(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（２０４）を収容するためのフレキシブル基板フィルム（２０２）と、
前記基板フィルム（２０２）に設けられる少なくとも１つの電子部品（２０４）と、
前記少なくとも１つの電子部品（２０４）を含むエレクトロニクスに電気的に動力供給および／または接続するために前記基板フィルム（２０２）に設けられるいくつかの導電トレース（２０６）とを備えた電子デバイスのための多層構造体（２００、３００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ）であって、
少なくとも１つの熱成形カバー（２１０）が、前記少なくとも１つの電子部品（２０４）の上で前記基板フィルム（２０２）に結合され、熱可塑性材料（２０８）でオーバーモールドされることを特徴とする、電子デバイスのための多層構造体（２００、３００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのカバーが、複数の電子部品（２０４）の上に配置されるカバー（４００ａ、２１０）から成る、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
少なくとも２つの電子部品（２０４）の上に、それぞれ少なくとも部分的に配置される少なくとも２つのカバー（４００ｃ、２１０）を備える、請求項１または２に記載の構造体。
【請求項４】
連続した物体（４００ｂ、２１０）が複数のカバー形状を画定し、各カバー形状が、１つまたは複数の電子部品を収容するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項５】
前記少なくとも１つのカバー（２１０）が、前記少なくとも１つの電子部品を収容する前記基板フィルム（２０２）の表面にわたって部分的または完全に延びる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項６】
前記少なくとも１つのカバー（２１０）が、電子部品（２０４）用のいくつかの保護キャップを画定する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項７】
前記少なくとも１つのカバー（２１０）が、所定の電磁波長に関して光学的に透明または半透明材料を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項８】
前記少なくとも１つのカバー（２１０）が、いくつかのスルーホールを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
前記基板フィルム（２０２）が、所定の電磁波長に対して光学的に透明または半透明材料を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１０】
前記熱可塑性材料（２０８）が、所定の波長に対して光学的に透明または半透明材料を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１１】
前記熱可塑性材料が、複数の熱可塑性材料層（３０２、３０４）を備え、前記熱可塑性材料層（３０２、３０４）が、異なる弾性、光透過性／透過率、ガラス転移温度および／または融点を呈する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの電子部品（２０４）が、光電子、発光、光検出および／または光感知部品を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の構造体を備える、電子デバイス。
【請求項１４】
エレクトロニクスを収容するためのフレキシブル基板フィルムを得ること（５０４）と、
電子部品、および／または前記基板フィルム上のいくつかの所定の範囲に電気的に動力供給および／または接続するために前記基板フィルムにいくつかの導体トレースを設けること（５０６）と、
前記基板フィルムに少なくとも１つの電子部品を設けること（５０８）と、を含む、電子デバイスのための多層構造体を製造するための方法であって、
前記少なくとも１つの電子部品の上に少なくとも部分的に少なくとも１つの熱成形カバーを配置すること（５１０）と、
前記基板フィルムに前記少なくとも１つのカバーを結合させること（５１２）と、
前記電子部品を収容する前記少なくとも１つの熱成形カバーおよび基板フィルムに熱可塑性材料を成形すること（５１４）とを特徴とする、電子デバイスのための多層構造体を製造するための方法。
【請求項１５】
前記カバーを熱成形することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記結合させることが、前記少なくとも１つのカバーを接着剤、半田付け、および／または機械的固定で固着することを含む、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記成形することが、射出成形することを含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記カバーにいくつかのスルーホールを設けて、前記少なくとも１つの部品によって発される、検出される、および／または感知される光が前記カバー内部で伝播する、および前記カバーから放出することを可能にすること（５２０）を含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、エレクトロニクス、関連したデバイス、構造体および製法の技術分野に関する。特に、それに限らないが、本発明は、集積および組込エレクトロニクス用の多層構造体を製造することに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレクトロニクスおよび電子製品の関係では、各種の異なる積層組立体および構造体が存在する。
【０００３】
エレクトロニクスおよび関連した製品の集積化の動機は、関連した使用状況と同様に様々であろう。比較的頻繁に、結果的な解決策が最終的に多層性を呈する場合、部品の寸法節減、重量節減、費用節減、または単に効率的な集積化が求められる。次いで、関連する使用シナリオは、製品パッケージまたは食品包装、デバイスハウジングのビジュアルデザイン、ウェアラブルエレクトロニクス、パーソナル電子デバイス、ディスプレイ、検出器またはセンサ、車両インテリア、アンテナ、ラベル、車両エレクトロニクスなどに関してもよい。
【０００４】
電子部品、ＩＣ（集積回路）および導体などのエレクトロニクスは一般に、複数の異なる技術によって基板要素上へ設けられてもよい。たとえば、様々な表面実装デバイス（ＳＭＤ）などの既製のエレクトロニクスが、最終的に多層構造体の内側または外側界面層を形成する基板表面に実装されてもよい。追加的に、関連する基板に直接にエレクトロニクスを実際に製作するために、用語「プリンテッドエレクトロニクス」に該当する技術が適用されてもよい。用語「プリンテッド」は、この文脈では、スクリーン印刷、フレキソ印刷およびインクジェット印刷から、実質的に付加印刷工程までを含むが、これらに限定されない、エレクトロニクス／電気素子を製作することが可能な様々な印刷技術を指す。使用される基板は、有機的なフレキシブルかつプリントされた材料でもよいが、しかしながら、必ずしも常にそれに該当するわけではない。
【０００５】
たとえば、上述したウェアラブルエレクトロニクスおよび一般にスマート衣料などのウェアラブル技術は、繊維、他のウェアラブル材料および電子デバイスを融合させて、衣類などのウェアラブルアイテムに私的および事業の両方の目的でユビキタスコンピューティングの異なる態様を実装することによって、着用者の生活をより楽にする。材料技術および小型化の最近の進歩が、ユーザが約１０年または２０年前には夢見るだけであった解決策をもたらした。様々なスマートウォッチまたは一般にリストップデバイスなどのハードシェルウェアラブル技術は、８０年代のリストップ計算機時計から始まり、スポーツ／フィットネスコンピュータ、活動モニタ、そしてごく最近では、たとえば組込特徴の点で携帯電話およびタブレットに匹敵する様々な通信対応装置に進化しているが、ここしばらくの間、入手が限られていた。それでも、ごく少数のウェアラブルスマートグラスおよび、たとえば個人の安全関連製品が、以後市場に出された。知覚統合などエレクトロニクスとの統合に備えた布地に関しても、実際のｅ繊維または「スマート繊維」がここ数年の間にもたらされた。ｅ繊維は、内部に組み込まれる部品に所望の電気的性質を提供するために、導電糸などの導電性材料および絶縁材料の両方を取り入れてもよい。
【０００６】
図１は、集積および組込エレクトロニクスの多層構造体１００の１つの例を例示する。いくつかの電子部品１０４および電子部品１０４を接続するためのいくつかの導体トレース１０６を収容するために、基板１０２が設けられる。追加的に、上層１０８が、たとえば接着剤、昇温および／または圧力の使用を伴う適切な積層方法を使用して、電子部品１０４および基板層１０２の上に支持構造体として設けられる。
【０００７】
しかしながら、先行技術の解決策の１つの欠点が、上層１０８が電子部品１０４の上に設けられるときに、電子部品１０４が容易にひび割れる、または破損する可能性があるということである。図１には、部品に予期されるひび割れが、破線１１０で例示される。たとえば、積層中に圧力／温度を適正なレベルに維持するよう、その調整が課題となる。圧力／温度が高すぎる場合、部品１０４がひび割れる、または破損する可能性があり、他方では、圧力／温度が低すぎる場合、たとえば、上層１０８の組成が不適当となり、かつ／または上層が適切に結合されない。製造工程中の電子部品１０４のひび割れまたは破損は、多層構造電子デバイスのための製造費用の増加を引き起こす。したがって、電子デバイスのための多層構造体の製造手順を改善する必要が存在する。
米国特許出願公開第２００９０１５４１８２号公報は、電気部品がポリマー材料によりカプセル化された電気部品を備える回路基板を備えた電気装置を開示する。ポリマー材料を含む外側部分もまた提供される。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、少なくとも上記した先行技術の欠点の１つまたは複数を軽減する、電子デバイスのための多層構造体および方法を提示することである。
【０００９】
本発明の目的は、それぞれの独立請求項によって定められる多層構造体および方法によって達せられる。電子デバイスのための多層構造体および方法の様々な実施形態が、エレクトロニクスの上にさらなる上層が設けられるとき、または水分、熱、冷気、埃、衝撃などといった環境条件から、エレクトロニクスを保護し、かつ任意選択で固着する解決策を提供する。
【００１０】
本開示は以下の［１］から［１８］を含む。
［１］エレクトロニクス（２０４）を収容するためのフレキシブル基板フィルム（２０２）と、
上記基板フィルム（２０２）に設けられる少なくとも１つの電子部品（２０４）と、
上記少なくとも１つの電子部品（２０４）を含むエレクトロニクスに電気的に動力供給および／または接続するために上記基板フィルム（２０２）に設けられるいくつかの導電トレース（２０６）とを備え、
少なくとも１つのカバー、好ましくは熱成形カバー（２１０）が、上記少なくとも１つの電子部品（２０４）の上で上記基板フィルム（２０２）に結合され、熱可塑性材料（２０８）でオーバーモールドされる、電子デバイスのための多層構造体（２００、３００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ）。
［２］上記少なくとも１つのカバーが、複数の電子部品（２０４）の上に配置されるカバー（４００ａ、２１０）から成る、上記［１］に記載の構造体。
［３］少なくとも２つの電子部品（２０４）の上に、それぞれ少なくとも部分的に配置される少なくとも２つのカバー（４００ｃ、２１０）を備える、上記［１］または［２］に記載の構造体。
［４］連続した、任意選択でモノリシックな物体（４００ｂ、２１０）が複数のカバー形状を画定し、各カバー形状が、１つまたは複数の電子部品を収容するように構成される、上記［１］〜［３］のいずれか一項に記載の構造体。
［５］上記少なくとも１つのカバー（２１０）が、上記少なくとも１つの電子部品を収容する上記基板フィルム（２０２）の表面にわたって部分的または完全に延びる、上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載の構造体。
［６］上記少なくとも１つのカバー（２１０）が、任意選択で丸い、好ましくはドーム形の、エレクトロニクス（２０４）用のいくつかの保護キャップを画定する、上記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の構造体。
［７］上記少なくとも１つのカバー（２１０）が、好ましくは可視スペクトルの波長を含む所定の電磁波長に関して光学的に透明または半透明材料を含む、上記［１］〜［６］のいずれか一項に記載の構造体。
［８］上記少なくとも１つのカバー（２１０）が、上記少なくとも１つの電子部品（２０１）によって発される、および／または検出される光が内部で伝播する、およびそこから放出することを可能にするように任意選択で構成されるいくつかのスルーホールを備える、上記［１］〜［７］のいずれか一項に記載の構造体。
［９］上記基板フィルム（２０２）が、好ましくは可視スペクトルの波長を含む所定の電磁波長に対して光学的に透明または半透明材料を含む、上記［１］〜［８］のいずれか一項に記載の構造体。
［１０］上記熱可塑性材料（２０８）が、好ましくは可視スペクトルの波長を含む所定の波長に対して光学的に透明または半透明材料を含む、上記［１］〜［９］のいずれか一項に記載の構造体。
［１１］上記熱可塑性材料が、複数の層（３０２、３０４）を備え、上記熱可塑性材料層（３０２、３０４）が、異なる弾性、光透過性／透過率、ガラス転移温度および／または融点を呈する、上記［１］〜［１０］のいずれか一項に記載の構造体。
［１２］上記少なくとも１つの電子部品（２０４）が、少なくとも１つの光電子、発光、光検出および／または光感知部品、好ましくはＬＥＤ（発光ダイオード）または光ダイオードを含む、上記［１］〜［１１］のいずれか一項に記載の構造体。
［１３］上記［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の構造体を備える、電子デバイス、任意選択で発光デバイス、光検出デバイス、光感知デバイス、スマート衣類、スマート圧迫衣類、リストップデバイス、アームバンドデバイス、セルラデバイス、タブレット、ファブレット、コントローラデバイス、コンピュータマウス、ジョイスティック、他のコンピュータアクセサリ、ディスプレイデバイス、またはラップトップコンピュータ。
［１４］エレクトロニクスを収容するためのフレキシブル基板フィルムを得ること（５０４）と、
電子部品、および／または上記基板上のいくつかの所定の範囲に電気的に動力供給および／または接続するために上記基板フィルムにいくつかの導体トレースを設ける、好ましくは印刷すること（５０６）と、
上記基板フィルムに少なくとも１つの電子部品を、好ましくはプリンテッドエレクトロニクスおよび／または表面実装により設けること（５０８）と、
上記少なくとも１つの電子部品の上に少なくとも部分的に少なくとも１つのカバー、好ましくは熱成形カバーを配置すること（５１０）と、
上記基板フィルムに上記少なくとも１つのカバーを結合させること（５１２）と、
上記電子部品を収容する上記少なくとも１つの熱成形カバーおよび基板フィルムに熱可塑性材料を成形すること（５１４）とを含む、電子デバイスのための多層構造体を製造するための方法。
［１５］上記カバーを熱成形することをさらに含む、上記［１４］に記載の方法。
［１６］上記結合させることが、上記少なくとも１つのカバーを接着剤、半田付け、および／または面ファスナなどの機械的固定で固着することを含む、上記［１４］または［１５］に記載の方法。
［１７］上記成形することが、射出成形することを含む、上記［１４］〜［１６］のいずれか一項に記載の方法。
［１８］上記カバーにいくつかのスルーホールを設けて、上記少なくとも１つの部品によって発される、検出される、および／または感知される光が内部で伝播する、およびそこから放出することを可能にすること（５２０）を含む、上記［１４］〜［１７］のいずれか一項に記載の方法。
第１の態様によれば、電子デバイスのための多層構造体は、エレクトロニクスを収容するためのフレキシブル基板フィルムと、上記基板フィルムに設けられる少なくとも１つの電子部品と、上記少なくとも１つの電子部品を含むエレクトロニクスに電気的に動力供給および／または接続するために上記基板フィルムに設けられるいくつかの導電トレースとを備え、少なくとも１つの熱成形カバーが、上記少なくとも１つの電子部品の上で上記基板フィルムに結合され、熱可塑性材料でオーバーモールドされる。
【００１１】
好ましくは、上記カバーはプラスチック、最も好ましくは下にあるエレクトロニクスを収容するためのドームまたは他の適用可能なキャップ形状を実質的に画定するように熱成形されるプラスチックであるか、またはそれを含む。
【００１２】
少なくとも１つのカバーは、複数の電子部品の上に配置される単一のカバーから成ってもよい。代替的に、または加えて、多層構造体は、少なくとも２つの電子部品の上に、それぞれ少なくとも部分的に配置される少なくとも２つのカバーを備えてもよい。複数の少なくとも機能的に分離したカバーが、１つの連続した、任意選択でモノリシックな物体として、または複数の別個の物理的物体として物理的に設けられてもよい。
【００１３】
基板フィルム（表面）は、少なくとも１つの、好ましくはプラスチックカバーによって部分的または完全に包囲されてもよい。少なくとも１つのカバーは、任意選択で丸い、好ましくはドーム形の、エレクトロニクス用のいくつかの保護キャップを画定してもよい。追加的に、少なくとも１つのカバーは、たとえば可視スペクトルの波長を含む所定の電磁波長に関して光学的に透明または半透明材料を含んでもよい。少なくとも１つのカバーは、たとえば、少なくとも１つの電子部品によって発される、および／または取り込まれる光が内部で伝播する、およびそこから放出することを可能にするように構成されるいくつかのスルーホールをさらに備えても、または画定してもよい。
【００１４】
基板フィルムは、たとえば可視スペクトルの波長を含む所定の電磁波長に対して光学的に透明または半透明材料を含んでもよい。
【００１５】
また、熱可塑性材料は、たとえば可視スペクトルの波長を含む所定の波長に関して光学的に透明または半透明材料を含んでもよい。熱可塑性材料は、任意選択で複数の層を備えてもよく、異なる層が、弾性、光透過性／透過率、ガラス転移温度および／または融点などの異なる性質を呈してもよい。
【００１６】
少なくとも１つの電子部品は、少なくとも１つの光電子、発光、光検出および／または、光感知部品、好ましくはＬＥＤ（発光ダイオード）または光ダイオードを含んでもよい。代替的または追加的に、それは、たとえば、通信、メモリおよび／または処理要素を、任意選択で集積回路の形態で含んでもよい。たとえば、マイクロコントローラまたは通信チップが含まれてもよい。
【００１７】
第２の態様によれば、電子デバイスが提供される。電子デバイスは任意選択で、上記した多層構造体の実施形態を備える、発光デバイス、光検出デバイス、光感知デバイス、スマート衣類もしくは他のウェアラブルエレクトロニクス、スマート圧迫衣類、リストップデバイス、アームバンドデバイス、セルラデバイス、タブレット、ファブレット、コントローラデバイス、コンピュータマウス、ジョイスティック、他のコンピュータアクセサリ、ディスプレイデバイス、車両もしくは車内（たとえばダッシュボード）エレクトロニクス、または、たとえばラップトップコンピュータである。
【００１８】
第３の態様によれば、電子デバイスのための多層構造体を製造するための方法が提供される。方法は、エレクトロニクスを収容するためのフレキシブル基板フィルムを得るステップと、電子部品、および／または基板上のいくつかの所定の範囲に電気的に動力供給および／または接続するために上記基板フィルムにいくつかの導体トレースを設ける、好ましくは印刷するステップと、上記基板フィルムに少なくとも１つの電子部品を、好ましくはプリンテッドエレクトロニクスおよび／または表面実装により設けるステップと、上記少なくとも１つの電子部品の上に少なくとも部分的に少なくとも１つのカバーを配置するステップと、上記基板フィルムに上記少なくとも１つのカバーを結合させるステップと、電子部品を収容する上記少なくとも１つのカバーおよび基板フィルムに熱可塑性材料を成形するステップとを含む。
【００１９】
方法は、最初にカバーを熱成形するステップをさらに含んでもよい。
【００２０】
選択される印刷方法は、たとえばスクリーン印刷およびインクジェットを含む、いわゆるプリンテッドエレクトロニクス印刷方法の１つでもよい。好ましくは、付加印刷技術などの付加製造が、したがって、本発明の実施形態に関して適用される。
【００２１】
結合させるステップは、少なくとも１つのカバーを接着剤、半田付け、および／または面ファスナなどの機械的固定で固着することを含んでもよい。成形するステップは、射出成形を含んでもよい。方法は、カバーにいくつかのスルーホールを設けて、少なくとも１つの部品によって発される、検出される、および／または感知される光が内部で伝播する、およびそこから放出することを可能にするステップをさらに含んでもよい。
【００２２】
表現「いくつかの」は、本明細書で、１から始まるいかなる正の整数も指してもよい。
【００２３】
表現「複数の」は、それぞれ２から始まるいかなる正の整数も指してもよい。
【００２４】
本特許出願に提示される本発明の例証的な実施形態は、添付の請求項の適用性に限定をもたらすと解釈されるべきではない。動詞「備える／含む」は、本特許出願で、列挙されない特徴の存在も除外しないオープン限定として使用される。従属請求項に列挙される特徴は、別途明記されない限り、相互に自由に組み合わせ可能である。
【００２５】
本発明の特徴と考えられる新規な特徴は、特に添付の請求項に定められる。本発明自体は、しかしながら、その構造およびその動作方法の両方に関して、その追加の目的および利点と同様に、添付の図面を伴って読まれると、具体的な実施形態の以下の記載から最もよく理解されるであろう。
【００２６】
本発明の実施形態は、添付の図面の図に、限定としてではなく、例として例示される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】先行技術の多層構造体の１つの例を示す図である。
【図２】本発明に係る多層構造体の実施形態の側面図である。
【図３】本発明に係る多層構造体の第２の実施形態の側面図である。
【図４Ａ】本発明に係る多層構造体の第３の実施形態の側面図である。
【図４Ｂ】本発明に係る多層構造体の第４の実施形態の側面図を例示する。
【図４Ｃ】本発明に係る多層構造体の第５の実施形態の側面図である。
【図５】本発明に係る方法の実施形態を開示するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図２は、基板フィルム２０２、少なくとも１つの電子部品２０４、少なくとも１つのカバー、好ましくは熱成形カバー２１０および少なくとも１つの熱可塑性材料層２０８を備える本発明に係るプレーナ型多層構造体２００の実施形態の側面図を例示する。基板２０２、好ましくはフレキシブルプラスチックフィルム、箔またはシートは、実質的に矩形または他の所望の形状に切断および／またはその他構成されて図示される。基板２０２は、各使用シナリオによって設定される要件に従って全体的に形作られてもよい。それは、たとえば円形または正方形の全体形状も呈してもよい。
【００２９】
基板フィルム２０２は、ポリマー、熱可塑性材料、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド、メチルメタクリレートおよびスチレンのコポリマー（ＭＳ樹脂）、ガラスおよびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る群から選択される１つの材料から実質的に成っても、または少なくともそれを含んでもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態において、基板フィルム２０２は、たとえば環境に面している（すなわちエレクトロニクスではない）側がさらなる材料層によって塗布または被覆されてもよい。たとえば、より従来の追加層に加えて、またはその代わりに、繊維層または生物もしくはバイオベースの材料（たとえば革、木、紙、ボール紙）が設けられてもよい。また、たとえば、ゴムまたは全体的にゴム状材料が使用されてもよい。
【００３１】
追加的に、基板フィルム２０２は、たとえば可視スペクトル内の所定の波長に関して、透明でなければ、少なくとも部分的に光学的に実質的に不透明、または少なくとも半透明でもよい。基板フィルム２０２は、そこにグラフィックパターンなどの視覚的に区別可能な装飾的／美的および／または情報的特徴が最初に設けられていてもよい。特徴は、それらもオーバーモールドされるプラスチック材料層２０８によって封止されるように、基板フィルム２０２のエレクトロニクス２０４と同じ側に設けられていてもよい。それに応じて、ＩＭＬ（インモールドラベリング）またはＩＭＤ（インモールド装飾）技術が、したがって製造段階に適用されてもよい。任意選択で、いくつかの光学的特徴が、基板フィルム２０２の溝または突起などの表面レリーフ形状によって設けられ得る。そのような特徴は、エンボス加工、カービング、スタンピング、成形などによって得られ得る。
【００３２】
基板フィルム２０２は、そのいずれの側にも、光路および／または、たとえば基板フィルム２０２に設けられる要素へのアクセスを提供するための凹部、切欠き、切れ目または開口を含んでもよい。たとえば、バッテリ変更（組込バッテリの）または一般に部品変更を可能にするために、またはＵＩ（ユーザインタフェース）機能（たとえばタッチ感応範囲、ボタンまたはスイッチ）にアクセスするために、基板フィルム２０２は、関連したアクセスルートが設けられ得る。
【００３３】
図２に提示される多層構造体２００は、基板フィルム２０２に設けられる少なくとも１つの電子部品２０４を備える。多層構造体は、光電子部品を備えてもよい、受動部品および／または能動部品などの１つまたは複数の電子部品を含むエレクトロニクス２０４を備えてもよい。光電子部品は、たとえば、いくつかのＬＥＤ（発光ダイオード）または他の発光部品を含んでもよい。代替的または追加的に、部品は、光ダイオード、光抵抗器、他の光検出器または、たとえば光電池などの受光または感光部品を含んでもよい。
【００３４】
エレクトロニクス２０４は、光電子部品、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、信号プロセッサ、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、センサ、プログラマブルロジックチップ、メモリ、トランジスタ、レジスタ、コンデンサ、インダクタ、メモリアレイ、メモリチップ、データインタフェース、送受信器、ワイヤレス送受信器、送信器、受信器、ワイヤレス送信器およびワイヤレス受信器から成る群から選択される少なくとも１つの要素を含んでもよい。異なる感知および／または他の機能性が、組込ＩＣ、専用部品、または共有ＩＣ／エレクトロニクス（多目的エレクトロニクス）によって実装されてもよい。
【００３５】
エレクトロニクス２０４は、スクリーン印刷またはインクジェットなどのプリンテッドエレクトロニクス技術によって得られるプリンテッドエレクトロニクスを含んでもよい。追加的または代替的に、エレクトロニクス２０４は、たとえば表面実装素子を含んでもよい。たとえば、エレクトロニクスを基板に機械的に固着するために、接着剤が活用されてもよい。
【００３６】
電子部品２０４間の、または電子部品２０４と、たとえば多層構造体の外側に設けられる外部エレクトロニクスとの間のいくつかのトレース２０６などの電気的接続は、導体および接触域によって設けられてもよく、それらは、たとえば、プリンテッドエレクトロニクスおよび、たとえば導電性インクにより基板２０２に印刷されてもよい。導電トレース２０６は、電力供給ならびに制御および／または他のデータのシグナリングのために使用されてもよい。電気的および機械的接続をも確立するために、導電性接着剤および／または半田などの導電材料が適用されてもよい。
【００３７】
たとえば保護キャップを画定するカバー２１０は、電子部品２０４の上に少なくとも部分的に配置されてもよい。カバー２１０は、たとえば熱成形カバー２１０を基板フィルム２０２に固着するために適用可能な接着剤、半田、および／またはネジ、釘、ボルトもしくは面ファスナ（日常的にベルクロとして知られる）などの機械的固定で基板フィルム２０２に結合されるように構成される。カバー２１０は、既に電子部品２０４を収容している基板フィルム２０２に熱可塑性材料２０８がさらに成形されるとき、電子部品２０４を保護し、かつ任意選択で固着する。追加的に、カバー２１０は、下にあるエレクトロニクスに対する保護キャップを実際に画定することができ、たとえば水分、熱、冷気、埃、衝撃などといった環境条件からエレクトロニクス２０４を保護するように構成されてもよい。プラスチックシートまたはフィルムからの熱成形が、電子部品２０４を保護および固着する所望の形状をもつカバーを得る高速で低費用の処置である。追加的に、カバー２１０の配置および結合は、電子部品２０４が損傷されないように行われることができる。
【００３８】
カバー２１０は、ポリマー、熱可塑性材料、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド、メチルメタクリレートおよびスチレンのコポリマー（ＭＳ樹脂）、ガラスおよびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る群から選択される少なくとも１つの材料から実質的に成っても、または少なくともそれを含んでもよい。カバー２１０はまた、ゴムまたはゴム状材料、たとえばラテックスなどの天然ゴムまたはスチレンブタジエン（ＳＢＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、ポリエーテルウレタン（ＥＵ）もしくはフルオロシリコーン（ＦＭＱ）などの合成ゴム、などから成っても、またはそれを含んでもよい。ゴム状材料の弾性は、いくつかの状況で好ましいであろう。追加的に、カバー２１０はまた、たとえば電子部品２０４の周囲にファラデーケージを設けて部品２０４を電荷から保護するために、アルミニウム、銅または他の同様の材料などの導電性金属材料から成っても、または少なくともそれを含んでもよい。
【００３９】
カバー２１０の材料は、いくつかの実施形態において、不透明でもよい。代替的に、それは、一部の他の所定の波長での可視光および／または電磁放射線が無視できるほどの損失でそれを通過することを可能にされるように、少なくとも部分的に光学的に透明または半透明でもよい。透過率は、それらの波長で少なくとも約８０％、８５％、９０％または９５％でもよい。代替的に、または加えて、熱成形カバー２１０は、たとえば、少なくとも１つの電子部品２０４によって発される、検出される、および／または感知される光が内部で伝播する、およびそこから放出することを可能にするように構成されるいくつかのスルーホール、切れ目および／または開口を備えてもよい。一般に、孔または切れ目は、カバー２１０の外側の環境との組込エレクトロニクスのより効率的な相互作用を可能にしてもよい。
【００４０】
カバー２１０の形状および全体的に寸法は、用途特有に決定されてもよい。形状は、角形、丸形、たとえばドーム形などでもよい。丸形のカバー２１０は、より良い圧力分布および／または耐久性を呈することができる。カバー２１０の形状および／または寸法は、関連する電子部品２０４の形状および／または寸法にも従って画定されてもよい。カバー２１０は、電子部品２０４を収容する基板フィルム２０２の表面を部分的または完全に被覆してもよい。図２では、カバー２１０は基板フィルム２０２の縁に延びて基板フィルム２０２（の上面）に完全に重なる。代替的に、カバー２１０は、図２に例示されるように基板フィルム２０２に部分的に重なることができ、この場合カバー２１０は、たとえば破線２１２の場所で代替的に終わってもよい。
【００４１】
不透明材料の代わりに、またはそれに加えて、成形される熱可塑性材料２０８は、一部の他の所定の波長での可視光および／または電磁放射線が無視できるほどの損失でそれを通過することを可能にするように、光学的に実質的に透明または半透明材料を含んでもよい。透過率は、それらの波長で少なくとも約８０％、８５％、９０％または９５％でもよい。放射線／光は、基板フィルム２０２に設けられるエレクトロニクス２０４によって発されても、検出されても、かつ／または感知されてもよい。成形層２０８の形状および全体的に寸法は、用途特有に決定されてもよい。図２では、成形層２０８は矩形の断面を呈するが、たとえば丸形の断面も可能である。
【００４２】
熱可塑性材料は複数の層を備えてもよく、これは図３に実施形態の側面図で例示される。熱可塑性層３０２、３０４の材料は、寸法および／もしくは厚さ、弾性、光透過性／透過率、ガラス転移温度ならびに／または融点などの各種の方途で互いと異なってもよい。また、異なる熱可塑性材料層３０２、３０４の機能性が互いと異なってもよい。
【００４３】
いくつかの任意選択の実施形態において、符号２０２Ｂおよびその上に成形される第２の材料３０４の破線の潜在的に欠ける／取り除かれる部分３０４Ｂによって示されるように、基板２０２の１つまたは複数の縁または縁範囲が実際には成形されないままにされてもよく、または成形材料がその後そこから取り除かれてもよく、その結果たとえば外部要素への電気的結合および／または実装が容易にされる。そのような縁部分は、その目的で導体２０６の一部を収容してもよい。代替的または追加的に、導体などの電気的結合要素は、たとえ基板縁２０２Ｂが成形材料がなく保たれなかったとしても、外部接続性のために多層構造体３００の内側からそのための境界／縁へ漏斗形にされ得る。
【００４４】
図４Ａは、基板フィルム２０２、いくつかの電子部品２０４、１つの好ましくは熱成形カバー２１０、およびその上に成形される少なくとも１つの熱可塑性材料層２０８を備える本発明に係る、たとえばプレーナ型多層構造体４００ａの１つの実施形態の側面図を提示する。図２または図３に関して述べられる考慮点は、異なる材料、寸法、エレクトロニクスなどの性質および構成に関わらず、全体的にここでも当てはまり、逆もまた同じである。カバー２１０は、電子部品２０４を収容する基板フィルム２０２に熱可塑性材料２０８が成形されるときに電子部品２０４を保護および固着するために、複数の電子部品２０４の上に少なくとも部分的に配置されてもよい。
【００４５】
基板フィルム２０２、いくつかの電子部品２０４、複数の物理的に分離していないにせよ、（たとえば、保護されるべき受動部品またはチップなどの部品などの対象のエレクトロニクスに照らして）少なくとも機能的に分離可能な、好ましくは熱成形カバー２１０、および少なくとも１つの熱可塑性材料層２０８を備える本発明に係るプレーナ型多層構造体４００ｂの別の実施形態が図４Ｂに例示される。図２または３に関して述べられる考慮点は、異なる材料、寸法、エレクトロニクスなどの性質および構成に関しては、全体的にここでも当てはまり、逆もまた同じである。上記の数の各カバー２１０は、部品２０４を収容する基板フィルム２０２に熱可塑性材料２０８が成形されるときに下にある電子部品２０４を保護および固着するために、厳密に１つまたは少なくとも１つの電子部品２０４の上に少なくとも部分的に配置されてもよい。
【００４６】
本発明に係る多層構造体のいくつかの任意選択の実施形態は、図４Ａおよび４Ｂに提示される実施形態の特徴の組合せを備えてもよい。図４Ｃはしたがって、１つのさらなる実施形態の側面図を例示し、いくつかの電子部品２０４およびいくつかの好ましくは熱成形カバー２１０を備え、その結果少なくとも１つのカバー２１０が厳密に１つの電子部品２０４の上に少なくとも部分的に配置されてもよく、そして少なくとも１つの他のカバー２１０が複数の電子部品２０４の上に少なくとも部分的に配置されてもよい多層構造体４００ｃを開示する。
【００４７】
上記に言及したように、カバー２１０層は、複数の熱成形カバーのための実質的に連続した材料の部分または物体および／または各熱成形カバーのための別個の単位体を画定しても、または組み入れてもよい。言い換えると、機能的に、複数の熱成形カバー２１０が、図４Ｂに例示されるように、下にあるエレクトロニクスに対する視点に応じてドームまたは凹部などの複数の適切なカバー形状を画定する１つの物理的に連続した物体として設けられてもよく、または熱成形カバー２１０の各々が、図４Ｃ（の右）に例示されるように、別個の物体として設けられてもよく、またはこれらの手法の組合せが熱成形カバーを設けるために使用されてもよい。複数のカバーの単一のカバーまたは物体が、１つまたは複数の異なる材料を含んでもよい。カバー材料は、多層構造体内でさえ相互に異なってもよい。そして、カバー２１０は、図４Ａおよび４Ｂに提示されるように、エレクトロニクス２０４を収容する関連基板フィルム２０２の表面にわたって実質的に完全に少なくとも集合的に延びてもよく、または図４Ｃに提示されるように、重なりは一部分のみでもよい。
【００４８】
熱成形カバー２１０の寸法および厚さは、実施形態ごとに異なってもよい。たとえば、寸法は、電子部品２０４の寸法によって定められてもよい。確立される多層構造体の厚さは、数百ミクロンまたは、たとえば１もしくは数ミリメートルでもよい。したがって、成形される熱可塑性層２０８、３０２、３０４の厚さは、数百ミクロンまたはたとえば１もしくは数ミリメートルでもよい。成形される熱可塑性層２０８、３０２、３０４の厚さは一定でも、または異なってもよい。したがって、電子部品２０４の大きさの規模は一般に同様またはより少さくてもよく、そのため構造体はなお、それらを十分な程度にホストして組み込むことができる。基板フィルム２０２の寸法および厚さも、実施形態ごとに異なってもよい。厚さは、約１００ミクロンもしくは数百ミクロン、または、たとえば１ミリメートルでもよい。カバー２１０の寸法は、たとえば、一般に同様でもよい。カバーが基板２０２上のエレクトロニクス２０４の突起を収容するためのドームまたは他の中空空間を画定してもよいので、カバー２１０の肉厚はカバー２１０の実際の高さよりかなり小さくてもよい。図に例示される実施形態の特徴の寸法は、互いにいかなる特に好適な縮尺でもなくて、主にそれよりも明快さの理由で選択された。
【００４９】
本明細書に提示される多層構造体は、様々な電子デバイスに用途を見つけることができる。たとえば、リストップデバイスなどの携帯電子装置には、構造体の実施形態が設けられることができ、構造体が任意選択で、関連するリストバンドの少なくとも一部を形成する。代替的または追加的に、多層構造体は、発光デバイス、光検出デバイス、光感知デバイス、スマート衣類／ウェアラブルエレクトロニクス、アームバンドデバイス、セルラデバイス、タブレット、ファブレット、コントローラデバイス、コンピュータマウス、ジョイスティック、他のコンピュータアクセサリ、ディスプレイデバイスまたはラップトップコンピュータに使用されてもよい。示唆される解決策は、さらに車両エレクトロニクスに用途を見つけることができる。
【００５０】
図５は、本発明に係る方法の実施形態を開示するフロー図である。
【００５１】
多層構造体を製造するための方法の始めに、開始段階５０２が実行されてもよい。開始５０２の間、材料、部品およびツール選択、取得、校正および他の構成などの必要なタスクが行われてもよい。個々の要素および材料選択が協働し、選択される製造および設置工程を存続するよう特定の配慮がなされなければならないが、これは製造工程明細書および部品データシートを基礎として、または、たとえば製作される原型を調査および検査することによって、前もって自然に好ましくは確認される。成形／ＩＭＤ（インモールド装飾）、ラミネーション、ボンディング、熱成形および／または印刷機器などの使用される機器は、したがって、とりわけ、この段階で運転状態に立ち上げられてもよい。
【００５２】
５０４で、エレクトロニクスを収容するための少なくとも１つの、好ましくはフレキシブル基板フィルムが得られる。基板材料の既製の要素、たとえばプラスチックフィルムのロールが取得されてもよい。いくつかの実施形態において、基板フィルム自体は、最初に所望の出発原料から成形または他の方法によって組織内で製作されてもよい。任意選択で、基板フィルムが処理される。それは、たとえば、開口、切欠き、凹部、切れ目、レリーフなどが設けられてもよい。
【００５３】
５０６で、電子部品に電気的に結合するための導体トレースおよび接触域（たとえばパッド）などのいくつかの導電素子が、好ましくはプリンテッドエレクトロニクスの１つまたは複数の技術によって基板に設けられる。たとえば、スクリーン、インクジェット、フレキソ、グラビアまたはオフセットリソグラフ印刷が活用されてもよい。トレースは、一般に部品とエレクトロニクスとの間の必要な電気的相互接続を提供してもよい。
【００５４】
５０８で、エレクトロニクスが基板に設けられる。様々なＳＭＤ（表面実装デバイス）などの既製の部品が、半田および接着剤によって接触域に結合されてもよい。代替的または追加的に、フィルム上へ直接、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）などの、部品の少なくとも一部を実際に製造するために、プリンテッドエレクトロニクス技術が適用されてもよい。
【００５５】
５１０で、電子部品を保護および固着するための少なくとも１つのカバーが得られる。それは、典型的に熱成形される。カバーの熱成形は、関連した電子部品に対応する型を使用することによってなされてもよく、その結果カバー材料が、型の形状に従って吸引／熱の存在下で形作られる。カバーは、たとえば接着剤、半田付け、および／または面ファスナ（日常的にベルクロとして知られる）などの機械的固定で電子部品の上で基板フィルムに結合される５１２ように構成される。代替的または追加的に、カバーは、基板フィルムに設けられる関連した電子部品の上に直接製作されてもよい。カバーは事前に設けられても十分によく、事前に設けられるいくつかのカバーがその間、保管されてもよい。カバーはまた、既製またはほぼ既製として購入されてもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態において、いくつかのスルーホールがカバーに設けられて（５２０）、たとえば少なくとも１つの部品によって発される、検出される、および／または感知される光が内部で伝播する、およびそこから放出することを可能にしてもよい。スルーホールは、たとえば熱成形の後に、かつカバーを電子部品の上で基板フィルムに結合させる前に、たとえばカバーを通して穿孔されても、または打ち抜かれてもよい。代替的に、スルーホールは、たとえば熱成形の前にカバーに設けられてもよい。カバーが成形によって製造される場合、適当な金型設計によって孔が製作されてもよい。スルーホールは、熱可塑性材料がスルーホールを通してカバーとエレクトロニクスとの間でカバー内部にも成形されることを可能にしてもよい。代替的に、スルーホールは、成形される熱可塑性材料が成形処置の間にスルーホールに入るのではなく、たとえば限られた、より制御可能な様式で孔および続く空間に入るような寸法にされてもよい。
【００５７】
５１４で、熱可塑性材料が、基板フィルムの少なくとも１つの側、ならびにいくつかの電子部品、関連したトレースおよび接触域などの、その上の少なくとも部分的に被覆されたエレクトロニクス上に成形される。適用可能な成形方法は、たとえば、射出成形を含む。いくつかの実施形態において、複数の熱可塑性材料層が活用されてもよい。複数の熱可塑性材料は、マルチショット成形方法を使用して成形されてもよい。複数の成形ユニットをもつ成形機が活用されてもよい。代替的に、複数の機械または単一の再構成可能な機械が、材料を順次提供するために使用され得る。
【００５８】
項目５１６は、可能な後処理タスクを指す。さらなる層が多層構造体に加えられてもよい。層は、たとえば、指示または美的価値でもよく、たとえばさらなるプラスチックの代わりに、またはそれに加えて繊維またはゴム材料を含んでもよい。構造体は、ホストデバイス、または履物（たとえば靴もしくは（中）底）、ヘルメット、シャツ、ズボン、圧迫衣類、他の衣類などといったホスト要素に取り付けられてもよい。エレクトロニクスなどのさらなる素子が、基板の外面などの、構造体の外側に取り付けられてもよい。
【００５９】
５１８で、方法実行が終了される。
【００６０】
以上の記載で概説される特徴は、明示的に示される組合せ以外の組合せで使用されてもよい。一定の機能が一定の特徴を参照しつつ記載されたが、それらの機能は、記載されようとされまいと、他の特徴によって実行可能でもよい。いくつかの特徴が一定の実施形態のみを参照しつつ記載されたが、それらの特徴は、記載されようとされまいと、他の実施形態においても存在してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
２００  多層構造体
２０２  基板フィルム
２０４  電子部品
２０６  トレース
２０８  熱可塑性材料層
２１０  カバー
３００  多層構造体
３０２  熱可塑性材料層
３０４  熱可塑性材料層
４００ａ  多層構造体
４００ｂ  多層構造体
４００ｃ  多層構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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