있다. 일 예에서, 비평면 형태 또는 외형은 봉지형 컨포멀 전자 디바이스가 장착되거나 결합될 신체 부위 또는 다른 표면의 형상에 기초하여 결정될 수 있다. 봉지 하우징의 형상, 크기, 구성 등은 예컨대 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 중성 역학면에서 컨포멀 전자 디바이스의 기능적인 부분들의 더 취성 또는 스트레인 민감성 영역들의 배치를 용이하게 하도록 결정될 수 있다. 일 예에서, 중성 역학 표면이 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 중성 역학면에서 컨포멀 전자 디바이스의 기능적인 부분들의 더 취성 또는 스트레인 민감성 영역들에 속하도록, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)의 다양한 부분들의 조성 또는 계수가 조절될 수 있다. 비제한적 예들로, 컨포멀 전자 디바이스의 더 취성 또는 스트레인 민감성 영역들은 더 강성의 디바이스 아일랜드들 및 더 신축성의 전기전도성 배선들 사이의 전이 영역들에 속한다. 봉지형 컨포멀 전자 디바이스가 겪게 될 변형의 유형은, 절곡이든 신장 변형이든, 컨포멀 전자 디바이스의 일부(및 그에 따른 더 취성 또는 스트레인 민감성 영역)가 얼마나 응력을 받는지에 영향을 미칠 수 있다.

예컨대 컨포멀 전자 디바이스의 더 취성 또는 스트레인 민감성 영역들에 중성 역학면을 위치시키기 위해, 일부 부분들이 더 순응성인 반면 다른 부분들이 더 강성이도록, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)의 일부가 형상화되거나 달리 성형될 수 있다. 일 예에서, 봉지 하우징 중 특정 전자 디바이스 부품에 근접한 부분의 양, 또는 접착제의 유형 또는 계수는 또한 중성 역학면의 배치에 영향을 미치도록 구성될 수 있다. 일부 구성들에 대해, 예시적인 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)은, 컨포멀 전자 디바이스의 일부가 하우징 내에서 부동적이도록, 즉 하우징의 일부와 접촉하지 않도록, 구성될 수 있다. 일 예에서, 오일 또는 다른 액체와 같은 다른 물질이 컨포멀 전자 디바이스의 부동 부분에 근접하게 배치될 수 있다. 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)의 형상 및 조성은 컨포멀 전자 디바이스 회로의 토포그래피에 기초하여 달라질 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 예시적인 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(300)의 평면도 및 저면도를 제공한다. 도 9a는 컨포멀 전자 디바이스(예컨대, FPCBA(602)) 및 상부 봉지 하우징 부품(636) 및 하부 봉지 하우징 부품(638)을 구비한 유사 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(600)의 측단면도를 제시한다. 이 예에서, 상부 하우징 부품(636)은 오목 특징부들(648A, 648B)을 포함하는 반면, 하부 하우징 부품(638)은 돌출부들(646A, 646B)을 포함한다. 컨포멀 전자 디바이스(602)는 각각 돌출부들(646A, 646B)을 수용할 수 있는 한 쌍의 상보적인 절개부들(644A, 644B)을 포함한다. 도 9b는 상부 부품(636), 하부 부품(638), 및 컨포멀 전자 디바이스(602)를 포함하는 예시적인 조립된 봉지형 컨포멀 전자 디바이스(600)의 단면도를 도시한다. 하부 부품(638)의 돌출부들(646A, 646B)은 컨포멀 전자 디바이스(602)의 절개부들(644A, 644B)을 통해 상부 부품(636)의 오목부들(648A, 648B)에 계합된다.

도 3a 및 도 5a는 관통홀들을 가진 예시적인 컨포멀 전자 디바이스(302)를 도시하는데, 이들은 하부 하우징 부품(338)의 실리콘 돌출 특징부들-즉, 돌출부들(346A, 346B)이 전자 디바이스 FPCB(304)를 통해 삽입되고 다른 하우징 부품(336)의 실리콘 특징부들-즉, 상보적인 개구들(348A, 348B)과 계합될 수 있게 한다. 도 5a 및 도 5b는 부품들의 정렬 및 접착을 돕기 위해 사용될 수 있는 오목 특징부들을 포함하는 상부 부품을 도시한다. 도 5a 및 도 5b는 또한 컨포멀 전자 디바이스의 홀들을 도시하는데, 이들은 회로 기판을 통해 삽입되는 하부 부품의 실리콘 특징부들이 다른 실리콘 부품(상부 부품)과 계합될 수 있게 한다. 도 5a 및 도 5b는 또한 하부 부품의 돌출 특징부들을 도시하는데, 이들은 컨포멀 전자 디바이스를 하부 부품 및 상부 부품 모두에 정렬시키는 데에 도움이 될 것이다.

봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)은 상이한 크기의 전자 부품을 수용할 수 있는 전자 부품 컴파트먼트를 위한 단일 크기를 포함할 수 있다. 봉지 하우징은 상이한 크기의 배터리 또는 다른 에너지 저장 부품, 마이크로프로세서, 발광 디바이스, 메모리 유닛, 안테나, 또는 (본원에 설명된 디바이스 부품들을 비롯한) 임의의 다른 디바이스 부품을 수용할 수 있는 대형(oversized) 부품을 포함할 수 있다. 추가 접착제 또는 다른 스페이서 부품이 컴파트먼트 내의 제자리에 실질적으로 전자 부품을 유지하기 위해 도입될 수 있다. 일 예에서, 컨포멀 전자 디바이스 회로에 상이한 크기의 디바이스 부품을 도입하는 능력은 단일 유형의 봉지 하우징을 사용하여 상이한 등급 또는 성능 수준 디바이스를 형성하는 것을 용이하게 한다.

봉지 하우징은 외부 쉘로서 더 강성의 재료로 형성될 수 있고, 컨포멀 전자 디바이스에 근접한 내부 부분들에서 더 순응성의 재료로 형성될 수 있다. 이와 같은 예에서, 순응성 재료는 컨포멀 전자 디바이스의 일부를 통한 및/또는 그 주위의 유동을 허용하기에 충분한 계수로 이루어질 수 있다. 예로서, 컨포멀 전자 디바이스는 다른 회로 부품들과 잠금되는 몇몇 자물쇠-열쇠식 디바이스 부품들을 구비하여 형성될 수 있다. 예컨대, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)은 일 측이 볼록한 형태를 가지고 타 측이 오목한 형태를 가지는 곡선 설계로 형성될 수 있다.

컨포멀 전자 기기와 무관한 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)의 형성은 더 고온 처리 및 더 넓은 설계 자유에 대한 옵션을 열어준다. 또한, 외부 성형된 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)이 (한 자릿수 더 높은 제조 비용을 요구할 수 있는) 비교적 더 고가의 컨포멀 전자 모듈과의 결합 전에 품질 관리(검사)를 통해 배치될 수 있도록 과정들을 분리하는 것에서 발생하는 잠재적으로 더 큰 이익이 있다.

일 예에서, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)은 이들이 컨포멀 전자 디바이스의 홀들 또는 다른 특징부들을 통과하고 대향하는 하우징 부품과 결합될 수 있게 하는 깍지형 연동 특징부들을 포함한다. 이는 다른 봉지 공정들보다 더 큰 접합면 면적 덕분에 아마도 추가된 접착 강도 및 더 용이한 정렬을 허용한다. 임의의 예에서, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)은 설부 및 홈부, 플랜지, 또는 계합(mating)에 도움이 될 수 있는 임의의 다른 기계적 유형의 특징부를 구비하여 형성될 수 있다.

일 예에서, 접착제가 인쇄, 분무, 브러싱 등이 될 수 있는 충분히 낮은 점도에 도달하기 위해, 접착제는 용매로 얇아질 수 있다. 제조 시에, 접착제 접합선 두께는 얇으며 잘 제어될 수 있다. 일 예에서, 적절한 재료의 선정 및 얇은 접합선의 유지는 실질적으로 시임리스한(seamless) 시임/분할선을 허용한다. 일 예에서, 돌출부들이 전기기계적 및/또는 환경적 테스트를 위해 추가되어 사용될 수 있거나, 표면에 봉지형 컨포멀 전자 디바이스를 장착하기 위해 사용될 수 있다.

일 예에서, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)의 컴파트먼트는 컨포멀 전자 디바이스의 일부가 컴파트먼트 내에 압축 유지될 수 있도록 약간 대형의 돌출 특징부들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 봉지 하우징 유닛 또는 부품(들)의 컴파트먼트는 컨포멀 전자 디바이스의 일부가 컴파트먼트 내에 약간 부동 상태로 남아있을 수 있도록 약간 소형의 돌출 특징부들을 포함할 수 있다. 이러한 기법들은 모두 신뢰성을 개선하고/개선하거나 치수 불안정성을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 에너지 저장 부품(예컨대, 배터리)은 가변적이며, 그에 따라 가변성을 수용하기 위해 공간이 남겨질 수 있거나, 대안적으로 (에너지 저장 부품이 압축을 견딜 수 있다면) 에너지 저장 부품을 압축 상태로 유지하기 위해 돌출 특징부들이 대형이 될 수 있다.

임의의 예에서, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스는 임의의 원하는 정도의 변형 저항성을 위해 구성될 수 있다. 예컨대, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스는 임계 변형에 도달할 때까지 서서히 증가하는 변형 저항성을 보이도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스는 임계 스트레인 한계에 도달할 때까지 매우 적은 변형 저항성을 제공하고, 이후 추가 변형을 위해 요구되는 힘의 점진적인 증가를 보이도록 구성될 수 있다. 임의의 예에서, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스의 변형 임계점은 소정의 퍼센트 변형을 초과한 변형의 정도(예컨대, 디바이스의 완화된 치수를 초과하여 신장되는 퍼센트)로서 정량화될 수 있다. 봉지형 컨포멀 전자 디바이스는 임계점을 초과한 변형에 대해 시스템이 원하는 특징/특성에 따라 강체 정지(rigid stop) 또는 변형 저항성의 빠른 증가를 보이도록 구성될 수 있다. 저항성 및/또는 강체 정지는 사용자가 바람직하지 않은 정도의 변형 또는 (최대 신장을 비롯한) 최대 변형을 나타내는 상이한 강도에서 저항성을 느끼도록 조절 가능할 수 있다. 본원의 임의의 예에서, 원하는 상이한 힘 프로파일을 달성하기 위해, 상이한 유형의 직물 또는 다른 재료가 봉지 재료의 적어도 일부에 통합될 수 있다.

본원에 설명된 원리에 따른 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 (예컨대, 접착층을 사용하여) 인간 피부에 적용될 수 있는 엘라스토머 패치 형태의 봉지형 유연성 및/또는 신축성 전자 기기(컨포멀 전자 디바이스)를 제공한다. 봉지형 유연성 및/또는 신축성 전자 기기는 본원에서 컨포멀 전자 센서 또는 컨포멀 전자 디바이스로도 지칭된다. 예시적인 컨포멀 전자 디바이스는 예컨대 인간 또는 인간 이외의 동물의 적어도 하나의 신체 부위와 연관된 파라미터를 감지하거나, 측정하거나, 달리 정량화하기 위한 컨포멀 센서로서 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 이와 같은 컨포멀 센서는 신체 부위 또는 다른 객체의 움직임을 검출하고/검출하거나 정량화하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 본원에 설명된 시스템, 방법, 및 장치는 적어도 하나의 신체 부위 또는 다른 객체의 움직임 및/또는 근육 활성도를 비롯한 움직임을 감지하거나, 측정하거나, 달리 정량화하기 위한 컨포멀 센서로서 구성될 수 있다.

컨포멀 센서는 신체 또는 다른 객체의 일부와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 감지하고/감지하거나, 측정하고/측정하거나, 달리 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 본원에 설명된 시스템, 방법, 및 장치는 의료 진단, 의료 처치, 물리적 활동, 스포츠, 물리 치료, 및/또는 임상 목적과 같은 응용을 위해 신체 또는 다른 객체의 일부와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 나타내는 데이터의 분석의 결과를 사용하도록 구성될 수 있다. 신체 또는 다른 객체의 일부와 연관된 적어도 하나의 파라미터의 감지에 기초하여 예시적인 컨포멀 센서를 사용하여 수집되는 데이터는, 신체의 다른 생체 측정의 감지에 기초하여 수집되는 데이터와 함께, 의료 진단, 의료 처치, 물리적 상태, 물리적 활동, 스포츠, 물리 치료, 및/또는 임상 목적에 관한 유용한 정보를 제공하기 위해 분석될 수 있다. 이러한 감지가 본원에 설명된 예시적인 박형 컨포멀 착용형 센서 및 이와 같은 센서를 포함하는 측정 디바이스를 사용하여 수행될 때, 이러한 측정 및 메트릭은 컨포멀 센서 디바이스의 크기, 중량, 또는 배치에 의해 방해 받지 않을 수 있다.

컨포멀 센서를 포함하는 본원에 설명된 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 신체 움직임 및/또는 근육 활성도를 감시하고, 감시를 나타내는 측정된 데이터값을 수집하도록 구성될 수 있다. 감시는 실시간으로, 상이한 시간 간격으로, 및/또는 요청 시에 수행될 수 있다. 또한, 본원에 설명된 예시적인 시스템, 방법, 및 장치는 측정된 데이터값을 시스템의 메모리에 저장하고/저장하거나, 측정된 데이터값을 외부 메모리 또는 다른 저장 디바이스, 네트워크, 및/또는 오프-보드 컴퓨팅 디바이스에 전달(전송)하도록 구성될 수 있다. 본원의 임의의 예에서, 외부 저장 디바이스는 데이터 센터 내의 서버를 비롯한 서버일 수 있다. 본원의 원리에 따른 예시적인 시스템, 장치, 및 방법 중 임의의 것에 적용 가능한 컴퓨팅 디바이스의 비제한적 예들은 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 슬레이트, e-리더 또는 다른 전자 리더, 또는 휴대용 또는 착용형 컴퓨팅 디바이스, Xbox®, Wii®, 또는 다른 게임 시스템(들)을 포함한다.

예시적인 컨포멀 센서는 컨포멀 센서에 근접한 객체 또는 신체 부위의 적어도 하나의 파라미터의 측정을 수행하기 위한 전자 기기를 포함하도록 구성될 수 있다. 예시적인 컨포멀 센서 시스템은 가속도 측정 및 근육 활성화 측정 중 적어도 하나를 수행하기 위한 전자 기기를 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 컨포멀 센서 시스템은 심박수 측정, 전기 활성도 측정, 온도 측정, 수화 수준 측정, 신경 활성도 측정, 전도도 측정, 환경 측정, 및/또는 압력 측정과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 적어도 하나의 다른 측정을 수행하기 위한 전자 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 컨포멀 센서는 이러한 상이한 유형의 측정들 중 2개 이상의 임의의 조합을 수행하도록 구성될 수 있다.

다양한 예들에서, 본원에 설명된 컨포멀 전자 센서 디바이스는 하나 이상의 수동 전자 부품 및/또는 하나 이상의 능동 전자 부품을 포함할 수 있다. 본원에 설명된 원리에 따른 컨포멀 전자 디바이스에 포함될 수 있는 부품의 비제한적 예들은 트랜지스터, 증폭기, 광검출기, 광다이오드 어레이, 디스플레이, 발광 디바이스(LED), 광기전력 디바이스, (전자기 방사선 센서, 온도 센서, 및/또는 조직 상태 센서와 같은 그러나 이에 제한되지 않는) 센서, 반도체 레이저 어레이, 광학 이미징 시스템, 대면적 전자 디바이스, 로직 게이트 어레이, 마이크로프로세서, 집적 회로, 전자 디바이스, 광학 디바이스, 광전자 디바이스, 기계 디바이스, 미세전자기계 디바이스, 나노전자기계 디바이스, 미세유동 디바이스, 열 디바이스, 또는 다른 디바이스 구조들을 포함한다.

도 10은 얼굴 또는 머리(701), 목 또는 어깨(702), 팔(703), 손/손목(704), 무릎, 허벅지, 엉덩이 또는 둔부(705), 몸통 또는 등(706), 또는 다리 아래 또는 발(707)의 일부를 비롯하여, 예시적인 봉지형 컨포멀 전자 디바이스가 배치될 수 있는 곳의 인근에 있는 신체의 영역들의 비제한적 예들을 도시한다.

다양한 발명의 구현예들이 본원에 설명되고 도시되었지만, 당업자들은 기능을 수행하고/수행하거나 결과 및/또는 본원에 설명된 이점들 중 하나 이상을 획득하기 위한 다양한 다른 수단들 및/또는 구조들을 쉽게 구상할 것이고, 각각의 이와 같은 변경 및/또는 수정은 본원에 설명된 발명의 구현예들의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자들은 본원에 설명된 모든 파라미터들, 치수들, 재료들, 및 구성들이 예로서 의도된 것이며, 실제 파라미터들, 치수들, 재료들, 및/또는 구성들이 발명의 교시가 사용되는 특정 응용 또는 응용들에 따라 좌우될 것이라는 점을 쉽게 이해할 것이다. 당업자들은 단지 일상적인 실험을 사용하여, 본원에 설명된 특정한 발명의 구현예들에 대한 많은 등가물들을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 그러므로, 전술한 구현예들은 단지 예로서 제시된 것이며, 발명의 구현예들은 구체적으로 설명된 바와 달리 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 개시의 발명의 구현예들은 본원에 설명된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 2개 이상의 이와 같은 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법이 서로 상반되지 않는 한, 본 개시의 발명의 범주 내에 포함된다.

본 발명의 전술한 구현예들은 다수의 방식들 중 임의의 것으로 실시될 수 있다. 일부 구현예들은 하드웨어, 소프트웨어, CAD, CAM, FEA, 또는 이들의 조합을 사용하여 실시될 수 있다. 일 구현예의 임의의 양태가 적어도 부분적으로 소프트웨어에서 구현될 때, 소프트웨어 코드는 단일 디바이스 또는 컴퓨터에 제공되든지 다수의 디바이스/컴퓨터 사이에 분배되든지, 임의의 적절한 프로세서 또는 일 군의 프로세서들 상에서 실행될 수 있다. 또한, 본원에 설명된 기술은 하나의 방법으로서 구현될 수 있고, 이들 중 적어도 하나의 예가 제공되었다. 방법의 일부로서 수행되는 행위들은 임의의 적절한 방식으로 순서화될 수 있다. 따라서, 행위들이 예시된 것과 상이한 순서로 수행되는 구현예들이 구성될 수 있고, 이는 일부 행위들이 예시적인 구현예들에 순차적인 행위들로서 도시되었음에도, 이들을 동시에 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 특정 구현예들 및 응용들이 도시되었고 설명되었지만, 본 개시는 본원에 개시된 정확한 구성 및 조성에 제한되지 않으며, 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남 없이, 다양한 수정들, 변경들, 및 변형들이 전술한 설명으로부터 명확해질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 아울러, 본 개념은 전술한 요소들 및 양태들의 임의의 및 모든 조합들 및 하위조합들을 명백히 포함한다.

Claims

유연성 기판;
상기 유연성 기판에 부착되는 전자 회로; 및
상기 전자 회로와 상기 유연성 기판을 내부에 적어도 실질적으로 수용하며, 제2 봉지 하우징 부품에 부착되는 제1 봉지 하우징 부품을 포함하는 유연성 다부분 봉지 하우징으로, 상기 제1 봉지 하우징 부품은 상기 전자 회로를 내부에 안착시키기 위한 적어도 하나의 제1 오목 영역을 구비하며, 상기 제2 봉지 하우징 부품은 상기 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 적어도 하나의 제2 오목 영역을 구비하는 것인 다부분 봉지 하우징을 포함하는, 컨포멀 집적 회로(IC) 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 제1 봉지 하우징 부품의 상기 적어도 하나의 제1 오목 영역은 상기 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 적어도 하나의 오목 기판 영역을 포함하는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 전자 회로는 복수의 전기적으로 상호연결된 IC 디바이스를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 오목 영역은 상기 IC 디바이스를 내부에 안착시키기 위한 복수의 포켓을 포함하는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 유연성 기판은 하나 이상의 관통홀을 포함하되, 상기 제1 봉지 하우징 부품은 상기 제1 봉지 하우징 부품을 상기 유연성 기판 및 상기 전자 회로와 정렬시키고 연동시키기 위해 상기 하나 이상의 관통홀 중 제1 관통홀로 돌출되는 제1 돌출부를 구비하는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 FPCB는 하나 이상의 관통홀을 포함하되, 상기 제2 봉지 하우징 부품은 상기 제1 및 제2 봉지 하우징 부품을 상기 유연성 기판 및 상기 전자 회로와 정렬시키고 연동시키기 위해 상기 하나 이상의 관통홀 중 제2 관통홀을 통과하여 상기 제1 봉지 하우징 부품의 상보적인 개구와 맞물리는 제2 돌출부를 구비하는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 유연성 다부분 봉지 하우징은 적어도 약 20 쇼어 A의 듀로미터 경도 등급 및 적어도 약 80 ppi의 인열 강도를 가지는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 유연성 다부분 봉지 하우징은 신축성 및 절곡성의 비전도성 재료로 제조되는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 봉지 하우징 부품은 액상 사출 성형(LIM) 공정에서 액상 실리콘 고무(LSR) 재료로 성형되는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 봉지 하우징 부품은 상기 유연성 기판 및 상기 전자 회로가 상기 제1 및 제2 봉지 하우징 부품 사이에 개재되도록 서로 접착되는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 유연성 기판 및 상기 전자 회로는 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA)를 협력하여 형성하는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 유연성 다부분 봉지 하우징은 상기 유연성 기판 및 상기 전자 회로를 기밀하게 밀봉하도록 구성되는, 컨포멀 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 전자 회로는 적어도 하나의 감지 디바이스 및 적어도 하나의 제어 디바이스를 구비한 집적 회로 센서 시스템을 포함하는, 컨포멀 IC 디바이스.
유연성 인쇄 회로 기판(FPCB);
상기 FPCB 상에 장착되는 집적 회로(IC) 디바이스로서 구성되는 복수의 표면-실장 기술(SMT) 부품;
2개 이상의 상기 SMT 부품을 전기적으로 연결하는 복수의 전기 배선; 및
상기 FPCB, 상기 SMT 부품들, 및 상기 신축성 배선들을 내부에 수용하며, 상부 및 하부 하우징 세그먼트를 포함하는 유연성 2분할 봉지 하우징으로, 상기 상부 봉지 하우징 세그먼트는 상기 SMT 부품들 및 상기 전기 배선들을 내부에 안착시키기 위한 제1 조립식 오목 영역들을 구비하고, 상기 하부 봉지 하우징 세그먼트는 상기 FPCB를 내부에 안착시키기 위한 제2 조립식 오목 영역들을 구비하는 것인 유연성 2분할 봉지 하우징을 포함하는, 봉지형 컨포멀 전자 디바이스.
컨포멀 전자 디바이스를 봉지하기 위한 방법에 있어서,
상부 유연성 봉지 하우징 부품을 성형하는 단계;
하부 유연성 봉지 하우징 부품을 성형하는 단계;
조립체 픽스처 내에 상기 하부 유연성 봉지 하우징 부품을 배치하는 단계;
상기 하부 유연성 봉지 하우징 부품 상에 제1 접착제 샷을 도포하는 단계;
상기 조립체 픽스처 내의 상기 제1 접착제 샷 및 상기 하부 유연성 봉지 하우징 부품 위에 유연성 인쇄 회로 기판 조립체(FPCBA)를 배치하는 단계;
상기 FPCBA 및 상기 하부 유연성 봉지 하우징 부품 상에 제2 접착제 샷을 도포하는 단계; 및
스택을 형성하여 상기 상부 및 하부 유연성 봉지 하우징 부품 사이에 상기 FPCBA를 수용하기 위해, 상기 조립체 픽스처 내의 상기 FPCBA 및 상기 제2 접착제 샷 위에 상기 상부 유연성 봉지 하우징 부품을 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 스택에 압력을 인가하여 실온에서 또는 그 인근에서 상기 접착체를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 스택 상에 다이 커팅을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 제2 접착제 샷을 도포하기 전에 상기 FPCBA의 일부를 프라이밍하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 FPCBA는 전기 배선을 통해 전기적으로 연결되는 복수의 이격된 IC 디바이스를 포함하고, 상기 상부 유연성 봉지 하우징 부품은 상기 IC 디바이스 및 상기 신축성 배선을 내부에 안착시키기 위한 복수의 포켓을 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 FPCBA는 유연성 기판을 포함하고, 상기 상부 봉지 하우징 부품은 상기 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 제1 오목 기판 영역을 포함하는, 방법.
제19항에 있어서,
상기 하부 봉지 하우징 부품은 상기 유연성 기판을 내부에 안착시키기 위한 제2 오목 기판 영역을 포함하는, 방법.