一种织物电路板与电子元器件的可拆卸连接方法与流程

本发明涉及可穿戴技术领域的柔性连接技术，特别是涉及一种织物电路板与电子元器件的可拆卸连接方法。

背景技术：

实现织物电路中导电通道与电子元件之间的可靠性互连，是可穿戴纺织品从研究阶段走向广泛应用的探索过程中至关重要的一步，因为连接处的稳定性会影响整个电路的信号传输的准确性。

传统的互连技术包括电阻焊接的方式、利用插入器作为电子元件载体的方式、纽扣式连接或者利用银填充环氧粘合剂、有机硅粘合剂、swcnt导电橡胶等导电粘合剂进行连接。利用电阻焊接的方式实现连接位置的有效互联，以及使用微切割器切割导电丝或者激光烧蚀的技术，从而实现电路断连和隔绝。使用焊接法制备的电路板，由于交叉点处焊料的分配不容易控制，弯曲刚度受到一定影响，高温下处理的方式也会对导电织物的机械性能造成一定的损伤，导致电路与电子元器件的连接点处可靠性较低。在织造好的机织导电织物上嵌入硬质插入器，后利用插入器的通孔进行排线布局，完成电子元器件的集成。但这种连接方法与电阻焊接一样，制备出来的连接处不具备柔性和可拉伸性，大应变下电路与电子元器件的连接点处可靠性较差，导致接触电阻增加，导电性能不稳定。一种纽扣式的连接方法，用于纺织电路中的传输线之间的互连，但此种连接方式还未涉及到电子元件与传输线的互连，目前存在一定的应用局限。利用导电粘合剂制备的连接处虽具备一定的柔性，但不可拉伸；这种连接方式可以增加元件连接处周围的基底强度，从而保护连接处在拉伸形变过程中不受破坏，但粘合剂的量不易控制，造成织物电路连接处的弯曲刚度较大，削弱了整体的拉伸性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种织物电路板与电子元器件的可拆卸连接方法，保证整个织物电路在拉伸形变下依然可以保持较好的机械性能、导电稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种织物电路板与电子元器件的可拆卸连接方法，将织物电路板与电子元器件的管脚通过导电通道相连，其中导电通道呈螺旋形结构，一端与所述织物电路板电性连接，另一端螺旋缠绕在电子元器件的管脚上形成连接部分；当导电通道受到拉伸时，螺旋结构的导电通道将电子元器件的管脚缠紧。

所述织物电路板的杨氏模量不大于人体皮肤的杨氏模量。

所述连接部分外进行封装处理，在进行封装处理时，采用弹性硅橡胶作为封装层。

在使用弹性硅橡胶进行封装处理时，将弹性硅橡胶制备成硅胶柱的形状包裹在连接部分外，电子元器件的管脚能够从包裹着连接部分的弹性硅橡胶柱中抽出和插入，实现可拆卸连接。

所述导电通道采用银涂层导电纱制作而成。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明实现的织物电路板中导电通道与电子元器件的柔性连接，连接处稳定、几乎不影响整体的力学性能和电学稳定性，并且可拆卸，从而实现制备复杂的可穿戴电子设备系统。

附图说明

图1是本发明中织物电路板与电子元器件的连接示意图；

图2是本发明中导电通道的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种织物电路板与电子元器件的可拆卸连接方法，如图1和图2所示，将织物电路板1与电子元器件的管脚2通过导电通道4相连，其中导电通道4呈螺旋形结构，一端与所述织物电路板1电性连接，另一端螺旋缠绕在电子元器件的管脚2上形成连接部分3；当导电通道4受到拉伸时，螺旋结构的导电通道4将电子元器件的管脚2缠紧。

由于采用了螺旋状的导电通道，基于螺旋状可伸缩的特性，连接后的织物电路系统可拉伸30％以上，且在30％左右仍可保持性能稳定，符合人体皮肤的伸展性，因此该连接方式具有柔性、可拉伸性和力学耐久性。连接部分的电阻与电子元器件自身的电阻相比，连接部分的接触电阻可忽略不计。本实施方式中的织物电路板的杨氏模量不应大于人体皮肤的杨氏模量，且不受电子元器件与导电通道之间互连的影响。

为了保证连接部分的机械强度，还对连接部分进行封装处理以减少连接部分的应力集中对整个设备系统的机械性能的影响。在进行封装处理时，采用一种具有柔性且杨氏模量与织物相似的弹性硅橡胶(pdms)作为封装层。它具有生物相容性、柔软、高拉伸性(>200％)和绝缘的特性，通常被应用于制备弹性基底或者人造皮肤，适合可穿戴领域的开发应用。在使用pdms进行封装时，将弹性硅橡胶制备成硅胶柱的形状包裹在连接部分外，如此刚性电子元件的管脚可从包裹着连接部分的弹性硅橡胶柱中抽拔出来，再插进去，重复可拆卸使用。本实施方式中采用的弹性硅橡胶可以是道康宁184硅橡胶(基本组分a和固化剂b的配比为10：1)。

下面通过四个具体的实施例来进一步说明本发明。

实施例1：

织物电路板与硬质电阻的连接过程：

以一上三下右斜纹为织物电路板的基础组织，采用100*4d的银涂层锦纶纱和140d/70d/70d氨纶包覆纱为经纱，棉纱线为纬纱，根据设计好的电路图案，在先进的剑杆织机织造出具有特定结构的导电织物作为织物电路板。

将织物电路板中的银导电纱在一个硬质电阻的管脚上紧密缠绕10圈，缠绕高度为5cm，之后利用定制的模具，用注射的方式，在缠绕好银线的管脚周围均匀涂上道康宁玻璃硅胶，后待其在常温下固化，形成直径为3mm的圆柱体硅胶柱。

织物电路板与硬质电阻的可拆卸过程：

为便于清洗，使其连接处可拆卸。将电阻管脚从硅胶柱中抽拔出来，则形成了类似于面包板的孔洞，便于电子元器件再次插入使用，且保持紧密连接，接触稳定。硅胶赋予了连接处的柔性以及可拉伸性。

实施例2：

以铜纤维为原材料，采用精进的横机技术，完成柔性织物电路板的织造。后利用螺旋连接的方式将led灯的管脚与织物电路板中的导电铜纤维紧密连接起来，对其注射玻璃硅胶，形成可拆卸的可靠连接处。

实施例3：

以银/尼龙纤维为纱线原料，通过机织的方法将其集成进弹性织物中，织造出可拉伸的导电织物，作为织物电路板使用。以矩阵的方式排列一组led灯，并将织物电路板上的多根导电纱线分别紧密缠绕到其每一个led灯管脚上，后将其周围均匀注射pdms，形成可拆卸的矩阵行排列连接处，led矩阵可被点亮。

实施例4：

利用碳涂层纤维和氨纶包覆纱混合织造出具有高导电性的导电针织织物，将led灯旋转阵列在织物的特定位置上，然后使织物上对应的导电纱螺旋连接到led灯管脚上，紧密排列，后利用玻璃硅胶良好的弹性和柔性作用，对缠绕了导电纱的管脚进行包覆，常温下放置5小时后，形成稳定连接，清洗或者换电子元器件时拔出管脚即可。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种织物电路板与电子元器件的可拆卸连接方法，将织物电路板与电子元器件的管脚通过导电通道相连，其中导电通道呈螺旋形结构，一端与所述织物电路板电性连接，另一端螺旋缠绕在电子元器件的管脚上形成连接部分；当导电通道受到拉伸时，螺旋结构的导电通道将电子元器件的管脚缠紧。本发明保证整个织物电路在拉伸形变下依然可以保持较好的机械性能、导电稳定性。

技术研发人员：李乔;冉紫鸳;杨倩;丁辛
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2019.01.10
技术公布日：2019.05.24