(57)【要約】  電気接点（３１）を含む構成要素（３０）をフレキシブル基板（１０）と組み立てる方法が提示される。本方法は、基板の第１の主平面（１１）上に構成要素（３０）を配置するステップと、マシンビジョンのステップを適用して電気接点の位置を推定するステップと、導電性材料またはその前駆物質の１つまたは複数の層（３２）を堆積させるステップであって、前記層が、構成要素が画定する基板のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて延在する、ステップと、電気接点の推定位置に基づいて区切りラインを計算するステップと、前記区切りラインに沿って前記層から局所的に材料を除去することによって、層を互いに絶縁されたエリア（３２ｄ）に区切るステップと、を含む。また、本方法を実行するのに適切な装置が提示される。さらに、本発明による方法および装置によって得ることができる組立体が提示される。
2013546188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気接点（３１）を含む構成要素（３０）を基板（１０）と組み立てる方法であって、
前記基板の第１の主平面（１１）上に前記構成要素（３０）を配置するステップと、
マシンビジョンのステップを適用して前記電気接点の位置を推定するステップと、
導電性材料またはその前駆物質を堆積させるステップと、
を含む方法において、
前記導電性材料またはその前駆物質が、前記構成要素が画定する前記基板のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて延在する１つまたは複数の層として堆積させられることを特徴とし、
前記電気接点の前記推定された位置に基づいて区切りラインを計算するステップと、
前記区切りラインに沿って前記層から局所的に材料を除去することによって、前記層を互いに絶縁されたエリア（３２ｄ）に区切るステップと、
をさらに特徴とする方法。
【請求項２】
前記構成要素（３０）の前記電気接点（３１）の１つまたは複数が、前記基板から外の方を向いており、かつ前記１つまたは複数の層の１つが、前記基板（１０）の前記第１の主平面（１１）に堆積させられる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構成要素（３０）の前記電気接点（３１）の１つまたは複数が、前記基板の方を向いており、
前記方法は、前記基板の方を向いている前記構成要素（３０）の前記電気接点（３１）の１つまたは複数が前記基板の第２の主平面（１２）で露出されるように、前記基板に穴（１８）をあける追加のステップを含み、かつ前記１つまたは複数の層の１つが、前記第２の主平面（１２）に堆積させられる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板（１０）の前記穴（１８）が、前記基板の前記第１の主平面（１１）から前記第２の主平面（１２）の方向で外に向かうようにテーパ付けされる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
電気接点（３１）を有する構成要素（３０）を基板（１０）と組み立てる装置であって、
前記基板の第１の主平面（１１）上に前記構成要素（３０）を配置する第１の設備（Ｂ１）と、
マシンビジョンのステップを適用して前記電気接点の位置を推定する第２の設備（Ｃ１、Ｃ２）と、
導電性材料またはその前駆物質を堆積させる第３の設備（Ｆ）と、
を含む装置において、
前記第３の設備（Ｆ）が、前記構成要素が画定する前記基板のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて延在する１つまたは複数の層として前記導電性材料またはその前駆物質を堆積させるように配列されることを特徴とし、
前記電気接点の前記推定された位置に基づいて区切りラインを計算する第４の設備（Ｈ）と、
前記区切りラインに沿って前記層から局所的に材料を除去することによって、前記層を互いに絶縁されたエリア（３２ｄ）に区切る第５の設備と、
をさらに特徴とする装置。
【請求項６】
前記構成要素（３０）を受けるために、前記基板（１０）中にキャビティ（１４）を形成する設備（Ｂ２）をさらに含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記基板の第２の主平面で前記構成要素の電気接点を露出させる穴を形成するように、前記基板に穴あけする設備をさらに含む請求項５に記載の装置。
【請求項８】
電気接点（３１）を有する電子構成要素（３０）とフレキシブル基板（１０）との組立体であって、導電性材料またはその前駆物質を含む組立体において、
前記電子構成要素が画定する前記フレキシブル基板のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて延在する１つまたは複数の層として前記導電性材料またはその前駆物質を含み、
前記層が、長さに比べて少なくともその１／１０より小さい実質的に一定の幅を有する前記層における少なくとも１つのスリットによって、互いに絶縁されたエリア（３２ｄ）に区切られることを特徴とする組立体。
【請求項９】
前記スリットの前記長さ／幅の比が少なくとも２０である請求項８に記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル基板上に電気構成要素を組み立てるための方法に関する。本発明は、さらに、フレキシブル基板上に電気構成要素を組み立てる装置に関する。本発明は、さらに、電気構成要素とフレキシブル基板との組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル電子製品は、たとえばスマートテキスタイル（smart textile）、フレキシブルディスプレイなどの形態で、ますます重要になっている。フレキシブル電子製品には、デバイスの様々な面を導きモニタするために、半導体デバイスを組み込むことが、たいてい必要になる。電子デバイスが、一般にますます複雑になっているので、それらを導くチップも、ますます複雑になる傾向がある。このために、ＩＯ数がより大きくなり、かつピッチおよびライン幅がより小さくなる。次いで、このために、ボンディングするとき、正確に集積回路を配置することに対する要件も、より厳しくなる。半導体デバイスは別として、他の電気構成要素は、電池も、フレキシブル電子製品と集積化することが必要である場合がある。製品の所望のフレキシビリティのために、薄型（＜３０μｍ）のＳｉチップを配置し相互接続することがしばしば必要になる。通常必要な配置の正確さは、１０〜２０μｍ程度である。これらの半導体デバイスおよび他の電気構成要素は、それらが取り付けられる表面に比べて、水平方向のサイズが実質的により小さい。このために、様々なホイル（foils）を一緒に積層するために通常使用される機械類の使用が、妨げられる。その代わりに、これらの電気構成要素を配置するために、ピックアンドプレース装置（pick & place equipment）を使用することが必要になる。
【０００３】
ロールツーロール製造法（roll to roll manufacturing process）が望ましい。潜在的に、これによって、たとえば印刷業界で現在使用されている製造方法などの方法を使用して、大量に低コストで電子製品を組み立てることが可能になる。
【０００４】
絶え間なく移動するベルト上に大量のチップを高精度で配置するために、非常に進んだ高価な装置が必要になる。さらにまた、各チップは、個別にボンディングする必要があり、それには、チップ当たり数秒かかる可能性がある。
【０００５】
構成要素を配置した後、その構成要素の接点位置を推定し、推定位置に接続部を適合させることによって、それほど正確でなく構成要素を配置することを可能にする組み立て方法が知られている。
【０００６】
この点において、特許文献１に、電子回路ボードを製作する高密度取り付け方法が記載されていることに留意されたい。そこでは、スタッドバンプが、半導体チップの接続端子上に形成される。スタッドバンプの高さが、プリント回路ボードの表面の高さとほぼ等しいように、半導体チップは、プリント回路ボード中に埋め込まれる。半導体チップが埋め込まれるプリント回路ボードの少なくとも表面は、第１の絶縁層によって被覆される。スタッドバンプを露出させるために、レーザを使用して、穴が、第１の絶縁層中に形成される。回路構成パターンが第１の絶縁層上に選択的に形成され、それによって、回路構成パターンが、露出したスタッドバンプと互いに、そしてボードの表面上の他の回路構成に接続される。
【０００７】
特許文献２に、導体トラック上に電子構成要素、さらにまた対応する電子構成要素を集積化する方法および装置が提供されていることにさらに留意されたい。開示された方法および装置によって、プリントされる基板またはプリント製品などのプリント材料上に、それほど正確でなく電子構成要素を貼り付けることが可能になる。構成要素を配置した後、その位置は、センサシステム、たとえばカメラシステムによって、決定される。その後の処理ステップで、１つまたは複数の印刷ユニットが、導体トラックをプリントする。導体トラックは、印刷ユニットまたはコンベヤ機構の見当合わせによって、既に貼り付けられた電子構成要素に対して方向付けられる。
【０００８】
特許文献３に、フレキシブル電子製品を製造する方法が述べられており、その方法は、第１および第２の互いに対向する主平面を備えるフレキシブルホイルを供給するステップと、第１の主平面において第１のホイルで構成要素を配置するステップであって、その構成要素が、第２の主平面の方を向いている少なくとも１つの電気端子を有する、ステップと、少なくとも１つの電気端子の位置を推定するステップと、前記推定位置に基づき、その少なくとも１つの電気端子に対して導電性経路を適応的に形成するステップと、を含む。
【０００９】
既知の方法の一実施形態によれば、導電性経路が、ホイルの第２の主平面に溝を形成し、そして導電性材料またはその前駆物質を用いて前記溝を充填することによって、適応的に形成される。
【００１０】
別の実施形態では、導電性経路は、接着剤の層を塗布することによって、そして接着剤の伝導性の特性を、その変質ゾーン中において、変質させることによって形成される。変質ゾーンの位置および／または方向付けは、推定位置に依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】英国特許第２３１３７１３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／２３０１０３号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２２００４１２号明細書に対応する国際公開第２０１０／０７１４２６号パンフレット
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／１５８２３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
第１の実施形態で個別の溝を充填するプロセスは、比較的時間がかかる。第２の実施形態では、比較的高価な材料が必要である。したがって、比較的単純な材料を必要とし、より大きい製造スループットをもたらすことを可能にし、そして、チップを配置する位置合わせの正確さに対する要件を著しく緩和する方法が必要である。
【００１３】
特許文献４では、回路配列の構成要素の１つまたは複数の特徴の場所を詳しく調べて、構成要素の通信接点について設計された場所に対する通信接点の場所の変位を決定するステップを含む方法が提供される。その後、回路配列についての修正する通信経路のレイアウトデータが、前記変位に基づき提供される。次いで、通信経路は、修正された通信経路のレイアウトデータに従って塗布される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、請求項１で請求するような方法が提供される。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、請求項５で請求するような装置が提供される。
【００１６】
本発明の第３の態様によれば、請求項８で請求するような組立体が提供される。
【００１７】
請求する方法および装置では、パターン形成される導電性構造が、堆積層（deposited layer）から導電性材料の細いストライプを局所的に除去することによって、得られる。細いストライプの材料だけを除去することが必要であるという事実のために、これは、比較的迅速に、比較的低エネルギー消費で、かつ構成要素に対して比較的低い熱負荷を用いて行うことができる。本発明による方法および装置によって、幅が変化する導電性経路を実際的な方法で設けることが可能になる。たとえば、ストライプの材料は、一定の幅を有するビームを供給するレーザによって、除去することができる。これによって、全体的に広い導電性経路を設けることが可能になり、それは、必要な場合、だんだん狭くなる。
【００１８】
第１の代替実施形態によって、基板から外の方を向いている電気接点を備える構成要素が、配置される場合、導電性材料の層は、構成要素と同じ平面に塗布することができる。第２の代替実施形態によれば、構成要素が、基板の方を向いている電気接点を有する場合、導電性材料の層は、構成要素が配置される基板の平面と反対側の平面に塗布することができる。その場合、本発明の第１の態様による方法は、前記反対側の平面で構成要素の電気接点を露出させる、基板を貫通する穴をあける追加のステップを有する。第１の代替実施形態は、基板中に穴をあける追加のステップが必要でない点で有利である。第１の代替実施形態では、構成要素を保持する基板の表面が、構成要素の上の導電性材料の層によって平らにされる。第２の代替実施形態では、構成要素を載せた表面は、材料、たとえば接着剤を構成要素の上に塗布して封入することによって、平らにすることができる。第２の代替実施形態の利点は、構成要素が基板中に形成されるキャビティ中に埋められる場合、遷移を実に完全に回避することができることである。構成要素をキャビティ中に配列し、構成要素を封入する処置は、組み合わせることができる。また、構成要素の接点を電気的に接続するために、両方の代替実施形態は、構成要素が、基板から外の方を向いている電気接点のような、基板の方を向いている電気接点を有する場合に、組み合わせることができる。
【００１９】
層のために使用される導電性材料またはその前駆物質は、たとえば金属のナノ粒子を含有するインク、たとえば分散液中の銀ナノ粒子の分散体である。代替的に、有機体または水ベースの溶剤中の金属錯体、たとえば銀錯体インクは、使用することができるが、しかし、銀の代わりに、たとえば銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、パラジウム、金、バナジウムおよびビスマスベースの他の金属錯体も、代替的に、または組み合わせて使用することができる。
【００２０】
層は、たとえば、スロットダイコーティング（slot-die coating）、キスコーティング（kiss-coating）、ホットメルトコーティング（hot-melt coating）、スプレイコーティング（spray coating）などのコーティング技術、およびインクジェット方式の印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷（flexographic printing）、スクリーン印刷、回転スクリーン印刷（rotary screen printing）など、すべての種類の印刷技術によって、堆積させることができる。
【００２１】
堆積層は、化学線を印加することによって、加熱することによって、たとえばマグネトロン加熱によって、あるいはその組合せによって、硬化させることができる。
【００２２】
層は、プリントによる代わりに、蒸着によって、または電気メッキによって塗布することができる。その場合、硬化は、必要でない。
【００２３】
そのようにして得られる第３の態様による組立体では、導電性層は、長さ／幅の比が少なくとも１０、しかし好ましくは少なくとも２０であるスリットによって区切られる。電力消費が比較的少なく、構成要素に対する熱負荷が少ない、組立体中の導電性層を得ることができる。
【００２４】
これらおよび他の態様は、図面を参照してより詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第２の態様による装置の第１の実施形態を示す図である。
【図１Ａ】本発明の第２の態様による装置の第２の実施形態の一部分をより詳細に示す図である。
【図１Ｂ】本発明の第２の態様による装置の第３の実施形態の一部分をより詳細に示す図である。
【図２Ａ】本発明の第１の態様による方法の第１の実施形態の第１のステップの結果を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の態様による方法の第１の実施形態の第２のステップの結果を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の第１の態様による方法の第１の実施形態の第３のステップの結果を示す図である。
【図２Ｄ】本発明の第３の態様による電子構成要素およびフレキシブル基板の組立体を示す図であって、その組立体が、本発明の第１の態様による方法の第１の実施形態の第４のステップの結果である、図である。
【図３Ａ】図２Ａに概略的に示す半仕上げ製品の写真である。
【図３Ｂ】図２Ｄに概略的に示す製品の写真である。
【図３Ｃ】図３Ｂの横断面図ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣによって示す製品の写真である。
【図３Ｄ】複数の構成要素およびそれらを相互接続するプリント回路構成を含むフレキシブル基板の写真である。
【図３Ｅ】図３ＤのＥによって示す詳細な写真である。
【図３Ｆ】図３ＤのＦによって示す詳細な写真である。
【図４】本発明の第２の態様による装置の第４の実施形態を示す図である。
【図５Ａ】本発明の第１の態様による方法の第２の実施形態の第１のステップの結果を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の態様による方法の第２の実施形態の第２のステップの結果を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の第１の態様による方法の第２の実施形態の第３のステップの結果を示す図である。
【図５Ｄ】本発明の第３の態様による電子構成要素およびフレキシブル基板の組立体の第２の実施形態を示す図であって、その組立体が、本発明の第１の態様による方法の第２の実施形態の第４のステップの結果である、図である。
【図６】本発明の第３の態様による電子構成要素およびフレキシブル基板の組立体の第３の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の第３の態様による電子構成要素およびフレキシブル基板の組立体の第４の実施形態を示す図である。
【図８Ａ】本発明の第３の態様による電子構成要素およびフレキシブル基板の組立体の第４の実施形態を示す図であって、半仕上げ製品を示し、平面図およびその平面図に示されたＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。
【図８Ｂ】本発明の第３の態様による電子構成要素およびフレキシブル基板の組立体の第４の実施形態を示す図であって、完成製品を示し、平面図およびその平面図に示されたＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次の詳細な明細書本文では、本発明を完全に理解してもらうために、多くの具体的な細部を述べる。しかし、当業者は、本発明が、これらの具体的な細部なしで実施することができることを理解されたい。他の実施例では、よく知られる方法、やり方および構成要素は、本発明の態様を分かりにくくさせないようにするために、詳細に述べられていない。
【００２７】
図面では、層および領域のサイズおよび相対的なサイズは、明確にするために、誇張している場合がある。
【００２８】
「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語は、様々な要素、構成要素、領域、層および／またはセクションを述べるために本明細書で使用する場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層および／またはセクションは、これらの用語によって限定すべきでないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層またはセクションと、別の領域、層またはセクションを区別するために単に使用する。それゆえ、後述する第１の要素、構成要素、領域、層またはセクションは、本発明の教示から逸脱せずに、第２の要素、構成要素、領域、層またはセクションと呼ぶことができる。
【００２９】
本発明の実施形態を、本発明の理想的な実施形態（および中間構造）の概略的な例示図である横断面の例示図を参照して、本明細書で述べる。そのようなものとして、たとえば製造技術および／または公差の結果として、例示図の形状からの変形を予想すべきである。したがって、本発明の実施形態は、本明細書に例示する領域の具体的な形状に限定されるものとして解釈すべきでなく、しかし、たとえば製造から生じる形状の偏り（deviation）を含むべきである。
【００３０】
他に規定のない限り、本明細書に使用するすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、当業者が共通に理解する意味と同じ意味を有する。共通に使用されている辞書に定義されているものなどの用語は、当技術分野の文脈でのそれらの意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであり、そして、本明細書にはっきりとそのように規定されていない限り、理想的な、または過度に形式的な意味で解釈しないものとすることをさらに理解されたい。本明細書で言及するすべての公開公報、特許出願、特許および他の参考文献は、参照によって、その全体が援用される。相互に矛盾がある場合、本明細書が、定義を含み、統制するものとする。さらに、材料、方法および実施例は、単に例示的であり、限定するものと意図されない。
【００３１】
同様の要素は、同様の参照符号を有する。
【００３２】
図１は、電気接点を有する構成要素３０を基板１０上で組み立てる装置を例示する。
【００３３】
装置は、基板１０を供給する第１の供給設備Ａを有する。図示された本実施形態では、基板は、フレキシブルホイルであり、その基板は、たとえばフレキシブルポリマ基板であり、たとえば厚さが２５〜２５０μｍの範囲内である、たとえば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）またはポリイミド（ＰＩ）の１つである。ホイルは、供給ロールＡから供給され、構成要素３０と組み立てられる基板１０は、ロールＪ上に巻き付けられる。
【００３４】
装置は、基板１０の第１の主平面１１上に構成要素３０を配置するさらなる設備Ｂ１を有する。この目的のために、配置の正確さが、位置に関しては約５０μｍおよび方向付けに関しては約１度であるピックアンドプレースデバイスが、市販されている。
【００３５】
装置は、導電性材料またはその前駆物質の層を堆積させる（depositing）設備Ｆを有し、前記層３２は、構成要素が画定する基板のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて延在する。一実施形態では、層は、ホイルが画定する全エリアの上に延在する。図示された本実施形態では、装置は、層３２を硬化させる硬化設備Ｇを有する。層３２は、スクリーン印刷設備またはインクジェット印刷設備など、いずれの印刷設備によっても塗布することができる。通常、硬化設備Ｇは、化学線源、たとえばＵＶ源である。しかし、代替的に、層が、熱硬化性の構成要素を含む場合、硬化設備として熱源を使用することができる。他の実施形態では、層は、その中の溶剤の蒸発によって硬化することができる。また別の実施形態では、加熱した熱可塑性の樹脂を、冷却の際に凝固する層として、堆積させることができる。
【００３６】
装置は、構成要素の電気接点の位置を推定するように構成されるマシンビジョンシステムＣ１、Ｃ２を有する。マシンビジョンシステムは、カメラ、たとえばＣＣＤカメラＣ１およびパターン認識ユニットＣ２を含む。この目的のためのマシンビジョンシステムは、たとえばオルボテック（Orbotech）社から市販されている。
【００３７】
装置は、電気接点の推定位置に基づいて区切りラインを計算する計算ユニットＨ１と、前記区切りラインに沿って前記層から局所的に材料を除去することによって、層を互いに絶縁されたエリアに区切る区切りユニットＨ２と、を有する。
【００３８】
ここで、第１の態様による方法の一実施形態を、図２Ａ〜図２Ｄを参照して述べる。図２Ａ〜図２Ｄのそれぞれに、構成要素３０を有する基板１０の平面図を示し（図面の上半分）、さらにまた平面図の破線に沿った横断面図を示す（図面の下半分）。
【００３９】
図２Ａに、図１の装置を用いて実行される、方法の第１の段階において得られる結果を示す。この段階は、図１に示す製造ラインのポイントＸａに対応する。そこでは、基板１０の第１の主平面１１に付着させた構成要素３０を示し、その接点３１が、基板１０から外の方を向いている。構成要素の付着は、接着剤、たとえば熱硬化性の接着剤またはＵＶ硬化性の接着剤によって実現することができる。代替的に、自動硬化性の多成分接着剤を使用することができる。
【００４０】
図２Ｂに、製造ラインのポイントＸｂに対応する、方法の第２の段階で得られる結果を示す。この段階で、導電性材料またはその前駆物質の層３２は、基板１０の第１の主平面１１に堆積させられる。層３２は、構成要素３０が画定する基板１０のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて延在する。図示された本実施形態では、層３２は、ここで、ボックス形状の部分３２ａおよびライン形状の部分３２ｂに予めパターン形成される。別の実施形態では、層３２は、構成要素３０とともに第１の主表面１１を均一に被覆することができる。
【００４１】
上述したように、電気接点３２の実際の位置は、構成要素３０を配置する際の不正確さによって、予定された位置から外れることがある。
【００４２】
図１に例示されるように、接点３１の実際の位置は、マシンビジョンシステムＣ１、Ｃ２を用いて決定される。層３２が構成要素３０およびその接点３１を被覆しているが、接点３１の位置は、構成要素３０の存在から層３２の表面上に生じる高さプロファイルのために、一般に良好に検出可能である。それでもなお、層３２を堆積させるステップの前に、デバイスの接点の位置を検出するという、別の可能性がある。
【００４３】
ここで、図２Ｃに例示されるように、電気接点３１の実際の位置は既知であり、区切りライン３４を計算する。その後、区切りライン３４に沿って層３２から局所的に材料を除去することによって、層は、互いに絶縁されたエリア、たとえば３２ｐに区切られる。これは、図１の段階Ｘｃに対応する。その結果は、図２Ｄに示され、番号３６が層３２中のスリットである。
【００４４】
図示された実施例では、前記互いに絶縁されたエリア、たとえば３２ｐのそれぞれが、接点３１を個別のライン形状の部分３２ｂに接続し、したがって、構成要素３０の接点３１は、導電性層３２のライン形状の部分３２ｂを介して、他のデバイスに接続することができる。代替的に、絶縁されたエリアは、これらの接点が、互いに接続されることを所望の場合、２つ以上の接点の上に延在することができる。
【００４５】
区切りライン３４を含む区切りパターンＰａｔを計算するために、いくつかの方法が可能である。これは、図１Ａおよび図１Ｂに例示され、そこに、計算ユニットＨ１の一部分がより詳細に示される。たとえば、区切りテンプレートを使用することができ、それは、構成要素３０の方向付けおよび位置に対応する、適切な方向付けφおよび位置ｐが与えられる。その目的のために、図１Ａに例示されるように、装置は、特定の構成要素に適切なテンプレートがそれから選択されるテンプレートメモリＨ１０と、区切りパターンＰａｔをそれによって得るテンプレートの、測定された方向付けφおよび位置ｐに対応する変換を適用する変換ユニットＨ１１と、を有することができる。
【００４６】
図１Ｂを参照して例示するような装置の別の実施形態では、区切りパターンＰａｔは、検出されたイメージデータＩｍから直接、イメージ処理ユニットＨ１２を用いて計算される。イメージ処理ユニットＨ１２は、この目的のために、たとえば第１のユニットＨ１３を有することができ、それは、イメージＩｍを、構成要素の接点を表すフォアグラウンドおよび接点の外部のエリアを表すバックグラウンドを有するバイナリイメージＩｍｂに変換する。第２のユニットＨ１４が、骨組アルゴリズム、たとえばヒルディッチ（Hilditch）のアルゴリズムをバイナリイメージＩｍｂに適用して、バックグラウンドの骨組を得る。そのようにして得られた骨組は、区切りパターンＰａｔを形成する。その後、前記区切りパターンＰａｔ中の区切りラインに沿って層３２から局所的に材料を除去することによって、前記層は、互いに絶縁されたエリア、たとえば３２ｄに区切られる。
【００４７】
例示目的で、構成要素３０が図３Ａに示されている。構成要素３０は、２５μｍ厚のＰＥＴホイルに、その４つの電気接点３１が配置され、その接点３１が基板から外の方を向いていた。構成要素３０は、水平方向サイズが０．８×０．８ｍｍであって、厚さが２０μｍであった。４つの接点３１は、直径が２００μｍであって、それらの中心が、サイズが４００μｍである正方形の頂点と一致するように配列されていた。
【００４８】
導電性材料、ここでは、デュポン（Dupont）社から得られたスクリーン印刷のタイプ５０２５ペーストの層が、スクリーン印刷によって構成要素３０およびホイル１０の上に塗布され、その後、熱的に硬化させた。その後、図３Ｂに示すように、導電性材料の層は、たとえば幅が１５μｍ〜５０μｍの範囲内であるスリット３６によって分離される互いに絶縁されたエリア３２ｄに、レーザ切断によって導電性材料を局所的に除去することによって区切られた。図３Ｃに、これを図２ＢのＩＩＩＣ−ＩＩＩＣに沿った横断面図でさらに例示する。その目的のために、波長が３５５ｎｍで、周波数１０ｋＨｚで動作し、スポット直径が１７μｍであるＮｄ：ＹＡＧレーザが使用された。レーザは、速度２０ｍｍ／秒で動作して、３．４Ｊ／ｃｍ２の流束量が生じた。したがって、層３２の厚さおよび使用される材料のタイプに応じて、異なる設定を備える異なるレーザを使用することができる。レーザビームの直径は、スリット３６の幅が実質的に一定であるように、すなわち、それらの幅が、それらの平均値に比べて約２０％より大きく変化しないように、一定の幅に維持される。図示された本実施形態では、スリットは、長さが、堆積層の中心から縁部まで、約０．８ｍｍである。したがって、スリットは、長さ／幅の比が５３であり、１０より大きい。
【００４９】
構成要素３０が配置される基板１０の平面に、導電性層３２を堆積させることは、必要でない。
【００５０】
層３２として堆積させる材料は、たとえば金属ナノ粒子含有のインクである。その例は、キャボット（Cabot）社（米国、Cabot Printing Electronics and Displays）から供給されるようなエチレングリコール／エタノール混合物中の銀ナノ粒子の分散体である。この銀インクは、重量で２０％の銀ナノ粒子を含有し、その粒子直径は、３０〜５０ｎｍの範囲である。このインクの粘度および表面張力は、それぞれ、１４．４ｍＰａ・ｓおよび３１ｍＮ／ｍである。
【００５１】
代替的に、有機体または水ベースの溶剤中の金属錯体、たとえば溶剤および銀アミドの混合物を含む銀錯体インク、たとえばインクテック（InkTec）社が製造するインクを使用することができる。銀アミドは、１３０〜１５０℃の間のある温度で分解して銀原子、揮発性アミンおよび二酸化炭素になる。一度溶剤およびアミンが蒸発すると、銀原子が基板上に残る。銀の代わりに、たとえば銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、パラジウム、金、バナジウムおよびビスマスベースの他の金属錯体は、代替的に、または組み合わせて使用することができる。しかし、特に適切なものは、銀錯体、銅錯体、ニッケル−錯体、アルミニウム−錯体、またはその任意の混合物である。銀、銅、アルミニウムおよびニッケルは、優れた導体である。以下の表に、導電性層３２として堆積させる材料のいくつかの例を示す。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
代替的に、堆積させる導電性層３２は、導電性ポリマとすることができる。そのような構造は、たとえば液体中に浮遊する導電性ポリマ粒子を含む物質から形成することができる。導電性ポリマの例は、ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）またはポリアニリン（ＰＡＮＩ）である。その代わりに、導電性ポリマのための前駆物質の粒子の縣濁液を含む物質を使用することができる。
【００５４】
図３Ｄ〜図３Ｆに、複数の埋め込まれる構成要素を含むホイルに、本発明をどのように適用するのかを示す。図３Ｄは、導電性材料または前駆物質、およびそれらを相互接続するプリント回路構成３２ｃが既に設けられた複数の構成要素Ｅ、Ｆを含むフレキシブル基板の写真である。図３Ｆの写真に詳細に示されるように、構成要素Ｆの層３２は、既に、互いに絶縁されたエリア３２ｄに区切られている。比較のために、図３Ｅの写真に、構成要素Ｅの層３２が、未だ区切られていない状態を示す。
【００５５】
図４に、本発明の第１の態様による代替的な装置を示す。この実施形態では、導電性層は、基板１０の主平面１２に堆積させられ、それは、構成要素３０が配置される基板の主平面１１の反対側である。
【００５６】
図４に示す装置は、追加の設備Ｄを含む点で図１の装置と異なり、その設備Ｄは、基板１０に穴をあけ、それによって、基板１０の第１の主平面１１から第２の主平面１２へのビアホールを得、そして構成要素３０の接点３１との電気接点を形成する。設備Ｄでは、たとえばレーザ、たとえばＮｄ−ＹＡＧレーザがコンピュータビジョンシステムＣ１、Ｃ２によって制御され、それは、構成要素３０の電気接点３１の実際の位置を検出する。図示された本実施形態では、装置は、構成要素３０が配置されることになる場所で基板１０中にキャビティを形成する設備Ｂ２をさらに含む。設備Ｂ２は、たとえばビーム幅が１．２ｍｍであるＮｄ−ＹＡＧレーザであり、それは、キャビティを形成するように配列され、そのキャビティは、対応する直径を有し、深さが、１００μｍ厚さの基板中で約２０μｍである。図示された本実施形態では、また、コンピュータビジョンシステムＣ１、Ｃ２を使用して、入力データを設備Ｈに提供し、それによって、導電性層３２が、互いに絶縁されたエリアに、区切りパターン中の区切りラインに沿って前記層から局所的に材料を除去することによって区切られる。
【００５７】
図４に示す装置は、供給設備Ａから基板を設備Ｂ２に沿ってガイドしてキャビティを形成するため誘導ロールＥ１、Ｅ２と、構成要素３０を配置する設備Ｂ１と、構成要素３０を登録するカメラＣ１と、基板１０に穴をあけるレーザＤと、導電性層３２を堆積させるスクリーン印刷設備Ｆと、堆積層３２を硬化させる硬化設備Ｇと、区切りパターンの区切りラインに沿って前記層３２から局所的に材料を除去することによって、層を互いに絶縁されたエリアに区切るパターン形成設備と、を有する。
【００５８】
ここで、前記装置によってその動作の間に実施される、第１の態様による方法を、図５Ａ〜図５Ｄを参照して例示する。図５Ａおよび図５Ｂに、構成要素３０を有する基板１０の平面図を示し（図面の上半分）、さらにまた平面図の破線による横断面図を示す（図面の下半分）。図５Ｃおよび図５Ｄに、構成要素３０を有する基板１０の底面図を示し（図面の下半分）、さらにまた底面図の破線に沿った横断面図を示す（図面の上半分）。
【００５９】
図５Ａは、キャビティ１４が、設備Ｂ２（図４）によって、基板１０中に形成される第１の段階を示す。この方法の実施形態は、製品をもたらし、構成要素３０は、基板中に埋められ、したがって、構成要素の上側表面は、組み立てられた製品中で突起が形成されず、それによって、損傷を受けにくくなる。構成要素がキャビティ中に部分的に埋められた場合、構成要素の部分的な保護が得られる。キャビティは、深さを構成要素の高さより大きくすることができるが、しかし、これは、構成要素のさらなる保護に寄与せず、無用に基板を弱くする。次に、図５Ｂに例示するように、構成要素３０は、デバイスＢ１（図４）を配置することによってキャビティ１４中に堆積させられる。その後、基板１０は、図５Ｃに示すように、設備Ｄ（図４）によって穴をあけられ、したがって第２の主平面１２から第１の主平面１１に延びて、構成要素３０の電気接点３１を露出させる穴１８が得られる。図示された本実施形態では、穴は、レーザ穴あけによって得られる。そのように得られるテーパ穴１８は、基板１０の第２の主表面１２に向かって広くなる。これは、穴１８の底部において電気接点３１との電気接続部の信頼性を向上させるため、有利である。この際、基板が２５μｍのＰＥＴホイルである場合、穴は、波長が２４８ｎｍであるエキシマレーザから、エネルギー密度が７５ｍＪ／ｃｍ２である１０個のパルスを印加することによって得られた。代替的に、別のレーザを使用することができる。たとえば、波長が１μｍであって、エネルギー密度が１〜１．５Ｊ／ｃｍ２であるＣＯ２レーザが使用される。また、この場合、一連の１０個のパルスが、２５μｍのＰＥＴホイルに穴あけするのに適することが判明した。厚さおよび基板に使用される材料に応じて、より小さい、またはより大きい数のレーザパルスを印加することができる。
【００６０】
その後、導電性層３２は、設備Ｆ、たとえばスクリーン印刷設備によって第２の主平面１２に塗布され、それは、構成要素が画定する基板のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて延在する。また、それによって印刷された材料は、穴１８を突き通り、そして構成要素３０の電気接点３１と接触する。穴１８のテーパ形状のために、印刷される材料が突き通りやすくなる。
【００６１】
その後、導電性層３２は、硬化設備Ｇ、たとえばＵＶ硬化設備によって硬化させる。
【００６２】
次いで、硬化された層３２は、構成要素３０の電気接点３１の推定位置に従って、区切りパターンの区切りラインに沿って前記層から局所的に材料を除去することによって、互いに絶縁されたエリア３２ｄに区切られる。区切りパターンは、図１Ａおよび図１Ｂを参照して述べたものと同様の方法で計算することができる。しかし、別のマシンビジョンシステムを使用することが考えられる。図５Ｄに示すように、この場合、層３２は、４つの互いに絶縁されたエリア３２ｄに区切られ、それらは、それぞれ、構成要素３０の個別の電気接点３１に電気的に接続される。図示された本実施形態では、電気接点の位置は、マシンビジョンシステムＣ１、Ｃ２によって推定され、それは、また、穴１８をあけるために必要な位置を決定するために使用される。
【００６３】
区切りパターン中の区切りラインが直線である必要がないことに留意されたい。代替的に、図６に概略的に例示するように、ラインが曲がっている区切りパターンによって、導電性層を区切ることが可能である。図示された本実施形態では、導電性層は、区切りパターン中の曲がった区切りラインに対応する曲がったスリット３６’’によって、互いに絶縁されたエリア３２ｄ’’に区切られる。
【００６４】
図７は、図５Ｄの組立体についての代替実施形態を示す。図７の組立体は、図５Ｄの組立体に関して説明したことと同様の方法で得られる。しかし、構成要素３０は、基板１０中のキャビティ中に埋められるのではなく、保護材料、たとえば硬化性の接着剤の層１９によって封入される。別の実施形態では、これらの処置は、組み合わせることができ、構成要素３０が基板中のキャビティ中に部分的に埋められ、かつキャビティから延びるその部分が、保護材料の層に保護される。
【００６５】
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の第３の態様による、電子構成要素およびフレキシブル基板の組立体の第４の実施形態を例示するために用いる。なお、図８Ｂは完成製品を示し、図８Ａは半仕上げ製品を示す。
【００６６】
図８Ａの下部は、半仕上げ製品を平面図で示す。図８Ａの上部は、平面図のラインＸ−Ｘに沿った横断面図を示す。この半仕上げ製品では、構成要素３０は、接着剤１９によって封入される。ホイルは、電気導体３２ｃをさらに設ける。構成要素の接点３１は、接着剤によって形成される封入中の開口部によって露出される。
【００６７】
図８Ｂの下部は、その結果得られた製品を平面図で示す。図８Ｂの上部は、平面図のラインＸ−Ｘに沿った横断面図を示す。
【００６８】
図８Ｂは、その後、導電性材料の層３２が構成要素の上にどのように塗布されるのかを示す。層は、構成要素が画定する基板１０のエリアの上に、前記エリアを水平に越えて、電気導体３２ｃの上に延在する。層３２は、前記区切りラインに沿って前記層から局所的に材料を除去することによって、互いに絶縁されるエリア３２ｄに区切られる。それによって、スリット３６が、層中に形成される。
【００６９】
図８Ａおよび図８Ｂはそれぞれ、平面図および底面図に示すＸ−Ｘに沿った横断面図を示す。
【００７０】
開示した実施形態に対する他の変形実施形態は、特許請求された発明の実施に係る当業者が、図面、開示および添付の特許請求の範囲を研究して、理解し実施することができる。請求項では、用語「含む（comprising）」は、他の要素またはステップを排除せず、そして不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を排除しない。１個のプロセッサまたは他のユニットは、請求項に記載された、いくつかの事項の機能を実行することができる。いくつかの手段が、相互に異なる請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを、都合良く使用することができないということを示しているのではない。請求項中のいずれの参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
【符号の説明】
【００７１】
１０  基板
１１  第１の主平面
１２  第２の主平面
１４  キャビティ
１８  穴
１９  層
３０  構成要素
３１  接点
３２  層
３２ａ  ボックス形状の部分
３２ｂ  ライン形状の部分
３２ｃ  プリント回路構成、電気導体
３２ｄ  エリア
３２ｐ  エリア
３２ｄ’’  エリア
３６  スリット
３６’’  スリット
Ａ  第１の供給設備
Ｂ１  設備
Ｂ２  設備
Ｃ１  マシンビジョンシステム、ＣＣＤカメラ
Ｃ２  マシンビジョンシステム、パターン認識ユニット
Ｄ  追加の設備
Ｅ１  誘導ロール
Ｅ２  誘導ロール
Ｆ  設備
Ｇ  硬化設備
Ｈ  設備
Ｈ１  計算ユニット
Ｈ１０  テンプレートメモリ
Ｈ１１  変換ユニット
Ｈ１２  イメージ処理ユニット
Ｈ１３  ユニット
Ｈ１４  ユニット
Ｈ２  区切りユニット
Ｉｍ  イメージ
Ｉｍｂ  バイナリイメージ
Ｊ  ロール
Ｐａｔ  区切りパターン
Ｘａ  段階
Ｘｂ  段階
Ｘｃ  段階
ｐ  位置
φ  方向付け
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
2013546188.tif 000013
【図３Ｄ】
2013546188.tif 000014
【図３Ｅ】
2013546188.tif 000015
【図３Ｆ】
2013546188.tif 000016
【図４】
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【図５Ａ】
2013546188.tif 000018
【図５Ｂ】
2013546188.tif 000019
【図５Ｃ】
2013546188.tif 000020
【図５Ｄ】
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【図６】
2013546188.tif 000022
【図７】
2013546188.tif 000023
【図８Ａ】
2013546188.tif 000024
【図８Ｂ】
2013546188.tif 000025
【国際調査報告】
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