CN101405917A - 用于将大体三维结构附接到大体二维结构的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种用于在三维结构与大体二维结构之间传送流体、气体、半固体、致冷剂或微粒物质，或其组合的方法和系统。本发明还揭示一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统和方法。

Description

用于将大体三维结构附接到大体二维结构的系统和方法

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2005年3月15日申请的第60/662,455号美国临时申请案的优先权，所述申请案的揭示内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本揭示案大体上涉及附接方法，且更明确地说，涉及一种将大体三维结构焊接到大体二维结构的方法。所述三维结构可以是医用导管，且所述二维结构可以是印刷电路板。所述三维结构可传递不同媒介，例如电流、流体、气体和微粒。

背景技术

当前，电导管由中空管构成，所述中空管环绕着用手、激光、珠光处理、化学蚀刻或各种其它方法单独剥离并终止于块状连接器和焊杯的细线。为努力减少导管尺寸，电线已变得越来越小。随着电线变小，它们也在物理上较脆弱。这些较脆弱的电线倾向于破裂且变得难以应付高导体数导管所需的组装过程。沿着导管轴向行进的大量非常薄的导体还由于不柔软而名声不佳，且倾向于缠结、扭曲、刻痕、纽绞、磨削(暴露导电体)、破损或妨碍可能处于操作中的任何导向或引导电线，因此形成电路短路和开路。随着导体数目增加，空间限制加强了电学问题。随着将更多电线手动馈送穿过导管长度，组装时间也在增加。重做和修理导管变得费时，且在某些情况下，不可能不破坏导管。

对于现代导管的较理想情形将是并入易于了结日益增多的导体和/或多余的焊点且允许快速、可靠的系统。具有针对柔韧性设计的机械结构还将有助于降低现场和组装故障。理想地，新的导管终止系统还将使得生产操作者能够容易地在含铅与不含铅焊料之间切换，而不会牺牲生产速度或能力。

发明内容

本发明揭示一种用于在三维结构与大体二维结构之间传递流体、气体、半固体、冷却剂或微粒物质或者其组合的方法和系统。本发明还揭示一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统和方法。

附图说明

图1是实例性系统的透视图；

图2是图1的实例性系统的放大图；

图3是图1的实例性系统的侧视图；

图4是具有额外电连接器的图1的实例性系统的侧视图；

图5是第二实例性系统的透视图；

图6是图5的实例性系统的侧视图；

图7是具有完全剥开的电线的图5的实例性系统的放大图；

图8是完全剥开的电线的侧视图；

图9是具有部分剥开的电线的图5的实例性系统的放大图；

图10是部分剥开电线的侧视图；

图11是第三实例性系统的透视图；

图12是图11的实例性系统的放大图；

图13是第四实例性系统的透视图；

图14是第五实例性系统的透视图；

图15是图14的实例性系统的放大图；

图16是具有三个额外线圈元件的图14的实例性系统的透视部分透明图；

图17是具有三个额外线圈元件的图14的实例性系统的侧视图；

图18是第六实例性系统的正视图；

图19是图18的实例性系统的俯视图；

图20是实例性线圈元件的横截面图；

图21是第二实例性线圈元件的横截面图；

图22是第三实例性线圈元件的横截面图；

图23是第四实例性线圈元件的横截面图；

图24是第五实例性线圈元件的横截面图；

图25是第六实例性线圈元件的横截面图；

图26是第七实例性线圈元件的横截面图；

图27是第八实例性线圈元件的横截面图；

图28是第九实例性线圈元件的横截面图；

图29是第十实例性线圈元件的横截面图；

图30是第十一实例性线圈元件的横截面图；

图31是第十二实例性线圈元件的横截面图；

图32是第七实例性系统的透视图；

图33是图32的系统的放大透视图；

图34是图32的系统的更近的放大透视图；

图35是图32的系统的横截面图；

图36是第八实例性系统的俯视图；

图37是图36的实例性系统的放大透视图；

图38是图36的实例性系统的横截面图；

图39是第九实例性系统的横截面图；

图40是第十实例性系统的横截面图；

图41是第十一实例性系统的横截面图；

图42是第十二实例性系统的横截面图；

图43是第十三实例性系统的横截面图；

图44是第十四实例性系统的横截面图；

图45是用于所述系统的实例性线圈元件的横截面图；

图46是用于所述系统的第二实例性线圈元件的横截面图；

图47是用于所述系统的第三实例性线圈元件的透明侧视图；

图48是用于所述系统的第四实例性线圈元件的透明侧视图；

图49是用于所述系统的第五实例性线圈元件的侧视图；

图50是第十五实例性系统的透视图；

图51是第十六实例性系统的透视图；

图52是第十七实例性系统的透视图；

图53是第十八实例性系统的透视图；

图54是图52的实例性系统的横截面图；

图55是图53的实例性系统的横截面图；

图56是第十九实例性系统的透视图；

图57是第十九实例性系统的横截面图；

图58是第二十实例性系统的透视图；以及

图59是图58的实例性系统的侧视图。

具体实施方式

本发明描述一种用于将大体三维结构焊接到大体二维衬底的系统。所述系统的实例具有线圈元件和经设计以接纳所述线圈的衬底。在某些实例中，线圈平放在形成于介电衬底(例如印刷电路板(“PCB”))的一个表面上的凹槽中。连接垫或转移点设置在所述介电衬底的表面上，且指定用以接纳线圈。连接垫邻近所述凹槽或线圈路径，使得可在线圈元件与连接器垫之间形成连接。所述线圈元件具有在线圈与连接垫之间的连接位置处移除的覆层。

此外，所述系统可包括传热垫，其与连接垫热连通以便将热量转移到所述元件和所述垫上的连接材料，而不需要物理接触或污染垫或连接材料。通常，线圈元件缠绕在多个导体上，且所述衬底对于线圈中的导体具有多个连接垫或转移点。能够改变连接垫数目，以便提供多余连接来获得安全性和可靠性，或允许更容易地接近紧密盘绕的元件。线圈元件可缠绕在中空管周围，缠绕在光纤元件上方，或缠绕在任何其它合适的衬底周围。“线圈结构”的外形可通过任何手段形成。出于进一步保护或美学的原因，护套也可包裹电线。

线圈元件还可具有变化的间距以增加或减小所得系统在预定点处的表观刚性和柔性，而不必使用不同材料。此间距变化还允许方便地将接入点定位到线圈中含有的导体和介电衬底。这使得更容易使每一转移点终止于此复合结构中。另外，系统可包括多个介电衬底的附件。线圈和衬底还可经形成为使得每一衬底将仅在预定位置和定向上与线圈交互。线圈元件还可用于系统的结构性增强，这在与牵引电线或其它此类引导装置组合时特别有用。所述线圈内的任何给定元件无需为导电的。元件核心可以是可分离的，且一旦分离，留下中空核心元件，所述中空核心元件接着将能够承载多种流体、气体或半固体材料或其材料组合。

本发明描述一种用于将大体三维结构焊接到大体二维衬底的系统。所述系统的实例具有线圈元件和经设计以接纳所述线圈的衬底。在某些实例中，线圈平放在形成于介电衬底(例如印刷电路板(“PCB”))的一个表面上的凹槽中。连接垫或转移点设置在所述介电衬底的表面上，且指定用以接纳线圈。连接垫邻近所述凹槽或线圈路径，使得可在线圈元件与连接器垫之间形成连接。所述线圈元件具有在线圈与连接垫之间的连接位置处移除的覆层。

此外，所述系统可包括传热垫，其与连接垫热连通以便将热量转移到所述元件和所述垫上的连接材料，而不需要物理接触或污染垫或连接材料。通常，线圈元件缠绕在多个导体上，且所述衬底对于线圈中的导体具有多个连接垫或转移点。能够变化连接垫数目，以便提供多余连接来获得安全性和可靠性，或允许更容易地接近紧密盘绕的元件。线圈元件可缠绕在中空管周围，缠绕在光纤元件上，或缠绕在任何其它合适衬底周围。“线圈结构”的形状可通过任何手段形成。出于进一步保护或美学的原因，护套也可包裹电线。

线圈元件还可具有变化间距以增加或减小所得系统在预定点处的表观刚性和柔性，而不必使用不同材料。此间距变化还允许方便地将接入点定位到线圈中含有的导体和介电衬底。这使得更容易使每一转移点终止于此复合结构中。

另外，系统可包括多个介电衬底的附件。线圈和衬底还可经形成为使得每一衬底将仅在预定位置和定向上与线圈交互。线圈元件还可用于系统的结构性增强，这在与牵引电线或其它此类引导装置组合时特别有用。所述线圈内的任何给定元件无需为导电的。元件核心可以是可分离的，且一旦分离，留下中空核心元件，所述中空核心元件接着将能够承载多种流体、气体或半固体材料或其材料组合。

图1-4描绘用于将三维结构电耦合到大体二维结构的实例性系统。所述二维结构展示为具有某一厚度的介电衬底12。所述厚度可由单种材料形成或由一系列彼此连接的衬底的组合形成。所述三维结构由线圈元件形成，在此情况下，所述线圈元件是电线14的线圈。所述电线线圈10位于外护套16a与内护套16b之间。在此实例中，所述护套展示为透明的柔性材料。

线圈元件10包括多个电线14，其在线圈内彼此隔开，使得第一电线定位在第二电线邻近处，所述第二电线定位在第三电线邻近处等。线圈元件10在多个连接点处耦合到介电衬底12，所述连接点由接触垫20和连接焊料22界定。接触垫20是传导材料垫，其位于介电衬底12的表面上。接触垫可凹入到所述表面中或可位于表面上方。其可通过镀覆或用于将传导材料附着到介电衬底上的任何其它已知手段而形成。连接焊料22位于接触垫上方。

在图1-4所示的实例中，四个接触垫20围绕安装孔均匀间隔开，所述安装孔是位于介电衬底12中的通孔。安装孔38是具有圆形横截面的圆柱形孔，且大小和形状经设定以接纳从中穿过的线圈元件10。连接点经设计以耦合到线圈元件内的电线，以在接触垫与相关联的电线之间建立电连接。为了耦合到元件10内的电线，在线圈元件10的所述区域中接触垫20可与预先选择的电线14配合的某一区域中切除线圈元件的外护套16a。另外，在接触垫20的区域中切除电线14上的保护护套(例如塑料覆层)。

一旦线圈元件10位于安装孔38内部，可向每一接触垫20应用加热元件(未图示)，以便加热上面的焊料22。当用加热元件(例如烙铁)加热接触垫20时，焊料22将流动到电线，且通过毛细作用流到电线14上，进而在焊料接触垫与电线之间建立电连接和机械连接。

在图1中，四个电线14展示为位于线圈元件10内。介电衬底12上的连接点经定位以便与介电衬底的顶部表面上的每一电线14配合。尽管本实例展示具有四个电线的圆柱形线圈元件，但应注意，线圈元件可具有任何形状，包括圆柱形、矩形、多边形、椭圆形或可定位在安装孔内的任何其它类型的形状。另外，可结合此实例使用任何数目的电线和任何数目的连接点，所述实例不限于所展示的精确配置。

图3展示线圈元件沿着介电衬底的顶部表面连接到介电衬底12。尽管图4描绘类似实例，但在此实例中，线圈元件10耦合到介电衬底12的顶部和底部表面。在此实例中，连接点设置在介电衬底12的顶部和底部表面上。线圈元件10的外护套16a具有切入到护套中的开口，使得可暴露线圈元件内的电线以供连接到介电衬底的顶部和底部表面。

图4的实例通过在一个以上平面中将线圈元件耦合到衬底12来向系统提供额外的机械稳定性。另外，图4提供电线14与接触垫20之间的额外电连接。这可在系统内提供保护性冗余部分。另外，其可允许电流在衬底上从电线中的一点行进到另一点而无需在衬底中定位额外通路。最后，如先前论述，盘绕元件与介电衬底之间的连接点或焊料接合点有助于改进用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统的机械强度。

这些实例中的二维结构是介电衬底12的顶部表面或介电衬底12的底部表面。尽管介电衬底12具有某一厚度，使得其实际上是三维结构，但认为接触垫是耦合线圈元件10的二维结构。线圈元件10是耦合到衬底12的二维结构的三维结构。词“大体上”在本文中用于指二维结构，其是介电衬底的顶部表面，因为将认识到，接触垫和焊料本身的确不仅仅提供严格的二维结构。然而，所述结构根据本文利用的二维结构定义大体大体上是二维的。

图1说明将具有管状结构形式的线圈元件10附接到介电衬底12的示范性方法。应了解，所述管状结构无需为圆形或甚至中空的，如在下文描述的图22-31中看到。连接垫设置在介电衬底的外部平坦表面上。每一连接垫可视情况与介电衬底上的其它结构(例如电迹线(未图示))电连通或热连通。连接材料搁置在连接垫上方且可在将管状结构插入到安装孔38中之前或之后添加。连接垫通常以径向图案布置在安装孔38周围。一旦将管状结构插入到安装孔38中，连接材料22便将管状结构内含有的各个电线接合到介电衬底上的各个连接垫。此接合通常通过使用来自加热元件的热量来完成，所述加热元件可以是单独的装置或包含在介电衬底内。通过将管状结构附接到介电衬底的顶部和底部，在建立电连通的同时产生稳健的机械保持。

一般来说，管状结构含有设置在内侧层与外侧层之间的电线图案。尽管所述管的材料在各种电线之间提供电隔离，但还可以隔离材料使每一电线包覆有护套，或以其它方式确保或增强管材料的介电特性特性。将仅以可能的最小程度移除覆盖任何给定电线的介电材料，以便最大化管状结构的结构完整性。

在先前描述的图1-4的实例中，线圈元件包括以圆柱形缠绕在线圈元件10的内护套16b周围的一系列电线。图5和6描绘类似于图1-4中所论述的实例的替代实例。

在图5和6中，线圈元件10包括缠绕在内护套16b周围的电线的上部分，但在线圈元件定位在介电衬底12的安装孔中的那点处，电线14改变方向，且代替缠绕在内护套16b周围，其在内护套16b与外护套16a之间沿着线圈元件的长度纵向延伸。先前结合图4描述的连接方法用于通过连接焊料22将电线连接到接触垫20。在外护套16a中切开孔36，以便允许焊料耦合到位于护套内侧的电线14。剥去电线14的在电线14的传导部分周围的任何保护材料。一般来说，电线将具有塑料外护套，且可在接触垫20附近切除此保护塑料护套的一部分或全部。

一般来说，管状结构含有设置在内侧层与外侧层之间的电线图案。尽管所述管的材料在各种电线之间提供电隔离，但每一电线还可被包覆在隔离材料中以确保或增强管材料的介电特性。优选地，将仅以可能的最小程度移除覆盖任何给定电线的介电材料，以便最大化管状结构的结构完整性。图5-10展示实现这些目的的一些图案和结构。

每一种方法可通过使用各种技术来实现，所述技术范围可从化学蚀刻到激光剥离到机械切除。可使用多种不同方法和图案，且所展示的那些仅仅是用于说明目的。可以条带形式或循着线圈的弯曲轴向剥开电线。可将电线剥离为使得电线悬挂在自由空间中。还可将电线剥离为使得仅暴露其整个内部核心的一部分。可存在沿着管状结构的长度的多个剥离区。每一区可具有不同的剥离类型且可仅暴露特定选定电线。

如图6所示，可在与介电衬底12的顶部和底部表面配合的点处切开外护套16a。如先前结合图4所论述，在介电衬底12的顶部和底部表面两者上使用连接点向线圈元件的三维结构与电线14的表面连接的二维结构之间的接点提供额外的机械稳定性。

图7-10描绘可将保护护套从电线14移除使得电线可耦合到焊料22的方式的两个实例。在图7和8中，在内部传导核心40的整个外周周围剥开电线14。外部材料因为不传导，所以将不允许电线与焊料配合。出于此原因，必须剥开电线的保护护套。如图7所示，接触垫20上的焊料22与电线14的内部传导材料40配合。为了建立在接触垫20与电线14的传导材料40之间的电连接以及接触垫20、焊料22与电线14之间的机械连接，使得电线耦合到介电衬底12的顶部表面。

图9和10类似于图7和8，不同之处只是在此实例中，仅剥去电线在开口36附近的电线的一侧上的塑料外护套，在线圈元件10的外护套16a中切开所述开口36。在此实例中，在电线中形成窗口，使得暴露电线14的传导材料以供连接到连接焊料22。将焊料施加到电线14的传导部件40的方法与先前结合图1-4论述的方法相同。可将加热元件(未图示)施加到接触垫20以便加热焊料22。焊料22接着流向电线14的传导材料40且通过毛细作用到达传导材料40以便将焊料22耦合到电线14的传导材料40，进而建立与电线14的电连接和机械连接。

图11-12展示如何不需要卷绕电线图案便保持有效。然而，将电线卷绕在管状结构周围实现一些优点。其中最主要的是卷绕电线比笔直电线更具柔性且较不可能断裂。这意味着可通过将卷绕电线改变为笔直电线或仅通过改变所使用的线圈类型来改变任何给定管状结构的柔性和表观硬度。

图11和12描绘用于电耦合三维结构以帮助大体二维结构的系统的另一实例。在此实例中，线圈元件的电线40沿着线圈元件的长度轴向延伸。此实例中的线圈由外部和内护套16a、16b的组合形成。电线14没有缠绕在内部核心16b周围。而是，其在内部和外护套16a、16b之间轴向延伸。线圈元件10同样是圆柱形的且位于介电衬底12中界定的安装孔38中。介电衬底12包括接触垫20和位于所述接触垫20的每一者上的连接焊料22。线圈元件10穿过孔而定位，且介电衬底12和线圈元件10的电线根据先前论述的任何方法耦合到介电衬底12的顶部表面上的接触垫。如同先前实例一样，切除外护套16a以形成开口36，焊料22可通过所述开口36与各自电线14连通。

图12展示焊料22与电线14的传导材料40之间的连接的特写。在此实例中，已在接触垫20附近的电线的外周周围移除了电线14周围的塑料护套，且孔定位在线圈元件10的外护套中。图13是与先前揭示的实例类似的实例，其中线圈元件10包含缠绕在内护套16b周围的多个电线14。外护套16a将电线14固持在内护套与外护套之间，以建立组成线圈元件10的圆柱形主体。在此实例中，三个介电衬底经揭示为包括顶部介电衬底12a、中间介电衬底12b和下部介电衬底12c。线圈元件10内的电线14以先前结合先前实例论述的方式耦合到介电衬底的上表面和下表面。这包括使用设置在介电衬底表面上的传导接触垫20，其中连接焊料耦合到每一接触垫20。另外，线圈元件外护套16a具有在每一接触垫附近的护套中切开的孔36，使得线圈元件内的电线14可经由连接焊料耦合到所述接触垫中的每一者。

图13所示的实例可用于一种系统，其中大量电线定位在线圈元件中，使得(例如)每一电线可一次或一次以上地耦合到所述衬底12a、12b、12c中的一者或一者以上。通过较大数目的电线14，会减少连接点数目，因为仅提供有限数目的接触垫和连接焊料。此实例将虑及电线连接之间的冗余部分，使得单个电线可多次耦合到介电衬底。另外，此实例可用于改进系统的机械强度，因为较大数目的焊料接合点提供较强的机械强度和保持力。另外，可利用此实例以便将电线耦合到各种不同的衬底。通过将电线耦合到衬底，可在系统内避免额外的通路和连接器。

图13展示沿着单一管状结构的长度设置的多个介电衬底的一个实例。每一介电衬底可单独使用，或其可与另一介电衬底电连通。具有多个衬底允许管状结构的机械对准的增加以及高电线数线圈中连接垫的可用区域的增加。

图14-17描绘用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统的替代实例。在此实例中，介电衬底12包括位于介电衬底12的隅角上的多个具有切口形式的孔或管道38。代替将孔38设置穿过介电衬底12的中心，在此实例中，介电衬底将隅角切除且线圈元件部分定位到所述隅角的一者中。尽管此实例展示线圈元件的一部分插入到介电衬底12的开口38中，但线圈元件的大小及形状以及介电衬底和介电衬底的孔的大小及形状可经修改，使得线圈元件的较大部分定位在介电衬底12的隅角沟道或孔内，所述实例不限于所描绘的尺度特征。尽管在先前实例中，接触垫设置在介电衬底中的圆形孔周围。在此实例中，接触垫20设置在介电衬底12的隅角中的切除开口周围。在此实例中，介电衬底12中的切除部分是弓形，使得接触垫可沿着弓形开口的边缘间隔开，以供与位于弓形开口邻近处的线圈元件连接。线圈元件10包括多个电线14，其在线圈元件10的内部16b与外部16a护套之间沿着线圈元件10的长度轴向延伸。

如图15所示，可剥去电线14的塑料外护套以露出电线14的传导材料40，且可以先前在先前实例中所描述的方式通过以下方法将此传导材料40耦合到每一接触垫：熔化设置在每一接触垫20上的焊料22，使得所述焊料22通过毛细作用到达每一电线且在焊料22与电线14的传导部分40之间建立电连通和机械连通

图16和17展示可如何将多个线圈元件10连接到隅角被切除以形成隅角沟道的介电衬底的视图。在图16和17所示的实例中，四个线圈元件耦合到介电衬底，其中每一线圈位于介电衬底12的隅角上的一个弓形开口中。每一线圈元件10包括沿着线圈元件10的长度轴向延伸的电线，且所述电线可以先前结合图15论述的方式接合到接触垫20。使用介电衬底20来将四个线圈元件10接合在一起有助于在所述四个线圈元件之间提供机械稳定性。尽管未图示，但如果需要的话，线圈元件可接合到介电衬底的上表面和下表面。尽管线圈元件在此实例中展示为包括轴向延伸的电线14，但所属领域的技术人员应认识到，线圈元件可包括缠绕在内护套16b周围的电线而不是如图式中展示的纵向或轴向延伸的电线。

图14-17展示与图13中所示的介电衬底布置类似的介电衬底布置。然而，作为管状结构穿过介电衬底的核心的替代，管状结构穿过介电衬底的边缘。此类布置将允许更容易集成在紧凑蛤壳型机头内，因为每一介电衬底将在任何给定时间仅与管状结构的一部分交互。在管状结构设置在介电衬底的边缘处时，还易于将多个管状结构添加到单个介电衬底。

图18和19描绘用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统的替代实例。在此实例中，介电衬底12没有通孔38或位于隅角上或介电衬底12的任何其它地方的孔。在此实例中，线圈元件终止于介电衬底的顶部表面处。因此，位于线圈元件10的电线的扎的末端处的电线14终止于建立在介电衬底12的上表面上的接触垫20处。类似于先前描述的实例，线圈元件10包括多个电线，其缠绕在内护套16b周围且由外护套16a约束。线圈元件是圆柱形，且介电衬底展示为矩形，然而，如果需要的话，这些元件中的每一者可利用任何形状。外护套16a包括切除部分36，其中通过利用连接焊料22将电线14耦合各自的接触垫20。在图18和19描绘的实例中，利用四个接触垫来耦合到设置在线圈元件内的四个电线。每一接触垫位于介电衬底上，使得其将不同电线连接到每一接触垫20。连接焊料可经由加热焊料以使得其通过毛细作用到达每一电线14的传导部分以建立接触垫与电线14之间的电连接和机械连接而耦合到每一电线14。

能够将管状结构内含有的电线线圈终止在不同于沿着管状结构的长度的位置处。图18-19正说明此类终止，其中介电衬底设置在管状结构的末端处。末端附接的终止可与上述终止方法中的任一者和全部组合。

图20-31描绘线圈元件10内的电线结构的若干不同实例。如图20所示，具有圆形横截面的线圈元件包括内护套16b和外护套16a。多个电线14设置在内护套与外护套之间。图20类似于先前所揭示的实例。电线可缠绕在内护套或电线周围，或者电线可沿着线圈元件的长度轴向延伸。

管状结构无需具有圆形横截面。图20-31显示管状结构的可能横截面的代表性子组。管状结构可具有任何数目的不同类型的横截面，例如圆形(图20-22)、椭圆形(图29-31)、正方形(图26-28)、矩形、五边形、三角形(图23-25)或其它形状。管状结构还可含有不止一个中心内腔，而是含有多个具有不同大小和配置的内腔。其共同之处在于管状结构的外部周边内侧周围存在电线图案。护套——外护套16a、内护套16b。

图21描绘具有圆形横截面的线圈元件，其类似于图21，只是在此实例中，提供两种不同尺寸的电线。在此实例中，线圈元件具有内护套16b和外护套16a，其中第一尺寸的电线14a均匀地在线圈外周周围隔开，且相等数目的较大导管14b或电线位于较小导管或电线14a中的每一者之间。在此实例中，不同形状的电线14a、14b可用于不同功能。举例来说，14a代表电线，而14b代表具有可分离的中心以使得流体可传输通过管道14b中心的导管或管。或者，如果需要的话，电线可定位在14a和14b任一者中，且流体可定位在14a中。尽管先前未论述，但本发明可用于建立电连接和流体连接两者。在先前揭示的每一实例中，电线可代替地为管道、管或用于传输流体材料的其它导管，所述流体材料包括液体、气体或其它此类材料。在将流体传输通过电线14的情况中，介电衬底12将具有相关联的导管沟道或用于以流体类型方式接纳流体的其它特征。这将在下文中更详细地论述。然而，如图21所示，可在线圈元件10内具有流体传输导管和电线两者。

图22描绘外护套16a具有两个内护套16b的替代实例。内护套16b界定线圈元件10内的开口，所述开口沿着线圈元件的长度轴向延伸。在图22所描绘的实例中，内护套界定两个圆柱形开口，其在线圈元件内轴向延伸。电线14a可定位在外护套16a邻近处，位于线圈元件的周边周围。

图23-25描绘与先前论述的那些实例类似的替代实例，只是在此情况下，线圈元件是三角形的。线圈元件在外侧由护套16a定界且在内侧由护套16b和16c定界。多个电线设置在线圈元件周边周围，且电线可缠绕在线圈元件周围或沿着线圈元件10的长度轴向设置。

图24描绘具有内护套16b和外护套16a的三角形线圈元件10，其中多个电线设置在内护套与外护套之间。在此实例中，电线14a均匀分布在线圈元件周边周围。如同先前实例一样，电线14a可缠绕在内护套16b的外周周围或电线14可沿着线圈元件10的长度轴向延伸。

图25描绘具有内护套16b和外护套16a的相似三角形线圈元件10。多个电线设置在线圈元件周围。较小电线14a设置在线圈元件的最外周边周围，且内部较大电线在内护套16b周围等间隔地隔开。电线14a多于电线14b。尽管以电线位于线圈元件10内的情形来论述此实例，但应认识到，元件14a和14b可以是电线或用于接收流体(例如液体或气体)的导管或沟道。

图26-28描绘线圈元件10的替代实例，其中线圈元件的外部周边是大体矩形。在图26-28中描绘的实例中，线圈元件10是正方形。图26包括外护套16a和内护套16b。多个电线14a在内护套与外护套16a、16b之间在线圈元件的周边周围等间隔地隔开。

图26描绘正方形外护套16a。两个内护套16b经界定为延伸通过线圈元件内部的圆形管或圆柱体。所述内护套中的一者的直径大于外部内护套的直径。多个电线14a设置在外护套16a内侧且在线圈元件10的周边周围均匀地隔开。

图28描绘线圈元件10，其具有正方形的外护套16a和具有类似正方形形状的内护套16b。多个电线定位在内护套与外护套之间。所述电线包括最靠近外护套16a而定位的较小直径的电线14a和在内护套周围隔开的多个内部较大直径的电线14b。内部电线14b在数目上少于外部电线14a，且所述电线的每一者在线圈元件10的周边周围均匀地隔开。

如先前结合先前实例所论述，图26-28中描述为电线14a和14b的元件可替代地为用于传输流体(例如气体或液体)的导管或沟道。所述实例不仅仅限于穿过其设置电连接器的电线。电线4可替代地为塑料包覆管，当所述管内侧的可分离材料分离时，提供用于流体的导管。

图29-31描绘线圈元件10的替代实例，其在许多方面类似于先前论述的实例。图29-31中的每一实例具有椭圆形外部周边。图29包括内护套16b和外护套16a，其一起界定其中设置有多个电线的内部空间的边界。所述多个电线14a均在线圈元件10的周边周围均匀地隔开。电线可缠绕在内护套周围，或可沿着线圈元件的长度轴向延伸。

图30描绘内护套16b和外护套16a，其中多个电线设置在内部与外部周边之间且均在其周边周围均匀地隔开。在此实例中，提供两种不同尺寸的电线。较小直径的电线在外护套16a邻近处在线圈元件的外部周边周围均匀地隔开。内部多个电线14b(其直径大于外部电线14a)设置在内护套16b邻近处。在此实例性线圈元件10中，较小电线14a远多于较大电线14b。图31揭示外护套16a和两个内护套16b。多个电线14设置在内护套与外护套16b、16a之间。

内护套16b形成具有圆形横截面的圆柱体，其沿着线圈元件10的长度轴向延伸。所述内护套中的一者形成的圆的直径大于外部内护套，所述外部内护套形成的圆的直径小于较大直径的圆。多个电线设置在外护套16a邻近处，位于线圈元件的外部边缘周围。在此实例中，仅揭示具有一种直径的电线，然而应认识到，在这些实例的任一者中，可使用任何数目的电线和任何大小的电线，只要它们配合在内护套与外护套16a、16b之间的区域内。而且，如先前所论述，尽管以上描述是通常将传导材料定位在外部塑料覆层内的电线14的情形，但所述电线可替代地为用于传输流体(例如气体或液体)的管。

图32描绘用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统的替代实例。在此实例中，线圈元件10设置在衬底12的表面中界定的凹部或沟道内。尽管先前实例将线圈元件定位为垂直于介电衬底12，但在此实例中，线圈元件的轴线大体垂直于介电衬底12的表面。在介电衬底12的表面内界定凹部38，以便在其中接纳线圈元件的至少一部分。线圈元件10被描述为座落在凹部38内，且使得线圈元件的一部分定位在介电衬底的表面下方，且线圈元件10的一部分定位在介电衬底12的表面上方。应认识到，在介电衬底中可利用任何形状的开口或凹部，使得线圈元件定位在介电衬底的不同深度水平处。线圈元件相对于介电衬底12的位置部分取决于介电衬底12的厚度。

线圈元件10包括内护套和外护套，其中内护套充当位于内部与外部薄片16b、16a之间的多个螺旋形缠绕的电线的边界。线圈元件10的电线以与先前结合先前实例论述的方式类似的方式耦合到上面设置有焊料22的接触垫。唯一不同之处在于，以线圈元件的侧部定位，而并非上下笔直。在此实例中，切开外护套以暴露线圈元件内侧的电线，且还剥去待耦合到接触垫的每一各自电线的保护外部覆层，以便露出电线内的下层传导材料。如先前结合先前实例论述，位于接触垫上的焊料在加热时耦合到每一电线14内的传导材料40，所述导电材料40经对准以供耦合。

介电衬底32在此实例中展示电迹线103，其从接触垫延伸到其它组件。图32中所示的实例还并入有传热垫，其传导地耦合到接触垫20。传热垫经设计以接受来自加热元件的热量，以将热量传递到接触垫，所述接触垫接着熔化位于接触垫上的焊料22，使得焊料通过毛细作用传递或耦合到线圈元件10的邻接电线。加热垫可通过传导导管而与接触垫隔开，所述传导导管本质上是耦合到传热垫和接触垫的由传导材料制成的垫。二级电媒介可位于传导导管上方，使得避免加热垫与接触垫之间的连通。加热垫也是位于介电衬底12的表面上的传导元件。或者，被称为“加热垫”的元件可以是用于接纳连接器以供耦合到电线的连接器孔。介电衬底12左侧上的孔110可用于在其中定位连接器或用于耦合到管脚或其它类似连接器。

图33是图32中所示的实例的电线14与接触垫20之间的连接的放大图。在此图式中，在待耦合到设置在介电衬底12上的接触垫的电线附近切除线圈元件10的外护套16a。可在外护套中的开口附近完全剥开电线的保护性覆层，以便允许将电线耦合到连接焊料22。如同先前实例一样，电线可接合到连接焊料。

在图33中，线圈元件10的纵轴线大体垂直于介电衬底12的表面。依据介电衬底的厚度和线圈元件10的直径，线圈元件10的纵轴线可与衬底表面对准或定位在衬底表面上方或下方。用于图33的焊料连接包括上面设置有焊料22的接触垫20。由传导材料制成的加热垫通过传导导管21而耦合到接触垫20。加热垫上面设置有传热材料，使得当加热垫的传热材料与热源接触时，热量通过传导导管从传热垫传输到接触垫，所述接触垫接着加热设置在接触垫上的焊料。焊料接着通过毛细作用传递到焊料附近的暴露电线上，以建立接触垫与电线之间的电连接和机械连接。

图34描绘如何在电线线圈内对电线编号的实例。在此实例中，第一电线耦合到第一接触垫，第二电线耦合到最后的接触垫，第三电线耦合到第三接触垫，且第四电线耦合到第三接触垫。一组类似的接触垫设置在线圈元件10的左侧。依据线圈元件10中的电线间距，电线1到4将以类似方案布置在线圈元件的左侧，或具有不同布置。举例来说，介电衬底上的线圈元件的左侧的电线连接可按从1开始到4的数字次序布置。或者，可依据线圈元件10中电线绕组的间距来转换所述编号。

图34说明一种将大体三维结构焊接到大体二维结构的方法。具体地说，使用在连接垫20上移位的连接材料22将缠绕电线或电线14a-14c的三维线圈10附接到衬底12，所述连接垫20已永久附加到衬底12且可易于在长度和宽度方面进行界定。线圈10可用于医用装置中，例如插入到人体内的探针，但当前发明不受如此限制。线圈10的整个长度无需具有恒定横截面，而是线圈可独立于管状结构在沿其长度的预定点处扩展和收缩。线圈10可包围中空管、实心管、导线、光纤、空腔等。所有这些结构在下文中被称为管状结构16，其将在下文中详细论述。一般来说，管状结构含有外表面16a和内表面16b，且电线14包含在所述管状结构16内。

图35展示线圈10、电线14、衬底12以及连接材料22、传导材料103、连接垫20和传热垫24沿着共同、任意平面的横截面。在连接材料22润湿电线14期间，连接材料22包裹在电线14周围，从而在凹槽18与连接垫20的界面处形成良好的机械接合点。

图36、37和38说明另一种用以将大体三维结构附接到大体二维衬底12的方式。每一电线14缠绕在管状结构16周围，所述管状结构16放置在衬底12的凹槽18内。连接垫20沿着衬底12的平坦表面与电线14隔开地设置。具体地说，当管状结构16平放在凹槽18中时，每一电线14在多个位置处与衬垫12相交。在电线14与衬底12相交的那些位置处将接触垫20施加到衬底12，且将连接材料22施加到所有连接垫20的顶部表面。

图39到44描绘线圈元件10与设置在介电衬底12中的开口38之间的连接的替代实例。在图39中，位于介电衬底顶部表面中用于接纳线圈元件10的管道具有矩形横截面。如图所示，线圈元件的一侧位于矩形凹部38的底部处。在此实例中，线圈元件的纵轴线大体与介电衬底12的表面对准。连接焊料22用于将线圈元件内的电线连接到介电衬底12的表面上的各自接触垫。

图40描绘介电衬底12的表面中的凹部38的替代实例，所述凹部38是V形的，使得线圈元件10的两侧搁置在V形沟道38的两侧上。连接焊料22用于将设置在线圈元件内的电线耦合到设置在介电衬底12的表面上的接触垫。如同图39一样，线圈元件10的纵轴线大体与介电衬底12的表面对准。

图41描绘位于两个介电衬底12之间的线圈元件。介电衬底12的水平轴线与线圈元件10的纵轴线对准。介电衬底的高度小于线圈元件10的直径。同样，当线圈元件10位于介电衬底12之间时，线圈元件10的一部分在介电衬底的顶部表面上方延伸，且线圈元件10的一部分在介电衬底12的底部表面下方延伸。在介电衬底的顶部和底部表面两者上利用连接焊料以将线圈元件的传导电线14耦合到设置在介电衬底表面上的接触垫。

图42到44描绘位于介电衬底的顶部表面上的线圈元件。在这些实例中，用于保持线圈元件的凹部由连接焊料形成，所述连接焊料用于将接触垫连接到线圈元件10内的传导元件或电线。在介电衬底12的表面中不界定任何凹部38。

图42描绘椭圆形线圈元件，其中椭圆的长横轴线位于平行于介电衬底12的表面。连接焊料22大体上位于线圈元件的边缘下方。

图43描绘椭圆形线圈元件，其中椭圆形的长横轴线垂直于介电衬底12的表面而定位。椭圆形通过连接焊料22而固持在介电衬底上，所述连接焊料22形成对线圈元件10的支撑。连接焊料22位于接触垫上，且连接焊料的一部分位于线圈元件10的边缘下方，且连接焊料22的一部分从线圈元件10的边缘向外延伸。

图44描绘横截面形状类似于跑道的线圈元件。线圈元件的长横轴线经设置成平行于介电衬底12的表面。连接焊料位于接触垫上，且耦合到线圈元件10的电线，以便建立电线与接触垫之间的电连接和机械连接。连接焊料22将线圈元件支撑在介电衬底12的表面上。图45到49描绘含有电线线圈的管状结构的不同实例。此实例中的电线可在相反方向上(例如顺时针和逆时针)移动。交替的线圈沿着管状结构的长度形成编织或织物结构。

图32-44展示管状结构和电媒介如何不需要通过使用已形成在介电衬底表面中的管道或凹槽而彼此垂直布置，管状结构可通过附接而机械保持到连接垫。通过管状结构的正确轮廓，甚至不需要在介电衬底上具有管道，而是代替地，管状结构的平坦侧可与介电衬底(未图示)齐平。

图45展示在管状结构表面上编织电线的实例，其中一根电线在第一方向上行进且另一电线在第二方向上行进。图45描绘设置在管状结构周围的两个或两个以上电线，其中一些电线在第一方向上行进且一些电线在相反方向上行进。图46类似于图45，但包括沿着管状结构长度纵向延伸的电线41a。图47描绘设置在管状结构表面周围的两根电线，其中电线绕组依据电线沿着管状结构长度的位置而具有不同间距。图48类似于图47，只是其仅包括在单一方向上行进的单根电线。所述电线在一端处具有与另一端处不同的间距。图49代表围绕管状结构的电线绕组。所述绕组具有在一端处与另一端处不同的间距，所述间距在一端与另一端之间逐渐变化。

图45-49展示电线线圈可如何与管状结构内侧或侧面的其它结构组合。线圈可含有在相对方向上移动的电线，即顺时针和逆时针的匝。这些交替的线圈可彼此交互，且沿着管状结构的长度形成织物或编织结构。并非此类编织结构内所含有的各个电线都需要是导电的，或附接到介电结构。选择性地剥离绝缘体允许精确控制对象和附接对象。实际上，笔直的电线布局(未图示)可与编织结构组合或与规则的电线线圈组合。这些笔直的布局可用于选择性的阻抗匹配、电附接或用作非传导的安全电线。也不需要线圈中的所有股具有相同大小或具有相同材料。举例来说，热电耦对可下降到电线线圈内，且可使用混合规格的电线以进一步改进管状结构的柔性特征且增强系统的电连通。

图50-55表示经配置以接受流体、气体或半流体或者微粒物质传递的流体结构。本文结合线圈电线10使用的术语“传导元件”经界定以包括元素(例如流体、气体、致冷剂、微粒和半固体)的电传输和流体传输。如先前论述，电线14可替代地为填充有可分离材料的管，使得当管内侧的材料分离时，提供用于传输流体的中空部件。为了将含有可分离材料的中空部件连接到衬底，可在管将要与衬底(例如图50中描绘的介电衬底12)连接的位置处剥离所述管内的可分离材料的覆盖。或者，所述管可在不剥离的情况下定位在衬底12中的管道开口邻近处。

一旦剥去可分离材料周围的保护材料，从而留下可分离材料，便可将环氧树脂或其它塑料类型的密封材料定位在可分离材料上方以界定当可分离材料已被分离时流体可流动通过的导管。如图50-55所示，管道106设置在衬底12中，且管14与所述导管106连通。临时角板105设置在由可分离材料制成的管的邻近处，且用于将管固持在恰当位置并密封在管周围，以形成从管到在衬底内界定的管道的管道。填充有可分离材料的管耦合到衬底中界定的管道106。另外，实例性线圈元件可包括传导电线和填充有可分离材料的管两者。角板105可以是环氧树脂型密封材料或可用于将由可分离材料制成的管密封到衬底12中的相应管道的其它材料。电连接和流体连接可在单个衬底上并行使用，可在衬底的不同层上一起或单独使用，可在耦合到单个或多个线圈元件10的不同衬底上使用。

图50展示其中设置有线圈10的衬底12。所述衬底12具有管道106，在所述衬底12内侧形成所述管道106且填充可移除材料。在衬底12表面上的是接触垫20，其也由可移除材料组成。线圈10内的选定电线14填充有可移除材料且具有暴露可移除材料的剥离区域36。

图51描绘电线核心40与连接垫20之间的可移除连接材料22。连接材料22形成传递通道107的机械封套的一部分。在图52中，在管状结构16与衬底12之间添加附接材料105，以便以机械方式约束线圈10且形成传递通道107的机械封套的另一部分。

在图53中，从系统中移除了可移除材料。这留下衬底内侧的中空管道106、线圈10中的中空传递通道107和中空电线或管14。在图54中，一个连接垫20的截面图展示衬底12中的管道106的一部分填充有可移除材料，且另一可移除材料形成传递通道轮廓，且第三可移除材料在电线14内侧，因此，清楚展示了从线圈10到衬底12的路径。在图55中，一个连接垫20的截面图展示在移除了所有可移除材料之后的系统的一部分。这使得传递路径107为空的，且允许其中材料从中流动。

线圈内的任何给定电线也可含有可分离的核心。这虑及一种将多内腔导管与电连接部分整体集成的非常低的成本方式。在图50-55中展示此类系统。出于清楚起见，所述管状结构仅展示单个电线，但应了解，多个电线可存在于此类系统内。接着剥去电线的绝缘体，但使得含有的绝缘体和管状壁结构两者基本上完整无缺。剥离的电线部分接着在介电衬底上在连接垫上方对准，且在电线核心与接触垫之间形成临时角板105。接触垫和角板材料也由可分离材料形成，使得当移除材料时，将在介电衬底与管状结构内的管之间存在管道106。在角板和相关联材料分离时，使用最终覆盖的材料以完全囊装原始角板并保持管状结构。介电衬底内侧的管道还可容易地附接到微流体控制器或一些其它此类系统。通过移除材料，流体、微粒、气体、致冷剂和其组合可从管道顶端向下流动到介电衬底，且反之亦然。这允许如药品输送、采血和其它重要作业的作业。

用以形成传递通道的可分离核心：传递通道是焊料接合点的流体等效物。其是从以螺旋型式设置在导管主体周围的管的剥离和打开中心延伸到2D结构内侧的管道上方的开口的通路。

线圈内的任何给定导体还可含有可分离核心。这虑及一种集成与电连接部分组合的多内腔管或线圈的非常低成本的方式。此类系统在图50-55中展示。出于清楚起见，所述管状结构仅展示单个电线，但应了解，多个电线也可存在于此类系统内。

关于如上文详细描述的电线绝缘体和管状结构壁，首先部分剥去电线的绝缘体。接着将剥开电线在衬底上在接触垫上方对准，且将可分离材料的临时沉积放置在恰当位置，以形成将3D结构的管连接到2D结构的管道的核心，在所述管道上方形成传递通道。接触垫、衬底的选定部分和传递通道核心材料也由可分离材料形成，所述可分离材料是与在电线核心内存在的可分离材料相同或不同的类型。

当材料被分离时，在衬底中的管道与管状结构内的中空内腔之间形成中空传递通道。因此，传输系统由包含在大体2D结构中的微流体管道形成，所述管道连续地通到3D结构壁中的管或内腔。

在正传递通道和其它相关联材料分离之前，使用最终的覆盖材料来完全囊装原始的传输通道核心材料，所述材料密封并以机械方式保持管状结构。

因此形成在衬底内侧的管道可容易地附接到微流体控制器、试剂腔，或可投送到较大规模的管道系统、液压系统或其它此类系统。在此类电线的核心已被分离之后，剩余的管状结构可与微流体装置一起使用，以允许试剂混合、药品输送、采血、盐水输送、排泄、受控的低温输送和提取以及多种其它使用。通过移除所述材料，半固体、微粒、流体、致冷剂、气体和其组合可从3D管状结构顶端向下流动到2D介电衬底，且反之亦然。

具有最少侵略性的外科手术依靠能够完成许多工作且同时对病人造成较少疼痛、伤疤形成并减少恢复时间。这通常通过作出较小人工切口且通过所述切口对管馈送，并通过所述管馈送所需要的所有仪器来进行。现代导管通过管主体将电线馈送到管道顶端，所述导管顶端可用于诊断和治疗大量失调。因为能够在外科手术之后直接回家被认为比长时间住院更为理想，所以越来越需要新的程序且因此需要新的微型医用装置。然而，设计者正背道而驰；为了形成较少的创伤体验，需要较小的导管主体，但为了实现更复杂的程序，在导管内侧需要更多电线，从而促使需要较大的导管主体。导管主体并非始终是圆的，且并非始终是管。卵形形状非常盛行，因为其允许更容易地在特定方向上弯曲，这使得更容易在特定情形中引导导管。导管还可含有多个不同“管”或内腔，其都在相同时间形成。通常，使用特定内腔来承载电线，且使用其它内腔来承载流体。

流体传递可用于多种原因。一个原因是用于排泄，非常像牙科医生处理多余唾液一样，不同之处只是集成到用于清洁牙齿的相同工具。另一原因是用于对顶端正与之交互的任何物体进行取样，所以可在手术期间实时定位血液氧含量读数以及测量血流中所存在的其它化学物质。还可使用管将材料推入到区域中以及从区域取走材料。盐水对于人体为中性的且可传导的，其通常在切除程序期间使用。药物也可沿着相同管道输送，且允许非常特定地对准问题部位。

致冷剂也可沿着所述管发送以冻死非常小的一部分身体。许多人已从外部身体部分将疣冻死，因为其是一种以快速修复身体的方式杀死局限区域的非常有效的方法。能够冰冻身体组织的内部部分可容易地使当前癌症治疗产生巨大变革。

作为以单独元件在管状结构内侧穿引电线的代替，已经研发出一种将电线集成到管的特别结构中的方法。将电线移动到管壁中释放了内腔以用于其它用途。使电线平行于管状结构的轴线穿引可更易于制造，但其产生多种困难，因为其倾向于使得所得管状结构更钢性。通过以线圈或更螺旋的图案将电线包裹在管状结构周围，可增加柔性且大大降低电线的后续加工的硬化。变化图案允许沿着管状结构在不同点处具有不同水平的硬度或刚性，从而有效替代复合的多硬度管状结构。螺旋线圈还允许一些有趣的终止选项。光纤可分裂，通过协调两个不同管状结构上的螺旋切线而对信号完整性仅具有最小影响。螺旋体还将最终造成系统中的所有导体穿过与管状结构轴线平行的单个切线，从而允许容易地将多个电线附接到单个衬底上的单个线。这还允许将电连接部分添加到原本不含有电连接部分的装置和结构。举例来说，电线可包裹在光纤元件周围。尽管易于并入独立的绝缘电线，但也易于使用柔性电路或另外通过例如溅镀的常用工艺向管状结构外侧添加传导材料。

管状结构不需要仅应用于医用导管。管状结构用于从航空电子设备到建筑的每件事物。能够具有仍允许结构刚性且/或允许其它装置共用同一空间的高密度互连系统在各种产业中大有用武之地。举例来说，飞机可通过使用我们的技术将其大部分线束转移到机身外壳。而且，电力导管和网络连接可增加新建筑的中央结构部件，且可使用新的Medconx技术来在地板之间架设高密度的高速链路。

图56和57描绘夹在两个介电衬底12之间的线圈元件的替代实例。在此实例中，如同先前实例一样，线圈元件10可耦合到介电衬底12两者的表面。如图57中展示，线圈元件通过利用位于接触垫上的保持焊料而耦合到下介电衬底。另外，揭示一种用于与接触垫和连接焊料热连通的传热垫。另外，线圈元件以类似方式耦合到上介电衬底的底部表面上。所述两个衬底均包括凹部38以用于在其中接纳线圈元件的至少一部分。图56-57展示可如何将单个管状结构连接到多个介电衬底的另一实例。

图58和59揭示类似于图11和12的实例，只是图58和59中的线圈元件相对于介电衬底12的表面成某一角度地位。穿过介电衬底界定的孔或通路38类似地成某一角度，使得线圈元件能够搁置在介电衬底12中界定的孔内。线圈元件可相对于介电衬底表面成任何角度(包括45°角、60°角、80°角或另外垂直于介电衬底12)地位，所述揭示内容不限于线圈元件10相对于介电衬底12的表面的特定角度。线圈元件的电线14与接触垫之间的连接和设置在介电衬底表面上的连接焊料类似于先前结合图11和12所论述的。

图58-59说明安装孔不垂直于介电衬底的优点。因为管状结构和介电衬底不成直角，所以当轴向负荷放置在管状结构上时，连接材料越来越受到剪力作用，从而增加介电衬底与管状结构之间的整个粘附强度。

图60-61展示多个衬底可如何层压在一起，其每一者将其各自连接垫设置在共同安装孔周围，并接触管状结构。这允许在非常紧凑的环境中容易地集成焊接点和非焊接点。多个衬底可层压在一起，其每一者将其各自连接垫设置在共同安装孔周围，且接触管状结构内的电线。在一个实例中，连接垫由与在常用多层印刷电路板衬底中存在的传导层类似的传导层形成。不管所使用的衬底如何，连接垫均通过使用各种回焊方法沿其边缘设置连接材料。接着选择性地剥去管状结构内的电线的绝缘体并将其插入在孔内。视情况，将管按压配合到孔中以添加机械保持力。一旦插入，通过沿着电线的另一接触点与接触垫之间的电阻性加热或通过其它加热方法加热接触垫，且连接材料熔化并以类似于上述方式的方式附接到电线核心。

可通过在衬底12的平坦表面中形成凹槽38来制备衬底12。凹槽38的大小经设定和配置以沿着其轴向长度接纳线圈10的一部分。在衬底12的最初制造期间以与线圈10内电线14的均匀递增匹配的间隔将传导材料103施加到衬底12的平坦表面。传导材料形成多个连接垫20，其通常垂直于凹槽18的轴线设置且邻接凹槽18的边缘。每一连接垫20可由二级电媒介100包围，以便防止连接材料22以不受控方式在衬底12的表面上方流动。在连接垫20顶部添加连接材料22，以实现将衬底12以电气和机械方式接合到电线14，且因此机械地保持线圈10并允许线圈10的远端与衬底12之间的电连通。在引入线圈之前但在形成凹槽18之后，添加连接材料22，但也可在凹槽18内侧将线圈10与连接垫20对准的同时添加连接材料22。而且，将以自动方式添加连接材料22，例如根据用于电子产业的焊料模板和回焊工艺标准。

通过在电线14a-14c将要焊接到衬底12的区域中移除管状结构16的若干部分来制备线圈10。另外，在所述位置处移除待附接的每一电线14的一些绝缘体。可使用激光切割或其它技术来剥开电线14，所述其它方法例如(但不限于)热烧蚀、化学蚀刻和珠粒爆破等。理想的是同时且在需要将电线14附接到连接垫20的位置处移除管状结构16和电线绝缘体两者。可在移除绝缘体之前或之后，可使电线14涂锡，并涂覆连接材料22以促进将电线14附接到连接垫20。

为了将线圈10附接到衬底12，将线圈10放置在凹槽18内且将待粘贴的每一电线14与各自连接垫20对准。因为以电线14的间距的均匀递增来放置传导材料103，所以仅必须将单个电线14与预定连接垫20对准，且所有其它电线14将与其各自连接垫20对准。这在组装期间节约时间，且减轻将多个电线14焊接到衬底12的过程。

用各个连接材料22将每一剥开电线14附接到各自连接垫20。具体地说，热源放置为与连接垫20热连通。热量接着行进穿过连接材料，且传递到电线14。连接材料22接着通过毛细作用传递到受热电线，从而在连接垫20与电线14之间形成接合点。一旦取消热连通，连接材料22便硬化，且因此将电线14紧固到连接垫20且因此紧固到衬底12以及可与下层传导材料103电连通的任何其它组件或结构。

另外，能够使用传热技术将电线14附接到连接垫20。在此例子中，将来自给定源(通常是烙铁)的热量施加到与连接垫20热连通的传热垫24。传热垫24与接触垫20连通，使得连接材料22可在没有物理接触原始热源的情况下发生熔化。二级电媒介100可放置在传热垫24与接触垫20之间，以便防止与设置在连接垫20的表面上的连接材料22交叉污染。可在传热垫24上方添加连接材料22的二级凸块，以有助于热源与传热垫24之间的热连通，且因此有助于热源与连接材料22之间和从其到电线14的热连通。

间断结构：通过使用选择性地添加的电线或其它此类传导元件的过程，可使得电线仅在中途下降到管状结构。这意味着管状结构的任意片断可能含有与其它部分不同的数目的电线。还可使所有电线沿着管状结构的长度行进，但在给定点处切断(原本接合)某些电线，从而有效地将单个电线变为两个电性独立的零件。具有不同数目的电线意味着可进一步改进系统的表观柔性。然而，更灵巧地使用所述系统是在附接到线圈的多个衬底之间添加“底板”型互连系统。不仅是此类底板或(可能更恰当地说)“前板”大大简化了传递难题，而且其还可通过允许较少的层间连接或通孔来降低衬底成本。前板中的每一电线可用于承载不同类型的信息。电信号、光脉冲、电力连接、流体样品、气体试剂和许多其它物质可个别地或整体地在衬底间移动，且从任何给定衬底移动到管状结构进一步向下的位置。

在图34中看到一种将线圈10中的电线14附接到衬底12的可选方法，其允许提高的安全性、提高的机械稳定性并增加线圈密度，并同时方便组织过程。为方便说明起见，将传导材料103的每一实例标记为“1”、“2”、“3”或“4”。可以看到，电线14d经对准并附接到连接垫20a，电线14c经对准并附接到连接垫20b，电线14b经对准并附接到连接垫20c，且电线14a经对准并附接到连接垫20d。所述标记中的每一者接着将来自线圈10的每一电线14展示并识别为单独的接合点，且使得其易于识别。所属领域的技术人员将认识到，任何电线14可使用本文所述的技术在多个位置处焊接到衬底12，且可用这些技术将任何数目的电线14附接到衬底12。

本发明揭示一种用于在三维结构与大体二维结构之间传输流体、气体、半固体、致冷剂或微粒物质的方法。所述方法包括提供其中设置有可移除材料的中空部件的步骤。所述中空部件与三维结构相关联，所述三维结构与电传导元件、流体传导元件或其组合相关联。另一步骤需要用将所述中空部件与大体二维结构的中空传递通道进行关联。另一步骤需要用某物质覆盖所述中空部件以及所述二维结构和所述三维结构中的至少一者。又一步骤需要移除所述可移除材料以界定通道，所述通道与大体二维结构的中空传递通道和所述三维结构的中空部件连通。

所述方法可进一步包括在施加所述物质之前，移除中空部件的一部分以暴露所述可移除材料。其进一步包括将中空部件的露出的可移除材料与大体二维结构的中空传递通道相关联，其中所述物质用于覆盖所述露出的可移除材料以在中空部件与中空传递通道之间界定通道。

所述大体二维结构耦合到一个或一个以上介电衬底，其中穿过所述介电衬底界定的流体通道与中空传递通道连通。使流体、气体、半固体、致冷剂或微粒物质通过所述物质且通过中空传递通道从中空部件传输到流体通道。

一种用于传递流体、气体、半固体、致冷剂或微粒且用于在两个结构之间建立流体或中空连接的系统包括以下要素：三维结构具有多个与之相关联的传导元件，所述传导元件每一者具有用于沿着其传输材料的管道。可移除材料设置在传导元件的管道内且耦合到所述大体二维结构，所述可移除材料被某物质覆盖，使得当移除所述材料时，界定中空传递通道。所述物质将大体二维结构中的传导通路中的一者以机械方式连接到三维结构中的通路。

所述二维结构可含有多个层以用于传递多种媒介和材料。所述三维结构进一步包含传导元件，所述传导元件中设置有传导组件以用于建立与所述二维结构的电连接。

一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统包括三维传导结构和大体二维传导结构。其进一步包括用于沿着附接部分将所述大体二维传导结构电耦合到所述三维传导结构且同时维持所述附接部分的柔性并促进将所述三维结构机械保持到所述二维结构的构件。

所述三维传导结构是管状的，且所述二维结构中界定有通路以用于接受三维传导结构的至少一部分。

一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统包括管状线圈的传导元件，其可选择性地彼此电隔离。介电衬底的大小和形状经设定以接近所述管状线圈的至少一部分。连接垫的上面设置有连接材料且位于所述介电衬底上。所述连接材料用于将传导元件耦合到介电衬底。

所述连接垫可以是耦合到介电衬底表面的传导接触垫，且所述连接材料是用于将传导元件从管状线圈耦合到连接垫的热激活传导连接材料。

一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统包括以下要素：三维结构具有多个沿着其长度延伸的传导部件，所述多个传导部件选择性地彼此电隔离。介电衬底的大小和形状经设定以接近所述三维结构的至少一部分，以将三维结构的传导部件机械地和电耦合到介电衬底。连接垫在其上面设置有连接材料且位于介电衬底上。所述连接材料用于将传导元件耦合到介电衬底。

连接垫可以是耦合到介电衬底的传导垫，且连接材料是设置在所述传导垫上的传导材料。三维结构包含电线线圈。三维结构包含柔性电路。介电衬底是印刷电路板，且连接材料是焊料。介电衬底上的连接垫形成为大体二维结构。所述系统进一步包含与所述连接垫热连通的传热垫。所述电线线圈包括多个导体。

而且，所述三维结构可包含至少一个内护套和外护套，其中在所述内护套与外护套之间设置多个电线。在用连接材料将所述管内的传导元件中的一者耦合到连接垫的连接点处在外护套中切开孔。所述电线具有在外护套中切开的孔附近剥除的保护性覆层。三维结构是中空的。电线线圈进一步包括可传输半固体、微粒、气体、致冷剂和流体的管。

而且，多个三维结构耦合到单个二维结构。多个二维结构耦合到单个三维结构。所述二维结构是印刷电路板的一部分。连接垫和连接材料设置在印刷电路板的两侧上，其中印刷电路板具有穿过其设置的孔以用于接纳三维结构，使得三维结构经由连接材料在连接垫处耦合到印刷电路板的两侧。所述二维结构是具有四个隅角的印刷电路板的一部分，其中每一隅角的多个部分被切除以露出通路，以用于在其中接纳所述三维结构。二维结构是印刷电路板的一部分。在所述印刷电路板中设置凹槽以用于在其中接纳三维结构。

在连接垫20的位置处剥去每一电线14的绝缘体。连接材料22将电线14附接到接触垫20。连接材料22形成在剥开电线14上方流动的凸块。如图38中看到，在给定部分中只有一个电线14附接到衬底12。

两个电线14可在管状结构16的相对侧处附接到衬底12。通过沿着管状结构16且因此沿着线圈10改变电线14的间隔且在所需位置处剥去电线14的绝缘体，可非常容易地且非常准确地仅在特定位置处附接特定电线14。

除了前述之外，还可在管状结构16内侧附接电线14。在管状结构16内放置小衬底12。所述衬底12的上面形成有连接材料22的连接垫20。电线14可接着使用任何已知方法附接到衬底20。

线圈10可包括平坦柔性衬底(未图示)，在所述衬底上设置传导材料，使得沿着传导材料路径存在露出区域和覆盖区域。柔性材料的末端自身折叠在一起，从而暴露所有沿着半径外侧的露出的传导材料。通过以此类方式显示露出的传导材料，可非常容易地用传导材料将柔性材料机械和电附接到连接垫。因此形成的传导路径可容易用于用设置在衬底上的传导材料将组件30连接到线圈10。

没有必要将线圈10直接连接到位于衬底12上的某些物体。具体地说，衬底12可经配置以使得安装垫32与位于另一衬底12或柔性电路上的相应垫或者甚至Pogo管脚匹配。

衬底12本身可成为连接器且可成为其本身的连接器。当多个管脚突出穿过衬底12的一个表面或从衬底12的一个表面突出且与传导材料电连通时，那么可容易地以易于与插座配合的型式布置管脚，所述插座可接着将电流运载到其它装置。应了解，先前三个实例仅是实例；且可扩展潜在的终止技术并将其并入到其它电气装置和机电装置。

术语“大体”在本文用作估计术语。

所属领域的技术人员将理解，本文描述的概念和技术可在不脱离其本质特征的情况下以多种特定形式体现。当前揭示的实例在所有方面被认为是说明性而并非限制性的。本发明的范围由所附权利要求书而并非先前描述指示，且期望包含属于其等效物的含义和范围内的所有改变。

Claims (31)

1.一种用于在三维结构与大体二维结构之间传送流体、气体、半固体、致冷剂、微粒物质或其组合的方法，其包含：

提供其中设置有可移除材料的中空部件，所述中空部件与三维结构相关联，所述三维结构与导电元件、流体传导元件或其组合相关联；

使所述中空部件与大体二维结构的中空传递通道相关联；

用某物质覆盖所述中空部件以及所述二维结构和所述三维结构中的至少一者；

移除所述可移除材料以界定通道，所述通道通过所述物质而与所述大体二维结构的所述中空传递通道和所述三维结构的所述中空部件连通。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：

在施加所述物质之前，移除所述中空部件的一部分以暴露所述可移除材料；以及

使所述中空部件的所述暴露的可移除材料与大体二维结构的所述中空传递通道相关联，其中所述物质用于覆盖所述暴露的可移除材料且界定所述中空部件与所述中空传递通道之间的通道。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述大体三维结构耦合到一个或一个以上介电衬底，其中穿过所述介电衬底界定的流体通道与所述中空传递通道连通；且进一步包含通过所述物质并通过所述中空传递通道将流体、气体、半固体、致冷剂、微粒物质或其组合从所述中空部件传送到所述流体通道。

4.一种用于传送流体、气体、半固体、致冷剂、微粒或其组合且用于在两个结构之间建立流体或中空连接的系统，其包含：

三维结构，其具有与之相关联的多个传导元件，所述传导元件每一者均具有用于沿着其传送材料的管道；

可移除材料，其设置在所述传导元件的所述管道内并耦合到所述大体二维结构，所述可移除材料由某物质覆盖，使得当移除所述材料时，界定中空传递通道，

其中所述物质将所述大体二维结构中的所述传导通路中的一者以机械方式连接到所述三维结构中的通路。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述二维结构可含有多个层，以用于传递多种媒介和材料。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述三维结构进一步包含传导元件，所述传导元件中设置有传导部件，以用于建立与所述二维结构的电连接。

7.一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统，其包含：

三维传导结构；

大体二维传导结构；

用于沿着附接部分将所述大体二维传导结构电耦合到所述三维传导结构同时维持所述三维结构的柔性并促进将所述三维结构机械保持到所述二维结构的构件。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述三维传导结构是管状的，且所述二维结构中界定有通路以用于接受所述三维传导结构的至少一部分。

9.一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统，其包含：

传导元件的管状线圈，所述传导元件可选择性地彼此电隔离；

介电衬底，其大小和形状经设定以接近所述管状线圈的至少一部分；以及

连接垫，其上面设置有连接材料并定位在所述介电衬底上，所述连接材料用于将所述传导元件耦合到所述介电衬底。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述连接垫是耦合到所述介电衬底的表面的传导接触垫，且所述连接材料是用于将传导元件从所述管状线圈耦合到所述连接垫的热激活传导连接材料。

11.一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的系统，其包含：

三维结构，其具有多个沿着其长度延伸的传导部件，所述多个传导部件选择性地彼此电隔离；

介电衬底，其大小和形状经设定以接近所述三维结构的至少一部分，以将所述三维结构的所述传导部件机械地和电耦合到所述介电衬底；以及

连接垫，其上面设置有连接材料并位于所述介电衬底上，所述连接材料用于将所述传导元件耦合到所述介电衬底。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述连接垫是耦合到所述介电衬底的传导垫，且所述连接材料是设置在所述传导垫上的传导材料。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述三维结构包含电线线圈。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述三维结构包含柔性电路。

15.根据权利要求11所述的系统，其中所述介电衬底是印刷电路板，且所述连接材料是焊料。

16.根据权利要求11所述的系统，其中所述介电衬底上的所述连接垫形成为大体二维结构。

17.根据权利要求11所述的系统，其进一步包含与所述连接垫热连通的传热垫。

18.根据权利要求13所述的系统，其中所述电线线圈包含多个导体。

19.根据权利要求11所述的系统，其中所述三维结构包含至少一个内护套和一外护套，其中在所述内护套与外护套之间设置有多个电线，在用连接材料将所述管内的所述传导元件中的一者耦合到所述连接垫的连接点处在所述外护套中形成孔，所述电线具有在已在所述外护套中形成的所述孔附近移除的保护性覆层。

20.根据权利要求11所述的系统，其中所述三维结构是中空的。

21.根据权利要求11所述的系统，其中所述电线线圈进一步包含可传输半固体、微粒、气体、致冷剂、流体和其组合的管。

22.根据权利要求11所述的系统，其中多个三维结构耦合到单个二维结构。

23.根据权利要求11所述的系统，其中多个二维结构耦合到单个三维结构。

24.根据权利要求11所述的系统，其中所述二维结构是印刷电路板的一部分，且连接垫和连接材料设置在所述印刷电路板的两侧，其中所述印刷电路板具有穿过其设置的孔，以用于接纳所述三维结构，使得所述三维结构经由所述连接材料在所述连接垫处耦合到所述印刷电路板的两侧。

25.根据权利要求11所述的系统，其中所述二维结构是具有四个隅角的印刷电路板的一部分，其中每一隅角的多个部分被切除以露出用于在其中接纳所述三维结构的通路。

26.根据权利要求11所述的系统，其中所述二维结构是印刷电路板的一部分，且在所述印刷电路板中设置凹槽以用于在其中接纳三维结构。

27.根据权利要求4所述的系统，其中所述三维结构接触多个二维结构。

28.根据权利要求11所述的系统，其中多个三维结构耦合到多个二维结构。

29.一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的方法，其包含：

提供根据权利要求7所述的系统；

将所述三维结构定位在所述二维结构附近；

将所述二维结构耦合到所述三维结构，以用于在其之间传送元件。

30.一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的方法，其包含：

提供根据权利要求9所述的系统；

将所述三维结构定位在所述二维结构附近；

将所述二维结构耦合到所述三维结构，以用于在其之间传送元件。

31.一种用于将三维结构电耦合到大体二维结构的方法，其包含：

提供根据权利要求11所述的系统；

将所述三维结构定位在所述二维结构附近；

将所述二维结构耦合到所述三维结构，以用于在其之间传送元件。

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