KR20200042913A - 전자장치를 호스팅하기 위한 다층 구조물 및 관련된 제조 방법 - Google Patents
전자장치를 호스팅하기 위한 다층 구조물 및 관련된 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
통합된 다층 구조물(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)은 제 1 면(102A)을 갖는 제 1 기판 필름(102) -상기 제 1 기판 필름은 실질적으로 전기 절연성 재료를 포함하고, 상기 제 1 기판 필름은 바람직하게는 성형가능하고 임의선택적으로 열가소성임 -, 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면을 적어도 부분적으로 피복하기 위해 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면 상에 몰딩된 플라스틱 층(112), 및 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 제공된 전자 부품, 전기기계 부품 및/또는 전기 광학 부품을 임의선택적으로 포함하는 회로(104, 106, 204, 205)를 포함하고, 상기 회로는 제 1 기판 필름의 제 1 면에 기능적으로 연결된다.
Description
본 출원에 이르는 프로젝트는 보조금 협약 번호 725076에 의거 유럽연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램으로부터 재정적 지원을 받았다.
일반적으로 본 발명은 전자장치, 관련 기기, 구조물 및 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 그러나 비배타적으로, 본 발명은 기판 필름 상에 배치된 다수의 전자 부품 및 필름 상에 제공된 몰딩된 층을 포함하는 통합된 다층 구조물을 제공하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 전자장치 및 전자 제품에 관련하여 다양한 상이한 적층된 어셈블리 및 구조물이 존재한다.
전자장치 및 관련제품의 통합의 배후에 있는 동기는 관련된 사용 상황과 동일한 정도로 다양할 수 있다. 결과로서 얻어지는 해결책이 궁극적으로 다층성을 보이는 경우, 크기 절감, 중량 절감, 재료 절감, 비용 절감, 성능 향상 또는 단지 부품의 효율적인 채워넣기(cramming)가 비교적 빈번하게 추구된다. 다음에, 관련된 사용 시나리오는 제품 포장 또는 식품 케이싱, 기기 하우징의 시각적 디자인, 웨어러블 전자장치, 개인 전자 기기, 디스플레이, 검출기 또는 센서, 차량 내부, 안테나, 레이블, 차량 전자장치 등과 관련될 수 있다.
전자 부품, IC(집적 회로), 및 도체와 같은 전자장치는 일반적으로 복수의 상이한 기술에 의해 기판 요소 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 다양한 표면 실장 기기(SMD)와 같은 기제작된 전자장치는 궁극적으로 다층 구조물의 내부 또는 외부 인터페이스 층을 형성하는 기판 표면 상에 실장될 수 있다. 또한, "인쇄된 전자장치"라는 용어에 속하는 기술은 관련된 기판에 직접적으로 그리고 본질적으로 추가적으로 전자장치를 생성하기 위해 실제로 가해질 수 있다. "인쇄된"이라는 용어는 이 문맥에서 실질적으로 부가식 인쇄 프로세스를 통해 인쇄된 물질로부터 전자장치/전기 요소를 생성할 수 있는 다양한 인쇄 기술을 지칭하며, 스크린 인쇄, 플렉소그래피, 및 잉크젯 인쇄를 포함하지만 이들에 한정되지 않는다. 사용되는 기판은 가요성이고, 인쇄된 유기 재료일 수 있으나, 항상 그런 것은 아니다.
기판에는 전자장치가 제공될 수 있고, 플라스틱으로 오버몰딩되어 전자장치가 몰딩된 층 내에 적어도 부분적으로 매립된 다층 구조물이 형성될 수 있다. 따라서, 이 전자장치는 환경으로부터 은닉되어, 수분, 물리적 충격, 또는 먼지와 같은 환경 조건으로부터 보호될 수 있는 반면, 몰딩된 층은 심미성, 전달 매체, 치수부여 등에 관하여 다양한 추가적인 용도를 더 가질 수 있다.
그러나, 다층 구조물에 다양한 전자장치가 실장되어 있는 경우에도, 이것이 항상 완전히 독립적으로, 즉 자율적으로 기능하는 것은 아닐 수 있다. 대신, 이것에는 무선 접속이 적용될 수도 있으나 전형적으로는 전기 커넥터 및 관련된 배선의 제공을 필요로 하는 다양한 외부 전력, 데이터 및/또는 제어 접속이 제공되어야 할 수 있다. 일부의 시나리오에서, 대상 부품이 다층 구조물 내에 깊숙이 위치되는 경우에, 요구되는 물리적 접속 및 접속 자체의 레이아웃의 형성이 다소 복잡해질 수 있다.
또한, 다층 구조물 내의 매립된 전자장치로부터 얻어지는 고수준의 통합 및 예를 들면 관련된 재료 층의 절연 특성은 캡슐화된 부품이, 예를 들면, 이것의 대류와 같은 냉각의 감소로 인해 쉽게 과열될 수 있으므로 관련된 열 관리에 관련하여 우려를 유발할 수 있다.
여전히, 일부의 시나리오에서는, 다층 구조물과 관련하여 사용되는 전자장치의 특성은, 예를 들면, 발광 부품과 관련하여, 예를 들면, 이 발광 부품에 관련된 누출을 고려할 때, 기능을 쉽게 방해하거나 전체 구조물 및/또는 기타 매립된 요소의 외관을 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 다층 구조물 내에 특정 전자장치를 포함하면, 인접한 또는 근처의 다른 부품 또는 재료에 의해 초래되는 외란으로 인해 최적의 방식으로 또는 충분한 방식으로 기능하지 못할 수 있다.
또한, 일부의 전자 부품은, 예를 들면, 전기기계 기기와 관련하여 가동 부품을 포함하며, 이것은 기계적 움직임을 생성하기 위해 전기를 사용하며, 그 반대의 경우도 같다. 따라서, 다층 구조물 내에, 예를 들면, 고체 재료 층 내에 이러한 요소를 매립하면, 부품의 동작이 명백히 방해받을 수 있고, 또는 내부의 가동 부품(들)의 충분한 움직임이 가능하도록 구조물 내에, 예를 들면, 필요한 내부 공동을 준비하기 위한 지루한 조치를 수행해야 한다.
또한, 일부의 용도에서, 센서와 같은 부품은 관련된 특성의 측정과 같은 환경과의 상호작용을 필요로 하는 의도된 기능을 적절히 수행하기 위해, 예를 들면, 밀폐된 구조물 내에 배치할 수 없다.
마지막으로, 일부의 부품은 매우 복잡한 레이아웃 또는 일반적으로 큰 공간 또는 표면적을 필요로 할 수 있으므로 재료 층들 사이에 개재되는 매립된 부품으로서 포함시키는 것은 많은 사용 시나리오 및 상황에서 매우 실현가능하지 않다.
본 발명의 목적은 일체형 다층 구조물 및 그 내부에 매립된 전자장치와 관련된 기존의 해결책과 관련된 위의 결점들 중 하나 이상을 적어도 완화시키기 위한 것이다.
이 목적은 본 발명에 따른 다층 구조물 및 관련된 제조 방법의 다양한 실시형태에 의해 달성된다. 또한, 다층 구조물 및 관련된 제조 방법에서 사용하기 위한 기판이 제시된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 통합된 다층 구조물은,
제 1 면 및 반대측의 제 2 면을 갖는 제 1 기판 필름 - 상기 제 1 기판 필름은 실질적으로 전기 절연성 재료를 포함하고, 상기 제 1 기판 필름은 바람직하게는 성형(forming)가능하고 및/또는 열가소성임 -,
상기 제 1 기판 필름의 제 1 면을 적어도 부분적으로 피복하기 위해 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면 상에 몰딩된, 열가소성 또는 열경화성 플라스틱 층과 같은, 플라스틱 층, 및
상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 제공되고, 상기 기판 필름의 제 1 면에 기능적으로 연결된, 바람직하게는 적어도 하나의 전자 부품, 전기기계 부품 및/또는 전기 광학 부품을 포함하는 회로를 포함한다.
다양한 실시형태에서, 제 2 (기판) 필름은 몰딩된 플라스틱의 반대측 상에 제공될 수 있다. 다층 구조물의 유일하지 않은 전형적인 가능한 사용 시나리오의 관점으로부터, 제 1 필름의 제 1 면은 구조물 또는 그 호스트 기기의 사용자 및/또는 사용 환경을 향하도록 구성되도록 구조물의 정면을 향하도록 고려될 수 있고, 임의선택적인 제 2 필름은, 구조물에 포함되는 경우, 사용자/환경/호스트 기기의 관점으로부터 이들에 더 근접한 구조물의 전방 필름으로 간주될 수 있고, 따라서 반면에 제 1 필름은 후방 필름으로 간주될 수 있다. 그러나, 당업자는, 일부의 다른 실시형태에서, (예를 들면, 구조물이 호스트 기기/호스트 구조물 내에 완전히 매립된 경우) '전방' 또는 '후방'과 같은 방향성의 문제는 유사한 역할을 수행할 수 없거나, 또는 위의 시나리오와 다르게 구조물이 단지 정렬될 수 있을 뿐이라는 사실을 상기해야 한다. 제 1 필름 및 제 2 필름은 이들의 치수, 재료, 형상, 비아 및/또는 호스팅된 부품 또는 일반적인 회로와 같은 기타 특징부에 관련하여 서로 유사하거나 상이할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 제 2 필름의 제 1 면 및/또는 제 2 면 상에 제공된 그래픽 및/또는 전자장치, 임의선택적으로 실장된 및/또는 인쇄된 전자 부품 및/또는 트레이스, 도체, 접촉 패드, 마스킹, 냉각/열적 제어, 또는 절연 요소를 포함하는 다양한 특징부를 위한 (제 1 필름과 같이) 기판으로서 작용할 수도 있는 제 2 필름은 1차 기판 필름 또는 제 1 기판 필름의 반대 방향으로부터 몰딩된 층을 향한다. 제 2 필름은 제 1 필름과 함께 몰드 내에 위치, 즉 삽입되어 이들 사이에 플라스틱 재료를 주입할 수 있게 한다. 대안적으로, 제 2 필름은, 예를 들면, 접착제, 고온 및/또는 압력 기반의 접착을 사용하는 실현가능한 라미네이션 기술에 의해 몰딩된 층 상에 라미네이팅될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 제 2 필름은 제 1 필름과의 사이에 도전성 재료를 제공함으로써 제 1 필름에 전기적으로 연결된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 필름 또는 이 필름 상의 특징부는 서로에 대해, 또는, 예를 들면, 사용자의 손, 손가락 또는 (기타) 스타일러스와 같은 외부요소에 대해, 관련된 전자기장 또는 플럭스에 의해, 무선으로 전기적으로 또는 전자기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 제 1 기판 필름 및 임의선택적인 제 2 기판 필름은 목재, 가죽 또는 직물(예를 들면, 면, 양모, 실크 또는 리넨 기반의 직물), 또는 이들 재료의 임의의 조합 및/또는 이들 재료와 플라스틱 또는 폴리머, 또는 금속과의 임의의 조합과 같은 유기 또는 바이오 재료와 같은 다수의 재료를 포함하거나, 이들 다수의 재료로 이루어질 수 있다. 필름은 일반적으로 열가소성 재료 또는 기타 성형가능한 재료(예를 들면, 열성형가능한 재료)로 이루어지거나 또는 적어도 이들 재료를 포함할 수 있다. 또한, 필름 재료는 적어도 국부적으로 실질적으로 전기 절연성, 예를 들면, 유전성일 수 있다. 일부의 다른 실시형태에서, 재료는 적어도 국부적으로 도전성일 수 있다. 일부의 실시형태에서, 제 2 필름은, 예를 들면, 구조물 내의 더 깊은 외부 전기장의 특성을 제어(지향, 감쇄(차폐), 강화 등)하도록 전도성 재료(예를 들면, 금속) 및/또는 절연성 재료(예를 들면, 대부분 플라스틱)으로 구성될 수 있다.
일반적으로, 다양한 실시형태에서, 몰딩된 층의 임의의 면 상에 하나 이상의 서로 유사한 또는 상이한 (기판) 필름 및/또는 기타 재료 층이 실제로 존재할 수 있다. 이들은 다수의 전자 부품, 트레이스, 접촉 패드, 차폐 요소, 그래픽(예를 들면, 잉크 또는 페인트 기반의 착색된 성형된 형상, 또는 매립된 광학, 예를 들면, 굴절 및/또는 회절 미세구조물), 냉각 요소 또는 열요소, 및/또는 기타 특징부와 같은 회로를 구비하거나 이들을 구비하지 않을 수 있다. 다양한 실시형태에서, 예를 들면, IML 기술을 이용하여 그래픽 또는 그래픽 층이 구조물 내에 제공될 수 있으며, IML 기술에서는 그래픽 제공 필름이 몰드 내의 삽입체로서 사용되고, 그래픽이 몰딩된 플라스틱과 대면하도록 오버몰딩되고, 따라서 그래픽은 필름 재료와 몰딩된 플라스틱 사이에 개재된다.
개재된 필름들 중 하나 이상은 적어도 부분적으로, 즉 적어도 소정의 장소에서 사전정의된 파장, 예를 들면, 가시 스펙트럼에 관련하여 광학적으로 실질적으로 불투명 또는 반투명할 수 있다. 이 파장은, 예를 들면, 발광 부품 및 광 포획(예를 들면, 감지) 부품과 관련하여 다층 구조물의 전자장치에 의해 방출 또는 수취되는 파장을 포함할 수 있다. 필름(들)은 처음에 그래픽(예를 들면, 심볼, 기호, 인디케이터, 아이콘, 차트, 수, 문자, 글자, 그림, 기하학적 디자인, 및/또는 패턴) 및/또는 일반적으로 그 위의 또는 그 안의 색과 같은 시각적으로 식별가능한, 장식적/심미적 및/또는 정보제공적 특징부를 구비할 수 있다. 그래픽 또는 일반적으로 광학적 형상과 같은 특징부가, 예를 들면, 코팅 또는 인쇄에 의해 및/또는 조각, 천공, 엠보싱 또는 일반적으로 박육화(thinning)와 같은 감소 방법을 통해 추가적으로 제공될 수 있다. 대상의 파장과 관련하여 실질적으로 투명한 것으로 간주되는 필름 또는 기타 요소의 투과율은, 예를 들면, 약 80%, 85%, 90%, 95% 또는 그 이상일 수 있다.
일부의 실시형태에서, 그래픽과 같은 구조물의 선택된, 바람직하게는 매립된 특징부, 또는, 예를 들면, 구조물의 선택된 면적 또는 체적은 하부의 발광 요소에 의해 조명될 수 있고, 및/또는 이들은 주변 광 또는 기타 입사광과 같은 외부 광을 상당히 반사할 수 있다. 조명은, 예를 들면, 이들의 가시성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 반사율은 확산성 및/또는 정반사성일 수 있다.
일부의 실시형태에서, 다른 한편으로, 구조물(필름, 기타 재료 층 또는 특징부)의 실질적으로 불투명한(예를 들면, 착색된) 또는 반투명한 면적 또는 체적은 선택된 하부 구조물을, 예를 들면, 외부 시각적 검사로부터, 그리고, 예를 들면, 가시광 및/또는 기타 파장과 관련하여 광학적으로 마스킹하도록 구성된다. 따라서, 필름 또는 기타 층은 표현된 색, 텍스처, 대상 파장을 고려한 투과율(불투명, 반투명, 투명) 등의 관점에서 실제로 원하는 광학적 특성을 가질 수 있다.
몰딩된 플라스틱 층의 임의 면 상의 복수의 필름 및/또는 기타 층은 라미네이션(열, 압력, 접착제 등)을 통해 및/또는, 예를 들면, 리벳, 나사 또는 볼트와 같은 기계적 고정 수단에 의해 서로 부착될 수 있다. 필름은 가요성(가역적으로 구부러짐) 또는 본질적으로 비가요성 또는 강성(소성 변형)일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 제 1 필름 및/또는 제 2 필름(들)은 구조물 내에서 평면 형상을 나타낼 수 있다. 그러나, 관련된 형상은 대안적으로 적어도 국부적으로 본질적으로 3 차원이고, 아래에서 보다 상세히 설명될 열성형 또는 냉간 성형과 같은 성형을 통해 형성될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 제 1 필름 및/또는 제 2 필름은 전형적으로 필름의 두께 방향으로 연장되는 비아와 같은 하나 이상의 관통 필름 특징부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 비아는 도전성과 같은 이것의 원하는 특성에 관련하여 적어도 과도한 파손을 겪지 않으면서, 예를 들면, 호스트 필름의 (열)성형을 견디도록 바람직하게는 성형가능한 도전성 재료를 구비하거나 이 도전성 재료로 채워져 있다. 비아(들)은 동일하거나 또는 상이한 목적을 위해 다층 구조물의 몰딩된 층 및/또는 기타 재료 층 내에도 제공될 수 있다. 예를 들면, 광학적 비아 또는 전자기 비아가 구조물의 다양한 층 내에 제공될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 필름(들) 상에 제공된 트레이스, 접촉 패드, 전극 및/또는 기타 유형의 도체 또는 일반적으로 전도성 요소, 또는 부품, 또는 일반적으로 회로와 같은 선택된 특징부는 예를 들면, 발광 부품 또는 광 검출 부품에 포함된 선택된 파장, 예를 들면, 가시광 또는 동작 주파수에 관련하여 광학적으로 불투명한, 반투명한 또는 실질적으로 투명한 적어도 일부이거나 또는 적어도 일부를 포함한다.
다양한 실시형태에서, 예를 들면, 구조물 내에 배치된 인쇄된 도체, 전극, 및/또는 임의선택적으로 기타 도전성 요소 또는 형상에는, 예를 들면, 하부의 광원 및/또는 도광체로부터 광의 통과를 가능하게 하도록 컷아웃(cutout) 또는 일반적으로 불투명 재료가 없는 내부 부분이 제공될 수 있다. 따라서, 시각적 인디케이터(예를 들면, 아이콘) 및/또는 제어 입력 요소(예를 들면, 터치 센서)와 같은 상이한 특징부가 백라이팅에 의해 조명을 받을 수 있다. 예를 들면, 광원 및/또는 도광체와 같은 관련된 광 안내 수단이 제 1 기판 필름의 제 1 면을 향해 광을 배치하도록 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 제공될 수 있고, 반면에 도체와 같은 컷아웃이 제공된 요소는 제 1 면 상에 제공되어 이 컷아웃 부분을 통해 광을 전파할 수 있게 한다.
다양한 실시형태에서, 회로는 전자 부품, 전기 광학 부품, 전기기계 부품, 방사선 방출 부품, 발광 부품, LED(발광 다이오드), OLED(유기 LED), 방사선 검출 부품, 광 검출 부품, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 전지와 같은 광기전 기기, 센서, 대기 센서, 가스 센서, 온도 센서, 수분 센서, (예를 들면, 당업자가 이해하고 있는 바와 같이 제 1 기판 필름의 제 2 면 상의) 마이크로메커니컬 부품, 스위치, 터치 스위치, 근접 스위치, 터치 센서, 근접 센서, 용량성 스위치, 용량성 센서, 투영형 용량성 센서 또는 스위치, 단일 전극 용량성 스위치 또는 센서, 다중 전극 용량성 스위치 또는 센서, 자기 용량 센서, 상호 용량성 센서, 유도 센서, 센서 전극, UI 요소, 사용자 입력 요소, (예를 들면, 제 1 기판 필름의 제 2 면 상의) 진동 요소, 통신 요소, 데이터 처리 요소, 및 데이터 저장 요소로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 부품을 포함한다. 여전히, 예를 들면, 회로 보드 및 그 자체의 부품(들)을 구비하는 전자 서브어셈블리가 구조물의 기판(들) 및/또는 기타 층 상에 제공될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 다층 구조물은 원하는 방식으로 인커플링(incoupling)된 광을 전달 및 안내하도록, 예를 들면, 치수, 재료(예를 들면, 관련 굴절률, 투과율) 등과 관련하여 구성된 광 도파관 또는 특히 도광체와 같은 적어도 하나의 광학적 투과성 요소를 포함한다. 도광체는, 예를 들면, 그 선택된 출사면을 통해 아웃커플링(outcoupling)하기 위해, 또는 도광체 내에 또는 도광체에 인접하여 제공되거나 도광체에 광학적으로 연결된, 예를 들면, 감광성 센서 또는 기타 광학적 기능 요소에 도달하기 위해 인커플링된 광을 선택된 방향으로 안내할 수 있다.
도광체는, 예를 들면, 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 실장되거나 또는 설치될 수 있다. 이것은 LED, 또는 기타 광원 또는 이들과 관련된 회로와 같은 기타 요소를, 예를 들면, 몰드에 의해 유발되는 과도한 압력으로부터 보호하는, 예를 들면, 필름 상의 스페이서 및/또는 배리어(barrier)로서 몰드 내에 준비되고, 예를 들면, 사전에 (3D) 성형되고, 추가로 적용될 수 있다. 도광체 대신에 또는 이것에 추가하여, 다른 적절한 요소가 몰딩 중에 및/또는 이후에 회로를 보호하기 위해 플라스틱 층의 몰딩 전에 유사한 스페이서 또는 배리어로서 사용될 수 있다. 도광체/배리어에는, 예를 들면, LED와 같은 요소를 수용하기 위한 구멍이 제공될 수 있다. 이 구멍 내에 요소를 위치시킨 후, 구멍 내의 나머지 공간은 추가의 보호 재료(예를 들면, 적절한 플라스틱 또는 수지)로 채워질 수 있다.
유사하게, 다양한 실시형태에서, 제 1 기판 필름의 제 1 면, 및 예를 들면, 관련된 제 1 표면 상에는 예를 들면, 전자 부품, 광전자장치(예를 들면, LED), 전기기계, 트레이스, 접촉 패드, 전극, 도광체, 다부품 기기 또는 장치, 센서, 스위치 등과 같은 전술한 특징부 중 임의의 하나 이상이 제공될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 구조물은 제 2 면 상에 제공되어 제 1 기판 필름의 관련된 제 2 표면과 적어도 국부적으로 접촉할 가능성이 있는 추가의 제 2 몰딩된 층을 포함한다. 제 2 몰딩된 층의 재료는 반대측의 제 1 면 상의 제 1 몰딩된 층의 것과 동일하거나 상이할 수 있다.
임의선택적으로, 하나의 프로세스로 수 개의 플라스틱 층을 제공하기 위해 멀티 샷 몰딩(multi-shot molding)과 같은 다재료 가능 몰딩 기술이 사용될 수 있으며, 이는 본원에서 제안하는 다층 구조물의 선택된 몰딩된 층(들)을 생성하는 데에도 적용될 수 있다.
일반적으로, 다양한 실시형태에서, 다층 구조물에 포함된 임의의 필름 상에 몰딩된 플라스틱 층(들)은 폴리머, 유기 재료, 바이오재료, 유기 재료 또는 흑연과 같은 복합재, 뿐만 아니라 이들의 임의의 실현가능한 조합과 같은 재료를 포함할 수 있다. 이 재료(들)은 열가소성 재료이거나 적어도 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 몰딩된 층(들)은 열경화성 재료로 이루어지거나 적어도 열경화성 재료를 포함할 수 있다.
기판 필름의 제 1 면 및 이에 따라 관련된 제 1 표면은 실제로 관련된 표면적에 관련하여 적어도 부분적으로 열가소성 재료 또는 열경화성 재료와 같은 플라스틱으로 오버몰딩되어 있다. 사용되는 성형 기술은 실시형태마다 다를 수 있으나, 예를 들면, 사출 성형 및 반응 성형(예를 들면, 반응 사출 성형)을 포함할 수 있다. 몰딩 공정은 임의선택적으로 전술한 다중 재료 및/또는 멀티 샷 유형일 수 있다. 예를 들면, 과도한 압력에 의한 하부의 전자장치의 손상을 방지하기 위해 저압 몰딩이 적용될 수 있다. 유사한 고려사항이 일반적으로 하부의 회로를 피복 및 보호하기 위해 적어도 부분적으로 저압 몰딩과 같은 몰딩이 적용될 수 있는 제 2 면 및 관련된 표면에 적용된다. 임의선택적으로, 수 개의 몰딩 재료를 사용하여 하나 이상의 몰딩된 층, 예를 들면, 기판의 제 1 면 및/또는 제 2 면 상에 교호로 좌우에 놓이는 및/또는 다수의 중첩층의 적층체를 형성하는 인접한 층을 형성할 수 있다. 기판 필름의 임의의 면상에 형성된(예를 들면, 인쇄된), 또는 실장된, 또는 아니면 제공된 하나 이상의 부품 및/또는 기타 회로는 적용되는 몰딩 프로시저에 의해 적어도 부분적으로 오버몰딩될 수 있다.
일부의 실시형태에서, 몰딩된 층(들)을 형성하는데 사용되는 재료(들)은 광학적으로 실질적으로 불투명한 재료, 투명한 재료 및/또는 반투명한 재료를 포함할 수 있다. 투명한 재료 또는 반투명한 재료를 사용하여 이 재료를 통해 무시가능한 손실로, 예를 들면, 가시광 또는 기타 선택된 파장의 전자기 방사선을 통과시킬 수 있다. 원하는 파장에서 실질적인 투명성을 제공하는 충분한 투과율은 실시형태에 따라 약 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95% 또는 그 이상일 수 있다.
또한, 다층 구조물의 실시형태 및 이 다층 구조물을 수용하거나 이 다층 구조물에 적어도 기능적으로 연결되는 임의선택적으로 호스트 유형의 구조물 또는 기기의 실시형태를 포함하는 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 다층 구조물의 실시형태에 기능적으로 및/또는 물리적으로(예를 들면, 기계적으로) 연결된 임의선택적으로 호스트 유형의 구조물 또는 기기에는 전자 단말 기기, 휴대용 단말 기기, 핸드헬드 단말 기기 또는 제어기, 개인 전자 기기, 차량, 자동차, 트럭, 비행기, 헬리콥터, 차량 내부 전자장치, 차량 대시보드, 차량 외부, 차량 내부 요소, 차량 내부 패널, 차량 조명 기기, 측정 기기, 컴퓨터 기기, 지능형 의복(예를 들면, 셔츠, 재킷, 또는 바지, 또는 예를 들면, 압박 의류), 기타 웨어러블 전자장치(예를 들면, 손목 기기, 모자, 또는 신발류), 멀티미디어 기기 또는 플레이어, 산업 기계, 제어기 기기, 개인 통신 기기(예를 들면, 스마트폰, 패블릿 또는 태블릿) 또는 기타 전자장치로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소가 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시형태에 따르면, 다층 구조물을 제조하기 위한 방법은 다음의 단계를 포함한다.
전자장치를 수용하기 위한 제 1 기판 필름을 얻는 단계 - 상기 제 1 기판 필름은 임의선택적으로 구조물의 사전정의된 정면을 향하는 제 1 면 및 반대측의 제 2 면을 가지며, 상기 제 1 면은 구조물 또는 그 호스트 기기의 사용자 및/또는 사용 환경을 향하도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 제 1 기판 필름은 실질적으로 전기 절연성 재료를 포함하고, 상기 제 1 기판 필름은 바람직하게는 성형가능하고 및/또는 열가소성임 -,
적어도 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 상기 회로를 임의선택적으로 실장에 의해 및/또는 인쇄 전자(printed electronics) 기술에 의해 제공하는 단계 - 상기 회로는 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면에 기능적으로 연결됨 -, 및
제 1 기판 필름의 제 1 면을 적어도 부분적으로 피복하기 위해 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면 상에 플라스틱 재료를 몰딩하는 단계.
전술한 바와 같이, 일부의 실시형태에서, 추가의 (기판) 필름 및/또는 기타 재료 층이, 예를 들면, 몰딩 프로시저에서 삽입체로서 사용되는 구조물 내에 제공되거나, 기존 층 상에 라미네이팅되거나, 또는, 예를 들면, 몰딩 또는 인쇄에 의해 구조물 내에 직접 형성될 수 있다.
이에 의해, 예를 들면, 제 2 필름이, 전술한 바와 같이, 몰딩된 플라스틱의 타면 상에 임의선택적으로 제공될 수 있다. 이것은 이것과 제 1 기판 사이에 플라스틱 재료를 주입함으로써 적층형 구조물이 얻어질 수 있도록 제 1 기판과 함께 몰드 내에 배치될 수 있고, 또는 제 2 필름이 몰딩된 플라스틱 층 상에 직접 제조되지 않는 경우에 적절한 라미네이션 기술을 사용하여 추후에 제공될 수 있다. 제 2 필름에는 이것의 임의의 면(예를 들면, 몰딩된 플라스틱 층을 향하는 면) 상에 전자장치 뿐만 아니라, 예를 들면, 그래픽(따라서, 예를 들면, IML 기술의 적용이 가능함)이 제공될 수도 있다. 또한, 이것은 보호 목적 및/또는 원하는 광학적 투과율, 외관(예를 들면, 색) 또는 감촉과 같은 다른 기술적 특성을 가질 수 있다.
실현가능한 성형 방법에는, 예를 들면, 열가소성 재료와 관련된, 예를 들면, 사출 성형 및 특히 열경화성 재료와 관련된 반응 사출 성형과 같은 반응 성형이 포함된다. 수 개의 플라스틱 재료의 경우, 2 샷 성형 방법 또는 일반적으로 멀티 샷 성형 방법을 사용하여 몰딩될 수 있다. 다수의 성형 유닛을 구비한 성형 기계가 사용될 수 있다. 대안적으로, 수 개의 재료를 순차적으로 제공하기 위해 다수의 기계 또는 단일의 재구성가능한 기계가 사용될 수 있다.
적용가능한 성형 기술 및 파라미터에 관련하여, 예를 들면, 전술한 사출 성형 및 반응 성형은 실제로 사용된 재료, 원하는 재료 특성, 성형 장비 등에 따라 실현가능한 선택지이다. 전자장치와 같은 하부의 특징부에 최소의 응력을 유발하도록, 제 1 기판의 제 2 면 뿐만 아니라 그 위의 회로의 오버몰딩과 같은 선택된 몰딩 작업에서 저압(예를 들면, 약 10 bar 미만) 몰딩이 사용될 수 있다. 예를 들면, 강도와 같은 원하는 기계적 특성의 관점에서 구조물에 상이한 재료 특성을 제공하기 위해 상이한 성형 기술이 적용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 바람직하게는 기판 필름 상에 다수의 부품, 전극, 도체 및/또는 접촉 패드와 같은 회로를 제공한 후에 실질적으로 평평한 형상 대신 원하는 전형적으로 적어도 국부적으로 3 차원(3D) 목표 형상을 나타내도록 하나 이상의 기판 필름이 성형, 임의선택적으로는 열성형될 수 있다. 몰딩 전에 필름 상에 이미 존재하는 전자장치와 같은 요소의 재료, 치수, 위치설정 및 기타 구성은 성형에 의해 유도되는 힘에 파손없이 견딜 수 있도록 선택되어야 한다.
다양한 실시형태에서, 임의선택적으로 스크린 인쇄 또는 잉크 제팅과 같은 인쇄 전자 기술, 실장, 퇴적, 라미네이팅 및/또는 기타 적용가능한 기술(들)에 의해 트레이스, 접촉 패드, 추가의 전도성 요소, 기타 회로(예를 들면, 보조 부품, 도광체, 및/또는 그래픽 또는 그래픽 층)과 같은 다수의 특징부가 다층 구조물에 제공될 수 있다. 예를 들면, 부품들을 연결하기 위해 트레이스가 기판 필름 상에 인쇄될 수 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 예를 들면, 트레이스 및 접촉 패드는 그 위에 부품이 구축되거나 실장되기 전에 제공되는 것이 종종 더 실용적일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 실제로는 관련된 필름의 양면 상의, 예를 들면, 전자장치를 지칭하는, 예를 들면, 필름의 제 1 면과 제 2 면을 서로 전기적으로 연결하기 위해 다수의 비아가 필름(들)에 형성될 수 있다.
일반적으로, 필름(들) 및/또는 구조물의 기타 층 내의 비아 또는 일반적으로는 관통 구멍은 몰딩(또는 일반적으로는 기판 필름에 구멍을 직접 형성하는 것), 천공, 화학(예를 들면, 에칭), 조각, 쏘잉(sawing), 에칭, 절삭(예를 들면, 레이저 또는 기계적 블레이드를 사용함) 또는 당업자가 이해하는 임의의 다른 실현가능한 방법을 사용함으로써 제공될 수 있다. 비아는 원하는 단면 형상, 즉, 실질적으로 원형 또는 각 형상, 예를 들면, 직사각 형상, 또는 세장형(슬릿) 형상을 가질 수 있다.
비아에는 몰딩, 실장 또는 인쇄와 같은 선택된 충전 방법을 사용하여 도전성 및/또는 광학적 투과성 재료와 같은 선택된 재료(들)이 제공될 수 있다. 이 재료에는 접착제, 에폭시, 금속, 전도성 잉크 등이 포함될 수 있다. 이 재료는, 예를 들면, 굽힘 변형에 저항하도록 성형가능할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 조각, 몰딩, 천공 등에 의해 필름(들) 및/또는 기타 층에 또한 다수의 블라인드 홀 또는 박육화 부분이 제공될 수 있다. 이러한 구멍은, 예를 들면, 전자 부품, 전도성 또는 절연 요소, 그래픽, 또는 유체 물질(예를 들면, 액체 및/또는 기체 물질)을 형성하거나 수용하도록 구성될 수 있다.
여전히, 본 방법의 다양한 실시형태에서, 제 1 기판 필름의 제 2 면 및 관련된 제 2 표면도 적어도 부분적으로 적어도 하나의 재료에 의해 오버몰딩될 수 있다. 예를 들면, 앞서 고려된 바와 같이 부품 또는 기타 회로와 같은 하부의 요소를 보호하기 위해 저압 몰딩이 사용될 수 있다.
다층 구조물에 제공되는 전자장치는 본 명세서에서 논의된 바와 같은 제어, 측정, UI, 데이터 처리, 저장 등의 목적을 가질 수 있다.
다양한 방법 항목의 상호 실행 순서는 변경될 수 있고, 각각의 특정 실시형태에서 케이스 별로 결정될 수 있다. 예를 들면, 제 1 기판 필름의 제 2 면은 제 1 면 이전에, 제 1 면 이후에, 또는 실질적으로 동시에 오버몰딩될 수 있고, 예를 들면, 몰딩되는 재료는, 예를 들면, 이 필름 내의 기존의 관통 구멍이나 압력에 의해 유발된 관통 구멍을 통해 필름의 초기 면으로부터 반대면까지 전파되도록 주입될 수 있다.
다층 구조물의 다양한 실시형태에 관한 전술한 고려사항은 필요한 변경을 가하여 관련된 제조 방법의 실시형태에 유연하게 적용될 수 있고, 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 또한, 다양한 실시형태 및 관련된 특징부는 당업자에 의해 유연하게 조합되어 본 명세서에 일반적으로 개시된 특징부들의 바람직한 조합을 제시할 수 있다.
또한, 위에서 논의한 많은 양태에 관련된 추가의 실시형태에서, 예를 들면, 전술한 회로 및/또는 기타 특징부를 호스팅하고, 열가소성 재료, 또는 열경화성 재료와 같은 성형가능한, 임의선택적으로는 열성형가능한 재료를 포함하거나 본질적으로는 이 재료로 이루어지는 기판 필름이 제공될 수 있다. 기판 필름은 이 필름의 서로 반대측의 제 1 면과 제 2 면(및 이에 따라 각각의 표면)을 전기적으로 연결하기 위해 성형가능한 재료 및 바람직하게는 도전성 재료 또는 이러한 재료의 요소로 채워진 적어도 하나의 비아를 더 포함한다.
필름 및 비아(들)은 일반적으로 전술한 특성을 가질 수 있다. 필름은 실질적으로 평면일 수 있거나, 또는 열성형 또는 냉간 성형 프로시저와 같은 성형 후에 적어도 국부적으로 실질적으로 3 차원일 수 있다. 또한, 필름은 이 필름의 임의의 면 상에 다양한 부품, 트레이스, 패드, 전극 등과 같은 전자장치를 탑재할 수 있고, 이들을 전기적으로, 그리고 이에 따라 동작가능하게 서로 연결하도록 비아(들)이 배치될 수 있다. 또한, 하나 이상의 비아 또는 일반적으로 관통 구멍은, 추가적으로 또는 대안적으로, 도전성이거나 절연성일 수 있는, 예를 들면, 광학적 투과성 재료로 채워질 수 있다. 바람직하게는, 비아(들)의 충전 재료는 적어도 하나의 비아의 제공 및 이것의 관련된 충전 이후에 필름에 대해 수행될 수 있는 성형 및 (오버)몰딩의 둘 모두를 견뎌낸다.
또한, 상기 기판 필름의 실시형태를 제조하기 위한 방법이 제공되며, 여기서 비아는, 예를 들면, 인쇄 또는 다른 적절한 충전 방법을 통해 전도성(예를 들면, 은) 잉크와 같은 바람직하게는 선택된 도전성 재료로 이것을 채운 후에 몰딩 또는 드릴링에 의해 생성된다. 일부의 실시형태에서, 비아를 형성하는 것과 채우는 것은 단일 프로시저로 결합될 수 있다.
상기 기판 필름 및 관련된 제조 방법은 위에서 논의된 다층 구조물 또는 관련된 제조 방법의 각각의 실시형태의 일부를 당연히 확립할 수 있다. 그러나, 필름 및 관련된 방법은, 당업자가 의해 쉽게 이해하는 바와 같이, 다른 사용 시나리오 및 상황에서도 사용될 수 있다.
본 발명의 유용성은 실시형태에 의존하는 복수의 문제로부터 발생한다.
많은 사용 시나리오에서 '후방' 면인 기판 필름의 제 2 면 (반대측의 제 1 면, 또는 '전방' 면은 플라스틱 재료로 오버몰딩되고, 구조물의 사용자/사용 환경을 향함) 상에 관련된 트레이스, 패드, 전극, 또는 광학계와 같은 전자 부품 및 잠재적인 기타 특징부를 도입함으로써, 부품의 열 관리에 관련된 다양한 우려가 크게 완화될 수 있다. 실제로, 예를 들면, 종종 상당한 열 부하와 관련되는 고전력 및 유사한 용도에서 과열의 위험이 감소될 수 있다. 또한, 특징부의 섬세한 열 제어의 선택지가 개선된다.
또한, 다층 구조물의 (내)외면을 형성하거나 적어도 표면에 근접할 수 있는 기판 필름의 제 2 면 상에 부품을 배치하면, 호스트 기기 또는 호스트 구조물과 같은 외부 요소에의 접속이 더 간단하게 확립될 수 있다. 또한 트레이스와 같은 연결 요소의 부품과 지지 표면이 구조물 외부에 더 근접해 있고, 그 접근성이 증가하면, 제 2 면 상의 부품들 사이의 접속은 서로 구현하는 것이 더 쉬울 수 있다.
일부의 실시형태에서, 제 2 면 상의 인접한 부품 또는 층에 대한, 예를 들면, 전기 노이즈 또는 광학적 교란(예를 들면, 광 누출)과 관련하여 기타 부품의 기능 또는 일반적으로는 다층 구조물의 기능을 방해할 수 있는 부품을 기판 필름의 제 1 면 상에 설치하여 잠재적으로 플라스틱 내에 매립하면 부품의 유해한 영향이 방지되거나 적어도 저감될 수 있다. 예를 들면, 이러한 경우에, 기판 필름은 추가의 차폐 층 또는 배리어 층의 역할을 할 수 있다.
일부의 실시형태에서, 기판의 제 1 면 상의 다른 부품에 너무 가깝게 배치된 경우에 오작동할 수 있는 다양한 감지용 전자장치와 같은 민감한 부품이 제 2 면 상에 위치된 경우에 완벽하게 기능할 수 있다. 마찬가지로, 대기 센서와 같은 특정의 전자장치는 측정될 공기와 같은 주변 매체에 직접 노출되어야 하므로 이것은 기판의 제 1 면 상에서 플라스틱 내에 매립되어서는 안되며, 그 대신 측정을 방해하는 중첩된 층 없이 제 2 면 상에 제공되어야 한다.
일부의 실시형태에서, 가동 부품 또는 가동 부품(들)을 포함하는 부품은, 예를 들면, 제 1 면 상에 오버몰딩된 플라스틱 또는 기타 밀접하게 인접한 층의 제한 효과로 인해 적절히 기능하는 것을 방해하지 못하도록 기판 필름의 제 2 면 상에 배치될 수 있다.
일부의 실시형태에서, 특히 복잡한 레이아웃 또는 일반적으로 큰 공간 또는 표면적을 필요로 하는 부품은 기판 필름의 외면, 즉 제 2 면 및 관련된 표면 및 이에 따라 잠재적으로는 다층 구조물의 전체에 배치하는 것이 보다 실용적이다.
오버몰딩을 적용하는 제안된 제조 방법은 채용하기가 비교적 간단하고, 추가로 유리한 것으로 생각되는 것은, 예를 들면, 인쇄된 전자장치 및 인몰드(in-mold) 전자장치에 의존하는 경우에 완전히 새롭거나 특히 복잡한 제조 기술을 개발할 필요가 없다는 것이다. 기판 필름이 여전히 실질적으로 평면인 상태에서 그 위에 전자장치, 비아, 및, 예를 들면, 도체를 제공한 후에 필름(들)을 원하는 3D 형상으로 (열)성형함으로써, 기판 상에 전자장치의 부담되는 3D 어셈블리 및 기타 3D 집중 처리의 필요성이 더 저감되거나 방지될 수 있다.
일반적으로, 얻어지는 다층 구조물은 지능형 의복(예를 들면, 셔츠, 재킷, 또는 바지, 또는 예를 들면, 압박 의류), 기타 웨어러블 전자장치(예를 들면, 손목 기기, 모자, 또는 신발류), 차량 외부 또는 내부(예를 들면, 차량 내부 전자장치)와 같은 차량, 개인 통신 기기(예를 들면, 스마트폰, 패블릿 또는 태블릿) 또는 전술한 바와 같은 기타 전자장치와 같은 호스트 기기 또는 호스트 구조물 내의 원하는 기기, 또는, 예를 들면, 모듈을 형성하는데 사용될 수 있다. 얻어지는 구조물의 통합 수준은 높을 수 있고, 이것의 두께와 같은 원하는 치수는 작을 수 있다.
사용되는 필름(들)은 그 위에 그래픽 및 기타 시각적으로 및/또는 촉각적으로 검출가능한 특징부를 구비하도록 구성될 수 있고, 따라서 필름은 전자장치를 호스팅 및 보호하는 것 외에도 심미적 및/또는 정보제공 효과를 가질 수 있다. 필름(들)은 적어도 위치에 따라 반투명하거나 불투명할 수 있다. 이것은 원하는 색을 나타낼 수 있다. 따라서 얻어지는 다층 구조물은 텍스트, 그림, 심볼, 패턴 등과 같은 그래픽을 임의선택적으로 결정하는 하나 이상의 색/착색된 층을 일반적으로 포함할 수 있다. 이들 층은, 예를 들면, 특정 색(들)의 전용 필름에 의해 구현되거나, 또는 기존의 필름(들), 몰딩된 층(들), 및/또는 기타 표면 상에 코팅(예를 들면, 인쇄에 의한 코팅)으로서 제공될 수 있다.
필름(들) 및/또는 몰딩된 층은 관련 호스트 기기 또는 기타 연결된 구조물의 외부 및/또는 내부 표면의 적어도 일부를 형성하도록 구성될 수 있다.
패턴 또는 착색과 같은 시각적 특징부는, 예를 들면, 몰딩된 플라스틱을 향해 있는 제 1 필름 및/또는 잠재적으로는 제 2 필름의 면 상의 내층을 통해 제공될 수 있으므로 특징부는 적어도 필름의 두께에 의해 환경 영향으로부터 격리된 상태로 그리고 이에 따라 보호된 상태로 유지된다. 따라서, 예를 들면, 도색된 표면 특징부를 쉽게 손상시킬 수 있는 다양한 충격, 마찰, 화학물질 등은 보통 이것에 도달하지 못한다.
필름(들)은 몰딩된 재료와 같은 하부의 특징부를 노출시키기 위한 및/또는, 예를 들면, 전기적으로 또는 광학적으로 전도성인 비아를 형성하기 위한 구멍 또는 노치와 같은 필요 특성을 구비하는 원하는 형상으로 쉽게 제조되거나, 가공되거나, 임의선택적으로는 절삭될 수 있다.
몰딩된 플라스틱 재료(들)은 몰딩 공정의 관점에서 전자장치를 고정하는 것을 포함하는 다양한 목적을 위해 최적화될 수 있다. 또한, 이 재료는 예를 들면, 수분, 열, 냉기, 오물, 충격 등과 같은 환경 조건으로부터 전자장치를 보호하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예를 들면, 광 투과율 및/또는 탄성의 관점에서 원하는 특성을 더 가질 수 있다. 매립된 전자장치가 광이나 방사선을 방출하거나 수광하는 부품을 포함하는 경우, 재료는, 예를 들면, 광 투과를 가능하게 하는 충분한 투과율을 가질 수 있다. 몰딩된 재료는 원래 다수의 색을 나타낼 수 있거나, 또는 추후에, 예를 들면, 잉크, 페인트 또는 필름 코팅에 의해 착색될 수 있다.
"다수"라는 표현은 본 명세서에서 1부터 시작하는 임의의 양의 정수를 지칭할 수 있다.
"복수"라는 표현은 2부터 시작하는 임의의 양의 정수를 지칭할 수 있다.
"제 1" 및 "제 2"라는 용어는 본 명세서에서 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 특별히 우선순위 또는 순서를 부여하는 것이 아니다.
본 발명의 상이한 실시형태는 첨부된 종속 청구항에 개시되어 있다.
다음에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다층 구조물 및 잠재적인 관련된 사용 환경의 일 실시형태를 도시한다.
도 2는 다층 구조물의 다른 실시형태를 도시한다.
도 3은 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 4는 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 5는 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 6은 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 7은 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 실시형태를 개시하는 흐름도이다.
도 2는 다층 구조물의 다른 실시형태를 도시한다.
도 3은 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 4는 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 5는 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 6은 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 7은 다층 구조물의 추가의 실시형태를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 실시형태를 개시하는 흐름도이다.
도 1은 다층 구조물(100)의 하나의 단지 예시적인 실현을 통해 본 발명의 다양한 실시형태의 많은 일반적인 개념을 측단면도에 의해 도시한다. 참조번호 101은 잠재적인 사용 환경(실외, 실내, 차량 내부 등) 및 이 환경에 위치하는 구조물(100)의 인간 사용자(있는 경우)를 지칭하며, 점선으로 표시된 참조번호 110은 호스트 기기 또는 호스트 구조물을 지칭한다.
완성된 다층 구조물(100)은 실제로 그 자체의 최종 제품, 예를 들면, 전자 기기를 형성하거나, 또는 집합 부품 또는 모듈로서 호스트 기기 내에 배치될 수 있다. 구조물(100)은 도면에 도시되지 않은 다수의 추가 요소 또는 층을 당연히 포함할 수 있다.
구조물(100)은 적어도 하나의 기판 필름(102)을 포함하며, 이것의 제 2 면(102B) 상에 다수의 전자 부품(104)을 수용한다(제 1 면, 또는 '전방' 면(102A)이 의도된 사용 환경 및 사용자(101)을 향하는 것으로 간주될 수 있는 경우, 이것은 전부는 아니지만 많은 실현가능한 사용 사례에서 후방 외면으로 간주될 수 있음). 따라서, 제 2 면(102A)은, 도면에 도시된 바와 같이, 가능한 호스트 기기 또는 구조물(100)에 대면하고, 잠재적으로는 이것에 통합되거나 심지어 적어도 부분적으로 매립되거나, 또는, 예를 들면, 환경에 대면하지만 그럼에도 불구하고 제 1 면(102A)의 실질적으로 반대 방향을 향한다. 예를 들면, 다수의 부품(104)과 같은 회로는 임의선택적으로 스크린 인쇄, 탬포 인쇄, 플렉소그래피 또는 잉크 제팅과 같은 인쇄 전자 기술에 의해 기판(102) 상에 인쇄되는 것과 같이 직접 제조될 수 있다.
부품(104)이 사용자 행동(예를 들면, 터치 또는 근접/비접촉 입력)과 같은 환경(101)의 이벤트 또는 특성, 또는, 예를 들면, 조명 조건 또는 기타 광학적 또는 전기/전자기 특성을 감지하거나, 또는, 예를 들면, 이것에 광 또는 기타 형태의 방사선을 방출하도록 구성될 수 있으므로, 제 2 면(102B) 상에 제공된 부품(104)은 바람직하게는 제 1 면(102A)에 그리고 많은 경우에는 환경(101)에 기능적으로, 또는 '작동가능하게' 연결된다. 또한, 필름(102)의 양면 및 관련된 표면 상의 부품(104)은 시그널링(통신) 또는 전력 전달과 같은 다양한 이유로, 예를 들면, 광학적으로 또는 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 기능적 연결(예를 들면, 전기적, 광학적 및/또는 전자기적 연결)은 직접적 또는 간접적일 수 있으며, 즉 중간 부품 또는 요소를 포함하지 않거나 포함할 수 있다.
회로는, 예를 들면, 부품(104)에의 및/또는 부품(104)들 사이의 전기적 연결을 구성하도록 제 2 면(102B) 상에 임의선택적으로 인쇄 전자 기술에 의해 제공되는 도전성 접촉 패드 또는 트레이스(도체)와 같은 다수의 추가 요소(106)를 포함할 수 있다. 요소(106)의 적어도 일부는 적어도 국부적으로 필름 표면과 관련된 부품(들)(104) 사이에 위치될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 "접촉 패드"는 기판 필름 상의 임의의 도전성 요소 또는 패치 또는 점 또는 영역을 지칭할 수 있다. 접촉 패드 및 기타 도체 또는 트레이스는 구리, 은, 알루미늄, 또는, 예를 들면, 탄소 또는 기타 전도성 입자를 포함하는 전도성 탄성중합체와 같은 전도성 재료(들), 또는 임의선택적으로 패드가 배치되는 표면 상의 또는 표면 내의 시각적 품질을 향상시킬 수 있는 기타 재료를 포함하거나 또는 이들 재료로 제조될 수 있다. 접촉 패드의 형상은 임의의 적절한 기하학적 형상일 수 있다.
인쇄 버전에 추가하여 또는 인쇄 버전 대신에, 부품(104)에는 소위 표면 실장식 요소와 같은 기판(102) 상에 (표면)실장된 기제작된 부품이 포함될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 전자장치를 기계적으로 고정하기 위해 접착제가 사용될 수 있다. 도체 트레이스(106) 및 부품(104)과 같은 다양한 요소들 사이의 전기적 연결 및 또한 기계적 연결을 확립하기 위해 전도성 접착제 및/또는 땜납과 같은 추가의 전도성 재료(들)이 적용될 수 있다.
따라서, 부품(104)에는 수동 부품, 능동 부품, IC(집적 회로), 전술한 바와 같은 인쇄된 부품(예를 들면, 스크린 인쇄된 부품) 및/또는 전자 서브어셈블리가 포함될 수 있다. 예를 들면, 먼저 하나 이상의 부품이, 예를 들면, FPC(가요성 인쇄된 회로), 또는, 예를 들면, 강성 보드(예를 들면, FR4 유형(난연성)의 보드)와 같은 회로 보드 상에 제공되고, 이어서 전체로서(즉, 서브어셈블리로서) 대상 기판(102)에 부착될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 구조물(100) 및 특히 이것에 통합된, 예를 들면, 전자장치(104, 106)는 무선으로 (예를 들면, 광학적 연결, 초음파 연결, 무선 주파수 연결, 용량성 연결 또는 유도 연결에 의해) 및/또는 유선으로 호스트 기기 또는 구조물(110)과 같은 외부 요소에 가능한 기계적 고정 대신 또는 이것에 추가하여 작동가능하게 연결될 수 있다. 후자의 경우, 전기적 또는 광학적 배선, 커넥터, 케이블 등과 같은 적절한 연결 요소(105)가 사용될 수 있다. 외부 연결(들)은 편리하게도, 예를 들면, 필름(102)의 제 2 면(102B) 상에 구현될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 연결 요소(105)는 임의선택적으로 가요성 또는 강성(예를 들면, FR4) 유형의 인쇄 회로 보드와 같은 회로 보드를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 연결 요소(105)는 트랜지스터 또는 집적 회로(IC), 예를 들면, 연산 증폭기(이것은 당연히 개별 부품으로 구축될 수 있음)와 같은 적어도 하나의 전자 부품을 포함할 수 있다.
따라서, 연결 요소(105)는, 예를 들면, 전형적으로 다소 얇고 가요성인 필름 유형의 기판 상에 실장하거나 제조하기가 곤란하거나 실질적으로 불가능한 부품을 수용하도록 구성될 수 있다. 연결 요소(105)는, 예를 들면, 접착제, 페이스트, 전도성 접착제, 기계적 고정 수단 등을 사용하여 기판 필름(102)에 고정될 수 있다. 예를 들면, 기판 필름(102) 상의 실제 회로 설계와 연결 요소(105) 사이의 전기적 연결은, 예를 들면, 땜납, 전도성 접착제 또는 페이스트, 배선, 접촉 영역/패드, 핀(pin), 가요성 케이블 및/또는 도전성에 관한 이방성 재료의 요소, 임의선택적으로는 ACF(이방성 전도성 필름)과 같은 동일하거나 전용의 특징부에 의해 구현될 수 있다.
바람직하게는 적어도 부분적으로 전자적 또는 전기적 성질의 부품(104)으로 돌아가면, 이들은, 다른 선택지 중에서도, 광전자 부품, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 신호 프로세서, DSP(디지털 신호 프로세서), 센서, 스위치, 터치 스위치, 근접 스위치, 프로그램가능 논리 칩, 메모리, 트랜지스터, 저항기, 커패시터, 인덕터, 용량성 스위치, 전극 요소, 메모리 어레이, 메모리 칩, 데이터 인터페이스, 송수신기, 무선 송수신기, 송신기, 수신기, 무선 송신기, 및 무선 수신기로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 전자 요소를 포함할 수 있다.
여전히, 구조물(100)에 의해 호스팅되는 부품(104)은 적어도 하나의 광전자 부품을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광전자 부품에는, 예를 들면, LED(발광 다이오드), OLED(유기 LED), 또는 일부의 다른 발광 부품이 포함될 수 있다. 이 부품은 측면 방출형('측면 방사형' 또는 '측면 발사형'), 저면 방출형 또는 상면 방출형일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 부품(104)에는 포토다이오드, 포토레지스터, 기타 광검출기, 또는 예를 들면, 광전지와 같은 수광 부품 또는 감광 부품이 포함될 수 있다. OLED와 같은 광전자 부품은 실장되는 대신 바람직한 방법의 인쇄 전자 기술을 사용하여 기판 필름(102) 상에 인쇄될 수 있다. 실제로, 매립된 IC, 전용 부품, 공유 IC/전자장치(다목적 전자장치), 및/또는 기타 회로에 의해, 예를 들면, 상이한 감지 및/또는 기타 기능이 구현될 수 있다. 기판 필름(102) 및 여기에 있는 전자장치(104, 106)는 원하는 회로 설계를 확립하도록 구성될 수 있다.
몰딩된 플라스틱 층(112)은 적어도 필름(102)의 제 1 면(102A) 상에 제공된다. 필름(102)의 제 1 면(102A) 및 관련된 표면 상에는 추가 부품(104) 및 기타 특징부(도광체, 그래픽 특징부, 트레이스, 접촉 패드 등)이 제공될 수 있다. 따라서, 제 1 면(102A) 상의 부품(104), 기타 회로 및/또는 추가의 특징부는 몰딩된 재료(104) 내에 적어도 부분적으로 매립될 수 있다. 그러나, 이하에서 또한 논의되는 일부의 실시형태에서, 필름(102)의 제 2 면(102B)도 적어도 부분적으로 몰딩된 재료 내에 임의선택적으로 하나 이상의 부품(104) 및/또는 기타 특징부(106)(예를 들면, 트레이스, 접촉 패드, 전극, 히트 싱크 또는 기타 냉각 요소/열요소)를 매립하기 위해 적어도 부분적으로 오버몰딩될 수 있다. 사용되는 성형 기술 및 파라미터는 면(102A, 102B)들 사이에서 달라질 수 있다. 부품(104)에 압력 손상 또는 열적 손상을 일으키는 것을 방지하기 위해, 부품을 매립하기 위해, 예를 들면, 저압 몰딩(예를 들면, 바람직하게는 약 15 bar 미만, 더 바람직하게는 약 10 bar 미만의 압력)이 사용될 수 있다. 이어서, 임의선택적으로, 적층형 구조물(100)에 추가의 층을 도입하기 위해 더 높은 압력의 몰딩이 적용될 수도 있다.
다층 적층체에는 제 1 필름(102)과 동일하거나 상이한 재료(들)의 임의선택적인 제 2 필름(103)이 또한 제공될 수 있다. 필름(103)은 제 2 면(도시됨) 및/또는 제 1 면(잠재적으로는 환경(101)에 직접 대면하고 접촉하는 외면) 및 그 표면 상에 유리한 것으로 생각되는 전자장치(104), 그래픽 및/또는 기타 특징부를 수용할 수도 있다.
그래픽 또는 착색된 필름 또는 층, 코팅 등(108)과 같은 추가의 필름 및/또는 기타 재료 층이, 예를 들면, 심미적 목적, 보호/절연 목적, 전기적 목적 및/또는 기타 목적으로 임의의 필름(102, 103)의 양면 상에 임의선택적으로 제공될 수 있다.
재료의 선택과 관련하여, 필름(들)(102, 103)은 실질적으로 폴리머, 열가소성 재료, 코폴리에스테르, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리 카보네이트(PC), 폴리이미드메틸 메타크릴레이트와 스티렌(MS 수지)의 코폴리머, 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 탄소 섬유, 유기 재료, 바이오재료, 가죽, 목재, 텍스타일, 직물 및 금속으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료로 이루어 지거나 또는 이 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명과 관련하여, 예를 들면, (예를 들면, 몰딩된 재료로서) 구조물의 기판 필름(102, 103) 및/또는 기타 요소에 코폴리에스테르 수지 재료(예를 들면, Durastar™)가 사용될 수 있다. 사용되는 재료(들)는 적어도 국부적으로 도전성이거나 또는 보다 전형적으로는 절연성일 수 있다. 또한, 불투명성/투명성, 투과율 등과 관련된 광학적 특성은 실시형태에 따라 달라질 수 있다.
다양한 실시형태에서, 필름(102, 103)은 가요성일 수 있고, 따라서, 예를 들면, 구조물(100)의 제조 중에 파괴되지 않고 구부러지는 것과 같은 다양하게 취급될 수 있다. 또한, 이들의 재료는, 예를 들면, 열성형 또는 냉간 성형 프로시저에 반응하는 새로운 형상을 채용 및 유지하도록 선택될 수 있다.
필름(102, 103)은 각각의 사용 시나리오에 의해 설정된 요건에 따라 성형될 수 있다. 필름(102, 103)은, 예를 들면, 직사각형, 원형, 또는 일반적인 정사각형을 나타낼 수 있다. 필름(102, 103)은 실질적으로 구멍이 없거나 또는 기타 요소에의 부착, 전기 및, 예를 들면, 관련된 전력 또는 기타 신호의 전도, 전자장치 또는 기타 부품의 실장, 광 또는 기타 방사선, 유체 등을 위한 통로의 제공과 같은 다양한 목적을 위한 기타 재료(들)로 임의선택적으로 채워지는 리세스, 노치, 비아, 컷 또는 개구를 포함할 수 있다.
필름(102)의 임의의 면 상에, 그러나 바람직하게는 적어도 제 1 면(102A) 상에 바람직하게는 (기술적으로는, 예를 들면, 사출 성형을 사용하는) 오버몰딩 프로시저에 의해 제공되는 하나 이상의 층(들)(112)은 일반적으로 다른 선택지들 중에서 탄성중합체 수지를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 층(112)은 PC, PMMA, ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌), 코폴리에스테르, 코폴리에스테르 수지, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 나일론(PA, 폴리아미드), PP(폴리프로필렌), TPU(열가소성 폴리우레탄), 폴리스티렌(GPPS), TPSiV(열가소성 실리콘 가황물), 및 MS 수지로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함하는 하나 이상의 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 일부의 실시형태에서, 열경화성 재료는 대안적으로 또는 추가적으로 반응 성형과 같은 적절한 몰딩 방법과 함께 사용될 수 있다.
필름 층(102, 103) 및 플라스틱 층(112) 또는 잠재적인 추가 층(108)(페인트, 잉크, 접착제, 필름(들) 등)은 외부에서 인식할 수 있는 원하는 색 또는 그래픽 패턴을 나타내도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 구조물(100) 내에 매립된 그래픽을 배열하기 위해 IML(in-mold labeling) 프로시저가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다층 구조물(200)의 다른 실시형태를 도시한다. 이 실시형태는, 예를 들면, 관련된 조명된 아이콘 또는 기타 그래픽, 또는 일반적으로 시각적 안내 수단을 구비한 터치 또는 근접 스위치(센서) 기능을 구현할 수 있다.
필름(102)의 제 2 면에는, 예를 들면, 접촉/지지 표면에 관하여 측면 방사형일 수 있는 LED(204)와 같은 적어도 하나의 발광 부품(광원) 뿐만 아니라 추가 요소, 예를 들면, 접촉 패드 및/또는 트레이스(106)를 포함하는 다수의 부품(104)을 포함하는 회로 설계가 제공되어 있다. 실장된 또는 제조된 전자 부품(104)에는 필요한 수의 감지 전극(205) 및, 예를 들면, 제어 전자장치를 구비하는 상호 용량성 또는 자기 용량 센서 또는 감지 스위치와 같은 감지 전자장치가 추가적으로 포함될 수 있다.
이 실시례에서, 필름(102)의 제 1 면은 본질적으로 전자장치를 포함하지 않을 수 있으나, 부품(204)에 의해 조명되고, 예를 들면, 층(108)(의 재료)을 착색, 코팅, 절삭, 박육화, 및/또는 셰이핑(shaping)함으로써 형성되는, 예를 들면, 아이콘(108A) 또는 기타 시각적, 장식적 및/또는 정보제공용 특징부를 구비하는 그래픽 층(108)을 포함할 수 있다. 특징부(108A)는 사용되는 재료(들)에 관하여 적어도 국부적으로, 예를 들면, 실질적으로 투명한 또는 반투명한 광학적 투과성일 수 있고, 및/또는, 예를 들면, 광을 통과시킬 수 있는 컷아웃을 포함할 수 있다. 특징부(108A)는, 예를 들면, 특성화 아이콘 및/또는 텍스트를 통해 스위치(205)와 관련된 제어 입력의 성질을 시각적으로 나타낼 수 있다. 일부의 실시형태에서, 층(108)은, 예를 들면, 투명하거나 또는 불투명한 (마스킹) 재료를 포함할 수 있고, 그러면, 예를 들면, 특징부(108A)는 반투명한/불투명한 재료 또는 투명한/반투명한 재료에 의해 각각 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 층(108)은 특징부(108A)에서만 재료를 포함한다.
도면에 명시적으로 묘사된 시나리오와 대조적으로, 당업자는, 다층 구조물의 일부의 대안적인 또는 보완적인 실시형태에서, 필름(102)의 제 2 면(102B) 상에 제공된 적어도 하나의 광원(204) 및 이것의 광학적 경로 내의 임의선택적인 광 안내 요소(들) 또는 광 전달 요소(들)이, 광원(204)에 의해 방출되는 광을 실질적으로 필름(102)을 향하게 하거나 필름(102)을 통과시키지 않고 필름(102)으로부터 멀어지는 방향으로 적어도 부분적으로 안내하도록, 구성될 수 있음을 이해할 것이다.
임의의 특징부(104, 106)에서, 부품(204)에 의해 방출되는 광이 필름의 타면 상의 스위치 영역 및 인쇄된 그래픽을 통해 빛날 수 있도록, 예를 들면, 광학적으로 투명한(실질적으로 투명한 또는 적어도 반투명한) 도체가 사용될 수 있다. 스위치(104)의 전극(들)(205)도 또한 충분히 투명하거나 또는 반투명할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본질적으로 광의 투과를 허용하기 위한, 예를 들면, 컷아웃(들)을 갖는 자기 용량 스위치와 같은 고체 스위치가 사용될 수도 있다.
예를 들면, 기판 필름(102)의 후방에 라미네이팅되거나 열 적층된 도광체(220) 또는 기타 광 운반 부재 또는 광 안내 부재와 같은 추가의 광학적 기기가 제공될 수 있다. 도광체(220)는, 예를 들면, 인-몰드 전자장치 및 일반적인 구조물(200)의 윤곽을 따르도록 독특하게 형성될 수 있다. 도광체(220)는 부품(104)에 의해 방출되는 인커플링된 광을 도광체 내에서 전파하도록, 그리고 이 광을 선택된 표면을 통해 관련된 광 경로에서 조명될 사용자 및 사용 환경, 예를 들면, 그래픽 아이콘 또는 기타 특징부(108A)를 향해 아웃커플링하도록 구성된다. 예를 들면, 도광체(220)는 먼저 고체 시트로서 형성되고, 다음에 LED 배치와 같은 광원용 구멍을 형성하기 위해 다이 컷 또는 펀칭 등으로 처리될 수 있다. 따라서, 일부의 실시형태에서, 도광체(220)는 적어도 부분적으로 광원(204)을 포함하거나 또는 광원(204)에 인접할 수 있다.
따라서, 발광 부품(204)은 필요에 따라, 예를 들면, 사용 환경으로부터의 그 가시성을 저감시키기 위해(발광 부품(204)은, 발광 부품(204) 층(108)에 의해 제공되는 마스킹 재료 뒤에 배치될 수 있음), 및/또는 구조물(200) 내로부터 사용자에게 도달하는 직사 광 및 확산 광의 둘 모두로부터 쉽게 발생하는 감지가능한 핫스팟을 저감시키기 위해, 필름(102) 상에 위치될 수 있다. 도면부호 204A는 도광체(220)에 의해 방출되고, 몰딩된 층(204A) 내에서 전파되고, 최종적으로 사용자가 있는 사용 환경으로 나가는 확산 광을 지칭한다. 터치 또는 근접 감지 전자장치(205), 아이콘(108A) 및 조명 장치(204, 220, 204A)는 사용 환경에서의 사용자 입력을 등록하도록 터치 필드 또는 일반적으로는 제스처 필드(230)의 위치를 적어도 개략적으로 나타내도록 상호 구성될 수 있다.
이 실시형태에서, 호스트 기기의 전자장치와 같은 외부 요소에의 전기적 연결과 같은 연결은 임의선택적으로 구조물(200)의 후면, 예를 들면, 우측에 도시된 필름(102)의 제 2 면(후면)을 통해서만 제공될 수 있다. 이 연결은, 예를 들면, 커넥티브 테일(connective tail)(예를 들면, 가요성 케이블 또는 필름), 강성 커넥터 및/또는 단순히 전도성 패드를 수반할 수 있다.
단일 필름 개념은 제조를 위한 저비용 선택지를 시사한다. 또한, 필름(102)의 제 1 면 및 이에 따라 잠재적으로는 전체 구조물 또는 부분의 정면 상의 몰딩된 플라스틱(112)은, 예를 들면, 표면 상의 물 또는 수분 감도가 문제가 될 수 있는 경우의 용도를 제공한다.
도 3은 다층 구조물(300)의 추가의 실시형태를 도시하며, 이것은 대체로 도 1의 실시형태와 상당히 유사하지만, 실질적으로 투명한 (투명한 또는 적어도 반투명한) 전극(305) 및, 예를 들면, 제 2 면 상에서 광원(204)에 의해 방출되는 광을 통과시키기 위한 도체 트레이스 및/또는 패드(106A)와 같은 기판 필름(102)의 제 1 면 상에, 예를 들면, 전술한 스위치를 위한 회로가 있다. 특징부(들)(106A, 305) 중 임의의 것에는 대안적으로 또는 추가적으로 불투명 전도성 재료, 및 광을 통과할 수 있게 하는 다수의 컷아웃 면적 또는 체적이 제공될 수 있다. 예를 들면, 광학적으로 실질적으로 불투명한 다수의 인쇄된 기타 고체의 도체/전극 영역은, 예를 들면, 조명된 인디케이터 유형의 아이콘을 위한 바람직한 형상을 형성하는 컷아웃을 포함할 수 있다. 필름(102)의 양면 상의 전자장치에 전기적 연결이 형성될 수 있고, 이는, 예를 들면, 구조물의 연부 및 관련된 배선을 통해 양면에 대해 별개로 수행될 수 있다. 이 해결책에 의해, 필름(102)의 제 1 면 상의 스위치 회로 및/또는 기타 전자장치는 전기 절연체로서의 필름(102)을 사용하여, 예를 들면, 제 2 면 상의 LED 또는 기타 발광 전자장치로부터 격리될 수 있다.
도 4는 다층 구조물(400)의 추가의 실시형태를 도시하며, 이것은 이전의 실시형태와 약간만 다르다. 차이 중 하나는 필름(102)의 양면 상의 전자장치들 사이의 전기적 연결이, 예를 들면, 전도성 잉크와 같은 도전성 재료를 구비하는 필름(102) 내의 다수의 전도성 비아(406), 즉 (사전절삭되거나 또는 다르게 형성된) 관통 구멍에 의해 형성된다는 것이다. 일부의 실시형태에서, 예를 들면, 은과 같은 전도성 금속이 기존의 관통 구멍 내로 인쇄됨으로써 이것을 전도성 비아(406)로 만들 수 있다. 대안적으로, 예를 들면, 가요성 도체 또는 가요성 케이블은 적용가능한 슬릿 또는 일반적으로 관통 구멍을 통해 필름(102)에 삽통될 수 있다.
따라서, 외부 요소에의 전기적 연결을 수반하는 일부의 실시형태에서, 이전의 실시형태와 관련하여 논의한 바와 같이 필름(102)의 양면을 개별적으로 외부 요소에 연결하는 것과 대조적으로 호스트 기기와 같은 외부 요소에 필름(102)의 제 2 면을 연결하는 것만이 필요할 수 있다. 필름(102)의 제 1 면과 외부 요소 사이의 연결은 중간 비아(들) 및 제 2 면 상의 연결 요소(들)에 의해 형성될 수 있다.
추가의 일부의 실시형태에서, 안정적인 관통 구멍 설계를 보장하기 위해 그리고 또한 더 우수한 성형성을 가능하게 하기 위해 다수의 유전성/절연성 층, 또는 실러(sealer) 층이 사용될 수 있다.
도 5는 다층 구조물(500)의 추가의 실시형태를 도시하며, 이것은 대체적으로 이전의 실시형태를 상기시키지만, 예를 들면, 몰딩된 층(112)의 전방에 위치된 추가의 제 2 필름(103) 상에, 즉 제 1 필름(102)에 대해 타면 상에 그래픽을 구비하고 있다. 따라서, 이 설계는 적어도 2 개의 필름(102, 103)을 포함하며, 이들 사이에 몰딩된 플라스틱 층(112)이 위치된다. 몰딩된 플라스틱 층(112)의 타면 상의 제 1 필름(102)의 제 1 면에 대면하는 제 2 필름(103)은 일반적으로 도 2의 설명과 관련하여 이미 설명된 것에 따라 아이콘 또는 기타 시각적 특징부(508A)를 포함하는 그래픽 층(508)을 수용하거나 또는 이 그래픽 층(508)에 인접한다. 이 실시형태는 특징부(508A) 상의 나머지 구조물의 헤이즈(haze) 및 셰도잉(shadowing) 효과의 감소로 인해, 예를 들면, 개선된 이미징 능력을 산출할 수 있다. 그래픽 층(508) 및 관련된 특징부(508A)는 필름(103)의 제 2 면(도시됨) 상에 및/또는 사용 환경(도면에 도시지 않음)에 직접 대면하는 제 1 면 상에 위치될 수 있다.
2 개의 필름(102, 103)은 서로 동일하거나 상이한 재료이거나 이 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부의 실시형태에서, 후방의 제 1 필름(102)은 플라스틱 재료일 수 있고, 반면에 전방의 제 2 필름(103)은, 예를 들면, 금속, 텍스타일/직물 또는 유기/바이오재료(예를 들면, 목재 또는 가죽)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 제 2 필름(103)의 재료는, 매우 많은 실시형태에서 사용자가 잘 볼 수 있고 및/또는 만질 수 있으므로, 전술한 기술적 특성에 기초하는 것에 더하여 심미적 또는 촉각적 특성(예를 들면, 터치 촉감)에 기초하여 선택될 수 있다.
도 6은 다층 구조물(600)의 약간 수정된 추가의 실시형태를 도시한다. 스위치 전극(305)은 제 1 기판 필름(102)의 제 1 면 상에 위치되어 있다. 여기서도 도 4의 설명과 관련하여 계획된 다수의 전도성 비아가 적용될 수 있다. 도면 부호 606은 사출(성형) 또는, 예를 들면, 부착의 목적을 위해 필름(102)을 통해 제 1 면까지 연장된 필름(102)의 제 2 면 상의 특징부를 지칭한다. 일부의 실시형태에서, 도면 부호 606은 몰딩된 재료(112)의 자체로부터 필름(102)까지 형성된 연장부 또는 돌출부를 지칭할 수 있다. 따라서, 도면 부호 606은 고체 재료로 채워진 관통 구멍을 포함할 수 있다.
도 7은 다층 구조물(700)의 실시형태에 관련된 추가의 '직사 광' 또는 '직접 조명'을 도시한다. 특히, 필름(102)의 제 1 면 상에는, 예를 들면, 상면 방출형 LED(704)와 같은 발광 전자 부품이 제공되어 있고, 제 2 면 상에는 전극(205)과 같은 적어도 일부의 스위치 회로가 제공되어 있다. 또한, 다층 구조물(700)의 전방 부분에서 제 2 필름(103) 상에는 그래픽 층(508)이 제공되어 있다. 도면 부호 705는, 일반적으로, 예를 들면, 부품(704)에 의해 방출되는 광과 관련하여 실질적으로 불투명할 수 있는 층(508) 내의, 예를 들면, 아이콘 또는 기타 시각적/광학적 특징부, 예를 들면, 개구 또는 실질적으로 투명한 또는 반투명한 부분을 지칭할 수 있다. 이제 광(704A)은 이전의 실시례와 대조적으로 몰딩된 층(112)과 같은 중간 요소를 통해 광원(704)으로부터 환경으로 직접 방출된다. 필름(102)의 제 1 면 및 제 2 면은 외부 요소(들)에 개별적으로 전기적으로 연결될 수 있고, 및/또는 다시 양면을 전기적으로 연결하기 위해 필름(102)을 통한 전도성 비아(들)이 사용될 수 있다.
당업자는 위의 본 발명의 단지 예시적인 실시형태들을 선택된 특징부에 관련하여 유연하고 용이하게 결합하여 추가의 실시형태를 제안할 수 있다는 사실을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 예를 들면, 본 명세서에서 논의된 바와 같은 필름(102)의 제 2 면 상에 제공된 몰딩된 층(들)에 관련하여 상기 실시형태 또는 혼합된 실시형태에 추가의 특징부가 도입될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 다층 구조물을 제조하기 위한 방법의 일 실시형태를 개시하는 흐름도(800)를 도시한다.
다층 구조물을 제조하기 위한 방법의 개시 시에, 출발 단계(802)가 실행될 수 있다. 출발 단계(802) 중에, 재료, 부품, 설비 및 공구의 선택, 획득, 교정 및 기타 구성과 같은 필요한 작업이 수행될 수 있다. 설계, 부품 및 재료의 선택이 연대하여 선택된 제조 공정을 이겨내도록 특별한 주의를 기울여야 하며, 이것은 당연히 제조 공정의 사양 및, 예를 들면, 부품 데이터 시트에 기초하여 또는, 예를 들면, 다수의 제조된 프로토타입을 조사 및 시험함으로써 사전에 체크하는 것이 바람직하다. 따라서, 특히 몰딩/IML, 라미네이션, 접착, (열)성형, 전자장치 어셈블리, 절삭, 천공 및/또는 인쇄 설비와 같은 사용되는 설비는 이 단계 이후에 이미 작동 상태로 올라갈 수 있다.
804에서, 전자장치를 수용하기 위한 적어도 하나의 기판 필름이 얻어진다. 위에서 검토한 바와 같이, 일부의 실시형태에서, 하나의 기판 필름만이 필요하지만, 일부의 다른 실시형태에서는 다층 구조물 내에 잠재적으로 상이한 재료의 다수의 기판 필름이 포함된다. 궁극적으로 필요한 모든 필름이 반드시 회로를 실장하는 것은 아니다. 기제작된 요소, 예를 들면, 플라스틱 필름의 롤 또는 시트가 기판 재료로서 사용되기 위해 취득될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 기판 필름 자체는 원하는 출발 재료(들)로 몰딩이나 기타 방법에 의해 사내에서 먼저 제조될 수 있다. 기판 필름은 실질적으로 균질일 수 있고, 본질적으로 하나의 재료 층만을 포함할 수 있거나, 대안적으로는 함께 라미네이팅된 상이한 재료의 다층을 포함하여 관련된 적층물을 형성할 수 있다. 초기에 이 기판 필름은 실질적으로 평평할 수 있다(본질적으로 2 차원, 즉 길이 및 폭에 비해 상당히 작은 두께를 의미함).
806에서, 전자 부품을 전기적으로 연결하기 위한 도체 트레이스, 전극 및/또는 접촉 패드와 같은 다수의 도체가, 바람직하게는 인쇄 전자 기술의 하나 이상의 기술에 의해 위에서 이미 검토한 다양한 실현가능한 다층 구조를 참조하여 필름(들) 상에 선택적으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 스크린, 잉크젯, 플렉소그래픽, 그라비아 또는 오프셋 리소그래피 인쇄가 사용될 수 있다. 또한, 예를 들면, 필름(들) 상에 그래픽, 시각적 인디케이터 등의 인쇄를 수반하는 필름(들)을 양성하는 추가의 조치가 수행될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 기판 상의 인쇄 대신에 또는 이것에 더하여, 관련된 기판 상에 별개의 그래픽/불투명 필름 또는 시트를 라미네이팅함으로써 그래픽 층 또는 마스킹 층이 제공될 수 있다.
801에서, 기판 필름을 통해 전기적 연결을 제공하기 위한 방법이 일반적으로 설명된다. 이것은 필름의 제 1 면과 제 2 면이 관련된 전자장치를 연결하기 위해 서로 전기적으로 연결되어야 하는 실시형태 및/또는 양면 상의 전자장치가 외부 요소(예를 들면, 전원, 프로세서, 또는 통신 요소)에 연결되어야 하고, 이는 제 1 면이 제 2 면에 추가로 전기적으로 연결된 경우에 제 2 면을 통해서만 수행될 수 있는 실시형태에 관한 것이다.
먼저, 818에서, 예를 들면, 천공 또는 절삭에 의해, 예를 들면, 각형, 둥근형 또는 세장형(슬릿) 단면 형상을 구비하는 관통 구멍이 필름에 제공될 수 있다. 일부의 다른 실시형태에서, 필름은 그 중에 관통 구멍을 직접 포함하도록 몰딩되거나 제조될 수 있다. 820에서, 이 관통 구멍은, 예를 들면, 인쇄 전자 기술을 사용하여, 은 잉크와 같은 전도성 재료로 채워진다. 대안적으로, 로드, 와이어 또는 (가요성) 케이블과 같은 전도성 재료가 이 구멍 내에 삽입될 수 있다. 바람직하게는, 후속되는 몰딩 중에 이 구멍을 통한 플라스틱 재료의 원하지 않는 침투를 방지하기 위해 충전 재료 또는 요소가 이 구멍의 치수에 정확하게 일치하도록 주의를 기울여야 한다. 822에서, 형성된 전도성 비아(들)가 후처리되고, 보호 배리어 층과 같은 다수의 추가의 재료 층이 제공될 수 있다. 도전성 비아 대신 또는 이것에 추가하여, 광학적 또는 기타 기능적 연결이 유사한 방식으로, 예를 들면, 기판 필름을 관통하는 구멍 내에 광섬유를 배치함으로써 확립될 수 있다.
808에서, 필름(들) 상에 실장 및/또는 인쇄에 의해 다수의 전자 부품이 제공된다. 바람직하게는, 사용 시에, 적어도 후방에 존재함으로써 사용자/사용 환경과의 사이의 전방에 몰딩된 층을 갖는 필름에는 그 제 2 면, 즉 후면 상에, 예를 들면, LED 또는 스위치 회로가 제공되는 반면 그 제 1 면은 또한 다수의 부품 및/또는 기타 회로를 포함하거나, 해당하는 특정 실시형태에 따라 이들을 포함하지 않을 수 있다.
다양한 SMD와 같은 기제작된 부품은 땜납 및/또는 접착제에 의해 기판 상의 접촉 영역에 부착될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 필름(들) 상에 직접적으로 OLED와 같은 부품의 적어도 일부를 실제로 제조하기 위해 인쇄 전자 기술이 적용될 수 있다.
또한, 이 단계에서 또는 단계 806과 관련하여, 예를 들면, 실장이나 인쇄를 통한 직접 제조를 통해 도광체 또는 기타 광학적 요소와 같은 다양한 추가의 특징부가 필름(들)에 제공될 수 있다.
또한 호스트 기기와 같은 외부 기기에 다층 구조물을 전기적으로 연결하기 위한 전기 커넥터 또는 접촉 패드와 같은 연결 요소(들)이, 예를 들면, 기판 필름의 제 2 면(후면)에 준비될 수 있다.
단계 806 및 단계 808과 같은 다양한 방법 단계의 실행은, 도 1 내지 도 7에 예시된 이전에 설명한 실시형태에 비추어 당업자에게 명백한 바와 같이, 다양한 실시형태에서 실제로 교호되거나 중첩될 수 있다. 예를 들면, 유사한 과제를 포함할 수 있는 반대면을 처리하는 단계로 전환하기 전에, 기판의 일면에는 먼저 트레이스, 부품 및 추가의 특징부, 심지어 몰딩된 층(단계 812 참조)이 제공될 수 있다.
단계 809는 기판 필름(들)에 하나 이상의 서브 시스템 또는 '서브어셈블리'의 가능한 부착에 관한 것이다. 이 서브어셈블리는 IC(들) 및/또는 다양한 부품과 같은 전자장치를 구비하는 초기의 별개의 2 차 기판을 포함할 수 있다. 다층 구조물의 전자장치의 적어도 일부는 이러한 서브어셈블리를 통해 기판 필름(들)에 제공될 수 있다. 임의선택적으로, 서브어셈블리는 주 기판에 부착되기 전에 보호 플라스틱 층에 의해 적어도 부분적으로 몰딩되고 및/또는 기타 재료(예를 들면, 에폭시)에 의해 적어도 부분적으로 피복될 수 있다. 예를 들면, 주 기판(호스트 기판)과 서브어셈블리의 기계적 접착을 위해 접착제, 압력 및/또는 열이 사용될 수 있다. 땜납, 배선 및 전도성 잉크는 서브어셈블리의 요소들 사이 및 호스트 기판 상의 나머지 전기 요소와의 전기적 연결을 제공하기 위한 적용가능한 선택지의 실시례이다.
단계 810에서, 초기의 실질적으로 평면인 형상 대신 원하는 본질적으로 3 차원인 형상을 적어도 국부적으로 나타내도록, 다양한 부품 및/또는 기타 회로와 같은 전자장치를 바람직하게는 이미 포함하고 있는 하나 이상의 기판이 임의선택적으로 성형된다. 적용가능한 성형 방법에는, 예를 들면, 열성형 및 냉간 성형이 포함된다.
단계 812에서, 적어도 관련된 표면, 및 트레이스, 부품 및/또는 그래픽 층과 같은 잠재적인 특징부를 피복하기 위해, 제 1 기판 필름의 제 1 면 상에 적어도 하나의, 예를 들면, 열가소성 또는 열경화성 재료 층이 몰딩된다. 예를 들면, 그래픽을 임의선택적으로 포함하는 제 2 필름이 제공된 일부의 실시형태에서는 이들 사이에 플라스틱 층(들)이 몰딩될 수 있다. 대안적으로, 그 후에 다층 구조물의 전방 부분의 몰딩된 층 상에 제 2 필름이 라미네이팅될 수 있다. 적용가능한 성형 기술에는, 예를 들면, 사출 성형(열가소성물질) 및 반응 사출 성형(열경화성물질)이 포함된다.
실제로, 예를 들면, 사출 성형 프로세스에서는 기판 필름이 삽입체로서 사용될 수 있다. 2 개의 필름(제 1 필름 및 제 2 필름)이 사용되는 경우, 이들 두 필름은 자체의 몰드 하프(half) 내에 삽입되고, 이들 사이에 플라스틱 층이 주입될 수 있다.
임의선택적으로, 제 1 기판 필름의 제 2 면도 보호 또는 기타 이유로, 예를 들면, 플라스틱 재료 내에 전자장치를 매립하기 위해, 적어도 부분적으로 오버몰딩될 수 있다. 연속 몰딩 작업의 순서는 각각의 실시형태 및 관련된 사용 시나리오에 가장 적합하도록 당업자가 선택할 수 있다.
임의선택적으로, 몰딩된 플라스틱 및/또는 몰드 구조물(예를 들면, 벽)으로부터 기판 필름(들) 상의 선택된 특징부(전자장치, 비아/관통 구멍, 광학계 등)를 안내, 보호 및/또는 분리하여, 몰딩 중에, 몰딩된 재료로부터 이들을 깨끗하게 유지하도록 및/또는 이들에 유발되는 응력을 저감하도록, 몰딩 프로시저와 관련하여 하나 이상의 스페이싱(spacing) 요소가 사용될 수 있다. 추후에 이러한 스페이싱 요소는 제거되거나 박리될 수 있다.
전자 부품과 같은 취약한 특징부를 보호하기 위해, 사용되는 오버몰딩 기술은 비교적 낮은 몰딩 압력(예를 들면, 15 bars 이하, 더 바람직하게는 약 10 bars 이하)을 사용할 수 있다. 덜 민감한 부분에서는 상이한 재료 특성을 얻기 위해 더 높은 압력이 사용될 수 있다.
오버몰딩에 더하여 또는 그 대신에, 선택된 전자 부품 및/또는 기타 특징부는, 예를 들면, 포팅(potting) 또는 수지 분배에 의해 보호될 수 있다.
얻어지는 적층형 구조물의 전체 두께에 관련하여, 이는 제조 및 이어지는 사용의 관점에서 필요한 강도를 제공하는 사용 재료 및 관련된 최소 재료 두께에 크게 의존한다. 이러한 양태는 사례별로 고려되어야 한다. 예를 들면, 구조물의 전체 두께는 약 1 mm 또는 수 mm일 수 있으나, 상당히 더 두껍거나 더 얇은 실시형태도 충분히 실현가능하다.
단계 814는 잠재적인 후처리 작업을 나타낸다. 라미네이션 또는 적절한 코팅(예를 들면, 퇴적) 프로시저에 의해 다층 구조물 내에 추가 층이 추가될 수 있다. 이 층은 보호적, 지시적, 촉각적 및/또는 심미적 가치(그래픽, 색, 도형, 텍스트, 숫자 데이터, 표면 프로파일 등)의 층일 수 있고, 추가의 플라스틱 대신에 또는 이것에 더하여, 예를 들면, 텍스타일, 가죽 또는 고무 재료를 포함할 수 있다. 구조물의 후방 부분 내의 기판 필름의 외면과 같은 구조물의 외면(들)에는 전자장치 또는 연결 요소(예를 들면, 전기 배선, 케이블링)와 같은 추가의 요소가 설치될 수 있다. 셰이핑/절삭이 실행될 수 있다. 연결 요소는 외부 호스트 기기 또는 호스트 구조물의 커넥터와 같은 원하는 외부 요소에 연결될 수 있다. 다층 구조물은 존재한다면 대상 기기 또는 구조물(예를 들면, 하우징) 내에 설치될 수 있다.
단계 816에서, 방법의 실행이 종료된다.
본 발명의 범위는 첨부한 청구범위 및 그 등가물에 의해 결정된다. 당업자는 개시된 실시형태가 단지 예시적인 목적으로 구성되었고, 상기 원리 중 다수를 적용하는 기타 구성이 각각의 잠재적인 사용 시나리오에 가장 적합하도록 쉽게 준비될 수 있다는 사실을 이해할 것이다. 예를 들면, 기판 상에 플라스틱을 직접 몰딩하는 것 대신 또는 이것에 추가하여, 플라스틱 층은 미리 준비될 수 있고, 예를 들면, 접착제, 기계적 부착 수단(나사, 볼트, 네일 등), 압력 및/또는 열을 가하는 적절한 라미네이션 기술에 의해 기판에 부착될 수 있다. 마지막으로, 일부의 시나리오에서, 몰딩 대신, 적절한 퇴적 또는 추가의 대안적 방법을 사용하여 유사한 기능의 플라스틱 또는 기타 층이 기판 상에 생성될 수 있다. 또한, 인쇄된 트레이스 대신, 다른 방식으로 트레이스가 생성/제공될 수 있다. 예를 들면, 특히 에칭을 사용하여 제조되는 도체 필름이 적용될 있다.
Claims (26)
- 통합된 다층 구조물(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)로서,
제 1 면(102A) 및 반대측의 제 2 면(102B)을 갖고, 실질적으로 전기 절연성 재료를 포함하는 제 1 기판 필름(102),
상기 제 1 기판 필름의 제 1 면을 적어도 부분적으로 피복하기 위해 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면 상에 몰딩된 플라스틱 층(112), 및
상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 제공되고, 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면에 기능적으로 연결된 회로(104, 106, 204, 205)를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항에 있어서,
상기 통합된 다층 구조물은 상기 제 1 기판 필름으로부터 반대측을 향하는 상기 플라스틱의 면 상에, 임의선택적으로 그래픽 및/또는 회로를 수용하는, 제 2 기판 필름(103)을 포함하고, 상기 제 2 기판 필름은 임의선택적으로 폴리머, 유기 재료, 바이오재료, 가죽, 목재, 텍스타일, 직물, 및/또는 금속을 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 기판 필름은 제 1 면 및 반대측의 제 2 면을 가지며, 상기 제 2 면은 상기 몰딩된 플라스틱 층을 향하고, 다수의 특징부(feature)를 가지며, 임의선택적으로 그 상면에 제공된 적어도 회로를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합된 다층 구조물은 바람직하게는 선택된 색, 도형, 아이콘, 그래픽 패턴, 심볼, 텍스트, 숫자, 영숫자 및/또는 기타 시각적 표시 특징부(108A, 508A)를 나타내는 매립된 색 또는 그래픽 층(108, 508)을 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
임의선택적으로 트레이스, 전극 및/또는 접촉 패드를 형성하는 다수의 전도체가 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 인쇄되고, 임의선택적으로 그 위에 제공된 적어도 하나의 부품에 접속되어 있고, 상기 전도체들 중 적어도 일부는 가시광과 같은 선택된 파장에서 임의선택적으로 광학적으로 실질적으로 투명한, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회로는 광원, 임의선택적으로 LED를 포함하고, 상기 구조물은 바람직하게는 광원에 의해 방출된 그리고 도광체(lightguide)에 인커플링된 광을 상기 도광체의 내부에서 전파하여 선택된 표면을 통해 상기 제 1 기판 필름 및 상기 플라스틱 층을 향해 나가도록 안내하기 위해 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 제공된 상기 도광체를 더 포함하고, 상기 제 1 기판 필름 및 상기 플라스틱 층은, 임의선택적으로 가시광을 포함하는 상기 광원에 의해 방출되는 파장에 대하여, 바람직하게는 실질적으로 투명하거나 적어도 반투명한 재료인 광학적 투과성 재료를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합된 다층 구조물은 상기 기판 필름의 제 1 면 상에 제공된, 그리고 상기 플라스틱 층 내에 적어도 부분적으로 매립된 추가의 회로(104, 704)를 포함하고, 상기 추가의 회로는 임의선택적으로 LED와 같은 광원을 포함하는 전자 부품, 전기광학 부품 또는 전기기계 부품을 임의선택적으로 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
임의선택적으로 트레이스, 전극 및/또는 접촉 패드를 포함하는 다수의 전도체가 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면 상에 인쇄되고, 임의선택적으로 그 위에 제공된 적어도 하나의 부품에 접속되어 있고, 상기 전도체들 중 적어도 일부는 임의선택적으로 가시광을 포함하는 선택된 파장에서 임의선택적으로 광학적으로 실질적으로 투명한, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 상기 제 1 기판 필름은 적어도 국부적으로 성형(forming)된, 실질적으로 3 차원인, 비평면 형상을 나타내는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합된 다층 구조물은 상기 제 1 기판 필름을 통해 연장된, 바람직하게는 상기 제 1 기판 필름의 양면 상의 회로를 연결하는 도전성 비아(via)를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합된 다층 구조물은 바람직하게는 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 보호층, 바람직하게는 상기 적어도 하나의 부품의 적어도 일부를 피복하는 임의선택적으로 열가소성 또는 열경화성 플라스틱 재료의 몰딩된 층을 포함하고, 상기 보호층의 재료는 상기 플라스틱 층의 재료와 임의선택적으로 상이한, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회로는 전자 부품, 전기 광학 부품, 전기기계 부품, 방사선 방출 부품, 발광 부품, LED(발광 다이오드), OLED(유기 LED), 방사선 검출 부품, 광 검출 부품, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 전지와 같은 광기전 기기, 센서, 대기 센서, 가스 센서, 온도 센서, 수분 센서, 마이크로메커니컬 부품, 스위치, 터치 스위치, 근접 스위치, 터치 센서, 근접 센서, 용량성 스위치, 용량성 센서, 투영형 용량성 스위치 또는 센서, 단일 전극 용량성 스위치 또는 센서, 다중 전극 용량성 스위치 또는 센서, 자기 용량 센서, 상호 용량성 센서, 유도 센서, 센서 전극, UI(사용자 인터페이스) 요소, 사용자 입력 요소, 진동 요소, 통신 요소, 데이터 처리 요소, 및 데이터 저장 요소로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 특징부를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰딩된 플라스틱 층은 탄성중합체 수지, 열경화성 재료, 열가소성 재료, PC, PMMA, ABS, PET, 코폴리에스테르, 코폴리에스테르 수지, 나일론(PA, 폴리아미드), PP(폴리프로필렌), TPU(열가소성 폴리우레탄), 폴리스티렌(GPPS), TPSiV(열가소성 실리콘 가황물), 및 MS 수지로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 기판 필름은 폴리머, 열가소성 재료, 전기 절연성 재료, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리 카보네이트(PC), 코폴리에스테르, 코폴리에스테르 수지, 폴리이미드메틸 메타크릴레이트와 스티렌(MS 수지)의 코폴리머, 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 탄소 섬유, 유기 재료, 바이오재료, 가죽, 목재, 텍스타일, 직물 및 금속으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합된 다층 구조물은 상기 회로의 온도를 임의선택적으로 냉각을 통해 제어하도록 구성된 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상의 히트 싱크와 같은 냉각 요소 또는 열요소를 포함하는, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합된 다층 구조물은 상기 플라스틱 층의 몰딩 중에 및/또는 그 이후에, 임의선택적으로 광원(204)을 포함하는 상기 회로의 적어도 일부를 보호하도록 구성된, 임의선택적으로 도광체(220)를 형성하는 스페이서를 상기 제 1 기판 필름(102)의 제 2 면(102B) 상에 포함하고, 상기 스페이서는 바람직하게는 상기 회로의 적어도 일부를 수용하기 위한 구멍을 포함하고, 상기 스페이서 내의 나머지 공간은 임의선택적으로 추가의 보호 재료로 채워진, 통합된 다층 구조물. - 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 구조물을 포함하는 호스트 기기(110).
- 제 17 항에 있어서,
상기 호스트 기기는 전자 단말 기기, 개인 전자 기기, 휴대용 단말 기기, 핸드헬드 단말 기기 또는 제어기, 차량, 자동차, 트럭, 비행기, 헬리콥터, 차량 내부 구조물, 차량 내부 패널, 차량 내부 전자 기기, 차량 대시보드, 차량 외부 요소, 차량 조명 기기, 측정 기기, 컴퓨터 기기, 지능형 의복, 웨어러블 전자장치, 멀티미디어 기기 또는 플레이어, 산업 기계, 제어기 기기, 및 개인 통신 기기로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 포함하는, 호스트 기기. - 다층 구조물을 제조하기 위한 방법(800)으로서,
전자장치를 수용하기 위한 제 1 기판 필름을 얻는 단계(804) - 상기 제 1 기판 필름은 제 1 면 및 반대측의 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 기판 필름은 실질적으로 전기 절연성 재료를 포함하고, 상기 제 1 기판 필름은 바람직하게는 성형가능하고 및/또는 열가소성임 -,
적어도 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 회로를 임의선택적으로 실장(mounting)에 의해 및/또는 인쇄 전자(printed electronics) 기술에 의해 제공하는 단계(808) - 상기 회로는 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면에 기능적으로 연결됨 -, 및
상기 제 1 기판 필름의 제 1 면을 적어도 부분적으로 피복하기 위해 상기 제 1 기판 필름의 제 1 면 상에 플라스틱 재료를 임의선택적으로 사출 성형 또는 반응 성형(reactive molding)에 의해 몰딩하는 단계(812)를 포함하는, 다층 구조물의 제조 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 다층 구조물의 제조 방법은 상기 제 1 기판 필름의 제 2 면 상에 플라스틱 층을 바람직하게는 저압 사출 성형에 의해 몰딩하는 단계를 포함하는, 다층 구조물의 제조 방법. - 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 다층 구조물의 제조 방법은, 상기 필름 상에 하나 이상의 부품 및/또는 트레이스와 같은 상기 회로의 적어도 일부를 제공한 후에, 선택된 본질적으로 3 차원 형상을 나타내도록 적어도 국부적으로 또는 보다 넓게 상기 제 1 기판을 성형하는 단계를 포함하는, 다층 구조물의 제조 방법. - 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 구조물의 제조 방법은 상기 구조물에 바람직하게는 선택된 색, 도형, 아이콘, 그래픽 패턴, 심볼, 텍스트, 숫자, 영숫자 및/또는 기타 시각적 표시 특징부(108A, 508A)를 형성하는 적어도 하나의 색 또는 그래픽 층(108, 508)을 임의선택적으로 라미네이션(lamination) 및/또는 인쇄를 통해 매립하는 단계를 포함하는, 다층 구조물의 제조 방법. - 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 구조물의 제조 방법은 임의선택적으로 그래픽 및/또는 전자장치를 수용하는 상기 제 1 기판 필름으로부터 반대측을 향하는 상기 플라스틱 층의 면 상에 제 2 필름을 제공하는 단계를 포함하는, 다층 구조물의 제조 방법. - 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 구조물의 제조 방법은 상기 제 1 기판 필름의 양면 상의 회로를 전기적으로 연결하기 위해 상기 제 1 기판 필름에 도전성 비아를 제공하는 단계를 포함하는, 다층 구조물의 제조 방법. - 전자 기기용 기판 필름으로서,
상기 필름의 서로 반대측의 제 1 면과 제 2 면을 전기적으로 연결하기 위해 성형가능한 도전성 재료, 임의선택적으로는 열성형가능한 전도성 잉크로 실질적으로 채워진 적어도 하나의 비어를 포함하는 열가소성 재료와 같은 성형가능한 재료, 임의선택적으로는 열성형가능한 재료를 포함하거나 본질적으로 이 재료로 이루어지는, 전자 기기용 기판 필름. - 전자장치를 호스팅하기 위한 성형가능한 재료의 기판 필름을 얻는 단계, 상기 기판 필름에 관통 구멍을 형성하는 단계, 및 상기 관통 구멍에 바람직하게는 인쇄를 통해 도전성의 성형가능한 재료, 임의선택적으로는 성형가능한 전도성 잉크를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 재료는 실질적으로 상기 기판 필름의 제 1 면과 상기 기판 필름의 반대측의 제 2 면 사이에 연장되어 이들 사이를 전기적으로 연결하는, 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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