柔性计算织物的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及柔性计算织物(computing fabric)和相关方法。
【背景技术】
[0002]将电子器件集成到衣服或饰品中已经被认为是增强感测、通信或娱乐的机制。例如，这种集成电子器件可以用于称赞用户的游戏经验、改进患者健康监测、或向用户提供随时可用的控制功能。然而，仍然需要对在保持织物中的期望的便携性、尤其是期望的柔性的同时实施柔性系统进行改进。
【附图说明】
[0003]通过结合附图参考对本文中所描述的实施例的以下描述，本公开内容的上述和其它特征、以及实现它们的方式可以变得更加显而易见并且得到更好的理解，在附图中:
[0004]图1示出了柔性计算织物的实施例；
[0005]图2示出了弯曲半径测试装置的示意图；
[0006]图3示出了柔性计算织物的另一个实施例；
[0007]图4示出了二维计算织物的实施例；
[0008]图5a示出了电气基板的实施例的放大图；
[0009]图5b不出了图5a的电气基板；
[0010]图5c示出了在图5a的电气基板的截面A-A处截取的截面图；
[0011]图6a示出了预组装的管芯、接合层和电气基板的实施例；
[0012]图6b示出了组装的管芯、接合层和电气基板；
[0013]图7a示出了预组装的管芯、接合层和电气基板的另一个实施例；
[0014]图7b示出了图7a的接合的管芯、接合层和电气基板；
[0015]图7c示出了图7b的组件中的底部填充物的使用；
[0016]图8示出了结合柔性计算织物的衣服的实施例；
[0017]图9示出了包括紧固接头的柔性计算织物的实施例；
[0018]图10示出了设置在口袋中的柔性计算织物的实施例；以及
[0019]图11示出了结合柔性计算织物的饰品。
【具体实施方式】
[0020]本公开内容涉及柔性计算织物、包括这种织物的可穿戴的服装或饰品和相关方法。如上所述，柔性计算织物可以用于各种应用中，以实现增强感测、通信或娱乐的目的。本文中的柔性计算织物提供集成到衣服或饰品中的模块化电子器件。在本文中，柔性被理解为能够多次变形，即，能够在施加力时围绕一个或多个轴弯曲或扭转。
[0021]图1示出了柔性计算织物的实施方式的实施例。计算织物100采用电子基板102，该电子基板102用作诸如计算元件104、存储器元件106和其它功能元件(被统称为108)之类的多个元件之间的互连。存在至少一个计算元件并且存在至少一个功能元件。
[0022]这些元件通过电气连接、光学连接、机械连接或其组合而安装或集成到电子基板102中。然而，元件也是模块化的，这被理解为:各个元件是与电子基板分开设计和形成的。因此，可以改变柔性计算织物的设计而无需改变个体元件，而是通过向基板增加和从基板减少元件。电子基板102在各个元件之间提供功率、通信或两者。另外，连接器110在电子基板102的一个或多个端部112a、112b处以及沿着电子基板102的长度L的任何其它部分安装到电子基板。在实施例中，元件和连接器可释放地固定到电子基板，从而可以去除、增加元件和连接器或与其它元件或连接器更换。
[0023]在实施例中，电子基板102包括互连电缆，互连电缆例如具有I到99个导线或通道，包括其中的所有值和范围，例如3到10个导线、20到50个导线等。在实施例中，互连电缆是带状电缆，其呈现例如片面、双绞线片面或双轴构造。互连电缆呈现出，通道间的间距处于0.25_到2.54_之间的范围内，包括其中的所有值和范围。通道由圆形线、扁平线、印制导体或导电箔形成。每个通道在各个管芯元件之间提供功率、通信或两者。在实施例中，电缆由导线和绝缘聚合物膜形成。导线可以包括例如金、银、铜等。聚合物膜可以包括聚(氯乙烯)、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚(偏二氟乙烯)、乙烯三氟氯乙烯、聚(乙烯-共聚-四氟乙烯)、氟化乙烯丙烯、四氟乙烯等。导体与聚合物之比可以在1:1到1:10的范围内，包括其中的所有值和范围。
[0024]电子基板还包括或替代地包括:柔性印刷电路，即，印刷在诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或聚醚醚酮之类的聚合物膜上的导体(或无缘线路结构)。电子基板包括电路的一个或多个层。在存在多于一层的电路的情况下，可以将各个层电连接以提供层间的通信。
[0025]电子基板是可变形的，其能够绕一个或多个轴弯曲或扭转。在实施例中，电子基板还可以是可拉伸的，允许基板的变形或弹性恢复，其中电子基板被配置为在恢复时保持其原始尺寸的至少50%，在恢复时最高保持其原始尺寸的99%。可以使用诸如弯曲半径、挠曲模量或两者的许多指标来量化材料的刚性或柔性。
[0026]因此，在实施例中，电子基板呈现出小于5mm的弯曲半径，包括从0.1mm到5mm的所有值和范围，包括0.2mm到10.0mm等。弯曲半径或弯曲的半径被理解为基板可以弯曲而不受损伤的最小半径。在实施例中，如图2所示地测量弯曲半径。样品202加载于两个平行板Pa、Pb之间，并且向板施加力(F1),以减小板间的距离(D)。在板彼此接近时，弯曲半径(R)减小。在材料破坏之前获得的弯曲半径越小，材料柔性相对越大。另外或替代地，电气基板呈现出30GPa或更小的挠曲模量，包括0.1到30GPa之间的所有值和范围。例如小于20GPa，在 0.1GPa 到 15GPa、0.04GPa 到 1.0GPa、8GPa 到 1GPa 等的范围内。可以使用 ASTMD790-10测量挠曲模量。
[0027]再次参考图1，计算元件104包含计算逻辑单元，例如集成了使用微处理器、微控制器或数字信号处理器进行处理的一个或多个功能的集成电路；使用随机存取存储器、只读存储器或闪速存储器的存储器；使用振荡器或锁相环的定时功能；使用通用串行总线、火线、以太网、通用异步接收器/发送器或串行外围接口的外部接口 ；使用摸拟到数字转换器或数字到模拟转换器的模拟-数字接口 ；电压调节器；以及功率管理电路。存储器元件106包含例如闪速存储器、光存储器、磁存储器等。
[0028]本文中还结合了其它功能元件108，其提供额外的功能，例如感测各种状况、提供运动或振动或者提供通信。这些元件包括传感器和致动器(被统称为108)，例如，诸如麦克风的音频传感器、诸如化学或离子场效应晶体管的化学传感器、加速度计、电荷耦合器件、温度传感器、红外传感器、光电探测器、近程式传感器、电容传感器、开关等。其它额外的功能元件包括无线电装置，即发射器、接收器或收发器，并且其它部件也可以集成到电路中。尽管其它元件被示出为设置在单个管芯上，但是可以提供多于一个管芯，每个管芯具有或被配置为提供给定功能。
[0029]此外，用于结合、被配置为结合或正在结合电气基板的通道中的一个或多个与外部部件的连接器110包含机电装置，所述外部部件包括输入设备、输出设备、电源及其组合。这种外部部件包括:显示器；摄像机；包括鼠标、键盘或其它传感器的输入设备；通往诸如电池、燃料电池、电源插座/变压器、太阳能电池等的电源的接口。因此，接触部可以包括电或光学