专利名称：嵌入式导体蜂窝芯和具有该蜂窝芯的夹板的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合结构领域。
背景技术：
许多系统需要信号或动力，例如从一个点传至另一个点的电、光或液体 的信号或动力。电力信号和动力通过电线或其他这种电导体以传统方式传 输。光信号和动力是通过光纤、光波导管等以传统方式传播的。液体信号和 动力是通过管道、管子或其它导管以传统方式传输的。电导体、光纤或波导 管及液导体经常被束进电缆或"线束"。
在许多情况下，为将这种电缆装接到相邻的结构组件上，付出了大量的 努力和费用。在有些如飞行器或其它运输工具的系统中，为在系统的结构或 其它组件周围做电缆或线束的布线，也付出大量的努力和费用。并且，电缆 和线束会大大增加系统的总重量，重量对飞行器系统来说至关重要。
已做了一些努力试图解决这些问题，特别是飞行器和其它运输工具技术 中的问题。运输工具，特别是飞行器，经常含有由复合材料制成的"夹板" 或"坚实叠层"板，如玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维或在聚合基质中设 置的类似纤维。夹板通常包括在面板或"表层"之间粘合地结合的芯。夹板 面板和坚实薄板通常包括多层粘合地结合层或多层复合材料层。
电导体和光导体已经被嵌入夹板面板或"表层，，及坚实薄板。然而，夹 芯结构通常具有薄面板或表层。原则上，表层的厚度取决于夹芯结构的结构 要求。嵌入面板或表层的导体往往将面板或表层的厚度增加到不可接受的程 度。例如，厚表层比薄表层重。并且，厚表层也会妨碍靠近表层的其它结构 和系统。
在技术领域中已知导体布线的许多方式；然而，在此领域中还有很大的、 可做改进的空间。
附加的权利要求书陈述了认为是本发明特征的新特点。然而，通过将参 考下列详细说明与细阅附图相结合，更有助于理解本发明本身、首选应用模 式和进一步的目标及优势，在其中，参考数字中最左边的重要数字(多个数
字)意指第一张图，在此图中分别示出了参考数字，其中
图1是带有嵌入式导体的蜂窝芯示例性实施例的程式化俯视平面分解
图2是图1中蜂窝芯的程式化俯视平面图3至图7是图1的蜂窝芯的各种备选结构的截面图8是带有多个嵌入导体的、蜂窝芯的示例性实施例的俯视平面图9是夹板的第一示例性实施例的侧视平面横截面视图，此夹板包括本
发明的蜂窝芯；及
图10是夹板的第二示例性实施例的侧视平面横截面视图，此夹板包括
本发明的蜂窝芯。
对本发明可进行各种不同的修正及提供替代形式，与此同时，通过附图 中的示例展示了具体的实施方式并给予详细描述。然而，须理解的是，有关具体实施方式
的说明并无意图将发明限制于所披露的特定形式，反之，本发 明是要涵括由附加权利要求书限定的发明精神和范围中的所有修正的、同等 的和替代的形式。
具体实施例方式
本发明的示例性实施例描述如下。为清楚起见，未在本说明书中描述实 际实施中所有的特点。当然，应当理解的是，在任何这种实际具体实施方式
的研制方案中必须做出许多特定于实施情况的选择，以达到开发者的具体目 标，如遵从与系统有关和与业务有关的限制，而这些限制在每项实施中都各 自不同。并且，应当理解的是，这种研发工作可能是复杂的并且消耗时间， 但是对于本领域技术人员来说，在本发明公开内容的教导下，应当成为常规 的工作。
在本说明书中，由于已经在附图中描述各个装置，所以可以指代各个部 件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，正如本领域技术 人员全部细阅本申请之后所认识到的，在此描述的装置、部件、机构等等可 置于任何所想要的方位。因而，必须理解用于描述各种不同类型组件之间的空间关系、或描述这类组件各方面的空间关系的词语，如"在上面"、"在下 面"、"上"、"下，，或其它类似词语，以能描述组件之间的相关关系或这类组 件方面分别的空间方位，因为在此描述的装置可定位于任何想要的方位。
本发明展示了一种蜂窝芯，其带有嵌入式导体，如电导体、光导体或液 导体。为此披露之目的，术语"蜂窝芯"意即包括有多层互连晶格壁的芯材 料，它限定了多个晶格。虽然许多蜂窝芯材料限定出六边形晶格，但本发明 的范围涵盖了限定有其它形状晶格的芯材料，如限定方形、长方形等。本发 明的蜂窝芯包括第一成型壁、第二成型壁及置于第一成型壁和第二成型壁之 间的导体。第 一成型壁与导体的第 一侧或与置于导体周围的绝缘材料的第一 侧粘合地结合，如果存在这种绝缘材料的话。第二成型壁与导体的第二侧或 与置于导体周围绝缘材料的第二侧粘合地结合，如果存在这类绝缘材料的
话。所述壁限定了导体从中延伸的多个晶格。导体从蜂窝芯的边缘延伸，视 得导体可与其它设备、装置、系统等连接。
图1是蜂窝芯101示例性实施例的分解图。正如在此的说明，蜂窝芯
101可形成一部分更大的蜂窝芯。在示例性实施例中，蜂窝芯101包括第一 成型壁103、第二成型壁105和导体107。成型壁103和105可包括纸材、 未编织纤维、编织纤维或任何其它适合于蜂窝芯101的适当材料。导体107 设置于第一成型壁103和第二成型壁105之间，可包括电导体、光导体和/ 或液导体。第一成型壁103的部份109与导体107的第一侧113粘合地结合。 第二成型壁105的部份115与导体107的第二侧119粘合地结合。然而，须 注意的是，将壁103和105与导体107粘合的粘合剂可包括粘合性涂料层， 例如当壁103和105在树脂池中浸泡时产生的涂层。而且，粘合剂可包括壁 103和105中的编织或非编织的纤维附近浸渍的粘合剂，其由复合"预浸" 材料制成。
须指出的是，在一些具体实施方式
中，导体107可由棵式电导体形成， 或者可由带有置于导体周围的绝缘材料的电导体形成。因而，虽然本公开内 容的描述是第一壁103和第二壁105与导体107粘合地结合，但本发明的范 围还涵盖了第一壁103和第二壁105与置于导体107周围的绝缘材料粘合地 结合的方式。在一些具体实施方式
中，导体107包括棵式电导体，即导体107 周围无绝缘材料，所使用的将壁103和壁105与导体107粘结的粘合剂使导 体107绝电于壁103和105。须指出的是，当壁103和105由低电介体或绝缘材料制成时，壁103和105本身可以是绝缘体。正如在此讨论的，本发明 的范围涵盖多个导体，例如置于壁103和105之间的导体107。
现在请参见图2，当壁103和105与导体107粘合地结合时，壁103和 105在蜂窝芯101中形成或多个晶格(cell) 201 (为清楚起见，在图2中只 示出一个)。在示例性实施例中，壁103和105的形成为分别限定出凹处121 和123 (仅在图1中示出一个)。当壁103和105与导体107粘合地结合时， 凹处121和123形成晶格201。导体107延伸穿过晶格201，并从:峰窝芯101 的第一边缘203和蜂窝芯101的第二边缘205延伸。
图3展示了蜂窝芯101的特定具体实施方式
的截面图。在示例性实施例 中，导体107是棵式电导体，通过粘合剂的层301和303将其绝电于壁103 和105。粘合层301和303将壁103和105与导体107相结合。在具体实施 方式中，所提供的是分离的粘合层301和303，如粘合膜，其分别置于壁103 和导体107之间及置于壁105和导体107之间。在另一具体实施方式
中，置 于壁103和105上的粘合剂提供了粘合层301和303，例如源于树脂池。在 另一个具体实施方式
中，复合"预浸"层中的粘合剂提供了粘合层301和 303，制成壁103和105。
图4展示了替代图3中具体实施方式
的一个具体实施方式
的截面图。在 图4的具体实施方式
中，绝缘层401和403分别置于导体107和粘合层301 及303之间。图具体实施方式
的其它方面与图3的具体实施方式
相对应。 然而，须指出的是，本发明的范围包含多个结构，之中仅包含绝缘层401和 403中的一个。
图5展示了替代图具体实施方式
的另一具体实施方式
的截面图。在图 5的具体实施方式
中，多个导体107a至107c置于绝缘层501中。粘合层301 和303将壁103和105分别与绝缘层501粘结。须指出的是，任何适当数量 的导体，如导体107a至107c，可置于绝缘层501中。并且，虽然对导体107a 至107c描述出横截面为长方形，但本发明的范围不仅仅受限于此。反之， 在此披露的任何具体实施方式
中的单个导体或多个导体可以是任何适合的 形状，例如基本上是圆形的。例如，导体107a至107c和绝缘层501可形成 "带状电缆"，被置于壁103和105之间并与它们粘合地结合。在一个具体 实施方式中，本发明的单个导体或多个导体包括有金属箔。
正如图6所展示，导体107a至107c可分别置于分离的绝缘层601a至601c。绝缘层601a至601c置于粘合层603,此层将绝缘层601a至601c与 壁103和105粘结。
此外，如图7所展示，蜂窝芯101可包括置于基片703上的多个导体701a 至701c，形成印制线路板或元件705。印制线路元件705置于壁103和105 之间并由粘合层707和709分别与壁粘合地结合。需要指出的是，如绝缘层 401的绝缘层可置于导体701a至701c和粘合层707之间。
图8展示了蜂窝芯801的示例性实施例。蜂窝芯801包括多个成型壁803 (为清楚起见，仅在图8中示出一个)。导体置于多个成型壁803其中至少 一些壁之间。在示例性实施例中，导体805以相对应于图l和图2中具体实 施方式的方式置于成型壁803a和803b之间。换言之，成型壁803a相对应 于成型壁103,成型壁803b相对应于成型壁105,导体805相对应于导体107。 成型壁803a和803b限定有晶4各807,导体805通过此晶格延伸。导体805 优选地从蜂窝芯801的第一边缘809和第二边缘811延伸，因此能使导体805 与其它设备、装置、系统等耦合。
在示例性实施例中，所有的导体不从靠近晶格807的蜂窝芯晶格813延 伸，导体805延伸穿过该晶格。在其它具体实施方式
中，或在相同蜂窝芯内， 导体可延伸通过彼此相邻的晶格延伸。例如，请仍参见图8，导体815置于 成型壁803c和803d之间并与它们粘合地结合，导体817置于成型壁803d 和803e之间并与它们粘合地结合，导体819置于成型壁803e和803f之间并 与它们粘合地结合。因而，蜂窝芯801的一部分包括多个导体，即导体815、 817和819，它们通过相邻晶格延伸并被置于邻近成型壁，即成型壁803c、 803d、 803e和803f。在这一特定具体实施方式
中，导体815、 817和819终 止于连接器821和823，连接器821和823分别靠近蜂窝芯801的边缘809 和811，因而，导体815、 817和819可与其它导体、装置、系统和/或设备 耦合，或与邻近的、带有嵌入式导体的蜂窝芯耦合。
然而，没有必要在通用连接器中终止邻近的导体。例如，请仍参见图8， 导体825置于成型壁803g和803h之间并与它们粘合地结合，导体827置于 成型壁803h和803i之间并与它们粘合地结合。
须注意的是，虽然在此描述的导体107、 805、 815、 817、 819、 825和 827以线性延伸穿过蜂窝芯101或801，但本发明的范围不仅仅限制于此。 反之，本发明的导体可以任何适合的线路方式穿过蜂窝芯，如非线性或环状
8的线路方式。
图9展示了夹板901第一示例性实施例的侧面前部横截面视图。夹板 901包括上表层903、下表层905和与上表层903和下表层905粘合地结合 的蜂窝芯907。正如在图1至图8的具体实施方式
中所说明的，导体909和 911被嵌入蜂窝芯907。
如图IO中所示，须指出的是，蜂窝芯907的一些晶格或所有晶格，如蜂 窝芯907的晶格913a至913d (在图9中示出)可被气凝胶1001局部充填或 基本上全部充填，例如，记载于以"美国出版专利申请书2005/0208321"为 名出版的共同所有的"美国专利申请书编号10/514,753 ";及/或以 "WO2006/115477 " 为名出版的"2009年11月25日 申请日期2007年1月25日 优先权日2007年1月25日
发明者兰迪·B·威廉斯 申请人:贝尔直升机泰克斯特龙公司