CN208768329U - 管式电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管式电路，包括：空心管；处于管壁内部和/或管壁表面的电路。本实用新型将电路制作成管状结构，相对于平面结构的电路而言，在相同电路面积的前体下，降低了电路在一个水平方向的尺寸需求，管状结构的电路更利于在复杂空间中装配。

Description

管式电路

技术领域

本实用新型属于新型电子元件技术领域，尤其涉及一种管式电路。

背景技术

常规的电路的物理结构多为平面结构，常见的主要有PCB电路板，其上具有出于其需求设计的相应的电学线路，通过加设一些电子元件，可使电路具有相应的电学功能。

电路性质较为简单的多为单层电路(例如单层PCB电路)，较为复杂的则是通过空间叠加的方式在以物理方式叠放的多层电路。

以板状结构的单层PCB电路板为例，装配该电路板的器件/设备往往需要针对性的制作外壳，难以适应较小的装配/放置空间，同时也不利于装配该电路板的器件/设备的小型化设计。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一个目的是提出一种管式电路,以解决现有技术中板状结构的电路对于空间适配性差的问题。

在一些说明性实施例中，所述管式电路，包括：空心管；处于管壁内部和/或管壁表面的电路。

在一些可选地实施例中，所述管式电路，还包括：处于管内的散热流体。

在一些可选地实施例中，所述管壁为多层结构；所述电路处于所述管壁的层结构之间。

在一些可选地实施例中，所述电路的数量为多个；至少存在一个所述电路与其它电路处于位置不同的层结构之间。

在一些可选地实施例中，所述管壁的多层结构中的至少一层结构表面具有凹槽；所述凹槽内容纳有液相金属；处于所述凹槽内的液相金属构成所述电路。

在一些可选地实施例中，所述液相金属中混合有银包铜粉。

在一些可选地实施例中，处于所述凹槽中的液相金属呈以管体延伸方向环绕的螺旋结构；所述管式电路，还包括：处于管内的磁性流体。

在一些可选地实施例中，所述空心管的管体为弹性材质。

在一些可选地实施例中，所述管体的弹性材质为聚氨酯或聚酰胺。

在一些可选地实施例中，所述空心管的内壁上具有硅胶导热层。

与现有技术相比，本实用新型具备如下优势：

本实用新型将电路制作成管状结构，相对于平面结构的电路而言，在相同电路面积的前体下，降低了电路在一个水平方向的尺寸需求，管状结构的电路更利于在复杂空间中装配。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的管式电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的管式电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的管式电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中的管式电路的平展结构示意图；

图5是本实用新型实施例中的电感元件的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中的柔性电路的制造流程图；

图7是本实用新型实施例中的柔性电路的制造流程图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本实用新型的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。

现在参照图1-4，图1-4示出了本实用新型实施例中的管式电路的结构示意图，如该结构示意图所示，公开了一种管式电路，包括：空心管1和处于管壁内部和/或管壁表面的电路2。其中，空心管1的中心为中空结构，管体(管壁)具有一定的厚度。电路2可设置在管壁之中(即管壁包覆电路)，亦可设置为电路贴附在管体的内壁上，以及亦可设置为电路贴附在管体的外壁上。

本实用新型将电路制作成管状结构，相对于平面结构的电路而言，在相同电路面积的前体下，降低了电路在一个水平方向的尺寸需求，管状结构的电路更利于在复杂空间中装配。

本实用新型实施例中的空心管1可以采用硬性材料，亦可以采用柔性材料。例如高分子聚合物、高密度材料、橡胶、塑料、聚氨酯、聚酰胺制、PDMS(聚二甲基硅氧烷)。

本实用新型实施例中的电路设置在管壁之中的情况下，空心管1的管壁中具有电路2的放置空间，或可通过形变的方式产生电路的放置空间。其中，放置空间可以为凹槽结构的半封闭空间、也可以是具有腔体的全封闭空间，还可以是具有开合结构的封闭空间(例如在管壁上开设有凹槽、以及设置在凹槽上的门状开合结构)。

本实用新型实施例中的电路2可以是指具体的导线、电子元件或导线、电子元件及线路图案的组合，亦可以是通过电路本身产生的具有导线、电子元件或导线、电子元件及线路图案的组合的效果的电路。

本实用新型实施例中的电路可以采用刚性电路，亦可以采用柔性电路。其中，刚性电路可以是指包含有传统结构的电子元件的电路，传统电子元件例如电阻、电容、电感等有实体硬性结构的电子元件。柔性电路可以是指柔性可弯曲的电路，例如金属线形成的导线、电路图案、以及由液相金属形成的线路或线路图案。

本实用新型实施例中管式电路还可以包括处于管内1的散热流体4。其中，该散热流体4可以为气体状态的流体，亦可以液体状态的流体。优选地，液态状态的流体可采用液相金属，液相金属可选用镓、镓铟任意配比的合金或镓铟锡任意配比的合金。

本实用新型实施例中空心管1的管壁可以为多层结构，所述电路2可设在所述管壁的层结构之间。其中，电路可设置在管壁的任意位置的层结构之间。例如管壁为3层结构时，其具有2个接触面，电路可设置在第1个接触面，也可以设置在第2个接触面。另外，电路的数量大于1个的时候，电路可分别设置在不同的层结构之间，也可以设置在同一层，或者选择性设置电路(即多层结构中有的层结构上设置有电路，有的层结构上未设置有电路)。

本实用新型实施例中的管壁为多层结构时，管壁的多层结构中的至少一层结构表面具有凹槽5；所述凹槽5内容纳有液相金属6；其中，处于所述凹槽5内的液相金属6构成所述电路2。凹槽5中的液相金属6可通过张力的作用维持在凹槽5内，同时还通过相邻层结构的贴合，形成密封结构，维持在凹槽5中。优选地，液相金属的表面涂抹有导热硅胶，以提高热传导效果。

本实用新型实施例中的管壁的最内侧(即内壁)可设置一层导热硅胶膜，构成了硅胶导热层3，以提高液相金属6与散热流体4的热交换。其中，硅胶导热层可作为管壁的多层结构中的一层。

本实用新型实施例中的处于凹槽内的液相金属还可以混合银包铜粉。优选地，银包铜粉可为片状颗粒结构，该结构的银包铜可在液相金属中形成堆叠效应，相比圆型颗粒及不规则粉末，其可大幅提高液相金属的导电性能。

在一些实施例中，液态金属可以是指熔点在300摄氏度以下的低熔点金属或合金，成分包括镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、汞、钠、钾、镁、铝、铁、钴、锰、钛、钒、硼、碳、硅等中的一种或多种，其形式可以是金属单质、合金，也可以是金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。

优选地，所述的液态金属包括汞、镓、铟、锡单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或几种。

在本实用新型优选实施例中空心管的管体为弹性材质，具体可采用聚氨酯或聚酰胺制成，由该材料制备的管体的密封性相比于PDMS(聚二甲基硅氧烷)得到了提升，管体的拉伸不易造成空气与其内的液态金属接触，避免液相金属与空气接触反应，影响液相金属的电学性质。

如图4，本实用新型实施例中处于所述凹槽5中的液相金属6呈以管体延伸方向环绕的螺旋结构；所述管式电路，还包括：处于管内的磁性流体7。磁性流体可为混合有粉末状/颗粒状的磁性物质的液相金属，磁性物质大小可选在10nm-50um；具体的，磁性物质可选用铁粉、镍粉、钴粉、铁氧化物(例如γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄)、镍氧化物、钴氧化物以及钕铁硼粉。该实施例结构可构成具有散热功能的电感元件。

该实施例中特定的凹槽的结构可将液相金属打造成一定的形状，以满足各种元件性质。

如图3，本实用新型公开了一种具有散热功能的柔性管式电路的优选实施例，该实施例中管体1为4层贴合结构，最里层为导热硅胶层3，其外三层均为聚氨酯制作的弹性体11；每个弹性体11的内壁上具有指定形状的凹槽5，每个凹槽5中分别填充满液相金属6，并通过相邻层密封；管孔中填充液相金属镓铟锡合金。

现在参照图5，图5示出了一种制作柔性电路的流程图，可应用于制作本实用新型实施例中的管式电路，制作材料包括：至少一块弹性板材；所述至少一块弹性板材中至少存在一块弹性板材嵌入有电路；其中，弹性板材的材质可为PDMS、聚氨酯或聚酰胺；优选地，可以采用聚氨酯或聚酰胺。

制作方法，包括：

步骤S101.堆叠所述至少一块弹性板材；

步骤S102.将堆叠后的所述弹性板材弯曲成管状结构。

本实用新型实施例中制作嵌入有电路的弹性板材的过程中，可包括：将液相金属填充入弹性板材表面上的凹槽中；处于所述凹槽中的液相金属构成所述电路。

本实用新型实施例中表面具有凹槽的弹性板材可通过胶体浇筑凸模制成。

本实用新型实施例中所述将液相金属填充入弹性板材表面上的凹槽中的过程中，可包括：通过挤压的方式将液相金属填充在所述凹槽中。

本实用新型实施例中所述将液相金属填充入弹性板材表面上的凹槽中的过程中，可包括：将液相金属涂抹在弹性板材的凹槽及其周围；通过氧化反应使处于凹槽之内及凹槽之外的液相金属的表面张力产生差异，充分填充所述凹槽中。

本实用新型实施例中所述将液相金属填充入弹性板材表面上的凹槽中的过程中，还可包括：去除凹槽之外的液相金属、氧化物。

本实用新型实施例中所述堆叠后的所述弹性板材弯曲处可通过胶粘接合。

本实用新型实施例中在处于弯曲内侧的弹性板材上涂抹导热硅胶，形成硅胶导热层。

本实用新型实施例的制造方法，还可包括：在形成的管道中注入散热流体或磁性流体。

如图6，本实用新型公开了一种柔性电路的制造方法的优选实施例，该实施例中制造过程如下：

S201.制作指定凹槽形状的凸模；

S202.在由凸模和基底组成的模具上封上胶体，在胶体风干固化后可得到弹性体；

S203.取下模具，得到具有凹槽的弹性体；

S204.利用喷头在弹性体的凹槽内及表面涂覆液相金属；

S205.通过压轮压制液相金属，使液相金属完全压入弹性体的凹槽内；

其中，处于凹槽内的液相金属作为有效液相金属。

S206.将压制后的弹性体浸入氢氧化钠溶液中，处于弹性体表面的液相金属上的氧化层将和氢氧化钠发生反应，具体反应式：

Ga₂O₃+2NaOH+3H₂O→2NaGa(OH)₄

其中，通过上述反应，处于表层的液相金属的表面张力减弱，可造成处于表层的液相金属被处于凹槽内、表面张力更大的液相金属拖入弹性体的凹槽中，使凹槽填充更加充实。

S207.将弹性体放置于水中浸洗，去除新生成的氧化物和氢氧化钠残留液；

S208.去除弹性体表面的液相金属残渣、氢氧化钠残留液，制成单层弹性体；其中，经过多次的步骤S202 S208，可制得若干单层弹性体；

S209.将若干单层弹性体垂直堆叠粘接，并对最上层粘接导热硅胶膜，制成平面结构的多层弹性体；

S210.将多层弹性体以导热硅胶膜的一面弯曲成管状结构，并进行相应层胶粘，制成管式电路；

S211.在管孔中填充液相金属，制成具有散热效果的管式电路；其中，填充混有磁性物质的颗粒，可应用制造基于液相金属的电感元件。

本实用新型实施例中步骤S201-S211中，可合理组合成其他实施例，因此尤其变形产生的实施例亦在本实用新型的保护范围之内。

领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (9)

1.一种管式电路，其特征在于，包括：

空心管；处于管壁内部的电路；其中，所述管壁为多层结构；所述电路处于所述管壁的层结构之间；

所述电路为柔性电路。

2.根据权利要求1所述的管式电路，其特征在于，还包括：

处于管内的散热流体。

3.根据权利要求1所述的管式电路，其特征在于，

所述电路的数量为多个；

至少存在一个所述电路与其它电路处于位置不同的层结构之间。

4.根据权利要求1所述的管式电路，其特征在于，

所述管壁的多层结构中的至少一层结构表面具有凹槽；

所述凹槽内容纳有液相金属；

处于所述凹槽内的液相金属构成所述电路。

5.根据权利要求4所述的管式电路，其特征在于，

所述液相金属中混合有银包铜粉。

6.根据权利要求4所述的管式电路，其特征在于，处于所述凹槽中的液相金属呈以管体延伸方向环绕的螺旋结构；

所述管式电路，还包括：

处于管内的磁性流体。

7.根据权利要求1所述的管式电路，其特征在于，

所述空心管的管体为弹性材质。

8.根据权利要求7所述的管式电路，其特征在于，

所述管体的弹性材质为聚氨酯或聚酰胺。

9.根据权利要求1所述的管式电路，其特征在于，

所述空心管的内壁上具有硅胶导热层。