用于承载电子器件的多层结构及其相关制造方法技术

技术编号:23904378 阅读:72 留言:0更新日期:2020-04-22 12:38
集成多层结构(100、200、300、400、500、600、700),包括:第一基板膜(102),具有第一侧(102A),所述第一基板膜包括电气上基本绝缘的材料,所述第一基板膜优选为可成形的并且可选地为热塑性的;塑料层(112),模塑到第一基板膜的所述第一侧上从而至少部分地覆盖第一基板膜的所述第一侧;以及电路(104、106、204、205),可选地包括电子部件、机电部件和/或电光部件,设置在第一基板膜的第二侧上,所述电路在功能上连接到第一基板膜的第一侧。

Multilayer structure used to carry electronic devices and related manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于承载电子器件的多层结构及其相关制造方法做成本申请的项目接收到来自授权协定第725076号下的欧盟地平线2020研究和创新项目的资助。
总体上,本专利技术涉及电子相关器件、结构以及制造方法。特别地,但不排外地,本专利技术涉及提供一种集成多层结构,该集成多层结构包括布置在基板膜上的多个电子部件和设置在膜上的模塑(molded)层。
技术介绍
通常,在电子器件和电子产品的背景下,存在各种不同的层叠组件和结构。电子器件与相关商品的集成背后的动机可能如同相关使用背景一样多样化。当所得方案最终呈现出多层性质时,比较常见的是追求小型化、轻质化、材料节省、成本节省、性能增加或者仅仅是部件的有效填充。进而,相关联的使用情景可涉及产品包装或食物外壳、设备壳体的视觉设计、可佩戴电气器件、个人电子设备、显示器、检测器或传感器、车辆内部、天线、标签、车辆电子器件等。电子器件(诸如,电子部件、IC(集成电路)、以及导体)通常可通过多种不同的技术设置到基板元件上。例如,制成的电子器件(诸如,各种表面安装器件(SMD))可安装在基板表面上,基板表面最终形成多层结构的内部或外部相接层。另外,落入术语“印刷电子器件”之下的技术可用于实际直接产生电子器件并且实质上添加于相关联的基板。术语“印刷”在这方面是指能够通过基本增材印刷方法由印刷品产生电子器件/电气元件的各种印刷技术,包括但不限于丝网印刷、柔性板印刷以及墨喷式印刷。所使用的基板可以是柔性的有机的印刷材料,然而不总是这种情形。基板可设置有电子器件并且通过塑料制品包覆模塑,从而利用至少部分地埋入模塑层中的电气器件建立多层结构。因此,电气器件可从环境中隐藏并且保护其免受环境条件(诸如,湿度、物理冲击或者灰尘)的影响,而模塑层在美学、转移介质、尺寸等方面可进一步具有各种附加用途。然而,即使当多层结构装载有各种电子器件时,其可能仍不一定总是单独(即,自动)完全发挥作用。反之,可能不得不向其提供各种外部电源、数据和/或控制连接,这通常需要提供电连接器和相关布线,即使无线连接可应用,也是同样情况。在一些情景中,当目标部件定位在多层结构内部深处时,建立所需物理连接和连接本身的布局可能变得相当复杂。而且,由于封装部件可能例如因降温(诸如,其对流)减弱而容易变得过热,因此将电子器件埋入多层结构内所导致的高集成度和例如相关材料层的绝缘性可能会引起有关相关的热管理的问题。仍然地,在一些情景中,结合多层结构使用的电子器件(例如,引用发光部件)的性质可以使得它们容易妨碍整体结构和/或其他埋入元件的功用或使其外观劣化,如考虑到例如上述发光部件的背景下的光泄露。相应地,由于相邻或邻近的其他部件或材料所引起的干扰,在多层结构中包含某些电子器件可能会妨碍它们功能优化或者甚至样式不够美观。更进一步地,一些电子部件包括移动零件(例如,引用机电器件),其利用电力产生机械运动,或者反之亦然。因此,将这种元件埋入多层结构内(例如,埋入固体材料层内)可能会明显妨碍部件操作,或者不得不执行繁琐的测量用以在结构内准备例如必要的内部空腔从而实现其中的移动零件的充分运动。此外,在一些应用中,部件(诸如,传感器)恰恰不能定位在例如封闭结构内以充分地进行其预期功能,这种功能需要与环境进行交互,诸如,测量相关特性。最终,一些部件可能需要这种复杂的布局或通常大的空间或表面面积,它们作为夹在材料层之间的埋入部件包含于其中在许多使用情景和背景中并不是切实可行的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,在集成的多层结构以及埋入其中的电子器件的背景下至少减轻与现有解决方案相关联的上述缺点中的一个或多个。上述目的通过根据本专利技术的多层结构和相关制造方法的各种实施方式来实现。此外,提供了一种用于多层结构的基板以及相关制造方法。根据本专利技术的一个实施方式,一种集成多层结构,包括:第一基板膜,具有第一侧和相对的第二侧,所述第一基板膜包括电气上基本绝缘的材料,优选地,所述第一基板膜为可成形的和/或热塑性的,塑料层,诸如,热塑性或热固性塑料层,模塑到第一基板膜的所述第一侧上从而至少部分地覆盖第一基板膜的所述第一侧,以及电路,优选地,包括至少一个电子部件、机电部件和/或电光部件,设置在第一基板膜的第二侧上,所述电路在功能上连接到第一基板膜的第一侧。在各种实施方式中,第二(基板)膜可设置在模塑塑料的相对侧上。从多层结构的典型的但不是唯一可能的使用情景的观点看,第一膜的第一侧可被认为是面向结构的前侧,因此也被配置为面向结构或其主设备的用户和/或使用环境,因此从更接近它们的用户/环境/主设备的视角看,可选的第二膜在包含于结构中时可被视为结构的前膜,而第一膜可相应被视为背膜。然而,技术人员应该想起一事实,即在一些其他实施方式中,不同于以上情景,方向性(诸如,“前方”或“后方”)的问题可能不会起到类似的作用(例如,如果结构完全埋入于主设备/主结构中),或者结构可仅对齐。考虑到第一和第二膜的尺寸、材料、形状、通孔和/或其他特征(诸如,部件或者通常承载的电路),第一膜和第二膜可彼此相似或不同。第二膜还可以(作为第一膜)用作各种特征的基板,各种特征包括例如设置在其第一和/或第二侧上的图形和/或电子器件,可选地安装的和/或印刷的电子器件和/或迹线、导体、接触焊盘、遮挡件、冷却/热控制、或绝缘元件,因此从与主基板膜或第一基板膜相对的方向面向模塑层。第二膜可连同第一膜一起定位(即,插入)于模具中,从而使得塑料材料注入到它们之间。可替换地,第二膜可使用例如粘合剂、升高的温度和/或基于压力的接合通过切实可行的层压技术层叠到模塑层上。在一些实施方式中,第二膜与第一膜通过在它们之间设置导电材料而相互电连接。此外或可替换地,膜或膜上的特征可通过相关电磁场或电磁通量彼此无线电连接或电磁连接,或与例如为外部元件(诸如,用户的手、手指或(其他)触针)无线电连接或电磁连接。在各种实施方式中,第一基板膜和可选的第二基板膜可以包括或由多种材料(诸如,有机或生物材料,诸如,木材、皮制品或(例如,基于棉花、羊毛、丝或亚麻的)织物),或这些材料彼此的任何组合和/或与塑料或聚合物或金属的组合组成。膜通常至少包括或者由热塑性或其他可成形的(诸如,可热成形的)材料组成。然而,膜材料可至少局部电气上基本绝缘,例如,电介质。在一些其他实施方式中,材料可至少局部导电。在一些实施方式中,第二膜可配置有导电(例如,金属)和/或绝缘(例如,大多为塑料的)材料,从而控制(引导、减弱(屏蔽)、加强等)在结构中例如更深的外电场的特性。通常,在各种实施方式中,模塑层的任意侧上实际可存在一个或多个彼此相似或不同的(基板)膜和/或其他材料层。它们可以承载电路(诸如,多个电子部件、迹线、接触焊盘、屏蔽元件、图形(例如,形成的基于油墨或油漆着色的形状或埋入的光学(例如,折射和/或衍射的)微结构)、冷却元件或热电元件、和/或其他特征、或不包含它们。在各种实施方式中,图形或图形层可通过使用例如IML技术设置在结构中,其中,设置有图形的膜用作模具本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.集成多层结构(100、200、300、400、500、600、700),包括:/n第一基板膜(102),具有第一侧(102A)和相对的第二侧(102B),所述第一基板膜包括电气上基本绝缘的材料,/n塑料层(112),模塑到所述第一基板膜的所述第一侧上以至少部分地覆盖所述第一基板膜的所述第一侧,以及/n电路(104、106、204、205),设置在所述第一基板膜的上述第二侧上,所述电路在功能上连接到所述第一基板膜的所述第一侧。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170825 US 15/687,0951.集成多层结构(100、200、300、400、500、600、700),包括:
第一基板膜(102),具有第一侧(102A)和相对的第二侧(102B),所述第一基板膜包括电气上基本绝缘的材料,
塑料层(112),模塑到所述第一基板膜的所述第一侧上以至少部分地覆盖所述第一基板膜的所述第一侧,以及
电路(104、106、204、205),设置在所述第一基板膜的上述第二侧上,所述电路在功能上连接到所述第一基板膜的所述第一侧。


2.根据权利要求1所述的结构,包括在所述塑料层的远离所述第一基板膜的一侧上的第二基板膜(103),可选地将图形和/或电路容纳于所述第二基板膜上,其中,所述第二基板膜可选地包括聚合物、有机材料、生物材料、皮革制品、木材、纺织品、织物和/或金属。


3.根据权利要求2所述的结构,其中,所述第二基板膜具有第一侧和相对的第二侧,所述第二基板膜的所述第二侧面向模塑的所述塑料层并且所述第二基板膜的所述第二侧上设置有多个特征,所述多个特征可选地至少包含电路。


4.根据任一前述权利要求所述的结构,包括埋入的颜色或图形层(108、508),所述颜色或图形层优选地表现出所选择的颜色、图、图标、图形图案、符号、文本、数字、字母数字和/或其他视觉指示特征(108A、508A)。


5.根据任一前述权利要求所述的结构,其中,多个导体印刷到所述第一基板膜的所述第二侧上并且可选地连接到设置于所述第一基板膜的所述第二侧上的至少一个部件,所述多个导体可选地限定迹线、电极和/或接触焊盘,其中,至少部分所述导体可选地在所选择的波长基本光学透明,所选择的波长诸如可见光。


6.根据任一前述权利要求所述的结构,其中,所述电路包括光源,所述光源可选地为LED,所述结构优选进一步包括设置在所述第一基板膜的所述第二侧上的导光件以引导所述光源发射的并且内耦合到所述导光件的光,以使所述光在所述导光件内传播并且朝向所述第一基板膜和所述塑料层通过所选择的表面出射,其中,所述第一基板膜和所述塑料层包括光学透射材料,优选地,所述光学透射材料对于所述光源发射的波长是基本透明或至少半透明的材料,所述光源发射的波长可选地包含可见光。


7.根据任一前述权利要求所述的结构,包括设置在基板膜的第一侧上并且至少部分地埋入所述塑料层中的另外的电路(104、704),所述另外的电路可选地包含电子部件、电光部件或机电部件,这些部件可选地包含光源,所述光源诸如LED。


8.根据任一前述权利要求所述的结构,其中,多个导体印刷到所述第一基板膜的所述第一侧上并且可选地连接到设置于所述第一基板膜的所述第一侧上的至少一个部件,所述多个导体可选地包括迹线、电极和/或接触焊盘,其中,至少部分所述导体可选地在所选择的波长处基本光学透明,所选择的波长可选地包含可见光。


9.根据任一前述权利要求所述的结构,其中,至少所述第一基板膜至少局部表现出成形的、基本上三维的非平面的形状。


10.根据任一前述权利要求所述的结构,包括导电通孔,所述导电通孔延伸通过所述第一基板膜,优选地,所述导电通孔用于连接所述第一基板膜的两侧上的电路。


11.根据任一前述权利要求所述的结构,包括位于所述第一基板膜的所述第二侧上的保护层,所述保护层优选地是可选地热塑性或热固性材料的模塑层,优选地,所述保护层覆盖所述至少一个部件的至少部分,所述保护层的所述材料可选地与所述塑料层的材料不同。


12.根据任一前述权利要求所述的结构,其中,所述电路包括选自由以下各项所组成的组的至少一个特征:电子部件、电光部件、机电部件、辐射发射部件、发光部件、LED(发光二极管)、OLED(有机LED)、辐射检测部件、光检测部件、光电二极管、光敏晶体管、光伏器件(诸如,电池)、传感器、大气传感器、气体传感器、温度传感器、湿度传感器、微机械部件、开关、接触开关、接近开关、触摸传感器、接近传感器、电容性开关、电容传感器、投射电容性开关或传感器、单电极电容性开关或传感器、多电极电容性开关或传感器、自电容传感器、互电容传感器、感应传感器、传感器电极、UI(用户界面)元件、用户输入元件、振动元件、通信元件、数据处理元件以及数据存储元件。


13.根据任一前述权利要求所述的结构,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:安蒂·克雷嫩罗纳德·哈格米科·海基宁
申请(专利权)人:塔克托科技有限公司
类型:发明
国别省市:芬兰;FI

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