TW200916002A - Flexible electronics package and method for manufacturing such a package - Google Patents

Description

200916002 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種撓性電子封裝以及一種製造該封裝之方 法。 【先前技術】 由於電子設備在新應用中的不斷積體，比如在包含具有 積體感測器及/或顯示器的衣服或家用織物的電子織物 中，對撓性電子封裝和電路板有不斷增加的需求。 在撓性電子封裝中’電子元件通常被安裝在一撓性基板 上，比如一非常薄的”普通"印刷電路板（pcB)基板，例如 FR-4，或者一更適合但一般更昂貴的基於聚醯亞胺（或類 似物）的撓性印刷電路板（Fpc)。 然而，女裝在該撓性基板上的該等電子元件一般不受保 護，尤其在該非常薄的”普通”基板的情況下，該基板自身 就重複彎曲而言不是很耐用，其在以上提到的電子織物中 經常遇到。 保遵女裝在該撓性基板上的該# t子元件以及提高該基 板自身的耐用性的一種方法是把常用的撓性電路板模封在 —撓性封膠中，比如聚矽氧。 声吏、而使用&種方法製造的該撓性電子封裝結果是易於脫 層和開裂’並且伴發性能和對環境變化的敏感度的減弱， 比如高濕度和溫度。 【發明内容】 ； &到的以及該先前技術的其他缺點，本發明的 13I825.doc 200916002 大致目的是提供一改進的撓性電子封裝，尤其是具有一改 進的強度和壽命。 根據本發明的第一方面’這些和其他目的經由一種製造 一撓性電子封裝的方法完成，包括下列步驟：提供一具有 與其連接之電子元件之撓性電路板；在該撓性電路板的一 第側上提供至少第一織物薄片；以及以一撓性密封件方 式密封該撓性電路板和該織物薄片，其方式係使得該第一 織物薄片至少被部分嵌入該密封劑中。 織物薄片”在本申請案的上下文中應理解為由織物纖維 製造之薄片。該織物薄片可藉由例如織造、編織、針織或 製蚝的方式製造。特別是，該織物薄片可為織造或不織 物。 本發明基於該理解，即撓性撓性經由將一織物薄片，連 同該常用撓性電路板一起至少部分嵌入在該密封件中，從 而形成一夾層結構，可使該撓性電子封裝的強度顯著增 加，但犧牲非常少的撓性。 除了疋一額外的加強層，再加上該電子封裝的積體，可 經由減少在該密封件中的氣泡或空隙的發生，而令該織物 薄片的該紋理和吸收性質提高了該密封的品質。此外，該 密封件對》亥繞性基板的枯合性被提高，係由於該織物薄片 相對於該密封件之極大表面積之故。 ^此外’當提供該織物薄片於與該等電子元件相同側時， =電子元件的保護相比於當其僅由該繞性密封件覆蓋時 的情況更受到改善。 131825.doc 200916002 此外，根據本發明的該製造方法可製造撓性容易積體在 一織物應用中如一塊布料之撓性電子封裝。經由僅將該第 一織物薄片部分嵌入該撓性密封件中，該撓性電子封裝具 有加固裝置，呈該第一織物薄片的"自由"部分的形式，其 隨後可以習知織物製程如縫紉、粘合、形成等被積體到該 織物應用中。 x 經由在該撓性基板的一第二面上提供一第二織物薄片， 並且額外將此第二織物薄片至少部分嵌入在該挽性密封劑 中，該撓性電子封裝的積體度和強度可被進一步改進。此 外，在雙面安裝電子元件的情況下，在該挽性基板的兩面 上的該等電子凡件可經由提供該額外的第二織物薄片而受 到保濩。如上面對該第—織物薄片所討論，該第二織物薄 片可被全部或部分嵌入該撓性密封劑。 根據一實施例，安裝在該撓性基板上的該等電子元件的 一或多個可為光學電子元件，比如光源及/或光學探測 器。使用在電子織物應用中的適宜光源通常可包含密實型 半導體光源如發光二極體（LEDs)和半導體雷射器。 當光學電子元件被安裝在該撓性基板上時，通常選擇— 光學透明的撓性密封劑。該光學透明挽性密封件在與利用 該特定光學電子元件有關的波長範圍中至少應部分透射。 在光學電子①件安裝在該撓性基板上的情況下，覆蓋該 光學電子元件的該織物薄片可另外被配置成改變穿過其的 光的至少一個特性。例如’該織物薄片可散射由一光源如 LED發射的光，或者該織物薄片可具有作為色彩滤波器的 131825.doc 200916002 一或多個有色部分。 揮作為讲罝μ从 4織物薄片可選擇性透射且發 ㈣ 用’以使發光圖形或符號等得以輸出。 5 ，或與以上討論的該織物薄 該織物薄片可包合一七夕一 九于特I·生、、-且„， 5人他 或夕個穿孔，且該方法接著可進一步

=此孔對準至設在該撓性基板上對應的光學電子元件 與_田政射光非所需或者於該撓性電子封裝中加入另 “予疋件撓性時，可使用例如具有此穿孔之織物薄片。 此種光學元件可經由例如適當地在對應該光學電子元件 的位置使該撓性密封件加卫成型而設置。 “=封劑可經由適當地採用該模具而加工成型成所需的 光學元件。此光學元件實例包含各種透鏡、擴散器、光栅 等。 光學几件也可經由在加人該密封劑之前放置—或多個分 離的光學元件，如透鏡及/或反射器，或者在該模具中的 互連陣列的光學兀件而實施’實現’或者其可在固化之前 被改潰在該密封劑中而實施/實現。 此外，該織物薄片可配置成發揮作為一或多個光學元件 的作用，如用於選定的光學電子元件的一適宜形狀的反射 器。為此目的，一或多個其他織物薄片可被加到該撓性電 子封裝中。 根據本發明的第二方面，以上提到的和其他目的係經由 種心丨生電子封裝完成，其包括一具有與其連接之電子元 件之撓性基板；以及至少部分嵌入該撓性基板的撓性密封 劑，其中該撓性電子封裝進一步包括設在該撓性基板的一 131825.doc 200916002 第-面的至少第一織物薄片，該第一 嵌入該撓性密封劑。 至^被#分 本發明的這第二方面的特徵和優點 ,^大私度上類似於 上有關本發明該第一方面描述者。 於以 【實施方式】 現將參考顯示本發明的奋A h U & 月的备則較佳實施例的該等所附圖4 更詳細描述本發明的這些和其他方面。 式 在此實施方式十，本發明主

/3王要參考包括一具有複數個 :形么的光學電子裝置的撓性PCB的撓性電子封褒加以 锸述〜、連同第一和第二織物薄 入 明的密封劑中。 W 生且先學透 應指出’此並不意為限制本發明的範圍，其同樣適用於 包含其他電子元件、非透明撓性密封劑和/或僅設在其一 面上的織物薄片等的撓性電子封裝。 圖U是根據本發明的一實施例的一撓性電子封裝的俯視 圖’其中該撓性電子封裝UXLEDs 3(為了便於繪圓該等中 僅一個標記有參考數字）的撓性陣列2的形式提供，具有一 織物輪緣4環繞該L E D陣列2，用以促進該撓性電子封裝i 積體到-織物應用中，如—塊布料。亦如圖u所顯示，該 LED陣列2中的該LEDs 3經由連接線以吨被連接到—電源 5 ’並且因此發光。 圖la中的該撓性電子封裝丨的該結構現在將參考圖η加 以描述，其為該撓性電子封裝1沿著圖la中的線M的概視 剖視圖。應指出，該撓性電子封裝丨的比例已經被變形以 I31825.doc -10- 200916002 使其能夠更詳實的說明。 如圖1說明’該撓性電子封裝1包括-撓性基板ίο， 、中 Ds 3被女裝在其第—面丨丨上。該撓性基板1〇被嵌 入一撓性、光學透明的密封劑12中。如® lb中所示，在該 撓ft基板的4第-面上的—第__織物薄片13以及在該挽性 基板的與該第-面11相反面的第二面15上的-第二織物薄 片14也被嵌入該密封劑12中。該第二織物薄片⑷皮全部嵌 入該密封劑12中，而該第一織物薄片13部分被嵌入該密封 劑12中。該第一織物薄片13沒有被嵌入的該部分是用於將 該挽性電子封裝1附加到一織物如-片布料或家用織品的 該織物輪緣4。 在下文中，製造圖la_b中所示之該撓性電子封裝1之方 法將參考圖2的流程圖和圖3的模具步驟的概視性說明加以 描述。 參考圖2和圖3，在第一步驟1〇〇中，將一織物薄片丨斗放 置在一模具22的一下部部分21中的一腔2〇中。此下部織物 薄片14具有一比該腔20更小的延伸並且如圖3中所說明的 正好適合在其中。 隨後’在步驟101，撓性撓性經由將設在該撓性PCB 25 中的孔26a-b與分別設在該模具22的該下部部分21中及在 可移動的尺規28上的銷27a-b對準，而將該常用撓性印 刷電路板25(包含一撓性基板1〇和以LEDs 3的形式安裝在 其第一面11上的光學電子元件）被懸掛在該模具22的該下 部部分21中。該撓性PCB 25保持為平坦且經由對該尺規28 131825.doc -11 - 200916002 施加一拉力而懸掛，從而拉緊該撓性PCB 25。雖然此處並 未具體說明，但是該撓性基板10可有利地被穿孔以增加挽 性並且也提高了該密封劑12與該撓性pCB 25的粘合性。

在接下來的步驟102中’具有一比該模具22更大延伸的 .一上部織物薄片13被設在該撓性PCB 25上面，其被懸掛在 該下部模具部分21中。此上部織物薄片丨3可較佳地被配置 成擴散性地透射由女裝在该挽性基板1 〇上的該LEDs 3發射 ^ 的光，同時足夠不透明以隱藏其他電子元件和該撓性PCB V/ 25的電路軌跡。因此，該led陣列2的功能被加強，同時 對使用者隱藏了該"技術"。如以上結合圖la所描述，該上 部織物薄片13在該模具22外面的該部分4可發揮作為將該 撓性電子封裝丨附加到一織物電子應用的機構的作用。 此後，在步驟103中，該下部模具部分21被填充一液體 透明密封劑12。該密封劑可為例如透明矽氧，如sngard€) 184。在該模具22的填充期間，該織物薄片η、μ將經由 毛細作用吸收該液體密封劑12,並且從而易於形成一無 ㈣封劑。該模具22然後經由於其上附加一二= ^部分29而閉合，使得多餘的液體密封劑12經由設在該上 P模”邛为29中的該等溢出孔3〇a_b流出該模具22。 最後，在步驟H)4中，該密封劑12經由例如加熱而固 化打開該扠具22，且將該完成的撓性電子封裝丨從該下 部模具部分21移走。 :由將該等織物薄片13、14嵌入該密封劑12中，因此所 &的繞性電子封震1已經被加強而變得更耐用，接收一 131825.doc •12· 200916002 更具吸引力的外觀，且接收以該織物輪緣4的形式積體到 —織物應用中的機構。 應指出，上述的該製造方法僅代表一個例子，且對於熟 習此項技術者應理解該方法的很多改變是顯而易見的。例 如，適合大規模生產的模製製程一般將包括在真空條件下 填充該模具等。 在上述程式中，使用積體織物薄片13、14，且沒有執行 精確對準至包括在職性PCB25中的該咖。的步驟。在 其他實施例中’某些或全部LEDs 3可不被該上部織物薄片 13覆盍及/或額外的光學元件可被併入該撓性電子封裝1 中。兩個此例舉實施例係由圖4和5概視性地說明。 圖4係一例舉撓性電子封裝4〇的剖視圖，該較上部織物 薄片13中的一穿孔41已與安裝在該繞性基板1〇上的該 LEDs 3a-c的一3c對準。在圖4甲所說明的該剖視圖中，以 上討論的該撓性基板10中的該等穿孔42的其中之一亦為可 見。此外，圖4說明瞭該撓性且光學透明的密封劑12已經

被局部成型成在對應該LEDs 3a_c的位置的光學元件MW 中。該等光學元件43a-c這裏被顯示為凸圓頂，但可設為 多種其他形狀，取決於該較上部模具部分29(參考圖3)如何 配置。 另一例舉撓性電子封裝50概視性地顯示在圖5中。此撓 '"子封㈣與圖4之電子封裝4G之不同處在於該上部織 物薄片13對於每個LED3a_c具有一&51a_c，且此處以一反 射器形式的一 密封劑12 分離光學元件52a-c在於其中填充 131825.doc 200916002 之前已經被放置在該模具22中。因此，該等反射器 已被嵌入該密封劑，且光學裝置53a_c(個包括一led C、一反射器52a-c和一凸圓頂43a_c)因此已被形成。 熟習此項技術者應理解，本發明並不意為限制於該等較 佳實施例。例如’上述的該等光學元件以外的其他元件可 被包含在該撓性電子封裝中。此種其他元件可包含例如加 固裝置，比如用於促進該撓性電子封裝在應用中的機械積 體化的按鈕等，比如電子織物。此外，此種其他元件可包 含啟動裝置，例如開關，用於令使用者能夠控制包含在該 撓性電子封裝中的該等電子元件的按鈕等。 【圖式簡單說明】 圖la_b概視性地說明根據本發明的該撓性電子封装的一 例舉實施例，係呈LED陣列光輸出裝置形式； 圖2係說明製造圖丨a_b中該撓性電子封裝之方法的节 圖3係概視性地說明圖1中該撓性電子封裝的該模具； 圖4係根據本發明一實施例的具有模具光學元件的一例 舉撓性電子封裝的剖視圖；以及 圖5係根據本發明的一實施例的具有圖4中的該等模具光 學元件和嵌入的分離光學元件組合的另一例舉撓性= 裝的剖視圖。 【主要元件符號說明】 1 撓性電子封裝 2 撓性陣列 131825.doc •14. 200916002 3 LEDs 3 a-c LEDs 4 織物輪緣 5 電源 6a-b 連接線 10 撓性基板 11 第一面 12 密封劑 13 第一織物薄片 14 第二織物薄片 15 第二面 20 腔 21 下部部分 22 模具 25 撓性印刷電路板 2 6 a，b 子L 27a-b 銷 28 可移動的尺規 29 上部模具部分 3 Oa-b 溢出？L 40 例舉之撓性電子封裝 41 孔 42 穿孔 43a-c 光學元件 •15- 131825.doc 200916002 50 撓性電子封裝 5 1 a-c 孔 52a-c 分離之光學元件 53a-c 光學裝置 100 在模具中置下部織物薄片 101 將常用撓性PCB懸掛在模具中 102 在模具中於PCB上設置上部織物薄片 103 閉合模具且填充以透明密封劑 104 固化密封劑且從模具移走完成的撓性封裝 131825.doc • 16·

Claims (1)

1. 200916002 十、申請專利範園： L 一種製造撓性電子封裝⑴40; 5G)之方法，包括下列步 提供（1〇1)具#與其連接之電子元件（3a_c)之撓性電路 板（25); 提供（102)至少第-織物薄片（13)至該繞性電路板（25) 的第一面（11)上；以及 、撓丨生达封劑（12)密封（103)該撓性電路板（25)和該 織物薄片⑽’使得該第一織物薄片〇3)至少被部分嵌 入該密封劑（12)中。 2·如請求項丨之方法，其進一步包括下述步驟： 提供（1〇〇)第二織物薄片（14)至與該撓性電路板之該第 一面（11)相反的該撓性電路板（25)的第二面（15)上。 3. 如請求項1或2之方法，其中該電子元件係一光學電子 件（3)。 4. 如請求項3之方法，其中該光學電子元件（3a_c)被安裝在 該撓性電路板（25)之該第—面⑴）上，該第—織物薄片 (13)包含-穿孔⑼，且該提供第—織物薄片（⑺之 (1 01)係包括下述步驟： 使該穿孔（41)對準該光學電子元件（3c)。 5，如請求項3之方法’其中該密封步驟(1〇3)包括下列步 .” μ- I丄從琢寺 劑（12)成型以發揮作為一光學元件（41a_c)之作用〜ά 131825.doc 200916002 6·如請求項3之方法，進一步包括下述步驟： 在對應該光學電子元件（3a_c)之位置提供一光學元件 (52a-c) > 其中該密封步驟（1 〇3)包含： 以該光學元件至少部分被嵌入該密封劑（12)之方式 密封該光學元件（52a_c)。 7· —種撓性電子封裝（1; 4〇; 5〇)，包括： 具有與其連接之電子元件（3)之撓性基板（1〇);以及 至少部分嵌入該撓性基板（1 〇)的撓性密封劑（丨2)，其 特徵為該撓性電子封裝（1; 40; 50)進一步包括設在該撓 性基板（ίο)的第一面〇”上之至少第一織物薄片（13)，該 第一織物薄片（1 3)至少被部分嵌入該撓性密封劑（i2)。 8. 如請求項7之撓性電子封裝（1; 4〇; 5〇)，其中該第一織物 薄片僅部分被嵌入該密封劑（i 2)。 9. 如請求項7或8之撓性電子封裝（1; 40; 50)，其進一步包 括設在與該撓性基板之該第一面（1丨）相反側的該撓性基 板（1 0)的第二面（1 5)上的第二織物薄片（丨4)，該第二織物 薄片（14)至少部分被嵌入該撓性密封劑（12)。 10. 如請求項7之撓性電子封裝（1; 40; 50)，其中該撓性密封 劑（12)為光學透明者。 11. 如請求項1〇之撓性電子封裝（1; 4〇; 50)，其中該電子元 件為光學電子元件（3)。 12. 如請求項丨丨之撓性電子封裝（1; 4〇; 5〇)，其中該光學電 子元件（3)係安裝在該撓性基板（1〇)之該第一面（11)上。 131825.doc 200916002 •如請求項12之撓性電子封褒（1; 4〇; 5〇)，其中該第一織 物薄片（13)係配置成可擴散地透射光。 14.如請求項7之撓性電子封裝（1;4〇;5〇)，其包括： 具有複數個安裝在其該第—面（11)上之發光裝置⑴⑷ 的撓性基板（1〇); 设置用以覆蓋該等發光裝置（3a-c)的第一擴散光學透 明織物薄片（1 3 ); < 5又在與該挽性基板（10)的第一面（11)相反側的該撓性 基板（1〇)的第二面（15)上的第二織物薄片（14);以及 至夕。P分嵌入該撓性基板（10)、該第一織物薄片（13) 和該第一織物薄片（14)的透明撓性密封劑（12)。

   131825.doc