CN1647595A - 电绝缘体和电子器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配备有导电图案(1)的电绝缘体(2)和一种包括上述绝缘体(2)和至少一个电子元件(30)的电子器件(10)。根据本发明，绝缘体(2)具有第一和第二面(2A、2B)，在第一和第二面之间定义了小于180度的角度，其中，绝缘体(2)的导电图案(1)在两个面(2A、2B)上延伸，该绝缘体(2)支撑导电图案(1)和电子元件(30)。导电图案(1)包括条形区域(1A)和具有比条形区域(1A)更大宽度的区域(1B)，区域(1B)适合于电接触电子元件(30)。例如，电子元件(30)是照相机。具有上述照相机的器件(10)特别适合用于移动通信设备中。

Description

电绝缘体和电子器件
本发明涉及一种配备有导电图案的电绝缘体。本发明也涉及一种配备有电子元件和具有导电图案的电绝缘体的电子器件。
本发明进一步涉及一种配备有电子器件的移动通信设备。
例如，上述的电绝缘体是在其第一侧面上存在导电图案的印制电路板。也可能在第二侧面或在绝缘体内的导电层中存在一个或多个导体。已公知的绝缘体是通过焊料或各向异性导电胶在其上提供一个或几个电子元件的载体。
电子工业的趋势是朝着器件的小型化。这种趋势表明其本身尤其努力地集成广泛的各种元件。实例是集成到印制电路板的电容和电阻，以及其中存在几个半导体器件和其它电子元件的多芯片模块。所述的趋势暗示着其中印制电路板用作元件的载体的器件的标准结构变得不适合。实际上，多芯片模块的使用使印制电路板用作互连的功能变得不重要。另外，印制电路板不再是元件的主要载体。
确实存在符合增强功能性以及小型化要求的希望。因而这里希望在其制造中，简单地形成电绝缘体。
因此，本发明的第一个目的是提供一种在开始段落中提到的电绝缘体，该电绝缘体适合于承载并互连元件，并符合关于小型化和增强功能性的要求。
本发明的第二个目的是提供一种在开始段落中提到的电子器件，其基于改善的电绝缘体，并且其中能够集成设备的几个功能。
本发明的第三个目的是提供一种包括根据本发明的电子器件的设备。
因为绝缘体配备有第一和第二侧面，它们之间的封闭角基本上小于180°，并且因为导电图案在第一和第二侧面延伸，所以实现了第一目的。导电图案包括每个都具有至少一个比条形导体的宽度更大尺寸的区域的多个条形导体。所述区域适合于要被与绝缘体一起组装的电子元件的电接触，所述的绝缘体用作导电图案的载体和元件的载体。
本发明的电绝缘体中的导电图案存在其表面上并且在多于一个侧面上延伸。与印制电路板相比，该绝缘体不是平面的，而基本上是块形的。这使它适合用作模块和电子元件的载体。由于导电图案在几个侧面上延伸，所以考虑到元件的功能或考虑到小型化，可以将元件放置在最有利的位置中。此外，如果导电图案在较高电压下传输信号，那么可以选择导电图案的设计，以便符合法定安全要求。然后，因为使用了模制技术和模具用于制造，所以可以根据需要确定绝缘体的形状。另外，使用模具进行制造使侧面能够变得很平，其适合于组装元件。较大尺寸的区域为电子元件与例如焊料、胶、或金属的电接触提供了机会。
另外，在绝缘体内部基本上没有导体。因为可以在侧面上提供连接，并且下侧面也可以用于连接，并且因为由于集成化使得待互连的电子元件的数量保持有限，所以在绝缘体中设置导体没有必要。这样，因为其中定义导电图案的层具有很小的厚度，所以导体具有很小的尺寸。在器件的制造期间，所述具有导电图案的层存在于随后被清除的临时载体上。可替换地，相同的导电图案可以包括相对较大宽度的导体。这样，导电图案能够包括具有10μm和500μm宽度的导体。如果需要的话，绝缘体内部不存在任何导体并不排除用任何保护层来覆盖绝缘体的表面。如果二者都不排除的话，一些导体，尤其具有小宽度(例如5-20μm)的导体被绝缘体的表面层覆盖。
在有利的实施例中，空腔或开口出现在绝缘体中用于安装电子部件。通过空腔或开口确保电子元件至少部分地、并优选尽可能多地位于绝缘体的尺寸内。由此大大地减小了具有电子元件的绝缘体的整个体积。另外的优点是能够以简单的方式实现绝缘体和元件之间的机械连接。不仅能够选择绝缘体的形状以使得元件固定在绝缘体中，而且能够借助于能够在绝缘体和元件之间流动的粘合层或合成树脂进行密封。则空腔提供下述优点，例如可以在空腔中提供粘合层，而胶体不会在绝缘体的整个表面上散布。
在另外一个实施例中，空腔具有底部和侧壁，导电图案在空腔的侧壁上和可选地在空腔的底部上延伸，同时在空腔中提供用于电子元件的电接触的连接区域。空腔中导电图案的存在确保简单的电接触。例如，这对例如用于移动电话的扬声器和蜂鸣器的部件是有利的。
在另一实施例中，开口从第一侧面一直延伸到与第一侧面相对分开的第三侧面，以便将第一部件放置在第一侧面，第二部件放置在第三侧面，这些部件与插入体一起构成电子元件。例如，电子元件是透镜为第一部件，光敏半导体元件为第二部件的照相机。然后，根据绝缘体的第一和第三侧面之间的距离定义透镜与半导体元件之间的距离。
在其实际实施中，至少多个条形导体在各自末端处配备有各自区域，这些区域充当连接区域并位于闭合的、优选是矩形的布置中。然后，所述的闭合布置围绕在第一侧面的开口。连接区域通过提供的焊料或金属连接片(凸块)连接到半导体元件的连接区域。这种修改也适用于其它没有开口的实施例，例如半导体元件集成到电绝缘体中的情况。
而且，除了第二侧面之外，绝缘体优选还具有与第一侧面相对分开的第三侧面，导电图案从第一侧面越过第二侧面延伸到第三侧面上。特别地，如果绝缘体用于将几个电子元件组装在一起，那么利用第一侧面和第三侧面就很重要。一个实例是第一侧面是提供功能元件的前面，而第三侧面是限定功能所需的电子部件和导电连接的后面。另一个可能性是元件存在于第一侧面和第三侧面。优选地，第二侧面配备有其中存在导体的凹陷部分以避免破坏导体。
有各种可能性使绝缘体与其它部件接触。首先，可以为外部接触限定具有较大直径的连接区域。可以用焊料、胶体、或金属实现接触。然后，绝缘体为在导电图案中安装天线或定义天线提供充分的空间。对于集成具有电池连接区域的空腔，也有充分的灵活性。在导电图案位于相对于第一侧面轻微凹陷的情况下是有利的。例如，可以通过其中导电图案层存在于能够相对于导电图案层被有选择地蚀刻的临时载体上的方法来实现上述凹陷位置。然后相对于导电图案层提供轻微的不足蚀刻(underetch)，由此形成空隙，该空隙由所提供的绝缘材料，例如合成树脂填满，产生凹陷的情况。
在接触的有利修改中，至少多个条形导体具有各自的条形末端，所述末端至少基本上平行定向并存在于第一侧面。这种修改很适合于提供具有导体轨迹的柔性箔片。优选地，通过各项异性导电胶实现导体轨迹与条形导体之间的连接。最终的连接是稳定的。根据本发明的绝缘体中的这种解决方案的优点在于假设导体轨迹上的信号允许，原则上单个柔性箔片已足够。
在另一种修改中，连接器用于接触。正像柔性箔片能够粘结到绝缘体一样，连接器可以同样简单和有效的方式连接到绝缘体。
另一个可能性是该绝缘体包括柔性部分。上述的柔性部分可以用于到部件的特殊连接，以便使绝缘体适应希望的形状或用作接触部分。由于在多于一个步骤中提供绝缘材料，在每个步骤中使用所希望的绝缘材料从而使第一部分配备有弹性绝缘材料，第二部分配备有硬的、非弹性的绝缘材料，所以实现了上述柔性部分。可以用两个模具来实现上述过程，但也可替换地在具有两个或多个室的模具中实现。非弹性材料的实例是环氧化物和填满的热塑性材料。弹性材料的实施是聚酰亚胺、苯环丁烯、和未填满的热塑性材料。
因为提供根据本发明的电绝缘体，所以实现了提供这种在开始段落中提及的、其中能够集成设备的各种功能的电子器件的本发明的第二目的。在器件中，根据本发明的绝缘体执行载体和电接触的功能。在此可以以希望的形状制造绝缘体，实现使电子器件最佳小型化。此外，本发明还具有超过其中在绝缘体上提供带有胶体的导电图案的解决方法的优势，该优势是所需要组装的步骤减少一个，并且然后没有胶体残留在后面。另外，导电图案可以容易地沿空腔和开口的侧壁延伸，这在公知的解决方案中是不可能的，或者至少不是在工业上可接受的量级上。
电子器件的优势特别是可以将彼此之间具有功能性相互关系的几个部件提供在绝缘体上，而这些部件不必在绝缘体的同一侧面上。
此外，根据本发明的器件提供了在电子元件和它们的电子控制之间产生分离的可能性，而为此不需要两个载体，或者控制不定位在功能元件之间，也就是在用户可访问的界面处。功能元件可以提供在第一侧面，电子控制位于与第一侧面相对分开的第三侧面。此外，电子控制的载体可以通过柔性部分连接到电子元件的载体。
器件的另一优势是能够用简单的方式从电子绝缘体除去待组装的元件。这使得当不再使用该器件时，分别地收集这些元件变得可能。元件也能够分开地连接到绝缘体。而且，如果需要修理或升级功能，可以用这种方式替换元件。
电子元件的实例是半导体元件、照相机、麦克风、平面显示器、扬声器、无源部件、天线、键盘、和用于机械指示数字、功能、单词等的类似元件。例如有利的结合是显示器和用作显示器控制单元的半导体元件的结合。经绝缘体的导电图案的连接可以很短；同时它提供了分别将显示器和半导体元件定位在不同位置的可能性。
在有利的实施例中，提供了如权利要求4中定义的电绝缘体，其中第一部件是光敏半导体元件，第二部件是光学透镜，一起构成照相机。因此，电绝缘体不仅用作载体和用于电接触，而且也用于限定透镜和半导体元件之间的距离。另外，用这种方式实现照相机的显著小型化。
在另一实施例中，提供电气和机械地连接到电绝缘体的显示器，并且构造导电图案以便将来自光敏半导体元件的信号传输到显示器。将来自例如在移动电话中、在摄像机中、以及在数字摄影设备中的照相机的信号传递到显示器。从照相机到显示器的整个可视链存在于根据本发明的器件中的一个载体上。这使得在它传送给用户之前能够将这种器件作为实体制造并测试。另外，这种可视链的集成提供了优化相关视频处理的可能性并省去处理中的复杂的中间步骤。
在另一实施例中，第二照相机存在于器件中，该照相机包括透镜和光敏元件，当第一照相机朝向器件的第一侧面定向时，第二照相机朝向器件的第三侧面定向。根据本发明，至少两个照相机存在于器件中，并定向在相反的方向。照相机优选地固定在独立于外壳的载体上，并且同时通过该载体实现来自照相机和到照相机的电连接。这里照相机的透镜和/或光敏元件可以是不同的，例如关于透镜的焦距和光学性能以及元件的分辨率，选择一个照相机以从短距离捕获图像，特别地可达1m，选择另一个照相机从较长的距离捕获图像，特别地为1m以及更远。
根据本发明的电绝缘体特别优选的是照相机的载体，以便透镜和光敏元件位于绝缘体的任一侧，开口存在于透镜和元件之间的绝缘体中。因此，该绝缘体用于定义距离，用于提供机械支持，以及用于电接触。该载体也非常适合于将照相机机械地固定在其它支撑体或移动通信设备(例如移动电话、膝上电脑、或PDA)的外壳上。例如，由于将载体加工成形以匹配其它物体和/或外壳的形状，或者载体具有与其它载体互补的形状，所以上述情况可以实现。在特别有利的实施例中，电绝缘体是这两个照相机的载体。由此实现了组装最小化，利用了导电图案的多边存在，并保护了照相机的相互定位。显示器也可以存在于该共享载体上，这简化了电控制和电接触。
而且，对设备来说非常优选的是包括用于接通和断开第一和/或第二照相机的装置、和用于在显示器上显示或不显示由照相机捕获的图像的装置。这些装置可以是增强用户友好性的键形式，或者可替换地是能够通过触摸屏激活的显示器上的目录或按钮。
存在于显示器侧面的照相机优选地位于其上面。而且，可以通过适当的弯曲角度和对电绝缘体的形状的适当定义，相对于显示器定位照相机；也就是说，由透镜的和元件的中心定义的照相机的轴线可以相对于显示器的垂直线包围0°和20°之间的角度。因为当用户观看显示器时，照相机瞄准用户的脸，所以这是有利的。
该设备也可以配备有这样的装置，通过该装置可以将设备放置在底面(例如台、轨道等)，而设备没有翻倒，并且通过该装置可以将设备调节到相对于底面的理想角度。因而用户可以放下该设备，如果该设备被用作全景的数字照相机，尤其在电视会议的情况下，则这是非常有优势的。
电子器件可以有利地用于移动通信设备(例如移动电话、膝上电脑、和其混合形式)中。这样的优点是增强的功能性和进一步的小型化。可以实现功能元件和电子驱动之间的空间分离。
将参照附图更详细地说明根据本发明的电绝缘体、电子器件和设备的这些和其它方面，其中相同的部件给出了同样的参考数字，其中：
图1是包括紧凑型照相机的器件的第一实施例的图解的、透视的分解图；
图2是相对于图1的视图旋转了180°，处于组装状态的图1的器件的概略透视图；
图3至6是处于制造的连续阶段的绝缘体的概略透视图；
图7以概略透视图显示了绝缘体的第二实施例；
图8以概略透视图显示了包括图7中所示的绝缘体的器件的第二实施例；
图9以概略透视图显示了绝缘体的第三实施例；以及
图10是包括图9的绝缘体的器件的第三实施例的概略透视图。
图1是根据本发明的包括紧凑型照相机的电子器件的图解的、透视的分解图。图2以透视图图解地显示了处于相对于图4成180度的组装状态的该器件。例如参见图1，器件10包括在此由PPS(聚亚苯基硫化物)构成的合成树脂载体2，在其中提供了开口20，在开口20中固定有布置在圆柱形支架45中的光学透镜40。在开口20的另外一侧，条形导体1的各自末端1A上的连接区域1B的矩形封闭形状8存在于载体2的平整表面2A上。导体1直接延伸到处于封闭形状8的一侧的表面2A的末端，在此存在有条形导体1的另外末端1C。存在于封闭形状8的另外三侧的条形导体1部分地分布在表面2A上，而余下的部分地分布在与表面2A垂直的绝缘体2的两个侧面2B、2C上。然后，存在于封闭形状8的后部的导体1分布在两个侧面2B、2C上。由于这个原因，该实例中的器件10特别地紧凑。此外，其制造简单并且廉价。
另外，通过框架50将光敏半导体元件30，所谓CCD(电荷耦合器件)或COMS(互补金属氧化物半导体)传感器30，靠着载体2的表面2A固定。然后，传感器30的光敏区域31A对着绝缘体2中的开口20，并且传感器30的连接区域32通过电传导固定在位于封闭形状8中的条形导体1的连接区域1B上。图2再一次从不同的侧面显示了此时处于组装状态的器件10。可以在导体1的末端1C处取消和/或传递来自器件10的信号，例如因为在三个方向上的紧凑性，所以器件10特别适合于在移动电话(未示出)内。
图3至6图解地显示了有利实施例中的上述器件10的制造。
图3表示制造的起点，载板3包括第一层4，这里为30μm厚的铝层4，和存在于第一层上的第二导电并且更薄的层5，这里层5由铜制造并具有10μm的厚度。在其上，也就是在第二层5上，通过光刻法形成二氧化硅的哑铃形掩模，因此通过使用氯化铁的水溶液蚀刻除去掩模外边的第二层5的铜，由此在载板3中形成凹陷6，由于通过相同的蚀刻剂除去第二层5的另外部分和第一层4铝的一部分，所以完成了该凹陷。
图4显示了该方法中的下一步骤，其中弯曲载板3。为了该目的，在载板3的背面提供直线槽L，以便易于将载板3弯曲90度的角度。随后两次将载板弯曲近似90度，以便形成载体2的平整侧面2A和每个都相对于侧面2A包围90度角的两个平整侧面2B、2C。现在可以将要封装在载体内的电子元件放置在所希望的位置上。实例是无源和有源元件。
图5显示了下一步骤之后的器件，在该步骤中，将器件10放置在模具中(未示出)，因此通过借助于紧靠着载板3注入例如PPS材料的注入制模来形成电绝缘体2。用绝缘体2的一部分也填满凹陷6。然后，在该实例中借助蚀刻，从载体3的第一层4的侧面除去这么多，以达到用绝缘体2的一部分填充的凹陷6。
图6显示了根据本发明获得的、具有绝缘体2的器件10，绝缘体2具有在其表面中凹陷并在两个毗连(在本实例中互相垂直的)侧面之上延伸的导电图案1。该实例中的导电图案包括一端处的环形部分，其非常适合于通过焊料或胶体电连接电子元件。然后电绝缘体2用作导电图案的载体，也用作电子元件的载体。
根据本发明的器件的制造不限于实施例中所描述的方法。对于制造来说重要的是基于能够弯曲并包括导电图案的载板。然后有利的是载板的第一层形成在提供绝缘材料之后除去的机械支撑。用上述的实施例另外获得绝缘体中导电图案的凹陷和固定。然而，可替换的实施例是同样可以想到。可替换材料尤其可用于载板，也就是形成其部分的层。绝缘体也可以由多种可替换材料形成，例如陶瓷材料或环氧合成树脂材料(的浆料)。
图7显示了根据本发明的电绝缘体2的另一实施例。图8显示了对应的电子器件10。用参照图3至6描述的方式制造绝缘体，使用具有所希望的形状的模具。该过程不仅产生开口20，而且还产生具有侧壁61和底部62的空腔60，导电图案一直延伸到底部62。如图6中所示，空腔60适合于容纳例如扬声器63和蜂鸣器64的元件。器件10还配备有与器件10的互相远离的侧面2A、2C对齐的两个透镜40和两个光敏半导体元件30。然后，一个透镜40和一个光敏半导体元件30与插入的电绝缘体一起形成照相机。为了实现此目的，导电图案从第一侧面2A经第二侧面2B延伸到第三侧面2C。
为了用适当的方式控制所有的电子元件，与外部世界的电接触是必需的。用连接到接触区域70的柔性箔片(未显示)实现该接触，在接触区域70上导体1的末端71基本上平行地排列。注意导体1来自多种元件30、63、64。导体1优选地具有大约20至50μm的宽度并优选地分开40与80μm之间的距离。还注意在接触区域70之外，导体轨迹具有不同的宽度；在实施例中，连接到蜂鸣器和扬声器的导体1具有近似200μm的宽度，每一上述轨迹都以在接触区域70中的三个导体1结束。
图9显示了根据本发明的电绝缘体2的第三实施例，图10显示了对应的电子器件10。该实例中的绝缘体是移动电话的大量的所希望的电子元件的载体。特别地，这些元件是给用户提供界面的元件。在绝缘体2的背面2C(未显示)，导体1提供了元件之间的互连，并且提供连接区域以放置实现所需控制功能的元件。也能够在该侧面定义柔性箔片或连接器的接触区域。为照相机的半导体元件、扬声器63、蜂鸣器64、显示器65、键66、触摸屏67、灯68(优选为发光二极管)、和麦克风69提供连接，图9由跟随有A的参考数字(例如30A)显示元件的连接。注意该绝缘体具有这样的优点：在没有必须通过连接器或柔性箔片实现的连接的情况下，也能够实现照相机(的半导体元件30)和图像屏65和键66和/或触摸屏67之间的直接连接。因此连接的数量有利地减少了，而且能够在组件中互相地调节照相机41和图像屏65。
还注意该实施例中的导体1位于侧面2B的凹陷中，由此阻止可能的破坏。然而，当使用上述的产生导电图案的凹陷位置的制造方法时，无论如何都不会出现这样的破坏。
在该实施例中，提供驱动触摸屏67的导电图案包括柔性部分。由于载板的一部分配备有例如代替PPS的聚酰亚胺的弹性合成树脂，所以形成了柔性部分。也可以用这种方式集成绝缘体2的两个部分之间的连接器和柔性连接。

Claims (12)

1、一种配备有导电图案的电绝缘体，该绝缘体配备有第一和第二侧面，在第一和第二侧面之间存在基本上小于180度的包围角，其中导电图案在第一和第二侧面上延伸并包括多个条形导体，每个条形导体都配备有至少一个比条形导体的宽度更大尺寸的区域，该区域适合于与要和绝缘体一起组装的电子元件电接触，所述的绝缘体被用作导电图案的载体和元件的载体。
2、如权利要求1中所述的电绝缘体，其特征在于：在该绝缘体中提供空腔或开口，用于安装电子元件。
3、如权利要求2中所述的电绝缘体，其特征在于：空腔具有底部和侧壁，导电图案在侧壁上并可选择地在空腔的底部上延伸，同时在空腔中提供用于电子元件的电接触的连接区域。
4、如权利要求2中所述的电绝缘体，其特征在于：开口从第一侧面一直延伸到与第一侧面相对分开的第三侧面，以便将第一部件放置在第一侧面，将第二部件放置在第三侧面，这些部件与插入体共同定义电子元件。
5、如权利要求1或4中所述的电绝缘体，其特征在于：至少多个条形导体在各自的末端处配备有各自的区域，该区域作为连接区域并位于闭合的、优选是矩形的布置中。
6、如权利要求1中所述的电绝缘体，其特征在于：
绝缘体具有与第一侧面相对分开的第三侧面，和
导电图案从第一侧面越过第二侧面延伸到第三侧面上。
7、如权利要求1中所述的电绝缘体，其特征在于：至少多个条形导体具有各自的条形末端，所述的末端至少基本上平行定向并存在于第一侧面。
8、如权利要求1中所述的电绝缘体，其特征在于：条形导体具有在10和500μm之间的宽度。
9、一种配备有电子元件和电绝缘体的电子器件，该电绝缘体配备有如前述权利要求中任一项所述的导电图案。
10、如权利要求9中所述的电子器件，其特征在于：提供如权利要求4中所定义的电绝缘体，其中第一部件是光敏半导体元件，第二部件是光学透镜，它们一起构成照相机。
11、如权利要求10中所述的电子器件，其特征在于：
提供电气以及机械地连接到电绝缘体的显示器，和
构造导电图案以便将来自光敏半导体元件的信号传输到显示器。
12、一种用于移动通信的设备，配备有如权利要求9至11中任一项所述的电子器件。
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