一种柔性封装的主动信号产生装置及其制备方法与流程

本发明属于主动信号产生设备领域，更具体地，涉及一种柔性材料封装的主动信号产生装置及其制备方法。

背景技术：

当今社会是一个信号无处不在的社会，这些信号包括声信号，电磁信号如光、红外线、微波等等各种信号，不仅自然界本身存在这些信号，人类也学会了主动去利用这些信号来更加便利地服务于我们。

但是，在很多场合，较好的利用信号还没有很好地得到实现。比如，现今社会道路上的车辆与日俱增，交通事故发生得越来越频繁，纵观现在各种交通事故的发生，其中有很一大部分是由于事故双方之间的视线状况不好而导致的，特别是在雾天、雨天、沙尘暴天气或者夜间，以及近些年来由于污染导致的雾霾天气，由于这些天气能见度很低，人们的安全较难以得到保障。尤其是，对于行动具有更大不确定性的儿童、行动缓慢的老人、视听觉不好的行人、忙于工作的道路工作人员、路上执法的交通警察等，在路上的安全问题就显得尤其突出。

目前，只有比如警示服装、路锥等一些被动警示设施，由于这些警示设施不能主动警示，对于一些无灯车，比如一些自行车、三轮车等而言就会非常危险。这些警示设施的通用性、实用性和经济性也不足，比如，普通家庭因为经济问题不会有警示服装，缺乏适合于普通大众的警示设备，警示装置种类比较多但是总体成本较高等等。

此外，目前的警报装置或者远程信号发射装置等主动信号产生装置也都缺乏柔性，使用多有不便。申请号为201110200177.2的中国专利申请公开了一种用LED作为光源的个体警示方法，其用尼龙沾扣直接连接发光体和衣物，但是，其只是针对于光发射装置，局限性太大，而且整体的顺形效果及可拉伸性不足，只能使用在衣服或随身物品上，适用的场合收到了较大的限制。

另外，现在的一些小型播放器、蓝牙以及WiFi发射器等都是刚性的，携带起来也多有不便，并且，刚性产品也不能满足动态情形下使用的要求。

因此，需要开发一类柔性封装的主动信号产生设备，以扩展其适用的场合，并大大提高装置的通用性、实用行及舒适性。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性的主动信号产生装置以及其制备方法，其目的在于，将能主动产生信号的装置封装在柔性基体中，主动信号可以是声信号、电磁信号，由于整体是柔性且可拉伸的，相应使本发明的柔性主动信号产生装置的适用场合得到极大的扩展，可大大提高装置的通用性、实用性以及舒适性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种柔性封装的主动信号产生装置，其包括柔性本体单元和主动信号产生单元，其中，

所述柔性本体单元包覆所述主动信号产生单元，所述柔性本体单元具有柔性以能被拉伸变形，

所述主动信号产生单元能主动产生声信号或/和电磁信号，所述主动信号产生单元包括电路和信号产生元件，所述信号产生元件设置在电路中，用于在接受设定信号后产生声信号或/和电磁信号，

所述电路中的导线选自液态金属和金属箔以能随柔性本体变形发生顺应变形且不影响导电性能，或者所述电路中的导线为弯曲状以能随柔性本体变形而顺应变形且不影响导电性能。其中，导线可以是普通的金属铜、金属铝等导线。

以上发明构思中，用弹性体层(也即柔性本体单元)将包含主动信号产生元件和电路的电子层封装在中间，使整体是柔性可拉伸的，从而使其具有一定的顺形性，可以在更多场合下得到运用，大大提高装置的通用性、实用性以及舒适性。

进一步的，还包括传感器，所述传感器设置在所述电路中，

所述传感器包括光线传感器、声音传感器、压力传感器、位置传感器以及气体传感器，分别用于在接受外界的光信号、声信号、力信号、位置信号以及气体信号后产生预定传送给所述信号产生单元的设定信号。

进一步的，所述电路中的导线横截面积小于1mm²，所述金属箔为铜箔。

进一步的，所述信号产生元件为LED芯片。

进一步的，所述柔性本体单元包括两层，两层柔性本体单元分别包覆在主动信号产生单元的上下两侧。

进一步的，所述柔性本体单元的材质选自硅胶，优选为聚二甲基硅氧烷、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。

按照本发明的另一方面，还提供一种制备如上所述装置的方法，其主要包括如下步骤：

S1：将液体柔性体置于辅助基底上，对所述液体柔性体执行固化工艺以使其固化至设定程度，获得第一柔性本体层，

S2：在所述第一柔性本体层上设置主动信号产生单元，再在所述主动信号产生单元上制备又一层液体柔性体，接着再次执行固化工艺，获得柔性的主动信号产生装置。

进一步的，步骤S1中，采用刮涂、旋涂或者喷涂方式将所述液体柔性体置于辅助基底上，或者步骤S2中采用刮涂、旋涂或者喷涂方式再在所述主动信号产生单元上制备又一层液体柔性体。

按照本发明的第三个方面，还提供一种制备如上所述装置的方法，首先，在主动信号产生单元的两侧同时制备液体柔性体，

接着，将所述主动信号产生单元进行封装，

最后，执行固化工艺，获得柔性的主动信号产生装置。

按照本发明的第四个方面，还提供一种制备如上所述装置的方法，首先，在主动信号产生单元的两侧放置固体柔性体，

接着采用粘结方式将所述固体柔性体粘贴在所述主动信号产生单元两侧，获得柔性的主动信号产生装置。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明装置基体是柔性并且可拉伸的，导线为液态金属、金属箔或者导线为弯曲状，能随柔性本体变形而顺应变形且不影响导电性能，本发明装置的整体是柔性可变形的，不仅可以贴合在各种不同形状的几乎所有物体表面上，也可以将其拉伸来满足不同场合的使用需求，在保证可靠性的同时具有良好的顺形性，具有较好的通用性、经济性和实用性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种柔性封装的主动信号产生装置的横截面示意图，其中，11为第一柔性本体层、12是第二柔性本体层、2为电路，该图中没有给出信号产生元件；

图2是本发明实施例中导线为弯曲状的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的一种柔性封装的主动信号产生装置，其包括柔性本体单元和主动信号产生单元，其中，所述柔性本体单元包覆所述主动信号产生单元，所述柔性本体单元具有柔性以能被拉伸变形，所述主动信号产生单元能主动产生声信号或/和电磁信号，所述主动信号产生单元包括电路和信号产生元件，所述信号产生元件设置在电路中，用于在接受设定信号后产生声信号或/和电磁信号，所述电路中的导线选自液态金属和金属箔以能随柔性本体变形发生顺应变形且不影响导电性能，或者所述电路中的导线为弯曲状的普通导线，以能随柔性本体变形而顺应变形且不影响导电性能。其中，电路中的导线横截面积优选小于1mm²，金属箔优选为铜箔。

在本发明的一个实施例中，柔性封装的主动信号产生装置还包括传感器，所述传感器设置在所述电路中，所述传感器包括光线传感器、声音传感器、压力传感器、位置传感器以及气体传感器，分别用于在接受外界的光信号、声信号、力信号、位置信号以及气体信号后产生预定传送给所述信号产生单元的设定信号。在电路结构中加入各种传感器，使柔性封装的装置可作为柔性可拉伸的警报设备或者远程信号发射设备等。

详细的，所述柔性本体单元包括两层，两层柔性本体单元分别包覆在主动信号产生单元的上下两侧。所述柔性本体单元的材质可以为硅胶，优选为聚二甲基硅氧烷以及己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。

具体的，本发明中柔性封装的主动信号产生设备主要包括如下部分：

一是柔性本体单元，柔性本体是弹性体，形态可以是液态，制作过程中固化，也可以直接是固态。

二是主动信号产生单元，主动信号可以是电磁波信号或者声音信号等。例如，对于电磁波中的光信号，可以采用LED灯作为光源，其亮度高、耗电低、质量轻，且可以灵活方便地改变频率、颜色、形状(使用LED阵列)等来地设计不同的闪亮形式，从而可以用作个体主动警示等装置中，其具有优良的通用性、实用性和经济性，可将这种装置贴附在各种物体的表面，从而在夜间等能见度低的时候起到主动警示作用。对于其它电磁信号，该装置可以运用到比如WiFi、蓝牙等设备中，从而使设备具有一定的柔性可拉伸能力。对于声信号，该装置可以运用到收音机、MP3等设备中，让使用者获得一种更舒适的体验。比如对于声信号和蓝牙信号的设备，可以通过将柔性基体做成手环状，可直接利用其拉伸性佩戴在手腕上，在提高舒适性的同时，还可以省去大小适配问题。

三是传感器单元，这是一个可选择性添加的单元。通过在电路结构中加入各种传感器，比如光线传感器、声音传感器、压力传感器、位置传感器、气体传感器等等，该装置能够在检测到相应参数的变化后，再通过声信号、光信号等形式发出警示作为警报装置，或者通过其他电磁信号等形式传递给其他装置作为远程信号发射装置比如远程测量装置。

相比于传统的警示装置或者远程信号发射装置，由于该装置是柔性可拉伸的，可以将其固定在各种形状的物体表面，也可以利用其拉升能力适应更加复杂的情形。

图1是本发明实施例中一种柔性封装的主动信号产生装置的横截面示意图，其中，11为第一柔性本体层、12是第二柔性本体层、2为电路，该图中没有给出信号产生元件。在实际工程中，信号产生元件可是LED芯片，用于发光以起来警示作用，或者是喇叭，用于发生以起到警示作用。还可以是其他电磁信号产生元件，对于产生电磁信号的装置可以运用到比如WiFi、蓝牙等设备中，从而使设备具有一定的柔性。对于声信号装置，该装置可以运用到收音机、MP3等设备中，让使用者获得一种更舒适的体验。

图2是本发明实施例中导线为弯曲状的结构示意图，由图可知，其导线为弯曲状，在柔性本体发生弯曲变形时，弯曲状的导线能发生扭曲、拉伸等形式的变形，而不会断裂，即随着柔性本体发生顺应变形，而不会因为断裂造成装置损坏。通过将导线制作成弯曲的形状，从而提升其随整体形变的能力，增强电路的可靠性。

本发明方法所制作的设备可以作为各种不同信号的主动产生装置，比如电磁波信号或者声信号等，可以通过在电路结构中加入各种传感器，使该装置作为柔性可拉伸的警报设备或者远程信号发射设备。将各类传感器加入电路中，再用柔性材料进行封装，则整个装置在保证可靠性的同时又具有顺形性，从而这些装置可以在更多场合下得到运用。

本发明中，柔性本体为弹性体，可以直接使用固体形态材料，也可以使用液体形态材料，封装过程中将其固化，其特点为其是柔性的，具有一定的拉伸率，优选质轻材料。原则上，实现柔性单元对于主动信号产生的封装结构有多种制作方案可以选择，只要能达到该封装效果即可。

制备柔性装置的方法可以为三种，分别针对液体柔性体和固体柔性体，具体的三种方法分别如下：

第一种制备方法：

其主要包括如下步骤：

S1：将液体柔性体置于辅助基底上，对所述液体柔性体执行固化工艺以使其固化至设定程度，获得第一柔性本体层，

S2：在所述第一柔性本体层上设置主动信号产生单元，再在所述主动信号产生单元上制备又一层液体柔性体，接着再次执行固化工艺，获得柔性的主动信号产生装置，

S3：将柔性的主动信号产生装置整体从辅助基体上剥离即可。

以上方法中，步骤S1中，采用刮涂、旋涂或者喷涂方式将所述液体柔性体置于辅助基底上，步骤S2中也可以采用刮涂、旋涂或者喷涂方式再在所述主动信号产生单元上制备又一层液体柔性体。

第二种封装方法：

首先，在主动信号产生单元的两侧同时制备液体柔性体，

接着，将所述主动信号产生单元进行封装，

最后，执行固化工艺，获得柔性的主动信号产生装置。

以上的第二种封装方法本质与第一种封装方法相同。

第三种封装方法：

首先，在主动信号产生单元的两侧同时放置固体柔性体，

接着，采用粘结方式将所述固体柔性体粘贴在所述主动信号产生单元两侧，获得柔性的主动信号产生装置。本步骤中，粘合采用工业胶水或者其他胶黏剂均可以。

本发明中，可以通过改变基体的材料、控制基体层的厚度等方式来调节整体的柔性。基体材料为弹性体，可以直接使用固体形态材料，也可以使用液体形态材料，封装过程中将其固化，基体材料是一种柔性材料，具有一定的拉伸率，比如硅胶，较常见的有PDMS或者ECOFLEX，PDMS即聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷是一种有机高分子化合物，具有透光性良好、杨氏模量低、弹性高、生物相容性好的特点。ECOFLEX即己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，具有较好的延展性和断裂伸长性。对于透光性好的材料，可以运用在光发射装置中，使光源整体都置于基体内，从而实现更好的封装。

本发明中，可以通过刮涂、旋涂、喷涂等方法则控制液体基体层的厚度。刮涂即采用刮刀进行手工涂装以制得涂膜；旋涂即使用匀胶机，通过控制匀胶的时间、转速、液滴量以及所用溶液的浓度、粘度来控制成膜的厚度；喷涂即通过喷枪或者碟式雾化器，借助于压力或者离心力，分散成均匀而细微的雾滴，施涂于被涂物表面。

本发明中的电路既可以使用较细的普通导线，也可以使用铜箔等金属箔或液态金属等。对于铜箔等金属箔的电路制作，可以采用激光、切割机或者刻蚀等方法将所述薄膜加工成预定的图案，然后将电路层通过转印等方式转移到基体层上。对于激光加工，可以通过对激光参数的调节和优化以及对图案的设计和优化获得精度高、力学性能佳的电路结构。

本发明中，对于液态金属，可以使用喷枪、点胶机等设备将其精确均匀地布于基体上形成电路导线结构。使用时，可直接将柔性的主动信号产生装置整体通过胶水、胶带或其他形式固定在各种物体表面作为主动信号产生设备使用。

本发明中，对于基体会较大影响其传播效率的信号，可以将信号发射源和传感器单独置于装置表面，比如对于声信号，可以将喇叭口露在柔性封装的主动信号产生装置的外侧。

本发明的柔性封装的主动信号产生装置因为整体为柔性的，因而具有一定的顺形性，携带使用起来更加方便，也可以满足现有刚性产品所不足，可在动态情形下的使用，其形状的话甚至可以做成手环状，从而获得更舒适便捷的用户体验。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。