(57)【要約】埋込電子装置(1)が：上面(11)および底面(12)を有するプリント回路基板(10)と；底面(12)上に複数の隔離部(13)を有するプリント回路基板(10)の上面(11)に取り付けられた複数の回路部品(20)と；プリント回路基板(10)の底面に取り付けられた底部外張板(30)と；プリント回路基板(10)の上面の上方に位置する上部外張板(40)と；プリント回路基板(10)の上面(11)と上部外張板(40)の間に位置するコア層(50)とから構成される、埋込電子装置(1)およびそれを製造するための方法を開示する。2009541993.tif 000003
2009541993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および底面を有するプリント回路基板であって、底面が複数の隔離部を含む、プリント回路基板と、
プリント回路基板の上面に取り付けられた複数の回路部品と、
プリント回路基板の底面に取り付けられた底部外張板と、
プリント回路基板の上面の上方に位置する上部外張板と、
プリント回路基板の上面と上部外張板の間に位置し、さらにプリント回路基板の底面と底部外張板の間に位置するコア層と
を含む、埋込電子装置。
【請求項２】
プリント回路基板が、上面に、複数の回路部品に機能的に接続するように構成された複数の回路配線を有しており、底面にも、プリント回路基板の底面上の複数の回路部品に機能的に接続するように構成された複数の回路配線を有し得る、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項３】
複数の回路配線が電導性インクで形成される、請求項2記載の埋込電子装置。
【請求項４】
複数の回路配線がプリント回路基板上にエッチングされる、請求項2記載の埋込電子装置。
【請求項５】
コア層がプリント回路基板の底面と底部外張板の間に位置することが可能となるように、複数の隔離部がプリント回路基板の底面にドットパターンとして配置される、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項６】
複数の隔離部が感圧性接着テープまたは噴霧接着剤で底部外張板に固着される、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項７】
複数の隔離部が銅である、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項８】
プリント回路基板が、織布ガラスで強化されたエポキシ樹脂(FR-4)の難燃性積層板から構成される、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項９】
上部および底部外張板の両方がポリ塩化ビニルから構成される、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項１０】
コア層が熱硬化性ポリウレアから構成される、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項１１】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つの押しボタンを含む、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項１２】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つの電池を含む、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項１３】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つのマイクロプロセッサチップを含む、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項１４】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つのスピーカーを含む、請求項1記載の埋込電子装置。
【請求項１５】
上面および底面を有するプリント回路基板を設ける工程であって、底面が複数の隔離部を含む、工程；
複数の回路部品をプリント回路基板の上面に固着する工程；
プリント回路基板の底面を、感圧性接着テープまたは噴霧接着剤を用いて、底部外張板に固着する工程；
プリント回路基板および底部外張板を射出成形装置の中へ搭載する工程；
プリント回路基板の上面の上方に位置する上部外張板を射出成形装置の中へ搭載する工程；
熱硬化性ポリマー材料を、プリント回路基板の上面、複数の回路部品と上部外張板の間に注入する工程；ならびに
熱硬化性ポリマー材料を、プリント回路基板の底面と底部外張板の間に注入する工程
を含む、埋込電子装置を製造するための方法。
【請求項１６】
熱硬化性ポリマー材料がポリウレアである、請求項15記載の方法。
【請求項１７】
プリント回路基板の底面と底部外張板の間にポリウレア材料が位置することが可能となるように、複数の隔離部がプリント回路基板の底面にドットパターンとして配置される、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
複数の埋込電子装置が1枚のプリント回路基板上に形成される、請求項15記載の方法。
【請求項１９】
注入された上部および底部外張板を鋳型から取り出す工程；および
複数の埋込電子装置を切り離す工程
をさらに含む、請求項15記載の方法。
【請求項２０】
回路配線が、プリント回路基板に配線をエッチングすることにより形成される、請求項15記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の背景
以下の本発明の背景の記述は、単に本発明の理解を助けるものとして提供されるのであって、本発明の先行技術を記述するかまたは構成するものとして認められるものではない。
【０００２】
一般に埋込電子装置は、スマートカードまたはタグのような各種の用途に用いることができる。スマートカード／タグは、クレジットカード、銀行カード、IDカード、テレホンカード、社会保障カード、または同様な装置として用いられる。スマートカード／タグは、一般にプラスチックシートのいくつかの層をサンドイッチアレイに集成することにより、構築される。さらに、スマートカード／タグは埋込電子部品を含み、それによってスマートカードは多くの機能を遂行できる。
【０００３】
欧州特許第0350179号（特許文献1）は、電子回路が、カードの二つの表面層の間に差し込まれたプラスチック材料層中に封入されている、スマートカードを開示する。その方法はさらに、高い引張り強さを有する保持部材を鋳型の片側に当接させる工程、その側にスマートカードの電子部品を配置する工程、および次に、反応成形ポリマー材料を鋳型に注入して電子部品を封入する工程を含む。
【０００４】
欧州特許出願第95400365.3号（特許文献2）は、非接触型スマートカードを作製するための方法を教示する。その方法は、硬い枠を用いて、上部熱可塑性シートと下部熱可塑性シートの間の空隙中に電子モジュールを置き、固定する。枠を下部熱可塑性シートに機械的に固着した後、空隙に重合性樹脂材料を充填する。
【０００５】
米国特許第5,399,847号（特許文献3）は、三つの層、即ち第一の外層、第二の外層、および中間層で構成されるクレジットカードを教示する。中間層は、熱可塑性結合材料を注入してスマートカードの電子素子(例えば、ICチップおよびアンテナ)を中間層材料中に包むことにより形成される。結合材料は、好ましくは、空気と接触すると硬化する二つまたはそれ以上の化学反応成分を有するコポリアミドの混合物、即ち糊から作られる。このスマートカードの外層は、ポリ塩化ビニルまたはポリウレタンなどの様々なポリマー材料から作ることができる。
【０００６】
米国特許第5,417,905号（特許文献4）は、プラスチックのクレジットカードを製作する方法であって、二つのシェルから構成された鋳型が閉じて、そのようなカードを生成するための空洞を画定する方法を教示する。ラベルまたはイメージサポートが各鋳型シェルに置かれる。次に鋳型シェルを合わせて、鋳型に熱可塑性物質を注入し、カードを形成する。流入するプラスチックが、ラベルまたはイメージサポートを各鋳型面に押し付ける。
【０００７】
米国特許第5,510,074号（特許文献5）は、実質的に平行な主側面を備えたカード本体、少なくとも片側に図形要素を備えた支持部材、およびチップに取り付けられたコンタクトアレイを含む電子モジュールを有するスマートカードを製作する方法を教示する。製作方法は、一般に、(1)カードの体積および形状を画定する鋳型に支持部材を設置する工程；(2)鋳型の第一の主壁に支持部材を押し当てる工程；(3)熱可塑性材料を空洞により画定される体積に注入して、支持部材によって占められていない体積部分を満たす工程；および(4)注入された材料が完全に凝固してしまう前に、熱可塑性材料中の適正位置に、電子モジュールを挿入する工程を含む。
【０００８】
米国特許第4,339,407号（特許文献6）は、平坦部、溝および隆起が特異的に配置された壁を、特異的なオリフィスと組み合わせて有する、運搬器の形をした電子回路カプセル化装置を開示する。鋳型の壁部分が、回路アセンブリを所与の配列に保持する。運搬器の壁は、スマートカードの電子回路の挿入を容易にするために、わずかに柔軟な材料で作られる。運搬器は外鋳型に差し込むことができる。これにより、運搬器の壁は互いに近づいて、熱可塑性材料が注入される間、部品をしっかりと一直線上に保持する。運搬器の壁の外側には、鋳型内に運搬器を配置して固定するための、鋳型の壁上の移動止めに噛み合うように働く突起が有る。鋳型は、さらに閉じ込められた気体を逃がすための穴を有する。
【０００９】
米国特許第5,350,553号（特許文献7）は、射出成形機中のプラスチックカードに、装飾パターンを生成し、電子回路をその中に設置する方法を教示する。その方法は、(a)射出成形機中の開いた鋳型空洞上にフィルム(例えば、装飾パターンを持つフィルム)を導入し、位置させる工程；(b)鋳型空洞を、フィルムをその中の位置に固定し押しつけるように閉じる工程；(c)鋳型の孔を通して電子回路チップを鋳型空洞中へ挿入し、空洞中にチップを位置させる工程；(d)鋳型空洞に熱可塑性支持組成物を注入して、一体型カードを形成する工程；および(e)その後、余分の材料をすべて除去し、鋳型空洞を開き、カードを取り出す工程を含む。
【００１０】
米国特許第4,961,893号（特許文献8）は、集積回路チップを支持する支持素子を主な特徴とするスマートカードを教示する。支持素子を用いて鋳型空洞内部にチップを位置させる。カード本体を、空洞にプラスチック材料を注入し、チップが完全にプラスチック材料に埋め込まれるようにして、形成する。いくつかの態様では、支持素子の端部領域を、それぞれの鋳型の荷重支持表面の間に繋留する。支持素子は、完成したカードから剥ぎ取られるフィルムであってもよく、あるいはカードの一体部分として残るシートであってもよい。支持素子が剥取りフィルムである場合は、そこに含まれる任意の図形要素はカード上に移されて目に見えるように残される。支持素子がカードの一体部分として残る場合は、そのような図形要素がカードの表面に形成され、それゆえカードのユーザが見ることができる。
【００１１】
米国特許第5,498,388号（特許文献9）は、貫通開口部を有するカードボードを含むスマートカード装置を教示する。半導体モジュールをこの開口部に装着する。前記半導体モジュールの外部接続用の電極端子面のみが露出される状態で樹脂成形が行われるように、樹脂を開口部の中に注入する。カードは、貫通開口部を有するカードボードを二つの向き合う成形用金型の下部鋳型に装着する工程、前記カードボードの開口部に半導体モジュールを装着する工程、下部金型に通じるゲートを有する上部金型を締め付ける工程、およびゲートを通して開口部の中に樹脂を注入する工程、により完成する。
【００１２】
米国特許第5,423,705号（特許文献10）は、熱可塑性射出成形材料から作られるディスク本体、およびディスク本体に一体的に連結された積層を有するディスクを教示する。積層は、外側の透明な薄膜および内側の白く不透明な薄膜を含む。イメージング材料が、これらの薄膜の間に挟まれている。
【００１３】
米国特許第6,025,054号（特許文献11）は、電子装置を、スマートカードのコア層となる熱硬化性材料中に浸している間、低収縮率の糊を用いて適所に保持する、スマートカードを作成する方法を開示する。米国特許第6,025,054号（特許文献11）に開示されたこの方法は、相当な欠点を有する。第一に、開示された方法は、熱硬化性材料の硬化によって引き起こされる、湾曲および他の好ましくない物理的欠陥を生成する。さらにこの方法は、一つまたは二つの部品を有するカードにのみ適しており、それゆえカードの機能を制限する。さらにこの米国特許第6,025,054号（特許文献11）に開示された方法は、カードの中の電子部品の幾何学的形状が熱硬化性材料の流れを妨害し、熱硬化性材料が部品のまわりを空気より速く流れてスマートカードのコアから押し出される可能性があるので、スマートカード中に空隙および気泡などの欠陥を作り出す。さらに、米国特許第6,025,054号（特許文献11）は、注文生産機器の使用が必要であって、その適用の範囲および拡張性がかなり制限される。
【００１４】
以下を考慮すれば、多数の電気部品を収容することができる装置および装置を構成する方法の必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】欧州特許第0350179号
【特許文献２】欧州特許出願第95400365.3号
【特許文献３】米国特許第5,399,847号
【特許文献４】米国特許第5,417,905号
【特許文献５】米国特許第5,510,074号
【特許文献６】米国特許第4,339,407号
【特許文献７】米国特許第5,350,553号
【特許文献８】米国特許第4,961,893号
【特許文献９】米国特許第5,498,388号
【特許文献１０】米国特許第5,423,705号
【特許文献１１】米国特許第6,025,054号
【発明の概要】
【００１６】
本発明の一つの態様によれば、埋込電子装置は：上面および底面を有するプリント回路基板(ここで、底面は複数の隔離部を含む)と；プリント回路基板の上面に取り付けられた複数の回路部品と；プリント回路基板の底面に取り付けられた底部外張板と；プリント回路基板の上面の上方に位置する上部外張板と；プリント回路基板の上面と複数の回路部品と上部外張板の間に位置し、さらに両面プリント回路基板の底面と底部外張板の間に位置するコア層とを含む。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、埋込電子装置を製造する方法は、上面および底面を有するプリント回路基板を設ける工程(ここで、底面は複数の隔離部を含む)、複数の回路部品をプリント回路基板の上面へ固着する工程、感圧性接着テープまたは噴霧接着剤を用いてプリント回路基板の底面を底部外張板へ固着する工程、プリント回路基板および底部外張板を射出成形装置中へ搭載する工程、プリント回路基板の上面の上方に位置する上部外張板を射出成形装置中へ搭載する工程、熱硬化性ポリマー材料をプリント回路基板の上面と上部外張板の間に注入する工程、および熱硬化性ポリマー材料をプリント回路基板の底面と底部外張板の間に注入する工程を含む。
【００１８】
先述の概要および以下の詳述の両方とも、例示および説明のためのみのものであり、請求される本発明を限定するものではないと理解されるべきである。
【００１９】
本発明のこれらおよび他の特徴、局面、および長所は、以下の記述、添付の特許請求の範囲、および図面に示される付随の例示的態様から明らかになり、それらは下記に簡潔に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一つの態様による埋込電子装置の断面図である。
【図２】本発明の一つの態様による埋込電子装置の上断面図である。
【図３】本発明の一つの態様による、埋込電子装置および注入ノズルの断面図である。
【図４】本発明の一つの態様による埋込電子装置の断面図である。
【図５】本発明の一つの態様による、1枚の成形シート上に形成された一連の埋込電子装置の上断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
好ましい態様の詳細な説明
本発明の態様について、以下に、添付図面を参照して述べる。以下の記述は、本発明の例示的な態様について記述することを意図するものであり、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。
【００２２】
本発明の一つの態様によれば、図1に示されるように、埋込電子装置1は、プリント回路基板10、複数の回路部品20、底部外張板30、上部外張板40、およびコア層50を含む。埋込電子装置は、スマートカード、タグ、および／またはリストバンドのような用途において用いられうる。
【００２３】
プリント回路基板10は上面11および底面12を有する。本発明の一つの態様によれば、プリント回路基板10は両面基板である。したがって、プリント回路基板10は、上面11および底面12上に複数の回路配線14(図2に示す)を組み込むように構成される。回路配線14は、プリント回路基板10に固着された複数の回路部品20を機能的に接続するように構成される。回路部品が埋込電子装置1内で電気的機能を遂行することができるように、回路配線14は複数の回路部品20に電気的に接続する。
【００２４】
回路配線14を、プリント回路基板の表面11、12上に、多くの方法で設けることができる。例えば、回路配線14を、プリント回路基板10上に電導性インクで形成してもよい。代替的には、回路配線14をプリント回路基板上にエッチングしてもよい。
【００２５】
プリント回路基板10は、電子回路の受け入れに適する任意の公知の従来材料で構成される。例えば、プリント回路基板10を、織布ガラスで強化されたエポキシ樹脂の難燃性積層板で構成してもよい。この材料は、FR-4基板としても知られている。代替的には、プリント回路基板10を、電導性インクの受け入れに適したプラスチック化合物で構成してもよい。
【００２６】
本発明の一つの態様によれば、図1および3に示されるように、プリント回路基板10の底面12は隔離部13を含む。好ましくは、コア層50をプリント回路基板10の底面12と底部外張板30の間に配置できるように、隔離部13をプリント回路基板10の底面12上にドットパターンとして配置する。複数の隔離部13を、多くの方法で底部外張板30に固着してもよい。例えば、複数の隔離部13を、感圧性接着テープまたは噴霧接着剤を用いて固着してもよい。本発明の別の態様によれば、複数の隔離部13が銅で構成される。本発明のさらに別の態様によれば、回路部品をプリント回路基板10の底面12上に、複数の隔離部13と共に置いてもよい。
【００２７】
図1に示し、かつ下に述べるように、プリント回路基板10は、複数の回路部品を受け入れて垂直に安定させるように構成される。複数の回路部品20を、プリント回路基板10に、特に回路配線14に、多くの方法のうちの任意の一つによって取り付けてよい。例えば、本発明の一つの態様では、回路部品20は、プリント回路基板10に電導性接着剤で接続される。好ましくは、複数の回路部品を、プリント回路基板10上にはんだ付けする。複数の回路部品20を、プリント回路基板10の任意の場所に所望のように位置させることができる。埋込電子装置1の目的および設計パラメーターが、回路配線14の位置および回路部品20の位置を指定することになろう。機能性もまた、どの型の回路部品20がプリント回路基板10を占めるかを指定することになろう。
【００２８】
例示のみを目的とするが、複数の回路部品20は、バッテリー、ボタン、マイクロプロセッサチップ、またはスピーカーのうちの一つとすることも可能である。これらの回路部品の任意の一つまたは全てが、プリント回路基板10を占めることも可能である。さらに追加の回路部品20は、LED、フレキシブルディスプレイ、RFIDアンテナ、およびエミュレータを非限定的に含んでもよい。図2を参照すると、埋込電子装置1のための回路配置が示されている。図2に示すプリント回路基板10は、バッテリー21、マイクロプロセッサ22、およびボタン23によって占められる。図2に示す本発明の別の態様では、埋込電子装置1は、ボタン23に接続された回路部品20として液晶ディスプレイ24を含む。液晶ディスプレイ24を、口座残高などのユーザへの情報を表示するために用いてもよい。代替的にまたは追加して、図2に示される埋込電子装置1はスピーカー(図示せず)を含んでもよい。
【００２９】
一般に、図2に示される部品は厚さおよび長さが異なっていてもよい。例示のみを目的とするが、バッテリー21の厚さは、0.016インチであり、押しボタン23の厚さは0.020インチであり、またマイクロプロセッサ22の厚さは0.015インチである。さらに、図2に示す埋込電子装置1は、厚さが0.010インチのスピーカー(図示せず)を有してもよい。
【００３０】
図1に示すように、底部外張板がプリント回路基板10の底面12に取り付けられている。底部外張板30を、プリント回路基板10に多くの公知の方法により取り付けることができる。好ましくは、感圧性接着テープまたは噴霧接着剤を用いて、底面12(隔離部13を有する)を底部外張板30に取り付ける。底部外張板30は、任意の適当な材料で構成されてもよいが、好ましくは、底部外張板30はポリ塩化ビニル(PVC)または同様の材料で構成される。本発明の一つの態様によれば、プリント回路基板10に接する底部外張板30の表面は印刷情報（printed information）を有する。代替的には、印刷情報を、底部外張板30の外側表面に置いてもよい。例えば、底部外張板30は、名前、有効期限、および口座番号を含む、標準的クレジットカードまたは認識タグと一致する印刷情報を含んでもよい。本発明の別の態様によれば、底部外張板30は、透明であるか、2/5透明／白印刷であってよい。具体的には、0.002インチ厚の透明なPVC材料片を、厚さ0.005インチの白いPVC層上へ積層する。
【００３１】
プリント回路基板10の上面の上方に位置する上部外張板40を、図1に示す。上部外張板40は、任意の適当な材料で構成すればよく、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)または同様の材料で構成してもよい。本発明の一つの態様によれば、上部外張板40のコア層50に接する表面は、印刷情報を有する。代替的には、上部外張板40の外側表面が、印刷情報を有してもよい。例えば、上部外張板40は、名前、有効期限、および口座番号を含む、標準的クレジットカードまたは認識タグと一致する印刷情報を含んでもよい。本発明の別の態様によれば、上部外張板40は、透明であるか、「2/5透明／白印刷」であってよい。
【００３２】
図1に示すように、コア層50は、プリント回路基板10の上面と上部外張板40の間に位置する。さらに、図1に示すように、コア層50は、プリント回路基板10の底面11より下方かつ、底部外張板30の上方の領域中に存在する。好ましくは、コア層50は熱硬化性ポリマー材料から構成される。例えば、コア層50はポリウレアから構成される。
【００３３】
ポリウレアは、イソシアネート成分と樹脂ブレンド成分の反応生成物に由来する公知のエラストマーである。http://www.pda-online.org/pda_resources/whatispoly.asp (最終閲覧2006年3月21日)のWhat is polyurea? THE POLYUREA DEVELOPMENT ASSOCIATIONを参照のこと。イソシアネートはその本質が、芳香族であっても脂肪族であってもよい(上掲)。それはイソシアネートのモノマー、ポリマー、もしくは任意の変異体反応物、疑似プレポリマー、またはプレポリマーであり得る(上掲)。プレポリマーまたは疑似プレポリマーを、アミン末端を有するポリマー樹脂または水酸基末端を有するポリマー樹脂で作ることができる(上掲)。樹脂ブレンドは、アミン末端を有するポリマー樹脂、および／またはアミン末端を有する鎖延長剤から作らねばならない(上掲)。アミン末端を有するポリマー樹脂は、いかなる意図的な水酸基部分も有しない(上掲)。いかなる水酸基も、アミン末端を有するポリマー樹脂への不完全な変換の結果である(上掲)。樹脂ブレンドはまた、添加剤または非主要成分を含んでもよい(上掲)。これらの添加剤は、ポリオール担体中に予め分散された色素などの水酸基を含んでもよい(上掲)。通常は、樹脂ブレンドは触媒を含まない(上掲)。
【００３４】
ポリウレアは、同様の用途に現在用いられている他の従来材料に優る多数の長所を有する。ポリウレアはUV光に対して高い耐性を有する。さらにポリウレアは、低い弾性および伸び特性を有する。このため、埋込電子装置1は堅固なままでいられる。さらに、ポリウレアは高い結合特性を有しており、それが上部外張板40および底部外張板30を有効に回路部品へ結合させることを可能にする。ポリウレアが低い収縮係数を有するという事実により、回路部品はまた、堅固に適所に保持される。本発明の埋込電子装置はまた、ポリウレアの低吸湿性および高温での安定性のために、望ましい環境特性を有する。
【００３５】
ここで、本発明による埋込電子装置を製造する方法について記述する。
【００３６】
最初に、プリント回路基板10を設ける。プリント回路基板10は上面11および底面12を有する。回路配線14が、プリント回路基板10の上面11上に存在する。代替的には、プリント回路基板は両面基板であって、回路配線14を上面11および底面12上に有してもよい。本発明の一つの態様によれば、プリント回路基板10の底面12は、複数の隔離部14を有する。
【００３７】
次に、複数の回路部品20をプリント回路基板10上に位置させ、プリント回路基板10の上面およびまたは底面の回路配線14に電気的に接続する。回路部品20を、電導性両面テープの使用を含むいくつかの方法の任意の一つによって接続してもよい。好ましくは、複数の回路部品20を、従来のはんだ付けプロセスによって接続する。
【００３８】
次に、プリント回路基板10の底面12を底面外張板30に固着する。好ましくは、底面12(隔離部13を有する)を、感圧性接着テープまたは噴霧接着剤を用いて、底面外張板30に取り付ける。
【００３９】
底面外張板30に取り付けられたプリント回路基板10を、次に完全な1枚のシートとして、射出成形装置に搭載する。上部外張板40を射出成形装置の中に置き、上部外張板40がプリント回路基板10の上面11の上方にあるように位置させる。具体的には、射出成形装置は、反応射出成形機(しばしば個別に「RIM」と呼ばれる)であってもよい。これらの機械には上部鋳型シェルおよび底部鋳型シェルが付随しており、上面外張板40および底面外張板30を作るポリマー材料(例えば、PVC)のシートの少なくとも1枚に対して低温低圧成形加工操作を行うことができる。そのような上部および底部鋳型シェルは、ポリマー材料成形技術の当業者に周知の方式で協働する。
【００４０】
次に射出成形装置は、上面外張板40と底面外張板30の間に、ノズル60(図3に示す)を介して熱硬化性ポリマー材料を注入し、熱硬化性ポリマー材料からコア層50を形成する。好ましくは、上述したように、熱硬化性ポリマー材料はポリウレアである。
【００４１】
低温低圧成形加工条件とは、一般に、熱硬化性ポリマー材料からなるコア層50の温度が、上部外張板40および底部外張板30の熱変形温度より低く、圧力が約500psiより低い成形加工条件を意味する。好ましくは、低温成形加工温度は、上部外張板40および底部外張板30の熱変形温度より少なくとも100°F低いであろう。多くのポリ塩化ビニル(PVC)材料の熱変形温度は約230°Fである。したがって、本発明においてそのようなPVCシートの低温成形加工に用いられる温度は約(230°F〜100°F)130°Fを超えない。
【００４２】
本発明の一つの態様によれば、より好ましい低温低圧成形加工法は、約56°F〜約160°Fの範囲の温度での、好ましくは、ほぼ大気圧〜約500psiの範囲の圧力下における、熱硬化性ポリマー材料の注入を伴うであろう。本発明の別の態様では、埋込電子装置1に注入される熱硬化性ポリマー材料の温度は、好ましくは約80〜120psiの範囲の注入圧力下で、約100°F〜約120°Fであろう。本発明の一つの態様では、液体または半液体の熱硬化性ポリマー材料を、これらの好ましい温度および圧力条件下で、約0.1〜約70グラム／秒の範囲の流速で注入することになろう。30〜50グラム／秒の流速が、より一層好ましい。
【００４３】
そのような比較的低温低圧の成形加工条件の使用には、いずれのゲート(即ち、ランナーを個々の装置形成空洞に接続する通路)も、高温高圧操作の先行技術で用いられるゲートより大きいことが必要となるであろうことに注意すべきである。好ましくは、ゲートは、先行技術のゲートより相対的に大きく、低温低圧成形加工条件下で注入される熱硬化性ポリマー材料を速く通すことができる。同様に、ランナー(即ち熱硬化性材料供給源から個々のゲートに材料を運ぶ、鋳型システムにおける熱硬化性ポリマー材料供給通路)は、通常は複数ゲートまたはマニホールドアレイになっており、したがってプロセス中で用いられる比較的低温(例えば、56°F〜160°F)および比較的低圧(例えば、大気圧〜500psi)の条件において、マニホールドシステムに多数のゲート／装置形成空洞(例えば、4〜8の空洞)を同時に供給することができよう。低温低圧条件下における熱硬化性ポリマー材料の流量は、所与の装置形成空洞を、装置形成空洞一つ当たり10秒未満または約10秒(より好ましくは約3秒未満)で完全に満たすことができる。好ましくは、１秒未満の装置形成空洞充填時間がさらに望ましい。これらの条件を考慮すると、このプロセスでは、形成される装置の導入端(即ち、ゲートに接続される装置の端)の過半の長さの幅を有するゲートを使用してもよい。好ましくは所与のゲートの幅は、導入端(あるいは複数の導入端(同じ装置形成空洞を満たすために複数のゲートを用いる場合もある))、すなわち形成される埋込電子装置の「ゲートに接続される」端、の幅の約20%〜約200%である。
【００４４】
好ましくは、比較的幅広い流入領域から、形成される装置の導入端の所でまたは導入端の近くで終わる比較的狭いコア領域へと先細りになるゲートを使用する。最も好ましくは、これらのゲートは、比較的幅広い直径(例えば、約5〜約10mm)の、熱硬化性材料を供給するランナーと流体接続されている注入ポートから、比較的細い直径(例えば、0.10mm)のゲート／装置の端へと狭くなっていき、そこで、ゲートは、熱硬化性材料を、完成した埋込電子装置1の中心またはコアに最終的になる空隙中へ送り込む。約7.0mmの最初の直径から約0.13mmの最小径まで先細りとなるゲートは、好ましい低温低圧注入条件下で、特に良好な結果を生み出す。
【００４５】
用いることができる別の選択的特徴は、上部層40と底部層30の間の空隙から任意の空気および／または他の気体(例えば、大多数の熱硬化性ポリマー材料作成用に用いられる成分を互いに混合した時に起こる発熱化学反応によって形成された気体)を除くために、前記空隙に故意に注入される「過剰」のポリマー材料を受取るための一つまたは複数の容器を有する鋳型シェルの使用である。これらの熱硬化性成分を、好ましくは空隙への注入の直前に(例えば、数分の１秒前に)混合する。
【００４６】
熱硬化性ポリマー材料の注入後、次に成形された構造体を射出成形装置から取り出す。本発明の一つの態様によれば、1枚の成形シートからいくつかの埋込電子装置1を切り離す。図5は、1枚のシート上に形成されたいくつかの埋込電子装置を描く。本発明の別の態様によれば、注入されたシートが、1個の埋込電子装置1に対応する。埋込電子装置1の堅さは、個々の埋込電子装置1の個別の構成部分の組成に用いられる材料に依存するであろう。
【００４７】
完成した埋込電子装置1を次に、過剰のポリマー材料から取り外し(例えば、装置本体の前駆体からトリミングすることにより)、埋込電子装置1の機能および設計パラメーターに依存して、ある所定のサイズ(例えば、ISO標準7810による85.6mm×53.98mm)に切断する。トリミングプロセスでは、一つの切断／トリミング操作で余分の材料を除去してもよい。商用生産事業でそのような装置を作製するために用いられる成形装置は、いくつかのそのような装置を同時に作製するために、最も好ましくは、複数の空洞(例えば、2、4、6、8など)を有する鋳型シェルを持つであろうことが、当業者には十分に認識されるであろう。
【００４８】
本発明は、一つまたは複数の埋込電子装置を生成するための費用効率の良い方法を含むいくつかの長所を有する。埋込電子装置1の中のほとんどのモジュールを、製造原価を削減する伝統的な方式で構築することができる。さらに、ポリウレアおよび隔離部の使用により、この方法は、変形または湾曲を引き起こし得る内部応力点を有する可能性が低い、より堅固なカードまたはタグを生成する。さらに本発明の方法は、一度に複数の埋込電子装置を生成するように容易に改造できる。
【００４９】
先述の本発明の好ましい態様の記述は、例証および説明の目的で提示されたものである。それは本発明を網羅するものではなく、また本発明を開示された正確な形式に限定するよう意図するものでもなく、その改変および変更が、上記の教示に照らして可能であり、本発明の実施から得ることもできる。その態様は、本発明の原理を説明するため、ならびに、当業者が本発明を、意図する特定の使用に適する様々な改変を行って様々な態様で利用することを可能にする実用的用途として、選択され、記述された。本発明の範囲は、本明細書に添付した特許請求の範囲およびそれらの等価物によって規定されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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