TW201928733A - 用以便利與三維結構相關之電子器件設計的佈置架構及方法(二) - Google Patents

用以便利與三維結構相關之電子器件設計的佈置架構及方法(二) Download PDF

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Abstract

一種用以便利與三維(3D)目標設計相關之電路布局設計的電子佈置架構，該佈置架構包括至少一個用於轉移資料之通訊介面、至少一個用於處理指令及其他資料之處理器、以及用於儲存該等指令及其他資料之一記憶體。根據該等所儲存指令，該至少一個處理器被組配用以造成：取得並將資訊儲存在由該記憶體收容之一資料儲存庫中，接收特性化要從一基板產生之3D目標設計的設計輸入，確定該3D目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，以及建立及向諸如一製造設備(例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備)之一接收實體提供包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令的數位輸出。

Description

用以便利與三維結構相關之電子器件設計的佈置架構及方法(二)
相關申請案交互參照
導致本申請案之專案已依據第725076號授與協議獲得歐盟Horizon 2020研究與創新計劃資助。
一般而言，本發明係有關於電子器件、相關聯裝置、結構及製造方法。然而但非排他地，特別的是，本發明涉及與從初始實質平坦元件建立之3D結構相關之例如電腦輔助設計及隨後之電路製造。
一般而言，電子器件及電子產品之背景下存在各種不同之堆疊總成及結構。
電子器件與相關產品整合背後之動機可如相關使用背景一般多樣。當所產生之解決方案最終精簡成攜載電子器件並呈現一所欲形狀之一多層結構時，相對較常尋求大小縮減、重量減輕、材料節省、成本降低、效能增益或僅僅組件填塞有效率。相關聯之使用情境可以是各種及許多、有關於例如產品包裝或食品箱、裝置外罩視覺設計、穿戴式電子器件、個人電子裝置、顯示器、偵檢器或感測器、車輛內部、天線、標籤、車輛電子器件、家具等。
諸如電子組件、IC (積體電路)、及導體之電子器件大致可藉由複數種不同技巧予以設置在一基板元件上。舉例而言，諸如各種表面黏著裝置(SMD)之現成電子器件可安裝在一基板表面上，該基板表面最終形成一多層結構之一內或外介面層。另外，可施用落在「印刷電子器件」一詞下之技術，以實際產生直接且基本上對該相關聯基板有加性作用之電子器件。「印刷」一詞在本文中意指為能夠透過一實質加性印刷程序從印刷物產生電子器件/電氣元件之各種印刷技術，包括但不限於網版印刷、柔版印刷及噴墨印刷。所使用之基底可以是撓性且印刷材料有機物，然而情況並非總是如此。
CAE (電腦輔助設計)大致意指為將電腦軟體工具用於工程任務。CAD (電腦輔助設計)及ECAD (電氣/電子電腦輔助設計、或EDA電子設計自動化)進而分別意指為將電腦用於總體設計、以及具體為用於電子系統設計。
用於設計電路布局之現代電腦執行工具中大部分強烈依賴平面型、單層或堆疊型基板，諸如基於普通玻璃環氧化物之FR4 (滯焰劑)型PCB (印刷電路板)、或用於收容諸如導體走線及組件等電子層之撓性PCB，這在現代電氣及電子設計任務中引發許多種挑戰，因為儘管如上述電子器件之整合度正在提高，當最終產品本身具有各種想像形式及大小時，更有效率之整合最終仍無法僅僅依賴簡單之平面形狀或具體為依賴平面型基板、或單層電子器件。
注射成型結構化電子器件(IMSE)之概念涉及建置功能裝置及用於該等功能裝置之部件，其盡可能無縫地包封電子功能。IMSE之特性還在於，根據總體目標產品、部件或大致為設計之3D模型，通常將電子器件製造成一真實3D (非平面)形式。
為了使電子器件在一3D基板上、及在相關聯最終產品中實現所欲3D布局，仍然可使用電子器件組裝之二維(2D)方法，將電子器件設置在一初始平面型基板上，諸如一膜上，然後已經容納電子器件之基板可形成為一所欲三維(即3D)形狀，並且例如藉由覆蓋及嵌埋諸如電子器件等下方元件之適合塑膠材料經受上覆模封，從而保護並潛在地隱藏下方元件免受環境影響。
在前述上下文中，傳統型電路布局設計要求特別高，因為其仍然係基本上使用普通之2D ECAD工具在2D域中完成，同時設計人員必須牢記最終產品形狀為實質非平面型，並且可呈現例如具有適度或相當大曲率之彎曲區域、不同類型之邊緣、切口等。當一初始平面型之基板經受諸如熱成型之形成時，其除了改變形狀以外，還透過拉伸連同增大該基板所謂的拉延比來局部變形，基本上伸長，該拉延比意指為一表面積與其使用空間之比率。
一項挑戰起因於電路元件在初始2D表面上之正確定位，這是從形成之3D產品中該等電路元件之意欲目標定位處之觀點來看。舉例而言，3D產品中電路系統之目標定位處可基於與該電路系統相關聯之不同審美及/或功能目的。
另外，參照例如潛在印刷或安裝類型之傳導走線及電子組件，由於電子器件及其中所用材料之電氣性質在形成階段期間及之後經受物理切應力時甚至可能發生根本變化，因此可能輕易看到，分別使用一2D模型或一2D基板所開發且可能模擬或測試之一原始電氣全功能電路設計在攜載此類設計之一2D預成形之3D形成之後，次最佳地運作或甚至慘遭失效。一平面型基板上之各種所欲電路特徵鑑於其用以在該基板之3D形成之後確定其正確電氣操作之材料及位置，即使呈最終3D形狀之該等電路特徵至少有部分之定位原本並非如此是一問題、或並非受設計人員特別關注，仍的確難以理所當然地推斷明顯適當組態。
不過，包括例如專屬組件及積體電路(IC)之各種可安裝現成電子器件參照例如其不遺忘實際電氣或電子特徵之陶瓷或塑膠封裝體，如果定位在經受高應力之位置，則可能無法耐受下方基板之必要3D形成，並且將會因此斷裂或至少從基板拆離。
本發明之目的是要至少減輕與現有解決方案相關聯之一或多個上述缺點，例如在用於三維物體之程序及特徵設計(諸如電路布局設計)之背景下之缺點。
該目的係根據本發明利用一電子佈置架構之各項實施例、及由該佈置架構執行之一相關方法來實現。
根據本發明之一項實施例，一種用以便利與三維(3D)目標設計相關之電路布局設計的電子佈置架構任選地包含一或多個伺服器，包含至少一個用於轉移資料之通訊介面、至少一個用於處理指令及其他資料之處理器、以及用於儲存該等指令及其他資料之記憶體，該至少一個處理器係根據該等所儲存指令被組配用以造成：
- 取得並將資訊儲存在由該記憶體收容之一資料儲存庫中，特性化適用於在經受諸如3D形成之處理之電氣絕緣基板上產生導電結構之電路的材料及/或程序，
- 接收設計輸入特性化
- 要從一基板產生之3D目標設計，較佳為至少3D表面及/或固體目標設計(即3D目標結構，任選地係經由一機械性CAD模型所產生)，該基板任選地包含一初始實質平面型熱塑膜，
- 待設置在該基板上、定義於2D及/或3D域中之目標電路設計，諸如對組件及/或連接走線依據其性質(材料、傳導率)、尺寸、連接及/或位置進行之目標電路設計，
- 基板、此類材料及其厚度，係任選地經由一數位模型及/或若干相關參數來表示，並且較佳還有
- 3D形成程序，諸如形成程序(例如熱成型、真空或低壓形成)之類型、溫度及/或壓力，
- 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中對應於該所接收設計輸入之資訊，來確定該3D目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，包括該電路設計之位置，其中該映射技巧更被組配用以在該映射關係中將該基板於從其產生該3D目標設計期間之伸長列入考慮，以及
- 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為一製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
根據一項其他實施例，一種用以便利與3D目標設計相關之電路布局設計的電子佈置架構包含至少一個用於轉移資料之通訊介面、至少一個用於處理指令及其他資料之處理器、以及用於儲存該等指令及其他資料之記憶體，該至少一個處理器係根據該等所儲存指令被組配用以造成：
- 取得並將資訊儲存在由該記憶體收容之一資料儲存庫中，特性化透過3D形成(諸如熱成型、真空形成、或低壓形成)來產生用於電子器件之一3D基板時適用之一或多種材料及程序，
- 接收設計輸入，其任選地經由一機械性3D CAD模型，至少特性化要透過3D形成一基板來產生之3D目標設計(較佳為3D表面及/或固體目標設計)，
- 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中之資訊，來確定該3D目標設計之位置與未形成基板之間的一映射關係，其中該映射技巧更被組配用以回應於該3D形成而估計該基板之伸長，並且在該映射關係中將其列入考慮，以及
- 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為一電路布局設計設備或製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
根據要由諸如伺服器及/或個人電腦等一或多個至少功能連接之電腦裝置執行之一相關方法之一實施例，例如可執行下列項目：
- 取得並將資訊儲存在一資料儲存庫中，特性化適用於在經受諸如3D形成等處理之電氣絕緣基板上產生導電結構之電路的材料及程序，
- 接收設計輸入特性化
- 任選地經由一機械性CAD模型，待從一基板產生之3D目標設計(較佳為3D表面及/或固體目標設計)，任選地係藉由涉及3D形成之一程序所產生，
- 待設置在該基板上、定義於2D及/或3D域中之目標電路設計，
- 基板，並且較佳還有
- 3D 形成程序，
- 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中對應於該所接收設計輸入之資訊，來確定該3D形成前該三維目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，包括該電路設計之位置，其中該映射技巧更被組配用以回應於該3D形成來估計該基板之伸長，並且在該映射關係中將其列入考慮，以及
- 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為一製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
於再一實施例中，一種用於便利與3D目標設計相關之電路布局設計、待由諸如伺服器及/或個人電腦等一或多個電腦裝置執行之方法包含
- 取得並將資訊儲存在一資料儲存庫中，特性化透過形成(諸如熱成型)來產生用於電子器件之一3D基板時適用之一或多種材料及程序，
- 接收設計輸入，其任選地經由一機械性CAD模型，至少特性化要透過3D形成一基板來產生之3D目標設計(較佳為3D表面及/或固體目標設計)，
- 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中之資訊，來確定該3D形成前該3D目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，其中該映射技巧更被組配用以回應於該3D形成而估計該基板之拉伸，並且在該映射關係中將其列入考慮，以及
- 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為電路布局設計設備或製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
總言之，如所屬技術領域中具有通常知識者所了解，本文中提出之電子佈置架構之各項實施例可靈活地施用於所論方法之實施例，加以必要之修改，反之亦然。不過，各項實施例可由所屬技術領域中具有通常知識者靈活地組合，以提出本文中大致揭示之特徵之較佳組合。
本發明之效用源於複數個問題，端視其各特定實施例而定。一般而言，可大幅增強涉及在可處理(諸如可形成)之潛在實質平坦基底上提供電子器件、以及任選地提供諸如電氣絕緣體、光學元件及/或圖形等進一步元件之各種設計活動，該基底諸如為一熱塑膜，待隨後3D形成以呈現(諸)所欲非平面形狀。作為一種成果，例如待包括於所形成3D結構中之一電路圖但在實際形成階段之前已經至少部分地布置在該基板上的功能及定位處(位置或大致為布局)可在其實際物理製造之前，先予以分析、研究、最佳化及/或驗證。從要設置在基板上之傳導性及/或絕緣電氣特徵之觀點來看，除了諸如傳導率、電導、電阻率或電阻等電氣性質之平面型(2D)建模/估計外，所建議之解決方案有助益地支援亦在3D域中之對應點對點確定，即與透過初始基板之3D形成取得之一3D結構(3D目標設計)有關，這暗指基板材料之伸長、及其上該點處之傳導性/特徵。因此，一填佈基板之2D及3D版本可藉由本發明之較佳實施例來相互評量、比較及聯合最佳化。除了電氣上有意義(例如傳導性或絕緣)之特徵以外，還可評估及最佳化例如導熱或絕緣特徵以及圖形(其可任選地利用與印刷電子器件相關可行之類似設備來印刷)。
然而，仍然應該明白，即使在本發明意義範圍內發生前述形成之前，所使用之基板「預成形」在一些實施例中可含有例如固有或預先準備之3D形狀，諸如凹口、圓頂形狀、或其他突起物，然後，該基板不必是平面型，但是本文中大致認知的原則是，一實質平坦初始基板典型較佳為用以便利電子器件製造及組裝，諸如印刷及安裝活動，與亦需要在該基板中對電子器件及其他元件進行繁瑣3D組裝之複雜3D基板形狀形成對比。然而，在例如電子器件或其他組件之3D組裝設備輕易可得之一些實施例中，全部或所選擇組件之3D組裝可在從基板產生3D目標形狀之後，例如藉由其3D形成(諸如熱成型)來妥善利用。較佳的是，諸如網版印刷或噴墨之印刷電子器件技術仍然用於使電路布局之傳導走線及潛在其他特徵在形成之前先於基板上產生。在基板之3D形成之後利用例如電子組件之3D組裝之情況下，可消除由於形成而可能對預先安裝組件造成之應力、以及對於相關設計考量之一需求。本發明之實施例仍可施用於檢驗組件3D組裝之意欲目標位置滿足對於此類使用之要求，舉例來說，依據例如表面曲率來檢驗。
更詳言之，指出要透過基板之處理(諸如3D形成)取得之一目標設計之一機械性結構的一數位3D模型可藉由一映射程序來分析，然後展開，以使得舉例而言，使基板模型之2D及3D呈現之諸點或諸區域一起相互產生關聯時，將回應於形成而發生且由所選擇基板之伸長所引發之變形列入考慮。
例如在該佈置架構所提供之內部/局部設計特徵中、或在外部2D ECAD (或其他簡圖(示意圖)/布局)設計工具、或其他外部工具中，可輸出及利用諸如偏移向量化類型資訊等映射資料作為參考，然後可設計電路布局，因為其將透過3D模型原生地進行。
的確，在3D處理(例如形成)之前設置於基板上之電路系統及潛在進一步特徵之布局設計中，由於例如本發明實現映射之適用模擬及/或投影方法，基板伸長(拉伸)方面資訊之可用性產出許多有效益之用途。舉例而言，所欲電路設計之諸如待由基板收容之傳導走線、電氣絕緣(例如介電)特徵、印刷或安裝組件等之形狀、尺寸、位置、及/或材料等物理組態可至少部分採用自動方式及/或透過電腦-人類操作員(即使用者)互動來有效地驗證，並且較佳為甚至針對若干不同最佳化準則進行最佳化，諸如走線長度、材料拉伸、曲率或特別是撓曲半徑、與所選擇基座位準(例如：未形成基板之表面)之垂直偏差、及/或導電率/電阻，還有其他可能選項。然後，基於該等準則之最佳化可轉化成使諸如走線長度等相關設計特性達到最小、使該等設計特性(例如：導電率)達到最大、保持在限制範圍內、或達到所選擇最佳值之工作量。
鑑於人類控制、輔助或監測之設計，諸如電路布局設計人員之一人類操作員可特別受益於藉由例如圖形或數字視覺化，來呈現在形成期間經受伸長之基板區域、以及實際伸長程度之指示。諸如伸長之變形可使用例如一顯示器上顯示之數字(應力因子或百分比)及/或圖形指示符(例如：輪廓線、箭頭、顏色、填充圖案、陰影等)來說明。指示符可疊加在基板以其2D (未形成/展開)及/或3D狀態(亦即，代表經由形成該基板所得目標機械性結構之狀態)呈現之一圖形表示型態上方或與之整合。如果使用之設計工具(其可任選地與本解決方案整合在一起)能夠視覺化高度曲線類型輪廓線及/或實際之3D模型(例如經由一所選擇正射(諸如變斜)投影視圖視覺化)，則可將相關變形/伸長資料及/或進一步相關資料(諸如電路走線之導電率/電阻、撓曲半徑或大致曲率資訊)自然地繪示成與2D模型相關或以其為假設，而不是與高度或其他3D (表面)資料相關或以其為假設；形成一表面區域以使該區域從其原始定位處(諸如基板之一所選擇基座位準)偏離係藉由基本上拉伸基板材料來實現，然後這兩種現象從而傾向於相輔相成。
2D域與3D域中諸如基板之諸點或諸更大區域(區)等諸位置之間利用例如模擬或地圖投影(製圖投影)類型估計取得之映射關係可從而予以廣泛利用來確定實際電路布局在仍屬平面型時待設置於一基板上之適用組態，這是鑑於原始目標電路設計(諸如示意圖或布局，其可能最初在2D域或3D域中已有定義)來確定，或是使用兩者之一組合而未將基板之效應、及例如包括伸長在內之導體材料變形列入考慮來確定。在一簡單實例中，可透過利用已建立之映射關係及相關之分析任務，鑑於一形成之3D產品，來驗證已初始考慮要以某一方式定位在基板上之一現有2D電路設計之諸如走線或組件等電路元件之適當位置。
在一些實施例中，本發明可另外或替代地在2D域中用於映射例如電路布局、光學器件及/或圖形設計等用途，其中初始基板及從該初始基板取得之經處理、細長目標設計實質屬於二維，或者在三維情況下，至少該處理基本上並未變更初始基板之原始、潛在3D形狀(即，該處理已使基板伸長/拉伸而實質未改變其原始形狀)。
除了最佳電路布局在其空間性質及例如材料方面最佳化以外或代替該最佳電路布局(材料選擇方面除了可依據傳導性或絕緣性是否足夠，也可依據彈性是否足以耐受形成而無實質破壞)，在本發明之各項實施例中，基板組態本身亦可基於依據(諸)材料之映射關係、及例如(諸)相關厚度選擇，大致為尺寸選擇，藉由本發明之較佳實施例來最佳化。
在一些實施例中，待藉由處理(諸如形成)基板建立之目標3D設計亦可自動調適，或者至少可向一人類操作員或電腦化接收者建議該調適(用於其實際解決方案或一需求)。從例如主動基板/材料限制條件之觀點來看，在藉由進行之、較佳為自動化之設計分析似乎無法取得具有所欲特性(諸如耐用性或例如良率)之原始設計的情況下，這是關於基板及任選地關於電路材料，回應於設計要求或偏好、及其組態來有助益地完成。舉例而言，諸如初始目標設計之計畫3D形狀之拉延比、及/或撓曲半徑等性質可針對可用基板、電路或其他材料或設計限制條件來評量，以確定其實際可行性。以一偵檢到之問題或風險來說明，接著可藉由涉及之實施例，向操作員執行或建議一或多個設計參數之調適(即最佳化)。在評量中，例如，資料儲存庫中涉及之諸如印刷、安裝及/或形成等程序之可用資料、及/或相關材料、以及其在不同使用情境中之特性或適用性可藉由可用基板及/或電路組態，用於發現目標3D設計與實際可實現設計之間的不匹配。
如上述，在本發明之各項實施例中，關於較佳為藉由諸如網版印刷或噴墨等印刷電子器件(加性)技術設置在基板上之諸如走線等導電特徵在其諸如形成等處理前之若干特性可採自動方式或透過動態使用者互動，鑑於電阻(或相應地，如所屬技術領域中具有通常知識者輕易了解之阻抗)來進一步分析及最佳化，其將由於前述形成或類似處理所引起之走線材料伸長而自初始(基板形成前之情況)指數起變化。作為一基本規則，拉伸或伸長一導體走線將使其電阻增大；舉例而言，回應於伸長，相同走線材料量將必須覆蓋一更大區域，其可轉換成縮減之走線厚度。一走線或其他傳導性特徵之截面積可縮減，並且例如(諸)傳導材料之結構，諸如銀、銅、金、鉑、碳或其他顆粒之間的相互距離可回應於該特徵之伸長而加長，其通常轉化成該特徵之更低電導/更大電阻。
因此，最佳化可基於若干潛在並列施用之準則或目的，諸如最小阻力、最小材料使用(例如：走線之最小長度、寬度、厚度、表面積、截面積、及/或大致為尺寸)、及/或動用之最小值，即成本最小化(亦可視為材料選擇類型最佳化)。該等準則可大致針對電路之電氣走線，或具體針對(使用者)選擇之(諸)走線，端視實施例而定。正如其他參數，基於例如模擬及/或投影方法、以及儲存庫中與例如不同材料、其性質及行為在經受形成誘發伸長時有關之可用資料，透過利用由映射程序取得之資料，可進行與電阻或相應電導(即，指出導電率之反向度量)有關之最佳化。因此，本發明為傳統ECAD或相關最佳化任務領域帶來全新態樣，並且本發明之各項實施例亦可至少選擇性地採用傳統ECAD之所選擇特徵(例如：示意圖或布局設計、組件選擇、走線設計、絕緣體設計等)。
不過，如上文簡述，本發明之各項實施例可適用於較佳為藉由印刷電子器件技術，於仍未形成之基板上透過在所提供之設計工具中實施一對應建模特徵，來便利電氣絕緣特徵之分析及/或提供。因此，該工具可被組配用以最佳化或便利相關電氣絕緣材料(例如：介電質)之使用者控制或輔助最佳化。舉例而言，鑑於諸如電阻、體積電阻率、介電強度、崩潰電壓、及/或電流持續性質等若干材料特性，可提供並最佳化一電氣絕緣特徵，諸如位於一(印刷)傳導性特徵(諸如一走線或更綜合電路)頂端之一層或接墊，以能夠在其上定位再一傳導性特徵，而建立一功能堆疊，但不會在其兩個傳導性特徵之間造成一短路。類似的是，可沿著基板之表面，順著側面方向，在諸傳導性特徵之間定位一絕緣特徵。舉例而言，可使絕緣體之電阻率之電阻達到最大，或者其應該至少達到一最小充分值，適用之設計目的為實例。還可最佳化絕緣特徵之尺寸及/或形狀，典型亦影響電氣性質。
藉由實現設計、及透過該設計在一基板之一側邊上實際提供導電及絕緣材料堆疊、交替層，可提供(較佳為藉由印刷來方便地提供)各種有用之加性局部特徵，諸如傳導性特徵(諸如走線、組件或更大區域-跨越)、更多完整傳導性特徵(諸如電路)層之非連接交叉。因此，可在基板之任何一側邊上使空間利用更有效。舉例來說，當需要時，可在基板之一側邊上巧妙地堆疊更多特徵，而無需在兩側邊之間將該等特徵分開、及在該等側邊之間布置連接通孔。
較佳的是，根據本發明之實施例提供之工具合併一特徵，諸如一布局檢查特徵，其被組配用以適當地識別輸入電路設計之一傳導性特徵交叉之本質，亦即其是否真的屬於短路(連接)或非連接(之間有絕緣體)類型。一種對此進行之實際實施方法可藉由對本發明實施例之佈置架構或方法之數位輸出加以利用之外部軟體來進一步正確地理解，該方法合併建模與傳導性特徵對等之絕緣特徵，例如建模為組件，其導電率(特別是低電導，或各別地，特別是與絕緣特徵相關聯之電阻)性質有一重大差異。
基於下文之詳細說明，本發明之不同實施例之進一步使用、效益及優點將變得顯而易見。
「若干」一詞在本文中可意指為從一(1)開始之任何正整數。
「複數個」一詞可意指為分別從二(2)開始之任何正整數。
如果沒有另外明確陳述，「第一」及「第二」等詞在本文中係用於區別一個元件與其他元件，而不是特別地優先化或排序該等元件。
如果沒有另外明確陳述，「電阻」及「阻抗」等詞在本文中可交換使用。
「通訊介面」一詞在本文中除了可意指為共享邊界之一般概念，諸如電腦之二或更多個裝置透過該共享邊界彼此轉移資訊，還可意指為提供一相容有線或無線通訊能力予一主機裝置以能夠經由該介面進行通訊之實際通訊設備，諸如一收發器。舉例而言，通訊介面可意指為跟隨資料轉移電路之所選擇LAN或WL​​AN標準。因此，從單一參與裝置之一觀點來看，該介面可藉由在該裝置處布置適當硬體及對硬體進行控制(依據例如相關資料轉移來控制)之軟體來實施，如所屬技術領域中具有通常知識者輕易理解者。
隨附之申請專利範圍附屬項中揭示本發明之不同實施例。
用於根據IMSE原理產生多層結構之適用製造程序、裝置、組件及材料之各項實例係於例如美國專利申請案第15/687095號及第15/687157號中作說明，其內容係以參考方式併入本文。
圖1A至1D及圖2至3大致藉由某些相當具說明性但仍然基本上僅具例示性之視覺化及草圖來代表本發明之各項較佳實施例之所選擇特徵及相關概念，進而藉由本文中所述及訴求之佈置架構及方法所提供之一使用者介面(UI)之不同實施例，來靈活地向一使用者(操作員)建立並指示該等視覺化及草圖。
更詳言之，圖1經由一通用草圖100來繪示本發明之各種較佳但不一定實現(在每項實施例中)之特徵，草圖100根據實行一相應方法之一電子佈置架構之一項實施例粗略地代表一之潛在UI視圖。該佈置架構可包含根據本發明之一電腦程式執行之至少一個電腦裝置，諸如一個人電腦及/或伺服器，用於執行運算操作，諸如原始(例如：基本平坦/2D)基板之位置與其3D形成版本之位置之間的映射，並且較佳為經由諸如一LCD、LED或OLED顯示器等可以任選地具有觸敏性之一本機或遠端數位顯示器來提供一視覺UI。
仍然取決於各特定實施例，總體視圖100可由多個特徵102、104、106共享，諸如若干模型視覺化視窗102、104及/或控制輸入特徵，諸如若干功能相關聯之使用者可選擇圖示或一更大控制面板106，其同時在視圖100中呈現，潛在相鄰而置及/或彼此相對疊加。任選地，特徵102、104、106中之一或多者可回應於如亦在下文中所論述之例如拖放型控制輸入而可由使用者在UI內重定位。
在UI中，諸如一視窗或大致為一(子)視圖102之一個較佳為特徵被組配用以在2D域中繪示一基板103(之一模型)及/或其上之目標電路設計113。電路設計113可包括一電路圖或布局，包含例如若干電氣及/或電子組件113B及/或將該等組件連接之傳導走線113A，舉例如所屬技術領域中具有通常知識者輕易理解者。
諸如其他視窗或大致為一(子)視圖104之另一個較佳特徵被組配用以繪示一機械性目標結構(3D目標設計) 103B、及藉由處理攜載電路設計113之基板103所取得之該電路設計113的3D表示型態(模型)，該處理諸如為3D形成，任選地合併熱成形或冷成形。
目標設計/已形成基板103B可呈現一通用3D形狀，諸如由於形成所致之一彎曲形狀(所示)。替代地或另外，目標設計/已形成基板103B可界定若干空間更有限之局部3D形狀105A、105B，諸如圓頂或半球形狀之突起物/凹口105A，舉例來說或例如，直線、彎曲或例如起伏之脊體/凹槽105B。
替代地或另外，在一些實施例中，請參照圖1C之實例116，利用一所選擇圖形投影技巧，可呈現產出3D目標設計之已形成基板103B，其上沒有諸如一電路之特徵。
回到圖1A，在一些實施例中，特徵102、104、106中之任何二或更多者可彼此相鄰而置，例如順著水平方向或上下方向側對側而置。在一些實施例中，回應於例如出自一視圖切換特徵之控制輸入，這些特徵102、104、106中之任何二或更多者可交替地佔有或共享實質相同之空間或(子)視圖。
在一些實施例中，啟用疊加特徵102、104、106，使得最頂端呈現之特徵至少部分地顯示為透明或半透明，以能夠同時檢驗多個疊加之特徵102、104、106。類似考量適用於一所示特徵102、104、106之子特徵之視覺化。舉例而言，基板103、103B可呈現透明或半透明，以使得其任何側邊上之元件(諸如電路系統113)同時可見以供檢驗。
UI之控制特徵106可例如經由一觸控螢幕功能、一滑鼠或其他基於輸入裝置之指按(point-and-click)操作，讓使用者能夠例如鑑於機械性目標結構、電路設計、或形成程序之資料，觸發及組配要執行之不同操作(例如：映射、特徵/元件之定位、材料選擇、視圖選擇或物體視角選擇、輸入與輸出檔案選擇)。
因此，該佈置架構之一操作員(使用者)可使用由UI提供並由特徵106控制之數個同時(相鄰)或循序視圖，在所欲域及組態中，方便地檢驗機械性3D目標設計或已形成基板、初始基板(例如：平面膜)、電路圖、及/或電路布局之模型，以及任選地進一步檢驗相關聯之特徵，諸如圖形及/或導熱/絕緣特徵。
的確，雖然圖中未明確展示，但較佳的是，藉由佈置架構，諸如標誌、圖片、符號等要設置在基板上或直接在由其形成之3D目標結構上之圖形元件仍可予以匯入及檢驗，任選地予以進一步處理，諸如最佳化。
諸如布局、傳導走線、組件等電路設計之異質特徵、以及諸如熱導體或絕緣體等圖形及/或熱功能特徵較佳可經由UI之(諸)共同視圖來檢驗。
如下文所論述，鑑於其外觀，另外還鑑於例如在本文中其他地方關於電路設計(例如：走線)有計畫地經過充分考量之電氣性質，可藉由佈置架構，任選地組配及最佳化諸如圖形及/或傳導走線等印刷特徵。
由於諸如基板之3D形成等處理將會使經受伸長之基板區域上設置之印刷特徵變形，因此失真可基於例如映射關係藉由佈置架構來估計，並且用於確定要在基板上設置之預失真特徵，以使得繼諸如3D形成之處理後，該特徵將達到其意欲未變形之形狀。
圖1B根據本發明之一實施例，繪示便利之電路布局設計之各項態樣。
於108處，展示要形成為一所欲3D目標設計之物體，即基板103，其係利用基於例如所取得設計輸入之一可目視檢驗模型來呈現。在此實例中，基板103之形狀基本上為矩形，並且從而得以視覺化，但其可自然地呈現各種替代或附加角形或彎曲形狀，諸如邊緣或孔洞。
基板103可經由如圖中所示佈置架構之UI來展示，從而使用一基本平面圖(例如俯視圖)或適合的、任選地為使用者可選擇及可控制的(例如可旋轉的)圖形投影，如以上鑑於圖1之特徵104所論述。為了視覺化、及諸如映射等其他目的而將基板103特性化之必要輸入可經由UI及/或例如通訊介面(例如，在一數位檔案中)提供給該佈置架構。另外或替代地，舉例而言，藉由特性化參數值，諸如投影或模擬模型之權重因子，該輸入可至少部分地較佳由儲存在佈置架構處、及/或嵌入在例如所用映射技巧中之使用者可調整設定來定義。
於110處，所示基板103具有拉伸或伸長指示符112，其說明基板103之位置及相應伸長量，例如密度，其係由基板103經3D形成而成為一所欲3D目標形狀所造成。
可經由UI及/或通訊介面(例如，在一數位檔案中，諸如一(機械性) CAD檔案)向該佈置架構提供例如經由一相關3D模型管理之3D目標設計之特徵。這同樣適用於要使用之一形成方法之特性(類型及/或相關參數，諸如壓力或溫度)，或者可替代地僅從佈置架構之一內部資料儲存庫擷取潛在使用者可調整、預設類型形成資料。所用映射技巧本身亦可固有地編碼與所用處理或具體形成方法有關之資料，如以上相對於基板資料所論述者。基於與原始基板、形成方法及3D目標設計有關之可用細節，未形成基板與建立3D目標設計之3D形成基板之對應位置之間的適當映射關係可藉由一所選擇映射技巧來確定，合併經由指示符112可視覺化之伸長資訊。
的確，前述位置及量可基於本文中所建議映射技巧或映射程序之應用來估計。該映射技巧利用如上述3D目標設計、原始基板、及形成程序之輸入特性來推導與拉伸資訊之映射關係。因此，當藉由佈置架構建立利用拉伸/伸長資訊112來擴增之基板103之一視覺化110時，該佈置架構之操作員可輕易地識別及檢驗回應於形成而經受伸長之基板區域。基於估計之伸長率資料、及例如其視覺化112，操作員可在基板103上定位諸如一目標電路、圖形之特徵及/或其他特徵，以使得該等特徵鑑於形成而在其較佳區域上終止，諸如在經受所欲伸長量(例如：最小量或夠低量)之區域上終止。
圖1D之實例118中提供一種用於經由佈置架構之UI來視覺化或大致特性化基板及相關聯伸長之替代或補充選項。實現3D目標設計之3D形成基板103B之形狀係藉由所選擇圖形呈現技巧，應用例如一所選擇投影，連同適當地置於其上之材料伸長之指示112，來現給操作員看。
在一些實施例中，從佈置架構或由其執行之一方法之觀點來看，建立一未形成與已形成基板之位置之間的映射關係、以及相關伸長特性可已經足夠。佈置架構或相關方法可被組配用以將輸入3D目標設計(之模型)實際展開成已展開初始基板，以使得輸出指出基板之已展開與已折疊(即未形成與已形成)版本之不同位置之間的映射關係；由於所利用之映射技巧在建立映射關係時，將一所選擇形成程序之意欲應用所致之材料伸長列入考慮，因此輸出中亦可明確地指出諸如伸長因子或密度之局部伸長特性。然後可將輸出轉發至例如基本上涉及布局設計之2D電路設計程式，例如一所欲ECAD程式，其能夠適當地解譯並且較佳為亦視覺化所取得之映射關係及任選之顯式伸長或拉伸資料。一使用者可接著方便地設計一所欲電路之布局、以及潛在進一步特徵，諸如其上之圖形、(其他)光學及/或熱特徵，同時具有對材料伸長及位置映射特性之估計，以便避免例如由形成期間將特徵定位在經受高應力及所產生之拉伸之位置中所引起之設計缺陷。
然而，在其他實施例中，僅以舉例方式，如下文參照項目112及114所述，本發明之佈置架構/方法更適用於將若干電路設計及電路布局最佳化特徵與其整合。
於圖1B之111處，所示為待形成之基板103，其上定位有一電路設計113。電路設計113可予以經由UI輸入至佈置架構，及/或使用來自例如電子器件設計程式(諸如相容電路圖或布局設計程式)之一數位檔案予以提供至該佈置架構。較佳的是，向操作員提供UI (控制輸入)特徵以改變通用組態，諸如電路設計113之定位(例如，向左、向右、向上、向下移動)，並且相應地視覺化此類組態活動之成果，任選地係以實質即時方式來視覺化，端視所做變更之複雜度而定。
進一步任選地，可藉由佈置架構提供各種電路布局設計特徵或至少最佳化特徵，其可受使用者控制、使用者輔助及/或實質完全自動化，以更徹底地改變電路設計。因此，一ECAD可藉由本發明之佈置架構或方法來選擇性地實施。舉例而言，可藉由佈置架構之UI，向操作員提供若干特徵，以變更個別電路元件之特性，諸如走線長度及/或其他尺寸、其定位、材料及/或路由安排、及/或個別組件之類型或定位。任選地，指示符112亦可連同電路設計113及基板103一起予以展示。
為了輸出、最佳化及/或映射目的，除了僅視覺化以外，較佳還儲存基板103上電路113之組態(亦即，其相互組態(諸如位置)之指示、以及例如某一電路元件(諸如基板上之走線113A或組件113B)之對準)。
不過，在不同實施例中，例如一共同視圖(諸如視圖111)中各種特徵103、112、113之可見性大致可由操作員經由UI進行使用者選擇。
在此特定實例中，可已經利用例如由佈置架構支援之一所選擇ECAD格式，在2D域中初始建立並且基本上向佈置架構提供電路設計113。基於在未形成與已形成基板之位置之間產出對應關係之已定映射關係、以及用以實現目標設計之收容基板之3D形成導致的材料伸長局部估計，以將建立3D目標設計之已形成基板103B (模型)視覺化，如114處所示，連同其上之一恰當映射電路113。基於該視覺化，操作員可進一步最佳化布局。代替112處透過2D設計之前述UI控制或除了該UI控制以外，該佈置架構還可支援透過支援總體電路布局及/或相關聯特徵(例如：一或多個電子組件)之重新定位來變更3D域中之電路設計，使得所做之變更在電路之數位模型中被採用，並且相應地在空間上(位置式)與已形成基板103B之模型被鎖定。
在一些其他實施例中，基於例如電路布局之至少部分3D模型，可在3D域中初始提供電路設計113之至少一部分。藉由將諸如組件及/或走線等若干相關電路特徵組配到例如已形成基板/機械性3D目標設計之一已呈現3D模型上，可將電路布局之3D模型例如作為一數位檔案輸入、及/或直接在3D域中經由UI來定義。
圖2根據本發明，繪示2D至3D工作流程之一項實施例，而圖3則根據本發明，繪示3D至2D工作流程之一項實施例。如上述及其他地方所述，取決於實施例，本發明可採用各種方式用在電路布局設計中。
在圖2之實例200中，請參照項目202，一目標電路設計之一模型係置於一未形成/初始基板模型上。由於所取得之設計輸入進一步特性化待藉由形成、及要利用之一所選擇形成程序取得之機械性3D目標設計或目標結構，佈置架構能夠並且被利用來建立將基板之兩種狀態(未形成/已形成)之位置之間的對應關係(仍然是如所屬技術領域中具有通常知識者了解之一估計)指出之一映射關係、以及由於諸如形成之處理所致之基板之局部伸長特性(例如：量及/或方向)，位置映射關係中有將兩者列入考慮。項目204意指為如具有已映射電路設計及其上說明性伸長指示符112之已形成基板所提供之3D目標設計之一模型。項目206彰顯一組件之一特定位置可如何在基板之兩種狀態之間映射或轉化。
藉由根據本發明之一實施例之佈置架構、或藉由以出自該佈置架構之數位輸出伺服之一外部裝置所提供之UI亦可適用於例如採圖形方式指出所選擇(例如操作員(使用者)選擇)之基板之兩種狀態之位置之間的一映射關係。該圖形指示可包括線條、箭頭及舉例如所示之圓形形狀，或可基於基板之兩種狀態之相互對應位置之間、或該兩種狀態上之例如基本上相同之顏色、圖案、陰影或其他可目視偵檢之相似性。從基板之2D及3D兩域、或對應狀態(未形成/已形成)之觀點，操作員可藉由位置映射關係、及相關伸長資料來檢驗3D目標設計、基板、所選擇形成程序及/或電路設計是否滿足為其設定之若干準則。鑑於基板或相關電路系統之域或狀態，可手動及/或自動(基於例如可使用者調整及/或固定式最佳化準則)執行不同最佳化任務，以使得所產生之修改自動轉化成其餘域或狀態。
在圖3之實例中，在已經相對於要藉由基板之3D形成所取得之3D目標設計定義電路設計(布局)之一意義上，情況相反。再次利用伸長資料來建立映射關係，並且可向​​操作員提供基板之兩種狀態(未形成304/已形成302)之所選擇位置306與其上可能電路特徵之間的對應關係之一圖形記號。
在一些實施例中，操作員可使用例如UI來手動選擇一參考映射關係、或其可依賴一相關預定邏輯來自動確定，這是藉由定義3D目標設計之模型之至少一個參考點或大致參考位置、及要由該映射關係大致遵循及採用之未形成基板之模型之一對應點來進行。因此，如果例如初始基板具有比目標3D設計更大之表面積(亦即，目標3D設計藉由對總體初始基板之一子區域的映射關係而展開)，則將該映射關係理所當然地建構成使得其遵循指示之參考映射關係。
圖4經由高階方塊圖及流程圖之一組合，進一步繪示本發明之各項較佳實施例之以上與其他特徵、及相關概念。
項目402意指為特性化3D目標設計(即已形成基板103B、及要設置在基板上之電路設計113所建立之設計)之設計輸入。
項目404意指為亦特性化基板本身之進一步設計輸入，例如所利用之形成程序。
在各項實施例中，根據本發明之一實施例，可將諸如一或多個資料庫或所謂知識庫之一資料儲存庫布置在可由佈置架構存取之內部及/或外部記憶體中。舉例而言，鑑於例如基板材料、傳導材料、傳導走線材料、組件材料、電氣絕緣材料、或黏附材料，可將材料資訊儲存在儲存庫中，以供映射、分析及例如最佳化任務期間利用。在各項實施例中，可在設計輸入及/或數位輸出中進一步特性化材料，諸如以上材料中之任何一或多種材料。
在各項實施例中，可在儲存庫、設計輸入及/或輸出中依據例如導電性、體積電阻率、介電強度、電流密度、熱傳導率、抗拉強度、延展性、塑性、勁度、衝擊強度、成型收縮率、熱膨脹係數、耐化學性、熱變形、硬度、及/或可燃性來特性化材料。
不過，儲存庫可儲存關於形成程序之資訊(例如：適用參數，諸如持續時間、壓力與溫度、以及該等參數對不同材料之效應)。
儲存庫仍然可任選地儲存與要設置在基板上之走線、組件及/或其他(電路)特徵相關製造及/或安裝(例如：SMT、表面黏著技術)方法有關之資訊，諸如印刷電子器件技術(例如：網版印刷或噴墨)及/或組件安裝技巧之特性。
在各項實施例中，要經由一UI接收、或尤其是擷取之設計輸入可任選地經由一機械性CAD模型，特性化要透過一基板之3D形成來產生之機械性3D目標設計(目標結構)。
另外或替代地，設計輸入可特性化待設置在基板上，例如定義於2D及/或3D域中之目標電路設計。舉例而言，組件及/或連接走線可依據其性質(材料、傳導率/電阻)、尺寸、連接及/或位置來特性化。不過，可在輸入中指出佈建類型，諸如(諸)製造及/或安裝方法(例如：印刷電子器件技術，諸如網版印刷或噴墨)。
另外或替代地，設計輸入可特性化基板，諸如材料及大致其厚度或尺寸，係任選地經由一數位模型及/或若干相關參數來表示。舉例而言，基板可意指為一初始實質平面型熱塑膜。
另外或替代地，設計輸入可特性化較佳或所需3D形成程序，諸如形成程序之類型、溫度、壓力及/或其他參數或其屬性。
在各項實施例中，可經由執行佈置架構之一通訊介面及/或使用者介面來取得要儲存在儲存庫中以供立即或未來利用之設計輸入及/或資訊。佈置架構更可在一記憶體中儲存預設設定，其任選地可由使用者調整，定義至少部分該設計輸入，諸如較佳基板特性及/或較佳形成程序特性。通訊介面可意指為一有線或無線網路介面，並且(諸)資料源可包括CAE軟體，諸如CAD軟體。
在各項實施例中，設計輸入可特性化一或多個光學特徵，可任選地特性化光控制、資訊性及/或裝飾性特徵，諸如圖形、遮罩、光導、或鏡子，該等特徵係藉由映射關係來進一步涵蓋。
在各項實施例中，設計輸入可包含若干使用者定義之設計要求，使得該佈置架構被組配用以基本上遵循該等要求來確定該映射關係或輸出。
另外或替代地，該設計輸入可包含若干使用者定義之設計偏好，使得該佈置架構被組配來用根據所選擇準則更適當確定之設計選項來選擇性地取代。可將該等偏好視為可不必嚴格遵循之指引，與前述更明確要求形成對比。
在各項實施例中，設計輸入可尤其特性化與設置在基板上諸如電路設計之傳導走線或大致為電路設計之一導電或絕緣特徵、或諸如一材料層或材料板之絕緣特徵有關之設計要求或偏好，係依據使該基板上相關聯表面積達到最小或達到最大、在3D形成該基板之後使電阻、電導及/或材料伸長達到最小或達到最大、及/或在構造中使用或避免一或多種所選擇材料來特性化，然後該佈置架構被組配用以利用該等要求或偏好基於該映射關係來最佳化或大致確定該特徵或相關電路設計之布局、及在該輸出中指出結果。
在各項實施例中，該設計輸入採用2D特性化該電路設計之一電路圖之至少部分，任選地特性化該電路設計之電路布局，並且該佈置架構被組配用以基於該等映射關係及所選擇定位準則，諸如物理拉伸及/或電阻最小化，最佳化該基板上諸如傳導走線、接墊及/或組件等一或多個相關聯電路特徵，或具體為最佳化元件之該布局，諸如定位，並且在該輸出中指出該結果。
在各項實施例中，該設計輸入採用3D特性化該電路設計之至少部分，諸如相關布局之部分，並且該佈置架構被組配用以基於該映射關係，確定該基板上該電路設計之該至少部分之該定位。
在各項實施例中，該設計輸入包含從下列所組成群組選擇之至少一種要素：機械性目標設計之數位3D模型、包含該機械性目標設計之該數位3D模型之諸如CAD檔案之一CAE檔案、電路圖之指示、描述一電路圖之ECAD檔案、電路布局之指示、描述電路布局之數位檔案、Gerber檔案或描述(指出例如電路布局)、PDF檔案(可攜式文件格式，指出例如電路圖或布局)、描述一電路布局之IDF檔案、描述一電路布局之影像檔案、基板材料之指示、基板厚度之指示、基板尺寸之指示、特性化該基板之數位模型、以及基板性質之指示。
在設計輸入(及/或輸出)中，用來轉移資料、及/或資料(或具體而言，檔案格式)受利用之相關軟體或實體可包括但不限於例如機械性/結構設計CAD程式方面之Dassault ™、Siemens ™或Autodesk ™、模擬軟體方面之Abaqus ™、ECAD方面之Altium ™與Mentor ™、及/或光學設計方面之SPEOS ™或Zemax ™。
在各項實施例中，該目標電路(設計)可包含從下列所組成群組選擇之至少一個元件：導電性走線、接觸墊、電極、電子組件、機電組件、電光或光電組件、輻射發射組件、發光組件、LED (發光二極體)、OLED (有機LED)、側射LED或其他光源、頂射LED或其他光源、底射LED或其他光源、輻射偵檢組件、光偵檢組件、光二極體、光電晶體、光伏打裝置、感測器、微機械組件、開關、觸控開關、近接開關、觸摸感測器、近接感測器、電容性開關、電容性感測器、投射式電容性感測器或開關、單電極電容性開關或感測器、多電極電容性開關或感測器、本身電容感測器、互電容性感測器、電感性感測器、感測器電極、UI元件、使用者輸入元件、振動元件、通訊元件、資料處理元件、資料儲存元件、以及電子子總成。
不過，該電路可包括從下列所組成群組選擇之至少一個元件：微控制器、微處理器、信號處理器、DSP (數位信號處理器)、可規劃邏輯晶片、記憶體、電晶體、電阻器、電容器、電感器、電極、記憶體陣列、記憶體晶片、資料介面、收發器、無線收發器、天線、遠端可讀非接觸式標籤(例如：射頻識別(RFID)標籤或近場通訊(NFC)標籤)、傳送器、接收器、無線傳送器、以及無線接收器。
所包括之組件可包括被動組件、主動組件、封裝組件、IC (積體電路)、印刷(諸如網版印刷)組件及/或電子子總成。舉例來說，一或多個組件可先設置在一單獨基板上，例如一電路板，諸如一FPC (撓性印刷電路)或例如剛性板，例如FR4型(滯焰劑)板，並且隨後係整體(亦即，作為一子組件)附接至目標基板。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以動態地或例如反覆地接收設計輸入，指出該先前提供之輸入之一所欲變化、補充輸入、或先前由該佈置架構提供之該輸出之一所欲變化，並且更被組配用以重新確定該映射關係及/或以其為基礎之輸出。
實際上，佈置架構之操作員(使用者)舉例而言，可任選地透過該佈置架構所支援之模擬、投影及/或其他模型，來測試及嘗試與基板、電路、基板、形成程序及/或其他特徵(例如：光學特徵)有關之不同選項、以及其對最終結果之效應，然後將該佈置架構布置成經由通訊介面及/或UI來接收例如替代性或補充設計輸入，舉例而言，用於調適其未成形及/或已形成基板及相關特徵之目前模型，諸如電路設計，以對於使操作員能夠檢驗成果並在必要時進一步調整相關聯特性作出回應。當操作員對成果滿意時，其可透過該佈置架構之UI，指導該佈置架構提供數位輸出以供進一步利用，諸如印刷、電子器件組裝及/或形成。
項目406意指為映射、分析及最佳化邏輯，其分析一資料儲存庫中之設計輸入及與之匹配之資料(該資料儲存庫含有對潛在適用於從一基板形成一3D目標結構之材料及程序進行特性化之資訊)、以及指出例如最佳化準則之可能進一步控制輸入，確定初始/未形成與已處理(典型為已形成)之基板之間的映射。
在各項實施例中，該映射技巧合併模擬，較佳為基於有限元素分析之模擬。可為此目的而利用整合或外部模擬解決方案，例如軟體實體或軟體模組。
在各項實施例中，映射技巧合併諸如地圖投影之3D投影，可將其大致用於僅(即局部)產生總體映射關係之(諸)所選擇部分。
在各項實施例中，從3D目標設計至未形成基板，該映射關係至少在某些地方可基本上具有蓋射性，任選地實質具有對射性。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以任選地經由偏移向量映射來確定基板行為，基於特性化至少該3D機械性目標設計之該設計輸入，在該基板之若干不同位置處，任選地在基本上為點型或區域型之若干不同位置處，指出一相關伸長量及任選地指出伸長方向、任選地指出伸長百分比、伸長密度或伸長因子。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以基於該3D目標設計所暗指之一撓曲半徑來確定要在該基板上設置之傳導性元件(諸如傳導性墨水之走線或接墊)、或電氣絕緣材料之材料、材料特性、組成、厚度、長度、或寬度。 舉例而言，夠小之撓曲半徑可轉化成利用傳導材料，諸如墨水，其舉例而言，容許由基板之形成導致之此類撓曲半徑。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以較佳為採用視覺方式(諸如採用圖形及/或數字方式)，經由UI及/或大致在數位輸出(如果例如包括要由一接收裝置或系統視覺化之資料)中，諸如在一數位、電腦可讀檔案中，於基板之若干位置處指出一相關估計量及任選地指出伸長方向、任選地指出伸長密度、伸長百分比及/或伸長因子。舉例而言，可利用數字指示符、箭頭、諸如輪廓線之線條、圖形(例如：線條)圖案、陰影及/或顏色。
另外或替代地，表面形狀(凹陷、突起、撓曲等)大致可採用一類似方式來指出。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以經由UI及/或大致經由數位輸出(如果包括要視覺化之資料)來採用視覺方式指出映射關係。舉例而言，諸如點型位置或(較大)區域型位置等所選擇位置可藉由諸如一箭頭或線條之連接元件來採用圖形方式連接在一起，或者可為此目的利用相同/類似顏色及/或圖案。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以確定例如傳導性(例如：走線或接墊)或絕緣特徵之一電氣性質之一估計。該性質可分別包括例如電阻或電導。該性質可藉由利用例如在資料儲存庫中可用之資訊來確定，諸如利用材料傳導率或電阻率資訊來確定。不過，例如與特徵有關之尺寸資訊可用於該確定(例如：材料層厚度、長度、截面積及/或寬度)。可將可用資訊饋入如所屬技術領域中具有通常知識者了解、由佈置架構所支援之一所選擇公式(方程式)或大致為分析邏輯。為此目的，可向該佈置架構提供若干預規劃分析邏輯，及/或其可支援使用者定義之分析邏輯。舉例而言，一導通元件之電阻可藉由以下方程式來估算：電阻=電阻率×長度/截面積(相應地，傳導率為電阻率之倒數)。進而，電阻率可例如取決於材料組成，諸如如本文中其他地方所思忖材料內傳導性顆粒之組態，其可進一步影響元件在經受形成並從而連同基板一起伸長時所產生之電阻/電導變化。
已定性質(諸如一已分析特徵之電阻)可當作一個最佳化準則用於自動化或至少操作員(使用者)輔助最佳化，諸如電路設計組態之最佳化(例如：布局或具體而言，位置選擇、走線路由安排選擇、材料選擇、材料濃度或組態選擇(關於其中之傳導性顆粒)、組件選擇、組件位置選擇、尺寸(寬度、厚度等)選擇)。
在各項實施例中，鑑於例如在基板形成後、在形成期間及/或在形成前之一狀態中例如目標設計之電路、絕緣特徵、及/或基板，不同估計及/或最佳化可採用特徵方式(例如，電子或電氣組件、走線、接墊、絕緣體等)及/或採用點對點、平面型(2D)或3D方式來進行。
在各項實施例中，佈置架構被組配用以基於在該設計輸入之該電路設計中偵檢到之一或多個識別或可識別提示，諸如在一數位檔案或使用者控制輸入中偵檢到之提示，識別該基板之一共同表面上之複數個堆疊傳導層，該等堆疊傳導層之間係藉由電氣絕緣層分開，並且較佳為更被組配用以基於該映射關係來最佳化組態，諸如各或至少一個堆疊傳導層及相鄰絕緣層之布局，以使得例如除非在該設計輸入之該原始電路設計中也偵檢到，否則不會產生短路。該等提示可意指為輸入中可偵檢之預定義隱式/間接或顯式指示符。
舉例而言，在以上及/或其他最佳化情境中，佈置架構可設置有偵檢邏輯，該偵檢邏輯在諸如形狀、材料、參數值(諸如電阻或其他電氣特性)、及/或相互組態(諸如例如導通特徵等一或多個特徵之距離)等特徵方面，監測設計輸入(諸如輸入之電路布局)並對其進行動作。該偵檢邏輯可被組配用以推斷特徵之意欲功能或目的。
舉例來說，堆疊或緊鄰之兩個特徵，一個係在輸入中指定有低電阻而另一個係指定有高電阻(根據所選擇、例如預定義或使用者可調整之準則)，可藉由佈置架構分別轉化成導體及絕緣特徵。偵檢亦可基於元件之形狀來進行。例如，如果具有更低電阻之兩個更長特徵似乎具有例如一更局部特徵(其一交叉處之間有更高電阻)，則可將該局部特徵視為一絕緣體。因此，最佳化程序可利用偵檢結果。舉例來說，根據所選擇之準則，相關之分析邏輯可被組配用以防止或至少警告例如相關聯特徵因基板形成所造成之伸長而導致之變形造成一短路、或顯著降低電氣絕緣之狀況，亦即使電路之如基於偵檢結果最初已定之功能變更之狀況。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以基於設計輸入中之顯式資料、及/或基於對例如輸入中所提供之材料資訊及尺寸加以利用之估計程序，來確定該電路設計在加性產生(諸如印刷、或安裝)於該基板上時、以及由於該收容基板之3D形成而經受伸長時之至少一種電氣特性，諸如一或多個特徵之電阻或電導，該等特徵諸如為走線或組件，並且較佳為將該特性及其回應於伸長之行為列入考慮，以鑑於該等特徵之至少一種性質，諸如位置、材料、截面積、厚度及/或寬度，基於該映射關係，來最佳化該組態。舉例而言，如果估計一導通特徵(例如：走線)之電阻因出自一輸入特徵之拉伸而上升，則其可藉由一反制來補償，例如增加其厚度。
一般而言，佈置架構可被組配用以最佳化該電路設計之一或多個特徵之至少一種性質，諸如位置、路由安排、材料、截面積、厚度及/或寬度，其中最佳化目的包括從下列所組成群組選擇之至少一種要素：電阻最小化、材料使用最少化(例如，重量或濃度方面，諸如傳導性墨水中傳導性顆粒之濃度)、及/或材料成本最低化。
項目408意指為輸出，諸如將映射關係、最佳化措施、未形成及/或已形成基板上所產生之電路布局、拉伸細節等指出之一數位檔案。
在各項實施例中，並且鑑於前述，該佈置架構可被組配用以基於該設計輸入、及該資料儲存庫中之資訊來確定要在該輸出中指出之一選擇、代換、替代或建議，涉及與該電路設計、3D目標設計及/或該基板有關之至少一種要素，該要素選自於下列所組成之群組：基板材料、基板尺寸、基板形狀、程序參數、形成方法、形成參數、形成溫度、形成壓力、形成時間、傳導材料、傳導性墨水、傳導性黏附劑、非傳導性黏附劑、樹脂、諸如該電路設計之元件等一或多個特徵之位置、該基板上諸如該電路設計之元件等一或多個特徵在(3D)形成前之位置、該基板上該電路設計在形成前及/或後之電路布局、組件位置、形成前在該基板上之組件位置、通孔或饋通位置、通孔或饋通尺寸、通孔或饋通材料、傳導走線或接墊寬度、傳導走線或接墊厚度、傳導走線或接墊位置、傳導走線或接墊形狀、傳導走線路由安排、傳導走線或接墊撓曲、傳導走線撓曲半徑、傳導走線或接墊長度、傳導走線材料、該3D目標設計之拓撲特徵、該3D目標設計之一拓撲特徵之形狀及/或大小、該3D目標設計之一拓撲特徵之曲率或撓曲半徑程度、以及諸如該基板處一光學特徵之材料、形狀、尺寸及/或位置等組態，用於控制可見光及/或非可見光，諸如光導、反射器、光學遮罩、吸收器或漫射器。
在各項實施例中，該輸出可包含從下列所組成群組選擇之至少一種要素：一CAE檔案、電路圖之指示、電路布局之指示、描述一電路布局之ECAD檔案、描述一電路布局之IDF檔案、用於在該基板上印刷例如走線等至少部分該電路設計之一印刷指令檔案、含有用於對若干電子組件進行3D組裝之指令的檔案、描述一電路布局之影像檔案、基板材料之指示、基板厚度之指示、基板尺寸之指示、以及基板性質之指示。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以在該輸出中提供與該電路設計之該電路布局、形成程序、3D目標設計及/或基板有關之建議替代選項之一集合，諸如一清單，較佳為根據一所選擇準則按照優越性順序來提供。
如以上在本文中所述，在一些實施例中，該佈置架構可被組配用以動態地對動態接收之設計輸入起反應，較佳為採用實質即時方式起反應。一般而言，為了提升回應速度，可先基於更粗略分析來提供一最終回應之一初始估計，而基於更準確分析之最終回應則可在背景中執行，並且在備妥時經由UI/輸出來發出。然而，例如在以上關於集合之實例中，舉例而言，較佳之一或多個選項之一所接收操作員選擇可觸發該佈置架構，以重新確定電路布局、3D目標設計、形成程序、及/或基板之組態、以及數位輸出，以反映所引進之變化。在許多狀況中，映射關係會發生變化，而且也應該更新。
在各項實施例中，該佈置架構可被組配用以具體利用要經由一顯示器或一投影機發信號給使用者之顯示資料來提供至少部分該輸出。在一些實施例中，此類顯示器、投影機或其他適用UI輸出裝置可形成該佈置架構之UI之至少部分，並且可視為包含在該佈置架構中。
圖5合併一方塊圖500，代表根據本發明之佈置架構之一實施例、及相關外部或整合式(取決於該實施例)特徵及實體。不過，511處從更功能性觀點展示一相關、僅具例示性之方塊圖。
該佈置架構舉例而言，可包含一或多個(在後種狀況中，至少功能上連接之)電子裝置，諸如任選地駐留在一雲端運算環境中之一或多個伺服器、一個人電腦裝置(例如：膝上型或桌上型電腦)、或一可攜式終端裝置(例如：智慧型手機)、或此類、操作性連接之裝置之任何組合。
可包括至少一個處理單元502，諸如一微處理器、微控制器及/或一數位信號處理器。處理單元502可被組配用以執行儲存在記憶體504中採用電腦軟體503之形式具體實現之指令，記憶體504可意指為一或多個記憶體晶片，其舉例而言，與處理單元502及/或其他元件分離或整合。記憶體504除了儲存程式指令以外，還可儲存各種進一步資料。其舉例而言，可收容前述資料儲存庫。
軟體503可定義用於執行本文中所述活動之一或多個應用程式。可提供包含適當軟體碼手段之一電腦程式產品。舉例而言，可將其具體實現為一非暫時性承載媒體，諸如一記憶卡、一光碟或一USB (通用串列匯流排)棒。軟體亦可作為一信號或信號組合採用有線或無線方式予以從一傳送元件轉移至一接收元件。
可在記憶體504中建立及維持如本文中前述之一或多個資料儲存庫，諸如(諸)資料庫，以供處理單元502利用及培養。
UI (使用者介面) 506可向操作員(使用者)提供必要之控制及資訊存取工具，用於控制佈置架構及檢驗輸出。舉例而言，可讓操作員能夠經由UI提供要儲存在資料儲存庫中之至少部分設計輸入及/或資訊。不過，數位輸出可經由UI來至少部分提供。
UI 506可包括用於資料輸入(例如：鍵盤、觸控螢幕、滑鼠、語音輸入)、及輸出(顯示器、音訊輸出)之本機組件、及/或任選地經由一網頁介面之遠端輸入及輸出，較佳為一網頁瀏覽器可存取介面，其即使未視為形成佈置架構之整合部分，仍可經由諸如個人電腦或智慧型手機之一終端機來存取。舉例來說，該佈置架構可任選地收容、或至少功能上連接至一網頁伺服器。該佈置架構可作為軟體即服務(SaaS)予以提供給其使用者(本文中為「操作員」)。在一些實施例中，可提供一SDK (軟體開發套件)或API (應用程式規劃介面)以將該佈置架構與諸如現有ECAD及/或機械性CAD工具之外部軟體連接或整合。舉例來說，該佈置架構可作為軟體模組或組件予以提供，以供與其他軟體配合使用，諸如前述之(諸) CAD，或者具體而言，在其之間用於轉換、調適及/或增補從其取得之資料。
因此，從單一裝置之觀點來看，所示通訊介面510意指為一或多個資料介面，諸如有線網路及/或無線網路介面，或實際上意指為網路配接器(例如：所選擇之區域網路標準相容配接器)，用於為了資料輸入及輸出目的而介接若干外部裝置及系統。此類外部實體、以及該佈置架構之一或多個組件裝置可經由諸如網際網路之一通訊網路511來存取。如上述，可藉由通訊介面510來部分地啟用UI 506，諸如網頁為基之UI或其他遠端UI。
在一些實施例中，該佈置架構可包含上文提到之設計軟體工具，諸如MCAD 520 (機械性CAD)、ECAD 522、圖形/圖形設計524及/或光學設計526工具，或例如經由通訊介面510與之至少功能性地連接。可將該等工具包括在具有例如本發明之映射關係及/或任選最佳化特徵的共用軟體中，或設置在至少與其功能性連結之單獨軟體中，採物理方式在共享或不同硬體中運行。
在一些實施例中，該佈置架構可包含製造設備，諸如電子器件印刷、組件安裝、及/或形成設備，或例如經由介面510與之至少功能性地連接，以為了控制目的而向其提供例如數位輸出。
可將該佈置架構視為實施切換到功能實體、或模組之一種可能表示型態511，前文已某種程度綜合地論述資料儲存庫512之潛在特徵、及其中儲存之潛在特徵與資料。
資料儲存庫512的確可包含與從下列所組成群組選擇之至少一種要素有關之資訊：基板材料、印刷材料、圖形印刷材料、導熱材料、隔熱材料、電氣絕緣材料、電氣絕緣印刷材料、電氣絕緣墨水、傳導性印刷材料、傳導性墨水、傳導性黏附劑、非傳導性黏附劑、基板材料之拉伸特性、傳導性墨水之伸長與拉伸特性、傳導走線、傳導性接觸墊、電子組件以及可印刷電子組件。
諸如適用基板材料、傳導材料、傳導走線材料、焊接材料、(電子)組件材料、電氣絕緣材料、及/或黏附材料等各種材料可在儲存於資料儲存庫512中(及/或設置於設計輸入或數位輸出中)之資訊裡，例如依據潛在用於確定映射關係、相關最佳化及/或輸出、並且較佳為從下列所組成群組選擇之至少一種性質予以特性化：導電率、體積電阻率、介電強度、電流密度、熱傳導率、抗拉強度、延展性、塑性、勁度、衝擊強度、成型收縮率、熱膨脹係數、耐化學性、熱變形、硬度、以及可燃性。
在一些實施例中，舉例而言，亦可參照所選擇波長(例如：可見光)下光學透明度之指示，在所儲存之資訊中指出諸如基板材料或傳導材料等材料之光學特性。
設計輸入可更含有與例如基板、或從其形成之3D目標設計之、及/或其上特徵(走線、組件、絕緣體特徵等)之至少某些部分之光學及/或熱性質有關之偏好或要求。在執行各種最佳化任務時，諸如在基板上依據位置及/或材料組配電路布局時，可將此類偏好或要求列入考慮。
鑑於所列基底材料，其大致應包含3D可形成(亦即，可形成為非平面型且從而基本上3D形狀)材料，諸如可熱成型材料。所列可形成材料舉例來說，可以是熱塑性材料。此類基底材料可包括例如聚合物、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯(PC)、共聚酯、共聚酯樹脂、聚亞醯胺、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯(MS樹脂)之一共聚物、玻璃、及/或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。不過，所列基底材料可另外或替代地包含從下列所組成群組選擇之至少一種天然之、且通常、但不必然有機生長之材料或材料層：木材、實木、膠合板、合板、木皮、樹皮、樺木皮、軟木(包含木皮組織之木栓層)、天然皮革、以及天然紡織或布匹材料(其舉例而言，可從天然纖維編織、或針織或按其他方式產生)，諸如棉、羊毛、亞麻、絲綢、或相似者。清楚的是，以上選項中有些選項重疊，並且可參照例如木材及膠合板或合板同時出現。所包括之基底材料可任選地屬於複合類型，並且含有複數種材料及/或材料層，其可依據所包括之材料或其他組態而相互不同。儲存庫中之組分(成分)可參照總體複合材料之描述來識別或特性化。
所儲存之資訊中仍然可識別或特性化若干形成程序，諸如熱成型、真空形成、冷形成、壓力形成等。舉例而言，適用或預設/典型參數或參數範圍可依據例如持續時間、溫度及/或壓力來特性化。
一般而言，儲存在資料儲存庫512中之資訊可進一步指出相互相容之材料及程序(或更詳言之，相容之程序參數)組態，諸如基板及/或電路材料之於形成及/或製造(/安裝)程序。舉例而言，此類相容性資料可由佈置架構用於(輸入)驗證及/或最佳化任務。
任選地，儲存庫512可含有與電子器件及/或其他特徵(例如：光學特徵，諸如一波導/光導、及/或熱功能元件)有關之製造(較佳為至少印刷，諸如網版、噴墨及/或其他形式之(加性)印刷電子器件技術)及/或安裝程序方面之資訊。
舉例而言，每種印刷技術可包括與不同形狀、尺寸(例如：可實現解析度)或結構之可行性有關之資訊。舉例而言，該資訊可由佈置架構用於例如最佳化基板上之電路特徵之組態，以避免引進或引用實際上不可行之解決方案。
鑑於例如電子組件之安裝，舉例而言，可將固定焊料及/或黏附劑之所儲存性質(例如：彈性之指示，任選地為彈性模量之指示)與繼形成後所定位之對應基板之曲率作比較，以判斷特定黏附劑或位置是否可行，可再將其用於最佳化及選擇材料、及/或確定例如涉及之項目(諸如一電路布局或其一特徵(例如：某一組件))之定位處。
映射模組514被組配用以利用一或多種映射技巧(任選地利用包括例如模擬在內任選地大致屬於有限元素類型之使用者可調整或可選擇映射技巧)、及/或利用一或多種投影技巧(任選地大致屬於地圖投影類型)，來確定未形成與已形成、並且處於基板(3D目標設計)之從而至少局部變形(細長)之模型的位置之間的映射。
不過，在映射時，佈置架構可被組配用以針對預定義及/或動態(操作員)可調整準則，在已經依據例如一相關片體、層件、或其他意欲初始工件之材料及尺寸、或至少較佳為厚度於設計輸入中定義一初始基板之狀況中，驗證所欲3D目標設計是否的確可透過形成該初始基板來可靠地取得。該佈置架構可被組配用以在數位輸出(諸如輸出之檔案)中、或經由UI來指出驗證結果。替代地或另外，該佈置架構可被組配用以確定並指出經估計用以提供3D目標設計之適合的初始基板(材料及/或諸如厚度等尺寸)之至少一種組態，而例如在形成期間或之後不會有出現材料失效之高風險。
可提供最佳化模組516以執行如上文所述之各種最佳化任務。舉例而言，其可被組配用以根據所選擇、例如預定義或動態(操作員)可調整之最佳化準則，來最佳化電路布局在基板上之組態，包括總體位置、特徵(例如：走線)或組件位置、相關材料、尺寸、形狀、及/或路由安排。另外，可最佳化例如程序(形成)及/或基板特性。
舉例而言，設計目的元件518可收容關於此類最佳化準則之資料、以及特性化目前目標電路設計、3D目標設計(機械性結構)、基板、及/或形成程序之各種設計輸入資料。
在一些實施例中，操作員可例如在設計輸入或進一步控制輸入中，定義所有理論上可能之最佳化選項之一子集，諸如在儲存庫512中特性化之程序或材料，其可用於基於例如現實生活限制條件之最佳化。亦即，在現實情境中，可輕易得到僅有限數量之材料(例如傳導性墨水或基底材料)及/或程序(例如某些形成程序，諸如具有某些程序參數之熱成型程序)以供使用。
在一些實施例中，基於預設設定或動態取得之輸入之設計輸入可能不完整，例如具有通用性或遺漏用於恰當建模(映射及/或最佳化)或實際製造上有電路設計之3D目標設計所需之一些資料，諸如電路走線或基板之材料。舉例而言，作為回應，關於諸材料之間的相容性及形成或印刷程序、或可用其取得之形狀/結構/特徵，該佈置架構可被組配用以基於例如數種選項之模擬、及/或資料儲存庫中可得之資訊，利用自動確定之選擇或與之有關之建議來填入遺漏、有缺陷、或次最佳之資料。舉例來說，可接著在若干數位檔案中及/或經由UI來輸出培養之資料。
映射514及最佳化516兩模組從而都可被組配用以利用由設計目的元件518、以及由一般儲存庫512所收容之資料。
不過，模組514、516之操作可受到一般控制邏輯(典型為定義在記憶體504中所儲存並由處理器502所運行之軟體503中)控制，進一步根據例如收到之控制輸入來觸發必要之映射及最佳化操作。
圖6於600展示一流程圖，揭示根據本發明之一方法之一實施例。
該方法開始時，可執行一起動階段602。在起動602期間，可進行必要任務，諸如獲取必要硬體及軟體，即佈置架構，形式例如為一或多個伺服器，用於執行該方法。可建立及測試較佳通訊設施。
於604處，取得並將資訊儲存在如上述之一資料儲存庫中，特性化適用於在經受3D形成之電氣絕緣基板上使導電結構之電路產生之材料620及/或程序622。
舉例來說，儲存庫中所儲存及/或作為設計輸入取得之資料可包括(諸)映射技巧，其實現及指定用於恰當執行相關聯模擬及/或投影之資料。舉例而言，映射技巧可合併參數，該等參數之值取決於由相關資料指出之材料及/或程序特性。
於606處，接收設計輸入，較佳為特性化例如
- 待任選地透過3D形成從基板產生之機械性3D目標設計，
- 基板(輸入可例如經由其名稱、類型及/或更特定之材料特性、以及例如尺寸相關資料來指出基板，以其為基礎，可為了映射目的而從資料儲存庫任選地擷取進一步相關資料)，
- 3D形成程序，以及較佳但不一定(如果例如主要關注在僅基板之展開/折疊行為，仍然將由於伸長而變形列入考慮)還有
- 待設置在該基板上、定義於2D及/或3D域中之目標電路設計。
如上述，設計輸入可進一步特性化附加特徵，諸如熱功能特徵或圖形/其他光學特徵，諸如要設置在基板上之光導。可指出與製造或安裝電路布局有關之態樣。可接收各種最佳化準則。
在一些實施例中，設計輸入有部分可藉由較佳為使用者可調整之設定來確定，以使得每次應用該方法時，在諸運行之間維持靜態之特徵不必單獨輸入，而是可改從設定擷取(因此代表更靜態之設計輸入)。
替代地或另外，在如前文特別說明之一些實施例中，可在映射關係本身中，例如在映射模型或方程相關參數值中，嵌入或「硬編碼」一或多個元件，特性化例如使用之形成程序及/或基板，其在一些其他實施例中，可形成為了該方法之各使用例子而單獨提供、或可能從設定擷取之設計輸入之一部分。
於608處，透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及例如該資料儲存庫中對應於該所接收設計輸入之資訊，來確定該3D目標設計之位置(包括電路設計之位置)與該基板之間在處理(諸如3D形成為該目標設計)前的一映射關係，形式為展開/折疊函數，其中該映射技巧更被組配用以回應於該3D形成來估計該基板之伸長，並且在該映射關係中將其列入考慮。如前文特別說明，舉例而言，映射關係可至少部分地依賴(諸)模擬或(諸)(製圖/地圖)投影。
較佳的是，該映射關係指出並轉化介於該3D目標設計與該基板之間的一或多個特徵，較佳為至少依據其位置及/或尺寸來轉化，亦更較佳為依據舉例如電導或電阻等特性、及/或受關注之其他性質來轉化。設計輸入中可已定義該等特徵，指出其在基板或3D目標設計上之目標位置。基於該映射關係，該等特徵可從而包括要設置在基板、或從該基板處理之3D目標設計上之特徵，任選地可經由3D形成來處理。該等特徵可包含從下列所組成群組選擇之至少一個元件：目標電路設計、傳導走線、接觸墊、電極、電子組件、圖形元件、導熱或絕緣元件(例如：冷卻或屏蔽元件)、光學特徵、線框模型、通孔、開口、以及電氣絕緣特徵。
不過該等特徵可包含模型資料，任選地為線框模型資料，以便利目視檢驗及分析介於該基板與該3D目標設計之間的該等位置之對應關係、及/或例如該基板之局部伸長程度。因此，此類特徵(「設計輔助」)可不必並且典型為不以物理方式存在於實際物理基板中、或要透過利用指出映射關係且由本發明之佈置架構所提供之數位輸出從該實際物理基板產生之3D目標設計中。
在一些實施例中，該佈置架構可被組配用以基於映射關係，將一預失真施用於設計輸入中指出之一圖形元件，諸如一標誌或圖片。該預失真會將由於形成所致且由映射關係所指出之基板材料之伸長列入考慮，以使得圖形元件在印刷於基板上時(根據指出該預失真圖形之佈置架構之數位輸出)對由設計輸入所暗指之一位置將出現預失真。然而，回應於透過3D形成之施用將基板處理成3D目標設計，舉例而言，圖形元件將在目標設計中獲得其意欲形狀(未失真)。
可將類似之最佳化程序施用於其他可印刷特徵，諸如電路走線(佈線)。除了例如電氣目標以外，其還可具有一裝飾或美學目的。
於610處，可執行若干進一步任選之最佳化任務，如果例如基板或形成特性是在程序期間予以調適，這也可導致重複執行映射。有關潛在最佳化任務之附加資訊可在本文中其他地方發現。
於612處，向一接收實體，諸如ECAD軟體或可能由該佈置架構本身或一外部裝置收容之其他設計工具，或向製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備，提供數位輸出，包括例如一電腦可讀檔案或信號，包含指出映射關係(例如：位置映射關係，較佳還有特徵映射關係)之人類(例如，要採用數字、文字或圖形方式視覺化之資料)及/或機器可讀指令(例如：控制碼)(例如，位置)。
指出映射關係之指令可包括確定映射關係本身之資料(例如，未形成與已形成基板之間的位置對應關係資料(​​亦即，藉由形成基板所取得之目標設計)、相關偏移資料、映射為基之或推導之且潛在進一步最佳化之依據例如未形成基板上之布局之諸如電路設計等特徵之組態、與諸如走線、絕緣體元件、電子組件、光學特徵等特徵有關之尺寸、位置及/或材料相關選擇或建議。該等指令可包括參照例如ECAD檔案、印刷指令檔案或影像檔案，用於對諸如進一步設計工具(例如：軟體及/或硬體)或製造設備之一接收實體進行直接控制之指令。該等指令可包括用於經由一適合的UI (諸如一顯示器)，向一人類操作員或大致為檢視者，視覺化(例如，採用圖形方式)諸如建議或選項等涉及3D目標設計、電路布局、基板或例如形成之映射關係及/或相關態樣的資料。以其為基礎，操作員可控制再一設計工具或例如製造裝置。
於614處，結束方法執行。任選地，參照例如電路設計基板上之佈建(例如藉由印刷電子器件設備及/或電子器件組裝(例如2D及/或3D)設備來佈建)，可基於數位輸出在這裡進行若干進一步設計及/或實際製造階段，為了使用例如注射成型裝備藉由熱塑性材料來進行保護或其他理由，形成基板(例如藉由熱成型裝置來形成)、以及任選地上覆模封至少部分電路及基板，其中所形成之基板可作為一嵌件設置在一模具中，以使得已由基板攜載之電路之該至少部分面向注射之塑料。替代地，可利用擠壓程序/機器。舉例而言，本發明之佈置架構之各項實施例亦可相應地設置有用於印刷、組裝、形成及/或模製之此類設備。
圖7A於700處，繪示舉例而言，待透過3D形成從基板產生之3D目標設計之一3D (側邊)投影模型之一項可行實例。此類諸如正射(ortographic)或變斜投影之投影可藉由根據本發明之佈置架構或方法、或其所提供之資料之一實施例來產生，並且較佳還予以視覺化，用於能夠檢驗及最佳化諸如布局(例如傳導走線706、電氣絕緣元件及/或電子組件708之位置)之電路設計、及/或要設置在基板上之其他特徵，諸如圖形元件、及/或導熱或絕緣元件。
如圖所示，投影面積及大致為特徵可與伸長(拉伸)密度映射關係、或由於形成所致局部材料伸長(失真)程度之其他可行指示相關聯。該等指示702可採用視覺方式，較佳為採用圖形方式，向佈置架構之操作員經由其UI來展示，以便利例如電路布局設計。接著，操作員可輕易地調整諸如走線等特徵之定位處及/或路由安排，以便避免非所欲區域，例如過度失真之區域。
圖7B於710處，繪示直接笛卡爾(對z=0)型俯視圖或仰視圖，用於便利例如基板上具有材料伸長/失真之電路706、708設計得以經由圖案/輪廓線712視覺化。
圖7C於720處，約略繪示一個僅僅例示性之1點等距投影模型，其可替代地或另外藉由本發明之一實施例來產生，並且較佳還視覺化，用於便利諸如傳導走線之電路設計之例如(2D)布局最佳化。舉例來說，如所示，等距投影亦可屬於頂端類型或底端類型。
又，與基板材料、及諸如走線材料等在形成之前定位在基板上之可能進一步材料的局部伸長(失真)有關之資訊可藉由諸如伸長密度、或伸長密度映射關係等(諸)適合的指示符722與投影相關聯，其可用適合的顏色、圖案及/或輪廓線，例如經由佈置架構之UI，採用圖形方式來說明。
等距投影特別十分適用於相當大伸長區域內諸如傳導走線或組件等特徵之詳細評量及相關最佳設計(定位、對準、路由安排等)。等距投影可被組配用以有效地說明材料之基於伸長之失真、及其上離一參考(諸如一已形成形狀之(所示)之頂端)之相關距離。這裡可注意到，等距投影720之中間伸長或失真指示符形狀或「環體」722比710處之指示符704 (對z=0之直接笛卡爾映射或投影)更寬且更大，因為指示符722建模及暗示離中心處參考點(圓頂形狀之頂端)之距離。
如上述，取決於實施例，本發明之佈置架構可支援多個不同視圖及投影，然後相同設計可使用可交替或同時(例如彼此相鄰)展示之數個不同視圖/投影來檢驗及最佳化。
本發明之範疇係由隨著申請專利範圍連同其均等論述來確定。所屬技術領域中具有通常知識者將了解的是，所揭示之實施例僅是為了說明性目的而建構，並且可輕易地準備應用許多以上原理之其他佈置架構以最為適合各種潛在使用情境。所屬技術領域中具有通常知識者將容易理解以下事實：可依據所選擇特徵來靈活且輕易地組合本發明之以上僅具例示性之實施例以提出進一步實施例。不過，可將進一步特徵引進以上或混合之實施例。
在一些情境中，本發明之一實施例可被組配用以將初始(基板)材料之可能壓縮列入考慮，亦即除了伸長以外或代替伸長，經選擇用於從初始基板產生目標設計之一程序可涉及基板之材料壓縮，以及任選地可涉及諸如其上走線等其他特徵，其可在映射關係中(例如在所用模型/模擬中)，鑑於伸長誘發處理，大致採用如已在前文中思忖過之一類似方式，將相關材料選擇、程序參數、最佳化任務等列入考慮。
不過，在如前文已簡要提及之一些實施例中，待從基板產生之目標設計可基本上屬於二維，或者用以從基板產生該目標設計之至少一程序可不必包括3D形成。舉例而言，該程序可令基板在一平面中伸長(平面型伸長)。在一些實施方案中，引進至基板之伸長可基本上屬於徑向或軸向類型。因此，舉例而言，映射技巧仍應被組配用以亦藉由恰當選擇之模擬及/或建模方案在這些情境中提供可靠且逼真之映射關係。
100‧‧‧視圖
102、104、106‧‧‧特徵
103、103B、111‧‧‧基板
105A、105B‧‧‧局部3D形狀
108‧‧‧可目視檢驗模型
110‧‧‧基板之位置及相應伸長量
112、704、722‧‧‧指示符
113‧‧‧電路系統
113A‧‧‧走線
113B‧‧‧組件
114‧‧‧3D目標設計
116、118、200‧‧‧實例
202~206、402~408‧‧‧項目
302‧‧‧已形成狀態
304‧‧‧未形成狀態
306‧‧‧所選擇位置
500‧‧‧方塊圖
502‧‧‧處理單元
503‧‧‧電腦軟體
504‧‧‧記憶體
506‧‧‧使用者介面
510‧‧‧通訊介面
511‧‧‧通訊網路
512‧‧‧資料儲存庫
514、516‧‧‧模組
518‧‧‧設計目的元件
520‧‧‧MCAD
522‧‧‧ECAD
524‧‧‧圖形/圖形設計
526‧‧‧光學設計
600‧‧‧流程圖
602~614‧‧‧步驟
620‧‧‧特性化材料
622‧‧‧程序
700‧‧‧3D (側邊)投影模型
702‧‧‧指示
706‧‧‧傳導走線
708‧‧‧電子組件
710‧‧‧直接笛卡爾
712‧‧‧圖案/輪廓線
720‧‧‧1點等距投影模型
接下來，本發明將參照附圖予以更詳細地說明，其中：
圖1A經由一通用草圖繪示本發明之各種原理，該草圖根據實行一相應方法之一電子佈置架構之一項實施例，代表例如一UI之若干潛在特徵。
圖1B根據本發明之一實施例，繪示便利之電路布局設計之各項態樣。
圖1C繪示透過實際形成可實質為平面型之一初始基板、或至少模擬或大致建模該形成所取得之一3D目標設計、或其數位螢幕表示型態之一實施例。
圖1D繪示圖1C上有視覺化拉伸(密度)指示符之實施例。
圖2根據本發明，繪示2D至3D工作流程之一項實施例。
圖3根據本發明，繪示3D至2D工作流程之一項實施例。
圖4經由高階方塊圖及流程圖之一組合，繪示本發明之各項較佳實施例之不同特徵及相關概念。
圖5係一方塊圖，代表根據本發明之佈置架構之一實施例、及相關外部或整合式(取決於該實施例)特徵及實體。
圖6係一流程圖，揭示根據本發明之一方法之一實施例。
圖7A繪示可藉由本發明之一實施例產生並且亦較佳為視覺化之3D投影之一項可行實例，用於檢驗及最佳化諸如布局(例如傳導走線、電氣絕緣元件及/或電子組件之位置)之電路設計、及/或要設置在基板上之其他特徵，諸如圖形元件、(其他)光學元件、及/或導熱或絕緣元件。
圖7B繪示一俯視圖/仰視圖類型之直接笛卡爾映射關係(對z=0)，其可藉由本發明之一實施例來產生並且亦有助益地視覺化，以用於諸如電路設計之布局最佳化等設計目的。
圖7C繪示一較佳等距投影之一實例，從材料伸長導因於其形成是在由其建立一機械3D目標設計時發生之對觀點來看，該等距投影可藉由本發明之一實施例來產生並且亦有助益地視覺化，以便利例如(2D)布局最佳化，諸如傳導走線之電路設計。

Claims (11)

  1. 一種用於便利與三維(3D)目標設計相關之電路布局設計、待由諸如伺服器及/或個人電腦等一或多個至少功能連接之電腦裝置執行之方法，其包含： - 取得並將資訊儲存在一資料儲存庫中，特性化適用於在經受諸如3D形成等處理之電氣絕緣基板上產生導電結構之電路的材料及/或程序， - 接收設計輸入，該設計輸入特性化 - 待從一基板產生之3D目標設計，較佳為3D表面及/或固體目標設計，任選地係藉由涉及3D形成之一程序所產生， - 待設置在該基板上、定義於2D及/或3D域中之目標電路設計， - 基板，並且較佳還有 - 3D 形成程序， - 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中對應於該所接收設計輸入之資訊，來確定該3D目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，包括該電路設計之位置，其中該映射技巧更被組配用以在該映射關係中將該基板於從其產生該3D目標設計期間之伸長列入考慮，以及 - 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為一製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
  2. 如請求項1之方法，其更包含：在一製造設備中接收至少部分該輸出，並且在該基板之處理之前，任選地在3D形成之前，根據該所接收之輸出，藉由該設備將該電路設計設置到該基板上。
  3. 如請求項2之方法，其更包含：任選地利用熱成型，朝向該3D目標設計進行該電路攜載基板之3D形成。
  4. 如請求項3之方法，其更包含藉由熱塑性材料來至少部分地上覆模封該已形成電路攜載基板，以任選地至少部分地將該電路嵌入其中。
  5. 一種用於便利與三維(3D)目標設計相關之電路布局設計、待由諸如伺服器及/或個人電腦等一或多個電腦裝置執行之方法，其包含 - 取得並將資訊儲存在一資料儲存庫中，特性化透過諸如熱成型之形成來產生用於電子器件之一3D基板時適用之一或多種材料及程序， - 接收設計輸入，其至少特性化要透過3D形成一基板來產生之3D目標設計，較佳為表面及/或固體目標設計， - 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中之資訊，來確定該3D形成前該3D目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，其中該映射技巧更被組配用以回應於該3D形成而估計該基板之伸長，並且在該映射關係中將其列入考慮，以及 - 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為電路布局設計設備或製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
  6. 一種在一非暫時性電腦可讀承載媒體中具體實現之電腦程式產品，其包含令一電腦執行以下操作之指令： - 取得並將資訊儲存在一資料儲存庫中，特性化適用於在經受諸如3D形成等處理之電氣絕緣基板上產生導電結構之電路的材料及/或程序， - 接收設計輸入，該設計輸入特性化 - 待從一基板產生之3D目標設計，較佳為3D表面及/或固體目標設計，任選地係藉由涉及3D形成之一程序所產生， - 待設置在該基板上、定義於2D及/或3D域中之目標電路設計， - 基板，並且較佳還有 - 3D 形成程序， - 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中對應於該所接收設計輸入之資訊，來確定該3D目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，包括該電路設計之位置，其中該映射技巧更被組配用以在該映射關係中將該基板於從其產生該3D目標設計期間之伸長列入考慮，以及 - 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為一製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
  7. 如請求項6之電腦程式產品，其更令一電腦執行以下操作： 在一製造設備中接收至少部分該輸出，並且在該基板之處理之前，任選地在3D形成之前，根據該所接收之輸出，藉由該設備將該電路設計設置到該基板上。
  8. 如請求項6之電腦程式產品，其更令一電腦執行以下操作： 任選地利用熱成型，朝向該3D目標設計進行該電路攜載基板之3D形成。
  9. 如請求項6之電腦程式產品，其更令一電腦執行以下操作： 藉由熱塑性材料來至少部分地上覆模封該已形成電路攜載基板，以任選地至少部分地將該電路嵌入其中。
  10. 如請求項6之電腦程式產品，其更令一電腦執行以下操作： - 取得並將資訊儲存在一資料儲存庫中，特性化透過諸如熱成型之形成來產生用於電子器件之一3D基板時適用之一或多種材料及程序， - 接收設計輸入，其至少特性化要透過3D形成一基板來產生之3D目標設計，較佳為表面及/或固體目標設計， - 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中之資訊，來確定該3D形成前該3D目標設計之位置與該基板之間的一映射關係，其中該映射技巧更被組配用以回應於該3D形成而估計該基板之伸長，並且在該映射關係中將其列入考慮，以及 - 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為電路布局設計設備或製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
  11. 一種用以便利與三維(3D)目標設計相關之電路布局設計的電子佈置架構，其任選地包含一或多個伺服器，該佈置架構包含至少一個用於轉移資料之通訊介面、至少一個用於處理指令及其他資料之處理器、以及用於儲存該等指令及其他資料之記憶體，該至少一個處理器係根據該等所儲存指令被組配用以造成： - 取得並將資訊儲存在由該記憶體收容之一資料儲存庫中，特性化透過諸如熱成型、真空形成、或低壓形成之3D形成來產生用於電子器件之一3D基板時適用之一或多種材料及程序， - 接收設計輸入，其至少特性化要透過3D形成一基板來產生之3D目標設計，較佳為表面及/或固體目標設計， - 透過利用一所選擇映射技巧，施用該所接收設計輸入、及該資料儲存庫中之資訊，來確定該3D目標設計之位置與未形成基板之間的一映射關係，其中該映射技巧更被組配用以回應於該3D形成而估計該基板之伸長，並且在該映射關係中將其列入考慮，以及 - 建立及向一接收實體提供數位輸出，諸如至少一個電腦可讀檔案，包含指出該映射關係之人類及/或機器可讀指令，該接收實體諸如為一電路布局設計設備或製造設備，例如印刷、電子器件組裝及/或形成設備。
TW107144800A 2017-12-13 2018-12-12 用以便利與三維結構相關之電子器件設計的佈置架構及方法(二) TWI684111B (zh)

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