(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子製品を製造する方法であって、
可撓性の基板フィルムを提供するステップと、
前記基板フィルム上に、導電性インクの複数の導電性のトレースを印刷するステップであって、前記トレースは、少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントの複数のコンタクトのための、複数の導体および導電性の複数の接触領域を画定する、複数の導電性のトレースを印刷するステップと、
集積回路などの前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを前記基板フィルム上に配設するステップであって、事前に画定された前記複数の接触領域がまだ乾いていないときに、前記複数のコンタクトを前記複数の接触領域に接するように配設して、これらの間の電気的接続を確立する、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを前記基板フィルム上に配設するステップと、
前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを前記基板フィルム上に配設するステップの後に、前記基板フィルムを熱成形によって３Ｄ形状に成形するステップであって、前記基板フィルムは、前記基板フィルム上に、前記複数の導体、前記導電性の複数の接触領域、及び前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを含み、前記３Ｄ形状に成形する間に、前記基板フィルムが恒久的な３Ｄ形状に成形される、３Ｄ形状に成形するステップと、
前記少なくとも１つの表面装着可能なコンポーネントと前記基板フィルムとの間の、物理的接続をさらに確実にするステップであって、成形材料内に、前記少なくとも１つの表面装着可能なコンポーネントを少なくとも部分的に封入するように、前記少なくとも１つの表面装着可能なコンポーネントがオーバーモールドされて、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントが保護されさらに固着され、前記成形材料が、さらに前記基板フィルムを部分的にまたは完全に覆うかまたは封入する、物理的接続をさらに確実にするステップと、
を含む、電子製品を製造する方法。
【請求項２】
実質的に非電導性の接着剤が提供されて、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを、前記基板フィルムに機械的に固着する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インクが実質的に非接着性である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記インクが、所定の隣接する材料への浸透能力に関して、活性が低くかつ非侵襲性である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記インクの面積抵抗が、約１０μｍの印刷厚さにおいて約８０ｍＯｈｍ／ｓｑ以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記インクおよび／または前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントが、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを前記基板フィルム上に位置付けた後に、乾燥、加熱、および／または硬化される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板フィルムが、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを位置付けた後に、切断される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板フィルムが、プラスチック材料を含むかまたは実質的にプラスチック材料で作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基板フィルムが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、グリコール化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、およびアクリルポリマーから成る群から選択される、少なくとも１つの材料を含むかまたは実質的にそれから作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板フィルムがシリコンまたはゴムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板フィルムの厚さが、１ミリメートルの数十分の一以下のオーダーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記印刷するステップが、スクリーン印刷するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記印刷するステップが、ロータリースクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット法、タンポ印刷、転写積層法、および薄膜形成法から成る群から選択される、少なくとも１つの印刷技法を利用して実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントがフリップチップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
インモールドラベリングまたはインモールド装飾を用いて、前記基板フィルムを覆って成形された材料の外側表面の下に、視認可能でかつ視覚的に区別可能である特徴部を作り出す、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板フィルムを覆って前記成形材料が成形され、前記成形材料が、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）から成る群から選択される、少なくとも１つの材料を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記導電性インクは、湿式のインクであり、前記湿式のインクは、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを少なくとも一時的に所定位置に維持するのを容易にするために選択されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
電子製品のための製造構成体であって、
可撓性の基板上に、導電性インクの複数の導電性のトレースを印刷するように構成される印刷機器であって、前記トレースは、少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントの複数のコンタクトのための、複数の導体および導電性の複数の接触領域を画定する、印刷機器と、
装着機器であって、前記装着機器は、集積回路などの前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを前記基板上に載置し位置合わせして、事前に画定された前記複数の接触領域がまだ乾いていないときに、前記複数のコンタクトが前記複数の接触領域に接して、これらの間の電気的および物理的接続を確立するように構成された、装着機器と、
前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを前記基板上に配設した状態で、前記基板を熱成形によって３Ｄ形状に成形する機器であって、前記基板は、前記基板上の、前記複数の導体、前記導電性の複数の接触領域、及び前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントからなり、前記３Ｄ形状に成形する間に、前記基板が恒久的な３Ｄ形状に成形される、３Ｄ形状に形成する機器と、
前記少なくとも１つのコンポーネントと前記基板との間の、前記物理的接続をさらに確実にするように構成された、固着機器であって、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを、成形材料内に、少なくとも部分的に封入するようにオーバーモールドして、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントが保護されさらに固着され、前記成形材料が、さらに前記基板を部分的にまたは完全に覆うかまたは封入する、固着機器と、
を備える、電子製品のための製造構成体。
【請求項１９】
前記導電性インクは、湿式のインクであり、前記湿式のインクは、前記少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを少なくとも一時的に所定位置に維持するのを容易にするために選択されている、請求項１８に記載の製造構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に本発明は、電子製品の文脈における製造工程に関する。特に、ただし排他的にではないが、本発明は、印刷された電子機器および導電性インクの使用を含む製造工程に関連する。
【背景技術】
【０００２】
小型化は、電子製品の製造において広く見られる傾向である。加えて、製造コストは最低限に抑えられるべきであるが、これは、他の要因の中でもとりわけ工程段の数および材料廃棄物が低減された、比較的単純で高い歩留りの工程を示唆している。
【０００３】
たとえば、ＰＣＢ（プリント回路基板）、導体、ＳＭＤ（表面実装部品）のようなコンポーネント、等の、より従来型の電子要素は、サイズが低減されているものの、これらのうちの多くは依然として、印刷された電子機器と比べると比較的かさ張る。印刷された電子機器は一般に、薄く、軽量で、可撓性があり、短時間で製造される構造物への道を示してきたが、コンポーネントの大部分は、依然として印刷で製造することができず、少なくとも十分な経済性および信頼性をもって製造することはできない。
【０００４】
したがって、多くの状況において、所望の特性、歩留り、およびコストを有する製品を得るために、いくつかの製造技術を組み合わせることは、理にかなっている場合がある。
【０００５】
ＳＭＤなどのコンポーネントを基板上に装着する標準的な方法は、電気伝導性のはんだペーストをステンシルを通して基板上に配設して、複数の小さいパッドを形成することを含み、パッドがまだ乾いていないときに、そこにコンポーネントが位置付けられる。取り付けを実施するために、リフロー炉を使用することができる。基板とその上のコンポーネントとの間の機械的または物理的接続を、接着剤によって確実にすることができる。別法として、はんだの代わりに導電性エポキシ接着剤を利用して、基板とコンポーネントとの間の電気的結合および物理的結合の両方を提供することができる。
【０００６】
しかしながら、はんだペーストおよび導電性接着剤に基づく解決法は、いくつかの使用シナリオにおいて問題であることが分かっている。
【０００７】
特にはんだに言及すると、様々なプラスチックなどの、温度に敏感な特定の基板またはコンポーネントの材料は、はんだペーストの使用によって要求される高い温度に十分には耐えず、その結果劣化することが分かっている。さらに、はんだを適用する製造工程は、たとえば導体およびはんだパッドの形成、加熱、およびエポキシの使用などの機械的強化処置を考慮して、非常に多数の異なるステップを有する傾向があり、このことは、製造の連なりの全体を、かなり複雑で、時間がかかり、コストの高いものにする。
【０００８】
また一方で、電気伝導性接着剤は侵襲性が過剰に高く、たとえば毛管作用に起因して、隣接する材料内に過剰に深く伝搬することが分かっている。たとえば、透明または半透明である可能性のある薄い材料に関連して、広く拡がったはっきりと目に見える接着剤の跡は、その覆う範囲または分布を前もって予測することはかなり難しく、基本的には、最終製品の美観を、および関連する光学的または電気的機能性をも損なう場合がある。さらに、硬化エポキシなどの導電性接着剤は、硬化後過剰に硬くかつ脆くなり、実質的にどのような屈曲または曲げも許容できず、したがって、たとえば可撓性の電子機器および関連する使用事例を考慮すれば、これらがそのような種類の応力を受ける用途において、非常に容易に破壊される場合がある。さらに、そのような接着剤の導電性すらも、多くの場合比較的控え目なものであり、この結果、これらが最も良好に適合するのは、低電流、低効率の用途のみである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態の目的は、可撓性基板、導体、および様々な電子コンポーネントを組み込んだ電子製品の製造の文脈における、先行技術の構成において明らかである前記の欠点のうちの１つまたは複数を、少なくとも緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は一般に、製造の方法およびこれを用いて得られる電子製品を用いて達成される。
【００１１】
本発明の一態様によれば、電子製品を製造するための方法は、
−可撓性の基板フィルムであって、任意には光学的に実質的に透明または半透明な基板フィルム、任意には平坦な基板フィルムを提供するステップと、
−任意にはスクリーン印刷またはインクジェット法により、基板フィルム上に複数の導電性インクの導電性トレースを印刷することであって、前記トレースが、少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントの、リード線、ピン、またはパッドなどのコンタクトのための、複数の導体および導電性接触領域または「コンタクトパッド」を画定する、印刷するステップと、
−集積回路などの少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを、事前に画定された接触領域がまだ乾いていないときにコンタクトがこの接触領域に接するように基板フィルム上に配設して、トレースと少なくとも１つのコンポーネントとの間の電気的接続を確立するステップと、
−前記少なくとも１つのコンポーネントと基板との間の物理的接続をさらに確実にするステップと、を含む。
【００１２】
オーバーモールドを利用して、配設された少なくとも１つの電子コンポーネントを、成形された材料、好ましくはプラスチック内に少なくとも部分的に封入して、これを保護しさらに固着することができる。１つの実施形態では、オーバーモールドには、射出成形が組み込まれる。トレースおよびコンポーネントを含む基板は、その中へのインサートとして利用することができる。
【００１３】
別法としてまたは追加として、表面装着糊などの接着剤を適用して、少なくとも１つのコンポーネントを、基板に物理的に固着することができる。さらに、グロップトップ方式（ｇｌｏｐ−ｔｏｐｐｉｎｇ）、またはコーティングもしくはポッティングなどの一般的な異なる好適なパッケージング技術を選択的に利用して、コンポーネントを保護および／または固着することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、基板フィルムは熱成形可能なものとすることができ、したがって、たとえばそこに所望の形状を作り出すために、成形の前または成形直後に、任意選択で熱変形させることができる。
【００１５】
別の実施形態では、基板とコンポーネントとの間の電気的結合および／または物理的結合は、たとえばリフロー炉など、目的にとって好適な炉を使用しての、乾燥、加熱、および／または硬化によって、確実なものとなる。
【００１６】
さらなる実施形態では、複数の導電性インクが利用される。たとえば、１つまたは複数のインクを利用して、全てのまたは選択された導体を印刷することができ、一方で、１つまたは複数の他のインクを利用して、導電性の装着場所（接触領域）のうちの少なくともいくつかを印刷することができる。
【００１７】
当然ながら、ただ１つでなく、複数の表面装着可能な電子コンポーネントを、上記したような基板に設けることができる。そのような各コンポーネントに関して、コンタクトパッドおよび導体領域を、基板上に導電性インクによって形成することができる。さらに、基板は、そこにたとえばクリップ、アンカ、ねじ、等の他の手段を使用して電気的／機械的に固着された複数の電子要素および／または他の要素を、任意選択で備え得る。
【００１８】
別の態様では、電子製品またはデバイスのための製造構成は、
−可撓性の基板であって、任意には光学的に実質的に透明または半透明な基板上に、少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントのコンタクトのための複数の導体および導電性接触領域を画定する、複数の導電性インクの導電性トレースを印刷するための、任意にはスクリーン印刷装置またはインクジェット装置である、印刷機器と、
−集積回路などの少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントを、事前に画定された接触領域がまだ乾いていないときにコンタクトがこの接触領域に接するように基板上に載置し位置合わせして、これらの間の電気的および物理的接続を確立するための、任意にはピックアンドプレイス機械である、装着機器と、
−前記少なくとも１つのコンポーネントと基板との間の物理的接続をさらに確実にするための、任意には射出成形機および／または糊分注装置である、固着機器と、を備える。
【００１９】
たとえば、配設された電子コンポーネントを、これを成形された材料、好ましくはプラスチック内に少なくとも部分的に封入するように、オーバーモールドすることができる。
【００２０】
さらに、構成は、たとえば乾燥／加熱／硬化機器、カッター、等の、複数の追加の要素を備え得る。
【００２１】
構成の１つまたは複数の要素を、任意選択で１つに統合することができる。たとえば、印刷機器または装着機器を、基板に表面装着接着剤などの接着剤を提供するように構成することもできる。極端な場合、構成は、単一の装置と見なすことのできる機器によって実施される。
【００２２】
さらなる態様では、電子デバイスは、複数の導体および接触領域を画定する印刷された導電性トレースが設けられた可撓性基板を備え、少なくとも１つの表面装着可能な電子コンポーネントが、接触領域上にこれと電気的に接続するように載置され、前記コンポーネントは、たとえばコンポーネントおよび基板の少なくとも一部を覆う成形プラスチック封入層により、ならびに／または接着剤により、基板にさらに物理的に固着されている。
【００２３】
デバイスは、実質的に平面状であるかまたは３次元であるかのいずれかであり得る。後者の場合、最初は任意には平面状の基板フィルムに、コンポーネントが設けられ、成形の前または直後に、標的とする３Ｄ形状へと曲げられていてもよく、この間フィルムは、たとえばインサートとして働く。
【００２４】
本発明の実施形態の有用性は、様々な異なる問題点に由来している。提案される方法は、導体トレースおよびコンポーネントのためのコンタクトパッドを確立するために導電性インクを使用することに起因して、多くの先行技術の代替形態と比較して低減された数の製造ステップを含み、この結果、単純で、短く、コスト効果の高い全体工程が生み出される。導電性インクは、好ましくは実質的に非接着性であり、導電性接着剤の少なくともほとんどよりも良好に、伸展、屈曲、振動、等を許容し、またより良好な導電性も有する。
【００２５】
基板および他の要素は、典型的には、はんだに基づく構成に関連する場合よりも低い熱応力を受けるが、このことは、それらの有利な特性を維持し、また熱により生成されるアーチファクトを低減する。
【００２６】
結果として、可撓性の、３次元の（たとえば曲げられた／弧状の）、耐久性のある、軽量の、および／または薄い電子／プラスチック製品を、様々な使用のために製造することができる。たとえば、表面装着コンポーネントを曲げられたフィルムと組み合わせることが、実施可能になる。得られる構造物は、消費者向け電子機器、タブレットまたはスマートフォンなどのモバイルデバイス、自動車産業、ユーザインターフェース、センサ、埋め込み型電子機器、ウェアラブル電子機器、光学系、等において、使用を見出せる。
【００２７】
いくつかの従来の導電性接着剤によって提供される、相当な数になる可能性のある物理的固定特性が、本発明の文脈では必要とされないが、これは、パッケージまたは本体などのコンポーネントを基板に固着するために、たとえばエポキシなどの従来の非電導性接着剤と、たとえば成形されたプラスチックとの組み合わせを利用することによって、十分に満足のいく物理的取り付けが得られるからである。また、加熱および／または成形ステップなどの続く工程ステップの前に、コンポーネントを少なくとも一時的に所定位置に維持するのを容易にするために、（湿式の）インクを選択することもできる。
【００２８】
製作されたデバイスまたは全体としての製品の得られる光学品質は高いが、これは、侵襲性で浸透性の多くの場合有色である導電性接着剤により引き起こされる劣化が、より活性の低い（ｐａｓｓｉｖｅ）導電性インク、および、非導電性である可能性があり、物理的／機械的結合を提供するに過ぎない接着剤の使用を通して、排除されるからである。導電性接着剤によって一般に引き起こされる、成形されたプラスチックなどの材料内のエア／ガスポケットまたは「泡」などの内部アーチファクトの形成を回避することができるか、または少なくとも低減させることができる。
【００２９】
「複数の」という表現は、本明細書では、ひとつ（１）から始まる任意の正の整数を指す場合がある。
【００３０】
「複数の」という表現は、ふたつ（２）から始まる任意の正の整数を指す場合があり、このように対応している。
【００３１】
本発明の様々な実施形態は、添付の従属請求項においても開示される。
【００３２】
次に、本発明の実施形態を、以下の添付の図面を参照してより詳細に検討する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による方法の実施形態を開示するフロー図である。
【図２】本発明の全体概念をその実施形態を介して説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１を参照すると、本発明による電子製品またはデバイスを製造するための、実施可能な実施形態のフロー図が示されている。
【００３５】
１０２では、開始段階に言及しており、材料、要素、および工具の一般的な選択、取得、および事前処理などの、必要な準備処置が行われる。製品仕様および他の制約に照らして、回路レイアウトを画定することができる。処理パラメータを試験し、微調整し、最適化することができる。
【００３６】
導電性インクが取得される。一般に利用可能な導電性インクの例としては、たとえば、ＤｕＰｏｎｔ  ５０００（商標）および  Ａｓａｈｉ  ＳＷ１６００Ｃ（商標）が挙げられる。
【００３７】
有利には、選択されるインクは、たとえば多くの導電性接着剤と対照的に活性が低く、また、吐出または搾出、すなわちインク分注／印刷中に、十分な流れを可能にするが隣接する材料および構造物内にインクが後から過剰に容易に拡がるのは防止する流動特性、たとえば粘度または表面張力を有する。さらに、乾燥特性が最適化され得る。印刷されたインクの好ましい面積抵抗は、たとえば、（厚さ約１０μｍにおいて）約８０ｍＯｈｍ／ｓｑ以下、より有利には約５０ｍＯｈｍ／ｓｑ以下とすることができる。
【００３８】
好ましくは、導電性インクは、これが伸展のような必要な量のひずみに耐えて、この結果、作り出されたトレースが、それらの導電性および可能性のある他の望ましい特性を応力下で維持するように、選択される。基板は、電子製品の製造工程中（たとえば形状形成を考慮する）に、または後のその使用中に、応力を受ける場合がある。
【００３９】
導電性インクは、ナノ粒子などの導電性粒子を含み得る。これらの粒子は、金属ナノ粒子などの金属粒子とすることができるが、別法としてまたは追加として、導電性ポリマーインクを利用することができる。
【００４０】
インクは、導電性材料として、たとえば銀、金、銅、または炭素を含み得る。たとえば基板／コンポーネントを覆って成形される材料が透明または半透明であり、かつ下に存在する導電性トレースがはっきりと視認可能であるべきではない用途においては、透明なインクを使用することができる。
【００４１】
さらなる例として、銀系ＰＴＦ（ポリマー厚膜）のペースト型インクなどのＰＴＦを、所望の回路設計をフィルム上に（スクリーン）印刷するために利用することができる。たとえば銅または炭素系のＰＴＦペーストも使用できる。
【００４２】
インクには接着特性は必要とされず、ほとんどの場合所望さえされないが、これは、通常これらが、既に上で検討したように、耐久性および制御可能性の観点から問題を持ち込むからである。
【００４３】
基板／トレース（トレース線）と電子コンポーネントとの間の物理的または機械的結合は好ましくは、たとえば、目的に合わせて設計されたもしくは少なくとも目的にとって好適な表面装着接着剤および／または好適なプラスチック材料を使用してコンポーネントをオーバーモールドすることによって、確実にされる。接着剤は非導電性とすることができるが、これは、電気的接続が少なくとも好ましくは導電性インクによって確立されるからである。
【００４４】
方法に対して適用可能な要素および他のコンポーネント／電子機器を決定する際、個々のコンポーネントおよび材料の選択肢が一緒に機能し、選択された製造工程を無事に通過できるという特定の注意を払わねばならないが、このことは当然ながら、たとえば、製造工程と要素のデータシートとの対比に基づいて、または製造されたプロトタイプの分析によって、好ましくは前もってチェックされるべきである。
【００４５】
１０４では、可撓性のおよび／もしくは平坦な基板フィルムなどの基板、または別法として剛性の基板もしくは複数の層／フィルムの基板が得られ、任意選択で、その接着特性を高めるためにおよび／または他の目的で、被覆またはその他の方法による（表面）処理などで、事前に処理される。さらに、最初の形状形成および／または切断作業を、この時点で実行することもできる。
【００４６】
基板フィルムはたとえば、熱成形特性および可撓性など、たとえば３次元形成を考えたときにかなり好適な特性を有する、ポリカーボネート（ＰＣ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を備え得る。基板フィルムは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、グリコール化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、およびアクリルポリマーから成る群から選択される、少なくとも１つの材料を含むかまたは実質的にそれから作製されてもよい。基板フィルムはシリコンまたはゴムを含んでもよい。
【００４７】
基板の厚さは、最終製品から要求される材料強度、可撓性、弾性、透明度、および／またはサイズなどの、フィルムから要求される特性に従って変動し得る。基板の厚さを、実施形態に応じて選択することができる。これは、１ミリメートルの、１０分の１または２０〜３０分の１、またはそれ以上、例えば数ミリメートルであってよい。
【００４８】
基板／基板フィルムは、凹部、空洞、または穴などの、要素を収容するためのいくつかの構造物を含むことができ、これらの要素は、電子コンポーネント、電子回路、導体、コンポーネントのリード線、ソケット、等を含むことができる。
【００４９】
１０６では、導電性インクの導電性トレースが、典型的には所定の計画に従って、基板上に印刷される。トレースは導体領域、およびコンポーネント接触領域または「パッド」を画定し、これらは任意には、インク組成、インク層厚さ、寸法、等に関して、互いと異なっていてよい。ただし、事前に画定された（計画に従う）接触領域が、たとえば形状または使用されるインクに関して、導体領域と必ずしも異なる必要はなく、これら２つは、少なくとも基板上の局所において実質的に同じ外観で、すなわち均一または均質であってもよいことに留意されたい。
【００５０】
項目１０７は、印刷機器の準備に言及している。たとえば、スクリーン印刷との関連で、製造されるべき所望の回路レイアウトに従い、最初に複数のポジフィルムを創出することができる。次いで、好適な露光処置等を使用してスクリーンにフィルム像が備えられ、その後、硬化したスクリーンが印刷機または「プレス」に提供される。
【００５１】
一般には、導電性のトレースまたはたとえば図像を印刷するための実施可能な技法は、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット法、タンポ印刷、等を含む。いくつかの実施形態では、複数の印刷技術を選択的に利用することができる。
【００５２】
インクは好ましくは、利用可能な印刷技法およびフィルム材料との関連において選択されるものとするが、これはたとえば、印刷技法が異なれば、使用されるインクに異なる流動特性が要求されるからである。さらに、印刷技術が異なれば、時間単位あたりのインクの量が変動し、このことは多くの場合、達成可能な導電性数値に影響を及ぼす。
【００５３】
別法として、導体および／または図像を、フィルムまたは基板構造全体内に、少なくとも部分的に設けることができる。いくつかの実施形態では、前述のＰＴＦ技術を利用して、複数の印刷される可能性のある印刷された電子機器の基板層が１つに積層されて、最初の基板上に少なくとも局所的に複数層の集合基板を形成する、複数層の解決法を構築することができる。
【００５４】
１０８では、基板上に、表面装着可能なＩＣ（集積回路）、および／または他のコンポーネント、たとえば発光ダイオードのような光電子機器などの、複数の電子コンポーネントが載置される。配設されるコンポーネントは一般に、能動型または受動型のものとすることができる。基板上に設けられるべき様々なコンポーネントは、一般に、表面装着技術を基本としている。加えて、印刷技術などの他の技術を適用できる。ハイブリッドなコンポーネントも実施可能であり、たとえば表面装着されるフリップチップが考慮される。
【００５５】
コンポーネントは、自体のコンタクトを含め、それらが導電性インクによって基板上に事前に画定された接触（パッド）領域に、電気的に連結するように配置される。加えて、基板とコンポーネントとの間の物理的な結着を、接着剤の使用を通して強化または達成することができる。接着剤をたとえば、単一成分の表面装着エポキシとすることができる。別法としてまたは追加として、多成分の接着剤を利用することができる。接着剤は好ましくは、上で検討したように非導電性である。
【００５６】
いくつかの実施形態では、次に複数の追加の工程段階を行うことができる。１０９では、インクおよび任意選択で接着剤を、乾燥、加熱、および／または硬化することができる。続く処理のために、基板を切断または他の方法で寸法変更することができる。
【００５７】
実際には、いくつかの実施形態で任意とされるようなより複雑な形状形成を行うことができ、フィルム型基板を、実質的に平坦な状態から、実質的に３次元の状態へと加工することができる。たとえばこのことは、たとえば特に真空形成または圧力形成を介して、熱成形によって実行され得る。工程としての熱成形は、フィルムを加熱して熱成形窓体（ｔｈｅｒｍｏｆｏｒｍｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）（すなわち、そこにおいて材料が実質的に柔軟になり、伸展および形状形成できるようになる）の中に入れること、フィルムを型の中に載置すること、フィルムが型の形状に合わせて成形されるように、真空をかけてフィルムを型に押し付けること、同時に真空をかけつつフィルムを冷ますステップ、ならびに、真空を解除してかつ／またはフィルムをより容易に取り外せるようにたとえばエア突出しを適用して、この時点で型に従い所望の形状に適合されている冷ましたフィルムを吐出させるステップ、を含み得る。たとえば好ましいサイズへの、フィルムの切断は、熱成形の前または後で行うことができる。フィルムを加熱して熱成形窓の中に入れることは、任意には、熱成形機の内側で、たとえば型内で、または熱成形機の外側で、たとえば炉内で、行ってもよい。
【００５８】
真空または圧力を使用する好ましい熱成形工程のパラメータおよび設定を考慮すると、当業者が理解しているような単なる例として、数個のさらなるガイドラインを与えることができる。熱成形温度の下限に関する数個の近似的な例は、ＰＣで１５０℃、ＰＥＴで７０℃、ＡＢＳで８８℃〜１２０℃を含む。型内に空気を機械的に押し入れることによるかまたは型内に真空を引くことによるかのいずれかで得られる、フィルム上に加えられる圧力は、単一層フィルム構造に関しては大まかには約１００ｐｓｉ超、および積層構造体に関しては大まかには約２００ｐｓｉ超とすることができる。使用される３次元フィルムおよび処理パラメータは、好ましくは、フィルムが溶融しないかまたはそこからコンポーネントが分離しないように選択するものとする。
【００５９】
１１０では、基板に取り付けられたコンポーネントを備える組立体を、実施形態に応じて、たとえば、型枠内へのインサート（挿入体）として載置し、射出成形によってオーバーモールドすることができる。基板上に成形される材料は、任意には透明であり、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、またはこれらの混合物などの、ポリマーを備え得る。別法としてまたは追加として、材料はたとえばガラスを含み得る。適用可能な層材料は一般に、所望の可撓性、堅牢性、ならびに、電子機器および隣接する材料を考慮した、またはたとえば利用可能な製造技法および標的とする使用を考慮した、接着特性および／または光学特性のような他の要件が満たされるように、選択されるものとする。
【００６０】
処理パラメータおよび設定に関連して、当業者が理解しているような単なる例として、数個のさらなるガイドラインを与えることができる。３次元フィルムがＰＥＴであり、かつその上にたとえば射出成形されることになるプラスチックがＰＣであるとき、溶融したＰＣの温度は約２８０℃から３２０℃である場合があり、型温度は約２０℃から９５℃、たとえば約８０℃である場合がある。使用される３次元フィルム、電子コンポーネント、および処理パラメータを、好ましくは、フィルム／コンポーネントがその処理中に実質的に静止しておりかつ損なわれないままであるように選択することができる。射出工程の後で、射出された材料を圧力下に維持して冷ますことができ、これをその後取り出すことができる。
【００６１】
成形により、所望のコンポーネントおよび基板部分を全体に封入し、成形材料によって基板を所望の程度まで覆うことができ、こうしてこの成形材料は、製造されたデバイスの保護用のシェル、カバー、またはハウジングを形成できる。
【００６２】
さらに、コンポーネントがたとえば発光素子または感光素子などの光電子素子を含む場合、成形材料を、光／電磁放射のための伝達媒体などの、他の機能要素を確立するように構成することができる。埋め込まれた所望の視覚的外観を製品のユーザに対して呈するために、インモールドラベリングまたはインモールド装飾をさらに使用することができる。
【００６３】
１１２では、方法の実行が終了する。次に、要素の調整、品質制御、表面処理、および／または仕上げもしくは研磨などの、さらなる処置を行うことができる。ループして戻る点線の矢印は、方法項目の反復的である可能性のある性質を描いており、この場合、印刷、コンポーネントの載置、および／または他の処置が、複数の段階で行われ得る。
【００６４】
有利には可撓性である材料の使用により、方法項目のうちの少なくともいくつかを、ロールツーロールまたは「リールツーリール」方式によって行うことができ、このことは、たとえば輸送および保管を考慮すると、時間、コスト、およびさらには空間に関して追加の利益を提供し得る。
【００６５】
これに応じて図２は、可能性のある対応する方法ステップに関連する数個の単純化した略図によって、本発明の概念を説明している。
【００６６】
２０２では、任意にはプラスチック材料の、平坦な、薄い、および／または可撓性の基板フィルムなどの基板２１０には、複数の導体２１２、および、表面装着可能なＩＣまたは他の表面装着可能な要素などの電子コンポーネントのための、（様々な形状を有してよく、また必須ではないが、導体トレースから視覚的に区別可能であってよい）接触領域２１４、または「パッド」を画定する、印刷された導電性の（インク）トレースが設けられる。接触領域２１４は、たとえば、任意には導体２１２のためのより大きい直径の広がりを画定することができるが、これは図に示されている場合であり、または、様々な細長い導体部分を１つに接続することができる。
【００６７】
加えて、印刷可能な電子コンポーネント、たとえば印刷可能なＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）を、基板上に構築することができる。
【００６８】
物品２１６は、トレースを作り出すために、インクジェット法などの既に上で列挙した他の選択肢の中から、スクリーン／スクリーン印刷を適用できることを示唆している。さらに、機械的な固定のための接着剤を、基板上に、任意には同様に印刷によって、設けることができる。
【００６９】
２０４では、基板２１０は、様々な表面装着可能なコンポーネントなどの、電子コンポーネント２１８を受ける。印刷された接触領域への位置合わせを含む装着は、目的にとって好適な載置技術２１６ｂ、たとえば好適なピックアンドプレイス機械またはボンダを使用して、実行され得る。
【００７０】
コンポーネントの機械的な取り付けを確実にするための接着剤を、電子コンポーネントを載置する前または直後に、任意にはコンポーネントと一緒に、同じまたは専用の機器、たとえば糊分注機によって、提供することができる。たとえば電子コンポーネント２１８の場所に合わせて、これらの装着前に、接着剤の滴を基板上に設けることができる。接着剤を、上述のように印刷することもできる。
【００７１】
電子コンポーネントに加えて、本発明との関連において、たとえばインモールドラベリング／装飾の様々な実施形態を考慮すると、基板上にまたは成形された材料内に、他の要素も配置することができる。
【００７２】
２０６では、基板およびコンポーネントが、様々な処理を受け得ることが示されている。インクを乾燥させる、機械的結合を強化する／接着剤を硬化する、等のために、好適な機器２１６ｃによって、基板を加熱／乾燥／硬化することができる。別法としてまたは追加として、基板の残りの部分を切り離すことができる、所望の形状形成（たとえば３Ｄ）を行うことができる、等である。
【００７３】
２０８では、基板は、その上に好ましくはプラスチック材料の層または要素２２０が、たとえば適用可能なハードウェア２１６ｄの利用による射出成形を使用して、オーバーモールドされた状態で示されており、この場合、コンポーネントの取り付けをさらに確実にすること、密封隔離などの外部条件に対する保護、ショックおよび衝撃保護を高めること、所望の光学特性および幾何学形状（寸法）を呈すること、等のために、基板がインサートとして適用されていることが可能である。ただし、オーバーモールドは、全ての実施形態において必要な訳ではなく、その理由は、基板への物理的接続および／または保護が、たとえば接着剤、グロップトップ方式、様々な他のパッケージング技術、等によって、十分に達成されるからである。
【００７４】
成形されたカバー２２０の示される弧状の形状は単なる例示であり、実際には、そのような湾曲した形状、または別法として縁部の鋭い形状が、標的とする設計に応じて、成形された要素２２０に関して一般に得られる。基板２１０がそれ自体平坦でないまたは３次元である場合がある（形状形成は上記したように成形の前に行われ得る）ことを思い返せば、成形された要素２２０だけでなく、製造された製品全体も、かなり複雑な３Ｄ形状を有する場合がある。
【００７５】
本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって決定される。開示された実施形態が、例示のみを目的として構築されたものであり、本明細書において検討された革新的な機軸が、本発明の特定の各使用事例により良く適合するさらなる実施形態、実施形態の組み合わせ、変形形態、および等価物を包含することを、当業者は改めて諒解するであろう。
【符号の説明】
【００７６】
２１０  基板
２１２  導体
２１４  接触領域
２１６  物品
２１６ｂ  載置技術
２１６ｃ  機器
２１６ｄ  ハードウェア
２１８  電子コンポーネント
２２０  層、要素、成形されたカバー、成形された要素
【図１】
0006630283.tif 000002
【図２】
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