CN111869338A - 用于电子器件的多层结构和相关制造方法 - Google Patents

Abstract

集成多层结构(100)，其包含：衬底膜(102)，其具有第一面(102A)和相对的第二面(102B)，所述衬底膜包含基本上电绝缘的材料；电路设计，其包含在衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上的具有导电材料的多个导电区域(106)；连接器(110)，其包含多个导电接触元件(118)，所述连接器被提供给衬底膜，从而使得其延伸到所述衬底膜的所述第一面和所述第二面两者，并且所述多个导电接触元件连接到电路设计的一个或多个导电区域，与此同时被进一步配置为响应于将外部连接元件(112)与在衬底膜的所述第一面或所述第二面上的或与衬底膜相邻的连接器配合而电耦合到该外部连接元件；以及至少一个塑性层(104，105)，优选地具有热塑性材料，其被模制到衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上，以便至少部分覆盖连接器并增强连接器到衬底膜的固定。提供了对应的制造方法。

Description

用于电子器件的多层结构和相关制造方法

导致本申请的项目已获得欧盟Horizon 2020研究与创新计划的资助，授权协议为第725076号。

技术领域

总体上，本发明涉及电子器件、相关的设备、结构和制造方法。具体地，但非排他性地，本发明涉及向含有集成在一起的膜层和相邻的模制塑性层的功能性结构的内部提供外部电连接。

背景技术

在电子器件和电子产品的背景下，存在各种不同的堆叠组件和结构。

将电子器件和相关产品集成背后的动机可能与相关的使用背景一样多样。当最终的解决方案最终呈现出多层特性时，通常会寻求尺寸节省、重量减轻、成本节省或仅部件的有效集成。继而，相关的使用场景可能涉及产品封装或食品包装、设备外壳的视觉设计、可穿戴电子设备、个人电子设备、显示器、检测器或传感器、车辆内饰、天线、标签、车辆电子器件等。

通常可以通过多种不同的技术将诸如电子部件、IC(集成电路)和导体的电子器件设置在衬底元件上。例如，诸如各种表面安装器件(SMD)的现成的电子器件可以被安装在最终形成多层结构的内部或外部界面层的衬底表面上。另外，可以应用落入术语“印刷电子器件”含义下的技术来实际上直接地和增材地将电子器件生产到相关的衬底上。在这种背景下，术语“印刷”是指能够通过实质上的增材印刷工艺由印刷品产生电子器件/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。所使用的衬底可以是柔性的，并且印刷材料可以是有机的，但是并非总是如此。

当多层结构加载有各种电子器件时，它可能并不总是孤立地，即，自主地完全起作用。相反，可能必须提供或至少优选地向其提供各种电源、数据和/或控制连接，例如有时在有特殊需要的情况下，这通常需要提供电连接器和相关的布线或通常的导电元件，即使在某些情况下也可以应用无线连接。

注塑成型结构电子学(IMSE)的概念实际上涉及以多层结构的形式构建功能性设备及其部件，该多层结构尽可能无缝地封装电子功能。IMSE的特征还在于，通常会根据整个目标产品、零件或总体设计的3D模型将电子器件制造成真正的3D(非平面)形式。为了在3D衬底上以及相关的最终产品中实现期望的电子器件3D布局，仍可以使用电子器件组装的二维(2D)方法将电子器件设置在最初为平面的衬底(诸如膜)上，然后已经容纳电子器件的衬底可以被成形为期望的三维(即，3D)形状，并通过例如覆盖并嵌入诸如电子器件等底层元件的合适塑料材料进行包覆成型，从而保护并潜在地从环境中隐藏元件。

通常，在环境与堆叠的多层类型的嵌入式电子器件之间的基于有线或通常基于接触的电连接被设置在结构的侧边缘处，从而使得必要的外部布线与位于该结构的外围并且可能从其外围突出的元件的连接器或其他接触元件相接触。然而，在许多使用场景中，连接器和外部布线的此类配置是次优的，因为在不忽略多层结构本身的功能和制造的情况下，其很容易对相关主机结构和部件的尺寸和位置增加额外的约束。

另外，在各种可用的连接方法中，由连接装置引起的视觉伪像或通常的视觉效果是有问题的，特别是在其中所关注的多层结构已经暴露于使用环境和对产品的外观和美学有(例如)某些潜在的较高期望的用户的应用中。例如，在透明或半透明的堆叠结构(该结构可能已经被诸如LED的光源进一步点亮)的背景下，从美学和功能(例如，在光线管理方面)两者的角度，表面缺陷、不一致性以及通常受连接元件影响的外观也造成了额外的缺陷。

还有，多层结构中当前使用的许多连接方法遭受不同的耐久性和可靠性问题，例如，在其中结构和其连接承受由外力(诸如弯曲力或扭力)引起的应力的使用场景的背景下，并且在例如电活性层以及诸如模制层的其他层的数量方面，进一步限制了堆叠设计的构造。

发明内容

本发明的目的是在集成多层结构和嵌入其中的电子器件的背景下，至少减轻与现有解决方案相关联的一个或多个上述缺点。

该目的通过根据本发明的多层结构和相关制造方法的各种实施例来实现。

根据本发明的一个实施例，一种适合与电子设备一起使用的集成多层结构包含：

(第一)衬底膜，其具有第一面和相对的第二面，而且参考该膜的对应的第一表面和第二表面，所述衬底膜包含基本上电绝缘的材料；

电路设计，其包含具有导电材料的多个导电区域，任选地在衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上限定接触焊盘和/或细长的导体迹线，优选地通过印刷电子技术印刷，所述电路设计任选地进一步包含电连接到多个导电区域中的一个或多个的多个电子部件，诸如已安装和/或印刷的部件；

连接器，其任选地包含插针或盒式联箱，所述连接器包含多个导电接触元件，连接器被提供给衬底膜，优选地穿过该衬底膜，从而使得连接器延伸到所述衬底膜的所述第一面和所述第二面两者，并且多个导电接触元件连接到电路设计的一个或多个导电区域，与此同时被进一步配置为响应于将外部连接元件与在衬底膜的所述第一面或所述第二面上的或与衬底膜相邻的一体式连接器配合而电耦合到外部连接元件；以及

至少一个塑性层，优选地包含热塑性材料，其被模制到衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上，以便至少部分地覆盖连接器并增强一体式连接器到衬底膜的固定。

在优选实施例中，如上所述，连接器的一部分被设置成物理地穿过衬底膜，例如，经由其中的至少一个孔。除此之外或另选地，连接器的至少一个特征可以在衬底的相对面之间限定连接桥或类似结构，该连接桥或类似结构在衬底边缘上方从一面延伸到另一面。因此，取决于实施例，连接器可以被设置成至少功能性地，优选地包括物理地穿过衬底膜。实际上，在下文中将更详细地讨论用于实现连接器的不同实施例。

在各种实施例中，前述(热)塑性材料可以被配置为在其上接收模制材料的衬底的一面上基本上完全覆盖连接器。然而，例如，连接器的位于衬底的相对面上和/或与衬底相邻的部分可以保持至少部分地没有模制材料。

另外，前述外部连接元件可以指的是外部结构、外部装置或外部系统的任何可行的连接特征，该外部结构、外部设备或外部系统将经由连接器与本文中提出的多层结构相连接。此类连接元件或大体连接可以包括例如，(刚性)连接器、排线、柔性电路或柔性电路板、接触插针、接触焊盘、焊料连接、焊接到电路板上、导电粘合剂(诸如环氧树脂或胶水)、压接连接、焊接，等等。

在各种另外的或补充的实施例中，电路设计进一步包含多个电子部件，诸如至少电连接到多个导电区域中的一个或多个的已安装和/或印刷的部件。

在各种另外的或补充的实施例中，电路设计进一步包含连接部件，该连接部件可选地包括被配置为将诸如插针的多个接触元件连接在一起以使高强度电流能够通过它们的桥、电路和/或其他设备。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器包含优选地电绝缘的(包括例如塑料、陶瓷，此类材料或类似材料的任何组合)主体构件，以容纳诸如插针的所述多个导电接触元件。主体构件可以被配置为接触衬底膜的所述第一面或所述第二面。主体构件可以配置为延伸穿过膜。然而，其尺寸可以被设定成基本上适应衬底中的孔，其延伸穿过该孔而没有明显的松弛。

在各种另外的或补充的实施例中，一体式连接器元件相比于例如典型的柔软且柔性的塑料膜是基本上刚性的，任选地设置有多个弯曲元件，诸如所述多个接触元件中的一个或多个接触元件。一般而言，弯曲元件可以被配置为增加连接器到衬底和多层结构的机械固定，同时其可以进一步增强相关的电耦合。

在各种另外的或补充的实施例中，所述至少一个塑性层中的一塑性层位于衬底膜的一面(第一面或第二面)上，并且连接器中与外部连接元件接触的一部分位于膜的相对的面上。然而，在一些其他实施例中，在衬底膜的一面上可以存在另选的或附加的塑性层，该塑性层含有连接器中被配置为与外部连接元件配合的一部分。

在各种另外的或补充的实施例中，提供了多个优选地弹性的机械锁定构件，该机械锁定构件任选地限定或包含倒钩突出部和/或凸台，优选地由模制的至少一个塑性层限定，并且其被配置为在配合时接触外部连接元件并利于将外部连接元件固定到一体式连接器。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器的一部分，诸如当与外部连接器配合时面对并任选地与外部连接器接触的一部分，由所述至少一个模制塑性层建立。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器包含进入所述至少一个塑性层中的多个突出部，诸如倒钩突出部。

在各种另外的或补充的实施例中，电路设计在衬底的所述第一面和所述第二面中的一个或有利地在两个上具有导电区域，所述连接器优选地经由所述多个接触构件直接电连接到在一面或有利地在两面上的区域，任选地单个接触构件直接机械地和电气地连接到所述两面上的区域。为了至少部分地实现所需的机械连接和/或电连接，使用粘合剂(任选地使用导电粘合剂)是一种可行的选择。

在各种另外的或补充的实施例中，所述衬底膜限定至少一个现成的通孔，任选地经过钻孔、穿孔、穿刺、压制、模制或切割的通孔，连接器经由该通孔延伸到所述第一面和所述第二面。

在各种另外的或补充的实施例中，所述衬底膜限定至少一个通孔，连接器的一部分已经被配置为经由该通孔从所述第一面或所述第二面分别延伸到相对的第二面或第一面。例如，通孔可能已经由连接器本身在其安装时参考相关的穿刺或压接活动来建立。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器的一部分(任选地其主体)的面向衬底膜的表面区域已被尺寸设定成大于至少一个通孔的直径，以使连接器不能完全穿过所述至少一个通孔装配。

在各种另外的或补充的实施例中，至少一个接触元件被配置为任选地通过弹簧力在电路设计的至少一个导电区域上施加压缩力。

在各种另外的或补充的实施例中，所述多个接触元件中的至少一个接触元件是弯曲的，任选地基本上限定成角度的或具体地L形的轮廓，使得在衬底膜的第一面或第二面上，接触元件的第一部分基本上垂直于膜的表面延伸以与外部连接器连接，而在衬底膜的相对的第二面或第一面上，接触元件的第二部分基本上平行于衬底膜延伸而接触其上电路设计的所述多个导电区域中的一导电区域。

在各种另外的或补充的实施例中，提供了配对元件或大体上的锁定元件，任选地是锁定框架。其可以任选地可移除地附接到一体式连接器，以增强一体式连接器到衬底膜的固定和/或相对于一体式连接器引导外部连接元件。

在各种另外的或补充的实施例中，前述的配对元件或锁定元件包含具有导电材料的至少一个弹力构件，诸如板簧，其既接触一体式连接器的至少一个接触元件又接触衬底膜的至少一个导电区域以增强两者之间的电耦合。

在各种另外的或补充的实施例中，配对元件/锁定元件限定面向衬底膜的表面区域，该表面区域大于由一体式连接器延伸穿过的衬底膜的一个或多个通孔限定的区域。

在各种另外的或补充的实施例中，在衬底膜的被配置为接收外部连接器区域上设置有机械密封构件，任选地是垫圈，以优选地在衬底膜与放置在其上的所述外部连接器之间提供气密密封。

在各种另外的或补充的实施例中，衬底膜限定凹部，该凹部容纳连接器的一部分，诸如主体构件和/或其接触元件的一部分，并且优选地在其底部具有通孔，连接器经由该通孔延伸穿过衬底膜。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器任选地在其主体构件中包含成角度的、倾斜的或弯曲的表面，该连接器相对于衬底被配置成使得所述成角度的、倾斜的或弯曲的表面基本上遵循衬底的相邻表面，例如其轮廓。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器已经被配置为刺穿、冲压或以其他方式穿透衬底膜，优选地限定到衬底的压接连接，特别是到在其上提供的电路设计的一个或多个导电区域的压接连接。压接连接可以包括例如弹簧连接。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器包含至少两个部分或(子)连接器，其设置在衬底膜的相对面上并且至少通过衬底膜在功能上连接在一起，即，实际上通过膜物理地连接在一起，例如经由在其中和/或在膜的边缘周围的孔，如本文中其他地方所更详细讨论的。

在各种另外的或补充的实施例中，此类两个相对部分中的至少一个包含多个突出部，该多个突出部被设置成穿过衬底膜，任选地进一步穿过其上电路设计的导电区域或邻近该区域并连接到另一部分。

在各种另外的或补充的实施例中，所述至少两个部分已经通过在它们之间建立的多个优选焊接的中间特征连接，任选地至少部分地由所述部分的任一个的材料构成。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器包含至少一个桥接部分，该至少一个桥接部分在衬底的边缘上延伸并连接所述至少两个相对的部分，任选地与所述至少两个相对的部分为整体式构造。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器限定从衬底向侧面延伸的突起部，以用于与外部连接元件耦合。

在各种另外的或补充的实施例中，衬底膜基本上是平面的或至少局部地呈现出基本上三维的形状，任选地是弯曲的、成角度的、倾斜的或穹顶形状的。

在各种另外的或补充的实施例中，电路设计进一步包含或至少电连接到多个部件，诸如电子或光电部件或装置，优选地至少部分地嵌入模制的至少一个塑性层内。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器进一步包含多个电子和/或连接部件，任选地包含至少一个集成电路。

在各种另外的或补充的实施例中，一体式连接器(任选地其主体构件)包含至少部分地填充有模制塑料的腔。通常，这可以增强连接器元件到衬底和多层结构的固定。

在各种另外的或补充的实施例中，衬底膜可以包含或由以下材料组成，诸如塑料的材料，例如热塑性聚合物，和/或有机或生物材料，例如参考木材、皮革或织物，或这些材料中的任何一种彼此之间或与塑料、聚合物或金属的组合。衬底膜可以包含热塑性材料或由热塑性材料组成。膜可以是基本上柔性的或可弯曲的。在一些实施例中，膜可以另选地是基本上刚性的。膜的厚度可以根据实施例而变化；例如，以一毫米或几毫米为大小，其可以只有几十毫米或几百毫米，或者相当厚。

衬底膜可以例如包含选自由以下各项组成的群组中的至少一种材料：聚合物、热塑性材料、电绝缘材料、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯(PC)、共聚酯、共聚酯树脂、聚酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物(MS树脂)、玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、碳纤维、有机材料、生物材料、皮革、木材、纺织品、织物、金属、有机天然材料、实木、单板、胶合板、树皮、树皮绉、桦树皮、软木、天然皮革、天然纺织品或织物材料、自然生长的材料、棉、羊毛、亚麻、丝绸和上述材料的任意组合。

在另一补充的或另选的实施例中，考虑到预定的波长，例如在可见光谱中，一个或多个所包括的膜可以至少部分地是光学上基本上不透明的或至少是半透明的。膜可以在其上或其中设置有视觉上可区分的装饰性/美学特征和/或信息性特征，诸如图形图案和/或颜色。这些特征可以已与电子器件一起设置在薄膜的同一面上，使得它们同样已通过相关的包覆成型过程至少部分地被塑性材料密封。因此，IML(模内标签)/IMD(模内装饰)技术是适用的。膜可以至少部分地，即，至少在某些位置上，对诸如由其上的电子器件发射的可见光的辐射是基本上光学透明的。透射率例如可以为大约80％、85％、90％、95％或更高。

模制到衬底膜上的塑性层可以包含诸如聚合物、有机材料、生物材料、复合材料以及它们的任何组合的材料。模制材料可以包含热塑性材料和/或热固性材料。模制层的厚度可以根据实施例而变化。例如，其可以是一毫米、几毫米或几十毫米的数量级。模制材料可以是例如电绝缘的。

更详细地，至少一个模制塑性层可以包含选自由以下各项组成的群组中的至少一种材料：弹性体树脂、热固性材料、热塑性材料、PC、PMMA、ABS、PET、共聚酯、共聚酯树脂、尼龙(PA、聚酰胺)、PP(聚丙烯)、TPU(热塑性聚氨酯)、聚苯乙烯(GPPS)、TPSiV(热塑性有机硅硫化橡胶)和MS树脂。

在一些实施例中，用于建立模制层的(热)塑性材料包含光学上基本不透明、透明或半透明的材料，例如能够使可见光通过其时损失很小。例如，在期望的波长下的足够的透射率可以为大约80％、85％、90％或95％或更高。可能的其他模制(热)塑性材料可以是基本上不透明或半透明的。在一些实施例中，其他材料可以是透明的。

在各种另外的或补充的实施例中，导电区域包含选自以下各项组成的群组中的至少一种材料：导电油墨、导电纳米颗粒油墨、铜、钢、铁、锡、铝、银、金、铂、导电粘合剂、碳纤维、合金、银合金、锌、黄铜、钛、焊料及其任何成分。所使用的导电材料在诸如可见光的期望波长下可以是光学不透明的、半透明的和/或透明的，以便例如掩蔽诸如可见光的辐射或使该辐射从其反射、在其中被吸收或让其通过。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器的接触元件包含选自由以下各项组成的群组中的至少一种材料：铜、银、金、铂、导电粘合剂、碳纤维、锌、黄铜、合金和银合金。同样，可以任选地选择材料以表现出例如除了期望电导率以外的期望光学特性，诸如透明性、半透明性或不透明性。

在各种另外的或补充的实施例中，连接器包含选自由以下各项组成的群组中的至少一个特征：排针、压接连接器、弹力接触构件、弹簧加载接触构件、弹簧加载接触插针或滑片、接触焊盘、接触区域、接触插针、优选地带有导电材料壁和/或底部的孔、插座、母插座、公插头或插座、混合插座、插针插座和弹簧插针插座。

另外，可以提供一种系统，该系统包含多层结构的实施例和兼容与该结构的连接器元件配合的外部元件的实施例。

根据本发明的另一个实施例，一种用于制造多层结构的方法包含：

获得用于容纳电子器件的(第一)衬底膜，诸如柔性塑性膜，所述衬底膜具有相对的第一面和第二面以及相应的表面；

优选地至少部分地通过印刷电子技术提供电路设计，该电路设计包含在衬底膜的第一面和/或第二面上的具有导电材料的多个导电区域；

布置电连接器，所述电连接器包含到衬底膜的多个导电接触元件，该多个导电接触元件任选地至少在功能上并且优选地在物理上穿过衬底膜，从而使得连接器延伸到所述衬底膜的所述第一面和所述第二面两者，并且多个导电接触元件连接到电路设计的导电区域，与此同时被进一步配置为响应于将外部连接元件与在衬底膜的所述第一面或所述第二面上的或与衬底膜相邻的连接器配合而电耦合到外部连接元件；以及

任选地通过利用注塑成型，在衬底膜的所述第一面和/或所述第二面和所述连接器元件上模制热塑性材料，以便将电连接器至少部分地嵌入材料中，任选地完全嵌入连接器的位于衬底在配合时背对外部连接元件的该面上的一部分，从而增强连接器到衬底膜的固定。

该方法可以进一步包含向多层结构提供附加的材料或层(例如，膜和/或模制层)和/或元件，例如结合上述方法项或以下内容。可以通过使用例如粘合剂、加热和/或压力层压到现有层上而将一个或多个附加的(衬底)膜或材料层作为预备元件提供给该结构，或通过模制、印刷或沉积工艺将其直接从源材料建立到结构中。

从而，例如可以在模制塑料的另一面上任选地提供第二(衬底)膜。可以将第二膜与第一衬底膜一起定位在模具中，以便通过在其间注入塑性材料来获得堆叠结构，或者在未直接在模制塑性层上进行制造的情况下，随后使用合适的层压技术来提供第二膜。第二膜还可以在其任何一面(例如面向模制塑性层的一面)上设置有诸如图形的特征、其他光学特征和/或电子器件。另外，其可以具有保护目的和/或其他技术特性，诸如期望的光学透射率、外观(例如颜色)或触感。第二膜可以可操作地诸如电连接至第一膜，任选地通过一体式连接器和/或其他连接特征，诸如一个或多个填充有导电材料或设置有导体元件的贯穿孔。

在各种实施例中，用于产生材料层和相关特征的可行的模制方法包括例如，结合例如热塑性材料的注塑成型和反应成型，诸如特别是与热固性材料相结合的反应注塑成型。在几种塑料材料的情况下，它们可以使用二次或通常多次成形方法来模制。可以利用具有多个成型单元的成型机。另选地，可以使用多个机器或单个可重新配置的机器来顺序地提供若干种材料。

考虑到适用的成型工艺参数，例如取决于所使用的材料、期望的材料特性、成型设备等，上述注塑成型和反应成型通常是值得信赖的选择。为了使对诸如电子器件的底层特征的应力最小，可以在选定的成型操作中使用低压(诸如，小于约10巴)成型，诸如在对第一衬底的第二面及其上的电路进行包覆成型中。可以应用不同的成型技术，以在诸如强度的期望机械特性方面使结构产生不同的材料特性。

在各种实施例中，可优选地在其上提供导体和任选的其他电子器件(诸如电子部件)之后，但在成型塑性层之前，成形(任选地热成形或冷成形)一个或多个衬底膜，以至少局部地呈现期望的、通常基本上为三维的目标形状。可以利用成形来限定例如膜中的凹部，其可以用来容纳诸如连接器的特征的至少一部分。应当对元件(诸如在成形和/或模制之前已经存在于膜上的电子器件)的所使用的材料、尺寸、定位和其他配置进行选择，以便承受由于成形/成型对其所产生的力，而不会破裂。

在各种实施例中，衬底膜将设置有至少一个孔，诸如通孔。可以通过模制(或通常直接建立设置有该孔的衬底膜)、钻孔、雕刻、锯切、蚀刻、穿孔(例如结合压接)、切割(例如使用激光或机械刀片)或使用本领域技术人员可以理解的任何其他可行方法来设置该孔。

另外，至少一个孔可以具有期望的形状，即，基本上圆形或有角的形状，例如，矩形形状。优选地，孔的形状和尺寸被设计成以选定的方式并以期望的程度匹配连接器元件的形状/尺寸。例如，孔可以使连接器元件的多个接触元件通过，同时保持足够小以使得连接器元件的主体能够完全覆盖孔并由此对其进行密封。

在一些实施例中，至少一个孔中的至少一个孔可以例如通过减薄而最初成形为衬底中的盲孔。在这种情况下，在将连接器元件提供给衬底时，其突出类型的接触元件(诸如插针)可以被配置为刺穿或冲穿盲孔的底部以进入有关的膜的另一面。然而，在一些补充或替代实施例中，连接器元件的诸如插针的接触元件可以被配置为在未设置盲孔的位置处或其他前面的未特别加工用于刺穿的区域刺穿或冲穿衬底，从减少所需制造步骤或操作的数量的角度来看，这是方便的。因此，在安装时，可以将穿过薄膜提供的元件本身用于在其中形成必要的孔。

在各种实施例中，除了穿过衬底膜提供连接器的一部分之外，还可以在多层结构的膜和/或其他层(诸如，模制层)中建立多个另外的孔或贯穿孔，以用于例如在一起参考例如有关膜/层的两个面上的电子器件实施过程中，将其相对的第一面和第二面电和/或光地连接在一起。通常，此类贯穿孔或基本上的通孔可以通过模制(或通常直接建立具有孔的衬底膜)、钻孔、化学地(例如通过蚀刻)、雕刻、锯切、蚀刻、切割(例如，使用激光或机械刀片)或使用本领域技术人员可以理解的任何其他可行方法来设置。贯穿孔可以具有期望的横截面形状，即，基本上圆形或有角的形状，例如，矩形形状或细长(狭缝)形状。

可以使用诸如模制、安装或印刷的选定填充方法，为上述贯穿孔提供诸如导电材料和/或透光材料的选定材料。材料可以包括粘合剂、环氧树脂、金属、导电油墨、诸如气态或液态物质的流体材料等。材料可以是可成形的，以使其承受例如弯曲应变。在一些实施例中，贯穿孔可以保持打开(未填充)，以便例如使得内部传感器(诸如大气传感器)能够通过其可操作地耦合到环境。

在各种实施例中，可以通过(增材)印刷电子技术、减材制造技术和/或参考例如SMD/SMT(表面贴装器件/表面贴装技术)安装来将诸如电子部件或其他元件的一个或多个特征提供给诸如多层结构的膜或模制层的目标衬底。可以在至少部分地由模制塑料覆盖的衬底区域上提供一个或多个特征，使得特征本身同样至少被其部分地覆盖。

在每个特定实施例中，各种方法项的相互执行顺序可以变化，并根据具体情况确定。例如，第一衬底膜的第二面可以在第一面之前、在第一面之后或基本上同时地包覆成型；例如，可以注入模制材料，使得其从膜的初始面传播到相对面，例如，经由其中现有的或压力引起的通孔。

如技术人员所理解的，关于多层结构的各种实施例的先前提出的考虑因素可以加上必要的变更而灵活地应用于相关制造方法的实施例，反之亦然。另外，本领域技术人员可以灵活地组合各种实施例和相关特征，以找出本文大体公开的特征的优选组合。

根据实施例，本发明的效用来自多个问题。

用于向外部设备、系统或结构提供电(例如，电源和/或通信)连接的电连接器结构或连接器元件，或简称为连接器，当被集成、固定和嵌入在功能性电路设计以及例如根据IMSE原则制造的各种含有电子器件的多层结构中时，可以是方便、可靠的且具有良好的外观质量。

在一些实施例中，可以首先在衬底上(在其一个或两个面/表面上)设置导电区域，例如通过印刷电子技术。随后，可以接着将连接器提供给衬底，从而使得其延伸到衬底的两个面，任选地通过部分地穿过膜中多个预先准备的孔，或者通过在运行中将连接器压接和/或通过连接器(的接触元件)刺穿膜形成孔来提供连接器。除此之外或另选地，可以采用围绕衬底边缘的连接来在衬底的两个面上连接或通常提供相互连接的连接器部分。然而，可以称连接器至少在功能上穿过衬底膜设置。

因此，连接器的电接触元件优选地按预期物理地和电地连接到衬底的一面或两面上的区域。除了保护连接器之外，模制塑性层还可用于将连接器固定到衬底。

取决于实施例，定制的连接器和通常可用的连接器都可以与本发明结合使用。连接器可以包含例如多个插针用作接触元件，以连接到印刷线路焊盘或膜上设置的电路设计的其他导电区域。接触元件(诸如导体元件的插针)的弹力可被配置为以衬底膜上的导电接触区域为目标，以增强或固定其间的物理接触并因此也增强或固定电接触。在一些实施例中，可施加(弯曲)诸如插针的可弯曲的接触元件，以例如通过相关联的弹力增强与衬底上的导电区域的接触。如本领域技术人员所理解的，由接触元件施加到衬底上的导电区域的力可以包括压缩力。

通常，连接器元件应优选地包含导电材料，诸如优选的金属(银、铜、金等)或例如导电聚合物，其用于建立与多层结构的一个或多个衬底或通常的层上的电路设计的电连接、连接器元件的内部连接以及与诸如外部设备的连接器或其连接线缆的外部连接元件的兼容配对件的连接。在各种实施例中，连接器元件中设置的相同的接触元件可以被配置为实现与多层结构的电路设计以及外部连接器/设备两者的电耦合。例如，多个细长的接触元件可以从一端或靠近一端耦合到多层结构的电路设计，并且从另一端耦合到外部连接元件，同时至少部分地例如由连接器主体内的中心部分封闭，该连接器主体具有例如塑料、陶瓷、橡胶或其他可以电绝缘的材料。可以省略具有基本上在多层结构外部的专用外壳的复杂且占空间的连接器。可以灵活地确定连接器元件的位置，并且不再需要绝对地将连接器定位在例如在多层结构的侧向边缘处，这极大地增加了该结构以及可以放置它们的主机设备或产品的结构的潜在的功能多样性。

连接器应优选地进一步包含例如在其主体中和/或在电导体(诸如接触元件)中的结构上足够耐用的材料(诸如金属、塑料或陶瓷材料)，从而允许外部元件(诸如外部连接器)相对于其进行重复安装和拆卸。

另外，连接器元件可以在多层结构中补充有多个锁定构件，诸如(倒钩)突出部、凸台和/或凸台-基部组合。例如，可以在衬底膜中限定一个或多个孔或其他区域，在模制期间模制塑料流过该孔或其他区域并限定构件。锁定构件的一个潜在功能可以是将诸如外部连接器的外部元件保持在正确的位置，例如，与一体式连接器配合使用，并防止其意外松动。

此外，还可以提供多个配对元件或通常的固定元件，例如锁定框架，以将连接器固定(例如，用于成型和/或大体上)到衬底和/或将连接器与衬底对齐。例如，如果从衬底膜的一面到衬底膜的相对面提供连接器，从而使得连接器部分地穿过衬底膜，例如经由其中的孔，则可以将配对元件设置在相对面上，以与连接器的突出部分接触，并且任选地与衬底本身接触。此类固定元件或框架可以为由诸如连接器的插针的接触元件所承受的弹力提供支撑，以支撑在衬底上的导电(接触)区域，从而在它们之间固定相关联的物理/电连接。框架可另选地或另外地在注塑成型期间用作密封构件。其可以包括用于容纳模制塑料的模具流动腔或孔。在一些实施例中，框架可以被配置为针对配合的外部连接器建立固定和/或引导特征。

在各种实施例中，连接器或其部件/部分(例如主体)可以是密封类型的，例如防水、防尘或其他环境密封类型，因此考虑到所选的固体、流体、气体、液体等，通常可提供期望级别的防护(例如，期望的IP等级，国际防护/侵入防护)。

可以在将提出的多层结构固定至外部结构和/或主机设备中应用诸如模制特征、螺钉或铆钉的其他特征。多层结构可以限定例如孔，或更具体地螺纹孔，其针对选定的螺纹固定元件(诸如螺钉)进行尺寸设计。

所提出的应用包覆成型的制造方法相对简单，并且被认为是有益的，不需要为了在印刷和模内电子器件中产生足够的连接性而采用全新的或不同的制造技术。通过将膜成形为期望的3D形状，例如在衬底膜仍基本上是平面的同时在其上提供导体和任选地其他电子器件之后，可以减少或消除对衬底上的电子器件的潜在繁琐且易于出错的3D组装的需求。

类似的连接器也可以在其他场景下使用，其中电连接可能不是必要的，但是例如需要光学和/或热连接。作为导电材料、电线或例如印刷迹线的替代或补充，连接器可以包含例如光纤。

所获得的多层结构可用于在不同的主机元件中建立期望的设备或模块，诸如车辆或专用的(车载)车辆电子器件、包括车辆照明的照明设备、车辆和其他地方的用户界面、仪表板电子器件、车载娱乐设备和系统、车辆内部或外部面板、智能服装(例如衬衫、夹克或裤子，或例如紧身衣)、其他可穿戴电子器件(例如腕带设备、头饰或鞋类)、个人通信设备(例如智能手机、平板手机或平板电脑)和其他电子器件。所获得的结构的集成度可以很高，并且期望的尺寸诸如其厚度可以很小。

所使用的膜可以在其上含有图形和其他视觉和/或触觉上可检测的特征，因此，该膜除了可以容纳和保护电子器件以外，还可以具有美学和/或信息作用。膜至少在某些地方可以是半透明的或不透明的。它们可以呈现出期望的颜色或包含相对于结构的相应部分呈现出期望的颜色的部分。所获得的多层结构可以由此结合一个或多个任选地确定诸如文本、图片、符号、图案等图形的颜色/彩色层。这些层可以由例如某些颜色的专用膜来实现或提供，或作为现有膜、模制层和/或其他表面上的涂层(例如通过印刷)提供。多层结构的外膜可以被配置为建立相关联的主机产品或主机结构的外表面和/或内表面的至少一部分。

诸如图案或着色的视觉特征可以经由内部层提供，例如在(衬底)膜的面向模制塑料的面上，从而使得这些视觉特征至少通过膜的厚度以及任选地模制层的厚度保持隔离并因此被保护免受环境影响，这取决于相对于环境威胁设置在膜的哪一面上。因此，可能容易损坏例如喷漆、打印或安装的表面特征的不同的冲击、摩擦、化学物质等不会影响或达到这些特征。该膜可以容易地制造或加工(任选地切割)成具有必要特征(诸如用于暴露诸如模制材料的底层特征的孔或凹口)的所需形状。

模制塑料材料可以出于各种目的(包括将连接器和/或各种电子器件固定)而被优化。另外，材料可以被配置为保护连接器、电子器件和/或多层结构中所包括的其他特征免受例如诸如潮湿、热、冷、灰尘、冲击等环境条件的影响。考虑到透光率和/或弹性，它可以进一步具有期望的特性。在嵌入式电子器件包括发光或其他辐射发射或接收部件的情况下，材料可以具有足够的透射率以使光/辐射至少有选择地(例如某些波长)透射通过。

表述“数量”在本文中可以指代从一(1)开始的任何正整数。

表述“多个”可分别指代从二(2)开始的任何正整数。

如果没有另外明确说明，否则术语“第一”和“第二”在本文中用于将一个元件与其他元件区分开，并且不专门对它们进行优先或排序。

当在本文中提及多层结构、相关的制造方法或其中所包括的特征的“不同”或“各种”实施例时，除非另外明确指出或以其他方式使本领域技术人员清楚，所关注的解决方案是用于实现该解决方案的完全相同特征的彼此明确互斥的替代解决方案，否则这些实施例应被认为是相互补充的并因此可以在普通实施例中实现。

在所附从属权利要求中公开了本发明的不同实施例。

附图说明

接下来，将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1经由侧视图示出了根据本发明的多层结构的总体实施例，该多层结构结合了一体式连接器元件。

图2描绘了多层结构的一个实施例的衬底膜，其上最初设置有连接器的实施例。

图3从衬底膜的相对面描绘了图2的实施例。

图4A示出了图2至图3的实施例，其中连接器的一部分弯曲远离衬底的表面。

图4B示出了图2至图3的实施例的两个变型，其中衬底膜彼此相对的两个面均设置有通过衬底膜耦合在一起的连接器或连接器部分。

图4C进一步示出了在衬底的两面上具有相互连接的连接器部分或(子)连接器的连接器。

图4D示出了图2至图3的实施例的又一个变型，其中除了直接通过衬底膜进行连接之外或作为其替代，衬底膜的两面上的连接器部分或连接器已经围绕衬底的边缘相互连接。

图5A示出了具有模制在衬底上的塑性层的上述实施例。

图5B描绘了在模制塑性层之后大体上根据图4D的解决方案的在衬底膜的相对面上的连接器或连接器部分之间的连接。

图6示出了与多层结构的一体式连接器配合的外部连接元件的实施例。

图7示出了可与本文公开的多层结构结合使用的连接器的一个实施例。

图8示出了图7的连接器被部分地设置为穿过衬底中的孔。

图9示出了图7至图8的连接器被部分地设置为穿过其上模制有塑性层的衬底，从而基本上形成了本文所讨论的多层结构的一个实施例。

图10是关于图9的情形的侧视图。

图11示出了可与本文公开的多层结构结合使用的连接器的另一实施例。

图12描绘了图11的连接器被部分地设置为穿过衬底。

图13描绘了图11至图12的连接器被部分地设置为穿过衬底，其中接触元件的端部弯曲以与衬底相平行地延伸从而增强与衬底上的导电材料的接触。

图14示出了图13的连接器被部分地设置为穿过其上模制有塑性层的衬底，从而基本上形成了本文所讨论的多层结构的实施例。

图15提供了衬底上的导电区域与可与本发明结合使用的连接器的接触元件(基本上是弯曲的插针)的两个实施例之间的接触的近距离观察。

图16示出了可与本文公开的多层结构结合使用的连接器的又另一实施例，该连接器位于衬底上，使得其接触元件延伸穿过衬底并至少在衬底的相对面上连接至导电区域。

图17描绘了具有配对元件的图16的连接器，该配对元件优选地结合设置在衬底的相对面上的弹力构件。

图18是根据本发明的方法的实施例的流程图。

图19示出了根据本发明的连接器和相关多层结构的另一实施例。

图20示出了根据本发明的连接器和相关多层结构的又另一实施例。

图21A示出了根据本发明的多层结构的连接器和衬底的又一实施例。

图21B从另选的角度示出了图21A的实施例。

图22示出了根据本发明的多层结构的连接器和衬底的另一实施例。

图23示出了根据本发明的多层结构的连接器和衬底的另一实施例。

图24描绘了根据本发明的多层结构的连接器和衬底的另一实施例。

图25A示出了根据本发明的多层结构的连接器和衬底在其相互配置和安装时的实施例。

图25B示出了安装后的图25A的实施例。

图26A示出了根据本发明的连接器的另一实施例。

图26B以剖面图示出了图26A的实施例。

图27A示出了根据本发明的多层结构的连接器和衬底的实施例。

图27B从连接器被布置成部分穿过衬底的通孔时衬底的另一面示出了图27A的实施例。

图27C从连接器被布置在衬底上时的侧面示出了图27A的实施例。

图27D从透视角度示出了图27C的实施例。

具体实施方式

图1经由(横截面)侧视图示出了根据本发明的多层结构的实施例100。

多层结构100可以本身建立最终产品，例如，电子设备，或者例如作为集合部分或模块而设置在主机设备、主机系统或主机结构120中或至少与其连接。为了清楚起见，其100可以包含未在图中明确示出的许多其他元件或层。

结构100含有至少一个具有两个相对面102A、102B的所谓的第一衬底膜102，如上文已经讨论的。

项104是指模制在膜102上的塑性层。在一些实施例中，例如，在结构100中可以存在至少一个其他的、补充的或另选的模制塑性层或以其他方式建立的层105，例如在膜102的另一个相对面102B上，如图所示。例如，其105可以具有保护、固定和/或美学目的。通常，在本发明的各种实施例中可以利用一种或多种导电或非导电粘合剂，以将诸如连接器的特征固定到衬底上，具体地，例如固定到其上的电路设计。

在一些实施例中，另一塑性层105的至少一部分可以由第一层104的塑性材料在模制期间渗透并流入膜104的相对面而产生，例如经由其中的变薄部分或预先准备的孔。因此，层105可以在膜102上建立期望的(功能的)形式和特征，诸如固定或保护特征。

在模制塑性层104的另一面上，可以已提供另外的(衬底)膜103。具有与第一膜102相同或不同材料的这一任选膜103可容纳被认为是有利的例如电子、图形和/或其他特征。

然而，第一膜102优选地在任一个或两个面102A、102B及其相应表面上容纳电路设计，该电路设计包含多个导电区域106，诸如接触焊盘和布线/电导体，优选地通过诸如丝网印刷、移印印刷、柔性版印刷或喷墨的印刷电子技术的手段在其上增材地产生。

多个附加元件，诸如电子部件和/或其他功能/装饰元件109，诸如光学元件(光导、反射器、掩模、图形元件等)和/或热(例如绝缘或导电)元件，可以已经在结构100中进一步提供，例如在膜102上任选地形成整个电路设计的一部分。可以将多个例如导电贯穿孔布置为穿过衬底膜102、103和/或其他层，例如模制层104、105，以将例如电路或不同材料层的其他特征连接在一起或连接到外部元件。

项110是指优选的电连接器或连接器元件。在一些实施例中，连接器110可以含有具有例如整体或复合构造的主体构件111。诸如其主体构件11的连接器110可以包含例如基本上电绝缘的材料，诸如上文所设想的选定塑料(例如，聚碳酸酯、聚酰亚胺)或陶瓷材料。然而，就提供电连接性而言，连接器110优选地包含多个导电接触元件118，诸如插针或任选地从主体111伸出的其他特征。接触元件118用于电(流电)耦合外部连接元件，诸如另一连接器112，其例如配备有与多层结构100的电路设计(通常是其选定的导电区域106)兼容的接触元件119。外部连接元件112可以例如经由布线113在多层结构100的内部和与其相关联的外部或主机设备之间提供电连接。

已经相对于衬底膜102提供或组装了连接器110，使得连接器延伸到膜102的两个面102A、102B。例如，连接器元件110的一部分可以已经使用预先准备的(例如，通过钻孔、切割、蚀刻或模制)或动态创建的(例如，在刺穿/压接连接器110时)的孔116被有利地引导穿过衬底膜102，从而使得其至少一个或多个接触元件118已经从初始安装面102A、102B传送到衬底膜102的相对面102B、102A，以使得能够通过衬底膜102进行电耦合。

电路设计可以进一步包含多个(内部)连接部件108，任选地包括桥、电路和/或其他设备，其被配置为将例如插针的例如多个接触元件118至少可操作地连接在一起，诸如电连接在一起，以使高强度电流能够通过它们。连接部件108可以(直接)耦合到导电区域106并且例如定位在它们上或与它们相邻。

在各种实施例中，可以在衬底膜102中布置一个或多个孔。例如，每个接触元件118从连接器110的主体111延伸的端部可以与专用或共享的孔相关联以穿过膜102。

然而，连接器110元件的主体111可基本上完全位于膜102的任一面102A、102B上。在其他实施例中(例如，图1中所描绘的一个)，主体111本身也可能已经部分地穿过膜102布置。

例如配对件和/或锁定框架类型的一个或多个锁定元件114、115可以已经设置在衬底102的任一个或两个面102A、102B上以额外地固定连接器110。

基于前述内容，连接器110可以由此已经使用参考其一体特征(诸如主体111和接触元件118)的构造和尺寸的各种手段，以及使用诸如在其上模制的塑料104、105，锁定元件114、115和/或例如非导电粘合剂、导电粘合剂、浆糊等的附加固定特征固定到衬底膜102。

例如，主体111和/或接触元件118可以在最初或在布置例如连接器110的一部分穿过膜102之后确定尺寸和/或形状，使得在连接器110与孔116的边缘之间没有过度或实质性的松弛，和/或使得不能至少在任一个或两个方向上完全地穿过膜102设置连接器110，至少在不扩大孔116和潜在的其他周围特征的情况下。在一些实施例中，模制塑料104、105可用于密封孔116。在一些实施例中，连接器110或具体地其主体111可包括凸缘或大体上凸出部分，所述凸缘或大体上凸出部分防止其完全装配穿过孔116。

在各种实施例中，连接器110或例如具体地其前述主体111可以被制成为基本上刚性或硬的。这样可以更好地承受例如重复地物理安装和拆卸外部连接器112使其分别接触或脱离接触。安装和拆卸可以指简单的推拉式动作，或者如果该过程涉及使用例如下文所讨论的附加锁定构件，则需要更复杂的活动。连接器110的刚性或通常的耐用性可以通过合适的材料和相关的尺寸(诸如材料厚度)来获得。除了刚性部分之外或代替刚性部分，连接器110可包括弹性、柔性和/或弹力部分，例如在其接触元件118或主体111中。

另外，多层结构100或具体地其连接器110可含有一个或多个机械锁定构件(为清楚起见未在图1中示出)以用于固定外部连接器112。此类构件可以例如由模制塑料建立。在下文中参考图5A和图5B更详细地描述一个可应用的锁定构件的实施例。

在各种实施例中，模制层104、105优选地嵌入电路设计和连接器118的至少一部分。

除了例如印刷版本之外或作为其替代，元件和/或电子部件109可以包括(表面)安装在衬底102上的现成的部件，诸如所谓的表面安装元件。例如，可以利用粘合剂将电子器件机械地固定在衬底上。可以应用诸如导电粘合剂和/或焊料的附加导电材料，以用于在诸如导电区域106和部件109的选定特征之间建立电连接以及机械连接。

部件109从而可以包括无源部件、有源部件、光电(或光-电)部件、IC(集成电路)、印刷(诸如丝网印刷)部件和/或电子子组件。例如，一个或多个部件109可以已经首先被设置在单独的衬底上，例如诸如FPC(柔性印刷电路)的电路板，或刚性的例如FR4型(阻燃)板，随后整体(即作为子组件)附接到目标衬底102。

通常，多层100结构可包括或实现例如选自由以下各项组成的群组中的至少一种电子部件、其他功能元件或其他特征：电子部件、机电部件、电光部件、发射辐射部件、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、辐射检测部件、光检测或光敏部件、光电二极管、光电晶体管、光伏设备、传感器、微机械部件、开关、触摸开关、触摸面板、接近开关、触摸传感器、大气传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、气体传感器、接近传感器、电容式开关、电容式传感器、投射式电容式传感器或开关、单电极电容式开关或传感器、电容式按钮、多电极电容式开关或传感器、自电容传感器、互电容传感器、电感式传感器、传感器电极、微机械部件、UI元件、用户输入元件、振动元件、发声元件、通信元件、发射器、接收器、收发器、天线、红外(IR)接收器或发射器、无线通信元件、无线标签、无线电标签、标签读取器、数据处理元件、数据存储元件、电子子组件、导光元件、光导、透镜和反射镜。

在一些实施例中，在外部连接器112配合之后，包括例如连接区域的所得到的集合结构100、112的期望部分可以设置有附加材料以在其他潜在目的中进一步保护和/或固定连接和相关元件。例如，低压成型或树脂分配(提供环氧树脂)可用于此目的。

膜102、103可以已经根据每种使用场景设定的要求被成形。因此，诸如热成形的成形可以已经被应用于膜102、103，任选地在其上至少提供一些诸如电路设计的导电区域、连接器和/或部件的特征之后，以在膜102、103中至少局部地提供例如期望的3D形状(诸如口袋形状)。

参照图1的略图描述的特征通常可以自由地和选择性地结合本发明的连接器元件和多层结构的各种实施例来应用，包括下文中所更详细解释的解决方案，除非另有说明或在其他方面对于本领域技术人员而言是清楚的，例如参考显然是互斥的特征。另外，下文所描述的实施例的各种特征类似地可自由地、选择性地相互组合，如本领域技术人员所容易理解的。

图2在200处描绘了多层结构的一个实施例的衬底膜102，该衬底膜在其初始阶段具有在其上设置的连接器210。连接器210可以已经被压接或以其他方式安装到衬底102，使得例如其接触元件已经将其刺穿。

图3在300处从衬底膜102的相对面102A描绘了图2的实施例。该图示出了导电区域106，包括例如穿过膜102设置的连接器210的接触元件118的接触区域306。接触元件118和/或其他元件(诸如连接器210的潜在的主体111)可以在膜102上限定悬垂和/或倒钩的突出部310，特别是当被塑性层104、105包覆成型时，该突出部增强了连接器210与其的固定。

图4A在400处示出了图2和图3的实施例，其中连接器元件210的一端远离衬底膜102的表面弯曲，而图5A在500处大体上示出了图2至图4的实施例，其中至少一个塑性层104、105进一步被模制在衬底102上。例如，一层塑性材料可以已经模制在衬底膜102的一面和相应表面102A上，其可以任选地经由现成的或动态成形的孔从该处突出到另一面102B上。另选地，至少一个塑性层可以已经直接模制在面102B上。

在图4A中，仍然存在用于保持例如连接器210的接触元件118的弯曲部分以适当的间隔相互对准的间隔元件430，而在图4B至图4D和5A至图5B中，此类特征430已经被移除。另选地或除此之外，特征430可以表示例如用于与外部连接元件连接的连接部分，该连接部分可以由此在制造后保留在连接器中。

可以已经在膜102上提供了用于固定外部连接器112的一个或多个有利地柔性的锁定构件504，其可能配备有倒钩/悬垂部分，任选地至少部分地由模制塑料104、105限定。

在图4B中，与衬底102一起示出了连接器210的两个450、460变型。在此类和类似的实施例中，连接器210可以至少最初是多部件性质的。

在450处，连接器210包含两个部分(例如，连接器部件或两半)或实质上是(子)连接器210A、210B，其可以位于衬底膜102的相对面102A、102B上并且通过例如压接穿过膜102连接452在一起。多个210A、210B的一体特征或材料或专用的、独立的连接特征通常可以被配置为提供此类连接。

连接器部分或(子)连接器210A、210B可以相互基本相同(如图所示)、彼此相似或根本不同。在一些实施例中，部分210A、210B可以具有兼容的(例如公、母类型)连接部分以用于增强相互连接性。优选地，部分210A、210B是或至少含有导电材料，如本文其他地方所设想的。部分210A、210B可以被配置为向诸如衬底膜102的两面102A、102B上的(外部)连接器的兼容连接元件提供连接能力。

另外，电路设计的导电区域106可以经由相应的部分210A、210B驻留并连接到衬底膜102的任一面或两面102A、102B上的连接器210，尽管在图中已经将导电区域106示出为仅在面102A上。因此，在一些实施例中，连接器210可以被配置为将衬底102的相对面102A、102B上的电路设计的导电区域106电耦合在一起。

在460处，示出了大体上相似的解决方案，但是部分210A现在省略了用于连接到连接元件的接触元件118，或者至少含有与部分210B明显不同的接触元件118。

尽管采取了该方法，但是使用部分210A、210B可以例如使得能够更容易地或有效地将连接器210固定到衬底102，或者使得能够利用诸如选定的压接方法的选定安装方法来提供连接器210。

在图4C中的470处，示出了符合例如以上所讨论原理的多面、初始多部件连接器结构的又一仅作为示范性的略图。

在图4D中的480处，描绘了用于连接位于衬底膜102的相对面102A、102B上的连接器部分的另选或附加配置。示出了导电的连接桥结构482，诸如从衬底的一面延伸到另一面并且围绕衬底膜102的边缘(边界)行进的多个设置或印刷的导电并可能是细长的元件。通常可以例如通过弯曲从最初与部分102A、102B成一体的特征和/或由单独的连接特征建立结构482。在一些实施例中，当提供给衬底102时，部分102A、102B和结构482甚至可以已经是整体或一体结构。因此，即使由连接结构482提供的连接并非至少仅通过物理地直接穿过衬底(例如，经由其中的通孔)建立的，也可以通过衬底膜102(即，从一面到另一面)在功能上提供连接器210。

图5B在510处大体上示出了具有模制在衬底膜102上的塑性层104、105的图4D的实施例。

图6在600处示出了外部连接元件的实施例，实质上在这一示例中外部连接元件为连接器112，其配合在多层结构的一体式连接器210上，优选地另外通过锁定构件504(其悬垂/倒钩部分可以被连接器112的凹部容纳)进行固定，例如如图所示。

密封构件624采用例如垫圈(含有例如橡胶或塑料，优选地弹性材料)的形式，其可以已经被设置在衬底102上以面向并接触外部连接器112。

图7在700处示出了可与本文中提出的多层结构结合使用的连接器元件710的一个实施例。回顾所谓的TMM连接器，连接器710包含多个接触元件118，其呈细长的弯曲(L形)插针的形式，突出穿过主体711，如图所示。尺寸可以根据每个实施例而变化，但是可以为例如从几毫米到几十毫米的数量级，这取决于量度。主体711可以包括锁定特征724，诸如用于容纳配对锁定元件114、115(诸如锁定框架)的兼容突出部的凹部。其711可以除此之外或另选地包括用于容纳模制塑料以进一步增强对其固定的腔722。

图8在800处示出了图7的连接器，该连接器沿所描绘的箭头方向部分地布置为穿过衬底中的孔116。因此，在这一示例中，接触元件118已经与衬底膜上的实质上迹线形状的导电区域106形成了物理和电连接。由于接触元件118具有细长插针的性质，其端部已经弯曲以基本上平行地在膜上跟随迹线106，因此相比于例如实质上点型的接触区域相比，增加了两者之间的接触面积以及由此增强了所建立的电接触。

图9在900处通过截面图示出了图7至图8的连接器710，其部分地设置为穿过其上模制有塑性层104的衬底，从而基本上形成了本文所讨论的多层结构的一个实施例。塑性层104将连接器元件固定到衬底上，同时对其进行保护。图10在1000处示出连接器的侧视图。

图11在1100处示出了可与本文公开的多层结构结合使用的连接器1110的另一实施例。连接器1110具有主体，多个细长的接触元件或基本上是插针型的多个细长的接触元件118的至少相对端从该主体基本上沿两个相反的方向延伸。

图12在1200处描绘了图11的连接器1110，其例如通过压接、刺穿和/或利用与诸如连接器1110中接触元件的间距的构造相匹配的预先准备的孔，而在其接触元件118方面被设置为部分地穿过衬底。因此，已经建立了到衬底上的导电区域106的物理和电连接。

图13在1300处描绘了图11至图12的连接器，其中接触元件118的端部另外被弯曲以便连接并跟随设置有导电材料的导电区域106的衬底的表面。与图12的基本解决方案相比，由于更大的接触面积，所示的解决方案可以由此用于增强连接器和衬底上的电路设计之间的电接触。

图14在1400处示出了图13的连接器，其部分地设置为穿过其上模制有塑性层104的衬底，从而基本上形成了本文总体上讨论的多层结构的实施例。

图15在1500和1510处提供了对优化衬底上的导电区域与适用于本发明的各种连接器元件110的接触元件(例如，弯曲的、成角度的插针)的不同但仍仅是示范性实施例之间接触的近距离观察。

在左侧，在1500处，接触元件118(诸如插针)被显示为弯曲的，参见端部118B，并且被压接或大体上压向衬底102，从而建立成角度的形状并有效地在衬底102上特别是在其上的导电区域106上施加例如弹性型的力(朝衬底102的压缩力)，以增强和固定所建立的物理和电接触。优选地，例如接触元件118的金属或其他导电材料被选择为使得来自衬底/导电区域的不希望的回弹效应被忽略或至少被减小。

在右侧，在1510处，所示出的连接器110的两个接触元件118基本上限定了弹簧118C，其在衬底/导电区域106上施加压缩力，参见箭头F。

另外，示出了配对元件/锁定元件或锁定框架115的实施例，该配对元件/锁定元件或锁定框架可以与弹簧型接触元件一起使用或与之分离以将连接器元件110进一步固定到衬底102。在一些实施例中，完全相同的配对元件/锁定元件115可以进一步限定如之前所讨论的用于外部连接器的锁定和/或对齐特征。

图16在1600处示出了可与本文公开的多层结构结合使用的连接器元件1610的又另一实施例，该连接器元件位于衬底上，使得其接触元件118从主体突出延伸穿过衬底102并至少在衬底的相对面上连接至导电区域106。

在这一实施例中，同样适用于其他所讨论的实施例，衬底膜102已经形成为含有细长的凹部/突出部或袋状形状1622，其基本与连接器1610的位置相匹配。凹部/突出部1622可容纳连接器1610的至少一部分以及例如其配对元件/锁定元件114，这在图17中1700处示出。

配对元件114可以被配置为固定和/或增强连接器1610相对于衬底102以及例如其上导体区域106的电耦合。为此目的，配对元件114可以包含多个弹力构件，例如基本上限定了板簧或其他类型的弹簧1730。

配对元件114已经经由局部剖视图描绘出，即，去除了端部壳体部分，但是实际上，它可以包含诸如塑料或陶瓷材料的合适材料的实心顶部、侧面和/或端部，同时容纳多个连接增强、可能是弹力的构件1730，其经由元件114的至少部分敞开的底部连接到接触元件118。

至少一层塑性层可以模制在配对元件114和衬底102的相关面上，以例如用于固定和保护目的(未明确示出)。另外，衬底102的相对面可以设置有模制的塑性层。

图19在1900处示出了根据本发明的基本刚性的连接器1910和相关的多层结构的另一实施例。连接器1910的至少一部分可以被定位在3D成形的特征1920中(或者该成形可以在将连接器1910定位在衬底102上之后发生)，例如衬底薄膜102的凹部或“袋”中，随后可以用塑料104对其进行包覆成型。

所示的设计结合了孔，或者具体地例如膜102中的切口，连接器1910和例如其接触元件118通过该孔突出并向环境延伸。

电路设计的导电区域106可以限定例如具有导电油墨的导体迹线/接触区域，以便能够连接到连接器1910并通过它连接到外部系统、设备或结构。接触元件118(诸如连接器1910的插针)优选地被配置(例如，成角度或弯曲；参见图中的插针的直角)，使得它们与膜102平行并且例如平行于袋中的导电区域106，以例如有利于增强电耦合和/或减小衬底102上的高度。

在这一实施例和其他实施例中，连接器1910可以经由标准拾取和放置方法和装备来附接。可以根据具体实施例确定附接材料。例如，可以设计定制工具夹具以允许正确放置部件，并且还允许部件经历固化过程。

任选地，在所示的实施例和其他实施例中，可以在连接器1910的接触元件(诸如插针)上施加或分配选定的密封剂，诸如树脂或特定的粘合剂(例如，环氧树脂或胶水)，以确保在成型过程中的牢固附接。因此可以例如在模制塑料104的面上提供密封剂。可以通过使用诸如导电环氧树脂的导电粘合剂来进一步增强接触元件118与导电区域106之间的电耦合。另选地或除此之外，参考例如密封剂或其他模制层，可以将保护和/或固定材料提供给用于连接器1910的衬底102的相对面。在一些实施例中，在提供此类另外的材料之前，外部连接元件可以连接到连接器1910(与其配合)，以相对于衬底102和连接器1910还保护和/或固定外部连接元件。

图20在2000处示出了根据本发明的连接器2010和相关的多层结构的另一实施例。连接器2010可以是定制的或定制成形的，以在例如其主体构件中呈现出期望的弯曲、倾斜或成角度的表面。此类的弯曲或成角度的表面可以被设计为遵循选定的更大设计的轮廓，诸如衬底102的表面，其例如可以优选地用于保持相关表面均匀(平坦)或其厚度恒定。同样，衬底膜102可以包含通孔，以使连接器能够至少部分地滑过。可以使用适用的装备和方法(诸如上述拾取和放置型解决方案)来放置连接器1910。可以将定制工具夹具设计为允许正确放置部件或允许部件进行其余过程。

关于密封剂、导电粘合剂、多层模制层等的潜在用途，关于图19的实施例的以上注解在此同样适用。

图21A在2100处示出了根据本发明的多层结构的连接器和衬底的又一个实施例。

在这一实施例和类似实施例中(例如，同样参见图4B至图4D和图5B)，连接器可以至少最初是基本上为多部件类型的，其中至少两个最初分开的部件已经被定位在衬底的不同面上并且连接在一起。另选地，连接器可以由元件组成或者至少含有具有基本“U”形轮廓的部件，从而将衬底容纳在其侧壁限定部分之间。

如之前所设想的，可以与连接器一起使用所谓的配对元件，诸如锁定框架。配对元件可以含有电绝缘材料，并且任选地还含有导电特征，诸如弹力构件。然而，在图21A的实施例中，连接器结构由至少两个优选地导电的、相对的(相对配置的)接触部分或部件2110A、2110B(基本上是半块)建立，它们任选地进一步组合地或由它们中的任何一个来限定用于外部连接元件的耦合或连接部分2110C，该耦合或连接部分采用例如从衬底102和从整个多层堆叠向侧面延伸突起部或突出部的形式。

因此，除了直接在衬底102的任一面102A、102B上的连接器所提供的连接特征之外或作为替代，部分2110C可以使得能够将外部结构、设备或系统的外部连接元件连接到本发明的多层结构，并且基本上与衬底102相邻。部分2110C在衬底102的边缘上方延伸。部分2110C可以限定多个连接特征，诸如用于外部连接元件的孔(如图所示)或突出部。在部分2110C由两个部分2110A、2110B限定的情况下，除了通过衬底102实现的耦合之外或作为替代，它还可以将两个部分2110A、2110B进一步连接在一起。另选地或除此之外，部分2110C可以用作安装工具，以在其他潜在使用中例如对准部分2110A、2110B，以及例如之后去除。

第一部分2110A可以限定一个或多个导电接触区域，例如以导电条或板的形式。第一部分2110A因此可以例如是基本上平面的和/或细长的。接触区域可以被配置为接触衬底102上的电路设计的导电迹线106。在衬底102的另一面上的第二相对部分2110B可以进一步限定一个或多个导电区域，例如，以条的形式。此类区域可以被配置为接触设置在衬底102上的导电迹线106(如果有的话)。

第二部分2110B通常可以例如是平面的和/或细长的形状，优选地限定了多个导电突出部，诸如倒钩突出部、尖刺突出部和/或弯曲突出部。此类突出部可以被配置为例如响应于压接或其他安装动作穿透衬底102的材料和例如其上电路设计的印刷导体/导电区域106，和/或进入其中的现成的通孔，并连接到相对的第一部分2110A，同时也穿过该第一部分(刺穿或进入预先准备的孔)。

通常，导体106可以设置在衬底102的任一个或两个面102A、102B以及相关联的表面上。所示的连接器结构可以由此被配置为在适用时，除了提供到外部系统和设备的电连接性之外，还将两面上的导体连接在一起。替代压接或除了压接之外，例如可以应用激光束或点焊来耦合部分2110A、2100B。随后，所获得的结构可以在其任一面上具有其他特征，诸如模制层。

图21B从另一角度示出了图21A的实施例，描绘了衬底102的第二面102B。在这一示例中，第二面102B未设置有导电区域以连接到连接器的第二部分2110B，但是如上文所提到的，在其他实施例中，第二面102B可另外含有接触部分2110B的导电区域。在一些其他实施例中，仅衬底102的第二面102B可以设置有用于连接器的导电接触区域。

图22在2200处示出了根据本发明的多层结构的连接器和相关衬底的另一实施例。通常，关于上述实施例的注解在这里同样适用。一个区别在于，在图21A和图21B的解决方案中，连接器部分2110B的突出部穿过衬底102和导电区域(导体)106，这里并非部分2110B的所有突出部都直接穿过导体106或部分2210A，因为它们中的一些基本上从其侧面连接到部分2110A以及任选地连接到导体106，因此仅穿过衬底102，但基本上不穿过例如导体106。在一些实施例中，通过此类构造可以完全避免刺穿导体106或在其中提供现成的孔以容纳连接器的突出部。因此，可以最大化连接器和导体106之间的耦合区域，并且最小化导体106中建立的通孔。在一些实施例中，在对应于部分2110B的突出部的位置处，部分2110A仍可以设置有多个特征，诸如凹部或凹口(其实施例在图中示出)，以容纳并任选地更好地固定突出部并由此固定部分2110A。

图21A、图21B、图22的实施例和本文所讨论的各种其他实施例的连接器可以另选地位于其他地方而不是边缘，例如更接近或基本上在衬底膜102的中心，如本领域技术人员可以理解的。

图23在2300处示出了根据本发明的多层结构的连接器和相关衬底的另一实施例。以上的注解大体上适用，区别在于，这里堆叠的连接器部分2310A、2310B已通过延伸穿过衬底102并优选地通过焊接(诸如点焊或激光束焊接)建立的特征2310D连接在一起。因此，部分2310A、2310B优选地在中间衬底102和其上的导体106上施加压缩压力以增强它们之间的连接。连接器可以进一步限定侧延伸部2110C。

图24在2400处描绘了根据本发明的多层结构的连接器和相关衬底的另一实施例和变型。通常，关于上述实施例的注解在这里同样适用。现在，连接器的相对的平面部分或部件被连接在一起，除了例如经由定向穿过衬底的特征之外，也经由连接中间体，例如“U”形桥接部分2410C，如图所示，其从在衬底的边缘(边界)上方从衬底的一面延伸到另一面，优选地与边缘相接触或至少贴近边缘。连接器的相对部分和中间桥部分本质上可以是整体的。

图25A在2500处示出了根据本发明的多层结构的连接器和衬底的实施例。通常，关于上述实施例的注解在这里也适用。连接器的第二部分或部件2510B(连接器可以是整体的，并且最初限定“A”形或弧形形状)已设置有定向穿过衬底的突出部，诸如插针、铆钉或双头螺栓，从而使得设置有兼容的凹部(诸如其中建立的通孔)的第一部分或部件2510A随后可以通过诸如挤压或压接动作的适当动作固定在其上，从而使得部分2510A随后基本上沿着衬底的表面延伸，如图25B所示。在这一实施例和其他实施例中，例如，参考各种非导电或导电粘合剂，用于将连接器固定至衬底、其上的导体或若干连接器部分/部件固定在一起的附加紧固选项也完全适用。

图18在1800处包括根据本发明的方法的实施例的流程图。

在用于制造多层结构的方法的开始，可以执行启动阶段1802。在启动期间，可以进行必要的任务，诸如材料、部件和工具的选择、获取、校准以及其他配置任务。必须特别注意，各个元件和材料的选择可以协同工作和存在于所选的制造和安装过程，当然优选地是例如根据制造过程规格和部件数据表或通过检查和测试生产原型来对其进行预先检查。因此，在这一阶段，可以将诸如成型/IMD(模内装饰)、层压、粘结、(热)成形、电子器件组装、切割、钻孔和/或印刷装备的所使用的装备以及其他装备提升到运行状态。

在1804处，获得至少一个用于容纳电子器件的塑料或其他材料的任选地柔性的衬底膜。衬底膜最初可以基本上是平面的或例如弯曲的。可以获取现成的元件(例如一卷或一张塑料膜)作为衬底材料。在一些实施例中，衬底膜本身可以首先通过成型或其他方法由所选的起始原料内部来生产。任选地，可以在这一阶段进一步处理衬底膜。如之前所设想的，其可以例如设置有孔、凹口、凹部、切口等。

在1806，限定例如用来构建电路设计的导体线(迹线)和/或接触焊盘的多个导电区域优选地通过印刷电子技术的一种或多种增材技术设置在衬底膜，在其任一面或两面上。例如，可以利用丝网印刷、喷墨印刷、柔性版印刷、凹版印刷或胶印平版印刷。此外形成膜的其他动作涉及例如印刷或提供在此可能在其上出现的图形、视觉指示器、光学元件等。

在1808(任选的)处，可以例如通过焊料和/或粘合剂，将包括诸如各种SMD的电子部件的一个或多个典型的现成部件附接到膜上的接触区域。另选地或除此之外，可以应用印刷电子技术以实际上将至少部分部件(诸如OLED)直接制造在膜上。因此，如技术人员所理解的，项1806、1808的执行可以在时间上重叠。

项1810涉及向衬底提供电连接器，在1820处更详细地示出了相应过程的可能阶段。可以利用任何可行的定位或安装技术(诸如标准的拾取和放置方法/装备)(当适用时)将连接器提供给衬底。可以另外利用适用的粘结(使用例如粘合剂或其他粘结物质)、胶合和/或其他固定技术。

在1822处，如上文所讨论的，可以在承载衬底膜中布置多个预先准备的通孔或至少减薄的部分，从而使得连接器的一部分，诸如主体的一部分和/或电接触元件(例如其插针)，可以直接穿过它们以建立与电路设计的接触。在一些实施例中，除了使用预先准备的孔之外或作为其替代，可以在例如通过连接器的接触元件响应于压接或其他合适的方法，在刺穿衬底时动态地建立必要的孔。连接器可以被配置为接触衬底膜的任一面或两面上的电路设计。

该过程可以进一步涉及例如弯曲接触元件的端部，以便基本上平行于膜的表面和其上的导电区域(如果实际上没有稍微向其倾斜)和/或垂直于其延伸，例如以便更好地与外部连接器接合，这取决于实施例。

另外，在如上文所讨论的一些实施例中，除了物理地穿过衬底膜提供连接器或其一部分之外或作为替代，连接器可以包含例如在衬底的相对面上的两个部分或部分(最初是分开的或一体的)，它们通过至少一个中间特征(例如，一个桥接特征或例如，衬底的每一面上的两个连接的横向延伸部)连接在一起，该中间特征在衬底的边缘上方从衬底的一面延伸到另一面。因此，此类布置使得连接器结构能够至少在功能上延伸穿过衬底，如果不是直接经由例如孔物理地穿过衬底的话。

在1824处，可以安装至少一个任选的配对元件/锁定元件(诸如锁定框架)以增强将连接器固定到衬底上(例如，从与连接器的初始安装方向/安装面相对的方向/在衬底面/表面)，并且可能通过所包括的电接触实现或增强构件(诸如弹力构件)来增强其与衬底上的电路设计的电接触，参考上文所讨论的板簧。

项1809涉及一个或多个子系统或“子组件”的可能的附接，这些子系统或“子组件”可以结合有最初分离的、设置有诸如IC和/或各种部件的电子器件的次级衬底。多层结构的电子器件的至少一部分可以经由此类子组件被提供给衬底膜。任选地，在被附接到主衬底之前，子组件可以被保护性塑性层至少部分地包覆成型。例如，粘合剂、压力和/或加热可用于子组件与主(主机)衬底的机械粘结。焊料、布线和导电油墨是用于在子组件的元件之间以及与主衬底上的其余电子元件之间提供电连接的适用选项的示例。项1809也可以例如在项1806或1810时执行。其所示位置主要仅作为示范性的。

在一些实施例中，在成型阶段之前或在成型阶段时，可以使用例如热成形或冷成形来形成1812衬底膜以呈现出诸如期望的三维(基本上非平面的)形状的期望形状，该衬底膜优选地已经含有例如电路设计的至少一部分，诸如印刷导电区域和任选的电子部件，和/或连接器(请参见双向弯曲箭头，着重强调了以下事实，即可以另选地或附加地在例如项1808和1810之间进行成形，或者甚至在项1806或1808之前成形)。因此，含有合适的可成形材料的衬底可以被成形为更好地适合目标环境/设备和/或更好地容纳诸如电连接器的特征，如上文参考若干示例(凹部/“袋”)所解释的。除此之外或另选地，如果已经建立的多层堆叠被设计成能够经受此类处理，则可以在模制之后进行成形。

在1814处，在衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上模制至少一个塑性层，优选地为热塑性层，以便优选地将电连接器元件至少部分地嵌入模制材料中。例如，模制的塑料可以任选地完全嵌入例如当与多层结构配合时电连接器元件的位于衬底膜背对外部连接器的面上的部分。相反，在衬底的旨在面向并接收外部连接器的面上，电连接器的其余部分可以保持没有模制塑料或仅嵌入其中到不妨碍将外部连接器通过其连接至多层结构的程度。如上文所讨论的，如果模制材料设置在衬底膜的两面上，则可以使用数个成型步骤或注射或通过单个步骤来提供模制材料，其中模制材料例如经由其中已准备的孔或通过刺穿衬底材料本身从膜的一面流动穿过膜到相对面。

实际上，衬底膜可以在注塑成型过程中用作插入件。在一些实施例中，衬底膜的一面可以没有模制塑料。

如果使用了两个膜，则可以将它们都插入各自的半模中，以便在它们之间注入塑性层。另选地，第二膜之后可以通过合适的层压技术附接到第一膜和塑性层的集合。

关于所获得的堆叠多层结构的最终总厚度，取决于例如所使用的材料和考虑制造和后续使用提供必要强度的相关最小材料厚度。必须视情况逐个考虑这些方面。例如，结构的总厚度可以为约1mm或几毫米，但是相当更厚或更薄的实施例也是可行的。

项1816涉及可能的后处理任务。可以通过层压或合适的涂覆(例如沉积)过程将其他层添加到多层结构中。这些层可以具有保护性、指示性和/或美学价值(图形、颜色、图、文本、数字数据等)，并含有例如纺织品、皮革或橡胶材料作为其他塑料的替代或补充。诸如电子器件的附加元件可以安装在结构的外表面，诸如衬底的外表面。可以进行成形/切割。连接器元件可以连接到期望的外部连接元件，诸如外部设备、系统或结构的外部连接器。例如，这两个连接器可以一起形成插头插座型连接。

在将外部连接元件连接到多层结构的内部一体式连接器元件之后，可以通过附加处理，诸如塑料的低压成型或树脂分配(环氧树脂)，进一步固定和/或保护已建立的连接和相关元件，例如由此得到的层可以至少部分地将期望的元件封装在连接区域中。同样可以利用低压成型或树脂分配来保护和/或固定该结构的其他元件，诸如电元件。

在1818处，结束方法执行。

本发明的范围由所附权利要求及其等同物一起确定。本领域技术人员将理解以下事实，即所公开的实施例仅出于说明性目的而构造，并且可以容易地准备应用许多上述原理的其他布置以最适合每种潜在的使用场景。例如，作为将塑料直接成型到衬底上的替代或补充，还可以预先制备塑性层，然后通过应用例如粘合剂、机械附接装置(螺钉、螺栓、钉子等)、压力和/或加热的合适的层压技术将其附接衬底上。最后，在某些情形下，作为成型的替代，可以使用合适的沉积或其他另选的方法在衬底上产生具有类似功能的塑料或其他层。另外，作为印刷迹线的替代，可以以其他方式产生/设置迹线。例如，除了其他选项之外，可以应用利用蚀刻制造的导体膜。

图26A示出了根据本发明的连接器2610的另一实施例。图26B以剖面图示出了图26A的实施例。连接器2610可以包含多个导电接触元件118。可以将连接器2610设置或布置到衬底膜102，以使得其诸如通过其导电元件118延伸到衬底膜102的第一面102A和第二面102B两者。多个导电接触元件118可以连接到电路设计的一个或多个导电区域，诸如连接到衬底102上的导体或导电区域106。任选地，一个或多个接触元件118被配置为例如在至少一个导电区域106上任选地通过弹簧力施加例如压缩力。连接器2610可以进一步被配置为响应于外部连接元件与衬底膜102的第一面或第二面上的连接器配合而电耦合至外部连接元件112。

如在图26A和图26B中可见，可以布置有通孔116，其被配置为容纳连接器2610的一部分，诸如导电接触元件118，该部分穿过其延伸到膜的所述第一面和/或第二面。

尽管在图26A和图26B中未示出，但是存在至少一个塑性层，优选地具有热塑性材料，其被模制到衬底膜的第一面102A和/或第二面102B上，以便至少部分覆盖连接器2610，任选地基本上完全嵌入连接器的在衬底的背对外部连接元件112的相对的连接面102B的面102A上的一部分，并且增强连接器2610到衬底膜102的固定。

图27A示出了根据本发明的多层结构的连接器2610和衬底102的实施例。连接器2610原则上类似于例如在图26A和图26B中所示的一个连接器。图27B从连接器被布置成部分穿过衬底时衬底的另一面示出了图27A的实施例。图27C从连接器被布置在衬底上时的侧面示出了图27A的实施例。图27D从透视角度示出了图27C的实施例。相对于观察者，用虚线绘制的元件位于衬底102的相对面上。

图27A至图27D示出了将连接器2610布置到衬底102的过程的各个阶段。当将连接器2610布置到衬底102上时，诸如如图27A至27D所示，导电元件118可以有利地与衬底102上的导体或导电区域106接触，以在它们之间形成电连接。通过将导电元件118布置成穿过通孔116(如果有的话)，可以将连接器2610布置到衬底102。

Claims (51)

1.集成多层结构(100，500，900，1000，1400，1900，2000)，其包含：

衬底膜(102)，其具有第一面(102A)和相对的第二面(102B)，所述衬底膜包含基本上电绝缘的材料；

电路设计，其包含具有导电材料的多个导电区域(106，306)，任选地在所述衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上限定接触焊盘和/或细长的导体迹线，优选地通过印刷电子技术印刷；

连接器(110，210，710，1110，1610，1910，2010，2610)，其包含任选地细长的多个导电接触元件(118，118B，118C，2110A，2110B，2110C，2210A，2210B，2310A，2310B，2510A，2510B)，所述连接器被提供给所述衬底膜，从而使得所述连接器延伸到所述衬底膜的所述第一面和所述第二面两者，并且所述多个导电接触元件连接到所述电路设计的一个或多个导电区域，与此同时被进一步配置为响应于将外部连接元件(112)与在所述衬底膜的所述第一面或所述第二面上的或与所述衬底膜相邻的所述连接器配合而电耦合到所述外部连接元件；以及

至少一个塑性层(104，105)，优选地具有热塑性材料，其被模制到所述衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上，以便至少部分覆盖所述连接器，任选地基本上完全嵌入所述连接器的在所述衬底的背对所述外部连接元件(112)的相对的连接面(102B)的面(102A)上的一部分，并且增强所述连接器到所述衬底膜的固定。

2.根据权利要求1所述的结构，其中所述电路设计进一步包含多个电子部件(109)，诸如至少电连接到所述多个导电区域中的一个或多个的已安装和/或印刷的部件。

3.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述电路设计进一步包含连接部件(108)，所述连接部件任选地包括被配置为将诸如插针的多个接触元件连接在一起以任选地使高强度电流能够通过它们的桥、电路和/或其他设备。

4.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器包含优选地电绝缘的、任选地塑性的、陶瓷的、此类材料或类似材料的组合的主体构件(111，711)，所述主体构件容纳任选地包含多个插针的所述多个导电接触元件。

5.根据权利要求4所述的结构，其中所述主体构件接触所述衬底膜的所述第一面或所述第二面。

6.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器是基本上刚性的，并且优选地包含(210，710，1110)在所述多个接触元件中的一个或多个弯曲或成角度的接触元件(118，118B，118C)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述至少一个塑性层中至少部分地覆盖所述连接器的塑性层(104)位于所述衬底膜的一面(102A)上，并且所述连接器元件中与所述外部连接元件(112)接触的部分位于所述衬底膜的所述相对面(102B)上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其进一步包含多个优选地弹性的机械锁定构件(504)，任选地倒钩突出部和/或凸台，所述锁定构件，任选地倒钩突出部和/或凸台由所述至少一个塑性层(104，105)限定，并且被配置为在配合时接触所述外部连接元件(112)以增强所述外部连接元件到所述连接器的固定。

9.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器的至少一部分由所述至少一个塑性层建立。

10.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器限定进入所述至少一个塑性层(104)的多个突出部(310)，诸如倒钩突出部，所述突出部(310)任选地由所述连接器的所述接触元件(118)限定。

11.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述电路设计在所述衬底的所述第一面(102A)和所述第二面(102B)中的一个或两个上具有导电区域(106)，所述连接器优选地经由所述多个接触元件直接电连接到在一面或两面上的区域，任选地单个接触元件直接机械地和电气地连接到所述两面上的所述区域。

12.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述衬底膜限定至少一个预先准备的、任选地经过钻孔、穿孔、穿刺、压制、模制或切割的通孔(116)，所述通孔被配置为容纳所述连接器的穿过其中延伸到所述膜的所述第一面和/或所述第二面的一部分(111，118)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述衬底膜限定至少一个连接器形成的通孔(116)，所述连接器的一部分(111，118，711)已经被配置为经由所述通孔从所述第一面或所述第二面分别突出到所述相对的第二面或第一面。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的结构，其中所述连接器(1110，1610)的面向所述衬底膜的表面区域或横截面区域的一个或多个尺寸大于所述至少一个通孔(116)的直径，从而使得所述连接器无法完全穿过所述至少一个通孔装配。

15.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述接触元件(118，118B，118C)中的至少一个被配置为任选地通过弹簧力在所述电路设计的至少一个导电区域(106)上施加压缩力。

16.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器(710，1110)的所述多个接触元件中的至少一个优选地细长接触元件(118)是基本上成角度的，任选地基本上限定L形的轮廓，使得在所述衬底膜的一个面(102B)上所述接触元件的第一部分基本上垂直于所述膜的表面延伸以与所述外部连接元件(112)连接，而在所述衬底膜的所述相对面(102A)上所述接触元件的第二部分基本上平行于所述衬底膜延伸而接触其上所述电路设计的所述多个导电区域中的一导电区域。

17.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其包含配对元件(114，115)，任选地是锁定框架，所述配对元件优选地可移除地附接到所述连接器，以增强所述连接器到所述衬底膜的固定并且任选地相对于所述一体式连接器元件固定和/或引导所述外部连接元件。

18.根据权利要求17所述的结构，其中所述配对元件(114)包含具有导电材料的至少一个弹力构件(1730)，诸如板簧，所述至少一个弹力构件既接触所述连接器的至少一个接触元件又接触所述衬底膜的至少一个导电区域以增强两者之间的电耦合。

19.根据权利要求17至18中任一项所述的结构，其中所述配对元件限定面向所述衬底膜的表面区域，所述表面区域大于由所述连接器延伸穿过的所述衬底膜的一个或多个通孔限定的区域。

20.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中(1900)所述衬底膜限定凹部(1920)，所述凹部容纳所述连接器(1910)的一部分并且优选地在其底部具有通孔，所述连接器经由所述通孔延伸穿过所述衬底膜。

21.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中(2000)所述连接器(2010)任选地在其主体构件中包含成角度的、倾斜的或弯曲的表面，所述连接器相对于所述衬底被配置成使得所述成角度的、倾斜的或弯曲的表面基本上与所述衬底的相邻表面对齐。

22.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其在所述衬底膜的被配置为接收所述外部连接元件区域上包含机械密封构件(624)，任选地是垫圈，以优选地在所述衬底膜与放置在其上的所述外部连接元件之间提供气密密封。

23.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器(1110、1610d限定到所述衬底膜上的所述电路设计的压接连接。

24.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中(2100，2200，2300，2400，2500)所述连接器在所述衬底膜的所述相对面上包含至少两个部分(210A，210B，2110A，2110B，2210A，2210B，2310A，2310B，2510A，2510B)，所述至少两个部分通过所述衬底膜和/或通过围绕所述衬底膜的所述边缘延伸的至少一个特征(482，2110C，2410C)连接在一起。

25.根据权利要求24所述的结构，其中(2100，2200，2500)两个相对部分中的至少一个包含多个突出部，所述多个突出部被设置成穿过所述衬底膜，任选地进一步穿过(2100)其上所述电路设计的导电区域或邻近(2200)所述区域并连接到所述另一部分。

26.根据权利要求24所述的结构，其中所述至少两个部分已经通过在它们之间建立的多个优选焊接的中间特征(2310D)连接，任选地至少部分地由所述部分的任一个的材料建立。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的结构，其中(2400，2500)所述连接器包含至少一个桥接部分(482，2110C，2410C)，所述至少一个桥接部分在所述衬底的所述边缘上延伸并连接所述至少两个相对的部分，任选地与所述至少两个相对的部分为整体式构造。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的结构，其中(2100，2200，2300)所述连接器限定从所述衬底向侧面延伸的突起部(2110C)，以用于与所述外部连接元件耦合。

29.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述衬底膜基本上是平面的或至少局部地呈现出基本上三维的形状，任选地是弯曲的、成角度的、倾斜的、凹部、袋子或穹顶形状的。

30.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述电路设计进一步包含至少部分地嵌入所述模制的至少一个塑性层内的多个部件(109)。

31.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器进一步包含多个电子和/或连接部件，任选地包含至少一个集成电路。

32.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器，任选地其主体构件和/或用于其的锁定框架包含至少部分地填充有所述模制塑料的腔(722)。

33.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述衬底膜包含选自由以下各项组成的群组中的至少一种材料：聚合物、热塑性材料、电绝缘材料、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯(PC)、共聚酯、共聚酯树脂、聚酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物(MS树脂)、玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、碳纤维、有机材料、生物材料、皮革、木材、纺织品、织物、金属、有机天然材料、实木、单板、胶合板、树皮、树皮绉、桦树皮、软木、天然皮革、天然纺织品或织物材料、棉、羊毛、亚麻、丝绸、其他自然生长的材料和上述材料的任意组合。

34.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述至少一个塑性层包含选自由以下各项组成的群组中的至少一种材料：弹性体树脂、热固性材料、热塑性材料、PC、PMMA、ABS、PET、共聚酯、共聚酯树脂、尼龙(PA、聚酰胺)、PP(聚丙烯)、TPU(热塑性聚氨酯)、聚苯乙烯(GPPS)、TPSiV(热塑性有机硅硫化橡胶)和MS树脂。

35.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述导电区域包含选自以下各项组成的群组中的至少一种材料：导电油墨、导电纳米颗粒油墨、铜、钢、铁、锡、铝、银、金、铂、导电粘合剂、碳纤维、合金、银合金、锌、黄铜、焊料、钛及其任何成分。

36.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述接触元件包含选自以下各项组成的群组中的至少一种材料：铜、银、金、铂、导电粘合剂、碳纤维、锌、黄铜、合金和银合金。

37.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中所述连接器包含选自由以下各项组成的群组中的至少一个特征：排针、压接连接器、弹力接触元件、弹簧加载接触元件、弹簧加载接触插针或滑片、接触焊盘、接触区域、接触插针、优选地带有导电材料壁和/或底部的孔、插座、母插座、公插头或插座、混合插座、插针插座和弹簧插针插座。

38.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其包含选自由以下各项组成的群组中的任选地包括在所述电路设计中或至少电连接或以其他方式可操作地连接到所述电路设计的至少一个特征：电子部件、机电部件、电光部件、发射辐射部件、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、辐射检测部件、光检测部件、光电二极管、光电晶体管、光伏设备、传感器、微机械部件、开关、触摸开关、触摸面板、接近开关、触摸传感器、大气传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、气体传感器、接近传感器、电容式开关、电容式按钮、电容式传感器、投射式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、电感式传感器、传感器电极、微机械部件、UI元件、用户输入元件、振动元件、发声元件、通信元件、发射器、接收器、收发器、天线、红外接收器或发射器、无线通信元件、无线标签、无线电标签、标签读取器、数据处理元件、数据存储元件、电子子组件、导光元件、光导、透镜、反射镜、覆盖所述连接器的接触元件的至少一部分的封装材料、电子部件或所述衬底膜上的其他特征、将所述连接器的接触元件或电子部件固定到所述衬底上的所述电路设计的导电粘合剂，以及将所述连接器固定到所述衬底的粘合剂。

39.一种系统，其包含根据前述权利要求中任一项所述的多层结构以及包含所述外部连接元件以经由所述连接器连接到所述多层结构的设备。

40.一种用于制造多层结构的方法(1800)，其包含：

获得(1804)用于容纳电子器件的衬底膜(102)，所述衬底膜具有相对的第一面和第二面(102A，102B)；

优选地至少部分地通过印刷电子技术提供(1806)电路设计(106)，所述电路设计包含在所述衬底膜的所述第一面和/或所述第二面上的具有导电材料的多个导电区域；

将电连接器(110，210，710，1110，2610)布置(1810，1820，1822，1824)到所述衬底膜，所述连接器包含多个导电接触元件，从而使得所述电连接器延伸到所述衬底膜的所述第一面和所述第二面两者，并且所述多个导电接触元件连接到所述电路设计的所述导电区域，与此同时被进一步配置为响应于将外部连接元件与在所述衬底膜的所述第一面或所述第二面上的或与所述衬底膜相邻的所述电连接器元件配合而电耦合到所述外部连接元件；以及

任选地通过利用注塑成型，在所述衬底膜的所述第一面和/或所述第二面和所述电连接器元件上模制(1814)优选地热塑性材料，以便将所述电连接器至少部分地嵌入所述材料中，任选地完全嵌入所述连接器的位于所述衬底背对所述外部连接元件(112)的相对连接面(102B)的面(102A)上的一部分，从而增强所述电连接器到所述衬底膜的固定。

41.根据权利要求40所述的方法，其包含任选地通过冲压、刺穿和/或压接来引导所述电连接器的一部分，任选地包含其一个或多个接触元件的一部分，穿过所述衬底膜的所述材料以在其中建立多个通孔。

42.根据权利要求40或41所述的方法，其包含为所述衬底膜提供通孔，所述电连接器随后被布置为穿过所述通孔，以便延伸到所述膜的所述第一面和所述第二面两者(1822)。

43.根据权利要求40至42中任一项所述的方法，其包含优选地通过粘结或胶合来固定所述电连接器。

44.根据权利要求40至43中任一项所述的方法，其包含成形(1812)，任选地热成形或冷成形所述衬底膜，所述衬底膜设置有所述电路设计的至少一部分以使其任选地成形为以便至少局部地呈现基本三维的目标形状。

45.根据权利要求40至44中任一项所述的方法，其包含将配对元件(1824)，任选地将锁定框架，附接到所述电连接器，以增强所述连接器到所述衬底膜的固定并且任选地相对于所述电连接器元件固定和/或引导所述外部连接器元件。

46.根据权利要求40至45中任一项所述的方法，其包含成形，任选地热成形或冷成形所述衬底膜，以限定用于容纳所述连接器(1910)的一部分的凹部(1920)，并且优选地在其底部布置通孔，所述连接器经由所述通孔延伸穿过所述衬底膜，其中所述凹部的成形任选地在将所述连接器提供给所述衬底之前或之后进行。

47.根据权利要求40至46中任一项所述的方法，其中所述布置包含相对于所述衬底配置包含成角度的或弯曲的表面和/或接触元件的连接器，使得所述成角度的或弯曲的表面和/或接触元件与所述衬底的相邻表面基本上对齐。

48.根据权利要求40至47中任一项所述的方法，其中所述连接器(110，210)包含至少两个部分(210A，210B，2110A，2110B，2210A，2210B，2310A，2310B，2510A，2510B)，任选地最初是至少两个分开的部件，所述至少两个部分布置在所述衬底膜的相对面上，并通过所述衬底膜和/或围绕所述衬底膜的边缘连接在一起。

49.根据权利要求48所述的方法，其中两个相对部分中的至少一个包含多个突出部，所述多个突出部通过冲压或具体地通过压接动作，任选地进一步通过(2100)所述电路设计的导电区域而穿过所述衬底膜设置以将所述突出部连接到所述另一部分。

50.根据权利要求48所述的方法，其中至少两个相对部分通过在它们之间建立的多个优选焊接的中间特征(2310D)连接，任选地至少部分地由所述部分的任一个的材料建立。

51.根据权利要求40至50中任一项所述的方法，其包含提供选自由以下组成的群组中的至少一种元件：所述衬底膜上的电子部件、覆盖所述连接器的接触元件的至少一部分的封装材料、所述衬底膜上的电子部件或其他特征、在所述模制塑性层的相对面上的第二衬底膜、将所述连接器或电子部件的接触元件固定到所述衬底的所述电路设计的导电粘合剂、将所述连接器固定到所述衬底的粘合剂、穿过所述衬底和/或一个或多个模制层的导电贯穿孔，以及任选地由模制材料限定以将所述外部连接元件固定到所述连接器的锁定构件。

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