CN205303742U - 可挠性导电连接件及模块化电子电路 - Google Patents

Abstract

可挠性导电连接件及模块化电子电路，其中导电连接件包括复数个连接单元，每个连接单元为中空结构，该中空结构的形状使得其具有至少一个形变方向，至少部分连接单元沿第一方向顺次连接，且这些连接单元的至少一个形变方向与第一方向基本一致；其中模块化电子电路包括至少一个元件模块和至少一个如上所述的导电连接件，元件模块包括其衬底以及至少一个电子元件，导电连接件与至少一个元件模块电性连接。依据本实用新型的导电连接件由于采用由多个中空的连接单元彼此连接的结构，一方面基于中空部分的几何形变能够获得良好的可延伸性，另一方面，这种基于中空结构的形变能够具有很好的强度，确保在延伸状态下的可靠连接。

Description

可挠性导电连接件及模块化电子电路

技术领域

本发明涉及可挠性电路设计技术领域，具体涉及一种可挠性导电连接件及使用该种连接件的模块化电子电路。

背景技术

随着可穿戴设备的日益普及，对所使用的电子电路也有了更高的要求，例如希望电子电路能够更贴服以及有更好的透气性，以提高佩戴的舒适度等。

为满足上述需求，目前一般采用可挠性（又称柔性）线路板FPC来制作电子电路，但是柔性线路板通常强度欠佳且透气性不好，在运动时也难以提供延伸性以满足贴服和强度的要求。

发明内容

依据本发明的一方面提供一种可挠性导电连接件，由可挠性导电材料制成，用于承载一路或两路以上彼此分隔的导电线路，其包括复数个连接单元，每个连接单元为中空结构，该中空结构的形状使得其具有至少一个形变方向，所述形变方向指该中空结构在该方向上的尺寸能够在外力作用下发生变化，至少部分连接单元沿第一方向顺次连接，且这些连接单元的至少一个形变方向与第一方向基本一致。

依据本发明的另一方面提供一种模块化电子电路，包括至少一个元件模块和至少一个导电连接件，其中元件模块包括元件模块衬底以及固定于其上的至少一个电子元件，导电连接件，采用依据本发明所提出的结构，其与该至少一个元件模块电性连接。

依据本发明的导电连接件由于采用由多个中空的连接单元彼此连接的结构，一方面基于中空部分的几何形变能够获得良好的可延伸性，另一方面，这种基于中空结构的形变能够具有很好的强度，确保在延伸状态下的可靠连接。将依据本发明的导电连接件应用于模块化设计的电子电路中，能够在保持模块之间的可靠连接的同时实现电子元件的离散化，这使得，一方面安装在元件模块衬底上的电子元件能够得到可靠地支撑，另一方面，离散的模块使得整个电路不再是一个不变的整体，从而具有透气性和贴服性，设计者能够简单地通过控制离散的程度来满足不同柔软性或延伸性的需求。

以下结合附图，对依据本发明的具体示例进行详细说明。

附图说明

图1是依据本发明的模块化电子电路的一种结构示意图；

图2是实施例1的导电连接件的平面结构示意图；

图3是图2中连接件的形变示意图；

图4是实施例2的导电连接件的平面结构示意图；

图5是图4中连接件的形变示意图；

图6是实施例3的导电连接件的平面结构示意图；

图7是图6中连接件的形变示意图；

图8是实施例4的导电连接件的中空式立体结构示意图；

图9是实施例5的导电连接件的填充式立体结构示意图；

图10是图9中立体结构的局部放大示意图。

具体实施方式

依据本发明的模块化电子电路可参考图1，其包括至少一个元件模块110和至少一个导电连接件120。

每个元件模块110包括元件模块衬底以及固定于其上的至少一个电子元件。元件模块可视为承载电子电路中的元器件的离散化单元，每个元件模块上所承载的电子元件的类型和数目可根据实际设备所需要的电路设计以及对离散化程度的需求来确定。例如，电路的离散化程度可根据设备的应用需要来确定，一般而言，对柔软性和贴服性的要求越高，则离散化的程度越高，以便于形成尽可能小的元件模块，使之容易贴合到所穿戴的表面。

元件模块衬底的类型可以根据电路设计和应用场景的需要来选择。在一些实施方式中，对于需要高稳定性支撑的电子元件，例如无线射频模块、时钟晶振等，可以选择硬质的衬底，例如传统的硬质印刷线路板；而对于其他的大部分电子元件则可采用可挠性材料制成的衬底来支撑，例如柔性印刷线路板、高分子透气材料等，以增强电路的柔软性。本发明所采用的模块化设计，使得在同一个电路中，使用不同类型的元件模块衬底成为可能，既能够满足部分电子元件对稳定性的要求，又能够使得整个电路具有良好的柔软性。元件模块彼此之间以及元件模块与外部电路之间可通过本发明的导电连接件120进行电性连接，图1中仅为连接关系的示意，将在后续的实施例中对其进行举例说明。

在一些实施方式中，为提高导电连接件（或称连线部分）的强度，也可进一步设置连线模块衬底，用于将导电连接件固定于其上。连线模块衬底通常采用柔性材料制作，例如超薄的高分子材料、带有透气微孔的可挠性材料、高强度柔性网布等。连线模块衬底与元件模块衬底可以彼此独立，例如采用不同的材料制成；也可以或连接为一体，或者采用相同的材料制成并形成为一体。例如，可以在一张完整的衬底材料上通过镂空裁剪形成不同的区域以固定电子元件或导电连接件。

作为一种优选的实施方式，元件模块衬底可采用具有至少两层的复合衬底。例如，顶层采用硬质或柔性印刷线路板以安装电子元件或布线，而在底层采用柔性衬底，例如超薄的高分子材料、带有透气微孔的可挠性材料、高强度柔性网布等。这种复合衬底的底层可以与连线模块衬底形成为一体。这种结构的优势在于，一方面增强了元件模块与连线模块之间的连接的可靠性，尤其是硬质元件模块与柔性连线模块之间的连接，避免了材质硬度不同导致容易发生折断的问题；另一方面也使得整体电路的制作工艺更加容易实现。

进一步优选地，形成为一体的衬底可由若干具有相同形状的单元按照相同的方式排列组成，例如可参考图1。这种情况下，根据元件的布置需要，某些衬底可以是空闲的或者仅用于走线。这种结构的优势在于，一方面透气性和贴服性都很好，也能够提供很好的强度且线路之间不容易发生缠绕；另一方面，规则的重复排列使得易于进行批量化规模化的加工。例如，可以通过在一幅完整的衬底材料上，裁切出规则排列的八边形孔洞来形成形状如图1所示的衬底。

作为一种优选的实施方式，元件模块衬底和/或连线模块衬底上可按照预定的密度设置有孔111。如图1中位于下方的一排元件模块所示，在衬底上开孔一方面有助于提高衬底的透气性，另一方面也可以增加其柔软和贴服的程度。具体而言，孔的密度可根据所需要的柔软程度和透气性来确定，密度越高，则越柔软。

依据本发明的导电连接件能够同时具有良好的延伸性和强度，能够在提供足够的形变的同时保持电路中各模块之间的可靠连接，以下将对其具体结构进行举例说明。

实施例1

依据本发明的可挠性导电连接件的一种实施方式可参考图2和图3，包括复数个彼此连接的连接单元。连接单元的形状为中空的长方形，复数个连接单元沿其宽度方向顺次连接，连接的位置位于连接单元的长度方向的中部。

本实施例中，连接单元及其中空部分是细长的长方形，因此，当从其长边的中部沿宽度方向拉动时，连接单元能够产生较大的形变，如图3所示。沿着该形变方向（第一方向）将连接单元顺次连接，即可得到在第一方向上具有良好延伸性的导电连接件。由于中空部分的形变始终由围成该中空部分的两侧实体边缘予以承担，使得导致形变的拉力将至少分解为两路，因此也增强了连接的强度。

在其他实施方式中，连接单元也可采用不同的形状，例如方形、六边形或弧形等，只要其为中空结构，且中空结构的形状使得其具有至少一个形变方向即可。所称形变方向指中空结构在该方向上的尺寸能够在外力作用下发生变化。

作为一种优选的实施方式，本实施例中，连接单元的形状为一种单孔二维平面图形，相应的连接件为一种多孔二维平面图形，如图2所示。这种结构的优点在于，能够通过简单地平面加工获得所需要的连接结构。例如，可以直接在一整片平面材料上，按照图2所示的图样，通过裁剪获得所需要的导电连接件。

在其他实施方式中，可以根据需要设计出各种不同形状的单孔平面图形作为连接单元，并通过对这些图形进行组合来得到所需要的多孔平面图形，以作为导电连接件。应当理解，连接单元沿形变方向的“连接”是指形状上的彼此衔接，既可以通过实际的连接操作（例如焊接、粘接等）使分离的连接单元彼此相连，也可以按照设定的形状直接形成（例如裁剪、溅射、沉积、3D打印、编织等）整个连接件。

本实施例结构的连接件由于具有长度方向上良好的延伸性，以及优越的弯曲性能（显然，几乎可以任意角度地弯曲），适于用作元件模块之间的直线连接线路，

制作本发明连接件的材料可以是任意的可挠性导电材料，例如金属、石墨烯，尤其是具有类似于金刚石的四配位稳固结构的三维石墨烯等。一个连接件可用于承载一路或两路以上的导电线路。当仅承载一路线路时，该线路的强度得到了增强。当承载多路线路时，线路之间需要彼此分隔，例如，可以令连接单元的两侧实体边缘各自承载一条线路，在连接处以绝缘材料进行分隔。

实施例2

依据本发明的可挠性导电连接件的另一种实施方式可参考图4和图5。与实施例1相比，相似之处在于，连接单元同样采用中空的长方形，连接件也为平面二维结构。区别之处在于，沿相同的方向布置了两组平行的连接单元。

本实施例连接件可以等效地看作由两个实施例1中的连接件平行拼接而成，上一行连接件中的连接单元的尾部与下一行连接件中的连接单元的首部彼此连接。

采用本实施例结构，或者可用于增强连接件的强度，或者可用于扩展连接件同时承载的线路数量。

实施例3

依据本发明的可挠性导电连接件的另一种实施方式可参考图6和图7。与实施例2相比，相似之处在于，连接单元同样采用中空的长方形，连接件也为平面二维结构且包含两组连接单元。区别之处在于，连接单元的尺寸并不唯一，且两组连接单元的连接方向彼此垂直。

本实施例中，每四个尺寸相匹配的连接单元彼此首尾相连形成为一层方框，不同尺寸的复数个方框彼此嵌套，相邻的两层方框在其每一边的中部处连接。

本实施例连接件可以等效地看作由两个实施例1中的连接件在尺寸上变化后垂直拼接而成，因此具有两个连接方向，且彼此垂直。在其他实施例中，根据应用场景的需要两个不同的连接方向也可以被设计为其他角度的夹角。

由于本实施例连接件具有两个不同的延伸方向，因此具有很强的抗扭转能力，特别适于连接两个相对位置具有扭转角度的元件模块，或者用于连接两个可能在运动中产生相对扭转的元件模块。在一种实施方式中，这种连接件可以成对使用，两个连接件的方框的外沿分别固定在两个需要连接的元件模块上，两个连接件的顶点连接在一起，由此可获得两个元件模块之间具有优秀扭转性能的连接线路。

优选地，为增强连接线路的可延伸性，可以在两个本实施例连接件的顶点之间连接实施例1或2中的连接件。换言之，可以先将本实施例连接件与元件模块电性连接，以充当元件模块对外连接的接口，然后再通过顶点部位连接其他形式的导电连接件。这使得整个模块化的电路既有优秀的扭转性，又有优秀的延伸性。更为广义地，可以采用具有两个连接方向的连接件直接与元件模块连接，再通过这些两方向连接件连接其他的导电连接件。

实施例4

依据本发明的可挠性导电连接件的另一种实施方式可参考图8。与实施例1至3相比，相似之处在于，连接单元同样采用二维平面图形。区别之处在于，连接件为由连接单元彼此连接围成的中空管状的三维立体结构。

本实施例中，连接单元为中空的六边形，复数个连接单元沿纵、横两个连接方向彼此连接并围成中空管状。

制作本实施例连接件可以采用先制作出平面结构，再围合成中空管的方式，也可以采用直接制作成三维管状结构的方式。

采用本实施例结构，能够在具有延伸性的同时具有优秀的强度，适于充当可能需要承受较大拉力的线路。

实施例5

依据本发明的可挠性导电连接件的另一种实施方式可参考图9和图10。与实施例1至4相比，区别之处在于，连接单元采用三维立体结构。

本实施例中，连接单元具有如图10所示的中空三维结构，可依靠三维结构的变形和/或材料的弹性提供形变能力。连接件为由连接单元彼此连接形成的内部充填的三维立体结构。

采用本实施例结构，能够在具有延伸性的同时具有十分优秀的强度，非常适于充当需要承受较大拉力的线路。

以上应用具体示例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，应该理解，以上实施方式只是用于帮助理解本发明，而不应理解为对本发明的限制。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，可以对上述具体实施方式进行变化。

Claims (10)

1.一种可挠性导电连接件，由可挠性导电材料制成，用于承载一路或两路以上彼此分隔的导电线路，其特征在于，

包括复数个连接单元，每个连接单元为中空结构，该中空结构的形状使得其具有至少一个形变方向，所述形变方向指该中空结构在该方向上的尺寸能够在外力作用下发生变化，

至少部分连接单元沿第一方向顺次连接，且这些连接单元的至少一个形变方向与第一方向基本一致。

2.如权利要求1所述的连接件，其特征在于，

至少部分连接单元沿第二方向顺次连接，且这些连接单元的至少一个形变方向与第二方向基本一致，第二方向与第一方向具有夹角。

3.如权利要求1或2所述的连接件，其特征在于，

所述连接单元的形状为单孔二维平面图形，所述连接件为多孔二维平面图形。

4.如权利要求3所述的连接件，其特征在于，

所述连接单元的形状为中空的长方形，复数个连接单元沿其宽度方向顺次连接，连接的位置位于所述连接单元的长度方向的中部，或者，

所述连接单元的形状为中空的长方形，每四个尺寸相匹配的连接单元彼此首尾相连形成为一层方框，不同尺寸的复数个方框彼此嵌套，相邻的两层方框在其每一边的中部处连接。

5.如权利要求1或2所述的连接件，其特征在于，

所述连接单元为二维平面图形或三维立体结构，

所述连接件为由所述连接单元彼此连接围成的中空管状的三维立体结构，或者，所述连接件为由所述连接单元彼此连接形成的内部充填的三维立体结构。

6.一种模块化电子电路，其特征在于，包括，

至少一个元件模块，其包括元件模块衬底以及固定于其上的至少一个电子元件，

至少一个导电连接件，所述导电连接件如权利要求1～5任意一项所述，其与所述至少一个元件模块电性连接。

7.如权利要求6所述的模块化电子电路，其特征在于，还包括连线模块衬底，用于将所述导电连接件固定于其上，

所述连线模块衬底与所述元件模块衬底彼此独立或连接为一体或形成为一体，或者，

所述元件模块衬底为具有至少两层的复合衬底，所述复合衬底的底层与所述连线模块衬底形成为一体。

8.如权利要求7所述的模块化电子电路，其特征在于，

所述元件模块衬底和/或连线模块衬底采用可挠性材料制成，和/或，

形成为一体的衬底由若干具有相同形状的单元按照相同的方式排列组成。

9.如权利要求8所述的模块化电子电路，其特征在于，

所述元件模块衬底和/或连线模块衬底上按照预定的密度设置有孔。

10.如权利要求6所述的模块化电子电路，其特征在于，

至少一个元件模块先与如权利要求2所述的连接件电性连接，再通过该连接件连接其他导电连接件。