本發(fā)明大體上關(guān)于并有諸如電子、機(jī)械或光學(xué)組件的各種功能特征的功能性整合式結(jié)構(gòu)。特別地，但非排他性地，本發(fā)明關(guān)于提供包含多個(gè)光電光源的此類結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、在不同功能性集體的上下文中，例如在電子器件及電子產(chǎn)品的領(lǐng)域中，存在多種不同堆疊組件及多層結(jié)構(gòu)。涉及例如電子器件、機(jī)械或光學(xué)特征的功能性的整合背后的動(dòng)機(jī)可能與相關(guān)使用情形一樣多樣。當(dāng)所得解決方案最終呈現(xiàn)多層性質(zhì)時(shí)，相對(duì)經(jīng)常尋求組件的大小減小、重量減輕、成本節(jié)省或僅高效整合。繼而，相關(guān)聯(lián)的使用情境可能關(guān)于產(chǎn)品封裝或包裝、裝置外殼的視覺設(shè)計(jì)、可穿戴式電子器件、個(gè)人電子裝置、顯示器、偵測(cè)器或傳感器、載具內(nèi)飾、天線、卷標(biāo)、載具電子器件等。

2、諸如電子組件、集成電路(ic)及導(dǎo)體的電子器件可通常藉由復(fù)數(shù)種不同技術(shù)而提供于基板元件上。舉例而言，諸如各種表面安裝裝置(smd)的現(xiàn)成電子器件可安裝于基板表面上，該基板表面最終形成多層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或外部界面層。另外，可應(yīng)用歸入術(shù)語“印刷電子器件”的技術(shù)以實(shí)際上直接地且加成地向相關(guān)聯(lián)基板產(chǎn)生電子器件。在此上下文中，術(shù)語“印刷”指代經(jīng)由實(shí)質(zhì)上加成印刷制程，能夠自印刷物產(chǎn)生電子器件/電子元件的各種印刷技術(shù)，包括但不限于網(wǎng)版印刷、彈性凸版印刷(flexography)及噴墨印刷。所使用基板可為可撓性、可拉伸及印刷材料有機(jī)物，然而并非始終為如此情況。

3、此外，注射模制結(jié)構(gòu)電子器件(imse)的概念涉及以多層結(jié)構(gòu)的形式構(gòu)建功能裝置及其對(duì)應(yīng)部分，其盡可能無縫地囊封電子功能性。imse的特性亦在于通常根據(jù)整個(gè)目標(biāo)產(chǎn)品、部分或總體設(shè)計(jì)的3d模型將電子器件制造成真實(shí)的3d(非平面)形式。為了在3d基板上及在相關(guān)聯(lián)最終產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)電子器件的所要3d布局，可能仍使用電子器件組裝的二維(2d)方法將電子器件提供于諸如薄膜的初始平面基板上，因此已承載電子器件的基板可形成為所要三維(亦即，3d)形狀且例如藉由覆蓋及嵌入諸如電子器件的底層元件的合適塑料材料進(jìn)行包覆模制，因此保護(hù)且潛在地隱藏這些元件以免受環(huán)境影響。可將其他層及元件自然地添加至該構(gòu)造。

4、結(jié)合封裝有諸如光源的各種光學(xué)功能特征的整合式結(jié)構(gòu)，各種挑戰(zhàn)易于出現(xiàn)且被有利地解決。

5、舉例而言，自結(jié)構(gòu)或在其不同內(nèi)部體積及區(qū)域之間的非所要光滲出或光泄漏可容易地引起功能性問題及美觀性問題兩者，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地理解的。

6、另外，對(duì)于高度整合式結(jié)構(gòu)，在例如經(jīng)照明表面區(qū)域形狀、大小及位置方面實(shí)現(xiàn)內(nèi)部及輸出耦合光的高分辨率控制可能至少偶爾變得困難。達(dá)成想要的最終結(jié)果可能需要參考例如普通頂射或側(cè)射(發(fā)射)發(fā)光二極管(亦即led)，將光源次最佳地定位成接近于光的所要出射或“輸出耦合”表面，同時(shí)被迫以相當(dāng)有限數(shù)目個(gè)位向或類型來黏附光源通常為可用的。

7、在各種解決方案中，控制或具體地改良例如光在其輸出耦合表面上方的均勻性先前已發(fā)現(xiàn)為繁重的。舉例而言，當(dāng)表面含有待均勻照亮以向結(jié)構(gòu)外部的查看器指示與圖符或符號(hào)相關(guān)聯(lián)的裝置功能性或狀態(tài)在作用中的圖符或符號(hào)時(shí)，此可為重要問題。簡(jiǎn)單地利用若干光源以更有效照亮接合目標(biāo)區(qū)域或特征(諸如圖符)仍可能引起照明熱點(diǎn)及泄漏，同時(shí)亦需要更多通常寶貴的功率及空間。將光導(dǎo)引或處理元件添加至結(jié)構(gòu)中繼而具有如上文已提及的其自身的缺點(diǎn)。

8、再者，諸如高功率led的光源可能消耗稍微顯著的功率(容易大約為約1瓦特或更大的數(shù)量級(jí))，且最終變得如此熱以至于其退化或斷裂。其亦可能損壞鄰近熱敏性元件，諸如塑料基板。

9、再另外，傳統(tǒng)上，由于在元件相對(duì)于對(duì)應(yīng)光源的準(zhǔn)確定位及對(duì)準(zhǔn)或例如感測(cè)元件應(yīng)以光學(xué)方式相互作用的特征方面的困難，在各種整合式結(jié)構(gòu)中提供諸如透鏡的光學(xué)元件已成為具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。由于例如在諸如模制或熱成型的材料處理期間難以估計(jì)材料壓縮及拉伸而引起的與原始規(guī)格的微小移位可能破壞所獲得整合式結(jié)構(gòu)的適用性。

10、再另外，許多光源或諸如驅(qū)動(dòng)器電路系統(tǒng)的相關(guān)組件引起高音調(diào)噪聲，或通常為電磁干擾(emi)，其可能嚴(yán)重地干擾諸如電容性感測(cè)元件的其他附近元件的功能。

11、再另外，在各種子總成/組件與諸如基板的承載表面之間提供互連件傳統(tǒng)上在復(fù)雜組裝、安裝以及元件開裂、意外脫離及其他可靠性問題方面是有問題的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目標(biāo)為至少減輕在光學(xué)功能性整合式結(jié)構(gòu)及相關(guān)制造方法的上下文中與已知解決方案相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)中的一者或多者。

2、該目標(biāo)藉由整合式功能性多層結(jié)構(gòu)及用于提供多層結(jié)構(gòu)的相關(guān)制造方法的各種實(shí)施例來達(dá)成。

3、根據(jù)一個(gè)方面，一種整合式功能性多層結(jié)構(gòu)包含：

4、一可撓性、優(yōu)選地可3d成形及熱塑性基板薄膜，其有利地設(shè)置有一電路設(shè)計(jì)，該電路設(shè)計(jì)包含至少多個(gè)電導(dǎo)體，諸如跡線及/或接觸襯墊，該電導(dǎo)體進(jìn)一步優(yōu)選地至少部分地(若未完全地)加成地印刷于該基板薄膜上；

5、一發(fā)光模塊，其提供于該基板薄膜上且優(yōu)選地電連接至其上的該電路設(shè)計(jì)，該發(fā)光模塊包含：

6、一電路板，其用于承載電子器件；及

7、電路系統(tǒng)，其布置于該電路板上，包含至少一個(gè)光源，視情況包含至少一個(gè)led或其他光電光源，及進(jìn)一步視情況為一兼容驅(qū)動(dòng)器電路，諸如一led驅(qū)動(dòng)器；

8、一熱塑性層，其包含一種或多種熱塑性材料，經(jīng)模制于該基板薄膜上且至少側(cè)向地包圍、視情況亦至少部分地覆蓋該發(fā)光模塊；

9、其中該發(fā)光模塊的該電路板上的包括該至少一個(gè)光源的該電路系統(tǒng)被配置為利用定位于該電路板之間、優(yōu)選地至少在該電路板的周邊處的至少一種連接材料來電連接及熱連接至該電路板旁側(cè)或下方的剩余結(jié)構(gòu)的多個(gè)位置，該剩余結(jié)構(gòu)視情況包括提供于該基板薄膜上的電跡線及/或熱導(dǎo)體。

10、在另一方面中，一種用于制造一整合式功能性多層結(jié)構(gòu)的方法包含：

11、獲得一可撓性、優(yōu)選地可3d成形及熱塑性基板薄膜，且優(yōu)選地視情況至少部分地藉由諸如網(wǎng)版印刷或噴墨的印刷電子技術(shù)而向其提供一電路設(shè)計(jì)，該電路設(shè)計(jì)包含至少多個(gè)電導(dǎo)體，諸如跡線及/或接觸襯墊；

12、在該基板薄膜上布置一發(fā)光模塊，視情況作為至少部分地(若未基本上完全地)經(jīng)預(yù)制造子總成，該發(fā)光模塊包含：

13、一電路板，諸如一剛性玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧層壓電路板或一金屬芯電路板，其用于承載電子器件；及

14、電路系統(tǒng)，其位于該電路板上，包含至少一個(gè)光源，視情況包含至少一個(gè)led；

15、其中該電路系統(tǒng)被配置為利用定位于其間的至少一種連接材料來電連接及熱連接至該電路板旁側(cè)或下方的剩余結(jié)構(gòu)的多個(gè)位置，該剩余結(jié)構(gòu)視情況包括提供于該基板薄膜上或鄰近該基板薄膜的電跡線及/或熱導(dǎo)體；

16、及

17、優(yōu)選地經(jīng)由諸如注射模制的模制在該基板薄膜上產(chǎn)生一熱塑性層，以便至少側(cè)向地包圍、視情況亦至少部分地覆蓋該發(fā)光模塊。

18、本發(fā)明自然地取決于其各特定實(shí)施例而提供優(yōu)于多種先前應(yīng)用的解決方案的不同優(yōu)點(diǎn)。

19、舉例而言，藉由在電路系統(tǒng)與剩余結(jié)構(gòu)的多個(gè)位置之間使用含有電路板的發(fā)光模塊來承載電路系統(tǒng)及布置的熱連接件(針對(duì)其的許多選項(xiàng)在下文中更詳細(xì)地論述)可顯著地改良諸如包括于結(jié)構(gòu)中的高功率led的熱產(chǎn)生電路系統(tǒng)與潛在地包括特定熱導(dǎo)體及熱傳遞元件的剩余結(jié)構(gòu)之間的熱管理，諸如熱耗散或熱量耗散。熱可有效地自其產(chǎn)生點(diǎn)傳遞及分布以避免過多熱點(diǎn)，這些熱點(diǎn)除諸如底層基板薄膜的鄰近元件以外，亦可能損壞熱源，諸如led或其他電路系統(tǒng)自身。最佳熱傳遞機(jī)構(gòu)自然取決于所討論的特定實(shí)施例，但通常尤其包括傳導(dǎo)，且在一些實(shí)施例中亦包括例如對(duì)流或輻射。

20、然而，藉由所建議的適當(dāng)配置，諸如發(fā)光模塊的電路板的可行尺寸、形狀、材料及元件定位，可克服或至少減少許多先前惱人的關(guān)于相關(guān)電路系統(tǒng)、諸如光學(xué)元件的潛在其他元件及剩余(外部)結(jié)構(gòu)的組裝、安裝、可靠性及互連問題。

21、電路板可通常具有圓形或基本上圓形平面形狀，其具有齒形邊緣，從而實(shí)現(xiàn)在邊緣處與基板薄膜及其上的元件的方便襯墊連接。圓形與包覆模制良好地起作用，同時(shí)亦減少對(duì)例如模流模擬的相關(guān)需求，且不需要在某一具體位向上或向某一具體位向組裝該部件。然而，仍可替代地使用角形狀，諸如矩形形狀。由于在模塊下方不一定必須存在例如襯墊，因此模塊可直接組裝或提供于薄膜上，且通常不需要底部填充或額外保護(hù)層，例如防止熱或機(jī)械損壞，這些層諸如為基板薄膜與模塊之間的油墨層。因此，由于電路板可牢固地直接黏附至基板薄膜，因此板可在需要時(shí)保持較薄(例如，0.2mm至0.6mm厚度可為適用的)。至剩余結(jié)構(gòu)的熱路徑被最小化?？稍谀K內(nèi)進(jìn)行不同交叉及被動(dòng)。模塊可在不使用例如其對(duì)應(yīng)的模具中的任何溝渠的情況下被組裝?？蛇_(dá)成的接合仍然較強(qiáng)，此可允許甚至直接將電路板及整個(gè)模塊置放于注射模制澆口下或視情況藉由熱成形而3d成形的區(qū)域上或鄰近該區(qū)域。由此，必要制造階段的數(shù)目保持較低，制程速度較高，且所得結(jié)構(gòu)稍微簡(jiǎn)單，同時(shí)在需要時(shí)有效且通用。

22、考慮到通常由例如電子組件(諸如led)引起的電磁干擾，本發(fā)明的各種實(shí)施例提供藉由將此類引起emi的組件至少部分地圍封于用于阻擋相關(guān)聯(lián)電磁場(chǎng)的導(dǎo)電屏蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行的解決方案。該結(jié)構(gòu)亦可稱為法拉第籠。屏蔽結(jié)構(gòu)可巧妙地被實(shí)施為與發(fā)光模塊整合或聯(lián)合地實(shí)施。分離的接地、功率及信號(hào)層增加emi避免。相關(guān)聯(lián)接地平面可布置至電路板，且在側(cè)面上可存在經(jīng)連接、導(dǎo)電且優(yōu)選地亦光學(xué)反射的橫向壁。所使用材料可因此有利地是導(dǎo)電及光學(xué)反射的。舉例而言，所建議類型的殼體可另外或替代地用于保護(hù)各種emi敏感組件，諸如驅(qū)動(dòng)器或不同無線電部件的電容性感測(cè)元件。

23、在各種實(shí)施例中，亦可在例如準(zhǔn)確度、均勻性及強(qiáng)度方面改良來自結(jié)構(gòu)的光輸出耦合，同時(shí)減少結(jié)構(gòu)外部的非所要光泄漏或所要內(nèi)部光學(xué)路徑。除了經(jīng)由使用合適光導(dǎo)材料(諸如半透明樹脂)例如作為熱塑性包覆模制材料以外，藉由在發(fā)光模塊中引入側(cè)壁結(jié)構(gòu)、相關(guān)內(nèi)部空腔、透鏡或(微)透鏡陣列、反射器、擴(kuò)散器及傾斜表面(視情況藉由具體載體元件布置)，可有效地、可靠地及準(zhǔn)確地控制由所包括光源發(fā)射的光，且解決方案的總體光學(xué)效能例如在前述發(fā)明中得以增強(qiáng)。相關(guān)聯(lián)制造制程的良率保持良好或提高。上文所列的選項(xiàng)具有明顯協(xié)同效應(yīng)，同時(shí)取決于各特定使用情境的細(xì)節(jié)及相關(guān)約束及要求，這些選項(xiàng)亦可選擇性地在各實(shí)施例中使用。本發(fā)明的不同實(shí)施例適合多種照明解決方案，包括例如高強(qiáng)度聚光燈應(yīng)用、表面或圖形照明應(yīng)用、背光、用戶界面(ui)照明、環(huán)境照明、內(nèi)部(諸如載具或具體而言汽車內(nèi)部)照明等。

24、參考上文，所使用光源可實(shí)際上具備使得能夠視需要定向光源的載體元件，因此提供例如相當(dāng)靈活地根據(jù)其位置及大小調(diào)整其發(fā)射方向及所得輸出耦合區(qū)域的可能性。舉例而言，頂射(頂部發(fā)射)光源可傾斜，使得其光束自光源正上方朝向側(cè)面?zhèn)认虻匾莆?。由于許多可行熱塑性材料(諸如用于光導(dǎo)的材料)具有相當(dāng)?shù)偷淖⑸淠Ｖ茰囟龋虼讼啾扔谛枰吣Ｖ茰囟?該高模制溫度容易負(fù)面地影響已存在于經(jīng)受此類溫度的基板薄膜或其他元件上的特征的功能性及條件)的材料，例如imse技術(shù)的使用可變得更可靠且良率得以改良。

25、包括于結(jié)構(gòu)中(視情況具體而言模塊中)且例如用作光導(dǎo)的選定熱塑性包覆模制材料及/或其他材料可經(jīng)選擇為基本上透明或半透明的(亦即，作為多重散射的散射/漫射可被認(rèn)為漫射)，使得由例如在結(jié)構(gòu)的選定目標(biāo)表面(例如外部表面)上的嵌入光源獲得的照明效應(yīng)為均勻的，而沒有明顯的熱點(diǎn)或黑暗區(qū)域，同時(shí)仍避免至鄰近區(qū)域的明顯的或至少過度的光泄漏，該選定目標(biāo)表面可含有例如待由輸出耦合光照明的圖符或其他圖形元件，該鄰近區(qū)域可視情況與不同光源及目標(biāo)特征(諸如待單獨(dú)照明的圖符)相關(guān)聯(lián)。

26、通常，在各種實(shí)施例中，選定的光學(xué)衰減(散射(漫射)及/或吸收)半透明及潛在著色或更強(qiáng)烈著色的材料(諸如熱塑性樹脂)可用作光載體或“光導(dǎo)”材料以控制光傳播且將其限制于所要區(qū)域及距離，同時(shí)避免至稱為光泄漏禁止區(qū)的非所要區(qū)域的實(shí)質(zhì)上泄漏。因此，可有效地且可控制地照明不同表面、圖符、符號(hào)、形狀、其他特征及結(jié)構(gòu)，同時(shí)不將非目標(biāo)區(qū)域(甚至接近或鄰近區(qū)域)暴露至類似照明。此促進(jìn)提供高度整合的較小大小結(jié)構(gòu)，其中不同特征可彼此接近地定位而不會(huì)由于其相當(dāng)短的距離而引起諸如光泄漏或電磁干擾的相互問題。

27、所使用材料(諸如熱塑性材料)的顏色、半透明度、擴(kuò)散及通常光衰減性質(zhì)可藉由例如在其中混合添加劑(諸如基于選定母料或顏料的顏色添加劑)而被配置。然而，熱塑性層或其他層的材料可甚至在極相同的整體或甚至單體層或片內(nèi)根據(jù)相關(guān)聯(lián)特性(諸如衰減或尤其擴(kuò)散)進(jìn)行局部地改變，此藉由在其制造或應(yīng)用期間改變諸如混合比率的材料性質(zhì)而獲得。

28、本發(fā)明的各種實(shí)施例可進(jìn)一步使得能夠藉由所使用材料、光源及例如其相互定位、位向以及尺寸的巧妙聯(lián)合配置而例如在imse結(jié)構(gòu)中提供所謂的“隱藏直至照亮”效應(yīng)。在結(jié)構(gòu)、各種組件或例如導(dǎo)電跡線中提供的圖形符號(hào)可自外部視覺感知被模糊，直至意欲及目標(biāo)為照明其的光源被激活。在本發(fā)明的此類實(shí)施例的情況下，有可能在輸出耦合區(qū)域上且例如在相關(guān)聯(lián)薄膜(不僅為開口)上具有裝飾性表面印刷物，且藉由將通常自簡(jiǎn)單外部視覺感知(例如，若干毫米深)被掩蔽的特征嵌入于光導(dǎo)材料中，相關(guān)光學(xué)方面比藉由極淺層更加便于控制。所建議解決方案亦為節(jié)省時(shí)間及成本的制程。

29、本發(fā)明的不同實(shí)施例可提供的各種其他優(yōu)點(diǎn)將基于以下更詳細(xì)的描述而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得清楚。

30、表達(dá)“多個(gè)”在本文中可指自一(1)開始的任何正整數(shù)。

31、對(duì)應(yīng)地，表達(dá)“復(fù)數(shù)個(gè)”可指自二(2)開始的任何正整數(shù)。

32、術(shù)語“第一”及“第二”在本文中用于區(qū)分一個(gè)元件與另一元件，且若未另外明確地陳述，則不特別地排定其優(yōu)先級(jí)或?qū)ζ渑判颉?/p>

33、本文中所呈現(xiàn)的本發(fā)明的例示性實(shí)施例并不解釋為對(duì)所附權(quán)利要求的適用性造成限制。動(dòng)詞“包含”在本文中用作開放式限制，其亦不排除未敘述特征的存在。除非另外明確地陳述，否則在各種實(shí)施例及例如附屬權(quán)利要求中所敘述的特征可相互自由地組合。

34、被視為本發(fā)明的特性的新穎特征尤其闡述于隨附權(quán)利要求中。然而，本發(fā)明自身關(guān)于其構(gòu)造及其操作方法兩者連同其額外目標(biāo)及優(yōu)點(diǎn)將在結(jié)合隨附圖閱讀時(shí)自多個(gè)具體實(shí)施例的以下描述最佳地理解。