CN210016013U - 一种与柔性电子器件中的电子线路相连接的电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种与柔性电子器件中的电子线路相连接的电极，柔性电子器件包括柔性衬底与位于柔性衬底表面构成电子线路的导电层，电极设计为导电部与电绝缘部，导电部设计为导电头部、导电尾部，以及连接导电头部与导电尾部的导电连接部，将导电连接部与导电头部相连接的连接端面的面积设计为小于导电头部的连接端面的面积，将电绝缘部设计在导电部分外围，并且将电绝缘部固定连接在柔性衬底上。该电极的结构设计使导电头部被固定，在使用中导电头部不会被拉扯而与导电层相分离，从而解决了电极不牢固、易脱落的问题，提高了柔性电子器件的使用寿命。

Description

一种与柔性电子器件中的电子线路相连接的电极

技术领域

本实用新型属于电子器件技术领域，尤其涉及一种与柔性电子器件中的电子线路相连接的电极。

背景技术

柔性电子技术是一种新兴电子技术，其器件具有独特的柔性/延展性，目前一般是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性的衬底上(例如塑料、薄金属基板等)而实现，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。

柔性电子器件主要包括柔性显示、柔性存储、柔性储能、柔性传感、柔性电路等，这些柔性电子器件中的电子线路需要导电能力良好并且具有形变能力的材料。这样的材料有些呈液态，例如液态金属、导电墨水等；有些呈浆料状，例如石墨烯浆料，导电材料与弹性体的混合浆料；有些呈凝胶状，例如石墨导电胶、银胶等；有些呈固态，例如弹性导电布等。

在实际应用中，柔性电子器件中的电子线路往往通过外接电极与外部设备相连接，该外接电极的一端与柔性电子器件中的电子线路相电连通，另一端与外部设备相电连通。但是，当电子线路呈液态、浆料状、凝胶状等时，与外接电路的牢固连接却并非易事，因为往往出现不牢固、易脱落的问题，从而影响柔性电子器件的使用效果。

实用新型内容

针对上述技术现状，本实用新型提供一种与柔性电子器件中的电子线路相连接的电极，具有与该电子线路连接牢固，不易脱落的优点。

本实用新型的技术方案为：一种与柔性电子器件中的电子线路相连接的电极，所述柔性电子器件包括柔性衬底，位于柔性衬底表面构成电子线路的导电层；所述电极的一端与该电子线路电连接，另一端与外部设备电连接，其特征是：

所述电极包括导电部，以及位于导电部分外围的电绝缘部；

导电部分包括导电头部、导电尾部，以及连接导电头部与导电尾部的导电连接部；

所述导电头部中，与导电连接部相连接的一端为A端；所述导电连接部中，与导电头部相连接的一端为A端；所述导电连接部的A端的端面面积小于所述导电头部的A端的端面面积。

所述导电头部的一端与所述导电层电连接，所述导电尾部与外部设备电连接；

所述电绝缘部与柔性衬底固定连接。

本实用新型中，柔性是指在外力作用下能够发生弯曲、拉伸等变形的性能；弹性是柔性的一种，指在外力作用下能够发生弯曲、拉伸等变形，并且当外力撤除时具有一定形状恢复能力的性能。

所述柔性衬底为导电绝缘材料，包括但不限于柔性高分子材料，例如热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶聚(TPU)、二甲基硅氧烷(PDMS)、脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex)、高分子聚合树脂、硅胶、橡胶、水凝胶、聚氨酯、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)中的一种或者几种。

所述导电层材料不限，包括呈固态的导电材料，例如固态金属、弹性导电布等；呈液态的导电材料，例如液态金属、导电墨水等；呈浆料状的导电材料，例如石墨烯浆料，导电材料与弹性体的混合浆料；呈凝胶状的导电材料，例如石墨导电胶、银胶等。

所述导电部材料不限，包括呈固态的导电材料，例如固态金属、弹性导电布等；呈液态的导电材料，例如液态金属、导电墨水等；呈浆料状的导电材料，例如石墨烯浆料，导电材料与弹性体的混合浆料；呈凝胶状的导电材料，例如石墨导电胶、银胶等。

所述液态金属是指在室温下为液态的金属导电材料，包括但不限于汞、镓铟合金、镓铟锡合金，以及过渡金属、固态非金属元素的一种或多种掺杂的镓铟合金、镓铟锡合金等。

所述电绝缘部材料不限，优选为柔性电绝缘材料，例如柔性高分子材料。所述柔性高分子材料包括但不限于热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶聚(TPU)、二甲基硅氧烷(PDMS)、脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex)、高分子聚合树脂、硅胶、橡胶、水凝胶、聚氨酯、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)中的一种或者几种。

作为优选，所述导电尾部中，与导电连接部相连接的一端为B端；所述导电连接部中，与导电尾部相连接的一端为B端；所述导电连接部的B端的端面面积小于所述导电尾部的B端的端面面积。

所述电绝缘部与柔性衬底的固定方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定，热压固定等。

作为一种实现方式，所述导电部位于柔性绝缘材料表面。作为优选，所述柔性绝缘材料与电绝缘部连接为一体。

所述柔性电子器件包括但不限于柔性显示、柔性存储、柔性储能、柔性传感、柔性电路等器件。

与现有技术相比，本实用新型将电极设计为导电部与电绝缘部，导电部设计为导电头部、导电尾部，以及连接导电头部与导电尾部的导电连接部，并且将导电连接部与导电头部相连接的连接端面的面积设计为小于导电头部的连接端面的面积，将电绝缘部设计在导电部分外围，并且将电绝缘部固定连接在柔性衬底上，这样的设计使导电头部被固定，在使用中导电头部不会被拉扯而与导电层相分离，并且通过导电连接部连接到导电尾部，通过导电尾部与外部设备电连接，从而解决了电极不牢固、易脱落的问题，尤其是当电子线路呈液态、浆料状、凝胶状等而与电极牢固连接困难时，能够保障电极与电子线路的导电材料之间的良好接触，提高柔性电子器件的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例1电容式弹性应变传感器的截面结构示意图。

图2是本实用新型实施例1电容式弹性应变传感器中基体、弹性结合层、第一导电层以及外部第一电极的俯视图。

图3是图2中外部第一电极的截面图。

图4是本实用新型实施例2电容式弹性应变传感器中基体、弹性结合层、第一导电层以及外部第一电极的俯视图。

图5是图4中外部第一电极的截面图。

图6是本实用新型实施例3电容式弹性应变传感器中基体、弹性结合层、第一导电层、第二导电层、外部第一电极，以及外部第二电极的俯视图。

图7是本实用新型实施例4电容式弹性应变传感器中基体、弹性结合层、第一导电层、第二导电层、外部第一电极，以及外部第二电极的俯视图。

图1-7中的附图标记为：1-弹性纺织材料，2-弹性粘合层，3-第一导电层，4-弹性介电层，5-第二导电层，6-弹性封装层，7-外接第一电极，8-外接第二电极，9-导电部，10-电绝缘部，11-导电头部，12-导电尾部12，13-导电连接部，14-孔洞。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1：

本实施例中，电容式弹性应变传感器结构如图1所示，以弹性纺织材料1为基体，由弹性结合层2，第一导电层3，第二导电层5，弹性介电层4与弹性封装层6组成。弹性结合层2具有导电绝缘性，位于基体表面；第一导电层3位于弹性体结合层2表面，由液态金属构成，与外部第一电极7相连；弹性介电层4具有导电绝缘性，位于第一导电层表面3；第二导电层5位于弹性介电层4表面，由液态金属构成，与外部第二电极8相连；弹性封装层6用于封装第一导电层3与第二导电层5。

图2是电容式弹性应变传感器中弹性结合层、第一导电层以及外部第一电极的俯视图。弹性介电层、第二导电层以及外部第二电极的俯视图与其相同。

本实施例中，弹性纺织材料选择氨纶布，弹性体粘合层、弹性体介电层、弹性体封装层都选择高分子聚合树脂，第一导电层与第二导电层为液态金属GaInSn。如图3所示，第一导电层的横截面结构呈矩形。

外部第一电极与外部第二电极的结构相同，如图3所示，由导电部9以及位于导电部分外围的电绝缘部10组成。导电部分材料为铜。电绝缘部材料为柔性绝缘材料聚酰亚胺。

如图3所示，导电部分由导电头部11、导电尾部12，以及连接导电头部与导电尾部的导电连接部13组成，导电连接部13的A端面连接导电头部11的A端面，导电连接部13的B端面连接导电尾部12的B端面。并且，导电头部11的A端面的面积大于导电连接部13的A端面的面积，导电尾部12的B端面的面积大于导电连接部13的B端面的面积。

如图3所示，本实施例中，导电头部11的横截面呈方形，导电连接部13的横截面呈长方形，导电尾部12的横截面呈方形。

本实施例中，导电部位于柔性绝缘衬底表面，衬底材料为聚酰亚胺表面，并且衬底材料与电绝缘部连接为一体。

在实际应用中，外部第一电极7的导电头部的B端与第一导电层的液态金属GaInSn电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第一电极7的导电尾部与外部设备电连接，外部第一电极7的电绝缘部与弹性结合层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图3所示，在电绝缘部设置若干孔洞14，连接件或者连接材料穿过孔洞将电绝缘部与弹性结合层固定连接。

在实际应用中，外部第二电极8的导电头部的B端与第二导电层的液态金属GaInSn电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第二电极8的导电尾部与外部设备电连接，外部第二电极8的电绝缘部与弹性介电层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图3所示，在电绝缘部设置若干孔洞14，连接件或者连接材料穿过孔洞将电绝缘部与弹性结合层固定连接。

实施例2：

本实施例中，电容式弹性应变传感器结构与实施例1基本相同，所不同的是图4所示，第一导电层的横截面结构呈骨棒形状。

外部第一电极与外部第二电极的结构相同，如图5所示，该结构与实施例1中的图3结构基本相同，所不同的是导电头部的横截面呈圆形，为了与导电头部的横截面相匹配，导电连接部的横截面一端呈圆弧形。

在实际应用中，外部第一电极的导电头部的B端与第一导电层的液态金属GaInSn电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第一电极的导电尾部与外部设备电连接，外部第一电极的电绝缘部与弹性结合层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图5所示，在电绝缘部设置若干孔洞，连接件或者连接材料穿过孔洞将电绝缘部与弹性结合层固定连接。

在实际应用中，外部第二电极的导电头部的B端与第二导电层的液态金属GaInSn电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第二电极的导电尾部与外部设备电连接，外部第二电极的电绝缘部与弹性介电层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图5所示，在电绝缘部设置若干孔洞，连接件或者连接材料穿过孔洞将电绝缘部与弹性介电层固定连接。

实施例3：

本实施例中，电容式弹性应变传感器结构与实施例1基本相同，所不同的是：没有弹性体介电层，第一导电层与第二导电层位于同一平面；第一导电层为水性石墨烯浆料，第而导电层为水性石墨烯浆料；弹性体粘合层、弹性体封装层都选择二甲基硅氧烷(PDMS)。

图6是该电容式弹性应变传感器中弹性结合层、第一导电层，第二导电层以及外部第一电极与外部第二电极的俯视图。

外部第一电极与外部第二电极的结构与实施例1中的图3基本相同，所不同的是导电部材料为液体金属GaInSn；电绝缘部不设置孔洞，固定连接通过热压固定。

在实际应用中，外部第一电极的导电头部的B端与第一导电层的水性石墨烯浆料电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第一电极的导电尾部与外部设备电连接，外部第一电极的电绝缘部与弹性结合层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图6所示，通过热压固定。

在实际应用中，外部第二电极的导电头部的B端与第二导电层的水性石墨烯浆料电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第二电极的导电尾部与外部设备电连接，外部第二电极的电绝缘部与弹性结合层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图6所示，通过热压固定。

实施例4：

本实施例中，电容式弹性应变传感器结构与实施例1基本相同，所不同的是：没有弹性体介电层，第一导电层与第二导电层位于同一平面，并且第一导电层为叉指电极的液态金属GaInSn层，第二导电层为叉指电极的液态金属GaInSn层；弹性体粘合层、弹性体封装层都选择二甲基硅氧烷(PDMS)。

图7是该电容式弹性应变传感器中弹性结合层、第一导电层，第二导电层以及外部第一电极与外部第二电极的俯视图。

外部第一电极与外部第二电极的结构与实施例1中的图3基本相同，所不同的是导电部材料为液体金属GaInSn。

在实际应用中，外部第一电极的导电头部的B端与第一导电层的液体金属GaInSn电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第一电极的导电尾部与外部设备电连接，外部第一电极的电绝缘部与弹性结合层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图7所示，在电绝缘部设置若干孔洞，连接件或者连接材料穿过孔洞将电绝缘部与弹性结合层固定连接。

在实际应用中，外部第二电极的导电头部的B端与第二导电层的液态金属GaInSn电连接，二者相连接的端面形状相匹配。外部第二电极的导电尾部与外部设备电连接，外部第二电极的电绝缘部与弹性结合层固定连接。固定连接的方式不限，包括通过连接件或者连接材料进行固定、通过热压固定等。本实施例中，如图7所示，在电绝缘部设置若干孔洞，连接件或者连接材料穿过孔洞将电绝缘部与弹性结合层固定连接。

以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种与柔性电子器件中的电子线路相连接的电极，所述柔性电子器件包括柔性衬底，位于柔性衬底表面构成电子线路的导电层；所述电极的一端与该电子线路电连接，另一端与外部设备电连接，其特征是：

所述电极包括导电部，以及位于导电部分外围的电绝缘部；

导电部分包括导电头部、导电尾部，以及连接导电头部与导电尾部的导电连接部；

所述导电头部中，与导电连接部相连接的一端为A端；所述导电连接部中，与导电头部相连接的一端为A端；所述导电连接部的A端的端面面积小于所述导电头部的A端的端面面积；

所述导电头部的一端与所述导电层电连接，所述导电尾部与外部设备电连接；

所述电绝缘部与柔性衬底固定连接。

2.如权利要求1所述的电极，其特征是：所述导电尾部中，与导电连接部相连接的一端为B端；所述导电连接部中，与导电尾部相连接的一端为B端；所述导电连接部的B端的端面面积小于所述导电尾部的B端的端面面积。

3.如权利要求1所述的电极，其特征是：所述导电部位于柔性绝缘材料表面。

4.如权利要求3所述的电极，其特征是：所述柔性绝缘材料与电绝缘部连接为一体。

5.如权利要求1所述的电极，其特征是：所述柔性电子器件包括柔性显示、柔性存储、柔性储能、柔性传感、柔性电路中的器件。

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