(57)【要約】  電子機器のための多層構造体（２００、３００、４００、５００）は、エレクトロニクスを収容するための可撓性基板フィルム（２０２、０２）と、フィルムの第１の表面領域（４０１Ａ、５０１Ａ）上に設けられたいくつかの電子部品（３０８、５０８）であって、前記フィルムが第１の表面領域に隣接する第２の表面領域（４０１Ｂ、５０１Ｂ）も備える、いくつかの電子部品（３０８、５０８）と、電子部品を互いに電気的に接続するための基板フィルム上に印刷されたいくつかの導電性トレース（４１２、５１２）と、を備え、前記いくつかの電子部品および部品を収容する基板の関連する第１の表面領域が、第１の熱可塑性材料（３０６、５０６）でオーバモールドされ、隣接する第２の表面領域および第１の領域の少なくとも一部（５０９）が第２の熱可塑性材料（３１０、５１０）でオーバモールドされ、それによって、電子部品および電子部品上の前記第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、基板フィルムと第２の熱可塑性材料との間に実質的に埋め込まれる。対応する製造方法が提示される。
2018523286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロニクスを収容するための可撓性の基板フィルム（２０２、５０２）と、
前記フィルムの第１の表面領域（４０１Ａ、５０１Ａ）上に設けられたいくつかの電子部品（３０８、５０８）であって、前記フィルムが前記第１の表面領域に隣接する第２の表面領域（４０１Ｂ、５０１Ｂ）も備える、いくつかの電子部品（３０８と５０８）と、
電子部品を互いに電気的に接続するための前記基板フィルム上に印刷されたいくつかの導電性トレース（４１２、５１２）と、
を備え、
前記いくつかの電子部品および前記部品を収容する前記基板の前記関連する第１の表面領域が第１の熱可塑性材料（３０６、５０６）でオーバモールドされ、前記隣接する第２の表面領域および前記第１の領域の少なくとも一部（５０９）が第２の熱可塑性材料（３１０、５１０）でオーバモールドされ、それによって、前記電子部品および前記電子部品上の前記第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、実質的に前記基板フィルムと前記第２の熱可塑性材料との間に埋め込まれる、
電子機器のための多層構造体（２００、３００、４００、５００）。
【請求項２】
前記いくつかの電子部品が、少なくとも１つの光電子発光部品、好ましくはＬＥＤ（発光ダイオード）を含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光電子部品が側面放射部品である、請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記第１の熱可塑性材料が第１の弾力性を示し、前記第２の熱可塑性材料が第２の異なる弾力性を示す、請求項１から３のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項５】
前記第１の熱可塑性材料がより低い弾力性を示し、前記第２の熱可塑性材料がより高い弾力性を示す、請求項１から４のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項６】
前記第１の熱可塑性材料が、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なまたは半透明の材料を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項７】
前記基板が可視スペクトルの波長を含む所定の波長に関して少なくとも所々で光学的に不透明または半透明である、請求項１から６のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項８】
前記基板が、前記基板上に、好ましくは、前記第１および第２の熱可塑性材料に面する側面上に印刷されたグラフィカルなパターンまたは着色を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
前記基板が、１つまたは複数の前記電子部品によって放射された光が伝播するように構成された開口部または光学的に透明なもしくは少なくとも半透明の部分を画定する、請求項１から８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１０】
前記基板が、１つまたは複数の前記電子部品によって放射された、前記第１の熱可塑性材料によって最初に透過された光が伝搬するように構成された開口部または光学的に透明なもしくは少なくとも半透明の部分を画定する、請求項１から９のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１１】
前記第２の熱可塑性材料が、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不透明なまたは半透明の材料を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１２】
電子機器のための多層構造体を製造する方法であって
エレクトロニクス（６０４）を収容するための可撓性の基板フィルムを得るステップと、
電子部品を互いに、および／または前記基板（６０６）上のいくつかの所定の領域と電気的に接続するためのいくつかの導体トレースを前記フィルム上に印刷するステップと、
前記フィルムの第１の表面領域上にいくつかの電子部品を設けるステップであって、前記フィルムが前記第１の表面領域（６０８）に隣接する第２の表面領域も備える、ステップと、
前記いくつかの電子部品、および前記部品（６１０）を収容する前記基板の前記関連する第１の領域上に第１の熱可塑性材料をモールドするステップと、
前記隣接する第２の表面領域上に、および前記第１の表面領域の少なくとも一部上に第２の熱可塑性材料をモールドし、それによって前記電子部品および前記電子部品上の第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、前記基板フィルムと前記第２の熱可塑性材料（６１２）との間に実質的に埋め込まれる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記モールドするステップが射出モールドするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記いくつかの電子部品を設けるステップが、印刷エレクトロニクス技術を利用することよって少なくとも１つの電子部品を生成するステップを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
いくつかの視覚的フィーチャを前記基板上に、任意選択で、前記部品ならびに前記第１および第２のモールド材料に面する少なくとも前記側面上に印刷するステップをさらに含み、前記フィーチャが、グラフィカルなパターン、装飾要素、指示的要素、情報提供要素、テキスト、番号、文字数字情報、コーティング、および着色から成るグループから選択された少なくとも１つの要素を含む、請求項１２から１４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】
一般に、本発明は、エレクトロニクス、関連付けられたデバイス、構造体、および製造方法に関する。詳細には、限定することなく、本発明は、エレクトロニクスと、異なる可塑性ホスト材料との一体化に関係する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレクトロニクスおよび電子製品の文脈において、様々な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製品の一体化の背後にある動機は、関連する使用状況と同程度に多様である場合がある。結果として得られる解決策が最終的に多層の性質を示す場合、サイズ節約、重量節約、コスト節約、または単なる構成部品の効率的な一体化が求められることが比較的多い。次に、関連付けられた使用シナリオは、製品パッケージもしくは食品ケーシング、装置ハウジング、ウェアラブルエレクトロニクス、パーソナル電子機器、ディスプレイ、検出器もしくはセンサ、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の視覚的なデザインに関連することがある。
【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法によって基板要素上に設けられることがある。例えば、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インタフェース層を形成する基板表面上に実装されることがある。さらに、用語「印刷エレクトロニクス」に該当する技術は、関連付けられた基板に直接エレクトロニクスを実際に生成するために適用されることがある。用語「印刷された」は、本文脈では、実質的に付加印刷プロセスを介して、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／電気素子を生産することができる様々な印刷技術を指す。使用される基板は、可撓性であり、印刷される材料は有機物であってもよいが、必ずしも常にそうであるとは限らない。
【０００５】
例えば、前述のウェアラブルエレクトロニクス、および一般的にはスマート衣類などのウェアラブル技術は、衣類などのウェアラブルアイテムにおいて個人的およびビジネス目的の両方のためにユビキタスコンピューティングの異なる態様を実施することによって着用者の生活をより容易にするために、繊維、他のウェアラブル材料および電子機器を融合する。材料技術および小型化における最近の進歩によって、ユーザが約１０年または２０年前には夢を見ただけの解決策がもたらされた。様々なスマート腕時計または一般にリストトップ機器などの、ハードシェルウェアラブル技術は、８０年代のリストトップ計算機付き腕時計から始まって、スポーツ／フィットネスコンピュータ、活動モニタ、ごく最近では、埋込み機能の点から、例えば、携帯電話およびタブレットに近づいている様々な通信可能な装置へと進化し、これまでかなりの期間、限定的に利用可能であった。しかし、これまでのところ、わずかなウェアラブルスマートめがね、および、例えば、個人的なセキュリティ関連製品しか、市場でヒットしていない。過去数年間、実際の電子繊維または「スマート繊維」も、感覚一体化などのエレクトロニクスとの一体化を提供する織物に関して紹介された。電子繊維は、導電性の糸などの電気的導電材料、および内部に埋込み部品に所望の電気的性質を与えるための絶縁材料の両方を組み込むことができる。
【０００６】
図１は、エレクトロニクスを一体化して、埋め込んだ多層構造体１００の一典型例を示す。基板１０２には、いくつかの電子部品１０６、およびそれらの電子部品１０６間の導体トレース１０８が設けられている。設けられた部品１０６をトレース１０８および基板の他の要素に少なくとも電気的に接続するために、基板上に導電性接点が確立されてもよい。例えば、接着剤、高温（熱）および／または圧力の使用を組み込んだ適切な積層方法を使用して、さらなる材料層１０４が上部に設けられている。
【０００７】
得られた図示するタイプの構造体１００は、一体化および保護の点から、疑いもなく多くの利点を有するにもかかわらず、その有用性に影響する１つまたは複数の他の重要な態様に関して準最適であることが容易にわかり、問題となる特定の使用シナリオに依然として依存するのは確かである。
【０００８】
例えば、積層構造体１００は、構造体の弾力性が、使用される材料１０２および１０４に大きく依存するため、最終的には硬すぎるまたは同様に柔らかすぎるように見える場合があるが、それらの材料の特性については、典型的には、設けられる部品１０６、これらの部品１０６間の導体１０８の特性、および確立された構造体における部品１０６の所望の機能性によって比較的容易に決定される。実際に、好ましい部品、または一般的に、エレクトロニクス１０６、１０８は、ある特定の条件でのみ適切に機能し、限定された操作、例えば、屈曲にのみ耐えるように元来設計されている場合があり、絶対的に必要な環境動作パラメータまたは少なくとも非常に有利な環境動作パラメータのいずれかを暗に示す。したがって、周囲のエレクトロニクス埋め込み材料の材料特性は、エレクトロニクスによって決定されるような期待値を満たすように単に選択されている場合がある。一方で、一般的な見地からは、結果として生じる材料特性は、例えば、全体的な構造体１００の弾力性、触覚、光学的および／または審美的特性に関して、実際には期待外れの副作用をもたらしている場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、積層構造体、およびこの積層構造体に含まれるエレクトロニクスの文脈において、既存の解決策に関連付けられた上記の欠点の１つまたは複数を少なくとも軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本目的は、本発明による多層構造体および関連する製造方法の実施形態によって実現される。
【００１１】
本発明の一態様によれば、電子機器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可撓性基板フィルムと、フィルムの第１の表面領域上に設けられたいくつかの電子部品であって、前記フィルムが第１の表面領域に隣接する第２の表面領域も備える、電子部品と、前記電子部品を互いに、および／または基板の周辺部などのターゲット領域に電気的に接続するための、基板フィルム上に印刷された、コンタクトパッドおよび導体などの、いくつかの導電性トレースと、を備え、前記いくつかの電子部品、および部品を収容する基板の関連する第１の表面領域が第１の熱可塑性材料でオーバモールドされ、隣接する第２の表面領域および好ましくは第１の領域の少なくとも一部が第２の熱可塑性材料でさらにオーバモールドされ、それによって、電子部品、および電子部品上の前記第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、基板フィルムと第２の熱可塑性材料との間に実質的に埋め込まれる。
【００１２】
好ましくは、第１の表面領域（および関連する部品）のみが第１の熱可塑性材料によって上の方がオーバモールドされている。第１の熱可塑性材料は、もっぱら第１の表面領域をオーバモールドするために使用され、それによって、隣接する第２の表面領域が第１の材料（または少なくとも、第１の領域および関連する部品と一緒にオーバモールドされた第１の材料）がない状態となっている。第２の表面領域は、それでもなお、第１のオーバモールドされた領域の少なくとも一部も好ましくはカバーする第２の熱可塑性材料によってカバーされている。第２の表面領域上で、第２の熱可塑性材料は、したがって基板ならびに例えば、基板上の電子部品および／またはトレースと接触することができる。
【００１３】
一実施形態において、いくつかの電子部品は、少なくとも１つの光電子部品を含む。少なくとも１つの光電子部品は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）、またはその他の発光部品を含むことができる。部品は、側面放射（「側面発射」）であってもよい。あるいはまたは加えて、いくつかは、フォトダイオード、フォトレジスタ、他の光検出器、もしくは例えば光電池などの、光受信または光感応部品を含んでもよい。ＯＬＥＤなどの光電子部品は、印刷エレクトロニクス技術の好ましい方法を使用して、基板フィルム上に印刷されてもよい。
【００１４】
他の、補足的なもしくは代替の一実施形態において、第１の（熱）可塑性材料は、例えば、可視光を無視できる損失で通過させることが可能な光学的に実質的に透明なまたは半透明の材料を含む。所望の波長における十分な透過率は、例えば、約８０％、８５％、９０％、もしくは９５％、またはそれ以上であってもよい。第２の（熱）可塑性材料は、実質的に不透明または半透明であってもよい。一部の実施形態では、第２の材料も透明であってもよい。
【００１５】
さらなる、補足的なまたは代替の実施形態において、基板フィルムは、所定の波長に関して、例えば、可視スペクトルで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あってもよい。フィルムは、視覚的に識別可能な、例えば、グラフィカルなパターンなどの、装飾的／審美的および／または情報提供フィーチャが初めに設けられていてもよい。フィーチャは、エレクトロニクスとともにフィルムの同一の側面上に設けられていてもよく、それによって、フィーチャもオーバモールドされた１つまたは２つの（少なくとも第２の）可塑性材料によって密閉される。したがって、ＩＭＬ（インモールドラベリング）またはＩＭＤ（インモールド装飾）技法が、製造フェーズにおいてこのように施されてもよい。基板フィルムは、任意選択で基板フィルム上のエレクトロニクスによって、さらに任意選択で第１の熱可塑性材料を介して放射された可視光などの放射線に対して、少なくとも部分的に、すなわち少なくとも所々で、光学的に透明または半透明であってもよい。透過率は、例えば、約８０％、８５％、９０％、９５％、またはそれ以上であってもよい。
【００１６】
さらなる、補足的なまたは代替の実施形態において、第１のモールド熱可塑性材料は、基板フィルムによって少なくとも部分的に画定される実質的に透明なもしくは半透明の窓、または他の光学的なフィーチャの充填材料を確立することができる。第１の材料は、エレクトロニクスによって放射された光を、窓を介して環境に伝えるように、および／またはその逆に構成されてもよい。基板フィルムは、環境に関して第１の可塑性材料からのおよび／または第１の可塑性材料への光透過率を改善するために、切欠き、ノッチ、（貫通）孔、または面取りを画定することができる。
【００１７】
他の一態様によれば、電子機器のための多層構造体を製造するための方法は、エレクトロニクスを収容するための可撓性基板フィルムを得るステップと、電子部品を互いに、および／または基板上のいくつかの所定の領域と電気的に接続するためのいくつかの導体トレースをフィルム上に印刷するステップと、いくつかの電子部品をフィルムの第１の表面領域上に設けるステップであって、フィルムが第１の表面領域に隣接する第２の表面領域も備える、ステップと、前記いくつかの電子部品、および部品を収容する基板の関連する第１の領域上に第１の熱可塑性材料をモールドするステップと、隣接する第２の表面領域上、および第１の表面領域の少なくとも一部上に第２の熱可塑性材料をモールドし、それによって電子部品、および電子部品上の第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、基板フィルムと第２の熱可塑性材料との間に実質的に埋め込まれる、ステップと、を含む。
【００１８】
適用可能なモールド法は、例えば、射出モールドを含む。第１および第２の可塑性材料は、２ショットまたは一般的にはマルチショットモールド法を使用してモールドされてもよい。複数のモールドユニットを有するモールドマシンが利用されてもよい。あるいは、連続して２つの材料を供給するために複数のマシンまたは単一の再構成可能なマシンが使用されてもよい。
【００１９】
本構造体の様々な実施形態に関する以前に提示された考察は、当業者によって認識されるように、本方法の実施形態に必要な変更を加えて柔軟に適用されてもよく、その逆であってもよい。
【００２０】
本発明の有用性は、実施形態に依存する複数の問題から生じる。得られた多層構造体は、インテリジェント衣類（例えば、シャツ、ジャケット、もしくはズボン、または例えば、圧縮衣類）、他のウェアラブルエレクトロニクス（例えば、リストトップ機器、帽子、もしくは履物）、車両、車両インテリア、車両照明、パーソナル通信機器（例えば、スマートフォン、ファブレット、もしくはタブレット）あるいは他のエレクトロニクスなどのホスト要素における所望の機器またはモジュールを確立するために使用されてもよい。第１および第２のモールド材料は、互いに異なってもよいある特定の好ましい特性を示すことができるため、結果として生じる全体的な構造体は、埋込みエレクトロニクスおよび用いられている材料に及ぼす異なる力、または一般的には影響を含むそれぞれの使用シナリオに対してよりよく最適化され得る。得られる構造体の一体化レベルは高く、その厚さなどの所望の寸法は、小さい場合がある。
【００２１】
使用される基板フィルムは、グラフィックスおよび他の視覚的および／または触覚的に検出可能なフィーチャを基板フィルム上に含むことができ、その結果、フィルムは、エレクトロニクスの収容および保護に加えて、審美的および／または情報提供効果を有することができる。フィルムは、少なくとも所々で半透明または不透明であってもよい。フィルムは、所望の色であってもよく、または所望の色のいくつかの部分を備えていてもよい。フィルムは、関連付けられた製品の外側表面の少なくとも一部を確立するように構成されてもよい。
【００２２】
パターンまたは着色などの視覚的フィーチャは、少なくとも、モールド可塑性物質に面するフィルムの側面上に設けられてもよく、それによって、フィーチャは、フィルムの厚さによって分離され、したがって環境の影響から保護された状態となる。したがって、例えば、塗装された表面フィーチャを容易に損傷する可能性がある種々の衝撃、摩擦、化学物質などは、通常フィーチャには届かない。フィルムは、モールド材料などの下にあるフィーチャを露出させるために孔またはノッチなどの必要な特性を有する所望の形状に切断されるなど、容易に製造または処理されてもよい。
【００２３】
第１のモールド熱可塑性材料は、モールドプロセスを考慮してエレクトロニクスを固定すること含む様々な目的のために最適化されてもよい。さらに、第１の材料は、その後のモールドフェーズ、および例えば、湿気、熱、冷気、汚れ、衝撃などの環境条件からエレクトロニクスを保護するように構成されてもよい。第１の材料は、例えば、光透過率および／または弾力性を考慮して所望の特性をさらに有してもよい。埋込みエレクトロニクスが光もしくは他の放射線放射部品もしくは受光部品を含む場合、第１の材料は、光透過を可能にする十分な透過率を有することができる。
【００２４】
第２のモールド材料は、機器から要求される全体的な機械的特性などの他の特性に関して最適であってもよい。第２のモールド材料は、例えば、第１の材料よりも、剛性また弾力性が大きくてもまたは小さくてもよい。一部の実施形態では、第１のモールド材料は、第２のモールド材料よりも剛性もしくはこわさが大きく（弾力性が小さく）、それによって、第１のモールド材料によってオーバモールドされたエレクトロニクスを過度の屈曲または一般的には変形から保護することができ、一方、より可撓性もしくは弾力性のある第２のモールド材料は、例えば、ウェアラブル電子機器（例えば、リストトップコンピュータ機器）またはインテリジェント衣類、例えば、圧縮衣類などの動的に曲げることが可能な可撓性機器の少なくとも一部を画定することができる全体的な構造体の可撓性を提供する。さらに、第２のモールド材料は、使用される色、パターン、表面形態などによって構造体に所望の審美的または触覚的な特性を与えることができる。
【００２５】
表現「いくつかの」は、本明細書では１から始まる任意の正整数を指すことがある。
【００２６】
表現「複数の」は、２から始まる任意の正整数をそれぞれ指すことがある。
【００２７】
用語「第１の」および「第２の」は、明示的に別段の定めがある場合を除き、本明細書では１つの要素と他の要素を区別するために使用され、それらの要素を特別に優先順位付けるまたは順序付けるためには使用されていない。
【００２８】
本発明の異なる実施形態は、添付の従属クレームにおいて開示される。
【００２９】
次に、本発明について、添付図面を参照して、より詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術の多層構造体の一例である。
【図２】複数の材料層を組み込む本発明による多層構造体の実施形態の上面図である。
【図３】図２の多層構造体の実施形態の側面図である。
【図４】エレクトロニクスおよびその上に設けられた第１のモールド材料を有する図２の実施形態の基板の底面図である。
【図５】より一般的に適用可能な、側部断面図による本発明の一実施形態の側面図である。
【図６】本発明による方法の実施形態を開示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１については、既に上で論じた。
【００３２】
図２は、２００で、複数のモールド材料層を組み込む本発明による平面タイプの多層構造体の実施形態の上面図を表す。基板２０２、好ましくは可撓性の可塑性フィルムが、実質的に矩形形状に切断、さもなければ構成されるように示されている。
【００３３】
基板２０２は、ストライプ状の塗りつぶしパターンを有して示されており、このパターンは、図３〜図５を参照して以降でより詳細に述べる、着色、ならびに／あるいは、例えば、下にあるモールド可塑性層に面する内側表面上に設けられた様々なグラフィカルな英数字および／またはテキストパターンから生じる、基板２０２の潜在的な、完全なまたは少なくとも部分的な（局所的な）不透明さを示すために使用されている。例えば、パターンは、選択された好ましいペイントまたはインクを使用して、基板２０２の内側および／または外側表面領域上に印刷されてもよい。
【００３４】
基板２０２の周辺部分には、基板２０２の長手方向エッジに沿って、透明領域、開口部、孔、ノッチ、切欠き、または同様のフィーチャ２０４が設けられており、それによって、フィーチャ２０４から出現する、点線によって図では示されている照射光が、上面（および図示するケースでは、上から基板２０２および関連する全体的な構造体を見ている可能性のある人）に向かって通り抜ける。フィーチャ２０４の光透過率は、問題となる波長に関して、典型的には、少なくとも可視光において、所望の所定の最低レベル、例えば、８０％、８５％、９０％、または９５％に達するべきである。
【００３５】
一部の実施形態では、基板層２０２は、フィーチャ２０４と共に連続的で、実質的に一体的な状態にあってもよく、すなわち、同一のフィルム２０２がフィーチャ領域２０４もカバーすることができる。しかしながら、フィーチャ２０４を画定する基板２０２の領域は、上述したように審美的または例えば情報提供効果のために基板２０２上のどこか他の場所では使用されるが基板２０２の光透過率を低下させる追加の材料、典型的にはペイントまたはインクなどのアイテムを好ましくは除外する。
【００３６】
あるいは、基板２０２は、実際には、フィーチャ２０４の位置でいかなる材料も省くように成形されてもよく、すなわち、基板２０２は、光が損失なしに実質的に伝播することができるように、そのような位置にノッチまたは同様の減法フィーチャを画定する。
【００３７】
さらなる代替形態として、フィーチャ２０４は、周囲の基板材料とは異なる材料を含んでもよい。異なる材料は、元来、積層多層構造体を確立する前に基板２０２に設けられてもよく、または、下にある第１のモールド熱可塑性材料の材料が、モールド手順中に基板２０２によって画定されたノッチまたは孔に入り込んでもよい。
【００３８】
本明細書に提示される多層構造体は、様々な電子製品において使用法を見出すことができる。例えば、リストトップ機器などのインテリジェント衣類または携帯電子装置は、関連付けられたリストバンドの少なくとも一部を任意選択で形成する本構造体の実施形態を備えることができる。
【００３９】
図３は、３００で、図２の多層構造体の実施形態の可能性のある側面図（線Ａ−Ａに沿った）を示す。上で論じたように、フィーチャ２０４は、基板材料またはモールド材料が存在しないが、ガス雰囲気、ほとんどの場合は空気がそのようなスペースを充填する基板２０２の開口部、ノッチ、切欠きなどを指すことがある。あるいは、フィーチャ２０４は、基板のどこか他の場所で使用される不透明な、または概してそれほど透明でない基板材料とは異なる材料を含むことができ、および／または、例えば、インク、ペイント、接着剤などを含む、印刷などによって基板上に設けられる追加の遮光または吸収材料がない。
【００４０】
アイテム３０６は、基板上に最初に、すなわち、時間的に第２の材料の前にモールドされた下にある熱可塑性物質を指す。材料３０６は、他の所定の波長の可視光および／または電磁放射線を無視できる損失で通過させることができるように、光学的に、実質的に透明なまたは半透明の材料を含む。透過率は、例えば、それらの波長で少なくとも約８０％、８５％、９０％、または９５％であってもよい。放射線／光は、基板フィルム２０２上に設けられたエレクトロニクス３０８によって放射されてもよい。エレクトロニクスは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）などのいくつかの光電子部品を含んでもよい。部品は、基板フィルム２０２上に表面実装されてもよい。加えてまたはあるいは、いくつかの部品は、印刷エレクトロニクス技術によって製造されてもよい。
【００４１】
部品間、または部品と、例えば多層構造体の外側に配置された外部エレクトロニクスとの間の電気的接続は、印刷エレクトロニクスによって基板上に印刷することができる導体およびコンタクト領域によって実現されてもよい。接続は、電力供給ならびに制御データおよび／または他のデータの信号伝達に使用されてもよい。
【００４２】
第２の熱可塑性材料３１０は、エレクトロニクス３０８および第１のモールド材料３０６を既に収容している基板２０２上にモールドされてもよい。第２の熱可塑性材料３１０は、したがって、第１のモールド材料３０６、第１のモールド材料３０６に埋込みエレクトロニクス３０８、および基板フィルム２０２の対応する側面を少なくとも部分的にカバーすることができる。オーバモールドされたエレクトロニクス３０８において、第２の材料３１０は、第１のモールド材料３０６と接触してもよい。第１のモールド材料３１２の領域の外側で、第２の材料３１０は、直接基板２０２に接触することができる。
【００４３】
第２の熱可塑性材料３１０は、材料層の厚さなどの寸法の他に、様々なやり方で第１の材料３０６と異なってもよい。第２の熱可塑性材料３１０は、異なる弾力性、光学的透明性／透過率、ガラス転移温度、および／または融点を有してもよい。図示する例では、材料３１０は、基板ストライプと同様に垂直のストライプを使用して表されており、塗りつぶしパターンなしで示されている、好ましくは実質的に透明な第１の材料３０６とは対照的に、材料３１０が、実質的に不透明または半透明であってもよいという事実を示している。フィルムを含む、グラフィカルなパターンあるいは他の視覚的に情報提供および／または審美的なフィーチャなどのさらなる材料層が本構造体の環境に面する第２の材料３１０層上に設けられてもよく、この第２の材料３１０層がホスト機器またはホストユーザの表面（例えば、多層構造体がリストトップ機器などのウェアラブルエレクトロニクスの少なくとも一部を形成する場合は、ユーザの皮膚）を指すことがある。
【００４４】
図示する長手方向側面図は、基板に関して横軸（横方向）方向におけるエレクトロニクス３０８の潜在的な位置決め選択肢を示すものではなく、図４は、単に１つの例示的なシナリオを明確にするために描かれている。図４は、したがって、図２の実施形態の基板２０２の底面図（下面図）４００であり、この基板２０２上にエレクトロニクスおよび第１のモールド材料が設けられている。
【００４５】
底面上の第１の領域４０１Ａは、第１のモールド材料３０６、次いで第２のモールド材料３１０によってオーバモールドされたエレクトロニクス３０８を収容するのに対して、隣接する第２の領域４０１Ｂは、第１の材料３０６を実質的に排除するが、それでもなお第２のモールド材料３１０を受け入れる（第２のモールド材料３１０自体は、明瞭にする目的で図からは除外されている）。
【００４６】
第１のモールド材料３０６は、基板の長手方向の一方の端部からもう一方の端部まで実質的に延在する横方向のストリップとして基板２０２およびエレクトロニクス３０８上に設けられ、それぞれのストリップが１つまたは複数の（図では２つが示されている）ＬＥＤ３０８などの電子部品をカバーする。他の実施形態では、第１のモールド材料３０６が設けられた領域は、ストリップではなく、基本的にすべてのモールド可能な形状の異なる形態、ブロブ、または島状部分を有する。部品３０８が目に見えないように、および／または、図４で点線によって示されるように基板エッジ近くの周辺部に位置するフィーチャ２０４を通してゼロ次の放射経路を経由して（反射なしに）光（可視光）を直接透過させるように、部品３０８は、基板３０８の中央部分に据えられてもよい。アイテム４１２は、基板２０２上に好ましくは印刷された前述の導体および／またはコンタクト領域（例えば、コンタクトパッド）を指す。
【００４７】
モールド層３０６、３１０の形状および全体的な寸法は、用途に応じて決定されてもよい。図３では、第１のモールド材料層３０８は、丸いプロファイル（ドームのような断面を有する）を示すが、例えば、矩形プロファイルも同様に可能である。
【００４８】
それぞれのモールド層３０６、３１０の厚さは、数百ミクロン、または例えば、１もしくは数ミリメートルであってもよい。厚さは、変わってもよい。第１のモールド材料３０６の位置では、第２の材料３１０の厚さは、例えば、構造体が所望の、任意選択で一定の全体的な厚さを保持するために他の場所よりも薄くてもよい。
【００４９】
したがって、電子部品３０８のサイズの大きさのオーダーは、構造体が十分な程度に電子部品３０８を収容し、埋め込むことができるように、全体的に同様であっても、またはより小さくてもよい。基板フィルム２０２の寸法および厚さも、実施形態間で変わってもよい。厚さは、例えば、約１００ミクロン、または数１００ミクロン、あるいは１ミリメートルであってもよい。
【００５０】
図５は、より一般的に開示された、本発明による多層構造体５００の一実施形態を側部断面図によって示す。使用する材料の透明度および部品の配置に応じて、図は、当業者によって認識されるように、標準的な側面図を表わすスケッチとして適格であってもよい。図３および図４に関して述べた考察は、材料、寸法、エレクトロニクスなどの特性および構成に関して、全体的にここでも適用され、逆も当てはまる。
【００５１】
１つまたは複数の部品、例えば、受動部品、能動部品、ＩＣ、および／またはサブ組立体（最初に別の基板上に設けられ、続いてターゲット基板に全体として取り付けられる１つまたは複数の部品）などを含むエレクトロニクス５０８は、基板フィルム、または「シート」すなわち「フォイル」５０２の第１の領域５０１Ａ上に設けられ、第１の熱可塑性材料５０６内部にモールドされ、続いて第２のオーバーラップする熱可塑性材料５１０でモールドされる。一部の部品５０８Ｂは、第１の領域５０１Ａの外側の第２の領域５０１Ｂ上に依然として残り、第１の可塑性材料５０６でオーバモールドされるのを回避することができる。
【００５２】
数字５０２Ｂ、およびその上の点線の、第２のモールド材料５１０が欠落する／除去される可能性のある部分５１０Ｂによって示されるような一部の任意選択の実施形態では、基板５１０の１つまたは複数のエッジまたは他の領域は、実際にはモールドされないままであってもよく、あるいは、モールド材料は、例えば、外部要素への電気的結合が容易になるように、後で除去されてもよい。そのような部分は、導体５１２の一部をその目的のために収容することができる。あるいはまたは加えて、導体などの電気的結合要素は、基板エッジ５０２Ｂに、モールド材料があったとしても、外部接続性のために多層構造体５００の内側からその境界／エッジを通ることができる。
【００５３】
さらに、点線／曲線５０９は、これらの可能性のある実施形態における第２のモールド熱可塑性材料５１０の潜在的なエッジを指し、第１の材料５０６それ自体が、エレクトロニクス５０８およびフィルム５０２から構造体の外側（上部）表面まで延在し、または、例えば、第１の領域５０１Ａの中央部分上で外側表面を全体的に画定することができるため、第２の材料５１０は、第１のモールド材料５０６、第１の領域５０１Ａおよび／または第１の領域５０１Ａ上のエレクトロニクス５０８を完全にではなく、例えば、境界領域のみをカバーしている。
【００５４】
上で説明したように、モールド材料層５０６、５１０は、異なる特性および機能を有してもよい。第１のモールド材料層５０６は、エレクトロニクス５０８を固定し、保護するように構成されてもよい。また、層５０６は、使用するモールドプロセス、好ましくは射出モールドの見地から最適であっても／最適化されてもよい。さらに、材料５０６の透過率などの光学的特性が考慮されてもよい。エレクトロニクスをよりよく保護し収容するために、例えば、第１のモールド層５０６は、第２の層５１０ほどは可撓性または弾力性がなくてもよい。
【００５５】
第２の層５１０は、全体的な構造体５００および第２の層５１０が少なくとも部分的に確立する関連するデバイスの可撓性または弾力性などの所望の機械的特性ならびに／または視覚的な特性に基づいて、選択されてもよい。視覚的な特性は、情報提供（例えば、説明的または指示的なテキスト）および審美的なフィーチャ（例えば、グラフィカルなパターン）を含んでもよい。
【００５６】
材料選択に関しては、フィルム５０２は、ポリマー、熱可塑性材料、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ポリ炭酸塩（ＰＣ）、ポリイミド、メタクリル酸メチルとスチレン（ＭＳ樹脂）の共重合体、ガラス、およびポリエチレンテレフタル酸塩（ＰＥＴ）から成るグループから選択された１つの材料から実質的に構成され、またはそのような材料を少なくとも含むことができる。
【００５７】
一部の実施形態では、基板フィルム５０２は、少なくとも環境（すなわち、エレクトロニクスならびに第１および第２のモールド材料ではなく）に面する側面上にさらなる材料層を含み、またはそのような材料層によってカバーもしくは被覆されてもよい。例えば、より従来型の層に加えて、またはそのような層の代わりに、繊維、または生物学的もしく生物ベースの材料（例えば、革、木材、紙、ボール紙）が設けられてもよい。また、例えば、ゴムまたは一般にゴム状材料が使用されてもよい。
【００５８】
第１および第２の熱可塑性材料は、例えば、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ナイロン（ＰＡ、ポリアミド）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、およびＭＳ樹脂から成るグループから選択された少なくとも１つの材料を含んでもよい。
【００５９】
基板５０２は、それぞれの使用シナリオによって設定された要求事項によって成形されてもよい。基板５０２は、例えば、矩形、円形、または方形の一般的な形状を示してもよい。基板５０２は、以前に論じたように、基板５０２の両側に、光路を提供するための、ならびに／または、例えば、基板５０２上に設けられた要素へのアクセスを行うための凹部、ノッチ、切欠き、または開口部を含んでもよい。例えば、埋込みバッテリのバッテリ交換または一般的に部品変更を可能にするために、あるいはＵＩフィーチャ（例えば、タッチセンシティブ領域、ボタン、もしくはスイッチ）にアクセスするために、基板５０２には、関連するアクセス経路が設けられもよい。
【００６０】
エレクトロニクス５０８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、信号処理装置、ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）、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、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、メモリアレイ、メモリチップ、データインターフェース、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グループから選択された少なくとも１つの要素を含んでもよい。
【００６１】
異なる検知および／または他の機能性が、埋込みＩＣ、専用部品、もしくは共有のＩＣ／エレクトロニクス（多目的のエレクトロニクス）によって実施されてもよい。
【００６２】
エレクトロニクス５０８は、スクリーン印刷またはインクジェットなどの印刷エレクトロニクス技術によって得られる印刷されたエレクトロニクスを含んでもよい。加えてまたはあるいは、エレクトロニクス５０８は、例えば、表面実装素子を含んでもよい。例えば、基板上のエレクトロニクス５０８を機械的に固定するために接着剤が利用されてもよい。電気的および機械的な接続をも確立するために導電性接着剤および／またははんだなどの導電性材料が施されてもよい。
【００６３】
図６は、本発明による方法の実施形態を開示する流れ図６００を含む。
【００６４】
多層構造体を製造するための方法の開始時に、スタートアップフェーズ６０２が実行されてもよい。スタートアップ６０２中に、材料、部品およびツール選択、取得、較正、ならびに他の構成などの必要な作業が行われてもよい。個々の素子および材料の選択が協働し、選択された製造および設置プロセスを耐え抜くという特別の注意が払われなければならず、このプロセスは、当然ながら好ましくは、例えば、製造プロセスの仕様書および部品のデータシートに基づいて、または生産されたプロトタイプの調査およびテストによって前もってチェックされる。とりわけ、モールド／ＩＭＤ（インモールド装飾）、ラミネート加工、接合、熱成形、および／または印刷設備などの使用される設備は、この段階で動作状態にまで立ち上げられてもよい。
【００６５】
６０４では、エレクトロニクスを収容するための少なくとも１つの、好ましくは可撓性の基板フィルムが得られる。基板材料の既製の要素、例えば、可塑性フィルムのロールが取得されてもよい。一部の実施形態では、基板フィルムそれ自体は、最初に、所望の開始材料からモールドまたは他の方法によって組織内で生成されてもよい。任意選択で、基板フィルムが処理される。上述したように、基板フィルムには、例えば、開口部、ノッチ、凹部、切欠きなどが設けられてもよい。
【００６６】
６０６では、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コンタクト領域（例えば、パッド）などのいくつかの導電性要素が、基板上に、好ましくは印刷エレクトロニクスの１つまたは複数の技法によって設けられる。例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、またはオフセット平版印刷が利用されてもよい。
【００６７】
６０８では、エレクトロニクスが基板上に配置される。様々なＳＭＤなどの既製の部品が、はんだおよび／または接着剤によってコンタクト領域に取り付けられてもよい。あるいはまたは加えて、印刷エレクトロニクス技術が実際にＯＬＥＤなどの部品の少なくとも一部を直接フィルム上に製造するために適用されてもよい。
【００６８】
アイテム６０９は、ＩＣおよび／または様々な部品などのエレクトロニクスが設けられた、初めは別個の二次基板を組み込むことができる、１つまたは複数のサブシステムまたは「サブ組立体」の任意選択的な取り付けを指す。多層構造体のエレクトロニクスの少なくとも一部またはすべては、そのようなサブ組立体を介して基板フィルム上に設けられてもよい。任意選択で、サブ組立体は、メイン基板への取り付け前に保護可塑性層によって少なくとも部分的にオーバモールドされてもよい。例えば、接着剤、圧力および／または熱が、サブ組立体を一次（ホスト）基板と機械的に接合するために使用されてもよい。はんだ、配線および導電性インクは、サブ組立体の要素間、および一次基板上の残りの電気的な要素との電気的接続を提供するための適用可能な選択肢の例である。基板、およびサブ組立体のエレクトロニクス上にモールドされた保護可塑性層は、本発明による多層構造体の第１の熱可塑性樹脂層を確立することができる。
【００６９】
一部の実施形態では、モールドフェーズの前に、またはそのフェーズで、任意選択で既にエレクトロニクスを含む基板フィルムが熱成形６１８されてもよい。熱成形可能な材料を含む基板は、ターゲット環境またはターゲット使用法によりうまく合うように成形されてもよい。基板は、例えば、人間の手首、腕、脚、足首、足、体、または頭を人間工学的に受け入れるように成形されてもよい。
【００７０】
６１０では、第１の熱可塑性樹脂層が、基板フィルムならびに基板フィルム上のエレクトロニクス、例えば、いくつかの電子部品、関連するトレースおよびコンタクト領域の少なくとも一方の側面上にモールドされる。上述したように、一部の実施形態では、第１の材料のモールドは、別個のサブ組立体に関しては、サブ組立体をメイン基板に取り付ける前にのみ行うことができる。
【００７１】
得られた積層構造体の結果として生じる全体的な厚さに関しては、使用される材料および関連する最小の材料厚さに大きく依存し、製造およびその後の使用を考慮して必要な強度を提供する。これらの態様は、ケースバイケースで考慮されなければならない。例えば、構造体の全体的な厚さは、約１ｍｍであってもよいが、かなり厚いまたは薄い実施形態も実現可能である。
【００７２】
６１２では、第２の可塑性層が基板上にモールドされ、下にある第１の層および電子部品を少なくとも部分的にカバーする。
【００７３】
アイテム６１４は、可能な後処理作業を指す。さらなる層が多層構造体に追加されてもよい。各層は、指示的または審美的価値があってもよく、さらなる可塑性物質の代わりに、またはその可塑性物質に加えて、例えば、繊維、革、またはゴム材料を含んでもよい。本構造体は、履物、ヘルメット、他の衣類などのホスト機器またはホスト要素に設置されてもよい。エレクトロニクスなどの追加の要素は、基板の外表面などの構造体の外側表面に設置されてもよい。
【００７４】
６１６では、方法の実行が終了する。
【００７５】
本発明の範囲は、本発明の均等物に加えて添付の特許請求の範囲によって決定される。当業者は、開示された実施形態が例示目的のためにのみ構成されており、上で精査された、提案された解決策の革新的な中心部分が、それぞれの現実の使用事例に最もよく適合するさらなる実施形態、実施形態の組合せ、変形形態、および均等物をカバーするという事実を認識されるであろう。
【００７６】
本発明の一部の変形形態では、第２のモールド材料は、第１のモールド材料をカバーせずに、第１のモールド材料に実質的に（単に）隣接するように、すなわち、２つの材料は、実質的な、またはいかなるオーバーラップもなく、基板上に単に隣接して配置されるようにモールドされてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１００  多層構造体
１０２  基板
１０４  材料層
１０６  部品
１０８  導体トレース
２０２  基板
２０４  フィーチャ
３０６  第１のモールド材料
３０８  エレクトロニクス
３１０  第２の熱可塑性材料
３１２  第１のモールド材料
４００  底面図
４０１Ａ  第１の領域
４０１Ｂ  第２の領域
４１２  アイテム
５００  多層構造体
５０１Ａ  第１の領域
５０１Ｂ  第２の領域
５０２  基板フィルム
５０２Ｂ  基板エッジ
５０６  第１の熱可塑性材料
５０８  エレクトロニクス
５０８Ｂ  部品
５０９  点線／曲線
５１０  熱可塑性材料
５１０Ｂ  部分
５１２  導体
【図１】
2018523286.tif 000003
【図２】
2018523286.tif 000004
【図３】
2018523286.tif 000005
【図４】
2018523286.tif 000006
【図５】
2018523286.tif 000007
【図６】
2018523286.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月2日(2017.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は、エレクトロニクス、関連付けられたデバイス、構造体、および製造方法に関する。詳細には、限定することなく、本発明は、エレクトロニクスと、異なる可塑性ホスト材料との一体化に関係する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレクトロニクスおよび電子製品の文脈において、様々な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製品の一体化の背後にある動機は、関連する使用状況と同程度に多様である場合がある。結果として得られる解決策が最終的に多層の性質を示す場合、サイズ節約、重量節約、コスト節約、または単なる構成部品の効率的な一体化が求められることが比較的多い。次に、関連付けられた使用シナリオは、製品パッケージもしくは食品ケーシング、装置ハウジング、ウェアラブルエレクトロニクス、パーソナル電子機器、ディスプレイ、検出器もしくはセンサ、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の視覚的なデザインに関連することがある。
【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法によって基板要素上に設けられることがある。例えば、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インタフェース層を形成する基板表面上に実装されることがある。さらに、用語「印刷エレクトロニクス」に該当する技術は、関連付けられた基板に直接エレクトロニクスを実際に生成するために適用されることがある。用語「印刷された」は、本文脈では、実質的に付加印刷プロセスを介して、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／電気素子を生産することができる様々な印刷技術を指す。使用される基板は、可撓性であり、印刷される材料は有機物であってもよいが、必ずしも常にそうであるとは限らない。
【０００５】
例えば、前述のウェアラブルエレクトロニクス、および一般的にはスマート衣類などのウェアラブル技術は、衣類などのウェアラブルアイテムにおいて個人的およびビジネス目的の両方のためにユビキタスコンピューティングの異なる態様を実施することによって着用者の生活をより容易にするために、繊維、他のウェアラブル材料および電子機器を融合する。材料技術および小型化における最近の進歩によって、ユーザが約１０年または２０年前には夢を見ただけの解決策がもたらされた。様々なスマート腕時計または一般にリストトップ機器などの、ハードシェルウェアラブル技術は、８０年代のリストトップ計算機付き腕時計から始まって、スポーツ／フィットネスコンピュータ、活動モニタ、ごく最近では、埋込み機能の点から、例えば、携帯電話およびタブレットに近づいている様々な通信可能な装置へと進化し、これまでかなりの期間、限定的に利用可能であった。しかし、これまでのところ、わずかなウェアラブルスマートめがね、および、例えば、個人的なセキュリティ関連製品しか、市場でヒットしていない。過去数年間、実際の電子繊維または「スマート繊維」も、感覚一体化などのエレクトロニクスとの一体化を提供する織物に関して紹介された。電子繊維は、導電性の糸などの電気的導電材料、および内部に埋込み部品に所望の電気的性質を与えるための絶縁材料の両方を組み込むことができる。
【０００６】
図１は、エレクトロニクスを一体化して、埋め込んだ多層構造体１００の一典型例を示す。基板１０２には、いくつかの電子部品１０６、およびそれらの電子部品１０６間の導体トレース１０８が設けられている。設けられた部品１０６をトレース１０８および基板の他の要素に少なくとも電気的に接続するために、基板上に導電性接点が確立されてもよい。例えば、接着剤、高温（熱）および／または圧力の使用を組み込んだ適切な積層方法を使用して、さらなる材料層１０４が上部に設けられている。
【０００７】
得られた図示するタイプの構造体１００は、一体化および保護の点から、疑いもなく多くの利点を有するにもかかわらず、その有用性に影響する１つまたは複数の他の重要な態様に関して準最適であることが容易にわかり、問題となる特定の使用シナリオに依然として依存するのは確かである。
【０００８】
例えば、積層構造体１００は、構造体の弾力性が、使用される材料１０２および１０４に大きく依存するため、最終的には硬すぎるまたは同様に柔らかすぎるように見える場合があるが、それらの材料の特性については、典型的には、設けられる部品１０６、これらの部品１０６間の導体１０８の特性、および確立された構造体における部品１０６の所望の機能性によって比較的容易に決定される。実際に、好ましい部品、または一般的に、エレクトロニクス１０６、１０８は、ある特定の条件でのみ適切に機能し、限定された操作、例えば、屈曲にのみ耐えるように元来設計されている場合があり、絶対的に必要な環境動作パラメータまたは少なくとも非常に有利な環境動作パラメータのいずれかを暗に示す。したがって、周囲のエレクトロニクス埋め込み材料の材料特性は、エレクトロニクスによって決定されるような期待値を満たすように単に選択されている場合がある。一方で、一般的な見地からは、結果として生じる材料特性は、例えば、全体的な構造体１００の弾力性、触覚、光学的および／または審美的特性に関して、実際には期待外れの副作用をもたらしている場合がある。
【０００９】
米国特許第２００９０１５４１８２号明細書は、電気部品を有する回路板を含む電気機器を示し、部品がポリマー材料で封入されている。ポリマー材料を含む外側部分も設けられている場合がある。
【００１０】
米国特許第２０１４００３６４２８号明細書は、タッチパネル組立体を形成するために、成形された基板上にモールドする方法を紹介する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、積層構造体、およびこの積層構造体に含まれるエレクトロニクスの文脈において、既存の解決策に関連付けられた上記の欠点の１つまたは複数を少なくとも軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本目的は、本発明による多層構造体および関連する製造方法の実施形態によって実現される。
【００１３】
本発明の一態様によれば、電子機器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可撓性基板フィルムと、フィルムの第１の表面領域上に設けられたいくつかの電子部品であって、前記フィルムが第１の表面領域に隣接する第２の表面領域も備える、電子部品と、前記電子部品を互いに、および／または基板の周辺部などのターゲット領域に電気的に接続するための、基板フィルム上に印刷された、コンタクトパッドおよび導体などの、いくつかの導電性トレースと、を備え、前記いくつかの電子部品、および部品を収容する基板の関連する第１の表面領域が第１の熱可塑性材料でオーバモールドされ、隣接する第２の表面領域および好ましくは第１の領域の少なくとも一部が第２の熱可塑性材料でさらにオーバモールドされ、それによって、電子部品、および電子部品上の前記第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、基板フィルムと第２の熱可塑性材料との間に実質的に埋め込まれる。
【００１４】
好ましくは、第１の表面領域（および関連する部品）のみが第１の熱可塑性材料によって上の方がオーバモールドされている。第１の熱可塑性材料は、もっぱら第１の表面領域をオーバモールドするために使用され、それによって、隣接する第２の表面領域が第１の材料（または少なくとも、第１の領域および関連する部品と一緒にオーバモールドされた第１の材料）がない状態となっている。第２の表面領域は、それでもなお、第１のオーバモールドされた領域の少なくとも一部も好ましくはカバーする第２の熱可塑性材料によってカバーされている。第２の表面領域上で、第２の熱可塑性材料は、したがって基板ならびに例えば、基板上の電子部品および／またはトレースと接触することができる。
【００１５】
一実施形態において、いくつかの電子部品は、少なくとも１つの光電子部品を含む。少なくとも１つの光電子部品は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）、またはその他の発光部品を含むことができる。部品は、側面放射（「側面発射」）であってもよい。あるいはまたは加えて、いくつかは、フォトダイオード、フォトレジスタ、他の光検出器、もしくは例えば光電池などの、光受信または光感応部品を含んでもよい。ＯＬＥＤなどの光電子部品は、印刷エレクトロニクス技術の好ましい方法を使用して、基板フィルム上に印刷されてもよい。
【００１６】
他の、補足的なもしくは代替の一実施形態において、第１の（熱）可塑性材料は、例えば、可視光を無視できる損失で通過させることが可能な光学的に実質的に透明なまたは半透明の材料を含む。所望の波長における十分な透過率は、例えば、約８０％、８５％、９０％、もしくは９５％、またはそれ以上であってもよい。第２の（熱）可塑性材料は、実質的に不透明または半透明であってもよい。一部の実施形態では、第２の材料も透明であってもよい。
【００１７】
さらなる、補足的なまたは代替の実施形態において、基板フィルムは、所定の波長に関して、例えば、可視スペクトルで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あってもよい。フィルムは、視覚的に識別可能な、例えば、グラフィカルなパターンなどの、装飾的／審美的および／または情報提供フィーチャが初めに設けられていてもよい。フィーチャは、エレクトロニクスとともにフィルムの同一の側面上に設けられていてもよく、それによって、フィーチャもオーバモールドされた１つまたは２つの（少なくとも第２の）可塑性材料によって密閉される。したがって、ＩＭＬ（インモールドラベリング）またはＩＭＤ（インモールド装飾）技法が、製造フェーズにおいてこのように施されてもよい。基板フィルムは、任意選択で基板フィルム上のエレクトロニクスによって、さらに任意選択で第１の熱可塑性材料を介して放射された可視光などの放射線に対して、少なくとも部分的に、すなわち少なくとも所々で、光学的に透明または半透明であってもよい。透過率は、例えば、約８０％、８５％、９０％、９５％、またはそれ以上であってもよい。
【００１８】
さらなる、補足的なまたは代替の実施形態において、第１のモールド熱可塑性材料は、基板フィルムによって少なくとも部分的に画定される実質的に透明なもしくは半透明の窓、または他の光学的なフィーチャの充填材料を確立することができる。第１の材料は、エレクトロニクスによって放射された光を、窓を介して環境に伝えるように、および／またはその逆に構成されてもよい。基板フィルムは、環境に関して第１の可塑性材料からのおよび／または第１の可塑性材料への光透過率を改善するために、切欠き、ノッチ、（貫通）孔、または面取りを画定することができる。
【００１９】
他の一態様によれば、電子機器のための多層構造体を製造するための方法は、エレクトロニクスを収容するための可撓性基板フィルムを得るステップと、電子部品を互いに、および／または基板上のいくつかの所定の領域と電気的に接続するためのいくつかの導体トレースをフィルム上に印刷するステップと、いくつかの電子部品をフィルムの第１の表面領域上に設けるステップであって、フィルムが第１の表面領域に隣接する第２の表面領域も備える、ステップと、前記いくつかの電子部品、および部品を収容する基板の関連する第１の領域上に第１の熱可塑性材料をモールドするステップと、隣接する第２の表面領域上、および第１の表面領域の少なくとも一部上に第２の熱可塑性材料をモールドし、それによって電子部品、および電子部品上の第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、基板フィルムと第２の熱可塑性材料との間に実質的に埋め込まれる、ステップと、を含む。
【００２０】
適用可能なモールド法は、例えば、射出モールドを含む。第１および第２の可塑性材料は、２ショットまたは一般的にはマルチショットモールド法を使用してモールドされてもよい。複数のモールドユニットを有するモールドマシンが利用されてもよい。あるいは、連続して２つの材料を供給するために複数のマシンまたは単一の再構成可能なマシンが使用されてもよい。
【００２１】
本構造体の様々な実施形態に関する以前に提示された考察は、当業者によって認識されるように、本方法の実施形態に必要な変更を加えて柔軟に適用されてもよく、その逆であってもよい。
【００２２】
本発明の有用性は、実施形態に依存する複数の問題から生じる。得られた多層構造体は、インテリジェント衣類（例えば、シャツ、ジャケット、もしくはズボン、または例えば、圧縮衣類）、他のウェアラブルエレクトロニクス（例えば、リストトップ機器、帽子、もしくは履物）、車両、車両インテリア、車両照明、パーソナル通信機器（例えば、スマートフォン、ファブレット、もしくはタブレット）あるいは他のエレクトロニクスなどのホスト要素における所望の機器またはモジュールを確立するために使用されてもよい。第１および第２のモールド材料は、互いに異なってもよいある特定の好ましい特性を示すことができるため、結果として生じる全体的な構造体は、埋込みエレクトロニクスおよび用いられている材料に及ぼす異なる力、または一般的には影響を含むそれぞれの使用シナリオに対してよりよく最適化され得る。得られる構造体の一体化レベルは高く、その厚さなどの所望の寸法は、小さい場合がある。
【００２３】
使用される基板フィルムは、グラフィックスおよび他の視覚的および／または触覚的に検出可能なフィーチャを基板フィルム上に含むことができ、その結果、フィルムは、エレクトロニクスの収容および保護に加えて、審美的および／または情報提供効果を有することができる。フィルムは、少なくとも所々で半透明または不透明であってもよい。フィルムは、所望の色であってもよく、または所望の色のいくつかの部分を備えていてもよい。フィルムは、関連付けられた製品の外側表面の少なくとも一部を確立するように構成されてもよい。
【００２４】
パターンまたは着色などの視覚的フィーチャは、少なくとも、モールド可塑性物質に面するフィルムの側面上に設けられてもよく、それによって、フィーチャは、フィルムの厚さによって分離され、したがって環境の影響から保護された状態となる。したがって、例えば、塗装された表面フィーチャを容易に損傷する可能性がある種々の衝撃、摩擦、化学物質などは、通常フィーチャには届かない。フィルムは、モールド材料などの下にあるフィーチャを露出させるために孔またはノッチなどの必要な特性を有する所望の形状に切断されるなど、容易に製造または処理されてもよい。
【００２５】
第１のモールド熱可塑性材料は、モールドプロセスを考慮してエレクトロニクスを固定すること含む様々な目的のために最適化されてもよい。さらに、第１の材料は、その後のモールドフェーズ、および例えば、湿気、熱、冷気、汚れ、衝撃などの環境条件からエレクトロニクスを保護するように構成されてもよい。第１の材料は、例えば、光透過率および／または弾力性を考慮して所望の特性をさらに有してもよい。埋込みエレクトロニクスが光もしくは他の放射線放射部品もしくは受光部品を含む場合、第１の材料は、光透過を可能にする十分な透過率を有することができる。
【００２６】
第２のモールド材料は、機器から要求される全体的な機械的特性などの他の特性に関して最適であってもよい。第２のモールド材料は、例えば、第１の材料よりも、剛性また弾力性が大きくてもまたは小さくてもよい。一部の実施形態では、第１のモールド材料は、第２のモールド材料よりも剛性もしくはこわさが大きく（弾力性が小さく）、それによって、第１のモールド材料によってオーバモールドされたエレクトロニクスを過度の屈曲または一般的には変形から保護することができ、一方、より可撓性もしくは弾力性のある第２のモールド材料は、例えば、ウェアラブル電子機器（例えば、リストトップコンピュータ機器）またはインテリジェント衣類、例えば、圧縮衣類などの動的に曲げることが可能な可撓性機器の少なくとも一部を画定することができる全体的な構造体の可撓性を提供する。さらに、第２のモールド材料は、使用される色、パターン、表面形態などによって構造体に所望の審美的または触覚的な特性を与えることができる。
【００２７】
表現「いくつかの」は、本明細書では１から始まる任意の正整数を指すことがある。
【００２８】
表現「複数の」は、２から始まる任意の正整数をそれぞれ指すことがある。
【００２９】
用語「第１の」および「第２の」は、明示的に別段の定めがある場合を除き、本明細書では１つの要素と他の要素を区別するために使用され、それらの要素を特別に優先順位付けるまたは順序付けるためには使用されていない。
【００３０】
本発明の異なる実施形態は、添付の従属クレームにおいて開示される。
【００３１】
次に、本発明について、添付図面を参照して、より詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術の多層構造体の一例である。
【図２】複数の材料層を組み込む本発明による多層構造体の実施形態の上面図である。
【図３】図２の多層構造体の実施形態の側面図である。
【図４】エレクトロニクスおよびその上に設けられた第１のモールド材料を有する図２の実施形態の基板の底面図である。
【図５】より一般的に適用可能な、側部断面図による本発明の一実施形態の側面図である。
【図６】本発明による方法の実施形態を開示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１については、既に上で論じた。
【００３４】
図２は、２００で、複数のモールド材料層を組み込む本発明による平面タイプの多層構造体の実施形態の上面図を表す。基板２０２、好ましくは可撓性の可塑性フィルムが、実質的に矩形形状に切断、さもなければ構成されるように示されている。
【００３５】
基板２０２は、ストライプ状の塗りつぶしパターンを有して示されており、このパターンは、図３〜図５を参照して以降でより詳細に述べる、着色、ならびに／あるいは、例えば、下にあるモールド可塑性層に面する内側表面上に設けられた様々なグラフィカルな英数字および／またはテキストパターンから生じる、基板２０２の潜在的な、完全なまたは少なくとも部分的な（局所的な）不透明さを示すために使用されている。例えば、パターンは、選択された好ましいペイントまたはインクを使用して、基板２０２の内側および／または外側表面領域上に印刷されてもよい。
【００３６】
基板２０２の周辺部分には、基板２０２の長手方向エッジに沿って、透明領域、開口部、孔、ノッチ、切欠き、または同様のフィーチャ２０４が設けられており、それによって、フィーチャ２０４から出現する、点線によって図では示されている照射光が、上面（および図示するケースでは、上から基板２０２および関連する全体的な構造体を見ている可能性のある人）に向かって通り抜ける。フィーチャ２０４の光透過率は、問題となる波長に関して、典型的には、少なくとも可視光において、所望の所定の最低レベル、例えば、８０％、８５％、９０％、または９５％に達するべきである。
【００３７】
一部の実施形態では、基板層２０２は、フィーチャ２０４と共に連続的で、実質的に一体的な状態にあってもよく、すなわち、同一のフィルム２０２がフィーチャ領域２０４もカバーすることができる。しかしながら、フィーチャ２０４を画定する基板２０２の領域は、上述したように審美的または例えば情報提供効果のために基板２０２上のどこか他の場所では使用されるが基板２０２の光透過率を低下させる追加の材料、典型的にはペイントまたはインクなどのアイテムを好ましくは除外する。
【００３８】
あるいは、基板２０２は、実際には、フィーチャ２０４の位置でいかなる材料も省くように成形されてもよく、すなわち、基板２０２は、光が損失なしに実質的に伝播することができるように、そのような位置にノッチまたは同様の減法フィーチャを画定する。
【００３９】
さらなる代替形態として、フィーチャ２０４は、周囲の基板材料とは異なる材料を含んでもよい。異なる材料は、元来、積層多層構造体を確立する前に基板２０２に設けられてもよく、または、下にある第１のモールド熱可塑性材料の材料が、モールド手順中に基板２０２によって画定されたノッチまたは孔に入り込んでもよい。
【００４０】
本明細書に提示される多層構造体は、様々な電子製品において使用法を見出すことができる。例えば、リストトップ機器などのインテリジェント衣類または携帯電子装置は、関連付けられたリストバンドの少なくとも一部を任意選択で形成する本構造体の実施形態を備えることができる。
【００４１】
図３は、３００で、図２の多層構造体の実施形態の可能性のある側面図（線Ａ−Ａに沿った）を示す。上で論じたように、フィーチャ２０４は、基板材料またはモールド材料が存在しないが、ガス雰囲気、ほとんどの場合は空気がそのようなスペースを充填する基板２０２の開口部、ノッチ、切欠きなどを指すことがある。あるいは、フィーチャ２０４は、基板のどこか他の場所で使用される不透明な、または概してそれほど透明でない基板材料とは異なる材料を含むことができ、および／または、例えば、インク、ペイント、接着剤などを含む、印刷などによって基板上に設けられる追加の遮光または吸収材料がない。
【００４２】
アイテム３０６は、基板上に最初に、すなわち、時間的に第２の材料の前にモールドされた下にある熱可塑性物質を指す。材料３０６は、他の所定の波長の可視光および／または電磁放射線を無視できる損失で通過させることができるように、光学的に、実質的に透明なまたは半透明の材料を含む。透過率は、例えば、それらの波長で少なくとも約８０％、８５％、９０％、または９５％であってもよい。放射線／光は、基板フィルム２０２上に設けられたエレクトロニクス３０８によって放射されてもよい。エレクトロニクスは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）などのいくつかの光電子部品を含んでもよい。部品は、基板フィルム２０２上に表面実装されてもよい。加えてまたはあるいは、いくつかの部品は、印刷エレクトロニクス技術によって製造されてもよい。
【００４３】
部品間、または部品と、例えば多層構造体の外側に配置された外部エレクトロニクスとの間の電気的接続は、印刷エレクトロニクスによって基板上に印刷することができる導体およびコンタクト領域によって実現されてもよい。接続は、電力供給ならびに制御データおよび／または他のデータの信号伝達に使用されてもよい。
【００４４】
第２の熱可塑性材料３１０は、エレクトロニクス３０８および第１のモールド材料３０６を既に収容している基板２０２上にモールドされてもよい。第２の熱可塑性材料３１０は、したがって、第１のモールド材料３０６、第１のモールド材料３０６に埋込みエレクトロニクス３０８、および基板フィルム２０２の対応する側面を少なくとも部分的にカバーすることができる。オーバモールドされたエレクトロニクス３０８において、第２の材料３１０は、第１のモールド材料３０６と接触してもよい。第１のモールド材料３１２の領域の外側で、第２の材料３１０は、直接基板２０２に接触することができる。
【００４５】
第２の熱可塑性材料３１０は、材料層の厚さなどの寸法の他に、様々なやり方で第１の材料３０６と異なってもよい。第２の熱可塑性材料３１０は、異なる弾力性、光学的透明性／透過率、ガラス転移温度、および／または融点を有してもよい。図示する例では、材料３１０は、基板ストライプと同様に垂直のストライプを使用して表されており、塗りつぶしパターンなしで示されている、好ましくは実質的に透明な第１の材料３０６とは対照的に、材料３１０が、実質的に不透明または半透明であってもよいという事実を示している。フィルムを含む、グラフィカルなパターンあるいは他の視覚的に情報提供および／または審美的なフィーチャなどのさらなる材料層が本構造体の環境に面する第２の材料３１０層上に設けられてもよく、この第２の材料３１０層がホスト機器またはホストユーザの表面（例えば、多層構造体がリストトップ機器などのウェアラブルエレクトロニクスの少なくとも一部を形成する場合は、ユーザの皮膚）を指すことがある。
【００４６】
図示する長手方向側面図は、基板に関して横軸（横方向）方向におけるエレクトロニクス３０８の潜在的な位置決め選択肢を示すものではなく、図４は、単に１つの例示的なシナリオを明確にするために描かれている。図４は、したがって、図２の実施形態の基板２０２の底面図（下面図）４００であり、この基板２０２上にエレクトロニクスおよび第１のモールド材料が設けられている。
【００４７】
底面上の第１の領域４０１Ａは、第１のモールド材料３０６、次いで第２のモールド材料３１０によってオーバモールドされたエレクトロニクス３０８を収容するのに対して、隣接する第２の領域４０１Ｂは、第１の材料３０６を実質的に排除するが、それでもなお第２のモールド材料３１０を受け入れる（第２のモールド材料３１０自体は、明瞭にする目的で図からは除外されている）。
【００４８】
第１のモールド材料３０６は、基板の長手方向の一方の端部からもう一方の端部まで実質的に延在する横方向のストリップとして基板２０２およびエレクトロニクス３０８上に設けられ、それぞれのストリップが１つまたは複数の（図では２つが示されている）ＬＥＤ３０８などの電子部品をカバーする。他の実施形態では、第１のモールド材料３０６が設けられた領域は、ストリップではなく、基本的にすべてのモールド可能な形状の異なる形態、ブロブ、または島状部分を有する。部品３０８が目に見えないように、および／または、図４で点線によって示されるように基板エッジ近くの周辺部に位置するフィーチャ２０４を通してゼロ次の放射経路を経由して（反射なしに）光（可視光）を直接透過させるように、部品３０８は、基板３０８の中央部分に据えられてもよい。アイテム４１２は、基板２０２上に好ましくは印刷された前述の導体および／またはコンタクト領域（例えば、コンタクトパッド）を指す。
【００４９】
モールド層３０６、３１０の形状および全体的な寸法は、用途に応じて決定されてもよい。図３では、第１のモールド材料層３０８は、丸いプロファイル（ドームのような断面を有する）を示すが、例えば、矩形プロファイルも同様に可能である。
【００５０】
それぞれのモールド層３０６、３１０の厚さは、数百ミクロン、または例えば、１もしくは数ミリメートルであってもよい。厚さは、変わってもよい。第１のモールド材料３０６の位置では、第２の材料３１０の厚さは、例えば、構造体が所望の、任意選択で一定の全体的な厚さを保持するために他の場所よりも薄くてもよい。
【００５１】
したがって、電子部品３０８のサイズの大きさのオーダーは、構造体が十分な程度に電子部品３０８を収容し、埋め込むことができるように、全体的に同様であっても、またはより小さくてもよい。基板フィルム２０２の寸法および厚さも、実施形態間で変わってもよい。厚さは、例えば、約１００ミクロン、または数１００ミクロン、あるいは１ミリメートルであってもよい。
【００５２】
図５は、より一般的に開示された、本発明による多層構造体５００の一実施形態を側部断面図によって示す。使用する材料の透明度および部品の配置に応じて、図は、当業者によって認識されるように、標準的な側面図を表わすスケッチとして適格であってもよい。図３および図４に関して述べた考察は、材料、寸法、エレクトロニクスなどの特性および構成に関して、全体的にここでも適用され、逆も当てはまる。
【００５３】
１つまたは複数の部品、例えば、受動部品、能動部品、ＩＣ、および／またはサブ組立体（最初に別の基板上に設けられ、続いてターゲット基板に全体として取り付けられる１つまたは複数の部品）などを含むエレクトロニクス５０８は、基板フィルム、または「シート」すなわち「フォイル」５０２の第１の領域５０１Ａ上に設けられ、第１の熱可塑性材料５０６内部にモールドされ、続いて第２のオーバーラップする熱可塑性材料５１０でモールドされる。一部の部品５０８Ｂは、第１の領域５０１Ａの外側の第２の領域５０１Ｂ上に依然として残り、第１の可塑性材料５０６でオーバモールドされるのを回避することができる。
【００５４】
数字５０２Ｂ、およびその上の点線の、第２のモールド材料５１０が欠落する／除去される可能性のある部分５１０Ｂによって示されるような一部の任意選択の実施形態では、基板５１０の１つまたは複数のエッジまたは他の領域は、実際にはモールドされないままであってもよく、あるいは、モールド材料は、例えば、外部要素への電気的結合が容易になるように、後で除去されてもよい。そのような部分は、導体５１２の一部をその目的のために収容することができる。あるいはまたは加えて、導体などの電気的結合要素は、基板エッジ５０２Ｂに、モールド材料があったとしても、外部接続性のために多層構造体５００の内側からその境界／エッジを通ることができる。
【００５５】
さらに、点線／曲線５０９は、これらの可能性のある実施形態における第２のモールド熱可塑性材料５１０の潜在的なエッジを指し、第１の材料５０６それ自体が、エレクトロニクス５０８およびフィルム５０２から構造体の外側（上部）表面まで延在し、または、例えば、第１の領域５０１Ａの中央部分上で外側表面を全体的に画定することができるため、第２の材料５１０は、第１のモールド材料５０６、第１の領域５０１Ａおよび／または第１の領域５０１Ａ上のエレクトロニクス５０８を完全にではなく、例えば、境界領域のみをカバーしている。
【００５６】
上で説明したように、モールド材料層５０６、５１０は、異なる特性および機能を有してもよい。第１のモールド材料層５０６は、エレクトロニクス５０８を固定し、保護するように構成されてもよい。また、層５０６は、使用するモールドプロセス、好ましくは射出モールドの見地から最適であっても／最適化されてもよい。さらに、材料５０６の透過率などの光学的特性が考慮されてもよい。エレクトロニクスをよりよく保護し収容するために、例えば、第１のモールド層５０６は、第２の層５１０ほどは可撓性または弾力性がなくてもよい。
【００５７】
第２の層５１０は、全体的な構造体５００および第２の層５１０が少なくとも部分的に確立する関連するデバイスの可撓性または弾力性などの所望の機械的特性ならびに／または視覚的な特性に基づいて、選択されてもよい。視覚的な特性は、情報提供（例えば、説明的または指示的なテキスト）および審美的なフィーチャ（例えば、グラフィカルなパターン）を含んでもよい。
【００５８】
材料選択に関しては、フィルム５０２は、ポリマー、熱可塑性材料、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ポリ炭酸塩（ＰＣ）、ポリイミド、メタクリル酸メチルとスチレン（ＭＳ樹脂）の共重合体、ガラス、およびポリエチレンテレフタル酸塩（ＰＥＴ）から成るグループから選択された１つの材料から実質的に構成され、またはそのような材料を少なくとも含むことができる。
【００５９】
一部の実施形態では、基板フィルム５０２は、少なくとも環境（すなわち、エレクトロニクスならびに第１および第２のモールド材料ではなく）に面する側面上にさらなる材料層を含み、またはそのような材料層によってカバーもしくは被覆されてもよい。例えば、より従来型の層に加えて、またはそのような層の代わりに、繊維、または生物学的もしく生物ベースの材料（例えば、革、木材、紙、ボール紙）が設けられてもよい。また、例えば、ゴムまたは一般にゴム状材料が使用されてもよい。
【００６０】
第１および第２の熱可塑性材料は、例えば、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ナイロン（ＰＡ、ポリアミド）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、およびＭＳ樹脂から成るグループから選択された少なくとも１つの材料を含んでもよい。
【００６１】
基板５０２は、それぞれの使用シナリオによって設定された要求事項によって成形されてもよい。基板５０２は、例えば、矩形、円形、または方形の一般的な形状を示してもよい。基板５０２は、以前に論じたように、基板５０２の両側に、光路を提供するための、ならびに／または、例えば、基板５０２上に設けられた要素へのアクセスを行うための凹部、ノッチ、切欠き、または開口部を含んでもよい。例えば、埋込みバッテリのバッテリ交換または一般的に部品変更を可能にするために、あるいはＵＩフィーチャ（例えば、タッチセンシティブ領域、ボタン、もしくはスイッチ）にアクセスするために、基板５０２には、関連するアクセス経路が設けられもよい。
【００６２】
エレクトロニクス５０８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、信号処理装置、ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）、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、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、メモリアレイ、メモリチップ、データインターフェース、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グループから選択された少なくとも１つの要素を含んでもよい。
【００６３】
異なる検知および／または他の機能性が、埋込みＩＣ、専用部品、もしくは共有のＩＣ／エレクトロニクス（多目的のエレクトロニクス）によって実施されてもよい。
【００６４】
エレクトロニクス５０８は、スクリーン印刷またはインクジェットなどの印刷エレクトロニクス技術によって得られる印刷されたエレクトロニクスを含んでもよい。加えてまたはあるいは、エレクトロニクス５０８は、例えば、表面実装素子を含んでもよい。例えば、基板上のエレクトロニクス５０８を機械的に固定するために接着剤が利用されてもよい。電気的および機械的な接続をも確立するために導電性接着剤および／またははんだなどの導電性材料が施されてもよい。
【００６５】
図６は、本発明による方法の実施形態を開示する流れ図６００を含む。
【００６６】
多層構造体を製造するための方法の開始時に、スタートアップフェーズ６０２が実行されてもよい。スタートアップ６０２中に、材料、部品およびツール選択、取得、較正、ならびに他の構成などの必要な作業が行われてもよい。個々の素子および材料の選択が協働し、選択された製造および設置プロセスを耐え抜くという特別の注意が払われなければならず、このプロセスは、当然ながら好ましくは、例えば、製造プロセスの仕様書および部品のデータシートに基づいて、または生産されたプロトタイプの調査およびテストによって前もってチェックされる。とりわけ、モールド／ＩＭＤ（インモールド装飾）、ラミネート加工、接合、熱成形、および／または印刷設備などの使用される設備は、この段階で動作状態にまで立ち上げられてもよい。
【００６７】
６０４では、エレクトロニクスを収容するための少なくとも１つの、好ましくは可撓性の基板フィルムが得られる。基板材料の既製の要素、例えば、可塑性フィルムのロールが取得されてもよい。一部の実施形態では、基板フィルムそれ自体は、最初に、所望の開始材料からモールドまたは他の方法によって組織内で生成されてもよい。任意選択で、基板フィルムが処理される。上述したように、基板フィルムには、例えば、開口部、ノッチ、凹部、切欠きなどが設けられてもよい。
【００６８】
６０６では、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コンタクト領域（例えば、パッド）などのいくつかの導電性要素が、基板上に、好ましくは印刷エレクトロニクスの１つまたは複数の技法によって設けられる。例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、またはオフセット平版印刷が利用されてもよい。
【００６９】
６０８では、エレクトロニクスが基板上に配置される。様々なＳＭＤなどの既製の部品が、はんだおよび／または接着剤によってコンタクト領域に取り付けられてもよい。あるいはまたは加えて、印刷エレクトロニクス技術が実際にＯＬＥＤなどの部品の少なくとも一部を直接フィルム上に製造するために適用されてもよい。
【００７０】
アイテム６０９は、ＩＣおよび／または様々な部品などのエレクトロニクスが設けられた、初めは別個の二次基板を組み込むことができる、１つまたは複数のサブシステムまたは「サブ組立体」の任意選択的な取り付けを指す。多層構造体のエレクトロニクスの少なくとも一部またはすべては、そのようなサブ組立体を介して基板フィルム上に設けられてもよい。任意選択で、サブ組立体は、メイン基板への取り付け前に保護可塑性層によって少なくとも部分的にオーバモールドされてもよい。例えば、接着剤、圧力および／または熱が、サブ組立体を一次（ホスト）基板と機械的に接合するために使用されてもよい。はんだ、配線および導電性インクは、サブ組立体の要素間、および一次基板上の残りの電気的な要素との電気的接続を提供するための適用可能な選択肢の例である。基板、およびサブ組立体のエレクトロニクス上にモールドされた保護可塑性層は、本発明による多層構造体の第１の熱可塑性樹脂層を確立することができる。
【００７１】
一部の実施形態では、モールドフェーズの前に、またはそのフェーズで、任意選択で既にエレクトロニクスを含む基板フィルムが熱成形６１８されてもよい。熱成形可能な材料を含む基板は、ターゲット環境またはターゲット使用法によりうまく合うように成形されてもよい。基板は、例えば、人間の手首、腕、脚、足首、足、体、または頭を人間工学的に受け入れるように成形されてもよい。
【００７２】
６１０では、第１の熱可塑性樹脂層が、基板フィルムならびに基板フィルム上のエレクトロニクス、例えば、いくつかの電子部品、関連するトレースおよびコンタクト領域の少なくとも一方の側面上にモールドされる。上述したように、一部の実施形態では、第１の材料のモールドは、別個のサブ組立体に関しては、サブ組立体をメイン基板に取り付ける前にのみ行うことができる。
【００７３】
得られた積層構造体の結果として生じる全体的な厚さに関しては、使用される材料および関連する最小の材料厚さに大きく依存し、製造およびその後の使用を考慮して必要な強度を提供する。これらの態様は、ケースバイケースで考慮されなければならない。例えば、構造体の全体的な厚さは、約１ｍｍであってもよいが、かなり厚いまたは薄い実施形態も実現可能である。
【００７４】
６１２では、第２の可塑性層が基板上にモールドされ、下にある第１の層および電子部品を少なくとも部分的にカバーする。
【００７５】
アイテム６１４は、可能な後処理作業を指す。さらなる層が多層構造体に追加されてもよい。各層は、指示的または審美的価値があってもよく、さらなる可塑性物質の代わりに、またはその可塑性物質に加えて、例えば、繊維、革、またはゴム材料を含んでもよい。本構造体は、履物、ヘルメット、他の衣類などのホスト機器またはホスト要素に設置されてもよい。エレクトロニクスなどの追加の要素は、基板の外表面などの構造体の外側表面に設置されてもよい。
【００７６】
６１６では、方法の実行が終了する。
【００７７】
本発明の範囲は、本発明の均等物に加えて添付の特許請求の範囲によって決定される。当業者は、開示された実施形態が例示目的のためにのみ構成されており、上で精査された、提案された解決策の革新的な中心部分が、それぞれの現実の使用事例に最もよく適合するさらなる実施形態、実施形態の組合せ、変形形態、および均等物をカバーするという事実を認識されるであろう。
【００７８】
本発明の一部の変形形態では、第２のモールド材料は、第１のモールド材料をカバーせずに、第１のモールド材料に実質的に（単に）隣接するように、すなわち、２つの材料は、実質的な、またはいかなるオーバーラップもなく、基板上に単に隣接して配置されるようにモールドされてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１００  多層構造体
１０２  基板
１０４  材料層
１０６  部品
１０８  導体トレース
２０２  基板
２０４  フィーチャ
３０６  第１のモールド材料
３０８  エレクトロニクス
３１０  第２の熱可塑性材料
３１２  第１のモールド材料
４００  底面図
４０１Ａ  第１の領域
４０１Ｂ  第２の領域
４１２  アイテム
５００  多層構造体
５０１Ａ  第１の領域
５０１Ｂ  第２の領域
５０２  基板フィルム
５０２Ｂ  基板エッジ
５０６  第１の熱可塑性材料
５０８  エレクトロニクス
５０８Ｂ  部品
５０９  点線／曲線
５１０  熱可塑性材料
５１０Ｂ  部分
５１２  導体
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロニクスを収容するための可撓性の基板フィルム（２０２、５０２）と、
前記フィルムの第１の表面領域（４０１Ａ、５０１Ａ）上に設けられたいくつかの電子部品（３０８、５０８）であって、前記フィルムが前記第１の表面領域に隣接する第２の表面領域（４０１Ｂ、５０１Ｂ）も備える、いくつかの電子部品（３０８と５０８）と、
電子部品を互いに電気的に接続するための前記基板フィルム上に印刷されたいくつかの導電性トレース（４１２、５１２）であって、前記基板フィルムがその上に材料がオーバモールドされる前に熱成形されて所望の形状を示す、導電性トレース（４１２、５１２）と、
を備え、
前記いくつかの電子部品および前記部品を収容する前記基板の前記関連する第１の表面領域が第１の熱可塑性材料（３０６、５０６）でオーバモールドされ、前記隣接する第２の表面領域および前記第１の領域の少なくとも一部（５０９）が第２の熱可塑性材料（３１０、５１０）でオーバモールドされ、それによって、前記電子部品および前記電子部品上の前記第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、実質的に前記基板フィルムと前記第２の熱可塑性材料との間に埋め込まれる、
電子機器のための多層構造体（２００、３００、４００、５００）。
【請求項２】
前記いくつかの電子部品が、少なくとも１つの光電子発光部品、好ましくはＬＥＤ（発光ダイオード）を含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光電子部品が側面放射部品である、請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記第１の熱可塑性材料が第１の弾力性を示し、前記第２の熱可塑性材料が第２の異なる弾力性を示す、請求項１から３のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項５】
前記第１の熱可塑性材料がより低い弾力性を示し、前記第２の熱可塑性材料がより高い弾力性を示す、請求項１から４のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項６】
前記第１の熱可塑性材料が、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なまたは半透明の材料を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項７】
前記基板が可視スペクトルの波長を含む所定の波長に関して少なくとも所々で光学的に不透明または半透明である、請求項１から６のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項８】
前記基板が、前記基板上に、好ましくは、前記第１および第２の熱可塑性材料に面する側面上に印刷されたグラフィカルなパターンまたは着色を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
前記基板が、１つまたは複数の前記電子部品によって放射された光が伝播するように構成された開口部または光学的に透明なもしくは少なくとも半透明の部分を画定する、請求項１から８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１０】
前記基板が、１つまたは複数の前記電子部品によって放射された、前記第１の熱可塑性材料によって最初に透過された光が伝搬するように構成された開口部または光学的に透明なもしくは少なくとも半透明の部分を画定する、請求項１から９のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１１】
前記第２の熱可塑性材料が、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不透明なまたは半透明の材料を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１２】
電子機器のための多層構造体を製造する方法であって
エレクトロニクス（６０４）を収容するための可撓性の基板フィルムを得るステップと、
電子部品を互いに、および／または前記基板（６０６）上のいくつかの所定の領域と電気的に接続するためのいくつかの導体トレースを前記フィルム上に印刷するステップと、
前記フィルムの第１の表面領域上にいくつかの電子部品を設けるステップであって、前記フィルムが前記第１の表面領域（６０８）に隣接する第２の表面領域も備える、ステップと、
前記いくつかの電子部品、および前記部品（６１０）を収容する前記基板の前記関連する第１の領域上に第１の熱可塑性材料をモールドするステップとを備え、
第１の熱可塑性材料をモールドする前に、前記いくつかの導体トレースを電子部品を互いに電気的に結合するために前記フィルム上に、及び／又は前記基板（６０６）上のいくつかの所定の領域に印刷し、
前記基板を熱成形して所望の形状にし、次いで
前記第１の熱可塑性材料の前記モールドするステップの後に、
前記隣接する第２の表面領域上に、および前記第１の表面領域の少なくとも一部上に第２の熱可塑性材料をモールドし、それによって前記電子部品および前記電子部品上の第１の熱可塑性材料の少なくとも一部が、前記基板フィルムと前記第２の熱可塑性材料（６１２）との間に実質的に埋め込まれる、ことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記モールドするステップが射出モールドするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記いくつかの電子部品を設けるステップが、印刷エレクトロニクス技術を利用することよって少なくとも１つの電子部品を生成するステップを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
いくつかの視覚的フィーチャを前記基板上に、任意選択で、前記部品ならびに前記第１および第２のモールド材料に面する少なくとも前記側面上に印刷するステップをさらに含み、前記フィーチャが、グラフィカルなパターン、装飾要素、指示的要素、情報提供要素、テキスト、番号、文字数字情報、コーティング、および着色から成るグループから選択された少なくとも１つの要素を含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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