(57)【要約】  第１の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置に変換される平面装置のための応力緩和層のパターンを設計する方法に関する。平面装置（ひいては非平面装置も）は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備え得る。第２の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置を製造する方法であって、平面装置は本開示の第１の態様にしたがって設計されたパターン応力緩和層に取り付けられる、方法に関する。好適な実施形態では、応力緩和層は、熱可塑性層または熱可塑性材料を含む層であり、平面装置の変形は、平面装置を応力緩和層に取り付けた後の、熱成形プロセスによる変形を含む。
2019536291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）であって、前記応力緩和層（１０）は、熱成形可能材料の層を備え、前記応力緩和層（１０）の機械的取り付けの後に平面装置の変形によって形状保持非平面装置（６０）に熱成形することによって変換される平面装置（２０）への機械的取り付けのために設計されており、前記平面装置は、少なくとも２つの構成要素（２１、２８、２９）と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続（２２１）とを備え、
前記方法は、
前記平面装置（２０）のレイアウトを提供するステップ（１０１）であって、前記レイアウトは、前記少なくとも２つの構成要素（２１、２８、２９）および前記少なくとも１つの電気的相互接続（２２１）を備え、前記レイアウトは、少なくとも１つの構成要素島（３０１、３０２、３０３）および少なくとも１つの構成要素相互接続トラック（３０６）を備える第１パターンを有するパターン支持層（３０）をさらに備え、前記少なくとも１つの構成要素島は、少なくとも１つの構成要素の位置に対応する領域を少なくとも覆う構成要素島状パターンを有し、前記少なくとも１つの構成要素相互接続トラックは、少なくとも電気的相互接続に対応する領域を覆う構成要素相互接続パターンを有する、ステップと、
前記第１パターンを少なくとも部分的に覆う第２パターンを画定するステップ（１０２）であって、前記第２パターンを画定するステップは、各構成要素島（３０１、３０２、３０３）のための応力緩和島（１１、１２、１３）を挿入するステップ（１０２１）を備え、前記応力緩和島は、前記対応する構成要素島状パターンを少なくとも部分的に覆う応力緩和島状パターンを有し、これによって第２パターンを取得し、前記第２パターンは前記応力緩和層（１０）のパターンである、ステップと、
を備える方法（１００）。
【請求項２】
前記第２パターンを画定するステップ（１０２）は、
少なくとも１つの構成要素相互接続トラック（３０６）のための応力緩和相互接続トラック（１５）を挿入するステップ（１０２２）であって、前記応力緩和相互接続トラックは、前記対応する構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和相互接続パターンを有する、ステップをさらに備える、請求項１に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項３】
前記第２パターンを画定するステップ（１０２）は、
少なくとも２つの構成要素相互接続トラックのための応力緩和島（１２）を挿入するステップ（１０２３）であって、前記応力緩和島は、前記対応する少なくとも２つの構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和島状パターンを有する、ステップをさらに備える、請求項１から２のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項４】
応力緩和島（１２）は、構成要素島状パターンを少なくとも部分的に覆い、少なくとも１つの構成要素相互接続パターンをさらに覆う、応力緩和島状パターンを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項５】
第２パターンを画定するステップ（１０２）は、第１応力緩和島（１１）および第２応力緩和島（１２）を挿入するステップを備え、前記第２パターンを画定するステップは、
前記第１応力緩和島（１１）と前記第２応力緩和島（１２）との間に少なくとも１つの梁状応力緩和要素（４１、４１１、４１２）を挿入するステップ（１０２４）であって、前記少なくとも１つの梁状応力緩和要素は前記第１応力緩和島（１１）と前記第２応力緩和島（１２）との間の接続を形成する、ステップをさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項６】
前記非平面装置（６０）は、展開不可能な形状を有する表面を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項７】
前記非平面装置（６０）は、球形を有する表面を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの梁状応力緩和要素（４１１）の少なくとも一部は、前記球形の経度線に沿って配向されている、請求項５に従属する場合の請求項７に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの梁状応力緩和要素（４１２）の少なくとも一部は、前記球形の緯度線に沿って配向されている、請求項５に従属する場合の請求項７から８のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項１０】
前記梁状応力緩和要素（４１、４１１、４１２）は、直線境界線、非直線境界線、または直線境界線および非直線境界線の組み合わせを有する、請求項５から９のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）のパターンを設計する方法（１００）。
【請求項１１】
平面装置（２０）の変形によって形状保持非平面装置（６０）を製造する方法（２００）であって、前記非平面装置は、少なくとも２つの構成要素（２１、２８、２９）と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続（２２１）と、を備え、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の応力緩和層（１０）の第２パターンを取得するステップ（２０１）と、
前記平面装置（２０）を取得するステップ（２０２）と、
熱可塑性材料の層を備える応力緩和層（１０）を提供するステップ（２０３）と、
前記平面装置（２０）を前記応力緩和層（１０）に機械的に取り付けるステップ（２０４）と、
前記第２パターンにしたがって前記応力緩和層をパターニングするステップ（２０５）と、
を備える方法（２００）。
【請求項１２】
前記非平面装置の形状に対応する形状を有する金型を用いる熱成形プロセスによって、前記平面装置（２０）が取り付けられた前記応力緩和層（１０）を前記非平面装置（６０）に変形させるステップ（２０６）
をさらに備える、請求項１１に記載の平面装置（２０）の変形によって形状保持非平面装置（６０）を製造する方法（２００）。
【請求項１３】
前記平面装置（２０）を前記応力緩和層（１０）に機械的に取り付けるステップ（２０４）は、前記応力緩和層をパターニングする前に行われる、請求項１１から１２のいずれか一項に記載の平面装置（２０）の変形によって形状保持非平面装置（６０）を製造する方法（２００）。
【請求項１４】
前記平面装置（２０）を前記応力緩和層（１０）に機械的に取り付けるステップ（２０４）は、第１応力緩和層と第２応力緩和層との間に前記平面装置を埋め込むステップを備える、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の平面装置（２０）の変形によって形状保持非平面装置（６０）を製造する方法（２００）。
【請求項１５】
前記第２パターンにしたがって前記応力緩和層をパターニングするステップ（２０５）は、レーザアブレーションによってパターニングするステップを備える、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の平面装置（２０）の変形によって形状保持非平面装置（６０）を製造する方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、構成要素および電気的相互接続を備える電子回路などの少なくとも１つの回路を備える非平面装置を形成する方法に関し、非平面装置は当初平面の装置の熱成形によって製造される。
【０００２】
本開示は、欧州委員会、マリー・キュリー・アクション（Ｍａｒｉｅ  Ｓｋｌｏｄｏｗｓｋａ−Ｃｕｒｉｅ  ａｃｔｉｏｎｓ）、Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｆｅｌｌｏｗｓｈｉｐ  （ＩＦ），承認Ｎｏ．６６１０９２、プロジェクト名：ＳＴＲＥＴＣＨＬＥＮＳ、の支援による研究の結果である。
【背景技術】
【０００３】
２．５Ｄ（すなわち非平面）の、たとえば剛体で任意の形状の構造および装置を製造するための方法および技術が知られている。電子回路またはセンサ構造が、このような非平面構造に組み込まれてもよい。このような構造または装置を製造するために使用され得る費用効率の高い方法は、最初にフレキシブル回路基板技術に基づいて２Ｄ（平面）キャリア上にフレキシブル回路、たとえば電子回路を形成するステップと、次に平面回路を熱可塑性キャリアまたは熱可塑性層に転写するか、または熱可塑性材料中に平面回路を埋め込むステップと、を備える。その後、熱可塑性材料のガラス転移温度を超える温度まで構造を加熱するステップと、たとえば真空を使用して所望の２．５Ｄ形状を有する金型にこれを押しつけるステップと、冷却するステップと、熱成形工具から構造を取り出すステップと、を備える熱成形ステップが実行され得る。このようなアプローチは、たとえば、平らなディスク形状の構造が球形のキャップ形状を有する非平面構造に変換される、スマートコンタクトレンズを製造するのに使用されてもよい。
【０００４】
熱成形ステップの間、平面構造または装置は、非平面構造または装置への変形を受ける。この結果、変形プロセスの最中および後に応力プロファイルが発生し、これによって回路および構造全体の完全性を阻害する可能性がある。装置が埋め込まれる熱可塑性材料は、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）または熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）であってもよい。加えて、たとえば熱硬化性材料であるポリイミド（ＰＩ）など、他のタイプのポリマーが構造内に（たとえばフレキシブル回路の一部として）存在してもよい。
【０００５】
境界条件に関して、熱成形プロセスにおいて２つの異なるアプローチが使用されてもよい。第１のアプローチでは、熱成形される構造は縁部で完全にクランプされる。第２のアプローチでは、熱成形される構造は自立状態にあり、すなわちその縁部でクランプされていない。このような熱成形アプローチを用いてコンタクトレンズ、たとえばスマートコンタクトレンズを製造するとき、熱成形中に誘発される応力は、完全クランプ状態の場合にはほとんど引張応力であり、自立状態の場合には、ほとんど周方向および子午線方向の両方の圧縮応力である。周方向の圧縮応力は、２．５Ｄ形状の曲率半径（したがって金型の曲率半径）に反比例し、レンズの中心からの距離に依存する。この圧縮応力は、主に外縁部の付近で、熱硬化性および／または熱可塑性材料のバックリングを引き起こす可能性がある。
【０００６】
スマートコンタクトレンズの特定用途では、外部環境との無線通信を可能にするために、コンタクトレンズの縁部の付近にアンテナ、たとえばＲＦアンテナを提供することが一般的である。しかしながら、アンテナの位置、ならびにアンテナを支持する材料（たとえばＰＩなどの熱硬化性材料）の性質は、熱成形プロセスの結果として、しわの発生、またはアンテナを支持する材料、ひいてはアンテナ自体の折れおよび損傷を招く。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の実施形態の目的は、熱成形プロセスによって形状保持非平面装置を製造する方法を提供することであり、平面装置は回路を備え、熱成形プロセス中に回路に対して作用する応力の量は、既知の方法と比較して少なくとも局所的に十分減少している。本開示の実施形態では、回路は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備え得る。
【０００８】
上記の目的は、本開示による方法によって達成される。
【０００９】
第１の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置に変換される平面装置のための応力緩和層のパターンを設計する方法に関する。平面装置（ひいては非平面装置も）は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備え得る。応力緩和層は、好ましくは熱成形可能材料の層を備え、変形前の平面装置への機械的取り付けのために設計されている。好適な実施形態では、平面装置は熱成型可能な平面装置であり、平面装置の変形は熱成形プロセスによる変形を含む。
【００１０】
平面装置の変形によって形状保持非平面装置に変換される平面装置のための応力緩和層のパターンを設計する方法であって、平面装置は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備え、本開示の第１の態様によれば、平面装置のレイアウトを提供するステップであって、レイアウトは少なくとも２つの構成要素および少なくとも１つの電気的相互接続を備え、レイアウトは、少なくとも１つの構成要素島および少なくとも１つの構成要素相互接続トラックを備える第１パターンを有するパターン支持層をさらに備え、少なくとも１つの構成要素島は、少なくとも１つの構成要素の位置に対応する領域上を少なくとも覆う構成要素島状パターンを有し、少なくとも１つの構成要素相互接続トラックは、少なくとも電気的相互接続の位置に対応する領域上を覆う構成要素相互接続パターンを有する、ステップと、少なくとも部分的に、たとえば実質的に、第１パターンを覆う第２パターンを画定するステップと、を備える。本開示の第１の態様による実施形態では、第２パターンを画定するステップは、各構成要素島のための応力緩和島を挿入するステップであって、応力緩和島は、対応する構成要素島状パターンを少なくとも部分的に覆う応力緩和島状パターンを有し、これによって第２パターンを取得し、第２パターンは応力緩和層のパターンである、ステップを備える。
【００１１】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、第２パターンを画定するステップは、少なくとも１つの構成要素相互接続トラックのための応力緩和相互接続トラックを挿入するステップであって、応力緩和相互接続トラックは、対応する少なくとも１つの構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和相互接続パターンを有する、ステップをさらに備えてもよい。
【００１２】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、第２パターンを画定するステップは、少なくとも２つの構成要素相互接続トラックのための応力緩和島を挿入するステップであって、応力緩和島は、対応する少なくとも２つの構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和島状パターンを有する、ステップをさらに備えてもよい。少なくとも２つの構成要素相互接続トラックのための応力緩和島は、複数の構成要素相互接続パターン、たとえば３つ以上の構成要素相互接続パターンを完全に覆ってもよい。
【００１３】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、応力緩和島は、構成要素島状パターンを少なくとも部分的に覆い、少なくとも１つの構成要素相互接続パターンをさらに覆う、応力緩和島状パターンを有してもよい。
【００１４】
本開示の第１の態様による方法の好適な実施形態では、応力緩和層は、たとえば熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、パリレン−Ｃ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリコポリマー（ＰＬＧＡ）、または永久フォトレジストを備える層などの熱可塑性層であってもよいが、本開示はこれらに限定されない。これは単一の熱可塑性層を有してもよく、または少なくとも２つの熱可塑性層、すなわち２つ以上の熱可塑性層のスタックを備えてもよいが、本開示はこれらに限定されない。
【００１５】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、応力緩和島は、対応する構成要素島状パターンを部分的に覆う応力緩和島状パターンを有してもよい。
【００１６】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、応力緩和島は、対応する構成要素島状パターンを実質的に覆う応力緩和島状パターン、すなわち対応する構成要素島状パターンのかなりの部分を覆う応力緩和島状パターンを有してもよい。
【００１７】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、応力緩和島は、対応する構成要素島状パターンを完全に覆う応力緩和島状パターンを有してもよい。このような実施形態では、応力緩和島は、対応する構成要素島状パターンと同じパターンを有してもよく、または異なるパターン、たとえば対応する構成要素島状パターンよりも大きくこれを超えて延在するパターンを有してもよい。
【００１８】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、パターン支持層は、熱硬化性層（たとえばポリイミド層）、好ましくは完全に硬化した熱硬化性層、または熱可塑性層などの熱成形可能層であってもよいが、本開示はこれらに限定されない。本開示の第１の態様による方法の別の実施形態では、パターン支持層は、たとえば酸化ケイ素または酸化アルミニウム層などの酸化物層、またはたとえば窒化ケイ素層などの窒化物層など、たとえば無機層のような非熱成形可能層であってもよいが、本開示はこれらに限定されない。パターン支持層は好ましくは電気絶縁層である。これは可撓性層であってもよい。
【００１９】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、第２パターンの少なくとも一部について、第２パターンの境界線（ボーダーライン、周線）は第１パターンの境界線（ボーダーライン、周線）と実質的に一致してもよい。
【００２０】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、第２パターンの少なくとも一部について、第２パターンの境界線（ボーダーライン、周線）は第１パターンの境界線（ボーダーライン、周線）と異なってもよい。たとえば、第２パターンの境界線は、第１パターンの境界線を越えて延在してもよい。たとえば、第２パターンの境界線は、少なくとも部分的に第１パターンの境界線の間に位置してもよい。
【００２１】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、第２パターンを画定するステップは、第１応力緩和島および第２応力緩和島を挿入するステップを備えてもよく、第２パターンを画定するステップは、第１応力緩和島と第２応力緩和島との間に少なくとも１つの線状または梁状応力緩和要素をさらに備えてもよく、少なくとも１つの線状または梁状応力緩和要素は第１応力緩和島と第２応力緩和島との間の接続を形成する。本開示の第１の態様による実施形態では、このような線状または梁状応力緩和要素は、応力緩和相互接続トラックとして機能してもしなくてもよい。たとえば、このような線状または梁状応力緩和要素は、構成要素相互接続トラックまたはパターンに直接関係することなく機械的機能を有することができる。
【００２２】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、線状または梁状応力緩和要素は、直線境界線、非直線境界線、または直線境界線および非直線境界線の組み合わせを有することができる。
【００２３】
本開示の第１の態様による方法の実施形態では、非平面装置は、たとえば球形を有する表面など、展開不可能な形状を有する表面を備えてもよいが、本開示はこれらに限定されない。
【００２４】
非平面装置が球形を有する表面を備える本開示の第１の態様による方法の実施形態では、少なくとも１つの線状または梁状応力緩和要素の少なくとも一部は、球形の経度線（子午線）に沿って配向されてもよい。さらに、少なくとも１つの線状または梁状応力緩和要素の少なくとも一部は、球形の緯度線（たとえば周方向線または周方向線と実質的に平行な線）に沿って配向されてもよい。
【００２５】
第２の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置を製造する方法であって、平面装置は応力緩和層の変形の前に取り付けられ、応力緩和層は、本開示の第１の態様によって設計されたパターンを有する、方法に関する。好適な実施形態では、平面装置は熱成型可能な平面装置であり、平面装置の変形は熱成形プロセスによる変形を含み、パターン応力緩和層は熱可塑性層である。
【００２６】
平面装置の変形によって形状保持非平面装置を製造する方法であって、非平面装置は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備え、本開示の第２の態様の実施形態によれば、先の請求項のいずれか一項に記載の応力緩和層の第２パターンを取得するステップと、平面装置を取得するステップと、熱可塑性材料の層を備える応力緩和層を提供するステップと、平面装置を応力緩和層に機械的に取り付けるステップと、第２パターンにしたがって応力緩和層をパターニングするステップと、を備える。
【００２７】
本開示の第２の態様の方法による、平面装置の変形によって形状保持非平面装置を製造する方法は、非平面装置の形状に対応する形状を有する金型を用いる熱成形プロセスによって、平面装置が取り付けられた応力緩和層を非平面装置に変形させるステップを、さらに備えてもよい。
【００２８】
本開示の第２の態様による方法の実施形態では、平面装置を応力緩和層に機械的に取り付けるステップは、応力緩和層をパターニングする前に行われてもよい。本開示の第２の態様による方法の別の実施形態では、平面装置を応力緩和層に機械的に取り付けるステップは、応力緩和層をパターニングした後に行われてもよい。
【００２９】
本開示の第２の態様による方法の実施形態では、平面装置を応力緩和層に機械的に取り付けるステップは、平面装置に応力緩和層を積層するステップを備えてもよい。
【００３０】
本開示の第２の態様による方法の実施形態では、平面装置を応力緩和層に機械的に取り付けるステップは、第１応力緩和層と第２応力緩和層との間に平面装置を埋め込むステップを備えてもよい。このような実施形態では、第２パターンにしたがって応力緩和層をパターニングするステップは、第２パターンにしたがって第１応力緩和層および第２応力緩和層をパターニングするステップを備える。このような実施形態では、第１応力緩和層の第２パターンおよび第２応力緩和層の第２パターンは実質的に同じであってもよく、またはこれらは異なってもよい。
【００３１】
本開示の第２の態様による方法の実施形態では、第２パターンにしたがって応力緩和層をパターニングするステップは、レーザアブレーションによってパターニングするステップを備えてもよいが、本開示はこれに限定されない。
【００３２】
熱成形プロセス中に平面装置（ひいては回路）に対して作用する応力が、既知の方法と比較してより均等に分散されることは、本開示の実施形態の利点である。熱成形プロセス中に装置に対して作用する局所応力が、既知の方法と比較して実質的に減少することは、応力をより均等に分散させることの利点である。非平面装置の形状がより良く制御され得ることは、応力をより均等に分散させることのさらなる利点である。
【００３３】
たとえば、熱成形プロセスの結果としてのバックリングまたはしわの形成が実質的に低減または回避され得るように圧縮応力の量が実質的に減少し得ることは、局所応力の減少の利点である。装置回路がコンタクトレンズの外縁部の付近に設けられているアンテナを備える、熱成形プロセスによって製造されたスマートコンタクトレンズの特定の例では、アンテナ内またはその付近のしわの形成が実質的に低減または回避され得ることは、本記事の実施形態の利点である。
【００３４】
たとえば、装置の一部である構成要素または構成要素島に対して作用する応力が減少すること、および／または使用される材料の引張強度より低くなるように制御され得ることは、局所応力の減少の利点である。たとえば、構成要素がシリコン集積回路を備える実施形態では、応力レベルは、シリコンの引張強度より低くなるように制御され得る。これにより、構成要素を破損することなく曲げることができる。
【００３５】
非平面装置の使用中に非平面装置に対して（ひいては熱成形された後の回路に対して）作用する応力がより均等に分散することは、本開示の実施形態のさらなる利点である。使用中に装置に対して作用する局所応力が、既知のアプローチと比較して実質的に減少することは、応力をより均等に分散させることの利点である。
【００３６】
結果的な形状保持非平面２．５Ｄ装置が剛体、可撓性、または伸縮性構造であり得ることは、本開示の実施形態の利点である。たとえば、熱成形工具から取り出した後、非平面装置は、熱成形プロセス中に使用された金型の形状に対応する２．５Ｄ形状を維持し得る（「形状保持」）が、それでもなお応力緩和層および支持層のパターニングのために可撓性または伸縮性であり得る。剛体（非平面）構造または装置と比較してより良好な機械的堅牢性を有し得ることは、可撓性または伸縮性（非平面）構造または装置の利点である。たとえば、コンタクトレンズを形成するために本開示の実施形態による方法を使用するとき、コンタクトレンズを眼に出し入れするときにいくらかの可撓性および伸展性を許容することは、利点である。
【００３７】
本開示の実施形態では、装置はたとえば、電子部品、アンテナ、フォトニック部品、光学部品、電気光学部品、センサ、および／または物理的または化学的トランスデューサを備えてもよいが、本開示はこれらに限定されない。
【００３８】
本開示の実施形態による方法は、たとえば球形などの展開不可能な形状を有する表面を備える形状保持非平面装置を製造するために有利に使用され得るが、本開示はこれらに限定されない。
【００３９】
本開示の実施形態による方法は、多焦点コンタクトレンズ、人工虹彩実装、眼内圧監視用レンズ、生化学的リアルタイム監視用レンズ、または電磁放射線感知用レンズなどのスマートコンタクトレンズを製造するために有利に使用され得るが、本開示はこれらに限定されない。
【００４０】
本開示の実施形態による方法は、たとえばパッチまたはラベルなどの身体上またはウェアラブルの装置を製造するために有利に使用され得るが、本開示はこれらに限定されない。
【００４１】
本開示の特定の好適な態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載される。従属請求項の特徴は、単に請求項に明確に記載される通りではなく、独立請求項の特徴および従属請求項の特徴と適宜組み合わされてもよい。
【００４２】
本開示の上記およびその他の特性、特徴、および利点は、本開示の原理を例示によって説明する以下の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるだろう。この説明は、本開示の範囲を限定することなく、例示のみのために提供される。以下に引用される参照図は、添付の図面に言及している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本開示の実施形態による方法で使用され得る平面装置の一例の概略的な断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本開示の実施形態による方法で使用され得る平面装置のレイアウトの一例の概略的な上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される装置の拡大詳細部分を概略的に示す図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示される装置の拡大詳細部分を概略的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、本開示の実施形態による方法で使用され得る平面装置のレイアウトの一例の概略的な上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される装置の拡大詳細部分を概略的に示す図である。
【図４】本開示の第１の態様の実施形態による設計フローの一例を概略的に示す図である。
【図５】本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層のレイアウト（第２パターン）の一例を示す図である。
【図６】図２（ａ）に示されるような平面装置と図５のパターン応力緩和層との組み合わせを概略的に示す図である。
【図７】本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層のレイアウト（第２パターン）の一例を示す図である。
【図８】本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層のレイアウト（第２パターン）の一例を示す図である。
【図９】図３（ａ）に示されるような平面装置と図８のパターン応力緩和層との組み合わせを概略的に示す図である。
【図１０】本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層のレイアウト（第２パターン）の一例を示す図である。
【図１１】図２（ａ）に示される平面装置と組み合わせた、本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層のレイアウト（第２パターン）の一例を概略的に示す図である。
【図１２】本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層のレイアウト（第２パターン）の一例を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、本開示の実施形態による非平面装置の一例を概略的に示す斜視図である。図１３（ｂ）は、本開示の実施形態による非平面装置の一例を概略的に示す斜視図である。図１３（ｃ）は、本開示の実施形態による非平面装置の一例を概略的に示す上面図である。図１３（ｄ）は、本開示の実施形態による応力緩和層の第２パターンのいくつかの素子の概略図である。
【図１４】本開示の第２の態様の方法の実施形態による、形状保持非平面装置を製造する方法のプロセスフローの一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
異なる図において、同じ参照符号は、同じまたは類似の要素を指す。
【００４５】
本開示は、特定の実施形態に関して、および特定の図面を参照して説明されるが、本開示はこれらに限定されず、請求項によってのみ限定されるものである。記載される図面は概略的なものに過ぎず、非限定的である。図中、要素のうちのいくつかのサイズは誇張され、説明目的のために縮尺通りに描かれない場合がある。寸法および相対寸法は、本開示の実践例に対する実際の縮尺に対応していない。
【００４６】
本明細書および請求項における第１、第２、第３などの用語は、類似の要素間の区別のために使用され、必ずしもランク付けまたは他の方法で時間的にも空間的にも順序を説明するためではない。このように使用される用語は適切な状況下では交換可能であり、本明細書に記載される本開示の実施形態は、本明細書に記載または図示される以外の順序で動作可能であることは、理解されるべきである。
【００４７】
また、本明細書および請求項における上部、底部、上、下、などの用語は、説明目的のために使用され、必ずしも相対位置を説明するために使用されるものではない。このように使用される用語は適切な状況下では交換可能であり、本明細書に記載される本開示の実施形態は、本明細書に記載または図示される以外の配向で動作可能であることは、理解されるべきである。
【００４８】
請求項で使用される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その後に列挙される手段に限定されると解釈されるべきではないことに留意すべきである。これは他の要素またはステップを除外するものではない。したがって、これは言及されたように述べられた特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を指定するものとして解釈されるべきであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、または構成要素、あるいはこれらの群の存在または追加を除外するものではない。したがって、「手段ＡおよびＢを備える装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。これは、本開示に関して、装置の唯一の関連構成要素がＡおよびＢであることを意味する。
【００４９】
本明細書を通して「一実施形態」または「実施形態」の言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な箇所における「一実施形態では」または「実施形態では」というフレーズの出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指しているとは限らないが、そのような場合もあり得る。さらに、１つ以上の実施形態において、本開示から当業者にとって明らかとなるように、特定の特徴、構造、または特性は、いずれの適切な方法で組み合わせられてもよい。
【００５０】
同様に、本開示の例示的な実施形態の説明において、本開示を簡素化し、様々な発明的態様の１つ以上の理解を助ける目的で、本開示の様々な特徴が単一の実施形態、図、またはその説明で一緒にまとめられることもあることが、理解されるべきである。しかしながら、この開示の方法は、請求された開示が各請求項で明確に記載された以上の特徴を必要とするという意図を反映すると解釈されるべきではない。むしろ、添付の請求項が反映するように、発明的態様は、単一の先に開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない部分に存する。したがって、詳細な説明に続く請求項はこの詳細な説明に明確に組み込まれており、各請求項は、本開示の別個の実施形態として独立している。
【００５１】
さらに、本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、いくつかの特徴を含むが他の実施形態に含まれる実施形態を含まないものの、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本開示の範囲に含まれるように意図され、異なる実施形態を形成する。たとえば、添付の請求項では、請求された実施形態のいずれも任意の組み合わせで使用されることが可能である。
【００５２】
本明細書で提供される説明では、多数の特定の詳細が明記されている。しかしながら、本開示の実施形態は、これら特定の詳細を伴わずに実践され得ることが理解される。他の例では、本明細書の理解を曖昧にしないために、周知の方法、構造、および技術は詳細に示されていない。
【００５３】
以下の用語は、本開示の理解を助けるためにのみ提供される。
【００５４】
本開示の文脈では、２．５Ｄ構造または２．５Ｄ装置は、非平面的な構造または装置である。このような構造または装置は、曲面などの少なくとも１つの非平面的表面を有する。本開示の文脈では、「２．５Ｄ構造」または「２．５Ｄ装置」および「非平面的構造」または「非平面装置」は、このような構造または装置を指すために交換可能に使用される。２．５Ｄ構造は２Ｄ（平面、平坦）構造とは異なっており、これらは３Ｄ構造（体積）とも異なっている。２．５Ｄ構造はたとえば３Ｄ構造のシェルまたは表面層に対応すると見なされてもよい。典型的には、このようなシェルまたは表面層の厚さはその横寸法（たとえば１センチメートルから数十センチメートルの範囲内であり得る）よりも実質的に小さい（たとえば０．１ｍｍ未満から５ｍｍの間の範囲内）が、本開示はこれらに限定されない。
【００５５】
本開示の文脈では、可撓性とは非硬質、非剛体、すなわち破損することなく曲げることができるが、伸縮性ではないことを意味する。可撓性構造は、構造の通常使用中に特定の方向に変形可能になっているが、伸長はしない。
【００５６】
本開示の文脈では、伸縮性とは弾性、すなわち伸長を伴って弾性的に変形可能であることを意味する。伸縮性構造は、印加された力の下で、通常使用中に弾性的に変形可能（伸長を伴う）になっており、印加された力が緩和されると、実質的に永久変形を伴わずに、実質的に元の形状に戻るようになっている。伸縮性構造は、可撓性材料または剛体材料のような、非伸縮性材料から作られることが可能である。一例は金属ばねである。金属自体は剛体バルク材料であるが、材料の成形はある程度の可撓性およびある程度の伸縮性をもたらす。
【００５７】
本開示の文脈では、剛体とは硬質、すなわち曲げることができないかまたは曲げに対する抵抗が高いことを意味する。
【００５８】
本開示の文脈では、機械的変形可能とは、可撓性または伸縮性を意味する。本開示の文脈では、機械的変形可能構造または回路は、破損および損傷することなく変形され得る構造または回路である。機械的変形可能構造または回路は、伸縮性および／または可撓性要素を備えてもよく、これに加えて剛体または半剛体の部分も備えてもよい。たとえば、本開示の実施形態では、機械的変形可能構造または回路は、伸縮性または可撓性相互接続、可撓性構成要素島、および剛体集積回路または半剛体集積回路（たとえば、薄いシリコンチップ）を備えてもよい。
【００５９】
本開示の文脈では、熱可塑性材料は、特定の温度（材料のガラス転移温度）を超えると柔軟または成形可能になり、冷却すると固化する材料である。そのガラス転移温度より高くその融点より低いと、熱可塑性材料の物理的特性は関連する相変化なしに変化する。
【００６０】
本開示の文脈では、熱硬化材料または熱硬化性材料は、硬化によって、たとえば加熱によって、不可逆的に不融性の不溶性ポリマーネットワークに変化する、軟質固体または粘性状態のプレポリマーである。熱硬化性材料の例は、エポキシおよびいくつかのポリウレタンである。
【００６１】
本開示の文脈では、熱成形可能材料は、加熱、成形、および冷却を含む熱成形プロセスによって、たとえば非平面固体形状などの所定の固体形状に成形され得る材料である。熱成形可能材料の例は、熱可塑性ポリマーのような熱可塑性材料、エポキシのような未硬化または部分硬化した熱硬化性材料、および熱可塑性材料または熱硬化性材料を含む複合材料である。熱成形可能複合材料のいくつかの非限定例は、たとえばエポキシを含浸した炭素繊維マットなど、熱可塑性または熱硬化性材料を含浸したマットまたは布地、たとえば金属（たとえばＡｇ）ナノワイヤが埋め込まれたポリウレタンなど、埋め込まれた（ナノサイズの）要素を有する熱可塑性または熱硬化性材料、あるいはたとえば金属コーティングを有するポリスチレンなど、被覆熱可塑性または熱硬化性材料である。
【００６２】
本開示の文脈では、形状保持装置とは、外力の不存在下でその所与の形状を保持または維持する装置を意味する。より具体的には、本開示の文脈では、形状保持非平面（２．５Ｄ）装置は、外力の不存在下で、装置が熱成形工具から取り出された後に熱成形に使用された金型の形状を維持する、熱成形非平面装置を指す。このような装置は、剛体装置、可撓性装置、または伸縮性装置であってもよい。
【００６３】
本開示の文脈では、展開不可能な表面は、歪みを伴わずに（たとえば伸長せずに、または収縮せずに）平面状に平板化されることが不可能な表面である。
【００６４】
本開示は、ここで本開示のいくつかの実施形態の詳細な説明によって説明される。本開示の他の実施形態が、本開示の技術的教示から逸脱することなく当業者の知識にしたがって構成され得ることは明らかであり、本開示は添付の請求項の文言によってのみ限定される。
【００６５】
平面装置の変形によって、たとえば熱成形プロセスによって、非平面装置を製造するとき、平面的表面形状から非平面的表面形状への変換は、変形プロセス中の装置構造内の応力および／またはひずみの発生レベルに応じて、平面装置の少なくとも一部の局所的な伸長および／または圧縮を伴う。
【００６６】
本開示の実施形態では、パターン応力緩和層は、変形前に設計されて平面装置に機械的に取り付けられ、応力緩和層は、伸長の望ましくない影響を低減できるようにするパターンを有するように設計されている。より具体的には、応力緩和層は、十分に低い、好ましくは平面装置または回路の一部である、たとえばこれを構成する材料の引張強度よりも低い、伸長に関連する機械的応力のレベルを維持できるパターンを有するように設計されている。
【００６７】
圧縮の影響は伸張の影響とは異なり、より問題になる可能性がある。圧縮は、装置または回路および応力緩和層、たとえば熱可塑性材料層の材料のしわを生じる可能性があり、その結果、非平面装置の一部に折れまたはしわの形成をもたらす。この影響は、たとえば平らなディスク形状またはリング形状の装置を（部分的に）球形のキャップ形状を有する非平面装置に変換するときに、圧縮レベルが最大になり得る装置の外縁部またはその付近で最も顕著になり得る。材料に形成されたしわは、主に周方向の圧縮応力に関連しており、径方向に生じる可能性のある圧縮応力には実質的にあまり関連していない。周方向の圧縮応力は、変形プロセス、たとえば熱成形プロセスの結果としての構造の外周の長さの減少量に関連している。この外周の長さの減少は、装置が変形の中心に引き寄せられたときに生じる。
【００６８】
周方向圧縮応力は、熱成形プロセスから生じる変形量を減少させることによって低減され得る。本開示の実施形態では、発生した応力を構造全体にわたってより均等に分散させることによって、局所的圧縮応力がさらに低減される。より具体的には、圧縮応力の分散は、非平面装置への変形を実行する前に、応力緩和材料のパターン層、より具体的には熱可塑性材料のパターン層を平面装置に機械的に取り付けることによって、本開示の実施形態において得られる。本開示の実施形態では、パターン応力緩和層は、非平面装置の折れおよび／またはしわの形成が実質的に低減または回避されるように、圧縮応力の望ましくない影響、具体的には周方向圧縮応力を減少できるパターンを有するように設計されている。
【００６９】
熱可塑性ディスクおよび熱可塑性材料のリングの熱成形プロセスに関連する応力の有限要素モデリングシミュレーションに基づいて、ならびに実験に基づいて、圧縮応力は、このようなディスクがキャップ形状の構造に変換されるとき、特にディスク構造の外側領域において、実際にしわの形成をもたらすことが示された。リング状構造では、シミュレーションに基づいてはるかに低い応力レベルが見られ、ディスク状構造と比較してまったくまたは実質的にほとんどしわが形成されなかった。これは、このような場合に、このような構造が意図される用途に適合するならば、ディスク状構造よりもリング状構造を使用する方が適切であり得ることを示している。さらに説明されるように、応力緩和層のさらなるパターニングは、しわ形成のさらなる減少をもたらすことができる。
【００７０】
本開示の実施形態による方法では、２つの主要な要素が提供される。より具体的には、本開示の実施形態による方法は、一方では平面装置（または平面装置のレイアウト）を、他方では応力緩和層を提供するステップを備える。好適な実施形態では、応力緩和層は熱可塑性材料の層である。さらなる説明では、これら２つの主要な要素、すなわち平面装置および応力緩和層の組み合わせは、「プラットフォーム」とも称される。
【００７１】
本開示の実施形態では、平面装置は機械的変形可能装置である。平面装置は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続とを備える、たとえば電子回路または光電子回路などの回路を備える。構成要素はたとえば、能動または受動素子、たとえば（たとえば５０マイクロメートル未満または３０マイクロメートル未満の厚さを有する）薄型集積回路などの集積回路、電気光学構成要素、または生化学センサであってもよいが、本開示はこれらに限定されない。構成要素間の少なくとも１つの電気的接続は、構成要素間にパターン導電層を設けることによって形成される。パターン導電層はまた、コンタクトパッドを形成するため、もしくはたとえば一体型アンテナ構造などの一体型構成要素を形成するためにも提供され得る。
【００７２】
平面装置はパターン支持層をさらに備え、パターン支持層は、構成要素島状パターンを有する構成要素島（たとえば装置の一部である構成要素を機械的に支持するため）を備え、構成要素相互接続パターンを有する少なくとも１つの構成要素相互接続トラック（たとえば構成要素間の電気的相互接続を機械的に支持するため）を備える。パターン支持層は好ましくは可撓性層、好ましくは電気絶縁層である。構成要素島状パターンは、少なくとも回路の少なくとも１つの構成要素の位置に対応する領域を覆い、構成要素相互接続パターンは少なくとも電気的相互接続の位置に対応する領域を覆う。このようなパターン支持層の例は、米国特許第９２４７６４８号明細書に開示されている。パターン支持層は、構成要素および電気的相互接続に機械的支持を提供し、変形中に構成要素および相互接続に機械的保護を提供する。本開示の有利な実施形態では、パターン支持層は、熱硬化性材料の少なくとも１つの層、たとえばポリイミド層のようなポリマー層、好ましくは熱硬化性材料の完全硬化層を備える。平面装置から非平面装置への変形中に構成要素、相互接続、および接合（たとえば半田接合）の機械的完全性の良好な保護を可能にすることは、完全硬化熱硬化性支持層の利点である。パターン支持層はまた、熱可塑性材料、たとえばパリレン−Ｃフォトレジスト層を備えてもよいが、本開示はこれらに限定されない。支持層が熱可塑性層である実施形態では、これは好ましくは熱可塑性応力緩和層のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する。平面装置は、熱成形可能材料に完全にまたは実質的に埋め込まれるか、もしくは完全にまたは実質的に封入されてもよい。パターン支持層はまた、酸化物層または窒化物層のような無機層を備えてもよい。
【００７３】
図１は、本開示の実施形態で使用され得る平面装置（機械的変形可能装置）２０の一例の断面図を概略的に示す。図示される例では、平面装置２０は、第１の電気絶縁層２５、たとえば第１のポリマー層と、第２の電気絶縁層２６、たとえば第２のポリマー層との間に埋め込まれた２つのパターン導電層２２を備え、導電層２２は電気絶縁層２７、たとえば中間ポリマー層によって互いに分離されている。導電層２２は、中間絶縁層２７を通るビア２３によって互いに電気的に接続されている。回路２０は、第２の絶縁層２６上に設けられ、第２の絶縁層２６を通るビア２４によって埋め込み導電層２２に電気的に接続された、構成要素２１をさらに備える。図示される例では、構成要素２１は「外部」構成要素であり、すなわちこれは層２５と２６との間に埋め込まれていない。しかしながら、本開示はこれらに限定されず、平面装置は、層２５と２６との間に設けられた「内部」または「埋め込み」構成要素をも備え得る。たとえば、導電層２２は、たとえばＲＦアンテナなどの埋め込みアンテナ構造、埋め込み抵抗器、埋め込みコンデンサ、または埋め込みインダクタンスのような埋め込み構成要素を形成するように、設計およびパターニングされてもよいが、本開示はこれらに限定されない。このような構成要素はまた、層２５と２６との間に埋め込まれる代わりに、外部構成要素として提供されてもよい。導電層２２はまた、たとえば構成要素用のコンタクトパッドを形成するために、またはたとえばセンサ用の電極を形成するためにパターニングされてもよいが、本開示はこれらに限定されない。図１の例は、２つのパターン導電層２２を備える平面装置２０を示す。しかしながら、本開示はこれらに限定されず、平面装置は代わりに１つのみの導電層２２、または３つ以上の導電層を備えてもよい。
【００７４】
本開示の実施形態では、電気絶縁層は、上述のような支持層として使用されてもよく、すなわちこれらは支持層の機能を有してもよい。使用され得る電気絶縁ポリマー層の例は、ポリイミド層、パリレン−Ｃ層、およびフォトレジスト層である。使用され得る電気絶縁無機層の例は、酸化ケイ素または酸化アルミニウム層などの酸化物層、および窒化ケイ素層などの窒化物層である。上述のように、これらの電気絶縁層は第１パターンにしたがって好ましくパターニングされ、第１パターンは、構成要素島（たとえば装置の一部である構成要素を機械的に支持するため）および構成要素相互接続トラック（たとえば構成要素間の電気的相互接続を機械的に支持するため）を備える。
【００７５】
本開示の実施形態では、構成要素２１はたとえば、電子部品、集積部品または個別部品、集積回路（たとえばシリコンベースまたは箔ベース）、フォトニック部品、電気光学素子、物理的または化学的トランスデューサ、または薄膜電池のようなエネルギー蓄積装置であるかまたはこれらを備えてもよいが、本開示はこれらに限定されない。構成要素は、剛体、可撓性、または伸縮性であってもよい。機械的変形可能回路２０は、２つ以上の構成要素、たとえば複数の構成要素を備えてもよい。
【００７６】
導電層２２は、金属（たとえばＡｕ、Ｃｕ、Ａｇ．．．、バルク材料または粒子ベースの材料、ナノ粒子またはナノチューブ）のような無機導電材料、あるいは導電性ポリマーのような有機導電材料を備えてもよい。特に導電性材料として金属が使用される実施形態では、パターン導電層２２は、機械的変形を可能にするために、すなわち回路を導電層２２の面内で伸縮可能にするために、非直線形状、たとえば蛇行形状を有してもよい。しかしながら、本開示はこれらに限定されず、直線形状、または非直線形状（たとえば、湾曲または蛇行）と直線形状との組み合わせも使用され得る。導電性材料として有機導電材料（たとえばポリマー）が使用される実施形態では、非直線形状（たとえば蛇行）の導電層を設ける必要がないように、伸縮性導電材料が使用されてもよい。
【００７７】
図２（ａ）は、本開示の実施形態による方法で使用され得る平面装置２０のレイアウトの一例の上面図を概略的に示す。図２（ｂ）および図２（ｃ）は、図２（ａ）に示される装置の拡大詳細部分を概略的に示す。より具体的には、図２は、平面装置２０の変形によって形成される非平面装置がコンタクトレンズ、たとえばスマートコンタクトレンズである、本開示による方法で使用され得る平面装置の一例を示す。機械的変形可能平面装置２０はパターン支持層３０（図２の破線）を備え、パターン支持層３０は、第１パターンを有し、構成要素および相互接続を機械的に支持するために設けられている。パターン支持層３０はたとえば、図１に示されるような平面装置の電気絶縁ポリマー層２５、２６、２７に対応し得るが、本開示はこれらに限定されない。図２に示される例では、支持層３０（破線）は第１パターンにしたがってパターニングされている。図示される例では、第１パターンは、装置の外周の付近に円形リング状部分を備える。この円形リング状部分は、構成要素島（第１構成要素島３０１）の一例である。これは、回路２０の埋め込みアンテナ２９（図２の円形実線）を機械的に支持するために設けられている。図示される例では、アンテナ２９は円形形状を有するが、本開示はこれらに限定されない。たとえば、アンテナ２９は、六角形または四角形のような多角形、またはたとえば楕円形または蛇行形など、別の形状を有することもできるが、本開示はこれらに限定されない。
【００７８】
図示される例では、支持層３０の第１パターンは第２構成要素島３０２をさらに備え、第２構成要素島３０２は回路２０の構成要素２１を機械的に支持するために設けられている。第２構成要素島３０２は、ファンアウトメタライゼーションパターン２２２および構成要素２１と電気的相互接続２２１との間の電気的結合のために提供されているコンタクトパッド２２３も支持し、図示される例では、支持層３０の第１パターンは、電気的相互接続２２１を機械的に支持する構成要素相互接続トラック３０６をさらに備える。図２に示される例では、電気的相互接続２２１および対応する構成要素相互接続トラック３０６は、非直線、たとえば蛇行部分と実質的に直線的な部分との組み合わせであるパターンを有する。これは一例に過ぎず、他の構成も可能である。支持層３０の第１パターンは、第１構成要素島３０１と第２構成要素島３０２との間の接続も提供する。
【００７９】
好適な実施形態では、支持層３０は、構成要素および電気的相互接続を完全に支持し、構成要素および電気的相互接続の縁部または境界を越えて延在する。これはたとえば図２（ｂ）で見ることができ、ここで第１構成要素島３０１はアンテナ２９の縁部を超えて延在し、第２構成要素島３０２は構成要素２１の縁部を超えて延在する。図２（ｃ）は、電気的相互接続２２１の側縁部を超えて延在する側縁部を有する構成要素相互接続トラック３０６を示す。図２に示される実施形態では、第２構成要素島３０２には１つの構成要素２１のみが存在している。しかしながら、本開示はこれらに限定されず、単一の構成要素島上に２つ以上の構成要素が存在してもよい。
【００８０】
図３（ａ）は、本開示の実施形態による方法で使用され得る機械的変形可能平面装置２０のレイアウトの別の例の上面図を概略的に示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される平面装置２０の拡大詳細断面を概略的に示す。より具体的には、図３は、形成される非平面装置がコンタクトレンズ、たとえばスマートコンタクトレンズであり、たとえば光電子部品のような追加の構成要素がコンタクトレンズの中心部に組み込まれ得る、本開示による方法で使用され得る装置２０の一例を示す。図３に示される実施形態は、図２に示される実施形態と同じかまたは類似の要素、およびいくつかの追加要素を備える。図示される例では、支持層３０の第１パターンは、第３構成要素島３０３を備える。図示される例では、第３構成要素島３０３は、中央開口部３４を有するリング形状を有する。第３構成要素島３０３は、パターン熱成形可能層３０の他の部分に接続される。第３構成要素島３０３はたとえば、（図３（ｂ）に示されるように）たとえばアンテナ２８のような追加の構成要素を支持するため、またはたとえば液晶ディスプレイなど、たとえば電気光学構成要素（図示せず）のような追加の構成要素の周辺領域のみを支持するために、提供されてもよい。支持層３０が好ましくは構成要素を完全に支持しないまたは完全に埋め込まない、そして支持層３０が開口部３４を有する別の用途は、構成要素がたとえば化学センサのような、たとえばアクセスウィンドウを必要とするセンサである実施形態である。形成される非平面装置がコンタクトレンズである実施形態では、中央開口部３４の存在は、眼への酸素アクセスを可能にする観点から有利であり得る。第３構成要素島３０３によって支持される構成要素は、装置の他の要素に、たとえば装置の別の構成要素に、電気的に接続されている。
【００８１】
図３に示される実施形態では、追加の構成要素は、中央開口部３４の位置で一体化されてもよく、回路に接続、たとえば電気的に接続されてもよい。コンタクトレンズの例では、中央開口部３４の位置は、コンタクトレンズを装着したときに瞳孔が位置する領域を覆ってもよい。たとえば、ＬＣＤディスプレイのような電気光学素子が、中央開口部３４の位置で一体化されてもよい。たとえば薄膜回路、シリコンベースの集積回路、および／またはアンテナ、たとえばＲＦアンテナを備える回路と組み合わせて、視力矯正用途向けのスマートコンタクトレンズとして完全な解決策が提供され得る。
【００８２】
本開示の実施形態では、平面装置２０は、非平面装置へのその変形の前に応力緩和層（熱可塑性材料の層）に取り付けられ、応力緩和層は変形前に第２パターンにしたがってパターニングされる。応力緩和層は、好ましくはたとえば熱可塑性ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、パリレン−Ｃ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリコポリマー（ＰＬＧＡ）、または永久フォトレジストのような少なくとも１つの熱可塑性材料を含む平面層（たとえば基板）として提供されるが、本開示はこれらに限定されない。これは単一の熱可塑性層を備えてもよく、または少なくとも２つの熱可塑性層のスタックを備えてもよい。好ましくは、たとえば４０℃から１２５℃の間の範囲のガラス転移温度など、たとえば１５０℃未満のガラス温度を有する材料など、比較的低いガラス転移温度の熱可塑性材料が使用されるが、本開示はこれらに限定されない。
【００８３】
本開示の実施形態による方法では、熱可塑性材料の当初平面の層（応力緩和層）は、変形に先立って平面装置に機械的に取り付けられ、結果として得られたプラットフォームはその後、熱成形プロセスによって非平面（２．Ｄ）形状に変換される。このようにして製造された非平面装置では、装置の絶縁支持層（たとえばポリマー層、たとえば熱硬化性材料の層）は、回路の構成要素および相互接続を機械的に支持し、これらを保護し、これらを所定位置に保持するのに役立つ。これらの層は第１パターンにしたがってパターニングされ、これらは（機械的な）支持層および保護層の機能を有する。応力緩和層（熱可塑性材料の層）は、加熱時に粘度が低下するおかげで、および低ガラス転移温度のおかげで、回路を損傷することなく、または回路を損傷する危険性を低減して、熱成形ステップを実行できるようにする。熱可塑性材料の層は、第２パターンにしたがってパターニングされ、熱成形プロセスの間およびその後、たとえば非平面装置の使用中に、局所的な機械的応力緩和（局所応力低減）および／または機械的応力再分散の機能を有する。熱可塑性材料は好ましくは、機械的にこれらを接続するために、両方が比較的低い温度で積層され得るように、すなわち熱可塑性材料の層と装置とを互いに取り付けるように、装置の外側材料との良好な接着を可能にする。たとえば、積層温度は８０℃から１５０℃の間の範囲であってもよいが、本開示はこれに限定されない。たとえば、外側材料層としてポリイミドを有する回路と組み合わせて熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）を使用すると、両者間の良好な接着が得られた。一般に、積層がそのガラス転移温度より高い温度で実行された場合、ＴＰＵは多くのポリマーとの良好な接着を可能にする。本開示の実施形態では、熱可塑性材料と回路との間の接着を改善するために、専用の接着層が使用され得る。装置は、熱可塑性材料の層に取り付けられてもよく、または熱硬化性応力緩和材料の層間に埋め込まれてもよい。
【００８４】
本開示の実施形態による方法では、熱可塑性材料の層および回路は平面（２Ｄ）構造として製造され、提供され、これらは熱成形プロセスによって非平面（２．５Ｄ）構造に変換される。プラットフォームは任意の面内形状を有することができる。形成される非平面装置がたとえばコンタクトレンズまたはコンタクトレンズの一部である実施形態では、機械的変形可能回路は、ディスク形状またはリング形状を有することができる。一般に、形成される非平面装置は任意の展開不可能な形状を有するかまたは備えることができ、すなわちこれは展開不可能な表面（非ゼロガウス表面）を有することができる。これは、このような非平面装置が歪み（すなわち伸長または圧縮）を伴わずに平面から形成され得ないことを意味する。
【００８５】
第１の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置に変換される平面装置のための応力緩和層のパターンを設計する方法に関する。平面装置（ひいては非平面装置も）は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備え得る。好適な実施形態では、平面装置の変形は、熱成形プロセスによる変形を含む。
【００８６】
第２の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置を製造する方法であって、平面装置は本開示の第１の態様にしたがって設計されたパターン応力緩和層に取り付けられる、方法に関する。好適な実施形態では、応力緩和層は、熱可塑性層または熱可塑性材料を含む層であり、平面装置の変形は、平面装置を応力緩和層に取り付けた後の、熱成形プロセスによる変形を含む。
【００８７】
第１の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置に変換される平面装置のための応力緩和層のパターンを設計する方法であって、平面装置は、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備える、方法を提供する。第１の態様の実施形態による方法は、平面装置のレイアウトを提供するステップであって、レイアウトは少なくとも２つの構成要素および少なくとも１つの電気的相互接続を備え、レイアウトは、少なくとも１つの構成要素島および少なくとも１つの構成要素相互接続トラックを備える第１パターンを有する、パターン支持層、好ましくは可撓性電気絶縁支持層をさらに備え、少なくとも１つの構成要素島は、少なくとも１つの構成要素の位置に対応する領域上を少なくとも覆う構成要素島状パターンを有し、少なくとも１つの構成要素相互接続トラックは、少なくとも電気的相互接続の位置に対応する領域上を覆う構成要素相互接続パターンを有する、ステップと、少なくとも部分的に、たとえば実質的に、第１パターンを覆う第２パターンを画定するステップであって、第２パターンは応力緩和層のパターンである、ステップと、を含む。本開示の実施形態では、第２パターンを画定するステップは、各構成要素のための応力緩和島を挿入するステップであって、応力緩和島は、対応する構成要素島状パターンを少なくとも部分的に、たとえば実質的に覆う応力緩和島状パターンを有する、ステップを含む。本開示の実施形態では、第２パターンを画定するステップは、少なくとも１つの構成要素相互接続トラックのための応力緩和相互接続トラックを挿入するステップであって、応力緩和相互接続トラックは、対応する構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和相互接続パターンを有する、ステップをさらに含んでもよい。本開示の実施形態では、第２パターンを画定するステップは、少なくとも２つの構成要素相互接続トラックのための応力緩和島を挿入するステップであって、応力緩和島は、対応する少なくとも２つの構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和島状パターンを有する、ステップをさらに含んでもよい。
【００８８】
図４は、本開示の第１の態様の実施形態による応力緩和層のパターンを設計するための方法１００の設計フローの一例を概略的に示す。本開示の第１の態様にしたがって設計されたパターン応力緩和層は平面装置と組み合わせられる（機械的に取り付けられる）ものであり、平面装置は、たとえば熱成形プロセスによる変形などの変形によって形状保持非平面装置に変換されるために提供される。
【００８９】
図４に示される方法１００は、応力緩和層のパターンがそのために設計される平面装置のレイアウトを提供するステップ（図４、ステップ１０１）を備える。本開示の実施形態では、装置のレイアウトは、少なくとも２つの構成要素と、２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続と、を備える。平面装置のレイアウトは、少なくとも１つの構成要素島および少なくとも１つの構成要素相互接続トラックを備える第１パターンを有するパターン支持層をさらに備え、少なくとも１つの構成要素島は構成要素島状パターンを有し、少なくとも１つの構成要素相互接続トラックは構成要素相互接続パターンを有する。
【００９０】
平面装置のレイアウトを考慮して、応力緩和層の第２パターンが画定される（図４、ステップ１０２）。応力緩和層の第２パターンを画定するステップ（１０２）は、各構成要素島について応力緩和島を挿入するステップ（図４、ステップ１０２１）であって、応力緩和島は対応する構成要素島状パターンを少なくとも部分的に覆う応力緩和島状パターンを有する、ステップと、少なくとも１つの構成要素相互接続トラックについて応力緩和相互接続トラックを挿入するステップ（図４、ステップ１０２２）であって、応力緩和相互接続トラックは対応する構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和相互接続パターンを有する、ステップと、を備える。
【００９１】
実施形態では、応力緩和島状パターンは部分的に、たとえば実質的に、対応する構成要素島状パターンを覆ってもよい。実施形態では、応力緩和島状パターンは対応する構成要素島状パターンを完全に覆ってもよい。このような実施形態では、応力緩和島は、対応する構成要素島状パターンと同じパターンを有してもよく、または異なるパターン、たとえば対応する構成要素島状パターンよりも大きくこれを超えて延在するパターンを有してもよい。
【００９２】
図４に示されるように、第２パターンを画定するステップ（１０２）は、少なくとも２つの構成要素相互接続トラックのための応力緩和島を挿入するステップ（１０２３）であって、応力緩和島は、対応する少なくとも２つの構成要素相互接続パターンを完全に覆う応力緩和島状パターンを有する、ステップをさらに任意選択的に備えてもよい。少なくとも２つの構成要素相互接続トラックのためのこのような応力緩和島は、複数の構成要素相互接続パターンを有利に完全に覆ってもよい。
【００９３】
任意選択的に、本開示の第１の態様による方法では、第２パターンを画定するステップ（１０２）は、第１応力緩和島と第２応力緩和島との間に少なくとも１つの線状または梁状応力緩和要素を挿入するステップ（１０２４）をさらに備えてもよい。このような線状または梁状応力緩和要素は、応力緩和相互接続トラックとして機能してもしなくてもよい。たとえば、このような線状または梁状応力緩和要素は主に、構成要素相互接続トラックまたはパターンに直接関係することなく機械的機能を有することができる。これらは、熱成形プロセス中の応力分散を改善するため、および第１応力緩和島と第２応力緩和島との間で所望の相対位置を維持するために、提供されてもよい。線状または梁状応力緩和要素は、第１応力緩和島と第２応力緩和島との間の接続を形成する。これらは直線境界線、非直線境界線、または直線境界線および非直線境界線の組み合わせを有することができる。
【００９４】
本開示の実施形態では、平面装置の変形によって形成される非平面装置は、たとえば球形など、展開不可能な形状を有する表面を備えてもよいが、本開示はこれに限定されない。
【００９５】
たとえば、非平面装置が球形を有する表面を備える実施形態では、少なくとも１つの線状または梁状応力緩和要素の少なくとも一部は、球形の経度線（径方向線、子午線）に沿って配向されてもよい。たとえば、非平面装置が球形を有する表面を備える実施形態では、少なくとも１つの線状または梁状応力緩和要素の少なくとも一部は、球形の緯度線（たとえば周方向線または周方向線と平行な線）に沿って配向されてもよい。
【００９６】
さらなる説明において、本開示の実施形態による方法は、スマートコンタクトレンズの製造方法で使用されるように、ディスク形状（またはディスク形状の一部）またはリング形状を有する平面装置が球形のキャップ形状（または球形のキャップ形状の一部）を有する非平面構造に変換、すなわち変形される例に主に焦点を当てて、より詳細に説明される。しかしながら、本開示はこれに限定されず、本開示の実施形態による方法はまた、他の装置のために、および／またはディスク形状から球形のキャップ形状への変形以外の変形または変換を伴う非平面装置の製造のためにも、使用され得る。
【００９７】
図５は、本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層１０（熱可塑性材料の層）のレイアウト（第２パターン）の一例を示す。図５に示される例は、たとえば、図２（ａ）に示される平面装置２０と組み合わせられる（機械的に取り付けられる）ように設計されてもよい。図６は、図２（ａ）に示されるような平面装置２０と図５のパターン応力緩和層１０との組み合わせを概略的に示す。
【００９８】
図５に示される例では、応力緩和層１０は第２パターンにしたがってパターニングされている。第２パターンは、第１応力緩和島１１および第２応力緩和島１２を備える。図６に示されるように、第１応力緩和島１１は、図２（ａ）に示される例の支持層３０の第１パターンの第１構成要素島３０１を（部分的に）覆うように設計された応力緩和島状パターンを有する。図示される例では、第１応力緩和島状パターンは、第１の構成要素島状パターンを部分的にのみ覆うように、穿孔または開口部５１を備える。図５に示される例では、開口部５１は部分的リング形状を有する。しかしながら、これらの開口部５１には、たとえば円形、四角形、多角形、フラクタル形状、幾何形状の組み合わせ（たとえば、六角形の組み合わせを含むハニカム形状のような）、あるいは直線もしくは曲線の境界、または直線境界と曲線境界の組み合わせを有する、より複雑および／または不規則なパターンのような、他の形状が使用されてもよい。穿孔の形状およびサイズならびに穿孔の数は、熱成形プロセス中の構造全体にわたる応力分散に影響を及ぼす可能性がある。これらの特定の設計および分散は、たとえば有限要素シミュレーションに基づいて最適化され得る。異なる開口部５１は全て同じ形状およびサイズを有してもよく、またはこれらは異なる形状および／または異なるサイズを有してもよい。
【００９９】
リング形状を有する熱可塑性材料の層、および有孔リングを有する形状を有する熱可塑性材料の層の熱成形に関する応力の有限要素モデリングシミュレーションに基づいて、（しわを生じる）圧縮応力は主に外縁部の付近で発生すること、ならびに引張応力は主に層の内縁部の付近で発生することが示された。リング状層を、（たとえば図５に示されるような）リング状層に穿孔または開口部がさらにパターニングされた層と比較して、有孔層の場合には（圧縮応力および引張応力の両方で）より低い応力レベルが得られると結論づけられ、これは十分な応力緩和を示しており、層全体にわたってより良い応力の分布をもたらす。
【０１００】
図５に示される例では、第２応力緩和島１２は、図２（ａ）に示される例の支持層３０の第１パターンの第２構成要素島３０２を完全に覆うように設計された応力緩和島状パターンを有する。第２応力緩和島１２のパターンは、複数の構成要素相互接続トラック３０６をさらに完全に覆うように設計されている。図５に示される第２パターンは、図２（ａ）に示される例の支持層３０の第１パターンの対応する構成要素相互接続トラック３０６を完全に覆うように設計された応力緩和相互接続パターンを有する応力緩和相互接続トラック１５を、さらに備える。図５に示される例では、第２パターンは、第１応力緩和島１１を第２応力緩和島１２と接続する線状または梁状素子として設計された応力緩和要素４１を、さらに備える。これらの線状または梁状応力緩和要素は、主に機械的機能を有する。これらは構成要素相互接続トラックを支持するために提供されていない。線状または梁状応力緩和要素は、熱成形プロセス中の変形に適応するために提供されても良く、これらは応力の低減および／または応力のより良い再分散に貢献し得る。熱成形プロセス中に良好な伸縮性を許容しながら、たとえば応力緩和島間の所定の距離を得るために、装置の異なる部分の所望の相対位置を得る観点から、これらの存在は有利であり得る。
【０１０１】
図５に示される例では、直線状および非直線状（湾曲、蛇行）側縁部を有する、異なる形状の梁状要素が示されている。しかしながら、これらの要素の他の形状が使用されてもよい。図５の例は４つの梁状要素４１を示しているが、本開示はこれに限定されず、たとえば５つ以上、好ましくは少なくとも２つなど、異なる数の梁状要素が設けられてもよい。図５に示される例では、梁状要素４１は実質的に均一に分布しており、すなわちこれらは互いに実質的に等距離で設けられている。しかしながら、本開示はこれに限定されず、隣り合う梁状要素４１間の距離は要素ごとに異なってもよい。梁状要素の数、その形状、およびその分散は、熱成形プロセス中の応力分散を最適化する観点から、有限要素シミュレーションに基づいて最適化されてもよい。応力緩和島との界面におけるこれらの形状もまた、応力緩和島との機械的に堅牢な接続を形成するように最適化され得る。このような最適化は、有限要素シミュレーションに基づいて行われてもよい。
【０１０２】
図６に示される例では、第２パターンの境界線（ボーダーライン、周線）は、第１パターンの境界線とは異なっている。より具体的には、第２パターンの境界線は、第１パターンの境界線を越えて延在する。しかしながら、本開示はこれに限定されず、たとえば、第２パターンの境界線の少なくとも一部は第１パターンの境界線と実質的に一致してもよく、および／または第２パターンの境界線の少なくとも一部は第１パターンの境界線の間に位置してもよい。
【０１０３】
本開示の実施形態では、応力緩和層の第２パターンと支持層の第１パターンとの間の重なりの量を減少させることによって、構造の中心に向かって熱成形プロセス中に作用する引張力が減少し、こうして周方向の圧縮応力を低減することができ、こうしてしわ形成を低減できる。したがって、比較的少ない重なりの量は、圧縮応力の量を低減し、こうしてしわ形成を低減するのに、有利であり得る。しかしながら、熱成形プロセスによる形状保持非平面装置構造への適切な変換を可能にするために、機械的変形可能平面装置は熱可塑性材料の層によって十分に覆われる必要があるので、重なりの量には下限がある。
【０１０４】
図７は、本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層１０（熱可塑性材料の層）のレイアウト（第２パターン）の別の例を示す。図７に示される例は、たとえば、図２（ａ）に示される平面装置２０と組み合わせられる（機械的に取り付けられる）ように設計されてもよい。図７に示される例では、応力緩和層１０は第２パターンにしたがってパターニングされ、第２パターンは、図５に示される第２パターンと同じかまたは類似の要素（応力緩和島１１、１２；応力緩和相互接続トラック１５；応力緩和要素４１）を備える。図７に示される例では、第１応力緩和島１１は開口部または穿孔を有していない。これは、図２（ａ）に示される例の支持層３０の第１パターンの第１構成要素島３０１を完全に覆うように設計された応力緩和島状パターンを有する。図７に示される例では、隣り合う梁状要素４１間の距離は要素ごとに異なる。この特定の例では、梁状応力緩和要素４１は２つずつ２つにグループ化され、これらは蛇行形状を有する。シミュレーションに基づいて、図７に示されるように２つの蛇行梁のグループで梁が提供されるような二重蛇行構造は、応力減少の観点、たとえば熱成形プロセス中にプラットフォームの中心に向かう引張ひずみに適応する観点から、有利であり得ることが示された。このような二重梁構造は、応力緩和相互接続トラック１５の設計にも使用され得る。図７に示される例では、各対の２つの梁は、互いに対して鏡映形状を有する。しかしながら、これは一例に過ぎず、本開示はこれに限定されない。他の実施形態では、対の中の梁の形状は実質的に異なってもよい。
【０１０５】
図８は、本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層１０（熱可塑性材料の層）のレイアウト（第２パターン）の一例を示す。図８に示される例は、たとえば、図２（ａ）に示される平面装置２０と組み合わせられる（機械的に取り付けられる）ように、または図３（ａ）に示される平面装置２０と組み合わせられるように、設計されてもよい。図９は、図３（ａ）に示されるような平面装置２０と図８のパターン応力緩和層１０との組み合わせを概略的に示す。図５に示される第２パターンと比較すると、図８に示される応力緩和層の第２パターンのレイアウトは、第３応力緩和島１３を備えている。図示される例では、第３応力緩和島１３は、中央開口部１４を有するリング形状を有する。図９に示されるように、平面装置の支持層は第３構成要素島３０３を備える。第３応力緩和島１３は、第３応力緩和島１３の対応する構成要素島状パターンを完全に覆う応力緩和島状パターンを有する。
【０１０６】
図１０は、本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層１０（熱可塑性材料の層）のレイアウト（第２パターン）の別の例を示す。図１０に示される例は、たとえば、図２（ａ）に示される平面装置２０と組み合わせられる（機械的に取り付けられる）ように、または図３（ａ）に示される平面装置２０と組み合わせられるように、設計されてもよい。図８に示される第２パターンと比較すると、図１０に示される応力緩和層の第２のパターンのレイアウトは、異なる形状を有する、より具体的には多角形（五角形）の中央開口部１４を有する形状の、第３応力緩和島１３を備えている。しかしながら本開示はこれに限定されず、中央開口部１４は、たとえば楕円形、任意の正多角形、または不規則形状など、別の形状を有してもよい。
【０１０７】
図１１は、図２（ａ）に示される平面装置と組み合わせた、本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層１０のレイアウト（第２パターン）の別の例を概略的に示す。図１１に示される第２パターンはまた、たとえば図３（ａ）に示される平面装置のような他の平面装置と組み合わせられてもよいが、本開示はこれに限定されない。図８に示される第２パターンと比較すると、図１１に示される応力緩和層の第２パターンのレイアウトは、異なる形状を有する、より具体的には多角形（五角形）の外縁部を有する形状の、第１応力緩和島１１を備えている。しかしながら本開示はこれに限定されず、外側境界（または他の境界）は、たとえば楕円形、正多角形、または不規則形状など、別の形状を有してもよい。
【０１０８】
図１２は、第２パターンが図７に関して上述したような二重蛇行構造を備える、本開示による方法の実施形態で使用され得るパターン応力緩和層のレイアウト（第２パターン）の一例を示す。図１２に示されるパターン応力緩和層１０は、たとえば、図２（ａ）に示されるような平面装置と、または図３（ａ）に示されるような平面装置と、または他の平面装置と、組み合わせられてもよい。
【０１０９】
図１３は、本開示の実施形態による非平面装置６０の一例を概略的に示す。図１３に示される非平面装置６０は、球形を有する第１表面部分６１および球形を有する第２表面部分６２を備える、展開不可能な表面を有する。線７１および７２は、それぞれ第１表面部分６１および第２表面部分６２の中心軸を示す。図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、非平面装置６０の斜視図を示す。図１３（ｃ）は、装置６０の上面図を示す。図１３（ｃ）の破線は、表面部分６１、６２の球形を概略的に強調している。図１３（ｄ）は、非平面装置６０を得るための熱成形の前に平面装置と組み合わせられるように本開示の実施形態にしたがって設計され得る応力緩和層３０の第２パターンのいくつかの要素の概略図を示す。より具体的には、図１３（ｄ）は、どのようにして梁状応力緩和要素４１１、４１２が有利に第２パターンの設計に含まれ得るかの一例を示す。第１の梁状応力緩和要素４１１は、実質的に第１の球形６１および第２の球形６２の経度線に沿って配向される。これらは主に、縦方向に沿った引張応力に適応するために提供され得る。加えて、第２の梁状要素４１２は、実質的に第２の球形６２の緯度線に沿って配向される。これらは主に、横（周）方向に沿った圧縮応力に適応するために、したがって実質的にしわ形成を低減または回避するために、提供され得る。
【０１１０】
第２の態様では、本開示は、平面装置の変形によって形状保持非平面装置を製造する方法であって、平面装置は本開示の第１の態様にしたがって設計されたパターン応力緩和層に（変形前に）取り付けられる、方法に関する。好適な実施形態では、応力緩和層は熱可塑性層であり、平面装置の変形は熱成形プロセスによる変形を備える。
【０１１１】
非平面装置が、少なくとも２つの構成要素および２つの構成要素間の少なくとも１つの電気的相互接続を備える、平面装置の変形によって形状保持非平面装置を製造する方法は、平面装置のレイアウトを考慮して、本開示の第１の態様の方法の実施形態にしたがって応力緩和層の第２パターンを取得するステップと、平面装置を取得するステップと、熱可塑性材料の層を備える応力緩和層を提供するステップと、応力緩和層に平面装置を機械的に取り付けるステップと、第２パターンにしたがって応力緩和層をパターニングするステップと、を備える。本開示の第２の態様による製造方法は、非平面装置の形状に対応する形状を有する金型を用いる熱成形プロセスによって、平面装置が取り付けられた応力緩和層を非平面装置に変形させるステップを、さらに備える。
【０１１２】
本開示の第２の態様の方法の実施形態による、形状保持非平面装置を製造する方法２００のプロセスフローの一例が、図１４に概略的に示されている。
【０１１３】
図１４に示される方法２００は、平面装置を選択して平面装置のレイアウトを考慮した後、応力緩和層の第２パターンを取得するステップ（図１４、ステップ２０１）を備え、応力緩和層の第２パターンは、本開示の第１の態様の方法の実施形態にしたがって設計されている。平面装置を取得した後（図１４、ステップ２０２）、および応力緩和層を取得しまたは提供した後（図１４、ステップ２０３）、平面装置は、応力緩和層に機械的に取り付けられる（図１４、ステップ２０４）。
【０１１４】
本開示の実施形態では、応力緩和層（熱可塑性材料の層）は、好ましくはたとえば熱可塑性ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、パリレン−Ｃ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリコポリマー（ＰＬＧＡ）、または永久フォトレジストのような少なくとも１つの熱硬化性材料を含む平面層（たとえば基板）として提供されるが、本開示はこれらに限定されない。これは単一の熱可塑性層を備えてもよく、または少なくとも２つの熱可塑性層のスタックを備えてもよい。好ましくは、たとえば１５０℃未満のガラス温度を有する材料など、比較的低いガラス転移温度の熱可塑性材料が使用されるが、本開示はこれらに限定されない。
【０１１５】
本開示による方法の実施形態では、平面装置２０は単一の応力緩和層１０に取り付けられてもよい。本開示による方法の他の実施形態では、平面装置２０は２つ以上の応力緩和層１０に取り付けられてもよい。たとえば、平面装置は、第１応力緩和層と第２応力緩和層との間に埋め込まれてもよい。このような実施形態では、第１応力緩和層の第２パターンおよび第２応力緩和層の第２パターンは実質的に同じであってもよい。しかしながら、本開示はこれらに限定されず、実施形態では、緩和層の第２パターンおよび第２応力緩和層の第２パターンは異なってもよい。
【０１１６】
本開示の実施形態では、平面装置２０を応力緩和層１０に機械的に取り付けるステップ（ステップ２０４）は、たとえば平面装置に応力緩和層を積層するステップを備えてもよい。たとえば、平面装置は、応力緩和層／平面装置／応力緩和層のスタックが形成されるように、第１応力緩和層と第２応力緩和層との間に保持されてもよい。
【０１１７】
図１４に示される方法２００のステップ２０５は、第２パターンにしたがって応力緩和層をパターニングするステップを備え、第２パターンは、本開示の第１の態様の実施形態にしたがって設計されている。好適な実施形態では、機械的取り付けステップ（ステップ２０４）、たとえば積層ステップは、応力緩和層をパターニングするステップ（ステップ２０５）の前に行われる。このプロセスシーケンスは、非破線の矢印線によって図１４に示されている。装置と第２パターンとの間の正確なアライメントの必要性が回避され得ることは、平面装置を取り付けた後の１つまたは複数の応力緩和層のパターニングの利点である。たとえば、このような実施形態では、第１の非パターン応力緩和層は、装置の第１面（通常は構成要素側）で平面装置と積層されてもよい。平面装置は、第１面の反対の第２面でガラスキャリアなどの一時的な剛体キャリアに取り付けられてもよく、またはこれは自立していてもよい。次に、もしあれば一時的な剛体キャリアは取り除かれ、第２の非パターン応力緩和層が、回路の第２面で構造に積層される。次いで応力緩和層は、たとえばレーザアブレーションを使用して、パターニングされ得る。
【０１１８】
他の実施形態では、機械的取り付けステップ（ステップ２０４）、たとえば積層ステップは、応力緩和層をパターニングするステップ（ステップ２０５）の後に行われてもよい。このプロセスシーケンスは、破線の矢印線によって図１４に示されている。このアプローチは、平面装置２０（より具体的には、支持層３０の第１パターン）とパターン応力緩和層１０の第２パターンとの間の適切で正確なアライメントを必要とする。
【０１１９】
本開示の第２の態様による方法では、平面装置を応力緩和層に機械的に取り付けるステップ（図１４、ステップ２０４）および応力緩和層をパターニングするステップ（図１４、ステップ２０５）の後、平面装置が取り付けられた応力緩和層を備えるプラットフォームは、熱成形プロセスによって非平面装置に変形される（図１４、ステップ２０６）。
【０１２０】
熱成形プロセス中、プラットフォームの外縁部（外周）で異なる境界条件、すなわち自立境界条件、固定境界条件、または半固定境界条件が使用されてもよい。自立境界条件の場合、プラットフォームは、縁部に何も取り付けず、いかなる移動制限もなしに、金型上に配置される。自由な境界条件は周方向に沿って比較的大きい圧縮応力をもたらす可能性があり、これがしわ形成をもたらす可能性がある。応力レベルは、本開示の方法にしたがってプラットフォームの層をパターニングすることによって、低減され得る。固定条件の場合、プラットフォームは、その外側境界全体においてプラットフォームを越えて延在するように、好ましくはプラットフォームの熱可塑性層と同じ材料で作られるがプラットフォームよりも大きいサイズを有する支持キャリアに取り付けられる。この（プラットフォームが取り付けられた、たとえば支持キャリアに積層された）支持キャリアは、キャリアの外縁部での全移動制限を伴って、熱成形工具内の金型上にクランプされる。たとえば、機械的クランプまたは空気圧クランプが使用されてもよい。あるいは、支持キャリアへの取り付けが不要となるように、プラットフォーム自体が熱成形工具内の金型上にクランプされ得るように設計されてもよい。このようにして、応力緩和層はクランプ領域まで延在し、装置に固定基準点を提供することができる。このような固定境界条件は、径方向に沿って比較的大きい引張応力を生じる可能性があり、これは引張変形および破損をもたらす可能性がある。応力レベルは、プラットフォームの熱可塑性層の径方向の蛇行形状を使用して低減され得る。半固定境界条件の場合、プラットフォームを有する支持キャリアは、外縁部での部分的移動制限を伴って、金型上に配置される。半固定境界条件は、プラットフォームが設けられた領域の外側の周辺領域で支持キャリアを穿孔することによって、実施され得る。固定または半固定境界条件が使用される実施形態では、プラットフォームは、たとえばレーザアブレーションによって、熱成形プロセス後に支持キャリアから切断されてもよい。
【０１２１】
熱成形ステップは、応力緩和層（熱可塑性層）１０のガラス転移温度よりも高い温度で行われる。熱成形は、たとえば真空工具を用いて、または圧力形成工具を用いて、行われることが可能である。熱成形ステップの後変形可能なプラットフォームは金型から取り出される。熱成形中に自立境界条件が使用された場合、プラットフォームはさらに使用される準備ができている。たとえば、スマートコンタクトレンズに関しては、これは眼に接触するのに適した材料（たとえば、ヒドロゲル）の中に挿入または配置されてもよい。熱成形中に固定または半固定境界条件が使用された場合、プラットフォームはさらに使用される前に（たとえばレーザアブレーションによって）キャリアから取り出される。
【０１２２】
前述の説明は、本開示の特定の実施形態を詳述している。しかしながら、前述の内容がどれほど詳細にテキストに見られても、本開示は多くの方法で実施され得ることが理解されるだろう。なお、本開示の特定の特徴または態様を説明するときの特定の用語の使用は、その用語が関連する本開示の特徴または態様の任意の具体的特徴を含むように限定するように本明細書で再定義されていることを意味すると解釈されるべきではないことに、留意すべきである。
【０１２３】
本開示による装置について、好適な実施形態、特定の構造および構成、ならびに材料が考察されてきたが、本開示の範囲から逸脱することなく形態および詳細において様々な変更または修正がなされ得ることは、理解されるべきである。たとえば、本開示の範囲内で記載された方法に、ステップが追加または削除されてもよい。
【０１２４】
上記の詳細な説明および本開示の概要は装置を製造する方法に焦点を当ててきたが、本開示はまた、上述のような実施形態のいずれかによる方法を用いて得られるパターン層を備える装置にも関する。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  応力緩和層（熱可塑性層）
１１  第１応力緩和島（応力緩和島）
１２  第２応力緩和島（応力緩和島）
１３  第３応力緩和島（応力緩和島）
１４  中央開口部
１５  応力緩和相互接続トラック
２０  平面装置（機械的変形可能装置）
２１  構成要素
２２  導電層
２３，２４  ビア
２５  電気絶縁ポリマー層（第１の電気絶縁層）
２６  電気絶縁ポリマー層（第２の電気絶縁層）
２７  電気絶縁層（電気絶縁ポリマー層，中間絶縁層）
２８  構成要素（アンテナ）
２９  構成要素（アンテナ）
３０  支持層（応力緩和層，パターン熱成形可能層，パターン支持層）
３４  開口部
４１  梁状要素
５１  開口部
６０  非平面装置（形状保持非平面装置）
６１  第１表面部分（第１の球形）
６２  第２表面部分（第２の球形）
７１，７２  線
１００  方法
１０１，１０２  ステップ
２００  方法
２０１〜２０６  ステップ
２２１  電気的相互接続
２２２  ファンアウトメタライゼーションパターン
２２３  コンタクトパッド
３０１  第１構成要素島（構成要素島）
３０２  第２構成要素島（構成要素島）
３０３  第３構成要素島（構成要素島）
３０６  構成要素相互接続トラック
４１１  第１の梁状応力緩和要素
４１２  第２の梁状要素
１０２１〜１０２４  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）−３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３（ａ）．１３（ｃ）】
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【図１３（ｂ）．１３（ｄ）】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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