CN106783314A - 一种片状压力开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片状压力开关，属于可穿戴电子设备领域。该片状压力开关包括导电层、弹性隔离层和柔性电路板。所述弹性隔离层设有透孔。所述柔性电路板设有电极，所述导电层透过所述透孔与所述电极接触，实现电极导通，从而控制压力开关。所述片状压力开关轻薄稳定、防水性和导电稳定性强、结构简单、耐疲劳、抗弯折和抗剪切能力强。

Description

一种片状压力开关

技术领域

本发明属于可穿戴电子设备领域，具体涉及一种可应用于智能纺织品的片状压力开关。

背景技术

用于可穿戴电子设备以及智能纺织品的压力开关已有相关专利报道。这些专利包括传统的硬质压力开关和新兴的织物压力开关。传统压力开关的厚度较大，刚度大，不可弯折，所以本质上不适合智能可穿戴用途。而织物压力开关的上下两电极多是通过点与点、点与线或者线与线接触的方式实现导通。这种结构的抗剪切能力差，一旦错位就会失效；并且寿命十分有限，如在多次弯折和剪切的情况下，寿命将更短。另外，有专利报道过上下电极通过面与面接触而导通的织物压力开关。虽然这类开关具有更高的稳定性和寿命，但其导线无法焊接，只能采用昂贵的导电胶连接。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种片状压力开关，该片状压力开关结构简单。导电层与平面电极之间进行了面接触，轻薄稳定，耐疲劳，导电稳定性和防水性高，抗弯折，抗剪切能力强。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种片状压力开关，包括导电层、弹性隔离层和柔性电路板。所述弹性隔离层设有透孔；所述柔性电路板设有平面电极。

进一步地，所述导电层由导电织物、导电高分子膜或导电材料与高分子材料复合膜中的一种制成。

进一步地，所述导电织物由机织布、针织布、编结物或非织造布中的一种制成。所述导电高分子复合膜是由基于不同类别的金属材料包括铜、银、金、镍、铝等金属导体及在非导电材料表面镀铜、银、金、镍、铝等金属导体制成的导电膜。

优选地，所述导电织物为镀银纤维织物、镀铜纤维织物或镀铜镍纤维织物中的一种。

进一步地，所述导电织物由导电纱线织成；或所述导电织物由导电纱线和非导电纱线交织成；或所述导电织物包括由非导电纱线织成的布层和涂覆于所述布层上侧的导电涂层制成。

作为本发明优选的实施方式，所述弹性织物层由实心板材、薄膜或织物中的一种制成；所述实心板材优选为由硅胶、聚氨酯或其他弹性高分子材料制成的板材；所述织物优选为弹性聚合物纤维制成的织物。

优选地，所述弹性隔离层为由聚氨酯长丝加工而成的弹性织物。

进一步地，所述导电层与弹性隔离层之间以及弹性隔离层与柔性电路板之间分别通过粘合层粘结，所述粘合层为热熔型TPU膜、丙烯酸类粘合剂、硅胶类粘合剂或增韧环氧类粘合剂。

作为本发明优选的实施方式，所述柔性电路板以PI、PET等高分子材质为基材。

进一步地，所述基材表面有一对或者多对任意形状的平面电极，电极与焊盘之间有电路连接。

优选地，所述柔性电路板以PI为基材，所述基材表面有一对平面电极。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明所述的片状压力开关，在施压情况下，导电层透过中间弹性隔离层的透孔与柔性电路板上的一对或多对平面电极实现面接触，使得电极导通。这将极大地提高片状压力开关的导电稳定性和防水性，并且部分地改善抗弯折和抗剪切能力。另外，可以通过改变隔离层的厚度、弹性模量、透孔尺寸、导电层的厚度和弹性模量、以及平面电极的间距来调节压力开关的导通压强阈值；通过改变导电层和平面电极的电导率和改变导电接触面积的大小来调节开关的导通电阻值。本发明结构简单，轻薄稳定，可以很好地嵌入到服用纺织品中，而且片状压力开关的导通压强可调，转换电路简单，可用于智能鞋和鞋垫、智能坐垫，智能服装等可穿戴智能纺织品。

附图说明

图1为本发明所述的片状压力开关的立体爆炸视图；

图2为本发明所述的片状压力开关的方法原理图(横截图)；

图3为本发明所述的弹性隔离层：四个圆孔，单个方孔，单个六边形孔

图4为本发明所述的柔性电路板：两对电极，一对长方形电极和一对椭圆电极

图5为本发明所述的片状压力开关的压强与电阻的关系图；

其中1导电层 2弹性隔离层 3柔性电路板

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明所述的一种片状压力开关，包括导电层，弹性隔离层和柔性电路板，导电层和柔性电路板之间设有弹性隔离层，该弹性隔离层上设有透孔；该柔性电路板上设有一对或多对平面电极。本发明采用三层结构，导电层和平面电极可通过弹性隔离层的透孔进行面与面的接触从而实现导通，使得本发明的导电稳定性和防水性大大加强。具体地，如当没有外部压力时，电路板的平面电极彼此分离，呈断路状态；如图2所示当外部压力大于等于导通压强时，导电层通过弹性隔离层的透孔接触到柔性电路板的平面电极，导电层将平面电极接通；压力撤除后，导电层依靠其本身的回复性和弹性隔离层的弹力恢复原位，压力开关断路。如图3和如图4所示，隔离层的厚度越大，弹性模量越大，透孔尺寸越小，导电层厚度越大，弹性模量越大，平面电极的间距越大，则压力开关的导通压强阈值越大；导电层和平面电极的电导率越高，导电接触面积越大，则开关的导通电阻值越低。因此，本发明的片状压力开关可以通过改变弹性隔离层的厚度或者弹性模量、导电层的厚度或者弹性模量、透孔的尺寸或者平面电极的间距来调节工作压强。如图5所示，为片状压力开关所受到正弦波脉冲压力加载时的压强与电阻的关系曲线图，由图可知，片状压力开关交替的处于断路和导通状态。

导电层可以选用相同或不同的导电织物或导电高分子膜制成。其中，导电织物由机织布、针织布、编结物或非织造布中的一种制成。进一步地，导电织物为镀银纤维织物、镀铜纤维织物或镀铜纤维织物中的一种。具体地，导电织物由导电纱线织成；导电织物由导电纱线和非导电纱线交织成；导电织物包括由非导电纱线织成的布层和涂覆于布层上侧的导电涂层制成。

弹性织物层由实心板材、薄膜或织物中的一种制成；实心板材优选为由硅胶或聚氨酯制成的板材；织物优选为天然纤维素纤维或人造纤维制成的织物。优选地，弹性隔离层为由聚氨酯长丝加工而成的弹性织物。如图3所示，弹性隔离层的透孔可以是一个或多个，透孔的形状为圆形、方形、多边形等。

柔性电路板以PI、PET等高分子材质为基材，其表面有一对或者多对任意形状的平面电极，电极与焊盘之间有电路连接。优选地，所述柔性电路板以PI为基材，表面有一对平面电极。

进一步地，弹性隔离层与导电层以及柔性电路板是通过粘合层粘结的，粘合层可以选择热熔型TPU膜、丙烯酸类、硅胶类或增韧环氧类粘合剂。

上述片状压力开关的制备方法包括以下步骤：

a)将弹性隔离层与粘合层复合；

b)在复合后的弹性隔离层上用机械切割或者冲轧透孔；

c)将弹性隔离层、导电层和柔性电路板三者对齐，并通过粘合层进行复合。

实施例1：

本实例提供一种片状压力开关，由导电层、弹性隔离层和柔性电路板通过粘合层复合而成。导电层选用镀银纤维导电织物；弹性隔离层选择由聚氨酯长丝织造而成的经编弹性针织布，中间隔离层切割四个的圆形透孔；柔性电路板选择铜基板PI材质，带有一对平面半圆形铜电极；粘合层选择热熔型TPU膜。

本实施中片状压力开关的加工步骤包括：

a)将弹性针织布与热熔型TPU膜，通过热压加工复合粘结，中间为弹性针织布，上下为热熔型TPU膜；

b)将复合后的弹性隔离层使用激光切割机切割出四个的圆形透孔；

c)将导电层与弹性隔离层和柔性电路板对齐通过热压加工复合粘结。

实施例2：

本实例提供一种片状压力开关，由导电层、弹性隔离层和柔性电路板通过粘合层复合而成。导电层选用镀铜纤维导电织物；弹性隔离层选择由硅胶制成，中间隔离层切割单个的方形透孔；柔性电路板选择铜基板PI材质，带有多对平面半圆形铜电极；粘合层选择丙烯酸类粘合剂。

a)将弹性隔离层与丙烯酸类粘合剂复合；

b)将复合后的弹性隔离层使用激光切割机切割出单个的方形透孔；

c)将导电层与弹性隔离层和柔性电路板对齐通过热压加工复合粘结。

实施例3：

本实例提供一种片状压力开关，由导电层、弹性隔离层和柔性电路板通过粘合层复合而成。导电层选用镀铜镍纤维导电织物；弹性隔离层选择由薄膜制成，中间隔离层切割单个的六边形透孔；柔性电路板选择铜基板PET材质，带有一对平面半圆形铜电极；粘合层选择增韧环氧类粘合剂。

a)将弹性隔离层与增韧环氧类粘合剂复合；

b)将复合后的弹性隔离层使用激光切割机切割出单个的六边形透孔；

c)将导电层与弹性隔离层和柔性电路板对齐通过热压加工复合粘结。

Claims (10)

1.一种片状压力开关，其特征在于：包括导电层、弹性隔离层和柔性电路板，所述弹性隔离层设有一个或多个透孔；所述透孔形状可圆形、方形或任意形状，所述柔性电路板设有电极。

2.根据权利要求1所述的片状压力开关，其特征在于：所述导电层由导电织物或导电高分子膜制成。

3.根据权利要求2所述的片状压力开关，其特征在于：所述导电织物由机织布、针织布、编结物或非织造布中的一种制成。

4.根据权利要求2所述的片状压力开关，其特征在于：所述导电织物为镀银纤维织物、镀铜纤维织物或镀铜镍纤维织物中的一种。

5.根据权利要求2所述的片状压力开关，其特征在于：所述导电织物由导电纱线织成；或所述导电织物由导电纱线和非导电纱线交织成；或所述导电织物包括由非导电纱线织成的布层和涂覆于所述布层上侧的导电涂层制成。

6.根据权利要求1所述的片状压力开关，其特征在于：所述弹性隔离层由实心板材、薄膜或织物的一种制成；所述实心板材优选为由硅胶、聚氨酯或其他弹性高分子材料制成的板材；所述织物优选为弹性聚合物纤维制成的织物。

7.根据权利要求6所述的片状压力开关，其特征在于：所述弹性隔离层为聚氨酯长丝加工而成的弹性织物。

8.根据权利要求1所述的片状压力开关，其特征在于：所述导电层与弹性隔离层之间分别通过粘合层粘结，所述粘合层为热熔型TPU膜、丙烯酸类粘合剂、硅胶类粘合剂或增韧环氧类粘合剂。

9.根据权利要求1所述的片状压力开关，其特征在于所述柔性电路板以PI、PET等高分子材质为基材。

10.根据权利要求9所述的片状开关，其特征在于所述基材表面有一对或者多对任意形状的平面电极，电极与焊盘之间有电路连接。