嵌入式電子裝置及用于制造嵌入式電子裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種嵌入式電子裝置(1)及一種用于制造所述裝置(1)的方法，其中所述嵌入式電子裝置(1)由以下組成：印刷電路板(10)，其具有頂部表面(11)及底部表面(12)；多個(gè)電路組件(20)，其附接到所述印刷電路板(10)的頂部表面(11)，其具有在所述印刷電路板(10)的所述底部表面(12)上的多個(gè)支座(13)；底部覆蓋層(30)，其附接到所述印刷電路板(10)的所述底部表面；頂部覆蓋層(40)，其定位在所述印刷電路板(10)的所述頂部表面上方；及核心層(50)，其定位在所述印刷電路板(10)的所述頂部表面(11)與所述頂部覆蓋層(40)之間。
【專利說(shuō)明】嵌入式電子裝置及用于制造嵌入式電子裝置的方法
[0001 ] 分案申請(qǐng)信息
[0002]本發(fā)明專利申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2007年3月27日，申請(qǐng)?zhí)枮?00780030757.3，以及發(fā)明名稱為“嵌入式電子裝置及用于制造嵌入式電子裝置的方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)案的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]提供對(duì)本發(fā)明【背景技術(shù)】的以下說(shuō)明僅用于幫助了解本發(fā)明而不是容許其描述或構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]—般來(lái)說(shuō)，嵌入式電子裝置可用于各種應(yīng)用，例如智能卡或標(biāo)簽。智能卡/標(biāo)簽可用作信用卡、銀行卡、ID卡、電話卡、安全卡或類似裝置。智能卡/標(biāo)簽通常通過(guò)以?shī)A層陣列裝配幾層塑料片材而構(gòu)成。此外，智能卡/標(biāo)簽含有使所述智能卡能夠執(zhí)行若干功能的嵌入式電子組件。
[0005]歐洲專利第O350 179號(hào)揭示了一種智能卡，其中電子電路被囊封在一層塑料材料中，所述塑料材料被引入所述卡的兩個(gè)表面層之間。所述方法進(jìn)一步包括將高抗張強(qiáng)度保持部件鄰接模具的一側(cè)，相對(duì)于所述側(cè)定位智能卡的電子組件，且接著將反應(yīng)可模制聚合物材料注射到所述模具中以使其囊封所述電子組件。
[0006]歐洲專利申請(qǐng)案第95400365.3號(hào)教示了一種制造無(wú)觸點(diǎn)智能卡的方法。所述方法采用剛性架來(lái)將電子模塊定位及固定在上部熱塑性片材與下部熱塑性片材之間的間隙空間中。在將所述架機(jī)械地附加到下部熱塑性片材之后，所述間隙空間填充有可聚合樹(shù)脂材料。
[0007]美國(guó)專利第5，399，847號(hào)教示了一種信用卡，其由三層構(gòu)成，也就是第一外部層、第二部外層及中間層。所述中間層通過(guò)注射熱塑性粘合材料而形成，所述熱塑性粘合材料將智能卡的電子元件(例如，IC芯片及天線)包覆在中間層材料中。所述粘合材料優(yōu)選地由共縮聚酰胺的摻合物或具有在與空氣接觸時(shí)硬化的兩種或兩種以上化學(xué)反應(yīng)性組份的膠組成。此智能卡的外部層可由各種聚合物材料(例如，聚氯乙稀或聚氨酯)組成。
[0008]美國(guó)專利第5，417，905號(hào)教示了一種用于制造塑料信用卡的方法，其中由兩個(gè)殼體構(gòu)成的模具工具經(jīng)閉合以界定用于生產(chǎn)此類卡的型腔。標(biāo)簽或圖像支撐被置于每一模具殼體中。接著，將所述模具殼體組合在一起并將熱塑性材料注射到所述模具中以形成所述卡。所述流入塑料將所述標(biāo)簽或圖像支撐強(qiáng)壓抵靠在相應(yīng)的模具面上。
[0009]美國(guó)專利第5，510，074號(hào)教示了一種制造智能卡的方法，所述智能卡具有:卡本體，其具有大致平行的主側(cè)面;支撐部件，其在至少一側(cè)上具有圖形元件;及電子模塊，其包括固定到芯片的接觸陣列。所述制造方法通常包括以下步驟:(I)將所述支撐部件置于界定所述卡的體積及形狀的模具中；(2)將所述支撐部件保持抵靠在所述模具的第一主壁上；
(3)將熱塑性材料注射到由所述中空空間界定的體積中以填充所述體積中未被支撐部件占據(jù)的部分;及(4)在所注射的材料有機(jī)會(huì)完全固化之前將電子模塊插入在所述熱塑性材料中的適當(dāng)位置處。
[0010]美國(guó)專利第4，339，407號(hào)揭示了一種呈載體形式的電子電路囊封裝置，所述載體的壁具有與特定小孔組合的平臺(tái)、凹槽及凸起部的特定布置。所述模具的壁區(qū)段以既定排列保持電路組合件。所述載體的壁由微撓性材料組成以促進(jìn)所述智能卡的電子電路的插入。所述載體能夠被插入到外部模具中。此致使所述載體壁朝彼此移動(dòng)以在所述熱塑性材料注射期間保持所述組件穩(wěn)固地成直線。所述載體的壁的外側(cè)具有突出部，所述突出部用以與所述模具的壁上的定位器相配合以將所述載體定位及固定于所述模具內(nèi)。所述模具還具有準(zhǔn)許所截留的氣體逃逸的孔。
[0011]美國(guó)專利第5，350，553號(hào)教示了一種在注射模制機(jī)中的塑料卡上產(chǎn)生裝飾圖案且將電子電路置于所述塑料卡中的方法。所述方法包括以下步驟:(a)在注射模制機(jī)中的敞開(kāi)式模具型腔上方引入并定位膜(例如，承受裝飾圖案的膜)；(b)閉合所述模具型腔以便在其中將所述膜固定及夾持就位；(C)通過(guò)所述模具中的縫隙將電子電路芯片插入到所述模具型腔中以將所述芯片定位于所述型腔中；(d)將熱塑性支撐合成物注射到所述模具型腔中以形成統(tǒng)一卡;及(e)其后，移除任何多余材料，打開(kāi)所述模具型腔并移除所述卡。
[0012]美國(guó)專利第4，961，893號(hào)教示了一種智能卡，其主特征是支撐集成電路芯片的支撐元件。所述支撐元件用于將所述芯片定位于模具型腔內(nèi)。所述卡體通過(guò)將塑料材料注射到所述腔中而形成以使所述芯片整個(gè)地嵌入在所述塑料材料中。在某些實(shí)施例中，所述支撐的邊緣區(qū)域被夾持在相應(yīng)模具的承載表面之間。所述支撐元件可以是從成品卡剝離的膜或其可以是作為所述卡的組成部分而保留的片材。如果所述支撐元件是剝離膜，則其中所含有的任何圖形元件均被轉(zhuǎn)移到所述卡上并保持可見(jiàn)。如果所述支撐元件保持為所述卡的組成部分，則此類圖形元件形成于其一面上，且因此可被卡片用戶看見(jiàn)。
[0013]美國(guó)專利第5，498，388號(hào)教示了一種智能卡裝置，其包含具有貫穿開(kāi)口的卡板。將半導(dǎo)體模塊安裝到此開(kāi)口上。將樹(shù)脂注射到所述開(kāi)口中以便在此條件下形成樹(shù)脂模制件以僅暴露用于所述半導(dǎo)體模塊的外部連接的電極端子面。通過(guò)以下完成所述卡:將具有貫穿開(kāi)口的卡板安裝到兩個(gè)對(duì)置模具中的下部模具上；將半導(dǎo)體模塊安裝到所述卡板的開(kāi)口上;上緊上部陰模，其具有通到下部陰模上的澆口；及通過(guò)所述澆口將樹(shù)脂注射到所述開(kāi)口中。
[0014]美國(guó)專利第5，423，705號(hào)教示了一種圓盤(pán)，其具有由熱塑性注射模制材料制成的圓盤(pán)本體及整體地接合到圓盤(pán)本體的層壓層。所述層壓層包含外部透明薄片及內(nèi)部白色且不透明薄片。將成像材料夾在這些薄片之間。
[0015]美國(guó)專利第6，025，054號(hào)揭示了一種用于構(gòu)造智能卡的方法，其在將電子裝置浸入變成所述智能卡的核心層的熱固性材料中期間使用收縮膠來(lái)將所述裝置固定就位。美國(guó)專利第6，025，054號(hào)中所揭示的方法具有相當(dāng)大的缺點(diǎn)。首先，所揭示方法產(chǎn)生因熱固性材料的硬化而導(dǎo)致的翹曲及其它不期望的物理缺陷。此外，此方法僅適合于具有一個(gè)或兩個(gè)組件的卡，因此限制了其功能性。另外，美國(guó)專利第6，025，054號(hào)中所揭示的方法在智能卡內(nèi)形成了諸如空隙及空氣泡等缺陷，這是因?yàn)樗隹▋?nèi)電子組件的幾何形狀阻礙了熱固性材料的流動(dòng)以使熱固性材料圍繞所述組件的流動(dòng)快于可被推出所述智能卡的核心的空氣。此外，美國(guó)專利第’054號(hào)需要使用定制設(shè)備，從而顯著地限制了其應(yīng)用的范圍及可縮放性。
[0016]考慮到下文，需要一種能夠容納若干電子組件的裝置及構(gòu)造所述裝置的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，嵌入式電子裝置包括:印刷電路板，其具有頂部表面及底部表面，其中所述底部表面包含多個(gè)支座;多個(gè)電路組件，其附接到所述印刷電路板的頂部表面;底部覆蓋層，其附接到所述印刷電路板的底部表面;頂部覆蓋層，其定位在所述印刷電路板的頂部表面上方;及核心層，其定位在所述印刷電路板的頂部表面、所述多個(gè)電路組件與所述頂部覆蓋層之間，且進(jìn)一步定位在所述雙側(cè)印刷電路板的底部表面與底部覆蓋層之間。
[0018]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，一種用于制造嵌入式電子裝置的方法包括:提供具有頂部表面及底部表面的印刷電路板，其中所述底部表面包含多個(gè)支座;將多個(gè)電路組件附加到所述印刷電路板的頂部表面上;使用壓敏粘合帶或噴涂粘合劑將所述印刷電路板的底部表面附加到底部覆蓋層;將所述印刷電路板及底部覆蓋層加載到注射模制設(shè)備中；將定位在所述印刷電路板頂部表面上方的頂部覆蓋層加載到所述注射模制設(shè)備中；將熱固性聚合物材料注射在印刷電路板的頂部表面與所述底部覆蓋層之間；及將熱固性聚合物材料注射在印刷電路板的底部表面與所述底部覆蓋層之間。
[0019]應(yīng)了解，前述一般說(shuō)明及下文的詳細(xì)說(shuō)明二者僅為例示性及解釋性，且不限制所請(qǐng)求的本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0020]通過(guò)下述說(shuō)明、所附權(quán)利要求書(shū)及圖示中所示的隨附例示性實(shí)施例，本發(fā)明的這些及其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，下文將簡(jiǎn)要描述各個(gè)圖示。
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的嵌入式電子裝置的截面圖。
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的嵌入式電子裝置的俯視截面圖。
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的嵌入式電子裝置及注射噴嘴的截面圖。
[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的嵌入式電子裝置的截面圖。
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例形成于一個(gè)模制片材上的一系列嵌入式電子裝置的俯視截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下文將參照附圖描述本發(fā)明實(shí)施例。應(yīng)了解，下文說(shuō)明打算描述本發(fā)明例示性實(shí)施例，而不打算限定本發(fā)明。
[0027]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，如圖1中所示，嵌入式電子裝置I包括印刷電路板10、多個(gè)電路組件20、底部覆蓋層30、頂部覆蓋層40及核心層50。所述嵌入式電子裝置可用于諸如智能卡、標(biāo)簽及/或表帶等此類應(yīng)用中。
[0028]印刷電路板10具有頂部表面11及底部表面12。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，印刷電路板1是雙側(cè)的。因此，印刷電路板1經(jīng)配置以容納頂部表面11上及底部表面12上的多個(gè)電路跡線14(圖2中所示)。電路跡線14經(jīng)配置以可操作地連接附加到印刷電路板10的多個(gè)電路組件20。電路跡線14電連接到多個(gè)電路組件20以使得所述電路組件能夠在嵌入式電子裝置I內(nèi)執(zhí)行電功能。
[0029]電路跡線14可以許多方式提供在印刷電路板的表面11、12上。例如，可用導(dǎo)電油墨將電路跡線14形成于印刷電路板1上。或者，可將電路跡線14蝕刻到印刷電路板上。
[0030]印刷電路板1由適合于接納電子電路的任何已知常規(guī)材料構(gòu)成。例如，印刷電路板10可由具有玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的阻燃層壓板構(gòu)成。此材料也被稱為FR-4板。或者，印刷電路板1可由適合于接納導(dǎo)電油墨的塑料化合物構(gòu)成。
[0031]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，如圖1及3中所示，印刷電路板10的底部表面12包含支座
13。優(yōu)選地，將支座13以點(diǎn)圖案布置在印刷電路板10的底部表面12上以允許將核心層50定位在印刷電路板10的底部表面12與底部覆蓋層30之間。多個(gè)支座13可以若干方式附加到底部覆蓋層30。例如，可使用壓敏粘合帶或噴涂粘合劑來(lái)附加多個(gè)支座13。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，多個(gè)支座13由銅構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例，電路組件可連同多個(gè)支座13—起定位在印刷電路板10的底部表面12上。
[0032]如圖1中所示及下文所描述，印刷電路板10經(jīng)配置以接納并豎直地穩(wěn)定多個(gè)電路組件?？赏ㄟ^(guò)若干方法中的任一者將多個(gè)電路組件20附接到印刷電路板10，且更具體來(lái)說(shuō)，附接到電路跡線14。例如，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，用導(dǎo)電性粘合劑將電路組件20連接到印刷電路板10。優(yōu)選地，將所述多個(gè)電路組件焊接到印刷電路板10上?？蓪⒍鄠€(gè)電路組件20隨意地定位在印刷電路板10上的任何地方。嵌入式電子裝置I的用途及設(shè)計(jì)參數(shù)將指示電路跡線14的位置及電路組件20的位置。功能性也將指示印刷電路板10上所組裝的電路組件20的類型。
[0033]僅出于舉例目的，所述多個(gè)電路組件20可以是電池、按鈕、微處理器芯片或揚(yáng)聲器中的一者。任何一個(gè)或所有這些電路組件可組裝在印刷電路板10上。此外，額外的電路組件20可包含但不限于:LED、撓性顯示器、RFID天線及仿真器。參照?qǐng)D2，圖中顯示嵌入式電子裝置I的電路布局。圖2中所示印刷電路板10組裝有電池21、微處理器22及按鈕23。在如圖2中所示的本發(fā)明另一實(shí)施例中，嵌入式電子裝置I包含作為連接到按鈕23的電路組件20的液晶顯示器24。液晶顯示器24可用于向用戶顯示信息(例如，帳戶余額)。作為另一選擇或除此之外，圖2中所示的嵌入式電子裝置I可包含揚(yáng)聲器(未顯示)。
[0034]—般來(lái)說(shuō)，圖2中所示的組件可在厚度及長(zhǎng)度上變化。僅出于舉例目的，電池21具有.016英寸的厚度，按鈕23具有.020英寸的厚度，且微處理器22具有.015英寸的厚度。此夕卜，圖2中所示的嵌入式電子裝置I可具有.010英寸厚度的揚(yáng)聲器(未顯示)。
[0035]如圖1中所示，底部覆蓋層附接到印刷電路板10的底部表面12?？赏ㄟ^(guò)任何數(shù)目的已知方法將底部覆蓋層30附接到印刷電路板10。優(yōu)選地，使用壓敏粘合帶或噴涂粘合劑將底部表面12(具有支座13)附接到底部覆蓋層30。底部覆蓋層30可由任何適合的材料構(gòu)成，但優(yōu)選地，底部覆蓋層30由聚氯乙稀(PVC)或類似材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，底部覆蓋層30與印刷電路板10接觸的表面具有印刷的信息?；蛘撸蓪⒂∷⒌男畔⒅糜诘撞扛采w層30的外部表面上。例如，底部覆蓋層30可包含與標(biāo)準(zhǔn)信用卡或識(shí)別標(biāo)簽一致的印刷的信息，其中包含姓名、到期日期及帳戶編號(hào)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，底部覆蓋層30可印刷為透明的或2/5透明/白色。具體來(lái)說(shuō)，.002英寸厚的透明PVC材料片層壓在.005英寸厚的白色PVC層上。
[0036]圖1中顯示定位在印刷電路板10的頂部表面上方的頂部覆蓋層40。頂部覆蓋層40可由任何合適的材料構(gòu)成，例如，頂部覆蓋層40可由聚氯乙稀(PVC)或類似材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，頂部覆蓋層40與核心層50接觸的表面具有印刷的信息?；蛘?，頂部覆蓋層40的外部表面可具有印刷的信息。例如，頂部覆蓋層40可包含與標(biāo)準(zhǔn)信用卡或識(shí)別標(biāo)簽一致的印刷的信息，其中包含姓名、到期日期及帳戶編號(hào)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，頂部覆蓋層40可以是透明的或“印刷為2/5透明/白色”
[0037]如圖1中所示，核心層50定位在印刷電路板1的頂部表面與頂部覆蓋層40之間。另夕卜，如圖1中所示，核心層50存在于印刷電路板10的底部表面11下方及底部覆蓋層30上方的區(qū)域中。優(yōu)選地，核心層50由熱固性聚合物材料組成。例如，核心層50由聚脲組成。
[0038]聚脲是一種從異氰酸酯組份與樹(shù)脂摻合物組份的反應(yīng)產(chǎn)物得到的已知彈性體。參見(jiàn)聚脲發(fā)展協(xié)會(huì)(THE POLYUREA DEVELOPMENT ASSOCIAT1N)在http://www.pda-online.0rg/pda_resources/whatispoly.asp(2006年3月21 日最后訪問(wèn))處的“什么是聚脲?”(What is polyurea?)。異氰酸酯本質(zhì)上可以是芳香經(jīng)或脂肪經(jīng)，同上(Id)。其可以是單體、聚合物或異氰酸酯、半預(yù)聚物或預(yù)聚物的任何變體反應(yīng)物，同上。所述預(yù)聚物或半預(yù)聚物可由胺封端聚合物樹(shù)脂或羥基封端聚合物樹(shù)脂制成，同上。所述樹(shù)脂摻合物必須由胺封端聚合物樹(shù)脂及/或胺封端鏈延長(zhǎng)劑制成，同上。所述胺封端聚合物樹(shù)脂將不具有任何有意的羥基部分，同上。任何羥基均得自向胺封端聚合物樹(shù)脂的不完全轉(zhuǎn)化，同上。所述樹(shù)脂摻合物還可含有添加劑或非主要組份，同上。這些添加劑可含有羥基，例如多元醇載體中的預(yù)分散色素，同上。正常情況下，所述樹(shù)脂摻合物將不含有催化劑，同上。
[0039]聚脲具有優(yōu)于當(dāng)前正用于類似應(yīng)用中的其它常規(guī)材料的許多優(yōu)點(diǎn)。聚脲具有對(duì)UV光的高耐受性。另外，聚脲具有低彈性及伸長(zhǎng)特性。此使得嵌入式電子裝置I能夠保持剛性。此外，聚脲具有高接合性質(zhì)，從而允許其將頂部及底部覆蓋層40、30有效地接合到電路組合件。由于聚脲具有低收縮因子這一事實(shí)，所述電路組件還可被牢固地固定就位。由于聚脲的低吸濕性及高溫下穩(wěn)定性，本發(fā)明的嵌入式電子裝置還擁有所期望的環(huán)境特性。
[0040]現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造電子嵌入式裝置的方法。
[0041 ]首先，提供印刷電路板1。印刷電路板1具有頂部表面11及底部表面12。將電路跡線14提供在印刷電路板10的頂部表面11上。或者，所述印刷電路板可以是雙側(cè)的，其頂部表面11及底部表面12上具有電路跡線14。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，印刷電路板10的底部表面12具有多個(gè)支座14。
[0042]接下來(lái)，接著將多個(gè)電路組件20定位到印刷電路板10上并電連接到印刷電路板10的頂部及或底部表面上的電路跡線14。可通過(guò)包含使用雙側(cè)導(dǎo)電帶的幾種方法中的任一者連接電路組件20。優(yōu)選地，通過(guò)常規(guī)焊接工藝連接多個(gè)電路組件20。
[0043 ]接下來(lái)，將印刷電路板1的底部表面12附加到底部覆蓋層30。優(yōu)選地，使用壓敏粘合帶或噴涂粘合劑將底部表面12(具有支座13)附接到底部覆蓋層30。
[0044]接著將附接到底部覆蓋層30的印刷電路板10作為一個(gè)完整的片材加載到注射模制設(shè)備中。將頂部覆蓋層40置于所述注射模制設(shè)備中且定位以使頂部覆蓋層40在印刷電路板10的頂部表面11上方。具體來(lái)說(shuō)，所述注射模制設(shè)備可以是反應(yīng)注射模制機(jī)(其通常被單獨(dú)地稱為“RIM”)。這些機(jī)器與頂部模具殼體及底部模具殼體相關(guān)聯(lián)，其能夠在制成頂部覆蓋層40及底部覆蓋層30的聚合物材料(例如，PVC)的片材中的至少一者上執(zhí)行冷、低壓成形操作。此類頂部及底部模具殼體以聚合物材料模制技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟知的方式協(xié)作。
[0045]接著，所述注射模制設(shè)備通過(guò)噴嘴60(圖3中所示)將熱固性聚合物材料注射在頂部覆蓋層40與底部覆蓋層30之間，從而從熱固性聚合物材料形成核心層50。優(yōu)選地，如上文所提及，所述熱固性聚合物材料為聚脲。
[0046]冷、低壓成形條件通常意味著以下成形條件:其中由熱固性聚合物材料組成的核心層50的溫度小于頂部覆蓋層40及底部覆蓋層30的熱變形溫度，且所述壓力小于約500帕斯卡。優(yōu)選地，所述冷成形溫度將比頂部覆蓋層40及底部覆蓋層30的熱變形溫度低至少100華氏度。許多聚氯乙稀(PVC)材料的熱變形溫度為約230華氏度。因此，本發(fā)明中用于冷成形此類PVC片材的溫度將不高于約(230華氏度-100華氏度)130華氏度。
[0047]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，更優(yōu)選的冷、低壓成形程序?qū)ㄔ趦?yōu)選地從約大氣壓到約500帕斯卡范圍內(nèi)的壓力下注射具有從約56華氏度到約160華氏度范圍內(nèi)的溫度的熱固性聚合物材料。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，在優(yōu)選地從約80帕斯卡到120帕斯卡范圍內(nèi)的注射壓力下正注射到嵌入式電子裝置I中的熱固性聚合物材料的溫度將在約100華氏度與約120華氏度之間。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，將在這些優(yōu)選的溫度及壓力條件下以從約0.1到約70克/秒范圍內(nèi)的流速注射液態(tài)或半液態(tài)熱固性聚合物材料。30到50克/秒的流速是更為優(yōu)選的。
[0048]應(yīng)注意，使用此相對(duì)冷、低壓成形條件可需要大于現(xiàn)有技術(shù)(熱、高壓操作)中所使用的澆口的任何既定澆口(即，連接流道與每一個(gè)別裝置成形型腔的通道)。優(yōu)選地，所述澆口相對(duì)大于現(xiàn)有技術(shù)澆口以便其能夠在冷、低壓成形條件下使正被注射的熱固性聚合物材料迅速地通過(guò)。類似地，所述流道(S卩，所述模具系統(tǒng)中為每一個(gè)別澆口從熱固性材料源進(jìn)料的主熱固性聚合物材料供應(yīng)通道)通常將呈多澆口或歧管陣列，且因此應(yīng)能夠在所述工藝中所使用的相對(duì)冷溫度(例如，56華氏度到160華氏度)及相對(duì)低壓力(例如，大氣壓到500帕斯卡)下同時(shí)供應(yīng)所述歧管系統(tǒng)中的所述若干澆口 /裝置成形型腔(例如，4到8個(gè)型腔)。在所述低溫度及壓力條件下所述聚合物熱固性材料的流速能夠以小于或約10秒每裝置成形型腔(且更優(yōu)選地，以小于約3秒)來(lái)完全地填充既定裝置成形型腔。優(yōu)選地，小于I秒的裝置成形型腔填充時(shí)間是更為優(yōu)選的?？紤]到這些條件，所述工藝可采用具有如下寬度的澆口:所述寬度是待成形的裝置的前緣(即，連接到澆口的裝置邊緣)的大部分的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，既定澆口的寬度是正在成形的嵌入式電子裝置的前緣(或各個(gè)邊緣一多個(gè)澆口可用于填充相同的裝置成形型腔)(即，“饒口”邊緣)的寬度的約20%到約200%。
[0049]優(yōu)選地，采用從相對(duì)寬的流入?yún)^(qū)域逐漸變細(xì)到相對(duì)窄的核心區(qū)域(其終止在或靠近正在成形的裝置的前緣)的澆口。最優(yōu)選地，這些澆口將從相對(duì)寬直徑(例如，從約5毫米到約10毫米)的注射端口(其與熱固性材料供應(yīng)流道流體連接)逐漸變細(xì)到相對(duì)小的直徑(例如，0.1O毫米)的澆口 /裝置邊緣，其中所述澆口將熱固性材料向最終變成成品嵌入式電子裝置I的中心或核心的空隙空間中進(jìn)料。在優(yōu)選的冷、低壓注射條件下從約7.0毫米的初始直徑逐漸變細(xì)到約0.13毫米的最小直徑的澆口將產(chǎn)生尤其良好的結(jié)果。
[0050]可使用的另一可選特征是使用具有一個(gè)或一個(gè)以上用于接納“過(guò)量”聚合物材料的容器的模具殼體，所述“過(guò)量”聚合物材料可被故意地注射在頂部層40與底部層30之間的空隙空間中以從所述空隙空間消除任何空氣及/或其它氣體(例如，通過(guò)當(dāng)將用于配制多數(shù)聚合物熱固性材料所使用的成份混合在一起時(shí)發(fā)生的放熱化學(xué)反應(yīng)所形成的那些氣體)。優(yōu)選地，緊在將這些熱固性成份注射到所述空隙空間中之前(例如，在其前幾秒)混合所述熱固性成份。
[0051]在注射熱固性聚合物材料之后，接著將所述經(jīng)模制結(jié)構(gòu)從注射模制設(shè)備移除。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，可從一個(gè)經(jīng)模制片材切割出若干個(gè)嵌入式電子裝置I。圖5描繪形成于一個(gè)片材上的若干個(gè)嵌入式電子裝置。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，經(jīng)注射片材對(duì)應(yīng)于嵌入式電子裝置I。嵌入式電子裝置I的硬度將取決于組成嵌入式電子裝置I個(gè)別組件中的每一者所使用的材料。
[0052]接著，從成品嵌入式電子裝置I移除所述過(guò)量聚合物材料(例如，通過(guò)將其從前體裝置本體修整掉)，并依據(jù)嵌入式電子裝置I的功能性及設(shè)計(jì)參數(shù)將其切割為某些規(guī)定尺寸(例如，如按照ISO標(biāo)準(zhǔn)7810的85.6毫米X 53.98毫米)。所述修整工藝還可在一個(gè)切割/修整操作中移除所述過(guò)量材料。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)充分了解，在商業(yè)生產(chǎn)操作中用于制作此類裝置的模制裝置將最優(yōu)選地具有帶有用于同時(shí)制作若干個(gè)此類裝置的多個(gè)型腔(例如，2個(gè)、4個(gè)、6個(gè)、8個(gè)等)的模具殼體。
[0053]本發(fā)明具有若干個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其中包含以節(jié)省成本的方式生產(chǎn)一個(gè)或一個(gè)以上嵌入式電子裝置。嵌入式電子裝置I中的大多數(shù)模塊均可以可降低制造成本的傳統(tǒng)方式構(gòu)造。另夕卜，通過(guò)使用聚脲及所述支座，所述方法可生產(chǎn)一種更具剛性的卡或標(biāo)簽，所述卡或標(biāo)簽不太可能具有可導(dǎo)致變形或彎曲的內(nèi)部應(yīng)力點(diǎn)。此外，本發(fā)明的方法可容易地適于一次生產(chǎn)多個(gè)嵌入式電子裝置。
[0054]本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的前述說(shuō)明是出于圖解說(shuō)明及說(shuō)明的目的而提供的。其不打算為窮舉性說(shuō)明或?qū)⒈景l(fā)明限定為所揭示的準(zhǔn)確形式，而是可依據(jù)上文教示或從本發(fā)明的實(shí)踐獲得修改及變化形式。選擇及描述所述實(shí)施例以解釋本發(fā)明原理且作為實(shí)際應(yīng)用，以使所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠以適于所涵蓋特定應(yīng)用的各種實(shí)施例形式及各種修改來(lái)利用本發(fā)明。本發(fā)明范圍打算由所附權(quán)利要求書(shū)及其等效物來(lái)界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種嵌入式電子裝置，其包括: (a)印刷電路板，其具有頂部表面及底部表面； (b)多個(gè)電路組件，其附接到所述印刷電路板的所述頂部表面，使得所述多個(gè)電路組件與所述印刷電路板的所述頂部表面直接電接觸； (c)底部覆蓋層，在所述底部覆蓋層與所述印刷電路板的整個(gè)共同表面之上，所述底部覆蓋層直接且均勻地附接到所述印刷電路板的所述底部表面； (d)頂部覆蓋層，其定位在所述印刷電路板的所述頂部表面上方;及 (e)核心層，其包括熱固性聚合物材料，所述核心層僅定位在所述印刷電路板的所述頂部表面與所述頂部覆蓋層之間，其中熱固性聚合物材料與所述多個(gè)電路組件物理接觸； 其中，所述嵌入式電子裝置的部件(a)-(e)周圍沒(méi)有框架。2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述印刷電路板在所述頂部表面上具有經(jīng)配置以可操作地連接到所述多個(gè)電路組件的多個(gè)電路跡線，所述多個(gè)電路組件在所述印刷電路板的所述頂部表面上。3.如權(quán)利要求2所述的嵌入式電子裝置，其中所述多個(gè)電路跡線由導(dǎo)電油墨形成。4.如權(quán)利要求2所述的嵌入式電子裝置，其中所述多個(gè)電路跡線被蝕刻到所述印刷電路板上。5.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述底部覆蓋層通過(guò)壓敏粘合帶層或噴涂粘合劑層附接到所述印刷電路板的所述底部表面。6.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述印刷電路板由具有玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂(FR-4)的阻燃層壓板組成。7.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述頂部及底部覆蓋層兩者均由聚氯乙稀構(gòu)成。8.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述核心層由熱固性聚脲構(gòu)成。9.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述多個(gè)電路組件中的一者包含至少一個(gè)按鈕。10.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述多個(gè)電路組件中的一者包含至少一個(gè)電池。11.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述多個(gè)電路組件中的一者包含至少一個(gè)微處理器芯片。12.如權(quán)利要求1所述的嵌入式電子裝置，其中所述多個(gè)電路組件中的一者包含至少一個(gè)揚(yáng)聲器。13.一種用于制造嵌入式電子裝置的方法，其包括: 提供印刷電路板，其具有頂部表面及底部表面； 將多個(gè)電路組件附加到所述印刷電路板的所述頂部表面上，使得所述多個(gè)電路組件與所述印刷電路板的所述頂部表面直接電接觸； 使用壓敏粘合帶或噴涂粘合劑將所述印刷電路板的所述底部表面附加到底部覆蓋層，以使得在所述底部覆蓋層與所述印刷電路板的整個(gè)共同表面之上，所述印刷電路板的所述底部表面直接且均勻地附接到所述底部覆蓋層； 將所述印刷電路板及底部覆蓋層加載到注射模制設(shè)備中； 將定位在所述印刷電路板的頂部表面上方的頂部覆蓋層加載到所述注射模制設(shè)備中；在所述印刷電路板的所述頂部表面、所述多個(gè)電路組件與所述頂部覆蓋層之間注射熱固性聚合物材料，其中熱固性聚合物材料與所述多個(gè)電路組件物理接觸。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述熱固性聚合物材料為聚脲。15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中在一個(gè)印刷電路板上形成多個(gè)嵌入式電子裝置。16.如權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括: 從所述模具中移除所述注射的頂部及底部覆蓋層;及 切割出所述多個(gè)嵌入式電子裝置。17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)將電路跡線蝕刻到所述印刷電路板中來(lái)形成所述跡線。
【文檔編號(hào)】H05K5/06GK106028725SQ201610405818
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2007年3月27日
【發(fā)明人】羅伯特·辛格爾頓, 勞倫斯·J·凱姆
【申請(qǐng)人】因諾瓦蒂爾公司