用于制造机电结构的方法，该方法包括：在基本上平坦的膜上产生导体和/或图形106，与所期望的膜的三维形状相关地将电子元件附接在所述膜上108，将容纳电子元件的所述膜成形为基本上三维的形状110，通过基本上在所述膜上模制，使用基本上三维的膜作为在注射模制过程中的插入件112，其中在膜的表面上附接优选的材料层，形成机电结构。还公开了用于执行所述方法的相应装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
总体上，本专利技术涉及电子设备中所包括的机电结构。特别地，但是不排他地，本专利技术涉及形成带有嵌入部件和元件的三维单基板机电结构的方法。
技术介绍
不同机电设备的制造方法已经取得了巨大的进步，特别是由于移动设备以及具有例如精密显示器和交互式/响应式盖特征的诸如此类的设备已经成为了越来越常用的消费电器。这种设备包括具有众多功能的精密触摸屏、触摸表面等等，这些功能相应地要求使用不同的并且通常是精细的部件。对于产品的多种功能和直观性的日益增加的用户需求已经促成了用户希望设备不限制它们的用途的情况。相反地，所有设备都应该能够而非限制以即时直观的方式来使用。同时，由于设备的外部设计以及内部所使用的部件已经需要随着动态市场需求而发展和变化，所以对于更加敏捷和灵活的制造的需求已经变得越来越明显了。这就造成了对一种与壳体结构(不管是二维的还是三维的)有关的能够包括各种不同部件的制造方法的真正需求。虽然部件已变得越来越小并且越来越具有柔性，但是与印刷型电子器件相比，很多部件仍然是相对庞大的。虽然印刷型电子器件已经为薄的、柔性的和快速制造的结构开辟了道路，但是大量部件仍然不能通过印刷来制造。另外，形成带有嵌入的电子部件的三维基板和壳体结构目前是通过首先将基板成型，然后将部件附接至已经成型的三维基板来实现的。将部件附接在这种三维基板上造成了一种不利的情况：部件附接在倾斜表面上，与在平坦的表面上附接部件的方法相比时，这从制造的角度看会造成不准确性并且在其他方面也是困难且耗时的。一些其他方法提出将部件置于基板上(在优选的位置处)，然后在基板上模制，该基板作为插入件；该方法在大多数情况下通过注射模制来执行。该方法容易造成很多错误和失败，因为部件需要高度精确地置于正确的位置，然后在整个模制过程中都保持在那里。该方法的另一困难之处在于随着熔融材料冷却下来而造成的有些剧烈的温度变化。这些要求一起导致了非常困难的情况，其中确实出现了诸多故障单元。更进一步地，该方法不提供用于真正三维成型的手段，因为基板被用作插入件，基板在该过程中没有显著地改变其形状。另外，每次模制只能一次完成；在基板和其中的部件已经包覆模制为形状并且电路部件结构如此设定之后，就不能修复瑕疵了。一些其他制造方法包括使用由在彼此上堆积和附接的许多层或基板构成的层压表面。然而，这些方法也具有缺点，例如从平坦到三维的延展性有限。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的目的是至少克服现有技术的装置中明显的一个或多个上述缺陷，特别是在允许各种电子元件在成型和涂覆或封装之前有效地集成在平坦的表面上的制造方法和装置的背景下。一般来说，该目的是通过根据本专利技术的制造方法和用于执行该方法的相应装置来实现的。本专利技术的最有利的方面之一是其允许电子元件置于基本上平坦的表面上，然后将容纳电子元件的表面从平坦的成型为基本上(在实际情况下)任何所期望的三维形状。更进一步地，本专利技术包括一种与膜将被模制成的形状和设计有关的用于将元件放置和附接在能三维成形的膜上的方法和系统。本专利技术的另一有利方面是其通过仅使用一个膜来容纳电子器件、图形和其他所用的内容物最小化了对于分层膜和涂覆膜和片状结构的需求，所述分层膜和涂覆膜和片状结构常常是层压多层所导致的。本专利技术的其他有利方面是电子电路和元件可以附接在平坦的表面上，然后，在根据任何优选的形状将基板成形为基本上三维之前，测试电子电路和元件的运行。根据本专利技术的一个方面，一种用于制造机电结构的方法包括：-在基本上平坦的膜上产生导体和/或图形，-与所期望的膜的三维形状相关地将电子和/或功能元件(如MEMS)附接在所述膜上，-将容纳电子元件的所述膜成形为基本上三维的形状，-通过基本上在所述膜上模制，使用基本上三维的膜作为在注射模制过程中的插入件，其中在膜的表面上附接优选的材料层，形成机电结构。根据本专利技术的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜可以是基本上柔性的。根据本专利技术的一个示例性实施方式，膜包括基板。根据一个示例性实施方式，膜包括印刷电路板(PCB)或印刷线路板(PWB)。根据本专利技术的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜优选地是均匀的和非层压的，即非层压片。根据本专利技术的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜可以包括层压结构。根据本专利技术的一个示例性实施方式，基本上平坦的膜可以包括涂层。根据本专利技术的一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体优选地包括印刷。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体可以包括布线。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体可以包括焊接。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，在所述膜上产生导体可以包括使用印刷电路板(PCB)或印刷线路板(PWB)。根据本专利技术的一个示例性实施方式，在所述膜上产生图形可以优选地包括印刷。根据本专利技术的一个示例性实施方式，在所述膜上产生图形可以包括涂刷(painting)。根据本专利技术的一个示例性实施方式，所使用的电子元件本质上可以是电子的、电光的、电声的、压电的、电的和/或机电的。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，电子元件可以包括表面贴装技术(SMT)实体、通孔实体或倒装芯片实体。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，所述电子元件可以包括基本上柔性的部件。根据本专利技术的又一个示例性实施方式，电子元件可以是印刷实体。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，其中电子元件可以是印刷实体，所述元件可以印刷在基本上平坦的膜上。根据本专利技术的又一个示例性实施方式，其中电子元件可以是印刷实体，所述元件可以印刷在别的地方(例如位于可以在印刷之后或之前切成适当的片的分立的基板上)，在此之后，所述元件可以附接在基本上平坦的膜上。根据本专利技术的一个示例性实施方式，电子元件可以例如通过可选地基本上柔性的和/或导电的胶、膏或其他粘合剂而附接至膜。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，元件可以通过锚固被附接。根据本专利技术的一个示例性实施方式，电子元件的附接是相对于所期望的膜的形状来实现的。在将膜从基本上平坦的成形为三维的过程中，膜和其上包括的元件经受物理应力，例如应变、扭曲和压缩。这些力不仅是由膜的弯曲和延展而造成的，而且也是由过程所需的温度而造成的。根据本专利技术，附接元件的过程可以包括许多单独或同时的顺序。根据本专利技术的一个示例性实施方式，一种附接电子元件的可选的顺序可以包括通过例如计算机辅助建模(CAD)、模型建构或三维表面应变测量，其例如通过均匀的方形网格图案或圆形网格图案或任何其他适合的成形图案来执行，以模型化三维膜的三维设计的形状。模型化可以包括应变、力、尺寸、热和应力分析的参数以及可能的失败，例如由将基本上平坦的膜成形为基本上三维时所引起的膜破裂。模型化可以包括结构的应力分析。模型化还可以包括制造分析用于制造过程(例如铸造、模制和其他成形制造方法)的过程模拟。本专利技术的一个示例性实施方式的另一个可选的顺序可以包括根据三维膜设计的表面形状选择元件的方位。通常，这意味着根据其上元件要被附接至的表面的形状来放置元件，使得膜的平坦的表面区域的变形相对于元件的靠着膜的所述表面区域的表面区域是尽可能地小的。更具体地，膜表面的曲率(所述曲率是由膜的三维成形而造成的)大小相对于面对元件的表面投影应当最小化。根据三维表面上的假设曲率设定元件的方位，因为由变形造成的曲率和/或应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造机电结构的方法，包括：‑在基本上平坦的膜上产生导体和/或图形106，‑与所期望的膜的三维形状相关地将电子元件附接在所述膜上108，‑将容纳所述电子元件的所述膜成形为基本上三维的形状110，‑通过基本上在所述膜上模制，使用基本上三维的膜作为在注射模制过程中的插入件112，其中在所述膜的表面上附接优选的材料层，形成机电结构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.27 US 61/883,4841.一种用于制造机电结构的方法，包括：-在基本上平坦的膜上产生导体和/或图形106，-与所期望的膜的三维形状相关地将电子元件附接在所述膜上108，-将容纳所述电子元件的所述膜成形为基本上三维的形状110，-通过基本上在所述膜上模制，使用基本上三维的膜作为在注射模制过程中的插入件112，其中在所述膜的表面上附接优选的材料层，形成机电结构。2.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述膜是基板，优选地是印刷电路板(PCB)或印刷线路板(PWB)。3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述膜可选地基本上是柔性的。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述基本上平坦的膜能够包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、二醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯酸聚合物或它们的混合物。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述导体和/或图形是通过印刷产生的，印刷技术选自以下中的至少一种：丝网印刷、旋转丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、喷墨印刷、移印、蚀刻、转移复合或薄膜沉积。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所附接的电子元件可选地是柔性实体、预制好的表面贴装技术(SMT)实体、通孔实体、倒装芯片实体或印刷实体。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电子元件能够通过印刷在所述基本上平坦的膜上而产生。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电子元件能够通过印刷在基板(即，除了所述基本上平坦...
【专利技术属性】
技术研发人员：米科·海基宁，亚尔莫·萨斯科，亚尔科·托威宁，帕沃·尼斯卡拉，米科·丝珀帕瑞，帕西·拉帕纳，安蒂·科瑞宁，
申请(专利权)人：塔科图特科有限责任公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI
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