KR20220054913A - 전자 제품을 제조하는 방법, 관련된 배열 및 제품 - Google Patents

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파시 라파나
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Abstract

플렉시블하고, 임의적으로 광학적으로 실질적으로 투명 또는 반투명한 기판 필름을 제공하는 것, 기판 필름 상에 도전성 잉크의 다수의 전도성 트레이스를 인쇄하는 것(106), 상기 트레이스는 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소의 접촉을 위한 다수의 전도체 및 도전성 접촉 영역을 한정함, 기판 필름 상에, 집적 회로와 같은 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소를 배치하여 이들이 여전히 그 사이에서 전기적 연결을 확립하는 습식일 때 접촉이 소정된 접촉 영역을 충족하도록 배치하는 것(108), 및 상기 구성 요소를 더 확실하게 고정하는 것, 임의적으로 오버몰딩하는 것을 포함하는 전자 제품을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 관련된 배열 및 전자 제품이 제시된다.

Description

전자 제품을 제조하는 방법, 관련된 배열 및 제품{Method for manufacturing electronic products, related arrangement and product}
일반적으로, 본 발명은 전자 제품에 있어서 제조 공정에 관한 것이다. 특히, 그러나 여기에 배타적이지는 않지만, 본 발명은 인쇄 전자기기 및 전도성 잉크의 용도를 포함하는 제조 공정에 관한 것이다.
소형화는 전자 제품의 제조에 널리 유행하는 추세이다. 더욱이, 제조 비용은 최소로 유지되어 져, 다른 요인들 중 감소된 수의 공정 단계와 재료 낭비로 높은 수율 프로세스를 비교적 직접적으로 의미한다.
비록 PCB (인쇄 회로 기판), 전도체, SMD(표면 실장 형 디바이스) 같은 구성요소들과 같은 보다 전통적인 전자 소자는 그 크기가 감소하고 있지만, 이들 중 대부분은 인쇄 전자에 비해 여전히 상대적으로 부피가 있다. 인쇄 전자는 일반적으로 얇고, 가볍고, 유연하고 그리고 신속하게 제조되는 구조 방식으로 보이지만 방대한 양의 구성 요소가 여전히 인쇄에 의해 제조될 수 없어, 적어도 경제적으로 그리고 안정적으로 충분하지 않다.
따라서, 많은 경우에 있어서 원하는 특성, 수율 및 비용의 제품을 얻기 위해 여러 가지 제조 기술을 결합하는 것이 합리적일 수 있다.
기판 상에 SMD과 같은 부품을 실장하는 표준 방법은 기판 상에 스텐실을 통해 전기적으로 도전성 솔더 페이스트를 배치하는 것을 포함하여 패드가 여전히 젖은 상태일 때 구성 요소가 위치되어 지는 다수의 작은 패드들을 형성한다. 리플로우 오븐은 부착을 이루기 위해 사용될 수 있다. 기판과 그 위의 구성 요소 간의 기계적 또는 물리적 접속은 접착제의 수단에 의하여 고정될 수 있어, 기판과 구성 요소 사이에 전기 및 물리적 결합 양자를 제공한다.
그러나, 솔더 페이스트 및 도전성 접착제 기재 용액은 일부 사용 시나리오에서 문제가 드러났다.
솔더에 대한 특정한 참조로, 다양한 플라스틱과 같은 특정한 온도-민감성 기판 또는 구성 재료가 충분하게 솔더 페이스트의 사용에 의해 요구되는 상승된 온도를 견딜 수 없으며, 따라서 열화하는 것이 인지되어 있다. 그러나, 솔더-적용 제조 공정은, 예컨대 도체 및 솔더 패드의 형성, 가열, 및 에폭시의 사용과 같은 기계적 보강 작용을 고려한 다수의 상이한 단계를 가지는 경향이 있어, 보다 복잡하고 시간이 소비되고 비용이 많이 드는 전반적인 제조 연쇄를 부여한다.
한편, 전기적으로 전도성인 접착제는 예를 들어, 모세관 작용에 기하여 너무 공격적이고, 인접 물질에 너무 깊이 번지는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 얇고, 잠정적으로 투명 또는 반투명 재료로 널리 확산하고, 명확하게 보이는 접착제의 흔적과 관련하여, 미리 예측하기에 보다 어려운 적용 범위 또는 분포는 기본적으로 최종 제품의 미학을 망칠 수 있으며, 또한 광 또는 전기적 기능성에 관련될 수 있다. 그러나, 경화 에폭시와 같은 도전성 접착제는 경화 후에 너무 단단하거나 약하여, 실질적으로 어떤 굴곡이나 굽힘을 견딜 수 없고 그리고 따라서 이들이 예를 들어 유연한 전자 제품과 관련된 사용 사례를 고려한 어떤 종류의 스트레스를 받는 적용에서 쉽게 부러질 수 있다. 더욱이, 이러한 접착제의 전기적 전도성이 상대적으로 완만하더라도, 이에 의해 이들은 낮은 전류, 저효율 적용에만 가장 적합하다.
본 발명의 실시형태들의 목적은 플렉시블 기판, 도체 및 각종 전자 부품을 통합하는 전자 제품의 제조의 맥락에서 종래 기술의 배열에서 분명한 전기한 단점들 중의 적어도 하나 또는 그 이상을 해소하는 것이다.
본 목적은 일반적으로 제조 방법 및 이로부터 얻어진 전자 제품으로 달성된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전자 제품을 제조하기 위한 방법은 다음을 포함한다:
- 임의적으로 평평한 기판 필름인, 플렉시블하고, 임의적으로 광학적으로 실질적으로 투명 또는 반투명한 기판 필름을 제공하는 것,
- 선택적으로, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 법을 통하여 기판 필름 상에 도전성 잉크의 다수의 전도성 트레이스를 인쇄하는 것, 상기 트레이스는 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소의, 리드, 핀 또는 패드와 같은 접촉을 위한 다수의 도체 및 도전성 접촉 영역 또는 '접촉 패드'를 한정함,
- 이들이 여전히 트레이스와 적어도 하나의 구성 요소 사이의 전기적 연결을 확립하는 습식일 때 접촉이 소정된 접촉 영역을 충족하도록 상기 기판 필름 상에, 집적 회로와 같은 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소를 배치하는 것, 및
- 상기 적어도 하나의 구성 요소와 기판 사이의 물리적 접속을 더 확실하게 하는 것.
적어도 부분적으로 성형 재료, 바람직하게는 플라스틱으로 배치된 적어도 하나의 전자 부품을 캡슐화하고, 이를 보호하고 그리고 더욱 고정하도록 하기 위해 오버 몰딩이 사용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 오버 몰딩은 사출 성형을 포함한다. 트레이스 및 구성요소을 포함하는 기판이 그 내부에 인서트로서 이용될 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 표면 장착 아교와 같은 접착제가 상기 기판에 물리적으로 적어도 하나의 구성요소을 확실히 고정하기 위해 적용될 수 있다. 더욱이, 그롭-토핑이나 코팅 또는 포팅과 같은 일반적으로 다른 적합한 팩키징 기술이 선택적으로 구성요소를 보호 및/또는 확실히 고정하기 위해 개발될 수 있다.
일부 실시형태에서, 기판 필름은 열 성형할 수 있고, 그리고 따라서, 예를 들면, 그 내부에 소망하는 형상을 생성하기 위하여, 성형 전에 또는 성형에 의해, 임의로 열성형 될 수 있다.
다른 실시형태에서, 기판과 구성 요소 사이의 전기적 및/또는 물리적 결합은 예를 들어 리플로우 오븐과 같은 목적에 적합한 오븐을 사용하여 건조, 가열 및/또는 경화의 수단에 의해 확실히 고정된다.
부가적 실시형태에서, 다수의 도전성 잉크가 이용된다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 잉크가 모든 인쇄에 이용될 수 있거나, 도체를 선택할 수 있거나 반면 하나 또는 그 이상의 다른 잉크가 적어도 일부 도전성의 장착 위치(접촉 면적)의 인쇄를 위해 이용될 수 있다.
당연하게, 단지 하나가 아니라 다수의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소들이 전술한 바와 같이 기판에 제공될 수 있다. 이러한 각 구성 요소를 위해, 접촉 패드와 도체 영역이 도전성 잉크에 의해 기판 상에 형성될 수 있다. 여전히, 기판은 임의적으로 클립, 앵커, 나사 등과 같은 다른 수단을 이용하여 여기에 전기적으로/기계적으로 확실히 고정된 다수의 전자 및/또는 다른 요소들을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 전자 제품 또는 장비용 제조 배열은 다음을 포함한다:
- 플렉시블하고, 임의적으로 광학적으로 실질적으로 투명 또는 반투명한 기판 상에 다수의 도전성 잉크의 도전성 트레이스들을 인쇄하기 위한 인쇄 장비로서, 임의로 스크린 인쇄 또는 잉크 제트 장치, 상기 트레이스는 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소의 접촉을 위한 다수의 도전체와 도전성 접촉 영역을 한정함,
- 이들이 여전히 그 사이의 전기적 및 물리적 연결을 확립하는 습식일 때 접촉이 소정된 접촉 영역을 충족하도록 상기 기판 상에, 집적 회로와 같은 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소를 배치하거나 정렬하기 위한 장착 장비로, 임의적으로 픽 앤 플레이스 기계, 및
- 상기 적어도 하나의 구성 요소와 기판 사이의 물리적 접속을 더 확실하게 하기 위한 고정 장비로, 임의적으로 사출 성형기 및/또는 아교 분배 장치.
예를 들어, 배치된 전자 부품은 이것을 성형된 재료, 바람직하게는 플라스틱 안에 적어도 부분적으로 캡슐화하기 위해 오버몰딩 될 수 있다.
그러나, 배열은 건조/가열/경화 장치, 커터 등과 같은 다수의 부가적인 요소들을 포함할 수 있다.
배열의 하나 또는 그 이상의 요소는 임의적으로 함께 통합될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 장치 또는 장착 장치는 또한 기판에 대해 기판 실장 접착제와 같은 접착제를 제공하도록 구성될 수 있다. 극단적인 경우에 있어서, 배열은 단일 장치로 간주 될 수 있는 장치에 의해 구현된다.
부가적인 측면에 있어서, 전자 장치는 전기적으로 연결하도록 하기 위해 접촉 영역 상에 위치된 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소, 그 위에 다수의 도전체 및 접촉 영역을 한정하는 인쇄 전도성 트레이스가 제공된 플렉시블 기판을 포함하고, 상기 구성요소는 더욱이 구성요소와 적어도 일부의 기판을 덮는 예를 들어 성형된 플라스틱 캡슐화 층의 수단에 의해 및/또는 접착제의 수단에 의해 기판에 물리적으로 더 확실하게 고정된다.
본 장치는 실질적으로 평면 또는 3-차원 일수 있다. 후자의 경우에, 처음에 임의적으로 평면 기판 필름은 구성 요소가 제공되고 그리고, 예를 들면, 필름이 인서트로서 작용하는 동안 성형 전에 또는 성형에 의해 타겟 3차원 형상으로 만곡되어 질 수 있다.
본 발명의 실시형태들의 유용성은 다양한 다른 이슈로부터 유래한다. 제안된 방법은 구성 요소에 대한 접촉 패드 및 도전체 트레이스 양자를 확립하기 위한 도전성 잉크의 사용에 기하여 많은 종래 기술의 대안에 비하여 감소된 수의 제조 단계를 포함하고, 따라서 간단하고, 짧고 그리고 비용-효율적인 전체 공정을 얻는다. 실질적으로 바람직하게 비-접착성인 전도성 잉크는 신장, 굽힘, 진탕 등에서 적어도 보다 우수한 내성이 있다. 기판 및 다른 요소들 또한 솔더-기재 배열과 연관하여 보다 전형적으로 보다 낮은 열적 스트레스를 받아, 이들의 유익한 특성을 보존하고 그리고 열 생성 부작용을 줄일 수 있다.
그 결과, 유연한, 3-차원(예를 들어, 굴곡/아치형), 내구성, 광 및/또는 얇은 전기/플라스틱 제품은 다양한 용도로 제조될 수 있다. 표면 장착 구성요소를 굴곡 필름과 결합하는 것이, 예를 들어 가능하다. 얻어진 구조는 가전 전자제품, 태블릿 또는 스마트폰과 같은 모바일 장치, 자동차 산업, 사용자 인터페이스, 센서, 매립 전자제품, 착용할 수 있는 전자제품, 광학 등에서 그 용도를 찾을 수 있다.
완전히 만족스러운 물리적 부착이 예컨대 에폭시와 같은 전통적인 비-전도성 접착제와 패키지 또는 본체와 같은 구성요소를 고정하기 위한 성형 플라스틱의 조합을 기판에 이용함으로써 획득될 수 있기 때문에, 일부 종래의 도전성 접착제에 의해 제공된 잠재적으로 다소 상당한 물리적 정착 특성은 본 발명의 내용에서 요구되지 않는다. 또한, 가열 및/또는 성형 단계와 같은 후속 공정 단계들 전에 적어도 일시적으로 구성 요소를 제 위치에 유지하는 것을 용이하게 하기 위해 (습식) 잉크를 선택할 수 있다.
제조된 장치 또는 일반적으로 제품의 얻어진 광학적 품질은, 공격적이고, 침투적이고 때로는 색상을 띤, 도전성 접착제에 의해 야기된 열화가 보다 수동적인 도전성 잉크(들) 및 잠재적 비-도전성, 단지 물리적/기계적 결합-제공 접착제의 사용으로 제거되기 때문에 높다. 도전성 접착제에 의해 일반적으로 야기된 성형 플라스틱과 같은 재료 내에서 공기/가스 포켓 또는 '기포'와 같은 내부 인공물의 형성은 회피되거나 적어도 감소될 수 있다.
표현 "다수의"는 여기에서 하나(1)로부터 시작하는 어떤 양의 정수에 대한 것일 수 있다.
표현 "복수의"는 여기에서 시작하는 어떤 양의 정수에 대한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태가 또한 첨부된 종속항에 개시되어 진다.
다음으로, 본 발명의 실시형태는 첨부된 도면을 참고로 보다 밀접하게 검토되어 지고, 여기서
도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시형태를 개시하는 흐름도이다.
도 2는 이들의 실시형태를 통해 본 발명의 전체적인 개념을 나타낸다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명에 따른 전자 제품 또는 장비를 제조하기 위한 하나의 가능한 실시형태의 흐름도가 도시되어 있다.
스타트-업 단계를 언급하는 102에서, 재료, 요소 및 도구 일반 선택, 획득 및 전처리와 같은 필요한 준비 작업이 발생한다. 회로 레이아웃은 제품 사양 및 다른 제약의 관점에서 규정될 수 있다. 공정 변수는 테스트되고, 개조되고 그리고 최적화될 수 있다.
도전성 잉크(들)이 취득된다. 일반적으로 사용될 수 있는 도전성 잉크의 예는 예를 들어 듀폰 5000 ™ 및 아사히 SW1600C ™을 포함한다.
바람직하게는, 선택된 잉크는 예를 들면 많은 도전성 접착제에 대비하여 수동적이고 그리고 유변학적 특성, 예를 들어 점도 또는 표면 장력을 가지고 있어, 분사 또는 압착, 즉 잉크 분배/인쇄 동안에 충분한 흐름이 가능하지만, 이후 잉크가 인접 재료와 구조로 너무 쉽게 확산되는 것이 방지된다. 그러나, 건조 특성이 최적화될 수 있다. 인쇄된 잉크의 바람직한 시트 저항성은 약 80 mOhm/sq (약 10um 두께) 또는 미만, 예를 들어, 보다 유익하기로는 약 50 mOhm/sq 또는 그 미만 일 수 있다.
바람직하기로는, 도전성 잉크는 이것이 연신과 같은 필요한 양의 스트레인에 견딜 수 있어 생성된 트레이스가 스트레스 하에서 이들의 전도성 및 잠정적인 다른 바람직한 특성을 유지하도록 선택된다. 기판은 전자 제품의 제조 과정(예를 들면, 성형 고려) 또는 후에 이의 사용 동안에 스트레스를 받을 수 있다.
전도성 잉크는 나노입자와 같은 도전성 입자를 포함할 수 있다. 입자는 금속 나노 입자와 같은 금속 입자일 수 있지만, 그러나 대안적으로 또는 부가적으로, 전도성 중합체 잉크가 이용될 수 있다.
잉크는, 예를 들면 도전성 재료로서, 은, 금, 구리 또는 카본을 포함할 수 있다. 투명성 잉크는, 예를 들어 기판/구성 요소(들)을 통해 성형된 재료가 투명 또는 반투명이고 밑에 있는 전도성 트레이스가 명확하게 볼 수 없는 적용에서 사용될 수 있다.
부가적인 실시예로서, 실버-기재 PTF (Polymer Thick Film)와 같은 PTF 페이스트 타입 잉크가 필름 상에 원하는 회로 디자인을 (스크린) 인쇄하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어 그리 또는 탄소-기재 PTF 페이스트가 이용될 수 있다.
접착제 특성은 잉크에 요구되지 않고, 그리고 대부분의 경우에 있어서, 이들이 이전에서 이미 검토된 바와 같이 내구성 및 제어가능성의 관점에서 전형적으로 문제를 가져오기 때문에 더욱 바람직하지 않다.
기판/트레이스와 전자 부품 사이의 물리적 또는 기계적 결합은, 예를 들어 바람직하게는 설계되거나 또는 적어도 목적에 적절한 표면 실장 접착제에 의해 및/또는 적절한 플라스틱 재질을 사용한 구성요소를 오버몰딩함에 의해 고정된다. 전기 접속은 적어도 바람직하게는 도전성 잉크에 의해 확립되기 때문에 접착제는 비-전도성일 수 있다.
본 방법에 대해 적용할 수 있는 요소 및 기타 구성요소/전자제품을 결정함에 있어, 개별 부품 및 재료의 선택을 협력하여 하고 선택된 제조 공정을 수행하는 특정한 주의가 반드시 취하여져, 요소 데이터 시트 대 제조 공정에 기초하여 또는 예를 들어 생산된 견본을 분석함에 의해 당연히 바람직하기로는 선행 점검되어야 한다.
104에서, 유연한 및/또는 평면 기판 필름, 또는 대안적으로 강성 기판 또는 다층/필름 기판과 같은 기판이 얻어지고 그리고 그의 접착 특성을 고양하기 위해 및/또는 다른 용도를 위해 임의적으로 도포된 또는 그렇지 않으면 (표면-)처리된 것과 같이 예비-처리된다. 더욱이, 또한 초기의 성형 및/또는 절삭 작업이 시점에서 실행될 수 있다.
기판 필름은, 예를 들어 삼-차원 형성의 관점에서, 열성형 특성 및 유연성과 같은 보다 적절한 특성을 보유하는, 예를 들어 폴리카보네이트 (PC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 필름은 실리콘 또는 고무를 포함할 수 있다.
기판의 두께는 재료 강도, 유연성, 탄성, 최종 생성물에서 요구되는 투명성 및/또는 크기와 같은 필름으로부터 요구되는 특성에 따라 변할 수 있다. 기판의 두께는 실시형태에 의존하여 선택될 수 있다. 이것은 단지 밀리미터의 십분의 일 또는 수 십분의 일, 또는 그 이상, 예를 들어 수 밀리미터일 수 있다.
기판/기판 필름은 요소를 수용하기 위한 오목, 동공, 또는 구멍과 같은 다수의 구조를 가질 수 있어, 전자 부품, 전자 회로, 도전체, 구성성분 리드, 소켓 등을 포함할 수 있다.
106에서, 도전성 잉크의 도전성 트레이스는, 전형적으로는 소정된 계획에 따라 기판 상에 인쇄되어 진다. 이 트레이스는 도전체 영역 및 구성 요소 접촉 영역, 또는 '패드'를 한정하여, 잉크 구성, 잉크 층 두께, 크기 등의 관점에서 임의적으로 상호 다를 수 있다. 그러나 소정된(계획에 따름) 접촉 영역은 예를 들어, 형상 또는 사용된 잉크에 관하여 반드시 도전제 영역과 다를 필요가 없고, 그리고 이들 두 개는 적어도 국부적으로 기판 상에, 실질적으로 동일, 즉 균일하거나 균질하게 나타날 수 있다고 인지되어야 한다.
항목 107은 인쇄 장비의 제조를 언급한다. 예를 들어, 스크린 인쇄와 연관하여, 먼저 다수의 필름 양각이 되고, 그런 다음 적절한 노출 절차 등을 사용하여 스크린(S)은 필름 이미지로 제공되고, 그 후 경화된 스크린(S)이 인쇄기 또는 '프레스'에 제공된다.
일반적으로, 전도성 트레이스 또는 예를 들어 그래픽을 인쇄하기 위한 가능한 기술은 스크린 인쇄, 로터리 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크 제트, 탐포 인쇄 등을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 여러 인쇄 기술이 선택적으로 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 기술은 전사-라미네이션 또는 박막 증착을 포함할 수 있다.
다른 인쇄 기술은 예를 들어, 사용되는 잉크와 다른 유동학적 특성을 필요로 하기 때문에, 잉크(들)은 바람직하게 이용 가능한 인쇄 기술 및 필름 재료와 관련하여 선택되어야 한다. 더욱이, 다른 인쇄 기술은 종종 달성할 수 있는 전도도 수치에 영향을 미치는, 단위 시간 당 잉크 변화 량을 제공한다.
대안적으로, 도전체 및/또는 그래픽은 적어도 부분적으로 필름 또는 전체 기판 구조물 내에 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 언급된 PTF 기술은 적어도 초기 기판 상에 국소적으로 다층, 집계 기판을 형성하도록 함께 적층된 dsltho된 전자제품의 다층, 잠재적으로 인쇄된 기판 층으로 다층 솔루션을 구성하는데 이용될 수 있다.
108에서, 표면-실장 가능한 IC(집적 회로) 및/또는 다른 구성 요소와 같은 다수의 전자 구성 요소, 예를 들어 발광 다이오드와 같은 광전자는 상기 기판 상에 배치된다. 배치된 구성 요소는 일반적으로 능동 또는 수동일 수 있다. 기판 상에 제공되어 지는 다양한 구성 요소는 일반적으로 표면-장착 기술에 기초할 수 있다. 부가적으로, 인쇄 기술과 같은 다른 기술이 적용될 수 있다. 또한, 하이브리드 구성요소가 예를 들어 장착된 표면인 플립 칩을 고려하여 가능할 수 있다.
이들의 접촉을 포함하는 구성요소는 이들이 도전성 잉크에 의해 제공되는 기판상의 소정의 접촉(패드) 영역에 전기적으로 연결되도록 위치되어 진다. 부가적으로, 기판과 구성 요소들 사이의 물리적 결합은 접착제의 사용을 통해 강화되거나 달성될 수 있다. 접착제는 예를 들어, 단일-부품 표면 장착 에폭시일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 다-성분 접착제가 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 접착제는 바람직하게는 비전도성이다.
일부 실시형태에서, 다수의 추가의 공정 단계가 다음에 일어날 수 있다. 109에서, 잉크 및 임의적 접착제가 건조, 가열 및/또는 경화될 수 있다. 기판은 절단되거나 그렇지 않으면 이후의 처리를 위해 재-치수화 될 수 있다.
실제로, 보다 복잡한 형상화가 임의적으로 몇몇 실시형태에서 일어날 수 있고, 필름 형태 기판은 실질적으로 평탄한 형태에서 삼-차원으로 처리될 수 있다. 이것은 예를 들어 열성형함에 의해, 특별하게는 예를 들어 진공 성형 또는 압력 성형을 통해 실효화될 수 있다. 공정으로서 열성형은 열성형 윈도우(즉, 그 안에서 재료는 실질적으로 신축 및 성형에 대해 유연하게 됨)로 필름을 도입하여 가열하는 것, 몰드 안에 필름을 위치시키는 것, 몰드에 대해 필름을 가압하기 위해 진공을 적용하는 것을 포함할 수 있어, 필름이 냉각되도록 하면서 동시에 진공을 적용하고 그리고 냉각된 필름을 사출하여 필름이 몰드의 형상으로 성형되어, 예를 들어 필름의 보다 용이한 제거를 위한 공기 사출을 적용함 및/또는 진공을 해제함에 의해 몰드에 따른 원하는 형상을 지금 적용한다. 예를 들어, 바람직한 사이즈를 위한 필름의 절단은 열 성형 전에 또는 후에 수행될 수 있다. 열성형 윈도우 안에서 필름의 가열은 예를 들어 몰드 내 열성형기 내면에서 또는 예를 들어 오븐 내 열성형기 외부에서 임의적으로 수행될 수 있다.
진공 또는 압력을 사용하여 바람직한 열성형 공정의 설정 및 변수를 고려하여, 소수의 부가적인 가이드라인이 이 기술분야의 통상인에 의해 이해되어 지는 바와 같이 단지 예로서 주어질 수 있다. 열성형 온도의 하한에 대한 몇 가지 대략적인 예는 다음을 포함한다: PC 150℃, PET 70℃, ABS 88℃-120℃. 몰드 안으로 진공을 흡입함에 의해 또는 몰드 안으로 기계적으로 공기를 가압하에 의해 얻어진 필름에 적용된 압력은 단일 층 필름 구조에 대해서는 대략적으로 약 lOOpsi 이상으로 그리고 적층된 구조에 대해서는 대략적으로 약 2OOpsi 이상으로 될 수 있다. 사용된 삼-차원 필름 및 공정 변수는 바람직하기로는 필름이 용융되지 않거나 또는 구성요소가 이들로부터 분리되도록 선택되어야 한다.
110에서, 기판에 부착된 구성 요소를 포함하는 어셈블리는, 본 실시형태에 따라, 몰드 프레임 안에 인서트로서 위치될 수 있고 그리고, 예를 들면, 사출 성형에 의해 오버 몰딩될 수 있다. 기판 상이 성형된 재료는 선택적으로 투명하고, 그리고 폴리카보네이트 (PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아미드 (PA), 시클로 올레핀 코폴리머 (COC), 시클로 올레핀 폴리머 (COP), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 또는 이들의 혼합물과 같은 폴리머를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 재료는, 예를 들어 유리를 포함할 수 있다. 적용 가능한 층 재료는 일반적으로 전자 장치의 관점에서 원하는 유연성, 견고성 및 접착성 및/또는 광학 특성 같은 기타 요건과 인접하는 재료, 또는 예를 들어 이용가능한 제조 기술 및 타겟 사용의 관점에서 충족되도록 선택되어야 한다. 다른 실시예에서, 재료는 글리콜화 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PETG), 고충격 폴리스티렌 (HIPS), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 및 아크릴계 중합체를 포함할 수 있다.
공정 변수 및 설정을 고려하여, 소수의 부가적인 가이드라인이 이 기술분야의 통상인에 의해 이해되어 지는 바와 같이 단지 예로서 주어질 수 있다. 삼-차원 필름이 PET이고 그리고 예를 들어, 그 위에 성형되어 사출되는 플리스틱이 PC일때, 용융된 PC의 온ㄴ도는 약 280 내지 320℃로 될 수 있고 그리고 성형 온도는 약 20 내지 95℃, 예를 들어 약 80℃일 수 있다. 사용된 삼-차원 필름, 전자 부품 및 공정 변수는 바람직하게는 필름/구성 요소가 프로세스 중에 실질적으로 정적 및 손상 없이 유지되도록 선택되어야 한다. 주입 공정 후, 주입된 재료는 압력 하에서 유지될 수 있고 그리고 냉각될 수 있고, 그 후 이것은 취출될 수 있다.
성형에 의해, 원하는 구성요소와 기판 부분은 일반적으로 밀봉될 수 있고, 그리고 기판은 성형 재료에 의해 원하는 정도로 덮여질 수 있어, 따라서 제조된 장치의 보호적 덮개, 커버 또는 하우징을 형성할 수 있다.
여전히, 성형 물질은 구성요소가 예를 들어, 광-방출 또는 -민감성 요소와 같은 광전자 요소를 포함하는 경우에 광/전자석 방사에 대해 투과성 배지와 같은 다른 기능적 요소를 확립하도록 구성되어 질 수 있다. 인-몰드 라벨링이나 장식은 더욱이 제품의 사용자에게 원하는, 새겨진 비쥬얼 외관을 나타내도록 하기 위해 사용될 수 있다.
112에서, 본 방법 실행은 종료된다. 요소 조절, 품질 관리, 표면 처리 및/또는 마무리 및 광택과 같은 부가적인 작용이 다음에 일어날 수 있다. 점선 루프-백 화살표는 본 방법 항목의 잠재적으로 반복적인 특성을 도시하고, 여기서 인쇄, 구성요소 배치 및/또는 다른 활동이 단계에서 발생할 수 있다.
유익하기로는 유연성 재료의 사용은 롤-투-롤 또는 '릴-투릴' 방법에 의해 수행되어 지는 적어도 몇몇의 방법 항목을 가능하게 하여, 이것은 예를 들어, 이송 및 저장을 고려하여 부가적인 이점인 시간-, 비용- 및 더욱이는 공간-효용성을 제공할 수 있다.
따라서, 도 2는 방법 단계에 상응하는 잠재적인 방법 단계와 관련하여 몇 가지 단순한 스케치에 의해 본 발명의 개념을 도시한다.
202에서, 평평하고, 얇은 및/또는 유연한 기판 필름과 같은, 임의적으로 플라스틱 재질인 기판 210에 표면 장착할 수 있는 IC 또는 다른 표면 장착할 수 있는 요소를 위해 복수의 도전체 212 및 접촉 영역 214 (이것은 다른 형상을 가질 수 있고, 그리고 반드시 그런 것은 아니지만, 전도체 트레이스로부터 육안으로 식별할 수 있는 것일 수 있음), 또는 '패드'를 한정하는 인쇄된 도전성 (잉크) 트레이스가 제공된다. 접촉 영역 214는 도면에 도시된 경우 또는 예를 들어, 다른 신장된 전도체 부분을 함께 연결하는 전도체 212에 대해 선택적으로 보다 큰 직경의 확장으로 한정할 수 있다.
부가적으로, 인쇄할 수 있는 전자 부품, 예를 들어 인쇄 가능한 OLED (유기 LED)가 기판 상에 구성될 수 있다.
항목 216 암시와 같이, 스크린/스크린 인쇄는 여기서 이미 이전에 나열된 바와 같이 잉크-제트법과 같은 다른 옵션 중에서 트레이스를 만들기 위해 적용될 수 있다. 또, 기계적 고정용 접착제(들)이 인쇄에 의해 임의적으로 또한 기판 상에 제공될 수 있다.
204에서, 기판 210은 다양한 표면 장착할 수 있는 구성요소와 같은 전자 구성요소 218을 수용한다. 인쇄된 접촉 영역에 정렬을 포함한 장착은 목적에 적합한 위치화 기술 216b, 예를 들면, 적절한 픽 앤 플레이스 기계 또는 부착기를 사용하여 실행될 수 있다.
구성요소의 기계적 부착을 확실히 고정하기 위한 접착제(들)이 선택적으로 구성요소를 갖는 전자 부품을 배치하기 전 또는 배치할 때 동일한 또는 전용 장비, 예를 들어 접착제 디스펜서에 의해 제공될 수 있다. 접착제의 적하는, 예를 들면, 그 장착에 앞서 전자 부품 218의 위치화를 위해 기판 상에 제공될 수 있다. 접착제(들)은 또한 상기에 언급된 바와 같이 인쇄되어 질 수 있다.
전자 제품에 부가하여, 본 발명과 관련하여 또한 다른 요소들이, 예를 들어 다양한 실시형태의 인-몰드 표지/장식을 고려하여 성형된 물질 내에 또는 기판 상에 위치되어 질 수 있다.
206에서, 기판 및 구성요소는 다양한 처리가 될 수 있음을 나타낸다. 기판은 잉크를 건조하기 위한 적합한 장비 216c에 의해 가열/건조/경화될 수 있고, 접착제 등을 기계적 결합/경화를 강화할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 잔여 기판이 절단될 수 있고, 원하는 형상화(즉, 3D) 등이 일어날 수 있다.
208에서, 기판은, 예를 들어 적용할 수 있는 하드웨어 216d의 이용을 통해 사출 성형을 이용하여 그 위에 오버몰딩된 바람직하기로는 플라스틱 재질의 층 또는 요소 220을 가지고 도시되어 졌고, 여기서 기판은 구성요소의 부착을 더 확실하게 고정하고, 밀폐 분리, 충격 및 충격 보호와 같은 외부 조건에 대해 보호를 고양하고, 원하는 광학 특성 및 형상(치수) 등을 나타내기 위해 인서트로로 적용될 수 있다. 그러나, 기판에 물리적 연결 및/또는 보호가 예를 들어 접착제, 글롭-토핑, 다양한 패키징 기술 등에 의해 충분하게 달성될 수 있기 때문에, 오버몰딩이 모든 실시형태에서 필수적인 것은 아니다.
도시된 성형된 커버 220의 아치 형태는 단지 예시적인 것이지만, 그러나 이러한 곡선 형상 또는 대안적으로 엣지 형상이 실제로 일반적으로 목표 디자인에 따라 성형된 요소 220로 얻을 수 있다. 기판 210은 자체로 비-평면 또는 삼차원 (형상화는 여기서 이전에 기술된 바와 같이 성형 전에 일어날 수 있음) 일 수 있다는 사실을 상기하고, 또한 제조된 전체 제품도 다소 복잡한 3d-형상뿐 아니라 성형된 요소 220을 가질 수 있다.
본 발명의 범주는 이들의 균등물과 함께 첨부된 청구항에 의해 결정된다. 이 기술 분야의 통상인은 개시된 실시형태가 단지 예시적 목적을 위해 구성되었고 그리고 본원에서 검토된 혁신적인 지지점은 본 발명의 각각의 특정한 사용 사례에 보다 적합한 부가적인 실시형태, 실시형태 조합, 변형 및 균등물을 커버할 것이라는 사실을 다시 한번 인식할 것이다.

Claims (21)

  1. 다음을 포함하는 전자 제품을 제조하기 위한 방법:
    - 플렉시블하고, 임의적으로 광학적으로 실질적으로 투명 또는 반투명한 기판 필름을 제공하는 것,
    - 기판 필름 상에 도전성 잉크의 다수의 전도성 트레이스를 인쇄하는 것, 상기 트레이스는 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소의 접촉을 위한 다수의 전도체 및 도전성 접촉 영역을 한정함,
    - 기판 필름 상에, 집적 회로와 같은 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소를 배치하여 이들이 여전히 그 사이에서 전기적 연결을 확립하는 습식일 때 접촉이 소정된 접촉 영역을 충족하도록 배치하는 것, 및
    - 상기 적어도 하나의 구성 요소와 기판 사이의 물리적 접속을 더 확실하게 하는 것.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 필름은 바람직하기로는 열성형을 통해 3d-형상된 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는, 이를 보호하고 그리고 더욱 고정하도록 하기 위해 적어도 부분적으로 이것을 성형 재료, 바람직하게는 플라스틱 안에 캡슐화하기 위해 임의적으로 사출 성형된 오버몰딩인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는, 이를 보호하고 그리고 더욱 고정하도록 하기 위해 적어도 부분적으로 이것을 성형 재료, 바람직하게는 플라스틱 안에 캡슐화하기 위해 임의적으로 사출 성형된 오버몰딩이고, 그리고 성형된 물질은 또한 기판 필름을 부분적으로 또는 전체적으로 커버하거나 캠슐화하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소를 기계적으로 기판 필름에 대해 확실히 고정하기 위해 실질적으로 비-도전성 접착제가 임의적으로 인쇄 또는 분배에 의해 제공되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 잉크는 실질적으로 비-접착성인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 잉크는 소정의 인접 재료, 임의적으로 성형된 재질에 대한 침투성의 관점에서 수동적이고 비-공격적인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 잉크의 시트 저항성은 약 10um 프린트 두께에서 약 80 mOhm/sq 또는 미만인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 잉크 및/또는 상기 적어도 하나의 구성 요소는 기판 필름 상에 적어도 하나의 구성요소를 위치화한 후에 건조, 가열, 및/또는 경화되는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 기판 필름은 적어도 하나의 구성요소를 위치화한 후에 절단되는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 기판 필름은 플라스틱 재질을 포함하거나 실질적으로 플라스틱 필름으로 만들어 진 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 기판 필름은: 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리카보네이트 (PC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 글리콜화 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PETG), 고충격 폴리스티렌 (HIPS), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 및 아크릴계 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하거나 실질적으로 이로부터 만들어 진 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 기판 필름은 실리콘 또는 고무를 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 기판의 두께는 밀리미터의 십분의 일 또는 그 이하의 정도인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 인쇄는 스크린 인쇄를 합체하는 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 인쇄는 로터리 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크 제트, 탐포 인쇄, 전사-라미네이션 및 박막 증착으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 인쇄 기술을 이용하여 구현되는 것인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는 플립 칩을 포함하는 것인 방법.
  18. 제1항에 있어서, 인-몰드 표지나 장식은 기판 상 성형된 재료의 외부 표면 아래에 육안으로 볼 수 있고 그리고 시각적으로 구별할 수 있는 특징을 생성하기 위해 사용되는 것인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 재료가 기판 필름 상에서 성형되고, 상기 재료는 임의적으로 광학적으로 실질적으로 투명하거나 반투명하고, 상기 재료는 폴리카보네이트 (PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아미드 (PA), 시클로 올레핀 코폴리머 (COC), 시클로 올레핀 폴리머 (COP), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 및 폴리비닐클로라이드 (PVC)로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 것인 방법.
  20. 다음을 포함하는 전자 제품용 제조 배열:
    - 플렉시블하고, 임의적으로 광학적으로 실질적으로 투명 또는 반투명한 기판 상에 다수의 도전성 잉크의 도전성 트레이스들을 인쇄하기 위해 구성된, 인쇄 장비로서, 임의로 스크린 인쇄 또는 잉크 제트 장치, 상기 트레이스는 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소의 접촉을 위한 다수의 도전체와 도전성 접촉 영역을 한정함,
    - 이들이 여전히 그 사이의 전기적 및 물리적 연결을 확립하는 습식일 때 접촉이 소정된 접촉 영역을 충족하도록 상기 기판 상에, 집적 회로와 같은 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소를 배치하거나 정렬하기 위해 구성된, 장착 장비로, 임의적으로 선택 배치기, 및
    - 상기 적어도 하나의 구성 요소와 기판 사이의 물리적 접속을 더 확실하게 하기 위해 구성된 고정하는 장비로, 임의적으로 사출 성형기 및/또는 아교 분배 장치.
  21. 전기적으로 연결하도록 하기 위해 접촉 영역 상에 위치된 적어도 하나의 전자적 표면-장착할 수 있는 구성요소, 그 위에 다수의 도전체 및 접촉 영역을 한정하는 인쇄 전도성 트레이스가 제공된 플렉시블 기판을 포함하는 전자 장치와 같은 전자 제품으로, 상기 구성요소는 더욱이 상기 적어도 하나의 구성요소와 적어도 일부의 기판을 덮는 성형된 플라스틱 캡슐화 층에 의해 및/또는 접착제에 의해 기판에 물리적으로 더 확실하게 고정되는 전자 제품.
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