CN104115335A

CN104115335A - 挠性磁性互连

Info

Publication number: CN104115335A
Application number: CN201080006988.2A
Authority: CN
Inventors: 查尔斯·阿尔伯特·鲁迪西尔; 丹尼尔·约翰·惠特尔
Original assignee: Apex Technologies Inc
Current assignee: Apex Technologies Inc
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2014-10-22
Also published as: EP2430707A4; US8187006B2; US20120208378A1; WO2010088695A1; US20100197148A1; EP2430707A1; US8491312B2

Abstract

公开了一种挠性磁性互连。在一个实施例中，一种装置，包括具有一个凹槽的模块。一磁性结构在所述凹槽内可移动，且一挠性电路与所述模块相配合以将所述磁性结构保持于所述凹槽内。所述磁性结构的移动由所述磁性结构与一个外部磁性结构之间的磁吸合引起。所述挠性电路包括一个柔性触点，其形状虽磁性结构的运动而改变。

Description

挠性磁性互连

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年2月2日提交的申请号为61/206,609的美国临时申请的权益，该申请的全部内容通过引用而结合于此。本申请还要求2009年10月20日提交的申请号为61/279,391的美国临时申请的权益，该申请的全部内容通过引用而结合于此。

技术领域

本发明主要涉及电连接器，更具体地说，涉及挠性磁性互连。

背景技术

电性互连，例如在单个的电子和照明模块间形成更大的系统，一般使用传统的连接器系统实现，例如插针、插座、压力连接，和其他商品化的连接器类型用于实现板到板、板到电缆、组件到板和电缆到电缆或者其他可分离的连接器。焊接或导电粘合剂可形成更永久的电子互连。这些连接方法有许多限制，包括成本、不易操作的装配工艺、笨重的外观、尺寸大、互连模块的形状和大小限制、易碎、对准公差、不易移动扩展装配的单个组件、易损坏。因此，需要一个能用于电性和机械连接这些类型的模块的稳健的系统。

其他的连接器也有缺陷。例如，传统的插针和插座型的互连方法受限于可能的形状和配套装配方法的说明。因此，需要提供模块的电性和/或机械连接的系统和/或方法，所述模块在各项实施例中举例说明，具有一个或多个如下特性：相对便宜、耐用、小型化、体积小、易装配和拆卸、作为扩展阵列的一部分易重新装配、机械自支撑(即不需要额外的扩展部分维持接触力)，易适合于能装配进各种各样的扩展组件的不同形状和大小的模块。

传统的“分离”磁力固持型连接器利用插针或离散金属和相邻的磁性触点固持连接器。在一些传统的连接器中，为了形成电性连接，必须克服弹簧触点的接触插入力或预加载特性。另外，即使在多触点位点和阵列上，零插入力电性连接一般需要二级箝位或其他方法形成电性连接。在阵列触点结构中，一些连接器系统应用分散力和使用弹性或弹簧元件克服机械公差差异，并在触点对阵列中形成单个的触点对力。需要一个连接器系统克服一个或更多个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服至少一个上述问题和/或满足至少一个上述需要。

在此揭示涉及柔性磁性互连的装置、系统和方法，涉及挠性磁性互连。在一个实施例中，装置由具有凹槽的模块组成。磁性结构在凹槽内可移动，挠性电路和模块配合以保持凹槽内的磁性结构。在一个实施例中，通过磁性结构和外部磁性结构间的磁引力移动磁性结构。在一个实施例中，挠性电路包括柔性触点，通过磁性结构的移动改变形状。

在一个实施例中，系统由一第一模块和一第二模块组成。第一模块包括一第一磁性结构和一挠性电路，第二模块包括一第二磁性结构和一电路。第一磁性结构在第一模块内可移动。第一磁性结构和第二磁性结构间的磁引力导致第一模块的挠性电路改变形状。在一个实施例中，磁引力保持第一模块的挠性电路和第二模块的电路机械互相接触。在一个实施例中，在第一模块的挠性电路和第二模块的电路间形成电性连接。在一个实施例中，随着第一模块和第二模块相对互相移动维持电性连接。

在一个实施例中，一个方法包含以下步骤：(1)提供包含一第一磁性结构和一第一挠性电路的第一模块，其中，所述第一磁性结构在第一模块中可移动；(2)应用磁力从而移动第一磁性结构和临时改变第一挠性电路的形状。

在此揭示方法和系统的实施例包括由两个或多个用磁力形成电性连接的模块组成的系统。磁力也能用于辅助模块间的机械连接和/或将其放入其他结构。所述模块包括具有光源的模块和不包括光源的模块。不包括光源的模块用于提供和其他模块电性和/或机械连接。组合多个模块产生相当大的平面或三维结构。

在此揭示方法和系统的实施例中，磁力来自永久磁铁与其他永久磁铁的引力，或者来自永久磁铁与非永久磁铁的磁性材料的引力。

在此揭示方法和系统的实施例中，磁性结构能直接置于柔性电触点之后。在本项揭示中，磁性结构由永久磁铁或和永久磁铁吸引的材料组成。在此揭示方法和系统的实施例中，柔性触点由含有金属电路的挠性印刷电路和在电子绝缘底面的一个或更多平面上形成的触点组成。在此揭示方法和系统的另一个实施例中，模块包括挠性印刷电路一侧上的LED和其他的电子元件以及另一侧上的电触点、具有能容纳LED的凹槽和其他电子元件的导光管，对于磁性结构，其中挠性印刷电路应用于导光板的外缘或边缘。在实施例中，柔性触点的边缘粘于模块的外表面，模块被胶合提供密封结构，其中只有外周的触点电路暴露于外部环境中。在柔性触点与模块的边缘大致齐平的实施例中构建平面系统，其中和所有相邻模块连接的模块能沿垂直于平面的方向移动，而不移动其他模块。在具有大致齐平表面触点的实施例中，相对于照明模块的比例形成照明模块间很小的物理分隔。

在此揭示方法和系统的另一个实施例中，模块由在一维或多维中自由旋转或翻转的柔性触点和磁性结构组成。这样的移动有利于抵消多个互连模块间的机械差异或移动，防止模块间持续的机械接触。揭示方法和系统的实施例中，模块由磁性结构和柔性触点组成，允许模块相对互相旋转和翻转，不需要破坏模块间的电性连接。

在此揭示提供的方法和系统的实施例中，模块由磁性结构和柔性触点组成，在多于一个方向提供同步的电性和机械连接，或连接多于两个模块。

在此揭示方法和系统的实施例中，柔性触点由金属箔或金属丝组成。术语“挠性电路”，用于本公开的目的，包括具有在不导电挠性基底上的导电线的挠性印刷电路和导电挠性膜，后者例如包括碳或金属的导电填料的金属箔或挠性薄膜。应理解，说明挠性印刷电路的实施例也说明了替代印刷挠性电路的其他类型的挠性电路的实施例。应理解，说明非挠性印刷电路的挠性电路的实施例也说明了包括挠性印刷电路的其他类型的挠性电路的实施例。对于在特定应用中被考虑的挠性电路的“挠性”意味着它能由来自另一个模块或外部来源的磁力下磁性结构的运动介导移动。除了和挠性印刷电路一起用的金属电路，导电聚合物、油墨或其他导电薄膜能用于制作柔性触点。任何形式的柔性触点能被机械支持或者整合入印刷电路板，后者包括聚合的、环氧树脂的、陶瓷的或其他在电子封装中已知的材料。用于本揭示的目的，“柔性触点”是指有足够挠性在特定的设计实施中校准机械误差的触点，其通过统一或变形来改变形状以克服机械分离。揭示实施例中使用的磁性结构能够改变形状影响柔性触点对的触点的几何形状和相关的赫兹应力。通过柔性触点的变形，磁性结构的形状至少临时有助于赫兹接触应力属性。粗糙、永久变形的其他结构和附加的连接于触点表面的传导材料被合并到一个或更多的触点表面有助于赫兹接触应力属性，如电子互连工艺中已知。由于磁性结构不需要直接参与电传导，不需要应用任何金属涂层或限制磁性结构为导电的。磁力和电传导的分离允许扩展磁性结构的使用，其在系统中和多个电-绝缘触点对相关联。

用于本揭示的目的，柔性触点不需要可逆弹性的特性。其形状的变化由磁性结构的移动造成，所述磁性结构包括永久元件和临时元件。本揭示的实施例包括在接触中对机械蠕变或模块变化不敏感的触点。为了利用柔性进行连接，在接合对中至少一个触点为柔性触点而另一个触点可以是非柔性或刚性的触点。接合对的两个不需要都为柔性触点。

用于本揭示的目的，术语“模块”应理解意味着系统的任意单个元件，通过磁力能电性或机械连接成单独的单元。“系统”由两个或更多的连接在一起的模块组成。“照明模块”应理解为含有发射电磁能的元件的模块。所述元件为包装或不包装的发光二极管或LED，具有无机或有机活性元件，灯或电致发光材料或任何其他具有电光能转换的材料或元件。和照明模块相关联的电磁能谱不限于可见区，而是能由可见区范围之外的频率的电磁能组成。“照明系统”含有至少一个在磁力下和另一个模块连接的“照明模块”；其他模块不必是“照明模块”。非“照明模块”的模块的例子包括电源或数据连接器，和用于扩展任意系统电子和/或机械延伸的模块。

如工艺中已知，磁力存在于磁铁对间和磁铁和与磁铁相吸的材料间。磁铁和与磁铁相吸的材料包括稀土和铁磁材料。稀土磁铁包括钕和钐钴合金。铁磁材料包括铁、镍、钴、钆和由这些材料组成的合金，例如铁镍钴。极点或磁铁的性质也已知，是指从铸塑或烧结的材料或填充合成橡胶或聚合物的磁粉形成磁铁的能力。结果，用于本揭示的目的，术语“磁性结构”或“磁性材料”应理解为包括磁铁或与磁铁相吸的材料。用于本揭示的目的的磁性结构包括至少一个磁铁和至少一个铁磁材料的组合。在这样组合中的铁磁材料用于影响磁铁的磁通线的分布。在这样组合中的铁磁材料也用于改变触点的几何形状。虽然在图中没有特别注明，应理解除了“永久磁铁”，通过磁感应产生的“临时磁铁”能产生磁力，能和说明的柔性触点一起使用。除非特别注明磁极的方向，应理解磁吸引产生电性接合对的两个磁性结构的至少一个或另一个是磁铁。由于接合对中磁铁结构的可互换性，应理解用于本发明的目的描述的接合对中一个磁性结构是磁铁，另一个是等价结构的磁性材料，其中，两边的磁性结构的材料可转换。另外，在此实施例中讨论的磁性材料能用磁铁替代，如果接合对中的磁铁中的一个可自由重定向磁极产生吸力，或通过其他方法机械定向，使相邻的磁极间存在磁吸引。

在此揭示方法和系统的实施例中，不需要刚性印刷电路板、刚性或弹性电触点结构、刚性电触点支撑结构或外壳。另外，挠性印刷电路板和其他柔性触点结构的设计易于自定义，独立地来自于模块更大机械结构的设计。这种容纳变化的能力允许设计和加工的灵活性。由于电触点接合对能独立设计其功能，能提高对少数设计元件组成的不同复合装配进行设计、装配和设计的效率。能在挠性印刷电路的嵌套或“排版”、机械结构装配成模块和限定零件数目的标准化中获得成本效率。

在一个优选应用中，在独立的照明装置或模块间的电性互连的方法和系统用于利用磁力进行平面和三维结构的组装的装配。单个的模块实际上可以是任意平面或复合三维的形状。所述模块利用磁性结构和柔性电触点板提供电性接触力。磁力也能用于机械固持模块成所需形状。互连方法和系统允许模块装配、拆卸和重组进扩展结构，不需要在单个模块上校准机械公差。本揭示方法和系统的实施例能用于装潢和建筑上的照明和标志。也能应用于电子封装和系统装配的其他范围。

在此揭示的方法和系统的实施例中，平面照明模块能从大表面和小表面发射光，如需要模块为部分通透，可使用便宜的顶部发射LED或直接芯片附着LED。模块容易自定义包含的LED的数量、触点板排列、辅助电子元件等等。使用导光管、“直接”可视光源或空腔的模块。照明模块包含反射元件、散射元件或影响来自光源的光的性质、方向和颜色的其他的合适的薄膜或特征。

在此揭示方法和系统的实施例中，单个的照明模块能和另一个连接，形成自支撑的二或三维照明系统。这些系统设计成像直链或二维帷幕或其他三维结构一样垂直悬挂。模块具有连续圆形对称的触点，当维持电性或机械接触时，能绕轴线旋转。模块也能具有触点阵列，当一个模块相对于相邻的模块翻转或旋转时提供不同的连接。单个的模块也能机械连接，或机械和电性连接专门提供电力或信号和机械支持的一、二或三维模块。触点到模块能设计成电绝缘的，直到应用和邻近的模块接触来源的磁力。

说明本揭示发明概念的实施例中，实际上能产生和互连成任意形状(正方形、梯形、三角形、曲线形、球体、镶嵌图案、三维形状(角状、管状等等))。模块能设计成易分离和重组，包括从一个阵列中移动模块而不拆开多个模块的能力。当模块装配成阵列时，模块阵列是自支撑的。由于模块通过磁力和另一个吸合，并通过磁力实现的电性连接，不需要外部应力和机械力(和相关的机械零件应用和维持这样的力)实现模块间的电性连接。

在一个说明性的实施例中，多个模块间的电性和机械互连包括来自磁铁或位于挠性电路的触点板后的磁铁的磁力。这个结构提供直接在两个模块的触点对接触面上的接触力的元件。柔性触点能在具有照明或其他电子元件的挠性印刷电路上固有形成，或产生于和基板相连的可分离的挠性接触元件。通过本揭示发明的概念，用于本揭示目的的触点板指在模块间形成电触点的位置。

以下结合图示说明详细解释本发明的其他的目的、特征、实施例和/或优点。

附图说明

图1是平面照明模块的立体示意图，用于说明本发明的优选实施例；

图2是图1所述平面照明模块的分解图；

图3是图1所述平面照明模块的俯视图；

图4是图1所述平面照明模块的侧视图，和图3方向一致；

图5是图4沿C-C线的剖面图；

图6是四个平面照明模块阵列的立体示意图；

图7是图6所述阵列的俯视图；

图8是图6所述阵列的侧视图，和图7方向一致；

图9是图8沿A-A线的剖面图；

图10是图9沿B-B线详细放大的剖面图；

图11是电子模块的立体示意图，用于说明本发明的优选实施例；

图12是图11所述电子模块的分解图；

图13是说明电子模块阵列中优选的电性连接的结构示意图，和图11所示电子模块相似；

图14是部分拆卸的电子模块的俯视立体示意图，用于说明本发明的优选实施例；

图15是图14所示电子模块的仰视立体示意图；

图16是未互连的两个电子模块的部分剖视图；

图17是和图16相似的剖视图，其中，两个电子模块互相接近；

图18是和图16和17相似的剖视图，其中，两个电子模块物理互连；

图19是和图18相似的剖视图，其中，两个电子模块相对翻转或倾斜；

图20为电子模块的立体示意图，用于说明本发明的优选实施例；

图21为图20所述电子模块的分解图；

图22是电性或机械连接的两个电子模块的立体图；

图23是两个电性和机械连接的电子模块的侧视图；

图24是图23部分放大剖视图；

图25是互相连接的两个电子模块的部分剖视图，其中，一个模块包括可移动的永久磁铁，另一个模块包括固定的铁磁板；

图26是互相连接的两个电子模块的部分剖视图，其中，一个模块包括可移动的铁磁元件，另一个模块包括固定的永久磁铁；

图27是电性互连的三个电子模块的部分剖视图；

图28是互相远离的一个电子模块和一个薄膜模块组件的部分剖视图；

图29是和图28相似的剖视图，其中，在所述电子模块和薄膜模块组件间相成物理和电性连接；

图30是具有多个圆柱形磁铁的一个电子模块的分解立体示意图，作为本发明的另一个优选实施例；

图31是具有特别形状磁铁的一个电子模块的立体示意图，作为本发明的另一个优选实施例；

图32是具有连续的挠性条状触点的一个电子模块的立体示意图，作为本发明的另一个优选实施例；

图33是具有多个交错排列触点的一个电子模块的立体示意图，作为本发明的另一个优选实施例；

图34是非简单平面几何形状的一个电子模块的立体示意图；

图35是一个阵列模块实施例的仰视分解立体示意图；

图36是图35所述阵列模块的俯视分解立体示意图；

图37是图35和图36所述阵列模块的组装仰视分解立体示意图；

图38是图35-37所述阵列模块的组装俯视分解立体示意图；

图39是和优选底板阵列相连的优选阵列模块的立体示意图；

图40是和多个表面相接触的阵列模块的分解立体示意图；

图41是图40所述阵列模块的俯视立体示意图；

图42是图40所述阵列模块的仰视立体示意图；

图43是阵列模块的优选三维组装示意图；

图44是一个优选电子模块的仰视分解立体示意图；

图45是图44所述电子模块的俯视分解立体示意图；

图46是连接有图44和45的电子模块的一个优选底板基底的俯视立体示意图；

图47是连接有图44和45的电子模块的图46的优选底板基底的仰视立体示意图；

图48是具有弧形侧面的模块阵列的立体示意图；

图49是形成弧形表面的三角形模块的立体示意图；

图50是和铁磁底板相连的多个照明模块的立体示意图；

图51是多个球形模块的立体示意图；

图52是有凸缘和一个独立块状的多个模块的立体示意图；

图53是用电子模块形成的复杂的几何形状结构的立体示意图；

图54是一个管状照明模块的前视立体示意图；

图55是图54所述管状照明模块的后视立体示意图；

图56是图54所述管状照明模块的分解前视立体示意图；

图57是图54所述管状照明模块的分解后视立体示意图；

图58是互连的三个管状照明模块的立体示意图；

图59是一个选择性转换模块的前视立体示意图；

图60是图50所述选择性转换模块的后视立体示意图；

图61是图59所述选择性转换模块的分解前视立体示意图；

图62是图59所述选择性转换模块的分解后视立体示意图；

图63是图59所述选择性转换模块的部分前视立体示意图；

图64是图59所述选择性转换模块的部分后视立体示意图；

图65是两个互连的选择性转换模块的立体示意图；

图66是由管状模块、球形模块和类似于盘状的模块组成的结构的立体示意图；

图67是连接有照明模块的铁磁垫板的部分示意图；

图68是具有挠性磁性互连器的模块化逆光板的立体示意图；

图69是图68所述逆光板的分解立体示意图；

图70是互连的三个模块化逆光板的立体示意图；

图71是根据本发明另一个实施例的一个照明模块的俯视立体示意图；

图72是图71所述照明模块的仰视立体示意图；

图73是图71所述照明模块的俯视分解立体示意图；

图74是四个互连的照明模块的俯视立体示意图；

图75是四个互连的照明模块的仰视立体示意图；

图76是两个重叠的互连照明模块的剖视示意图；

图77是根据本发明另一个实施例的一个模块的俯视立体示意图；

图78是图77所述模块的仰视立体示意图；

图79是图77所述模块的俯视分解立体示意图；

图80是互相相邻放置，但是不和一个铁磁底板组件连接的四个底板模块的仰视立体示意图；

图81是放置接近于铁磁底板组件的四个底板模块的俯视立体示意图。

具体实施方式

在一些实施例中，在本揭示中提供的模块化电性互连方法和系统利用永久磁铁结合挠性电路基底或位于刚性基底上的柔性触点。当配合时，挠性/柔性电触点结构实际上位于相对模块的永久磁铁间或一个模块上的磁铁和相对模块上的铁磁材料间。相邻模块的相对磁铁的吸引(或者磁铁和铁磁区域)压缩挠性电路的触点板，产生用于电性互连的接触力，也提供一些吸引力机械固持模块。这些模块形成的系统易于并能可逆装配。对于这个连接系统的合理功能不需要接触系统的弹性。磁力持续地压缩电触点，在接触系统中不需要通过元件的弹性或支撑材料的结构性产生和维持接触压力。可以是各种各样形状的永久磁铁、铁磁材料和挠性电路触点，其中一些在以下说明。这些说明不意味着限定揭示的一般的发明概念，而只是提供本发明概念如何应用的说明。

参照图1和2，用于讨论的目的，这个实施例描述了一个平面照明模块9(其中图2是图1的分解图)，含有一个通透的模塑的棱镜/导光管结构1，包括反射/漫射装置2，当来自光源或例如LED来源的光直接进入棱镜/导光管1时定向光到可见方向(一般垂直于模块表面)。

反射/漫射装置2包括凹陷、刻面、周期或随机的粗糙度或任何其他在几何形状或结构的光学性质的变化干扰独特的光线传播。反射/漫射装置能通过在结构表面或在容腔中的两种媒质间的界面上改变光学特征或几何形状重定向光。任何大小、方向或分布的镜子、棱镜、凹陷、凸起和光栅以及不均匀的折射指数特征的复合材料，都是反射/漫射装置的典型实施例。由于空气泡或颗粒，例如金属、金属氧化物、硬脂酸盐、包括滑石或分布于已知工艺中的另一个材料的其他混合物的矿物质，反射/漫射装置能产生光的漫射散射。反射/漫射装置也包括在特定方向或优选角度或方向的范围内用于重定向光的结构和材料。

图2中的棱镜/导光管1有LED提供三个LED 3的口袋的空腔4，和足够大能容纳圆柱形永久磁铁6的六个磁铁凹槽5。空腔4比磁铁6稍大，使磁铁6能绕着垂直于磁盘的轴自由旋转，并在口袋内三维自由翻转，但是受触点板8的位置限制。如此图所示，磁盘磁铁6的平面和圆形弓背平行。和磁盘平面垂直的方向和圆柱体的对称轴平行。

还包括一个挠性印刷电路组件7，由含有电路的例如聚酰亚胺或聚酯的基底材料装配，电路在一系统和/或平行的电子结构内连接到LED 3，和/或其他例如限电电阻器的电子元件。

挠性电路7包括位于其外表面的触点板8，和永久磁铁6相对放置。触点板8装配在挠性电路上，镀有镍、金、铜为基底的钯或其他在印刷电路工艺中的已知材料。按照已知工艺，触点表面处理成具有粗糙度或其它元件或涂层以增加接触可靠性。

通过使用压力敏感粘合剂、热活化粘合剂、溶剂粘合、和/或机械方法例如袢扣、插针、热熔、或其他粘合剂或机械方法，挠性电路组件7能和导光管1的垂直边沿粘合。挠性电路的一个末端可选择地或另外和挠性电路的另一个末端粘合，通过产生的压缩力使其固持在边沿上。通过这些方法的任何一种固定挠性电路到导光管的一个表面或多个表面，触点板悬挂于磁铁之上，在口袋中自由移动，LED的光输出定向进入导光管。

图3显示模块9的俯视图。图4显示图3所述模块9的侧视图。图5显示图4沿C-C线的剖视图，并说明六个磁铁6(触点板8位于相邻于磁铁6的挠性电路7的外表面)。在这张图的实施例中，磁铁是轴向磁化的，意味着每个磁铁6的平圆面有相对的磁极。磁铁6位于导光管结构1中，使磁极交替方向绕着模块周边移动。三个LED 4定向光进入导光管1。

在图5中，只显示磁铁远离接触表面的极性。应理解每个磁盘的相对面应有和显示所相对的极性。(也能使用径向磁化、圆柱形、球形或其他形状的磁盘磁铁，只要它们位于提供吸引的磁力的地方。)

当两个模块互相接近，互相相对的不同模块的磁铁6的N和S极被彼此的磁引力拉到一起。同时，磁铁6在口袋5中自由移动，因此在挠性印刷电路组件7的配套的触点板8和电性和机械连接的相邻模块间施加力。实际上，磁铁和挠性印刷电路的触点板8一起压缩，提供触点板间的机械和电性接触，并对齐触点板和模块。然而，挠性电路和磁性元件有足够的柔性允许在磁力下的自我调节，并有足够的挠性下调整相邻模块间的公差。另外，薄的挠性印刷电路(例如0.0005到0.003英寸厚的聚酰亚胺或聚酯基底材料，和将近0.0005到0.001英寸厚的铜)的使用允许触点板在多个平面内通过稍微挠曲或弯曲改变形状，而在相邻模块的板间维持可靠的电持续。磁性结构的柔性和移动使对电性互连的平移或角度位移不敏感，一般在典型的插针和叶片或插针和插座连接器中是不允许的。

图6显示四个连接的模块9的阵列18。图7显示图6所述阵列18的俯视图。图8显示图7的侧视图。图9显示所述阵列18的剖视图。图9显示每个模块9的相邻面的配对磁铁6通过挠性印刷电路组件7的对面的磁铁和触点8的机械和电性连接。同时在图9指出磁铁的范例磁极性(标为“n”和“s”)，和定向光输出10进入导光管的LED 3。

如图6-10所示，由适用于导光管的边缘的挠性电路的厚度形成相邻模块内的导光管的分隔。如果这个电路被嵌入并对齐于导光管的上边缘和下边缘，模块间的导光管能直接互相接触，产生几乎持续的照明系统。如现有技术的实施例，使用围绕导光管的附加的框架不是必须的，如电插针、榫舌、袢扣或搭接一个模块到相邻模块插座的口袋。因此，这个系统中的照明模块能和板装配，在任何方向互相靠近，提供一个模块的触点紧接着第二个模块的触点放置的清晰的轨迹。

具体地说，图6-9中显示的中心板能从和系统垂直的系统中移除，而不需要移除任何周围的模块。很明显这种从延伸平面系统的垂直移除采用一致的和配对模块的边缘对齐的触点，而不依赖于有线型的边缘。更多的柔性系统几何形状，包括像锁的拼图片形状的模块和多角度面的模块，能以等效模式从系统组件的中间移除。

图10显示磁铁6(沿图9的线B-B)施加力于两个模块的挠性电路7和触点8上的详细剖视图(沿着图9的B-B线)。

在上述实施例中，由于磁铁和磁极受限于和模块表面垂直的方向(自对齐磁铁实施例稍后描述)，当连接相邻模块时，模块必须定向使相邻永久磁铁的极性如图9的实施例中所示对齐N-S极。一般地，通过磁铁和它们的磁极在这些模块中如何定向的选择，磁极方向的相吸/相斥性质用于限定某个模块可能的配对。通过口袋空腔相对磁铁的空隙的限定实现维持极性于所需的方向。也能用粘合剂将磁铁粘合于触点的后侧，用球形磁铁维持所需的方向。在这种情况中，磁铁的移动依赖于触点和任何支撑的挠性基底的柔性。由于相斥的磁力将柔性触点拉进口袋空腔，这样的磁铁的粘合剂粘合强调不和相邻的具有相同极性方向的触点建立电性连接。

前述只是磁铁、挠性电路和触点形状排列的一个实施例。直径1/16英寸和1/16英寸厚小型的圆柱形钕铁硼磁铁足够在相邻的模块间产生将近80克每磁铁对的接触和固持力。0.125英寸直径的球形磁铁产生160克每对的接触力。如果预设模块的形状和所需排列，每个模块最少需要两个触点以可靠的电性连接物理固持模块于系统中。

已经构建典型的平面模块，对于许多连接/断开循环易分离和耐用，使其有助于例如娱乐、游戏和其他需要时常重新配置的应用。另外，模块也能从阵列中移除，不需要拆卸多个阵列部件。对于需要限定配对方向的传统连接器一般不可能实现。在此揭示的一些实施例中是可能实现的，因为在一个或多个模块中完整的接触系统实际上直到装配时才对齐或稍微形成凹槽。

例如，图7中模块阵列能够通过在图的平面上移动集合模块装配。然而，即使是中心模块能被垂直移动于装配平面，而不需要移动周围的模块。如果非平面元件固定于触点表面，移动中心模块稍微困难些。这些非平面元件能用于影响模块的机械对齐限定电性连接方向，提供更多的机械稳定性，或者在装配时产生接触消磁。虽然如此，移除中心模块需要移动相邻模块，只是足够消除任何物理干扰，而不是完全移除其他模块。

以上说明讨论的平面模块具有在一个方向缠绕模块周边的挠性电路和相关的电子元件。然而，包括柔性触点和/或电子元件的电路也能延伸到模块的其他表面。图11和12显示有正方形构型的通用电模块11的实施例，由具有磁铁固持元件14A的框架14和磁铁6组成，挠性电路组件12用粘合剂或其他粘合方法粘于其上。挠性电路组件包括触点8和电路驱动和调控位于模块内的元件13。在本实施例中的互连方法和之前描述三角形照明模块9一样。

如之前讨论，框架14是一个通透的导光管结构。(在本发明中，“通透”意味着包括以所需波长传播光的任何材料，无论其是否吸收或分散任何部分的光谱。)框架14也可以由不以所需波长传播光的不透明材料制成。对于一个照明模块，不透明(即不通透)材料不得不在光源和可视方向间移除。在这个情况中的框架由一个中空盒或外围支架组成，支撑挠性电路、柔性触点、磁铁和电子元件。框架由材料或使用能提供额外的功能或制造优点的方法装配。例如，框架14由模塑的聚合物或非磁性材料构造，例如铝、铜或镁。框架14能用于大功率元件的散热(例如密集包装或大功率的LED)。通过使用一般挠性电路工业常用的铜平面和热焊和热传导粘合剂，挠性印刷电路12能提供非常有效的导热性到框架14。虽然图未示，触点板、LED和/或其他电子元件也能位于这个模块的更小的边缘。在这个实施例中需要框架14中的凹槽。明显地，其他光学的或电子元件，例如包括反射器或漫射器，能够整合到照明模块内影响光的特性或提供额外的电控。虽然挠性电路组件显示覆盖所有除了电子模块的一个表面，在本揭示中不限制多少个表面或延伸的任何包括一部分挠性电路组件的表面。

图13显示图11的多个模块在阵列19中如何连接的示意图，模块间平行电性连接，从电源17供应电到阵列的单一模块中。在挠性印刷电路上装配的电路元件15和16连接到电源17的两个终端(例如，直流电的阳极和阴极)，通过触点8(这里显示为正方形模块的每个面的两个分散的触点)，应用常用电压穿过元件3(例如，LED)。当然，触点的数量、大小和形状，模块和电性互连的形状几乎可以是无穷数量的构型。对于LED，布线使装置线性或平行排列，并能利用现有技术的DC和AC驱动电压。

图14和15说明构建挠性磁性互连模块的另一个方法。模块能由一致的挠性触点构建，柔性触点由相邻的传统刚性印刷电路板、刚性挠性电路板、陶瓷基底或模塑的互连设备(“MID”)支撑，而不是一个可分离的框架和挠性印刷电路。基底18A包括许多电路、装置24和例如LED的照明元件。可以是各种各样的构建方法。

一个构建方法的实施例包括一个具有口袋19的可分离的电子基底(PCB，刚性挠性，陶瓷，MID)18A构成，口袋19含有磁铁20和/或铁磁螺线管。这些凹槽应位于基底的任何地方，例如沿着边缘、在远离边缘的相对面间延伸，和不通过厚度延伸的闭孔。铁磁螺线管和/或磁铁螺线管20被置于这些凹槽中。柔性触点21含有凹槽固持磁铁结构的螺线管。

这些柔性触点由包括电性互连板22的挠性印刷电路组成，当焊接、传导性粘合剂、各向异性的电粘合剂、机械夹钳或其他电性装配方法装配时，电性互连板22和电性基底的配对的基底板23连接。这些柔性触点包括没有绝缘基底或方式的金属箔和金属丝，但能电性连接到电性基底。

当分离部件24A到基底18A的一个或多个延伸表面的特定区域时，挠性触点21能包覆于边缘和/或应用到表面。无论是包覆于基底的一个边缘或粘贴到一个面，挠性触点能在单个触点的附近延伸。可以是多个连接方向，允许堆栈互连、相邻互连和角度或环接互连。如前所述，挠性触点21也可由金属箔或其他导电薄膜组成。

另一个实施例的装配方法包括在基底制作时将挠性触点整合入电路基底的装配。例如，一般在PCB工业的“刚性-挠性”板的制作中，在制作时整合挠性层到电性基底中。包括挠性电路层的这些基底形成挠性顺应触点，而不需要单独的应用方法。留下凸出于刚性-挠性板边缘的袢扣来“合拢”以圈闭磁性结构或螺线管，或者加入一个单独的机械元件固持磁性结构。在电路装配和分层过程中完全圈闭磁性螺线管是可行的。

当触点对由磁铁和磁性材料组成时，通常不关心磁极的排列。在一些应用中，需要在配对触点对的每一个模块中含有磁铁，但是不限定磁铁的方向。一个模块的磁性挠性互连的实施例包括在模块装配进系统时自对齐的磁铁。当在每个触点对中装配单个模块和装配模块到系统阵列中时，这种自对齐的特性消除磁铁的N-S极的定向需要。自对齐的方法允许模块多方向和多角度电性和机械连接，不需要定向相邻互连中的磁极。自对齐磁铁也能够环接电性和机械互连。

图16-18显示了自对齐的磁性螺线管。框架25(或PCB基底)有一个口袋，磁铁26在其中自由旋转。挠性电路27包括位于相邻磁性螺线管26的区域内的挠性电路的外表面的触点板29。在这个说明的实施例中，磁铁是正方体或圆柱形，但对于自对齐应用这不是必要条件。

当模块28没有和另一个连接(图16)，磁铁和它们的n-s极在模块口袋中随机定向。当模块接近另一个时(图17)，磁铁自由旋转和翻转，允许磁极自动对齐，并施加力到挠性、一致的触点29上。柔性触点将和在磁吸引下面向其他模块的侧面的磁铁的形状一致。触点的一致性依赖于金属和任何支撑基底的厚度和材料性质。为了修饰触点柔性，触点板区域和挠性基底被装饰或切割或整合其他各种材料、厚度和几何形状。模块被磁力拉到一起，电触点被对面模块的磁铁的磁力压缩(图18)。这允许配对部分充分的翻转和旋转，需要配对表面的非平面性和低公差，因此对于接触系统行使功能不需要严谨的机械公差或材料的弹性。当模块翻转或倾斜时，磁铁维持触点板上的压力(图19)。图16-19说明示意了根据两个模块的相对位置挠性电路的形状怎样变化。当模块分离足够距离时(图16)，磁力太小不足以改变挠性电路的形状。如果挠性触点接触而没有任何实际上相对的位移(图18)，没有磁力导致磁性结构的移动改变挠性电路的形状。然而，当在挠性电路间有个小的间隔(图17)，或在挠性电路间未对齐(图19)，挠性电路的形状将发生变化。由于装配时模块位置的变化或由于装配后的振动或其他的移动，这些形状上的变化只是临时的。

挠性印刷电路能稍微弯曲和变形提供容纳公差和不同的非平面的数量的能力。如前所述，柔性触点和磁铁形状略微一致，当磁铁彼此最接近时存在最大的接触力，并压缩柔性触点。圆柱形或正方形磁铁形状受益于用于电性接触的较高的赫兹应力而压缩挠性印刷电路触点。相对于两个平面触点，一个弯曲触点和一个平面触点间的任何接触的赫兹应力更高。

自对齐的磁铁不限定于圆柱形或正方形。任何允许磁铁定向和旋转简单的形状或复杂的三维结构被设计用于自定向。例如，一个“哑铃”形状的磁铁，径向磁化，能垂直地、水平地或以任何角度定向，和一个或多个触点板形成连接。可移动的磁铁(或以下描述的铁磁结构)能由挠性电路捕获于凹槽中，和/或由不干扰电性连接的机械方法固持。

根据图20-24，显示了另一个实施例的具有自对齐磁铁的模块30，显示的结构提供铰链的模块系统，功能和铰链相似。在这个实施例中，磁铁口袋31延伸到类似于插槽的结构中能接近模块和框架的多个面，挠性印刷电路33的触点32同样延伸到另外的面/表面。

类似于前面的实施例，非磁性的框架或印刷电路基底34含有口袋31容纳磁铁35。在这个实施例中的自对齐磁铁35是圆柱形磁铁，径向磁化(横跨端面方向)。在图中箭头标记“n”示意北极方向。当模块不是电性或机械互连，磁铁在口袋31中自由旋转，然后随机松散的位于口袋31中。

包括触点32、电路和元件36印刷电路组件33粘贴于框架34。框架34是一个导光管结构，电子元件包括光源形成照明模块。挠性印刷电路板比较说明可以是不同的大小或形状。

图20显示有两个相对侧面的组装的模块，每一个为半圆柱形，含有触点32。当两个模块沿着触点的边缘互相靠近时，磁铁旋转对齐N-S磁极，将模块拉到一起，在每个模块的挠性印刷电路上相邻的电触点板32间施加接触力。图21显示模块30的分解示意图。

图22显示两个电性和机械连接在一起的模块的分解示意图。图23显示两个磁性互连模块30的侧视图。图24是图23显示的每个磁性互连模块30的部分放大剖视图。

在图24中，自对齐磁铁35通过互相的吸引自动旋转，以在挠性印刷电路组件33的触点32间施加接触力。注意这个实施例的结构容许模块超过180度环接，而仍然维持电性连接和机械固持。挠性电路上缺少任何电子元件时，上面的互连系统提供产生电性接触的方法，作为可分离的电连接器的一部分，能应用于便携式电子装置。

显然使用揭示的发明概念，一些其他的边缘结构是可能的，例如半径和刻面边允许装配其他的角结构。挠性印刷电路的使用允许这样的弯曲和刻面边包覆位于多个平面和弯曲表面的触点。

虽然挠性电路包覆于模块的大平面，也能够选择性或另外包覆于和图1显示相似的小平面边，或和图11或15中显示的包覆于模块。电子元件可位于挠性电路上的任何地方。另外，三维模塑互连装置(“MID”)基底有柔性的三维电路，如描述的含有应用的柔性触点和一个或更多的磁性互连。

其他说明的不同实施例包括使用不同构型的永久磁铁组合铁磁材料。例如，在图25中，只有模块36A中的一个磁铁40用于和模块41形成连接。模块41包括铁磁板37，置于模块的挠性电路38和触点板39之后。因此磁铁40被吸到第二个模块41上的铁磁板37。磁吸引电性和机械连接两个模块。磁铁在框架42中自定向、漂浮或固定，简单的正方形或圆柱形不是必须的。

虽然在之前的实施例中只显示一个电性触点对，由一个磁铁对压缩两个磁铁或一个磁铁和一个铁磁元件形成，由单一的磁性对产生的磁力也可能形成多个电性触点。另外，在图25中的说明能被复制形成线性和x-y阵列的触点。此外，磁性螺线管可以是各种各样的形状。虽然永久磁铁能形成不同形状，冲压和其他的金属形成铁磁或其他磁性材料的操作提供成本或设计优势。单一的铁磁元件能成型成所需的触点几何形状，和相邻模块的多数的单个磁铁一起。一般如前所述，磁铁和铁磁材料和图25中所显示相比可逆。即螺线管40可以是铁磁的，圆盘37可以是永久磁铁。

图26说明另一个具有第一模块43的互连对的电性触点结构，包括可移动的铁磁元件44，和包含于第二模块46中的永久磁铁45吸合。第二模块由导光管、框架、PCB、刚性柔性板或MID组成。永久磁铁45可以是固定的或自由移动的。例如，基底36可以是一个和挠性电路47粘合的框架，或者是一个具有嵌入式的永久磁铁材料和薄(～0.0004-0.01英寸厚)覆盖电路层的刚性PCB。

各种各样的线性或阵列可移动的铁磁元件44能用于构建具有大量电性触点的电连接器。可以裁剪铁磁元件44的形状增强例如说明的半球形区域的接触应力。例如，在螺线管和触点间具有相对较好的强度的大面积阵列能用永久磁铁和圆柱形铁磁螺线管构建。

例如，0.4英寸长x 0.044英寸直径的圆柱形铁磁螺线管阵列，有0.123x 0.087英寸的空隙，置于两层0.003”的聚酯挠性电路材料的0.062”x 1”正方形厚等级N42 Nd-Fe-B磁铁的顶部，在整个85个触点对的完整阵列中产生测定为76-81克每触点的接触力。根据之前的实施例，电性互连的至少一个侧面包括挠性电路元件48，并且触点板49在磁力下压缩和固持。除了支撑柔性聚合物基底的金属触点，柔性触点结构可以是一个局部的自支撑金属结构(例如金属丝或金属箔)，可移动，并在磁性吸合对间的磁力的压力下影响连接。

图27显示多个模块51的系统的另一个实施例，每一个具有自对齐正方形或径向极化圆柱形磁铁50、挠性电路54、柔性触点板52和导光管或框架53。当独立的模块靠近时，自对齐磁铁在互相的磁吸合下自由定向其极性。注意磁铁50C同时吸合到其他模块中的磁铁50A和磁铁50B。结果，磁铁50C同时在两个垂直方向和模块形成一个电性和机械连接。虽然所说明的触点冶金在所有三个模块间显示通常的电线路径，通过电绝缘模块的不同面上有接触电路，在模块间可能有单独的电路连接。

因为在所述几何形状中增加的间隔距离，磁铁50B也可以被吸合到磁铁50A，但是吸合力比和磁铁50C的吸合少。和图20-24中显示半圆柱形触点板一起，绕着一个平行于磁轴的轴，能同时装配三个或更多的模块到系统，其中模块没有以正确的角度和另一个定向。一个选择性实施例在多个同时的、有铁磁螺线圈的触点几何图形中替代一个或多个磁铁。由于磁极在铁磁材料中感应，即使当它们固定位置时铁磁元件磁性自对齐。

图28和29说明一个实施例在装配模块作用之上允许整体的触电转换。这样一个设计的应用在触点上提供电压或只有当另一个模块被粘合时提供其他可选择的电气性能。在这个实施例中，互连模块的至少之一包括柔性膜型触点转换。不像在一般键盘中使用的膜转换，这个膜在触点位置的柔性表面的内部和外部间有电气连接。

根据图28和29，膜模块组件55包括膜转换组件56，由绝缘垫片分隔的第一电路层57和第二电路层58组成，所述第一电路层是柔性的，包括第一电路层外部触点64A和第一电路层内部触点64B。第二电路层58包括第二电路层内部触点58A。在这个实施例中，膜组件56位于铁磁底座60之上，当模块61置于(或接近)膜模块55之上时，永久磁铁62被吸合到铁磁底座60上，压缩第一电路层57的膜转换组件56，同时在第一电路层外部触点64A和模块触点63间形成电性接触，通过改变第一电路层57的形状驱动膜电路56，使第一电路层内部触点64B和第二电路层内部触点58A由磁铁62和铁磁底座60间的磁力接触和压缩。

如图28所示，缺少模块61时在触点64B、64A和58A间没有电气接触。这意味着在供应于第二电路层58上和触点58A上的电压不会出现在外部触点64A上，直到粘合模块61时发生磁吸合。在某些应用中对于安全或其他考虑这种电绝缘是必须的。这样的触点可以是线性的、扩展阵列或粘合到三维元件。压缩挠性电路的膜转换的整体结构能用相同的方法实现，提供膜转换和键盘螺线管。注意膜触点几何形状也可以是非平面的，并应用于分散的模块和底板。

图30显示自对齐磁铁的另一个结构。在这幅图中，多个具有径向磁化的辐射末端的圆柱形磁铁65形成一个柔性“链”，适用于应用接触力到多个触点66或扩展的挠性印刷电路组件67的扩展线性触点。磁铁松散地装进合适的模块69的框架70内的狭槽68，如前所述固持。磁铁不是直接在挠性电路的柔性触点之后，提供另外的机械力一起固持模块。

和本发明概念一致的许多其他结构的磁铁和触点是可行的。图31的模块72和图30相似，但是有一个特别形状的磁铁72，具有整体的触点凸起裁剪触点板几何形状。如图所示，其他的元件，例如包括凹槽允许磁铁自身的(和可塑的磁铁材料)其他的柔性，或固持或限制磁铁在空腔68中的移动。这样的磁铁螺线管可以被烧结、模塑、超模塑等，以提供自定义的形状。

使用标准的柔性印刷板和机械处理技术，几乎不限定互连模块的触点形状、触点数量和电性排列。图32显示具有连续的柔性条触点74的模块73。图33显示多个交错排列的触点75。如前所述，接头能被包覆在模块的多个表面。根据图28中说明的实施例可以构建复合的三维模块76，其在多个复合的弯曲表面具有不同的柔性触点77。由于可通过光刻或印刷技术产生挠性电路花纹，因此需要最小的工艺装备，以改变照明或其他模块的互连电路。

虽然上述讨论的描述和说明大多数是平面和规则几何形状，互连方法不限于简单的平面几何形状。方法也允许具有弯曲侧面的平面形状和具有多个形状的镶嵌形状的组件，图34所示实施例中的复合的弯曲模块，可以被装配进不同的系统结构。包括来自导光管或框架的任意光源和触点的电路的单独装配提供模块和系统设计的灵活性。在一个装配的系统阵列中可以存在超过一种类型的模块。模块可以是许多不同的尺寸。取决于应用，可以选择永久磁铁的数量和大小提供电性接触和系统机械稳定性所需的磁力。容易包括辅助机械固持和定位特性。

图35-39说明一个实施例，含有一个局部阵列类型的互连，具有类似于图28和29中所示功能的膜，或作为一个简易的定向接触力/调控分布装置到一个或更多的模块。图35是局部阵列模块78的仰视分解立体图。图37是局部阵列模块78的装配仰视立体图。图36是俯视分解图。图38是装配俯视立体图。模块78由包含电性元件80和柔性触点板81的挠性电路元件79、永久正方形磁铁82、框架83和导光管或外盖84组成。注意框架83和导光管84可以如前实施例所述的单一的一片通透材料构成。如前所述，有19个触点板和相关的磁铁排列于二维阵列中。

图39显示连接到典型的底板阵列85的局部阵列模块78。阵列模块可以装配到如前所述的膜转换组件，或非膜组件。在这个实施例中，底板阵列85可以是和铁磁底座粘合的挠性电路，或具有铁磁底座或嵌入的印刷电路板。磁性互连系统的柔性缓和了之前大的局部阵列电性连接的特性问题，例如机械互连所需的大的压缩力、销和插座的易碎性、典型互连的共面要求。通过19个磁铁每一个提供的磁力，挠性电路的19个柔性触点81的每一个和底板阵列85的触点板配对。由于19个位置的每一个形成接触力，能在阵列中添加触点，不需要降低接触力或接触可靠度。由于不需要应用外部的压缩力或使用弹性膜分散应力，模块78的形状和触点的分布比传统触点阵列更少限制。另外，导光管或框架能由各种各样的材料制成，包括易碎的或极软材料(具有能在柔性非平面形状中形成的相关能力)，包括不影响电性接触可靠性的低密度橡胶或聚合泡沫。例如，前述的说明能用于照明或标志，其中发光元件是LED或其他光源。由于不需要外部的机械机制提供阵列的接触力，照明模块能位于底板阵列上，使相邻模块的导光管84互相接触。

作为这个实施例的扩展，图40-43说明一个局部阵列模块86，包括在各种各样的可以需要或不需要底板阵列的三维结构中适合装配的多个表面上的触点87。图40是模块的分解立体图，显示折叠的挠性电路88，其中元件可在图中的内部(不可见)表面上。磁铁90可松散地包含于框架89的口袋中。图41是在多个表面上包含触点的阵列模块的俯视立体图，图42是仰视立体图。

图43说明通过如前所述的磁性互连，电性或机械连接的局部阵列模块86的三维组件187的实施例。这样的三维互连不限于任何特定形状的模块，可包括自对齐磁铁、固定磁铁和铁磁结构的组合。

图44-47说明具有分散粘合的模块91的模块化磁性底板。图44是所述模块91的仰视分解立体图。图45是所述模块91的俯视分解立体图，其中，在基本的照明模块结构中，包括挠性电路92(在其外表面上有环形触点94)，至少一个光源94(例如LED和任何相关的电路和电性元件)，每个模块至少一个磁铁95，和一个磁性外壳/镜头96。所述外壳/镜头96由单片任意形状或颜色的通透的聚合物模塑，包括其他光学结构或元件。在这个实施例中，单一的磁铁95贯穿环形触点93的内部和外部。

图46和47所示的底板基底196构建自包括粘合于铁磁底板99的配对接头98(和环形模块触点93相容)的薄的电路基底97。模块91通过磁力吸合和固持于底板基底97。磁力提供柔性模块触点93和基底触点98间的电性接触力。和底板196粘合的模块91具有电力和/或其他控制功能。底板基底196可以在许多形式的阵列或预设花纹中构建，可以具有定位的网格100帮助定位粘合模块91，如图46所示。

底板基底也可以是之前描述的膜结构，当模块和每个接头装配时，使基底触点只能电性连接。这个实施例可以以非常小的规模构建(例如，用单个LED构建0.125英寸直径的模块)。如其他实施例所示，也能转换永久磁铁和铁磁到互连的任何一个侧面。底板基底196或磁性螺线管95的触点表面能凸出或形成非平面表面进一步调整接触应力和赫兹接触压力。

图48说明包含和图1-9模块相似结构的弯曲侧面102的模块的电性互连系统阵列101。和前期的实施例的线性边缘相似，挠性电路可易于应用到弯曲表面。对齐边缘于这些平面模块102，可易于从固持的装配阵列垂直插入或移除模块，与装配系统阵列101的尺寸无关。在这个实施例中，通过和模块102之一的电路粘合的电缆，提供电力103到一个模块。当装配到阵列101时，其他的模块102持续供电。

图49显示了柔性磁性互连能适用于弯曲表面，在等边三角形模块104的互连阵列105中描述。由于在柔性的适合的触点的固有的接触变形，具有连续的垂直和平行的配对面的模块104能在多个平面中稍微倾斜，而维持电性和机械连接。按照这样的三角形模块的功能标准，构建和测试每个侧面有两个触点，2.5英寸边长，0.210英寸厚的等边三角形。然后，描述其功能。在模块104对间的五个角度相似的角，每个模块有涉及模块104表面的垂直的接触边，如前所述被证明能维持电性和机械连接。

图50说明照明模块106的自支撑性质。图50也说明从一个或更多的边缘电力条107提供电力和电性连接的能力，在相邻的倾斜模块之间，允许许多持续的和半持续的阵列构建和照明系统应用。另外，通过磁吸合在垂直或水平平面上，铁磁底板能够固持模块机械支撑平面照明模块。在这个模式中，平面照明倾斜系统易于重排，能够和例如干擦写板的磁铁板一起或和包括铁磁填料的磁性涂料一起安装在墙上或在橱柜下。模块也可以粘于浇铸的铁或钢框架，或应用于冰箱、工具或其他制造设备表面。

虽然图50显示了完全规定组件外边界的配电架，从图48的说明，应理解对于分布到其他模块106，电力连接只需要应用于单个的模块106。结果，系统能用应用电力装配到和一个或更多的特定电力模块或带接触的任意数量的板。在图13所示的平行排列的供应电力的多个电路，提供富余或更高的电流容量。模块也可以是混合的形状和尺寸，电源板可以是弯曲的，例如现有技术中和一个或更多磁铁基底粘合的挠性电路。此外，一个或更多的模块可包括感应的检波器消除和电源直接的物理连接。

图51说明一系列堆栈式连续的球形照明模块108，包括环形柔性磁性触点109。这些三维模块的形成和功性是图44和45中讨论的模块91直接的延伸，除了模块108没有粘合到图46的底板上。在这个实施例中，模块108也可用环形触点几何图形在多个表面上和另一个连接。

图52显示了有凸缘和独立封闭几何形状的模块110。图52的模块电性和磁性互连。整合其他的辅助机械和定位特性以降低对于触点磁力的依赖，支撑这些模块110在一起，例如销和插座、按钮、榫舌和狭槽、楔形榫头等。

图53显示了形成含有复合面的复杂的几何形状结构111的能力，从一系列柔性磁性互连几何形状片112开始构建。

图54-58显示了管状照明模块113，互相或和其他形状配对片装配。图54显示管状照明模块113的前视立体图，而图55显示管状照明模块113的后视立体图。相似地，图56是管状照明模块113的分解前视立体图，而57是分解后视立体图。

根据图56和57，管状照明模块113包括通透的管状顶部外壳114、底部外壳115(典型地，一个注射模塑通透聚合物)、含有元件和光源117的挠性电路116、环形顶部触点板118、环形底部触点板119、永久磁铁120和铁磁盘121。当装配时，铁磁盘121位于外壳115的末端(或接近末端)，和磁铁120的末端相对。挠性电路触点板119位于铁磁盘121的外表面。磁铁120松散地位于空腔122中，包括在其上方的挠性电路环形触点板118和圈闭磁铁120。

整合机械固持元件123A和123B(在这个实施例中说明是一个可分离的整体地模塑凸起螺纹123A和配对凹槽123B)，当互连时进一步定位和固持管状模块。由于柔性触点和磁性互连提供真正的电性连接，机械固持元件只需要粗略地定位和固持管状模块。换句话说，不像传统的接触系统，外壳不需要产生或克服弹簧机械力以提供电性接触力。

图58显示三个管状的互连照明模块113。环形触点几何形状不需要每个模块沿着组件的长轴的特定方向和模块电性连接。

应注意铁磁盘121可以是永久磁铁，磁性螺线管可以是铁磁部分。每个组件中应存在一个或更多的螺线管。只有在螺线管的上方需要挠性电路，电路的其他部分可以是刚性印刷电路板或其他电性基质或部分。

图59-65中所示的实施例和图54-58中所示实施例相似，包括分段的柔性磁性触点结构，允许在模块内选择性转换。图59和60分别是选择性转换模块124的前视和后视立体图。图61是所述选择性转换管状照明模块124的分解前视立体图，图62是所述选择性转换管状照明模块124的分解后视立体图。

根据图61和62，模块124包括通透的管状顶部外壳125、一个底部外壳126(典型地，注射模塑聚合物)、含有元件和光源128的挠性电路127(在这个实施例中挠性电路显示缠绕的，为了提供光源的360度的照明)、分段顶部触点板130、分段底部触点板131、多个永久磁铁132(位于分段触点板130之后)和铁磁盘133(包括小凹槽134和磁铁132一起在连接时提供制动作用)。

当装配时，铁磁盘133粘合于外壳126，挠性电路触点板131粘合于铁磁盘134之上。图63和64分别显示底部外壳126装配挠性电路127、磁盘133和磁铁132的前视和后视立体图。

根据图61和62，磁铁132松散地位于空腔135中，包括在其上方的挠性电路分段触点板118和圈闭磁铁120。如之前讨论的实施例，能整合机械固持元件例如凸起螺纹136A和凹槽138B，当装配时粗略地定位和固持管状模块124。

图65显示两个互连的管状可转换照明模块124。通过旋转一个管状模块124旋转不同的电性接触结构，使不同组的分段触点(130，131)由柔性磁性互连对齐和驱动。这样的选择性转化对每一个模块124或互连模块124的不同的调控和操作模式有利。在组件的两个末端上提供轴向的极性磁铁，如前描述用于限定特定触点对的连接。

图66显示了结构140，包括管状模块137、球形模块138和盘状模块139。结构140能用于显示目的、游戏等等。

图67显示了使用照明模块141A、141B和141C连同铁磁底板一起形成用于装饰或功能目的的自定义的可配置的照明，例如在橱柜下照明。在一个薄的铁磁片142上粘合(例如，挠性印刷电路层压到铁磁底板)电力供应电路143A(阳性电极)和143B(阴性电极)允许模块141A、141B和141C磁性互连到底板，而同时形成电性连接用于提供电力到一个或多个模块141A、141B和141C。安装电力供应电路的阳性电极143A和阴性电极143B，分别暴露阳性电极143C和暴露阴性电极143D，使模块141C可电性连接到这些电极以提供电力到模块141C。应理解，模块141A、141B和141C可提供电力到相邻的、不直接连接到电力供应电路电极143A和143B的模块。如图所示，模块141A供应电力到141B。

在相邻模块间的柔性磁性互连中使用的相同磁铁能用于固持模块到铁磁底板142。在一个实施例中，增加磁吸合到铁磁底板142的其他分散的磁铁可添加到模块141中。使用包括粘合应用或层压到铁磁底板的便宜薄电路的粘合底板的薄钢板，铁磁底板盘142很容易安装。钢板可被切割或打孔，以有助于根据需要定制。作为一个选择，包括铁磁微粒的涂漆能应用到表面，薄电路能黏附到这个铁磁涂层形成铁磁底板142。在其他实施例中，铁磁底板142也可以用含有薄电路的塑料磁性板替代，容易用剪刀切割。

图68-70显示了一个利用柔性磁性互连的模块化逆光板144。导光管145由例如丙烯酸的通透聚合物模塑，含有重叠区域151A和末端重叠区域151B的光源，当模块144被互连时，屏蔽相邻模块的光源150。一般地，有一个不通透的白色或金属的反射器(图未示)位于导光管145的背面。当模块装配进阵列时，这个不通透的反射器屏蔽任何来自光源150的不需要的光。其他的屏蔽技术也能在封闭不需要的光中应用，例如涂层或在光源上使用不通透的胶带。

导光管145的前面和/或后面具有分级纹理，例如凹槽、印刷扩散点、压花点等等，在独特的光分布中扩散/折射/反射光到可视的方向。导光管145包括固持永久磁铁147，但是允许磁铁移动的元件146和含有触点板149、元件和LED 150的挠性电路。一般地，导光管145包括沿着一条边的光源150，和在光源150附近的低密度的分级反射/折射/扩散元件。采用合适的例如附着粘合的方法将挠性电路148粘合于导光管145。

这个实施例显示允许连接到两个触点板149的单一形状的磁铁147。当逆光板144被互连时(见图70)，重叠末端151B和151A屏蔽相邻模块的光源。这种互连方法和结构比其他构建这种模块的可能方法具有显著的优点。例如，典型的设计方法可以利用粘合光源的刚性PCB，“榫舌”PCB触点在两个相邻边上，弹簧触点在其他两个相邻边上。这种PCB和传统的触点方法利用更多的PCB材料，很大地限制啮合榫舌和凹槽触点的方向和装配和方法。此外，机械触点易受损伤，需要所有元件紧密公差确保正确的功能。使用柔性磁性互连，不需要紧密公差，模块可以以任何序列连接(它们甚至提供垂直从阵列移除模块的能力)，需要非常小的电路区域。

图71-76显示了另一个适合逆光和其他应用的照明模块152的实施例。图71是照明模块152的俯视立体图，图72是照明模块152的仰视立体图。此外，图73是所述照明模块152的俯视分解图。

如图71-73所示，照明模块152包括非常薄(～0.04英寸厚)和柔性的导光管153，可以由低硬度通透合成橡胶制成，例如干净的PVC薄膜或如丙烯酸的刚性通透聚合物。导光管153可以从板材料印花或压印，或者可以是被注模成型的。照明模块152使用导光管153，在其顶和/或底表面具有合适的扩散/反射结构的结构(通常是分级纹理或白色印刷点，在光源末端低密度)。挠性电路154包括例如位于挠性电路154上的LED 155的光源，和导光管153的一边一致。其他的照明模块152的元件包括顶部垂直触点板156、和挠性电路粘合的铁磁盘157(可选择的，铁磁盘157可以粘合于扩散器和/或导光管)，底部触点板158位于挠性电路154上磁铁盘157相对的位置。此外，照明模块152有口袋159(在导光管153中)松散地圈闭磁铁160。也可整合扩散板161或其他亮度增强薄膜以增加光输出效率。挠性电路154粘合于导光管153，使磁铁160被圈闭到相邻顶部触点板156的口袋159中。

图74和75分别显示了四个连接的照明模块152的俯视和仰视立体图。为了机械和电性互连多个模块152，相邻模块的对边简单地重叠，磁铁160吸合到重叠末端的铁磁盘157的。这说明柔性顶部触点156和底部触点158被压缩(或变形)，从而机械和电性连接相邻模块152。

为了在正交方向的连接，含有触点163的挠性电路材料的简易的母线板162可以被插入到连接的模块152间，母线板触点163被压缩和电性连接到顶部和底部触点156和158。这样的母线结构能整合到底座挠性电路154。挠性电路154可以是各种构型，以增加材料的效率，甚至可以是折叠设计，以便于实际上利用线性挠性电路轮廓线。这个实施例可以是薄和柔性的，扩展阵列能包覆于复合表面。

图76显示了整个重叠触点区域(母线板162未显示，导光管的光束传播由箭头标注)的剖视图。重叠区域屏蔽相邻模块152的触点和光源，提供相同的照明可视表面，没有中断或热斑。

图77-81显示了模块的另一个实施例，和图71-76显示模块的实施例相似；然而，其被电性粘合到含有铁磁底板或铁磁元件的电极。图77是底板模块166的俯视立体图，图78是底板模块166的仰视立体图，显示底部触点165(和磁铁160位于触点板165之后)。图79显示了底板模块166的俯视分解图。

根据图77-79，底板模块166包括导光管153、光学扩散板161、磁铁160、包括LED155(位于挠性电路的内表面，在说明中以虚线的椭圆标注)的挠性电路164和位于模块166的底面和磁铁160对齐的触点板165。在这个实施例中，磁铁160可以固持于盲孔，从导光管153的背面插入。这个组件以合适的机械和/或粘合方法组装。

图80显示了四个底板模块166的仰视立体图，互相相邻放置，重叠结构还没有连接到铁磁底板168上(图81)。图81显示了铁磁底板组件167，由铁磁条或板168组成，触点板170粘合于薄电路168。

薄电路69可以是挠性电路或例如环氧玻璃的薄的层压材料，可以是持续的或所显示的分段的条。例如印花和独立的电极的杆能被用于代替图示的底板168。

提供底板触点板170，和底板模块166的触点板165对齐。当底板模块166置于铁磁底板组件167上时，磁铁160被吸合到铁磁板168上，压缩模块触点板165和铁磁底板触点板170，产生电性接触和机械固持。每个模块有许多触点，触点可以是各种几何形状。

LED 155可以是顶部发射，挠性电路164可折叠成右角结构定向光到图77-81所示导光管153的边缘中。可选择地，LED 155可以是侧面发射，其中，挠性电路164中的折叠不是必须的。图71-73和77-79的设计的变化包括含有光源的两个相邻边缘的重叠。

前述实施例和讨论描述了通过直接压缩永久磁铁间和/或永久磁铁和铁磁元件间的挠性印刷电路触点元件形成电性接触。然而，电性接触也能通过压缩不直接相邻或磁性材料间的触点元件实现。例如，触点凸起、柔性页膜或应用到柔性或半刚性印刷电路的分散的触点，在触点区域包括或不包括聚合基底，甚至当这些元件没有直接位于相邻的磁性吸合元件。在机械触点表面下延伸的触点元件能被压缩，电性接触能由触点表面的其他位置的磁吸合建立。触点板下的狭缝、袢扣和/或其他中间柔性底板材料或其他的元件能被整合到触点元件调整触点板的挠曲度/柔顺度。

可以利用挠性印刷电路、半挠性印刷电路和组合刚性挠性电路和传统的PCB，和电路印花金属结构。

能利用广泛范围的磁铁材料，包括稀土磁铁、“塑料”稀土磁铁、烧结的和浇铸的高能磁铁例如Nd-Fe-B和铝镍钴合金。使用多个磁铁，选择性的磁化磁铁条(例如塑料磁铁)结合合适形状的触点，以允许模块被置于多个随机位置(例如，两个正方形模块能沿着相邻边置于任何地方)。磁铁和铁磁元件可被用其他材料涂层。例如聚合物控制磨损、摩擦、电性绝缘、电性传导或为了改进功能和/或成本修饰基本磁铁的形状。

可以通过液体粘合、溶剂粘合、热焊或热铆固粘合挠性电路到销或其他元件上，机械联锁到销、狭槽或袢扣、压力敏感粘合剂、热塑性粘合剂(热熔化液体、胶带等等)，环氧或其他热塑或热固的胶带或液体、热粘合、超声波粘合等等。电路和触点板涉及模块的主体可以稍微凹陷，导致在磁力下触点的移动。结果，在之前描述图30的延伸膜中的触点66或图36的膜81中等价的触点能够凹陷到膜平面的顶面之下。

本发明可应用于其他区域，其中，需要非平面的包装，例如(军事应用例如导弹)结构的天线屏蔽器或模块化天线。

本发明具体地可应用于装潢和功能性照明应用，提供了一些内容宽泛的发明概念的说明性实施例。在装潢和功能性照明应用中可以使用各种不同的方法扩散、反射或优先地定向光。包括在三维激光卷雕刻或散射元件、模塑元件、印刷或其他表面装饰方法、膜内装饰、反射薄膜或印刷等等的前和/或后面有激光雕刻的导光管。由于模块可以是通透的(从多个表面可见)，只有在表面或内部的一部分有可见的花纹，模块的多个层面可以被堆栈或置于互相之后，形成有不同的花纹和颜色的三维结构。

当装配时，可以构建自支撑的大块的模块化元件。可以使用轴向磁性连接的模块，不用于合适的电性接触、或其他机械联锁和键控法。

由于本发明允许机械柔性电性互连，模块的装配也具有灵活性，允许例如类似于帷幕的可移动结构的独特应用，装配可以是包覆到复合的表面上，维持电性和机械互连。在模块线性链的情况中，在连接边缘使用单一的磁铁可以允许模块的旋转。在这个几何形状下提供多个电性接触需要具有合适的对于允许角度的范围环形对称性的触点几何形状。

本发明也可用于电性和机械互连柔软的、低密度的材料，例如合成橡胶或软塑料(例如，在弯曲式照明应用的结构中，其中，使用柔软的光传播聚合物)。由于本发明的柔性基底可以是半通透的，因此例如铟锡氧化物的半通透的电导体是有效的，通过挠性电路的元件，来自一个模块的光可以传播到相邻的模块。

虽然讨论集中于导致模块间的电性接触的磁力，磁力也能用于粘合模块的一个阵列到支撑的铁磁或磁性表面。例如，照明模块的平面阵列可固持于铁磁材料条的位置，在单个模块的磁铁的磁吸合的影响下形成水平的表面。当然，具有足够的磁力，模块阵列是可移动的固定于铁磁条，后者固定于例如墙或天花板的垂直或水平的表面。由于触点内的柔性，对于固定模块阵列到平面表面没有限制。维持电性接触时单个模块的相对大小和移动范围，将决定支撑基底到能被粘合的模块阵列的最小局部弯曲度。

本发明的多个实施例已被描述。应理解，结合本发明的一个实施例描述的概念可以与结合本发明的另一个实施例(或其他实施例)所描述的概念相结合。

以上描述仅是本发明的优选实施例，对于本领域的技术人员来说，很容易想到其他替代的技术。因此，应理解只要不违背其精神和中心特性，本发明也体现于其他特定形式的发明里。因此，本文对优选实施例和其他实施例包括说明的所有方面，不予限定，本发明不限定于所给的细节描述。

Claims

1.一个装置，其特征在于包括：

一有凹槽的模块；

一在所述凹槽内可移动的磁性结构；

一挠性电路，和所述模块配合以将所述磁性结构保持在所述凹槽中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性结构包括一永久磁铁。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性结构包括一铁磁材料。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性结构的移动是由所述磁性结构和一个外部的磁性结构间的磁吸合引起的。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述磁吸合导致所述磁性结构旋转。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性结构和所述挠性电路直接接触。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挠性电路包括一柔性触点，且所述柔性触点的形状随所述磁性元件的移动而改变。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述磁性结构粘合于所述挠性电路。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述柔性触点有赫兹接触应力性质，且所述磁性结构的形状有助于所述赫兹接触应力性质。

10.一个系统，其特征在于包括：

一第一模块，包括一第一磁性结构和一挠性电路，其中，所述第一磁性结构在所述第一模块中可移动；

一第二模块，包括一第二磁性结构和一电路，其中，所述第一磁性结构和所述第二磁性结构间的磁吸合导致所述第一模块的挠性电路改变形状。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述磁吸合保持所述第一模块的挠性电路和第二模块的电路互相机械接触。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一模块的挠性电路和所述第二模块的电路间形成一电性连接。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，当所述第一模块和第二模块相对互相移动，所述电性连接被维持。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，当所述第一模块和所述第二模块相对互相移动时，所述第一模块的挠性电路和所述第二模块的电路中的至少一个改变形状。

15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，作为电性连接的一部分，所述第一磁性结构和所述第二磁性结构中的至少一个不导电。

16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第二磁性结构在所述第二模块中可移动，其中，所述第二模块的电路包括一挠性电路，且所述第一个磁性结构和所述第二磁性结构间的磁吸合导致所述第二模块的挠性电路改变形状。

17.根据权利要求12所述的系统，其特征在于还包含：

一第三模块，包括一第三磁性结构和一挠性电路，其中，所述第三磁性结构和所述第一磁性结构和第二磁性结构中的至少一个之间的磁吸合保持所述第三磁性结构的挠性电路和所述第一模块的挠性电路和所述第二模块的电路中的至少一个接触。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第三模块的挠性电路和所述第一模块的挠性电路和所述第二模块的电路中的至少一个之间形成电性连接。

19.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，当足够分离所述第一模块和所述第二模块时，所述第一挠性电路恢复其原始形状。

20.一个方法，其特征在于包括以下步骤：

提供一第一模块，包括一第一磁性结构和一第一挠性电路，其中，所述第一磁性结构在所述第一模块内可移动；

应用磁力，引起所述第一磁性结构移动，以及引起所述第一挠性电路临时改变形状。