集成功能多层结构和其制造方法技术

一种集成功能多层结构(100)，其包括：衬底膜(102)，所述衬底膜被成型为或可成型为展现出选定形状(103)；以及多个功能元件(110，112，114，210)，所述多个功能元件优选地包含光学元件、机械元件、光电元件、电气元件和/或具体地电子元件，如导体(112)、绝缘体(114)、组件(110，210)和/或集成电路(110，210)，所述多个功能元件在所述形状(103)的一定接近度中设置在所述衬底膜上；其中所述衬底膜(102)进一步设置有结构调整元件(116，316，416，616，716，816，916，1016)，所述结构调整元件任选地包括细长形状(316，416)、圆周形状(616，716)或其它选定形状，所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底膜在所述形状的所述接近度内的诱导性变形，所述诱导性变形任选地包含拉伸、弯曲、压缩和/或剪切。提出了相关制造方法。提出了相关制造方法。提出了相关制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成功能多层结构和其制造方法


[0001]本专利技术总体上涉及结合了如电子元件、机械元件或光学元件等功能特征的功能性集成结构。特别地，但非排他地，本专利技术涉及结构的衬底层经受导致其变形的处理活动的情况。

技术介绍

[0002]在不同功能集合的背景下，例如在电子和电子产品领域，存在各种不同的堆叠式组合件和多层结构。涉及例如电子、机械或光学特征的功能集成背后的动机可以与相关的使用背景一样多样化。当所得的解决方案最后展现出多层性质时，相对经常寻求的是尺寸节约、重量节约、成本节约或者仅仅是组件的高效集成。相关联的使用场景进而可以涉及产品包装或产品盒、装置外壳的视觉设计、可穿戴电子装置、个人电子装置、显示器、检测器或感测器、车辆内饰、天线、标签和车辆电子装置等。
[0003]通常可以通过多种不同的技术将如电子组件、IC(集成电路)和导体等电子装置设置到衬底元件上。例如，可以在最终形成多层结构的内或外界面层的衬底表面上安装如各种表面安装装置(SMD)等现成的电子装置。另外，可以应用属于术语“印刷电子装置”下的技术以实际地将电子装置直接且另加地产生到相关联的衬底上。术语“印刷”在此背景中是指能够通过基本上增材印刷工艺从印刷品产生电子装置/电元件的各种印刷技术，包含但不限于丝网印刷、柔性版印刷和喷墨印刷。所使用的衬底可以是有机的柔性印刷材料，然而情况并非总是如此。
[0004]此外，注射模制的结构电子装置(IMSE)的概念涉及构建呈多层结构的形式的功能装置和其各部分，所述多层结构尽可能无缝地包封电子功能。IMSE的特性还在于电子装置通常根据整个目标产品、部分或一般设计的三维(3D)模型被制造成真实3D(非平面)形式。为了在3D衬底上和相关联的最终产品中实现电子装置的期望3D布局，仍然可以使用二维(2D)电子装置组装方法将电子装置设置在最初平面的衬底如膜上，因此，已经容纳电子装置的衬底可以成型为期望的三维即3D形状并且例如由适合的塑料材料进行包覆模制，所述适合的塑料材料覆盖并且包埋有如电子装置等底层元件，从而保护并且潜在地隐藏元件以免受环境影响。另外的层和元件可以自然地添加到构建中。
[0005]在将如机械组件、光学组件或电气组件(如果不是的话，则具体地为电子组件)等元件产生或安装到例如如热塑性薄膜等薄膜型衬底、一块织物或皮革片材上时，衬底或至少间接连接到元件的周围的其它层随后可能会经受涉及例如扭曲、拉伸、压缩或弯曲的力，这可能使元件(如果不是的话，则为衬底本身)断裂或从所附接元件分离。
[0006]结合如电子装置封装体(例如薄四方扁平封装体(TQFP))等可以说是具有许多优选特性(如从例如IMSE技术的角度来看，相当易于管理的接触密度)的元件或其它组件，已进一步发现，在如包覆模制等各个加工阶段期间，此类元件很容易将空气捕集在其下方，这可能进而减小相关联的接触区域的实际大小。
[0007]然而，直接包埋例如TQFP和其它封装体或一般元件，如在硬树脂中一样，尚未发现
完全适用的方法，尤其是在涉及宽温度范围的场景中，因为相关特征之间存在较大的热膨胀系数(CTE)不匹配，这可能最终导致结构撕裂并失效。较大的封装体或元件在如成型(例如热成型)承载衬底膜等某些处理阶段也可能具有挑战性，因为相关的触点可能会被撕裂和丢失。
[0008]当结构的刚度发生剧烈变化时，考虑到衬底膜上可能未充分填充的元件(如组件或模块)边缘处的位置，可能会出现由热成型期间的拉伸等引起的薄膜变形的大瞬态，这进而会对相邻的可能更脆弱的材料(如绝缘层、导电层和/或彩色油墨层)造成过大的压力。
[0009]通常，当如导体迹线或相关交叉结构等元件相对于承载衬底膜的表面轮廓定位在极端型半径附近时，所述元件可能会撕裂和失效。例如，交叉器中使用的导电油墨可能比标准导电油墨更脆，这增加了在例如绝缘体边界和相当大的曲率的衬底附近发生故障的风险。绝缘体印刷件通常更耐拉伸，因此会在其边缘处造成瞬态变形，最重要的是在绝缘体末端和覆盖的交叉导电油墨连接到更标准的导电油墨的地方。
[0010]仍进一步地，在要使用如导电油墨等更硬的材料(与如塑料膜本身等衬底相反)在3D(衬底)表面上建立如屏蔽影线或天线等大的特征的情况下，更硬的材料可能会导致不期望的效果，如薄膜上周围特征和薄膜本身的变形、折叠甚至撕裂，从而可能损坏工件。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是在一体结构的背景下至少减轻与已知解决方案相关的缺点中的一个或多个缺点，其中如衬底(膜)等包含的或待包含的特征中的至少一些包含的或待包含的特征例如在结构的加工或制造、安装结构或使用结构期间经受变形诱导力。
[0012]所述目的通过集成功能多层结构的各个实施例和用于提供集成功能多层结构的相关方法来实现。
[0013]根据第一方面，提供了一种集成功能多层结构。多层结构包括衬底膜，所述衬底膜被成型为或可成型为(任选地热成型的)展现出选定，优选地三维非平坦形状。此外，多层结构包括多个功能元件，所述多个功能元件优选地包含例如光学元件、机械元件、光电元件、电气元件和/或具体地电子元件，如导体，例如迹线或“布线”、绝缘体、组件和/或集成电路，所述多个功能元件在成型的非平坦形状的一定接近度中设置在衬底膜上。衬底膜进一步设置有结构调整元件，所述结构调整元件任选地包括或限定细长形状、圆周形状和/或其它选定形状。所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底膜在所述形状的所述接近度内的例如过程诱导性如成型诱导性变形，所述诱导性变形任选地包含拉伸、弯曲、压缩和/或剪切，所述形状包括例如成型的非平坦形状或由其组成。结构调整元件可以包含例如导电材料(例如导电油墨)或电绝缘材料(例如绝缘油墨或例如塑料/聚合物、陶瓷或玻璃)。例如，调整元件通常可以是可安装的或可印刷的。
[0014]例如，包含在多层结构中的衬底膜可以指代这样的元件：其中三个维度中的一个维度(例如z，如“厚度”)相对于其它两个维度(例如x和y)明显更短。衬底膜至少在某些地方可以是柔性的和可弯曲的。然而，衬底膜最初可以是平坦的。
[0015]在优选的实施例中，多层结构进一步可以包括塑料层，任选地热塑性层，所述塑料层产生，任选地模制，如注射模制或浇铸，在所述衬底膜上并且将多个功能元件中的至少一部分功能元件和/或结构调整元件的至少一部分包埋在所述塑料层中。
[0016]在各个实施例中，衬底膜可以限定或至少局部地包括3D，优选地热成型的非平坦形状，并且结构调整元件可以被配置成控制衬底在3D非平坦形状的接近度内的变形，所述变形优选地包括对变形力在选定方向上的分布的控制。
[0017]然而，功能元件中的一个或多个功能元件可以包含例如具有自己的衬底(“子衬底”)的子组合件和元件，如由(子)衬底承载的电气或具体电子元件，如电气节点。
[0018]在各个实施例中，代替或除了在衬底膜上布置如电气元件等功能元件使得其基本上从衬底膜的任何侧凸出，功能元件可以设置在衬底膜中建立的凹部、盲孔或通孔中。例如，可以通过例如在上面设置功能元件之前或之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成功能多层结构(100)，其包括衬底膜(102)，所述衬底膜被成型为或能成型为展现出选定形状(103)；以及多个功能元件(110，112，114，210)，所述多个功能元件优选地包含光学元件、机械元件、光电元件、电气元件和/或具体地电子元件，如导体(112)、绝缘体(114)、组件(110，210)和/或集成电路(110，210)，所述多个功能元件在所述形状(103)的一定接近度中设置在所述衬底膜上；其中所述衬底膜(102)进一步设置有结构调整元件(116，316，416，616，716，816，916，1016，1216A，1216B，1316A)，所述结构调整元件任选地包括细长形状(316，416)、圆周形状(616，716)或其它选定形状，所述结构调整元件被配置成局部控制所述衬底膜在所述形状的所述接近度内的诱导性变形，所述诱导性变形任选地包含拉伸、弯曲、压缩和/或剪切。2.根据权利要求1所述的结构，其进一步包括塑料层(104)，任选地是热塑性层，所述塑料层产生，任选地模制或浇铸，在所述衬底膜上并且将所述多个功能元件中的至少一部分功能元件和/或所述结构调整元件的至少一部分包埋在所述塑料层内。3.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述衬底膜包括三维的，最佳地热成型的，非平坦形状，并且所述结构调整元件被配置成控制所述衬底在所述三维非平坦形状的一定接近度内的所述变形，所述控制优选地包括对变形力在选定方向上的分布的控制。4.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件被定位成与所述多个功能元件中的至少一个功能元件接触或相邻。5.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件被配置成局部限制、减少或增加所述衬底的变形。6.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件被配置成：限制、减小或增大变形斜率(118)；限制、减小或增大所述变形斜率的变化量值；转移变形区域；对所述变形区域进行成形；限制、减少或增大变形量值；和/或延长或减小变形区域的长度或所述变形区域与相邻的，任选地基本上平坦的，衬底部分之间的过渡。7.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括第一材料，所述第一材料比所述衬底、所述衬底上的任何材料层或所述功能元件中的任何功能元件的第二材料更硬并且优选地还更具抗撕裂性，或反之亦然。8.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括任选印刷的电气上优选地绝缘或导电的元件(416)，所述元件被配置成减小和/或移开所述衬底膜在所述多个功能元件中的至少一个功能元件(112B)的位置处的变形引起的斜率和/或过渡区域(103B)，其中所述电气上优选地绝缘或导电的元件任选地与如交叉印刷件等电绝缘或导电交叉元件(414)成一体或相邻，从而进一步任选地建立所述交叉元件的延伸部。9.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括被配置成从所述功能元件朝着最大变形或相关斜率延伸并且任选地扩大或减小的至少一部分。10.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括选自由以下组成的组的至少一个元件：机械元件、光学功能元件、印刷电子技术提供的元件、电绝缘元件、导电元件、印刷电子提供的电绝缘元件、印刷电子提供的导电元件、增材产生元件、溅射元件、沉积元件、真空沉积元件、蚀刻元件、增材产生导电元件、增材产生电绝缘元件、雕刻
元件、如导电元件或电绝缘元件等更大的元件的减薄或加厚部分、空腔、凹部、通孔、减材产生元件、减材产生导电元件、减材产生电绝缘元件、如导体迹线或接触焊盘等导电元件的物理延伸部、如绝缘填料或电交叉绝缘层等电绝缘元件的物理延伸部、以及透射、折射、衍射、不透明、吸收、散射或反射元件。11.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述结构调整元件包括框(616，716，1016)的位于所述衬底膜上的所述功能元件(110)中的任何功能元件周围的至少一部分，所述框的所述至少一部分任选地包括导电材料，如导电油墨、银墨、介电油墨或其它电绝缘材料、彩色油墨、...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔皮奥，
申请(专利权)人：塔克托科技有限公司，
类型：发明
国别省市：