用于承载电子器件的生态多层结构及相关制造方法技术

用于承载电子器件的集成多层结构(100、400)，包括第一基板(102)，该第一基板(102)包括有机的、基本上电绝缘的天然材料，该天然材料包括并表现出相关的自然生长的或基于天然纺织品的表面纹理，所述第一基板具有面向结构的预定义前侧的第一侧(102A)，所述第一基板的第一侧可选地被配置为面向结构或其主机装置的用户和/或使用环境，以及相对的第二侧(102B)，塑料层(112)，可选地包括热塑性或热固性塑料，该塑料层(112)模制到所述第一基板的第二侧以便至少部分地覆盖第一基板的第二侧，以及电路(104、104B)，该电路(104、104B)设置在第一基板的第二侧，所述电路至少部分地嵌入塑料层的模制材料中。呈现了相关的制造方法。

Ecological multilayer structure and related manufacturing methods for electronic devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于承载电子器件的生态多层结构及相关制造方法导致该申请的项已获得欧洲联盟地平线2020研究与创新方案第725076号赠款协议的资助。
本专利技术总体上涉及电子器件、相关的装置、结构和制造方法。具体地，但非排他地，本专利技术涉及提供一种环境友好的、集成多层结构，该多层结构将基板与设置在其上的电子元件和模制层合并。
技术介绍
通常，在电子器件和电子产品的环境中存在各种不同的堆叠部件和结构。电子器件和相关产品集成背后的动机可能与相关的使用环境一样多样。当得到的解决方案最终表现出多层特性时，通常寻求尺寸节省、重量节省、材料节省、成本节省、性能提高或仅有效填充部件。反过来，相关的使用场景可以涉及产品封装或食品包装，装置壳体、可穿戴电子器件、个人电子装置、显示器、检测器或传感器、车辆内部、天线、标签、车辆电子器件、家具等的视觉设计。诸如电子组件、IC(集成电路)和导体的电子器件通常可以通过多种不同的技术设置在基板元件上。例如，诸如各种表面贴装器件(SMD)的现成电子器件可以被安装在基板表面上，该基板表面最终形成多层结构的内部或外部接口层。另外，落入术语“印刷电子器件”的技术可以被应用于实际生产电子器件，该电子器件直接并且基本上附加到相关的基板。术语“印刷的”在该上下文中指的是能够通过基本上附加的印刷工艺从印刷品生产电子器件/电气元件的各种印刷技术，包括但不限于丝网印刷、柔性版印刷和喷墨印刷。所使用的基板可以是柔性的，并且印刷材料可以是有机的，然而并非总是如此。诸如电路板或甚至塑料膜的基板可以设置有电子器件并且由塑料包覆模制，以便建立电子器件至少部分地嵌入模制层的多层结构。因此，电子器件可以相对于环境隐藏，并且被保护免受诸如湿气、物理冲击或灰尘等环境条件的影响，而模制层还可以在美学、转移介质、尺寸等方面具有各种附加的用途。然而，就生态考虑和可持续发展而言，许多常用材料可能不够理想，因为考虑到由于例如生物降解缓慢和难以回收而引起的废物管理方面的相关的挑战，它们可能会对环境造成相当大的附加压力。然而，考虑到例如其中包含电子器件的结构将直接面对例如使用环境和用户并对其可见的场景，通常在美学上相对人工的、冷的或暗淡的传统材料可能同样无法很好地适合所有的使用目的。此外，在某些情况下，应使电气或电子功能最大程度地接近使用环境，因此在例如承载电子器件的传统的底层电路板的顶部放置美学上更令人愉快的掩蔽层不是优选的解决方案。此外，它很容易不必要地增加解决方案的总体厚度或重量，如果可能的话，这在许多使用情况中是要避免的。
技术实现思路
本专利技术的目的是在集成多层结构和嵌入其中的电子器件的环境中至少减轻与现有解决方案相关的以上缺点中的一个或多个。通过根据本专利技术的多层结构和相关制造方法的各种实施方式来实现该目的。根据本专利技术的一个实施方式，一种用于承载电子器件的集成多层结构包括第一基板，可选地为诸如多层层压板的复合元件，所述第一基板包括有机的、基本上电绝缘的天然材料，该天然材料包括并表现出相关的自然生长的或基于天然纺织品的表面纹理，该第一基板具有面向结构的预定义前侧的第一侧以及相对的第二侧，第一基板的所述第一侧可选地被配置为面向结构或其主机装置的用户和/或使用环境，塑料层，诸如热塑性或热固性塑料层，该塑料层模制到第一基板的所述第二侧上，以便至少部分地覆盖第一基板的所述第二侧，以及电路，优选地包括设置在第一基板的第二侧上的多个导电迹线、垫、电极和/或至少一个电子器件、机电和/或光电部件，所述电路至少部分地嵌入塑料层的模制塑料材料中。在各种实施方式中，第一基板可以包括选自由以下组成的组中的至少一种天然的且通常但不必是有机生长的材料或基本上由选自由以下组成的组中的至少一种天然的且通常但不必是有机生长的材料组成：木材、实木、单板、胶合板、树皮(bark)、树皮(treebark)、桦树皮、软木(包括树皮组织的栓皮层)、天然皮革、以及诸如棉，羊毛，亚麻，丝绸等的天然纺织品或织物材料(例如，其可以由天然纤维编织或针织或以其他方式生产)。显然，以上选择中的一些是重叠的，并且可以同时出现关于例如木材和单板或胶合板的情况。在各种优选实施方式中，第一基板确实包括或至少主要由有机、生物、生物材料等，或这些材料彼此之间的任何组合以及可能的其他材料、可选的碳基材料和/或各种塑料组成。在各种实施方式中，第一基板可以是可成形的。它可以基本上是诸如热成形材料的可成形材料，或至少包括诸如天然材料的可成形层。因此，可以利用合适的诸如热成形的成形方法来形成最初可能基本上平面的，例如片状的(在xy方向上延伸得更多，而厚度/z维度更小且基本上恒定)第一基板，以在模制之前或模制期间展示期望的、至少局部的具有例如建立的凸起或凹陷形状的三维形状(变化厚度，即，在z方向上改变尺寸)。为了避免或至少减少电子器件的复杂3D组装，可以在将电路的至少一部分提供给第一基板之后进行成形。例如作为单独的工艺步骤，仍然可以在使用例如注射模制将基板上的塑料层和设置在其上的电路至少部分地包覆模制之前进行成形。然而，在一些实施方式中，可以结合模制来执行成形。为了促进或增强具有例如木质基板(诸如单板或胶合板)的这种成形，可以首先将基板润湿。在各种实施方式中，第一基板或其诸如木质的、纺织品的、皮革的或其他有机的、天然的基层的至少子部分可以小于约几(例如2至6)mm厚，更优选小于约1mm厚，甚至更优选小于约0.5mm厚，并且最优选小于约0.3mm厚。在第一基板包含例如前述的例如单板或胶合板的纺织品、皮革或木质层，以及例如塑料材料(例如，诸如热塑性膜的塑料膜)的至少一个另外的层的情况下，所得基板结构的总厚度仍然可以至少局部地保持在以上极限内或稍大，通常大最多一毫米或两毫米，这取决于膜厚度。实际上，如上所述，在各种实施方式中，根据观点，第一基板还可以包括或附接到一个或多个附加的相邻的堆叠层，诸如涂层或底涂，和/或塑料膜(例如，层压或挤出到基板上)。例如，可以为了保护，定形(成形)或加强目的而设置这种附加层或元件。因此，电路可以直接设置在基板的木材、皮革、软木或天然纺织品类型的基础材料上，和/或设置在涂层或层压膜上。在各种实施方式中，第一基板或在多层基板的情况下的其至少一层可以限定开口或一般无基板区域，通过该开口或区域，底层模制塑料和/或其他特征件(诸如在其相对侧的塑料下面的另一基板或其他材料层)是可见的。因此，可以建立视觉指示器或装饰特征。诸如通孔的开口可以被配置为使得光或例如一些其他期望的电磁辐射能够穿过基板层而不受其影响。如下文中进一步讨论的，在一些实施方式中，诸如通孔的开口可以已经填充有例如光学透明或半透明的(即，透射的)材料，以建立相关的光学过孔或窗口。开口或窗口可以限定各种形状，例如基本上圆形、角形或细长形(例如，轮廓或线形)形状。在各种实施方式中，结构的一个或多个元件(包括基板、材料层(例如，涂层、墨水、粘合剂)、电路(例如，迹线、部件))和/或其他特征可以至少部分地，即至少在某些地方，对于所选择的波长(例如在可见光谱中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于承载电子器件的集成多层结构(100、400)，包括/n第一基板(102)，包括有机的、基本上电绝缘的天然材料，所述天然材料包括并表现出相关的自然生长的或基于天然纺织品的表面纹理，所述第一基板具有面向所述结构的预定义前侧的第一侧(102A)，所述第一基板的所述第一侧可选地被配置为面向所述结构的主机装置或所述结构的用户和/或使用环境，以及所述第一基板具有相对的第二侧(102B)/n塑料层(112)，可选地包括热塑性或热固性塑料，所述塑料层(112)模制到所述第一基板的所述第二侧以便至少部分地覆盖所述第二侧，以及/n电路(104、104B)，所述电路(104、104B)设置在所述第一基板的所述第二侧，所述电路至少部分地嵌入所述塑料层的模制材料中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170825 US 15/687,1571.一种用于承载电子器件的集成多层结构(100、400)，包括
第一基板(102)，包括有机的、基本上电绝缘的天然材料，所述天然材料包括并表现出相关的自然生长的或基于天然纺织品的表面纹理，所述第一基板具有面向所述结构的预定义前侧的第一侧(102A)，所述第一基板的所述第一侧可选地被配置为面向所述结构的主机装置或所述结构的用户和/或使用环境，以及所述第一基板具有相对的第二侧(102B)
塑料层(112)，可选地包括热塑性或热固性塑料，所述塑料层(112)模制到所述第一基板的所述第二侧以便至少部分地覆盖所述第二侧，以及
电路(104、104B)，所述电路(104、104B)设置在所述第一基板的所述第二侧，所述电路至少部分地嵌入所述塑料层的模制材料中。


2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述电路包括选自由以下各部件组成的组中的至少一个部件：导电迹线、接触垫、电极、电子组件、机电部件、电光部件、辐射发射部件、发光部件、LED(发光二极管)、OLED(有机LED)、侧射LED或其他光源、顶射LED或其他光源、底射LED或其他光源、辐射探测部件、光检测部件、光电二极管、光电晶体管、光伏器件、传感器、微机械部件、开关、触摸开关、接近开关、触摸传感器、接近传感器、电容式开关、电容式传感器、投射电容式传感器或开关、单电极电容式开关或传感器、多电极电容式开关或传感器、自电容传感器、互电容传感器、电感传感器、传感器电极、UI元件、用户输入元件、振动元件、通信元件、数据处理元件、数据存储元件、电子子组件。


3.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中，有机的所述天然材料包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：木材、实木、单板、胶合板、茎皮、树皮、桦树皮、软木、天然皮革、天然纺织品或织物材料、棉花、羊毛、亚麻、丝绸。


4.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中，所述第一基板是能够成形的，可选地是能够热成形的或能够冷成形的。


5.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中，所述第一基板和可选地整体的所述结构表现出基本上非平面的三维形状，诸如至少局部弯曲的形状(200、300)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中，所述电路包括至少一个光源(104C、320、322)，可选地是LED或特别是底射LED，其中，由所述光源发射的光被配置为优选地根据所选择的形状(220、222)通过所述第一基板发光，可选地还由诸如所述第一基板的材料中的反射器、光导和/或透明或半透明的窗口(430A、430B)、变薄的部分或通孔的嵌入式光导装置控制。


7.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中，所述第一基板已经通过通孔设置有视觉指示器或装饰特征件，所述通孔可选地基本上定位在与底层光源对应的位置处，所述通孔(430A、430B)填充有透光的、可选地基本上透明或半透明的材料以使光能够透过。


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【专利技术属性】
技术研发人员：泰罗·海基宁，安蒂·克雷嫩，米科·海基宁，亚尔莫·萨耶斯基，
申请(专利权)人：塔克托科技有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI