CN101124054A - 弯曲板材的方法和板材 - Google Patents

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Abstract

一种板材，形成为用于沿弯曲线弯曲，该板材包括：具有多个区分切槽(37)和穿过其中而形成的多个带状切槽(39)的板材(30)。区分切槽基本上沿所需弯曲线(35)将板材分为第一平面区域和第二平面区域(32，33)。带状切槽与所需弯曲线相交且相邻的一对带状切槽在其间形成弯曲带状物。弯曲带状物具有与所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。板材可由合成材料形成。本发明还披露了形成和使用板材的方法。

Description

弯曲板材的方法和板材
技术领域
本发明通常涉及一种折叠板材的方法以及用于其的板材。
背景技术
目前，电子设备通常包括设置在三位结构中的分散的电路板，即，为了满足有限空间的要求而相对彼此成角度设置。例如，诸如个人计算机、立体声设备、电视机等这样的电子设备通常具有设置在其底部的第一电路板和设置在其侧壁且通常垂至于该第一电路板安装的第二电路板。这种结构需要相对复杂的连接系统，以将第一电路板的部件与第二电路板的部件相连接。
由于操作的限制，通常直到电路板已经组装到电子设备的底架上或其他内部框架前组件上，才会安装这种连接系统。进而，因为一旦电路板已经安装到各个电子设备上，而使部件不易于接近，所以对部件进行电学方面的测试通常比较困难。在电路板存在有缺陷的部件的情况下，由于有限的可接近性更换有缺陷的元件通常比较困难，且优势需要拆卸。
需要一种弯曲板材的方法，其能克服上述缺点。例如，其有利于更换以一块能弯曲或折叠、且在一些情况下能展开的电路板来更换多个电路板。
发明内容
总之，本发明的一个方面涉及一种板材，形成为用于沿弯曲线弯曲，该板材包括：具有至少一个区分切槽的板材，该区分切槽基本上沿所需弯曲线延伸，所述弯曲线将板材分为第一平面区域和第二平面区域；和至少两个带状切槽，该两个带状切槽通过板材与所需弯曲线相交而形成，其中带状切槽在其之间形成弯曲带状物，弯曲带状物具有与所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。
本发明的另一方面涉及一种板材，形成为用于沿弯曲线弯曲，该板材包括：具有多个区分切槽的板材，区分切槽基本上沿所需弯曲线延伸，所述弯曲线将板材分为第一平面区域和第二平面区域；和多个基本平行的带状切槽，带状切槽通过板材与所需弯曲线相交而形成，其中临近的一对带状切槽在其之间形成弯曲带状物，弯曲带状物具有与所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。
板材可由合成材料形成。合成材料是从聚合物基合成物、纤维强化合成物、金属基合成物、陶瓷合成物和聚合合成物的材料中选择的。合成材料可以是但不限于从玻璃纤维、芳香聚酰胺纤维
Figure A20058004835800081
液晶聚合物、酚醛合成物和碳纤维合成物中选择的纤维强化合成物。
板材可包括至少三个区分切槽和至少一对带状设定部，每个带状设定部设置在临近的区分切槽之间，且每个带状设定部具有至少三个带状切槽，形成至少两个基本平行的弯曲带状物。可选地，至少一对带状设定部彼此平行，以使得带状设定部的第一个的带状物轴线平行于带状设定部的第二个的带状物轴线。备选地，至少一对带状设定部并不彼此平行，以使得带状设定部的第一个的带状物轴线与带状设定部的第二个的带状物轴线相交。带状设定部可关于横向轴线对称，该横向轴线基本上横向于所需弯曲线延伸。
每个带状切槽可具有基本直的中间部分。还有，至少一个带状切槽的端部包括加大的应力释放端部开口。还有，由于临近的弯曲带状物与平面区域中的相应一个合并，至少其中一个带状切槽可包括应力释放端部半径，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。可选地，带状切槽的至少一个和临近的区分切槽可通过应力释放端部半径连接。进而，由于临近的弯曲带状物与平面区域中的相应一个相遇，临近的一对带状切槽可包括应力释放半径，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。至少一个区分切槽与临近的带状切槽互相连接。
带状物轴线可倾斜于所需弯曲线。带状物轴线可相对于所需弯曲线延伸小于45°。备选地，带状物轴线相对于所需弯曲线在约5-45°的范围内延伸，且在带状物被用作平面内致动器的情况下，在约5-60°的范围内延伸。进而，带状物轴线可相对于所需弯曲线在约7-45°的范围内延伸。
板材可具有基本一致的厚度，且每个弯曲带状物可包括一最小宽度尺寸，其小于或基本等于板材的厚度。至少一个弯曲带状物可包括在第一平面区域和第二平面区域之间延伸的连续表面。板材可进一步包括电连接器，该电连接器沿第一平面区域和第二平面区域之间的连续表面延伸。可选地，第一平面区域和第二平面区域中的每一个都包括装配凹部，用于在与另一个装置进行装配期间对板材进行定位和固定。
本发明的又一方面涉及一种形成板材的方法，该板材用于沿弯曲线弯曲，该方法包括的步骤是：通过基本沿所需弯曲线延伸的板材形成至少一个区分切槽，由此将板材分成第一平面区域和第二平面区域；以及通过与所需弯曲线相交的板材形成至少两个带状切槽，由此在带状切槽之间形成弯曲带状物，弯曲带状物具有与所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。该方法可进一步包括的步骤是：在形成步骤之后，但在组装步骤之前，将至少一个元件安装到第一平面区域和第二平面区域中的至少一个之上。
本发明的又一方面涉及一种形成板材的方法，该板材用于沿弯曲线弯曲，该方法包括的步骤是：通过基本沿所需弯曲线延伸的板材形成多个区分切槽，由此将板材分成第一平面区域和第二平面区域；以及通过与所需弯曲线相交的板材形成多个基本平行的带状切槽，由此在临近的一对带状切槽之间形成弯曲带状物，弯曲带状物具有与所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。
该方法可包括：其中在形成步骤之前，选择用于切槽的弹性可变形板材。所述方法可包括：在形成步骤之前，选择用于切槽的合成材料板材。
形成步骤可同时完成。形成步骤可通过形成至少三个区分切槽和至少一对带状设定部来完成，且每个带状设定部设置在临近的区分切槽之间，每个带状设定部具有至少三个带状切槽，在其之间形成至少两个基本平行的弯曲带状物。
带状切槽形成步骤可通过形成至少一对彼此平行的带状设定部来完成，以使得带状设定部的第一个的带状物轴线平行于带状设定部的第二个的带状物轴线。带状切槽形成步骤通过形成至少一对彼此不平行的带状设定部来完成，以使得带状设定部的第一个的带状物轴线与带状设定部的第二个的带状物轴线相交。进而，带状切槽形成步骤可通过关于一横向轴线对称地形成带状设定部来完成，该横向轴线与所需弯曲线基本成横向地延伸。带状切槽形成步骤可通过形成带有使每个带状物形成有基本直的中间部分来完成。
带状切槽形成步骤通过使带状切槽的至少一个的端部形成有加大的应力释放端部开口来完成。由于临近的弯曲带状物与平面区域的相应一个合并，带状切槽形成步骤可通过使带状切槽的至少一个形成有应力释放端部半径来完成，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。由于临近的弯曲带状物与平面区域的相应一个相遇，带状切槽形成步骤通过使临近的一对带状切槽的每一个都形成有应力释放端部半径来完成，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。
所述形成步骤通过形成应力释放端部半径而同时完成，以将带状切槽的至少一个与临近的区分切槽互相连接。形成步骤通过形成至少一个相互连接的区分切槽和临近的带状切槽来完成。
带状物形成步骤可通过形成带状切槽来完成，以使得所属带状物轴线倾斜于所需弯曲线。
该方法进一步包括的步骤是：在形成步骤之前，选择具有基本一致厚度的合成材料板材；其中带状切槽形成步骤通过形成临近的带状切槽来形成，以使得每个弯曲带状物包括最小宽度尺寸，该尺寸小于或基本等于板材的厚度。该方法可进一步包括的步骤是：在形成步骤之后，绕所需弯曲线弯曲板材。方法可进一步包括的步骤是：在第一平面区域和第二平面区域中的每一个中形成装配凹部，用于在装配期间定位和固定板材。进而，该方法可进一步包括的步骤是：在形成步骤之后，绕所需弯曲线弯曲板材；和将板材与另一装置进行组装，以使得定位突出部穿过每一个装配凹部。进而，该方法可进一步包括的步骤是：在形成步骤之后，但在组装步骤之前，将元件安装到第一平面区域和第二平面区域中的至少一个之上。
根据本发明的板材弯曲方法及其板材具有其他的特征和优点，这些可从附图或其详细描述中更加显而易见，附图并入该说明和以下的本发明的详细描述中并形成其一部分，它们一起用来解释本发明的原理。
附图说明
图1为根据本发明的板材的俯视图。
图2为图1的2-2圆内取出的图1的板材的放大详细视图。
图3为图1的板材的截面图。
图4为处于弯曲结构下的图1的板材的透视图。
图5为处于图4的弯曲状态下的、类似于图3的板材的截面图。
图6为类似于图1所示的另一板材的俯视图，但具有修改的带状结构。
图7为类似于图1的另一板材的俯视图，但具有修改的带状结构。
图8为类似于图5的、图1中板材的截面图，显示为安装有元件。
图9为类似于图5的、图1中板材的截面图，显示为安装在底架中且具有安装于其上的元件。
具体实施方式
现在对本发明的优选实施例进行详细描述，其例子显示于附图中。尽管结合优选实施例对本发明进行描述，但应理解并不是要将本发明限制于这些实施例。相反，本发明意在覆盖备选例、修改例和等价例，均落入有所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
本发明涉及相对较硬的板材及其弯曲方法。例如，本发明特别适于制造电子电路板，然而，应理解本发明的方法和板材等价地适用于其他用途，包括但不限于平面内弹簧(in-plane spring)和伸缩接头、光纤装置、纳米结构、无线电屏蔽、无线天线和其他装置。
如上所述，已有技术的电子装置通常包括设置在三维结构中的分散的电路板，且需要相对复杂的连接系统，以将第一电路板的部件与第二电路板的部件相连接。本发明能克服已有技术的多块分散电路的相关缺点，即本发明提供能弯曲或折叠且能用作一块电路板的板材，该一块电路板能替代已有技术的多块电路板。
这种可折叠电路板能节省部件数量、系统复杂度以及空间。由于安装到可折叠电路板上的部件可在折叠之前以及在可折叠电路板安装到电子装置之前进行安装和电连接，所以最终的电路可被测试同时易于接近以测试设备。任何有缺陷的部件都可以在该阶段进行维修或更换，因为这种部件在可折叠电路板没有安装到电子装置上时易于接近。明显的是，由于上述制造、组装和测试步骤都在实质上二维(2D)结构上(例如平坦结构)执行，所以它们可简单化。平坦结构可以是用于装货的平坦结构(shipped flat)，以在较远位置进行弯曲。随后，2D结构可被折叠成三维(3D)结构(例如，折叠结构)，用于更有效的空间利用或允许3D结构装配到特定空间中。
现在转向附图，其中在各个附图中相同的部件由相同的附图标记来指示，通常由标记30指示的板材显示于图1中。板材30如此构建：尽管形成为相对较硬的材料，但板材的第一平面区域32和第二平面区域33可绕弯曲线35弯曲。为了有助于弯曲，板材30设置有多个区分切槽37，且具有多个带状切槽39，在其之间形成弯曲带40，如图2所示。
这种可弯曲板材特别适于电子电路板或其他应用，其中电路板的多个层会很有用，因为可能会在电路板上组装部件(例如部件42；图9)，同时电路板是平坦2D结构且使用传统设备易于接近，传统设备包括但不限于自动撬起或放置设备、波焊机和其他合适的制造组装设备。一旦在板上进行组装，则可折叠电路板可被折叠以获得更有效的封装形式，而不需要如通常那样并入连接器或将连接器插入插槽中。
在一些方面中，根据本发明的板材的形成和弯曲类似于题为“带有弯曲控制移置装置的板材及形成其的方法(SHEET MATERIAL WITH BENDCONTROLLING DISPLACEMENTS AND METHOD FOR FORMING THESAME)”的未决美国专利申请No.10/795,077，题为“设计和制造精确折叠、高强度、抗疲劳结构的技术及其板材(TECHNIQUES FOR DESIGNING ANDMANUFACTURING PRECISION-FOLDED，HIGH STRENGTH，FATIGUE-RESISTANT STRUCTURE AND SHEET THEREFOR)”的美国专利申请No.10/672,766，题为“用于精确弯曲板材的方法、切槽板材和制造工艺(METHOD FOR PRECISION BENDING OF SHEET MATERIAL ANDSLIT SHEET THEREFOR)”的美国专利申请No.10/256,870以及题为“用于精确弯曲板材及其切槽板材(METHOD FOR PRECISION BENDING OF ASHEET OF MATERIAL AND SLIT SHEET THEREFOR)”的美国专利No.6,481,259，以上专利申请和专利以其全部内容合并与此作为参考。例如，在上述申请和专利中用于形成切槽的方法和装置可适于用在形成根据本发明的切槽。
然而，应理解，本发明板材的一些折叠需求与上述申请和专利中所述的板材的折叠需求不同。例如，板材30的折叠不需要卡扣到位置并通过其自身保持折叠。折叠不需要载荷支撑物，因为一旦被安装到作为电路板的电子装置中或其上时，板材将由电子装置的底架或其他框架结构来支承。折叠不需要提供几何精确性，以使得在必要时板材的折叠部分与安装点成直线，因为一旦被安装到电子装置中，板材将由在电子装置中或其上支承板材的相同装置来定位。
相反，本发明的板材的折叠结构有利于使用相对较脆的板材，包括但不限于聚合物基质组分、如玻璃纤维这样的纤维强化组分、酚醛纤维或碳纤维组分、金属基质组分(MMC)、陶瓷组分和聚合体组分(其中强化相包括颗粒，而不是纤维)。还有，特别是与对不具有本发明的区分切槽和带状切槽的板材进行弯曲相比，本发明的板材的折叠结构还有利于减少折叠力(即，绕弯曲线35来弯曲板材30的必需的力)。
应理解，板材30的折叠还具有已有折叠结构所不具有的各种其他的特征和优点。例如，弯曲带40提供板材30的第一平面区域和第二平面区域之间的连续性，特别是在未折叠状态下，以使得整个板材可作为一件物体来处理。
转到板材的结构上来，板材30包括多个区分切槽37，其大致沿所需弯曲线35弯曲，如图1所示。尽管在图1中弯曲线与板材共平面或相重合，但应理解弯曲板材的曲率半径很可能大于板材的厚度，在这种情况下板材弯曲绕着的真实轴线可能平行但不偏离于板材(例如，见图5中的弯曲轴线BA)。
区分切槽还在弯曲线的两侧将板材分为第一平面区域32和第二平面区域33(例如，保持大致平坦的板材29的部分)。应理解，三个或更多的切槽可利用为将板材分为第一平面区域和第二平面区域。应理解，区分切槽可沿多个弯曲线延伸，以便如有所需将板材分为三个、四个、五个、六个或更多平面区域(例如三角的3D结构、方形3D结构、打开的盒子状的3D结构、闭合立方体状3D结构或其他3D结构)。
板材30还包括穿过其而形成的多个大致平行的带状切槽39。带状切槽与弯曲线35交叉并临近成对的带状切槽(例如39’、39”，见图2)形成在其之间的弯曲带40。
优选地，切槽通过使用计算机数值控制(CNC)装置来形成，其控制切槽成形设备，如激光器、喷水机、冲床、刀具或其他工具。应理解，其他和是的装置也可用来形成根据本发明的切槽，包括但不限于制造和模制。由于所有切槽、区分切槽和带状切槽都可被编程并可在一个工作站处立即加工，所以可考虑大致同时地形成切槽。
回到带状切槽，每个临近的成对带状切槽39都在其之间形成弯曲带40。弯曲带具有纵向带状物轴线44，与所需弯曲线交叉，如图2所示。
优选地，每个带状切槽都大致具有直的中间部分46，其跨过弯曲线延伸。中间部分提供带状切槽的长度，其具有大致一致的横截面，沿该横截面扭矩(例如绕带状物轴线的扭转)均匀一致地沿长度分布。在所示实施例中，板材具有大致一致的厚度(T)(例如见图3)，然而，应理解板材没必要是均匀厚的。优选地，弯曲带可具有最小宽度尺寸(Wm)(见图2)，该宽度尺寸小于或大致等于板材的厚度(T)，以便使带的扭矩抗性最小。
优选地，带状物轴线倾斜于弯曲线。带状物轴线可相对于所需弯曲线小于大致45°而延伸，更优选地，是在相对于所需弯曲线的大约5-40°范围内，且还要更优选地，是在相对于所需弯曲线的大约15-30°的范围内。至此，应理解板材可在其失效之前弯曲至某一最小曲率半径。在所有因素中，该最小曲率半径取决于板材的材料和厚度。例如，有大于0.060英寸厚度的酚醛塑料固体板材可具有最小曲率半径，该曲率半径为板材可绕弯曲线弯曲至若干英寸的最小半径，如果不是英尺，超过该最小值酚醛板材将失效。
使带状物轴线相对于弯曲线歪斜能起到降低有效最小曲率半径的作用。首先，歪斜的带状物轴线使带承受一定量的扭矩，该扭矩是沿带的长度分布的。在通过这种扭矩而带来的绕弯曲线的成角度移置时，绕弯曲线的有效最小半径会降低。进而，相对于折叠线成角度θ的歪斜带状物轴线还相对于折叠线歪斜真实的最小曲率半径(Rmina)角度θ。由此，有效最小曲率半径(Rmine)可以进一步按角度θ的正弦来减少，由此减少曲率半径，如下：
Rmine＝Sine(θ)×Rmina
在图1的实施例中，板材30具有三个区分切槽37、37’、37”，有效地在弯曲线35的每一侧将板材分为第一平面区域32和第二平面区域33。一对带状设定部47、49’设置在各个区分切槽之间。应理解，两个、三个、四个或更多的区分切槽也可以被用来形成一个、两个、三个或更多带状设定部。
在该实施例中，每个带状设定部包括四个带状切槽39，由此形成三个弯曲带状物40，如图2所示(仅显示了一个弯曲带40)。再次，应理解，两个、三个、四个或更多带状切槽可被用来分别在它们之间形成一个、两个、三个或更多带状物。优选地、每个带状设定部包括两个或更多带状物，以便在更多带状物上分布扭矩，和/或适应更大量的扭矩。
继续参考图1，带状设定部47、47’并不彼此平行且替代为对称地绕横向轴线51布置，以使得第一带状设定部的带状物轴线44与第二带状设定部的带状物轴线44’相交。这种对称布置形式优点在于：能趋于有效地消除第一平面趋于32相对于第二平面趋于33做沿弯曲线35的轴向移动。
应理解，带状设定部可以不对称地导向，且甚至在需要沿弯曲线的轴向移动的情况下彼此平行。例如，图6显示了包括有彼此平行的一对带状设定部47a、47a’的板材30a。从图6中可理解，带状设定部47a、47a’的几何结构可允许第一平面趋于32相对于第二平面趋于33做有限量的轴向移动，如图6中箭头A、A’所示。
回到图1，带状切槽39在其端部设置有应力减少结构，即加大的应力释放端部开口53。端部开口设置为达到降低弯曲带状物中应力集中的效果。端部开口趋于使任何应力裂纹传播回带状切槽，取决于板材的装载方向。然而，应理解诸如加大的端部开口这样的应力减少结构并不需要实现本发明的弯曲方法的优点。在所示实施例中，端部开口具有圆形结构，该结构具有的直径大于带状切槽的宽度或切口，如图2所示。
带状切槽还可设置有其它应力减少结构。例如，带状切槽可设置有应力释放端部半径54，其能致使带状切槽的端部与弯曲线35分开。具体地，每个端部半径与弯曲线分开，并由此在带状物遇到各个平面区域或与平面区域合并时逐渐增加临近弯曲带的宽度和截面面积。如图2所示，每个弯曲带的终端宽度尺寸(wt)显著大于最小宽度尺寸wm。例如，终端宽度可以是大于带状物的最小宽度尺寸的两倍、三倍或更多。而且，较大终端宽度尺寸会导致在弯曲和扭转期间弯曲带的变形更加渐进，以使得减少应力集中。当然，这可与带状物宽度的增加相结合，以将载荷力和弯曲力更平均地传递到具有较低应力集中的板材的其余部分。
如图1所示，相临近的一些区分切槽37和带状切槽39可以以应力减少结构相互端对端连接，如连接半径56。应理解，区分切槽可延伸至各自的带状切槽并以与之相交叉而结束，然而，连接半径56提供多种优点。
第一，相邻区分切槽和带状切槽的端对端相互连接简化了制造过程。例如，在切槽通过使用能够控制切槽形成设备(如激光器、喷水机、冲压机、刀具或其他工具)的计算机数值控制(CNC)装置来形成的情况下，端对端结构能消除在形成区分切槽和临近的带状切槽的步骤之间进行断电和/或将切割元件从板材上移走的需要。类似地，由于区分切槽和临近的带状切槽形成一个连续的切槽，不需要推回工具或反向跟踪工具来完成带状切槽。
第二，连接半径56消除尖锐点，如果区分切槽线性地续接以与临近带状切槽相交则会产生这种尖锐点，即，会形成在这种交叉结构的锐角侧的尖锐点。
本发明所涉及的材料能弹性变形而不会实效，但当有一定量的塑性变形发生是将会失效。结果，扭转带状物设计为能将材料维持在仅实质上弹性变形的状态。实质上仅弹性扭转的带状物可以是扭转弹簧。在两个平面绕弯曲部转动时，每个带状物贡献有限量的抗力。三维结构可通过固定或能防止每个弯曲部从弹回开口的旋转自由度的封闭方法来保持在其位置。通过暂时或永久地植入将组装到每个平面的表面上的元件，能并入本发明的扭转关节中的印刷电路板可以以所需的弯曲角度保持闭合。
如果弯曲关节经历使用中的机械应力则这些弹性关节可设计有很大的弹回力，或相反地如果有环绕底架来支承折叠结构则关节可设计有可忽略的弹回力。在如何刚性地制造弹性弯曲关节这样的设计选择中的另一考虑因素是，在安装了元件之前或之后但在折叠之前能处理为处于平面形式下的未折叠板材的能力。具有非常低的力的弹性弯曲关节(具有可忽略的弹回力)不能抵抗切槽板材自身或结合了所安装的元件的重力。因此，板材可设计为在每个弹性弯曲关节处具有额外的刚度，该刚度必须通过固定到支承底架上来克服，这是通过暂时或永久地植入安装到每个关节连接平面的表面上的元件、通过两个或更多平面的三维封闭、或通过暂时或永久地限定弹性弯曲关节角度自由度的压缩或拉伸构件来进行的。至少一个弯曲带状物可包括连续的表面58，即在第一平面区域和第二平面区域之间延伸的未中断表面，如图2所示。当该连续表面倾斜地延伸至弯曲线时，以及当该连续表面不经历如板材30绕弯曲线35那样的弯折时，该连续表面提供一路径，电连接器60可在该路径上位于第一平面区域和第二平面区域之间。电连接器可采取部分印刷电路连接器的形式或直接应用到板材表面。应理解，其他的适当的电通道装置可以直接应用到板材上，以使得该通道装置沿连续表面延伸。
例如，电连接器可采取导电线的形式，其沿一个或更多带状物在第一平面区域和第二平面区域之间经过，这发生在多层印刷电路板的一层或多层。这些沿带状物行进的导电线的目的可以是将电力从一个平面区域提供到另一平面区域。这些导电线的另一目的是联通一个平面区域和另一平面区域的电信号或逻辑开关。而设置跨过关节连接的弹性弯曲关节的另一目的是在其他物件中提供电磁屏蔽的地平面结构之间提供电性的或电容性的连续性。
因为形成导电线的过程是与形成带状限定切槽的过程分开的，所以必须对在临近记录(close registration)中的两个制造步骤的记录做出规定。如果用于形成板和对它们进行切槽的自动处理是顺序进行的、相连的且该自动处理在整个处理过程中维持板的旋转和移动位置，则两个处理过程的共同记录将自动嵌入制造过程。然而，如果在导电线形成步骤和切槽步骤之间没有维持板的位置，例如因为两个处理步骤在不同的地点，则印刷电路板的设计最优选地包含记录符号，其能被切槽形成过程使用，以恢复在切槽之前的板的位置记录。
应理解，板材30的可折叠结构允许板材在其处于平面结构的同时组装一个或更多的元件42。在元件为电子元件且位于相对的平面区域的情况下，如图4所示，电子连接器60可以用来可操作地连接元件。
可选地，第一平面区域和第二平面区域的每一个都设置有一个或更多装配凹部61，用于在与另一装置进行组装的过程中定位和固定板材。在一实施例中，装配凹部采取多个装配孔61的形式，装配孔61临近板材30的各个角。应理解，可以使用一个、两个或更多的装配凹部且装配凹部的位置可根据各种设计参数而变化，这些参数包括但不限于组装到板材上的元件的布置情况、板材是否以外角(external-comer)结构在子组件63或其他适当的装置上或绕其安装(见图8)、板材是否以内角结构安装在底架65或其他适当的装置内(见图9)、和/或板材的固有回弹系数(spring coefficient)。例如，如果板材具有能在弯曲时趋于使板材回到其平面结构的相对高的回弹系数，则装配凹部数量可更多并设置在离弯曲线较近或较远的位置，以使将板材保持在其位置的杠杆作用最大化。
例如，在外角结构的情况下，板材可包括位于最接近其角的一个或更多的装配孔61，以与装配固定件67互相协作而使第一平面区域32和第二平面区域33的最外端从子组件63上弹回以使板材30会回到其平面结构(如图8中箭头S所示)的可能性最小。类似地，在内角结构的情况下，装配孔61a可位于弯曲线的近端，以与装配固定件68a相互协作而使第一平面区域32a和第二平面区域33a从底架65的内角向上扣，以使板材30回到其平面结构(如图9中箭头B所示)的可能性最小。
本发明的各种实施例能获得迄今未实现的设计、制造和生产上的优势。由此，诸如CAD设计、快速原型开发(rapid prototyping)和“拾取/安放“组装这样的设计和制造技术的所有优点可通过使用一个2D板材替代3D板材来实现，该3D结构至今仍需要使用多块分离的2D结构。
本发明的可弯曲板材的结构还适用于制造电路板，其符合非正交装置封装。通常，工业设计经常受平面或连接器连接的印刷电路板组件(“PCBA’s”)的限制。板材30的可弯曲有助于有美感地形成装置，具有高电路密度的紧凑设计。例如，可佩戴电子器件、保形(conformal)汽车或飞机电子器件和其他产品会需要复杂形状的壳体，其需要电路板彼此倾斜。本发明的结构可允许一个电路板替代两个或更多倾斜导向的电路板。
进而，板材的可弯曲结构可被利用为提供铰接的PCBA，即，可重复前后弯曲的PCBA。例如，本发明的板材可适用于在折叠移动电话或其他目前需要必须彼此枢转的两个或更多电路板的装置。这种可弯曲结构能避免在两个分离的电路板之间使用粗糙的热条棒焊接和/或昂贵的连接器。
本发明的另一优点在于，能清洁地且便宜地将电路板弯曲成自我RF屏蔽和与数字电路隔绝的RF电路。该装置可以是经测试的平整，以校验功能性并维修任何缺陷或丢失的元件，而不用在折叠之前移走RF罐。
彼此连接的带状物的另一优点是本发明的可弯曲板材还可以与纤维光学技术一起使用。例如，嵌入式光导管可沿一个或更多的带状物延伸，与板材的第一平面区域和第二平面区域光学连接。这种嵌入式光导管能在第一平面区域和第二平面区域之间传递光信号，而不必借助于成本高的光纤。
应理解，本发明的板材结构还可用于纳米结构，以便制造关节连接的微镜(micro-mirrors)、仿生学睫毛、压电驱动马达和其他纳米技术装置。
应理解，板材的结构还可用作平面内弹簧，其允许第一平面区域和第二平面区域相对于彼此直线移置。例如，板材30的切槽/带状物结构允许第一平面区域32相对于第二平面区域33在箭头C的方向上(图1)移置，和/或第二平面区域相对于第一平面区域在箭头D的方向上(图1)移置。这种结构允许板材适应由于各种原因的膨胀和收缩，这些原因包括当不限于热。进而，板材30的结构允许材料以相对较小的直线移置来吸收大量的线性力(例如在箭头C和D的方向)。这种结构可用在应变计和其他装置的制造中。此外，由切槽形成过程创建的空间可填充粘弹性材料，以起到用于本发明的平面弹簧的固有振动缓冲器的作用。
在本发明的另一实施例中，板材30a类似于上述板材30，但包括平行的带状设定部47a，如图6所示。在本发明的又一实施例中，板材30b类似于上述板材30和30a，但包括具有11个弯曲带状物40的单个带状设定部47b，如图7所示。相同的附图标记用来描述板材30、30a和30b的相同元件。在操作和使用中，板材30a和30b以实质上与上述板材30相同的方式来使用。
应理解，根据本发明，带状设定部的数量和结构可变化。例如，每个带状设定部可彼此平行，对称地布置，不对称地布置等。类似地，每个带状设定部具有一个、两个或更多包含其中的弯曲带状物。
为了在所附权利要求中便于解释和确切限定，用语“上”或“上部”、“下”或“下部”、“内”和“外”用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述本发明的特征。
在许多方面，各个附图的修改例类似于前面的修改例，且标有“a”和“b”的相同附图标记指代相对应的部件。
为了显示和描述的目的已经给出了本发明的具体实施例的前述描述。它们并不意在使将本发明限制为所披露的确切形式，且很明显可根据上述教导做出许多修改例和改变例。选择并描述了这些实施例，以便最佳地解释本发明的原理及其实际应用，以由此使本领域技术人员更好地利用本发明和带有各种修改例的实施例，以适用于具体的使用目的。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式来限定。

Claims (45)

1.一种板材，形成为用于沿弯曲线弯曲，该板材包括：
具有至少一个区分切槽的板材，该区分切槽基本上沿所需弯曲线将所述板材分为第一平面区域和第二平面区域；和至少两个带状切槽，该两个带状切槽通过所述板材与所述所需弯曲线相交而形成，其中所述带状切槽在其之间形成弯曲带状物，所述弯曲带状物具有与所述所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。
2.一种板材，形成为用于沿弯曲线弯曲，该板材包括：
具有多个区分切槽的板材，所述区分切槽基本上沿所需弯曲线将所述板材分为第一平面区域和第二平面区域；和多个基本平行的带状切槽，所述带状切槽通过所述板材与所述所需弯曲线相交而形成，其中临近的一对所述带状切槽在其之间形成弯曲带状物，所述弯曲带状物具有与所述所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。
3.如权利要求2所述的板材，其中所述板材由合成材料形成。
4.如权利要求3所述的板材，其中所述合成材料是从聚合物基合成物、纤维强化合成物、金属基合成物、陶瓷合成物和聚合合成物的材料中选择的。
5.如权利要求4所述的板材，其中所述合成材料为从玻璃纤维、纤维强化合成物，酚醛合成物和碳纤维合成物中选择的纤维强化合成物。
6.如权利要求2所述的板材，其中所述板材包括至少三个区分切槽和至少一对带状设定部，每个带状设定部设置在临近的所述区分切槽之间，且每个带状设定部具有至少两个带状切槽，形成至少一个基本平行的弯曲带状物。
7.如权利要求6所述的板材，其中至少一对所述带状设定部彼此平行，以使得所述带状设定部的第一个的带状物轴线平行于所述带状设定部的第二个的带状物轴线。
8.如权利要求6所述的板材，其中至少一对所述带状设定部并不彼此平行，以使得所述带状设定部的第一个的带状物轴线与所述带状设定部的第二个的带状物轴线相交。
9.如权利要求8所述的板材，其中所述带状设定部关于一横向轴线对称，该横向轴线基本与所述所需弯曲线呈横向。
10.如权利要求2所述的板材，其中每个所述带状切槽具有基本直的中间部分。
11.如权利要求2所述的板材，其中至少一个所述带状切槽的端部包括加大的应力释放端部开口。
12.如权利要求11述的板材，其中由于所述临近的弯曲带状物与所述平面区域的相应一个合并，至少一个所述带状切槽包括应力释放端部半径，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。
13.如权利要求12所述的板材，其中所述带状切槽的所述至少一个和临近的区分切槽通过所述应力释放端部半径连接。
14.如权利要求2所述的板材，其中由于所述临近的弯曲带状物与所述平面区域的相应一个相遇，临近一对所述带状切槽包括应力释放半径，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。
15.如权利要求2所述的板材，其中至少一个区分切槽与临近的带状切槽互相连接。
16.如权利要求2所述的板材，其中所述带状物轴线倾斜于所述所需弯曲线。
17.如权利要求2所述的板材，其中所述带状物轴线相对于所述所需弯曲线延伸小于45°。
18.如权利要求17所述的板材，其中所述带状物轴线相对于所述所需弯曲线在约15-40°的范围内延伸。
19.如权利要求2所述的板材，其中所述带状物轴线相对于所述所需弯曲线在约15-30°的范围内延伸。
20.如权利要求2所述的板材，其中所述板材具有基本一致的厚度，且每个所述弯曲带状物包括最小宽度尺寸，其小于或基本等于所述板材的厚度。
21.如权利要求2所述的板材，其中至少一个弯曲带状物包括在所述第一平面区域和所述第二平面区域之间延伸的连续表面。
22.如权利要求21所述的板材，所述板材进一步包括电连接器，该电连接器沿所述第一平面区域和所述第二平面区域之间的所述连续表面延伸。
23.如权利要求2所述的板材，其中所述第一平面区域和所述第二平面区域中的每一个都包括装配凹部，用于在与另一个装置进行装配期间对所述板材进行定位和固定。
24.一种形成板材的方法，该板材用于沿弯曲线弯曲，该方法包括的步骤是：
通过基本沿所需弯曲线延伸的板材形成至少一个区分切槽，由此将所述板材分成第一平面区域和第二平面区域；以及
通过与所述所需弯曲线相交的所述板材形成至少两个带状切槽，由此在所述带状切槽之间形成弯曲带状物，所述弯曲带状物具有与所述所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。
25.如权利要求24所述的方法，所述方法进一步包括的步骤是：
在形成步骤之后，但在组装步骤之前，将所述至少一个元件安装到所述第一平面区域和所述第二平面区域中的至少一个之上。
26.一种形成板材的方法，该板材用于沿弯曲线弯曲，该方法包括的步骤是：
通过基本沿所需弯曲线延伸的板材形成多个区分切槽，由此将所述板材分成第一平面区域和第二平面区域；以及
通过与所需弯曲线相交的所述板材形成多个基本平行的带状切槽，由此在临近的一对所述带状切槽之间形成弯曲带状物，所述弯曲带状物具有与所需弯曲线相交的纵向带状物轴线。
27.如权利要求26所述的方法，其中在形成步骤之前，选择用于切槽的弹性可变形板材。
28.如权利要求26所述的方法，所述方法进一步包括的步骤是：
在形成步骤之前，选择用于切槽的合成材料板材。
29.如权利要求26所述的方法，其中所述形成步骤是同时完成的。
30.如权利要求26所述的方法，其中所述形成步骤通过形成至少三个区分切槽和至少一对带状设定部来完成，且每个带状设定部设置在临近的所述区分切槽之间，每个带状设定部具有至少三个带状切槽，在其之间形成至少两个基本平行的弯曲带状物。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述带状切槽形成步骤通过形成至少一对彼此平行的所述带状设定部来完成，以使得所述带状设定部的第一个的带状物轴线平行于所述带状设定部的第二个的带状物轴线。
32.如权利要求30所述的方法，其中所述带状切槽形成步骤通过形成至少一对彼此不平行的所述带状设定部来完成，以使得所述带状设定部的第一个的带状物轴线与所述带状设定部的第二个的带状物轴线相交。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述带状切槽形成步骤通过关于一横向轴线对称地形成带状设定部来完成，该横向轴线与所述所需弯曲线基本呈横向地延伸。
34.如权利要求26所述的方法，其中所述带状切槽形成步骤通过使每个所述带状物形成有基本直的中间部分来完成。
35.如权利要求26所述的方法，其中所述带状切槽形成步骤通过使所述带状切槽的至少一个的端部形成有加大的应力释放端部开口来完成。
36.如权利要求35所述的方法，其中由于所述临近的弯曲带状物与所述平面区域的相应一个合并，所述带状切槽形成步骤通过使所述带状切槽的至少一个形成有应力释放端部半径来完成，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。
37.如权利要求26所述的方法，其中由于临近的弯曲带状物与所述平面区域的相应一个相遇，所述带状切槽形成步骤通过使临近的一对所述带状切槽的每一个都形成有应力释放端部半径来完成，以增加临近的弯曲带状物的横截面积。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述形成步骤通过形成所述应力释放端部半径而同时完成，以将所述带状切槽的所述至少一个与临近的区分切槽互相连接。
39.如权利要求26所述的方法，其中所述形成步骤通过形成至少一个相互连接的区分切槽和临近的带状切槽来完成。
40.如权利要求26所述的方法，其中所述带状物形成步骤通过形成所述带状切槽来完成，以使得所属带状物轴线倾斜于所述所需弯曲线。
41.如权利要求26所述的方法，所述方法进一步包括的步骤是：
在形成步骤之前，选择具有基本一致厚度的合成材料板材；
其中所述带状切槽形成步骤通过形成临近的所述带状切槽来形成，以使得每个所述弯曲带状物包括最小宽度尺寸，该尺寸小于或基本等于所述板材的厚度。
42.如权利要求26所述的方法，所述方法进一步包括的步骤是：
在形成步骤之后，绕所述所需弯曲线弯曲板材。
43.如权利要求26所述的方法，所述方法进一步包括的步骤是：
在所述第一平面区域和所述第二平面区域中的每一个中形成装配凹部，用于在装配期间定位和固定所述板材。
44.如权利要求43所述的方法，所述方法进一步包括的步骤是：
在形成步骤之后，绕所述所需弯曲线弯曲板材；
将所述板材与另一装置进行组装，以使得定位突出部穿过所述每一个装配凹部。
45.如权利要求44所述的方法，所述方法进一步包括的步骤是：
在形成步骤之后，但在组装步骤之前，将元件安装到所述第一平面区域和所述第二平面区域中的至少一个之上。
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