本發(fā)明涉及一種液體浸漬轉印方法、已應用該液體浸漬轉印方法的3d對象以及用于這樣的液體浸漬轉印方法的系統(tǒng)。

背景技術：

將電子器件與3d對象集成的方法在本領域中是已知的。例如，us2014/0257518描述了生物電子設備和制作這樣的設備的方法。us2014/02575的設備包括經(jīng)由3d(3維)打印形成的支架。該設備還包括經(jīng)由3d打印形成的生物制品和電子設備，其中生物制品和電子設備與支架交織或者被耦合到支架。電子部件可以例如包括硬導體、軟導體、絕緣體和半導體中的至少一種。支架可以由合成聚合物和天然生物聚合物中的至少一種形成。生物制品可以包括動物細胞、植物細胞、細胞器、蛋白質和dna(包括rna)中的至少一種。

led正在實現(xiàn)照明領域的革命。技術不再局限于具有標準器材的玻璃燈泡和燈管。led很小并且可以被組合或嵌入在各種各樣的材料(玻璃、硅氧烷、木材、塑料、織物)中。這為照明設計者開辟了全新的世界。例如，有機形狀的燈具是很有吸引力的產(chǎn)品。因此，尋找允許用led占據(jù)大且有機形態(tài)的對象。

傳統(tǒng)上，led如同其他半導體裸片一樣通過平面2d印刷電路板上的自動挑選和放置裝備來組裝。這些電路板可以是剛性或柔性的。如線性led條的柔性印刷電路板可以以2d組裝，但是可以在一定程度上被彎曲和扭曲。這已經(jīng)開辟了大量新的照明應用。

具有某種3d照明外觀的產(chǎn)品可以通過例如將led條插入到與光導組合的透明3d形狀之內(nèi)來制成。這種方法受到條的彎曲能力、條上led的間距以及光導的光學設計和效率的限制。

更先進的3d電子照明設備可以通過模塑互連設備(mid)來制成。在這樣的技術中，導電軌道形成在利用專用聚合物材料模塑的產(chǎn)品上。允許led以任何角度和方向放置。然而，非挑選和放置的解決方案優(yōu)選用于異形表面，因為用電子器件占據(jù)這樣的表面將要求在接收載體基板或以“任何角度”放置工具方面具有大的操控自由度，這是昂貴的解決方案。可以使用的電子器件的一個示例是oled。柔性oled具有能夠提供自由形式發(fā)光形狀的可能，但這些仍處于早期開發(fā)中。

因此，有興趣將諸如led的電氣部件以及如傳感器、太陽能電池等的其他電氣部件提供至(復雜形狀的)3d對象。然而，目前已知的技術通常在柔性、電功率、技術的簡易度、可以生成/處理的3d對象的復雜度等之間具有次優(yōu)的折中。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一個方面是提供用于將電子器件施加到3d對象的替代方法，其優(yōu)選地進一步至少部分地消除了上述缺點中的一個或多個。本發(fā)明的又一方面是提供可以用于將電子器件施加到3d對象的這樣的方法的替代裝置，其優(yōu)選地進一步至少部分地消除了上述缺點中的一個或多個。此外，本發(fā)明的另一方面是提供例如通過這樣的(替代)方法可獲得的且優(yōu)選地進一步至少部分地消除了上述缺點中的一個或多個的替代3d對象。

在本發(fā)明中，除其他外，我們建議了一種用于實現(xiàn)具有例如基于無機led的發(fā)射表面的3d形狀電子設備的方法。我們的目標是使用浸漬技術的方法轉印預制的平面組件(利用各種現(xiàn)有的或修改的基板制作和部件p&p(“挑選和放置”)方法)。預制平面幾何體可以基本上遵照應用的預想3d最終結構。本發(fā)明可以通過使用標準平面2d電路裝置和組裝技術實現(xiàn)真實3d形狀電子設備的劃算制作。使用例如led作為光源允許光色、光輸出(光通量)、部件選擇(沿著開發(fā)路線圖)中的大的靈活性，這對于oled解決方案將不是這樣的。此外，除其他外，我們在本文中建議完全數(shù)字控制的制造方法，以非常靈活和個性化的方式制成由例如led封裝、非照明電子部件、無源電部件和導體軌道等構成的電氣電路裝置，并允許從最少數(shù)目的構成元件產(chǎn)生各種最終產(chǎn)品(多樣性)。這將實現(xiàn)小系列的個性化照明產(chǎn)品的劃算制作。這樣的方法或方法在此稱為(一種)“混合增材制造”(方法)。

液體浸漬轉印也被稱為水轉印印刷、水制圖印刷、水制圖技術、浸漬印刷、水轉印印刷、水轉印成像、立體印刷等。它是將印刷設計施加到三維(3d)表面的方法。水制圖方法可以用于金屬、塑料、玻璃纖維、玻璃、(硬)木材、陶瓷及各種其他材料。然而，還可以應用到甚至是來自生物或人體源的其他材料。歸因于部件被浸入水中的事實，液體浸漬轉印也通常被稱為“水浸”。然而，原則上也可以應用其他液體。因此，本發(fā)明不限制于使用水作為液體的轉印方法。“液體”在本文中也被指示為“轉印液”。

除其他外，ep2495109描述了水轉印印刷方法廣泛用于裝飾各種各樣的物品。膜可以被施加到所有類型的基板。在大多數(shù)情況下，如果物品可以被浸入水中并可以使用傳統(tǒng)技術來刷漆，那么可以使用水制圖印刷方法。液體壓力轉印是已知的，在液體壓力轉印中，通過預先將具有轉印墨的適當?shù)乃苄赞D印圖案施加在水溶性膜(夾持片)上而制成的轉移膜設置在在轉印罐(轉印液)中，使得轉印膜浮在轉印液上，并且，當轉印膜(水溶性膜)被轉印液(簡言之，水)潤濕時，對象被壓到轉印罐中的液體上同時對象與轉印膜處于接觸中，并且使用液體壓力，膜上的轉印圖案被轉印并形成在對象的表面上。如上文所描述的，在轉印膜上，轉印圖案預先利用墨形成(印刷)在水溶性膜上，并且轉印圖案的墨處于干態(tài)中。因此，在轉印期間，需要將活化劑、稀釋劑等施加到轉印膜上的轉印圖案，以使轉印圖案返回到如同緊接在轉印圖案的印刷之后的狀態(tài)那樣的濕態(tài)，即，使轉印圖案返回到實現(xiàn)粘合特性的狀態(tài)，并且這被稱為活化。然后，在轉印之后，半溶解的水溶性膜通過水洗等被從對象去除，對象被從轉印罐中去除，并且此后，對象被干燥。為了保護形成在及轉印到對象上的裝飾層，在許多情況下，對對象施加面漆。

在上文的段落中，描述了一般浸漬轉印方法的一個實施例。其中的元件可以用在目前所描述的方法中，但也可以進行修改。

如上文所指示的，我們在本文中建議使用液體浸漬轉印方法將電子部件施加到表面，特別是如曲面的復雜表面。

在第一方面中，本發(fā)明提供了液體浸漬轉印方法，用于將電子布線和電子部件中的一種或多種施加在3d對象(部分)上，該方法包括：

-在箔準備階段中，提供箔(在本文中也被指示為“轉印膜”)，特別是在固體載體上的箔；

-在電子器件準備階段中，將電子布線(“導電軌道”)和電子部件中的一種或多種，特別是電子布線和電子部件兩者，提供至箔，以提供所述電子器件；

-在液體施加階段中，去除(可選的)固體載體并將箔布置在液體中或液體上；

-在轉印階段中，特別是通過3d對象至少部分浸漬在液體中，將電子布線和電子部件中的一種或多種轉印到3d對象。

驚喜顯現(xiàn)的是，本方法在靈活性、電功率、技術的簡易度和可以生成/處理的3d對象的復雜度方面提供了優(yōu)點。被考慮的諸如膜插入模塑、3d打印和折疊、使用紙質電路、使用可伸展基板、使用薄箔或v切割pcb等的其他技術可能在這些方面中的一個方面是更好的，但在其他方面顯得更差(至少對于目前的對象)。然而，目前提供的方法在靈活性、電功率、技術的簡易度和可以使用或產(chǎn)生的3d對象的復雜度中的兩個或更多個所指示期望的特征之間提供了驚人好的折中。

3d對象原則上可以是任何對象。對象的一部分，或整個對象可以被浸沒液體中。浸沒在液體中的部分是對象的轉印電子布線和/或電子部件的那部分(其將至少部分地或甚至完全地被浸沒(即浸漬))。對象的這一部分(在本文中也被指示為對象部分)可以是平的或彎曲的。對象部分可以包括一個或多個曲度；它可以是“異形”的。將電子器件施加到基本上平的表面可以通過若干種方法完成；當電子器件(及印刷設計)必須被施加到不平的對象時，本發(fā)明的方法尤其具有實質上的競爭優(yōu)勢。然而，本發(fā)明不限制于不平的3d對象部分的應用。因此，特別地，3d對象包括可以包括一個或多個曲度的不平的3d對象部分。3d對象，或者特別是3d對象部分可以具有復雜形狀。

3d對象可以是不具有具體使用功能(除了(要被施加的)電子器件之外)的藝術對象，它可以是具有藝術元素的功能對象，或者它可以是實質上的功能對象。(功能)3d對象的示例是例如：頭盔，儀表盤，家具(書桌、飯桌、椅子、櫥柜等)，工具，家用器具，玩具，燈罩，智能電話套，照明燈具，要安裝到墻壁或天花板的照明設備，醫(yī)療設備，服飾(諸如衣服、鞋子、靴子等)，可穿戴設備(即用于穿戴的設備(可穿戴設備的示例是例如：手表，眼鏡，隱形眼鏡，電子紡織品及智能織物，發(fā)帶，便帽及帽子，諸如戒指、手鏈的珠寶，以及被設計成看起來像耳飾的助聽器類設備))等。這樣的3d對象部分可以包括例如一個方向上的彎曲或兩個方向上的曲度。另外或備選地，3d對象部分可以包括相對于彼此呈角度(角度不等于180°)布置的兩個或更多個面。本領域的技術人員將理解，何種種類的3d對象可能是適于液體浸漬轉印方法。如上文所指示的，本發(fā)明不限制于對具有不平的3d對象部分的3d對象的應用；即，本發(fā)明還可以應用到平的3d對象(部分)。

短語“將電子布線和電子部件中的一種或多種施加在3d對象上”尤其指示電子布線和電子部件中的一種或多種可以被施加在3d對象部分上。在本文中，術語“電子器件”尤其至少指代有源電子部件。此外，術語電子器件可以可選地還包括布線(電學上連接這樣的電子部件)。因此，術語“電子器件”在本文中可以指代電子布線和電子部件，但尤其至少指代電子部件。此外，在一個實施例中，術語“電子器件”還可以指代電路(包括(有源)電氣部件)。

本發(fā)明特別地涉及將諸如固態(tài)光源、傳感器、電子太陽能電池的有源電子部件提供至3d對象(部分)。然而，本發(fā)明還可以用于僅將電子布線施加到3d對象和/或諸如電子觸摸按鈕的無源電子部件(不過，這樣的元件還可以可選地包括：有源元件，諸如指示按鈕和/或指示按鈕或系統(tǒng)的狀態(tài)的固態(tài)光源；或感測觸摸的傳感器等)。因此，在(液體浸漬轉印方法或3d對象等的)一個實施例中，電子部件包括固態(tài)光源、傳感器、電子太陽能電池、電子觸摸按鈕、用于電池的空間、固態(tài)功率存儲設備(例如超級電容器)、電氣接口(連接器)、無源部件(諸如電阻器、電感器、電容器)等中的一種或多種。在一個實施例中，術語“電子部件”還可以包括多個(不同的)電子部件。此外，術語“電子布線”可以指代單個電子接線或多個電子接線。術語“電子器件”可以例如指代一個或多個電子部件和電子布線的一個集合的組合，其是功能上耦合的，但也可以指代多個這樣的集合，其中集合可以是或可以不是功能上耦合的。例如，可以提供具有兩個獨立光源和電子電路的3d對象。

本文中的電子器件不一定是閉合電路的一部分。例如，功率源可以在應用本方法之前或之后被整合到3d對象中。此外，該功率源及電子器件可以諸如經(jīng)由連接器而物理上耦合到功率源(然后形成電路)。然而，備選地或另外地，電子器件可以經(jīng)由感應電力傳輸(inductivepowertransfer)而被供電。在后一實施例中，電子器件可以包括閉合電路，特別地還包括可以被感應式充電的設備，諸如充電線圈(如本領域的技術人員已知的)。還可以應用其他方式的無線充電，諸如電容性充電。因此，電子器件可以被配置為經(jīng)由與電功率源的物理接觸或經(jīng)由與電氣(無線)功率源的無線接觸來充電。因此，在一個實施例中，3d對象可以進一步可選地包括用于將電子器件電子地連接到功率源的兩個或更多個連接器。備選地或另外地，電子器件可以包括這樣的可以無線充電的設備，諸如例如充電線圈。

如上文所指示的，在箔準備階段中，提供箔，特別是固體載體(“支撐”)上的箔。一般而言，箔是可以在液體施加階段中溶解在液體中的、相對薄的層。固體載體可以用于例如在施加電子器件階段的期間和/或當施加印刷設計時支撐箔。

如本領域中已知的，固體載體和箔通常以這樣的方式被應用，使得固體載體可以相對容易地去除。箔特別至少部分地、更特別完全地可溶解于液體中。因此，箔的材料及液體可以被選擇為使得箔具有適當?shù)牟δ?，諸如接收印刷設計、電子布線和電子部件中的一種或多種。可以應用例如水作為液體。更通常地，液體可以特別地包括水性液體，例如水、或水與另一液體(諸如用于箔的溶劑)的組合。例如，在一個實施例中，液體可以包括水與(異)丙醇和乙醇中的一種或多種的混合物。特別地，液體被選擇為使得其能夠(至少部分地)溶解箔。在一個具體實施例中，箔包括液體可溶性材料?？扇苡谒蛩砸后w的箔材料可以是聚乙烯醇(pva)。因此，在一個實施例中，液體包括水性液體，并且尤其是箔包括可溶于液體的材料。此外，在又一實施例中，可溶于液體的材料包括聚乙烯醇。

此外，如上文所指示的，可以提供印刷設計。這種印刷設計可以特別地用于裝飾目的和/或用于提供針對電子布線和電子部件中的一種或多種的支撐層或結構。一般而言，是要被轉印到3d對象的這種印刷設計，而箔(材料)可以基本上溶解于液體中。浸漬印刷中的印刷設計在本領域中是已知的。印刷設計在本領域中也被稱為“圖形圖像”。另外，這種印刷設計可以是基本上藝術的、基本上功能的、或兩者的組合。印刷設計可以例如通過印刷機來印刷。因此，在一些實施例中，固體載體可以是柔性的。為提供這樣的印刷設計，特別地，可以應用諸如凹版印刷、噴墨印刷等的印刷方法?？蛇x地，在將箔施加到支撐之前，印刷設計可以生成。在又一實施例中，在將箔施加到支撐之后，印刷設計被生成到箔。因此，在一些實施例中，箔準備階段和電子器件準備階段中的一個或多個還可以包括將印刷設計提供至箔?？蛇x地，印刷設計的一部分可以在箔準備階段期間生成且印刷設計的一部分可以在電子器件準備階段期間生成。關于在電子器件準備階段期間生成設計的一個實施例，這可以包括以下各項中的一項或多項：(i)在將電子布線和電子部件中的一種或多種施加到箔之前施加該設計，(ii)在將電子布線和電子部件中的一種或多種施加到箔的同時施加該設計，(iii)在將電子布線和電子部件中的一種或多種施加到箔之后施加該設計。再次，可以在較早的階段期間提供設計的一部分，并在隨后的階段期間提供設計的一部分。因此，在一個實施例中，在將電子布線和電子部件中的一種或多種施加到箔之后，印刷設計被生成到箔。

特別地，印刷設計可以基本上基于丙烯酸墨。因此，在一些實施例中，印刷設計包括丙烯酸墨，并且液體可溶性材料包括聚乙烯醇(pva)。備選地或另外地，印刷設計可以包括環(huán)氧-丙烯酸酯、聚氨酯-丙烯酸酯及聚酯-丙烯酸酯等中的一種或多種。因此，印刷設計特別地基于丙烯酸材料，諸如丙烯酸墨。特別地，印刷設計的材料基本上不溶于液體中。以這種方式，印刷設計可以在基本上沒有箔(其可以溶解在液體中)的情況下被轉印到3d對象。

在箔(特別是包括印刷設計)上，提供電子布線和電子部件中的一種或多種。在一個具體實施例中，電子器件準備階段包括將所述電子布線印刷或涂覆在所述箔上。替代印刷或涂覆電子布線或者除印刷或涂覆電子布線之外，(還)可以應用一種或多種其他技術，諸如滴涂(dispensing)、噴射、層壓等中的一種或多種。用于這樣的印刷或涂覆的適當材料包括如下材料，該材料包括導電材料并且可以在提供熱和/或輻射(包括uv、可見和ir輻射中的一種或多種)中的一種或多種時硬化。備選地或另外地，可以應用環(huán)境溫度下的干燥。雖然其他選擇也是可以的，但是適當?shù)膶щ姴牧峡梢岳绨ń饘巽y和金屬銅中的一種或多種。

在一個具體實施例中，如本文所限定的液體浸漬轉印方法可以因此(進一步)包括應用糊料(paste)、墨和箔條中的一種或多種，其中糊料、墨和箔條中的一種或多種包括含固化材料的銀和含固化材料的銅中的一種或多種。因此，這樣的固化材料可以包括可以通過例如加熱和/或輻射而固化的材料。電子布線可以例如通過導電材料的噴墨打印、凹版涂布、絲網(wǎng)印刷、滴涂等中的一種或多種來獲得。在一個實施例中，導電材料通過加熱而固化，特別是在從50℃-150℃范圍中所選擇的溫度下。含有銀的材料和含有銅的材料可以例如是諸如由杜邦(dupont)、卡博特(cabot)、novacentrix所供應的墨(例如，dupontcb028,cabotag-ijg-100-s1,metalonjs-15bp,metalonici-002)。此外，作為含有銀的材料的銀漿可以例如由漢高、masterbond、環(huán)氧樹脂技術公司(epoxytechnology)供應(例如，henkeleccobond3103wvl,masterbondep21tdcsfl,epoteked1003)。注意，硬化或固化可以在單個階段方法中或在多階段方法中應用。例如，對于電子布線的強度，執(zhí)行導電材料的至少局部硬化或固化是有益的。此外，考慮到柔性和轉印，使導電材料不完全地固化或硬化可能是有益的。因此，特別地，應用多階段方法，其中(箔上電子布線的)導電材料在浸漬轉印之前部分固化或硬化，并在轉印到3d對象之后最終固化或硬化(也見于下文)。如上文所提到的，固化材料可以例如是糊料。此外，為提供導電布線，例如可以應用包括固化墨或糊料的銀或納米銀或納米銅，或者諸如通過光刻應用層壓銅箔(或在層壓之前形成圖案或在層壓之后形成圖案)。

一般而言，可以首先施加布線然后施加電子部件?？蛇x地，這可以倒過來，或者應用印刷和(電子部件的)施加的組合。為將電子部件施加到箔，例如可以應用粘合劑。特別地，這種粘合劑(因此)也是導電的。這種粘合劑可以用于將電子部件粘附到箔(和/或印刷設計)。電子部件可以粘合到粘合劑并且可以以這種方式連接到電子布線。

因此，在又一實施例中，電子器件準備階段包括將導電連接器材料局部地滴涂或印刷到所述箔并且將所述電子部件布置到所述箔，其中導電連接器材料被配置為功能性地連接電子部件和電子布線?？梢赃x擇導電粘合劑和低熔點焊料材料中的一種或多種作為導電連接器材料。焊料材料可以包括焊料合金，其通常由諸如sn、in和bi的元素構成。一個示例是例如具有138℃的熔點的58bi42s。特別地，低熔點焊料可以在75℃-150℃的范圍中融化。在一個實施例中，滴涂包括利用壓縮空氣迫使糊料通過細針。墨可能太稀薄而不能滴涂?？梢园▽⒗绨募{米銀的液滴射到基板的噴射可能更適于墨。

如上文所指示的，特別地，在提供粘合劑和電子部件之前，印刷設計是可用的。因此，短語“將所述電子部件布置到所述箔”可以實際上還意味著將所述電子部件布置到包括所述印刷設計的所述箔。無論應用什么順序，電子部件還可以與印刷設計相關聯(lián)。印刷設計(材料)可以具有支撐由電子布線和/或部件(并且還有導電粘合劑)提供的電子結構的功能，因為特別地，電子布線和電子部件中的一種或多種與印刷設計一起被轉印到3d對象(部分)。在又一實施例中，印刷設計可以被配置為提供光學功能，諸如光傳播(漫射器功能)、光反射、局部光屏蔽以提供眩光的降低等中的一項或多項。因此，如本文所指示的，也可以在將電子布線和電子部件中的一種或多種施加到箔的同時(和/)或之前，提供印刷設計或印刷設計的一部分。

施加完電子布線和/或電子部件(以及導電粘合劑，或焊料)，可以開始液體施加階段。在這一階段期間，固體載體(當可用時)可以從箔去除。這可以在將箔布置在液體上或中之前完成?？蛇x地，固體載體可以在液體中去除。在一個具體實施例中，液體包括用于固體載體的溶劑。一般而言，如本領域中所已知的，固體載體將在將箔布置在液體中或上之前去除。因此，在一個實施例中，在本文所限定的液體浸漬轉印方法中，在液體施加階段中，首先固體載體被去除，并且其后箔被布置在液體上或中。

一般而言，軟化(含有墨的)印刷設計可能是有利的。這可能有助于以平滑的方式將印刷設計施加在3d對象上。這樣的軟化可以因此允許印刷設計在(基本上)沒有(不期望的)折疊的情況下施加在3d對象上。此外，的3d對象的可能必須施加電子器件和印刷設計部分可以例如利用粘合材料來進行預處理，粘合材料用于促進電子布線、電子器件和印刷設計中的一種或多種與所述3d部分的粘附。例如，可以將諸如由hgarts、twnindustries等提供的底漆施加到3d部分。因此，在一個實施例中，液體施加階段和轉印階段中的一個或多個可以進一步包括以下各項中的一個或多個：(i)(當印刷設計(及箔)在液體上(或中)時)軟化(含有墨的)印刷設計，以及(ii)預處理3d對象的至少一部分，諸如利用底漆來預處理。底漆可以促進電子布線、電子器件和印刷設計中的一種或多種與所述3d部分的粘附。

箔可以被提供至液體。特別地，箔可以被放置在液體表面上，它可以浮在液體表面上。然而，可選地，箔可以(部分地)被浸沒。在后一情況下，仍然期望以使得箔基本上水平(浮在液體內(nèi))的方式配置箔。

當箔的至少部分已溶解在液體中時，電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種可以特別地被施加到3d對象。電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種可以以不同方式被施加到3d對象。3d對象可以從液體上方(并且在電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種的上方)向下移動到液體中，從而物理地接觸電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種。備選地，3d對象可以被引導到液體中，但繞過電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種，并從下方接近電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種。特別是在電子布線和/或電子部件的情況下，可能期望該后一方法。這樣的方法可以更容易地使電氣部件保持對齊。這可能對于例如具有光學功能的電氣部件是相關的。因此，在如本文所描述的方法的一個實施例中，在轉印階段中，在轉印之前3d對象至少部分地浸沒在液體中，并且轉印通過將3d對象從電子布線和電子部件(以及印刷設計)的下方移動到液體之上的位置來實現(xiàn)。

在將3d對象從液體中去除之后，獲得具有電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種的3d對象?？蛇x地，3d對象，或至少電子布線、電子部件和印刷設計中的一種或多種所施加的部分，可以通過用于箔的溶劑來清洗(沖洗)。這樣的清洗可以用于去除剩余箔材料(如果有的話)中至少一部分。此外，如上文所指示的，導電材料可以此時固化或硬化，或者進一步固化或硬化。例如，如上文所指示的，導電材料可以在浸漬之前已部分固化或硬化，且此時當被布置到3d對象時可以最終固化或硬化。本文中，術語“部分固化或硬化”意味著導電材料未固化或硬化，而是仍然比最終硬化時要軟或弱。可選地，這一階段可以包括將另一電子布線或另一電子部件中的一種或多種施加到3d對象(部分)。

此外，可選地，也可以將面漆涂覆到施加到3d部分的材料。這一的面漆可以改善提供至3d部分的材料的完整性和穩(wěn)定性。可選地，面漆可以是對輻射(諸如uv、可見及ir中的一種或多種)可透射的。這可能對于具有諸如光傳感器或光源等的光學功能的電子部件是特別相關的。在又一另外的實施例中，面漆可以被配置為提供光學功能，諸如光傳播(漫射器功能)、光反射、局部光屏蔽以提供眩光的降低等中的一項或多項。在又一實施例中，面漆可能提供生物相容、生物抵抗或生物可降解特性。這對于“生物電子設備”類型的及用于例如醫(yī)療保健或生活方式的應用中的可穿戴設備的設備是特別相關的。

因此，在又一另外的實施例中，繼轉印階段之后，方法進一步包括以下各項中的一項或多項：(i)固化階段，其中該固化階段包括固化電子布線，以及(ii)涂覆階段，其中該涂覆階段包括將面漆至少涂覆到含有所述電子器件的、3d對象的部分。

從2d布局表示開始的、有機異形電路的制作可能是相當復雜的。所以限制將適用，并因此將要求設計規(guī)則。本文建議利用被稱為“墨卡托投影”的方法將3d請求的設計轉變成2d布局。這種2d布局是在到3d對象的流體轉印之前制作的。因此，在一個實施例中，方法可以進一步包括從(最終)3d對象的虛擬3d模型得到箔上的電子器件的2d設計，并按照該2d設計執(zhí)行液體浸漬轉印方法。這還允許在箔中包括開口，以盡可能好地匹配3d對象(類似于如墨卡托投影中的、球體的3d到2d轉換)。因此，本發(fā)明還提供了用于反向設計平面(2d)基板及其布線圖的設計方法學，使得在轉印到3d對象之后實現(xiàn)期望的最終情況。這可能意味著折疊(這些折疊尤其不危害電氣功能)，或者可能在2d箔中應用切割，使得在再次轉印到3d形狀之后實現(xiàn)最終預想的結果。

本發(fā)明還提供了諸如通過本發(fā)明的方法而獲得的3d對象。在一個具體的實施例中，本發(fā)明提供3d對象，該3d對象包括特別是不平的3d對象部分的對象部分以及粘附到所述(不平)3d對象部分的層結構，其中層結構包括：(i)可選面漆，(ii)電子布線和電子部件中的一種或多種，特別是包括所述電子布線和所述電子部件的電子器件，以及(iii)(可選)印刷設計，其中特別地，電子布線和電子部件(特別是電子器件)中的一種或多種及印刷設計被配置在(不平的3d)對象部分與面漆之間(并且，其中電子器件(因此)特別包括電子布線和電子部件中的一種或多種，特別是所述電子布線和所述電子部件)。

如上文所指示的，電子布線和電子部件(特別是電子器件)中的一種或多種及印刷設計被配置在(不平的3d)對象部分與面漆之間。在一個實施例中，電子布線和電子部件中的一種或多種被配置在印刷設計與面漆之間。在另一實施例中，電子布線和電子部件中的一種或多種至少部分地被嵌入在印刷設計中。

在3d對象的又一另外的具體實施例中，(不平的)3d對象部分可以(可選地)包括一個或多個曲度。此外，特別是，電子部件可以包括固態(tài)光源、傳感器和電子太陽能電池中的一種或多種。然而，備選地或另外地，電子部件還可以包括本文所提到的其他電子部件中的一種或多種。此外，特別地，(不平的)3d對象部分和面漆中的一者或多者對于光是可透射的。此外，3d對象可以進一步可選地包括用于將電子器件電子地連接到功率源的兩個或更多個連接器。假定照明應用，對象部分和面漆中的一者或多者對于輻射(特別是可見光)可以是可透射的(也見于上文)。例如，(中空的)彎曲的玻璃體可以用作3d對象。在這樣的實施例中，光也可以(至少部分地)被引導到主體中，因為一般而言，不是整個主體將通過本文所描述的過程而被涂布。當然，光源還可以被配置為提供具有離開3d對象(部分)的方向上的分量的光。備選地或另外地，印刷設計對于光可以是可透射的。

因此，在一些實施例中，可以包括以下特征中的一項或多項，特別是所有項：(i)用于在臨時的液體可溶解膜(例如聚乙烯醇)上制作2d電子電路的方法，(ii)用于將2d電子器件轉印到3d配置(3d對象)的方法，(iii)載體元件，其限定了電子設備的整體最終形狀。用于這種載體的制作方法可以是基于數(shù)字印刷的方法，因為這允許制作異形產(chǎn)品幾何體，(iv)標準電子部件，例如led，(v)通過例如噴墨打印、滴涂等的現(xiàn)有技術來制作傳導電路裝置的標準導電墨，(vi)將電氣部件電氣性地連接到電路裝置的標準導電連接器材料，(vii)嵌入電子部件的封裝層。

在又一另外的方面中，本發(fā)明還提供了一種系統(tǒng)，包括：(i)電子器件施加器，被配置為在電子器件準備階段中將電子器件施加到箔，其中電子器件包括電子布線和電子部件；(ii)液體浸漬轉印裝置，被配置為在轉印階段中通過3d對象在液體中的至少部分的浸漬來將電子器件轉印到3d對象；以及(iii)浸漬后處理裝置，被配置為將面漆涂覆到3d對象的至少一部分。這樣的裝置可以特別地被配置為執(zhí)行本文所描述的方法。反之亦然，本文所描述的方法可以特別地通過本文所描述的裝置而應用。該裝置可以進一步被配置為執(zhí)行本文所描述的具體方法實施例中的一個或多個。為此，該裝置可以可選地包括一種或多種附加的單元，諸如選擇自傳送單元、浸入單元、噴霧單元、固化單元、干燥單元、清洗單元、對準單元、箔切割單元等。浸漬后處理裝置可以可選地進一步被配置為將另外的電子器件和/或另外的布線施加到3d對象。

諸如在“基本上包含”中的本文中的術語“基本上”將被本領域的技術人員理解。術語“基本上”還可以包括具有“全部地”、“完全地”、“所有”等的實施例。因此，在一些實施例中，形容詞基本上也可以被去除。在適用情況下，術語“基本上”與90％或更高(諸如95％或更高，特別是99％或更高，甚至更特別地99.5％或更高，包括100％)有關。術語“包括”也包括術語“包括”意指“由……組成”的實施例。術語“和/或”特別地與在“和/或”之前及之后提到的項目中的一項或多項有關。例如，短語“項目1和/或項目2”及類似短語可以與項目1和項目2中的一項或多項有關。術語“含有”可以在一個實施例中指代“由……組成”，但還可以在另一實施例中指代“至少包含所限定的種類且可選地保護一個或多個其他種類”。

此外，說明書及權利要求中的術語第一、第二、第三等用于區(qū)分類似的要素，而不一定用于描述相繼次序或時間順序。應當理解，如此使用的術語在合適的情況下是可互換的，并且本文所描述的發(fā)明能夠以除本文所描述或說明的次序之外的其他次序操作。

本文中的設備在操作期間被描述。如本領域的技術人員將是清楚的，本發(fā)明不限于操作方法或操作中的設備。

應當注意，上文所提到的實施例對本發(fā)明進行了說明而不是限制，并且本領域的技術人員將能夠設計許多替代實施例而不脫離所附權利要求的范圍。在權利要求中，括號之間的任何符號不應當被解釋為限制權利要求。動詞“包括”及其變化形式的使用不排除除權利要求中所聲明的那些元素或步驟以外的元素或步驟的存在。元素之前的不定冠詞“一”不排除多個這樣的元素的存在。本發(fā)明可以借助于含有若干獨特元件的硬件，以及借助于適當編程的計算機來實施。在枚舉了若干器件的設備權利要求中，這些器件中的數(shù)個可以由硬件的同一項來體現(xiàn)。在互相不同的從屬權利要求中記載的某些措施的純粹事實并不指示這些措施的組合不可以有利地使用。

本發(fā)明進一步適用于包括說明書中所描述的和/或附圖中所示的特征中的一個或多個的設備。本發(fā)明進一步涉及包括說明書中所描述的和/或附圖中所示的特征中的一個或多個的方法或方法。

本專利中所討論的各種方面可以組合，以便提供額外優(yōu)點。此外，特征中的一些可以形成用于一個或多個分案申請的基礎。

附圖說明

現(xiàn)在僅通過示例的方式、參考隨附的示意附圖來描述本發(fā)明的實施例，在附圖中對應的參考符號指示對應的部分，并且其中：

圖1示意性地描繪了本文所描述的方法的一些階段；

圖2a和圖2b示意性地描繪了本發(fā)明的一些方面；以及

圖3示意性地描繪了可以用于本文所描述的方法的系統(tǒng)。

附圖不一定按照比例。

具體實施方式

建議了一種在臨時箔上制作2d電子電路的方法。這種箔部分地可溶解在特定液體中，例如聚乙烯醇可溶解在水中。箔及2d電子電路浮在液體的表面上。當3d對象通過箔被浸到水中時，2d電子電路被轉印到該對象，從而產(chǎn)生3d電子電路。

方法流程的一個非限制性實施例建議如下：

1.從液體可溶解的印刷箔開始，例如聚乙烯醇；

2.將箔粘貼到剛性載體；

3.例如通過導電墨的噴墨或凹版涂布，將電路裝置印刷到箔；

4.例如在120℃燒結墨，以確保導電性；

5.例如通過滴涂(dispense)或絲網(wǎng)印刷來施加導電粘合劑；

6.將電氣部件放置在導電粘合劑中；

7.例如在120℃下固化導電粘合劑，以確保電接觸；

8.去除載體；

9.使箔浮在例如水的液體表面上；電路裝置和部件特別地面向上方，可溶解于水的層面對水；

10.將活化劑(溶劑中的塑化劑)噴涂到箔的印刷側上，以軟化墨；

11.例如通過底漆(諸如例如，當對象包括塑料對象部分時利用商業(yè)上可獲得的kunstoff底漆)預處理3d對象，以提高附著力。

12.將3d對象通過膜浸入到水中。具有電路裝置和部件的印刷層將包覆在3d對象的周圍并粘合到3d對象；

13.沖洗掉3d對象之外的剩余可溶解聚合物；

14.使產(chǎn)品干燥；

15.通過利用細導線連接外部線，完成電氣連接；以及

16.可選地，例如通過噴涂涂布施加無色的(光可透射的)面漆(例如，涂布或浸涂丙烯酸、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚酯和有機硅涂層中的一種或多種。這樣的涂層可以是無色的或有色的)。

圖1圖示了這些方法階段中的一些。圖1示意性地描繪了如上文所指示的方法階段中的一些階段，可見地：(階段3)例如通過導電墨(諸如例如，cabotag-ijg-100-s1(納米銀墨))的噴墨、滴涂或凹版涂布，特別是噴墨或滴涂，將電路裝置印刷到箔；(階段5)例如通過滴涂或絲網(wǎng)印刷施加導電粘合劑(例如，作為銀粘合劑糊料的henkeleccobond3103wvl)；(階段6)將電氣部件放置在導電粘合劑中；(階段10)將活化劑(溶劑中的塑化劑，諸如例如來自mst-設計的dippdivator)噴涂到箔的印刷側上，以軟化墨；以及(階段12)將3d對象通過膜浸入到水中。具有電路裝置和部件的印刷層將包裹在3d對象的周圍并粘合到3d對象。圖1示意性地示出了具有對象部分21的3d對象的一個實施例，對象部分21具有一個或多個彎曲或曲度221，即是不平的。另外，該圖示意性地示出了具有印刷設計40的箔110。布線130施加在其上。導電連接器材料通過參考標記132指示。電氣部件通過參考標記140指示。通過示例的方式，圖1和圖2b中指示了一些具體實施例：固態(tài)光源141，傳感器142，電子太陽能電池143及電子觸摸按鈕144。這些僅是通過示例的方式；本發(fā)明的3d對象可以包括電子布線130、固態(tài)光源141、傳感器142、電子太陽能電池143及電子觸摸按鈕144中的一種或多種。參考標記30指示用于液體浸漬轉印方法的、具有表面31的液體(“轉印液”)。注意，在圖1中為了簡單起見沒有描繪固體載體(然而，見圖2a)。注意，備選的布置和方法也是可以的。如可以從描述中得出，并非所有的上文所指示的16個階段是必需的，和/或可以引入備選的階段。例如，電子部件140可以可選地、至少部分地被嵌入印刷設計40中。圖1中的3d對象在這一示意性附圖中具有至少一個曲度。

在一個通常的實施例中，方法可以包括：例如層壓含有銅(cu)的材料，將箔(pva)布置(安裝)在固體載體上(例如將箔貼到載體)，將導體印刷到箔，將(一個或多個)電子部件膠合到箔，給3d對象涂底漆，剝離載體，浸漬轉印以及沖洗(清洗)以從3d對象去除至少部分剩余箔(pva)。

圖1示意性地描繪了箔110被提供在液體30上的一個實施例。特別地，箔可以因此被布置在液體表面31上，它可以浮在液體表面上。然而，可選地，箔110可以(部分地)浸沒在液體30中(未描繪)。

圖2a和圖2b示意性地描繪了本發(fā)明的一些方面。圖2a示意性地描繪了固體載體120及包括箔110和凹版或印刷設計40的層堆疊。電子器件140(未示出)可以被提供在其上。通過示例的方式，僅描繪了電子布線130和導電連接器材料132。該圖可以例如示意性地示出在電子部件的施加之前的階段。圖2b中示出了后一階段的一個實施例，在圖2b中電子器件10被施加到具有對象部分21的3d對象20。在此，示出了層結構150，其包括印刷設計40、布線130及電氣部件140，還有面漆50。通過示例的方式，電子部件中的一個包括光源141，并且其他示意性地描繪的部件可以包括固態(tài)光源141、傳感器142、電子太陽能電池143及電子觸摸按鈕144中的一種或多種。參考標記2指示用于向(一個或多個)電氣部件140(無線地)供電的電氣功率源。參考標記11示意性地描繪了連接器。備選地或另外地，參考標記12指示用于經(jīng)由諸如線圈的無線傳輸(在這樣的情況下，連接器11可能不是必然存在的)來接收電氣功率的設備。面漆50對于來自例如(一個或多個)固態(tài)光源141的光3可以是可透射的。

圖3非常示意性地描繪了系統(tǒng)1000，包括：電子器件施加器1100，被配置為在電子器件準備階段中將電子器件10施加到箔110，其中電子器件10包括電子布線130和電子部件140；液體浸漬轉印裝置1200，被配置為在轉印階段通過3d對象20至少部分的浸漬在液體30中而將電子器件10轉印到3d對象20；以及浸漬后處理裝置1300，被配置為將面漆50涂覆到3d對象20的至少一部分。參考標記1400示意性地描繪了該系統(tǒng)的可選的其他元件，諸如運輸機、噴涂系統(tǒng)、浸漬系統(tǒng)等。然而，這樣的元件也可以被整合在電子器件施加器1100、浸漬轉印裝置1200和浸漬后處理裝置1300中的一者或多者中。除其他外，電子器件施加器可以被配置為將電子布線和電子器件中的一種或多種提供至箔(可選地具有基板)。除其他外，浸漬轉印裝置可以被配置為將3d對象浸入液體中，并再將3d對象從液體中去除。浸漬后處理裝置可以包括將剩余箔洗去的清洗器、用于另外的電子器件的施加的可選電子器件施加器、用于提供面漆的涂布設備等中的一種或多種。

這一上述方法流程已實驗式地被執(zhí)行。除其他外，導電納米銀墨軌道手動地滴涂到商業(yè)印刷pva膜。軌道在120℃下燒結。箔浮在填充有水的容器的表面。pva膜的邊緣被貼住，以避免卷曲。球形玻璃物體通過此箔被推到水中并從而將電路裝置和led轉印到燈泡。在另一實驗中，電路裝置和led被轉印到具有涂有底漆的abs基板，其具有20°角度的穹頂。浮動的箔可以是具有數(shù)字印刷墨層的pva箔。這些箔通常使用水印刷以用于各種各樣對象的裝飾。這一技術還被稱作浸漬印刷、水轉印、水制圖或水浸。替代水，另一溶劑可以與可溶解在該溶劑中的箔組合使用。傳導電路裝置應當足夠柔性以符合3d對象的幾何結構。導電粘合劑或墨可以借助于滴涂、絲網(wǎng)印刷或噴墨來施加。pva的熔點(180℃)允許在升高的溫度下固化，這增大了電路裝置的電導率。接收的3d基板可以利用底漆進行預處理，以用于箔堆疊的光學粘合。可以施加附加的底層，例如電介質。2d電路可以使用流體輔助而被轉印。水印刷技術被當作本發(fā)明中的方案的基礎。限制和設計規(guī)則將適用于潛在非常奇怪的形狀的自動轉印方法。剩余的聚乙烯醇和印刷墨必須局部去除，以便連接到3d電路。這可以通過使用水和有機溶劑來完成。替代將3d對象浸到水中，對象可以通過箔從水池中升起來。這對于連接電路裝置或當使用例如頂發(fā)射型led時是有利的?？梢允┘永鐭o色丙烯酸清漆的面漆，以保護電路裝置和部件或添加額外的光學功能，例如漫射層。

從2d布局表示開始的有機異形電路的制作是相當復雜的。所以限制將適用，并因此將要求設計規(guī)則。我們建議利用被稱為“墨卡托投影”的方法將3d請求的設計轉變成2d布局。這種2d布局是在到3d對象的流體轉印之前制作的。這可以是數(shù)字設計方法學的一部分，因為它允許最終的消費者獲得個性化的照明產(chǎn)品?；诨驹?積木)的集合，諸如例如(1)一組預先限定的幾何結構族、(2)led及電子部件、(3)電路裝置選項，使用數(shù)字化方法(包括設計規(guī)則檢查器)可以實現(xiàn)顧客愿望到最終產(chǎn)品的轉化。

所建議的技術中可用的材料僅部分可變形。這意味著在轉印期間材料(主要是片材)將不適配新的形狀因數(shù)。一種方案是允許折疊線。另一方法可以是引入‘切割線’。這些切割線將易化局部折疊，或者甚至可以考慮切掉部分的電路裝置布局(載體材料)。備選地，可以考慮使得在流體轉印期間沒有完整區(qū)域的材料剩余(因此僅金屬線和組裝的部分)的技術。通過這樣做，可以實現(xiàn)更容易的‘折疊圍繞’，然而以更加脆弱的結構為代價。

可以設想對參考方法(如實施例1中所描述的)對方法和材料進行多種修改。這可能是例如以下各項中的一項或多項：(i)浮動層的修改，使得例如浮層(此時pva)保留在最終產(chǎn)品中；(ii)在未固化或b階段狀態(tài)中，在堆疊中添加例如電介質層的附加層，以便促進從2d到3d幾何結構轉印期間的‘變形’；(iii)在已有的浮動的堆疊上添加額外層：例如電介質頂部或底部保護層、粘合促進層(兩者用于與3d幾何體的粘合，以及接受用于下一電路層的層)；(iv)與上文相同的考慮可以被用于導體線；如果這些可以或通過材料選擇或通過設計(具有曲折形狀)或通過兩者而被構造成‘可伸展的’，那么更簡單的轉印(或更復雜的形狀)變得可能；(v)水箔印刷通常使用pva在水上的方法。為例如更好的浮動、優(yōu)化的方法時間、優(yōu)化的力學條件等原因，可以考慮使用其他材料選擇，例如基于有機流體載體與無機浮動層的組合。

接觸轉印的電路可以以許多方式來實現(xiàn)。顯然，可以考慮將例如某種標準化的連接器施加(在組裝方法中)到導體層上。或者可以應用任何其他方法。然而，我們建議使用一種更專用的方法：具體方法可以是將(1)轉印的導體層的導體層外延(類似于扇出結構)與(2)已經(jīng)存在于3d照明設備載體上/中的預先施加的電氣接口(例如金屬引腳)組合。在電路轉印期間，導體層外延區(qū)域要搭接電氣接口，在此之后(如果沒有通過其自身實現(xiàn)歐姆接觸)可以通過例如局部加熱步驟、激光焊接步驟、導電膠水液滴的施加等來實現(xiàn)永久的歐姆接觸。

除了led或led封裝之外或者替換led或led封裝，諸如有源開關、存儲器件等的其他應用也是可以的。

一般而言，描述了單層電路的轉印。然而，可以考慮運行數(shù)個連續(xù)的轉印方法，以便獲得多層電路。顯然，這將進一步允許更復雜且因此更實用特定的解決方案。這些多個層可能是‘相同種類的層’或者它們可能是帶有特定目的而堆疊的，例如(一個或多個)底層可能是電氣供應/電力和信息，而頂層可能是包含led的層。顯然，可能需要在這些層之間實施電氣豎直連接。在此我們考慮兩張方案。第一種可以利用早前所討論的‘添加具有引腳的接口’，在這種情況下引腳將通過多個層的外延扇出區(qū)域而突出，并且接下來將在那個位置建立永久歐姆接觸。第二方法將經(jīng)由例如某種熔化或熔融反應在堆疊的層之間形成(例如，通過激光)接觸點。

在又一實施例中，對于非常復雜形狀的情況，建議應用此時不搭接(除非部分地，以用于實現(xiàn)層對層的電氣連接)的層的多次轉印。因此建議一種拼接方法，其中，轉印箔的‘條’將被披在3d結構的周圍，以便允許與照明功能的最大覆蓋。電路裝置的條可以通過上文所建議的方法中的一種而電氣連接到彼此(所以通常至少在電氣連接的位置要求搭接層)。