可拉伸电路的产生装置及其布局方法与流程

本公开涉及一种可拉伸电路的产生装置及其布局方法，且特别涉及一种设置在可挠性材质上的可拉伸电路的产生装置及其布局方法。

背景技术：

随着电子科技的进步，电子产品成为人们生活中的必要工具。在新兴的电子产品中，电子元件已非必要设置在硬件的电路板上，而可设置在软性(可挠性)的物件上，例如衣物、纸张等各种材质，以执行多种不同的功能。

然而，虽然已知技术提供多种可挠性物件上的导线设置方法，但基于不同的可挠性物件，所可能承受的应力/应变状态是不相同的。因此通过单一方式的工艺方法，所制造出的实体导线，其可靠度以及生命周期，都可能随着布局目标区的特性而有所不同。如此一来，电子元件的表现度也受到严重的挑战。

技术实现要素：

本公开实施例提供一种可拉伸电路的产生装置及其布局方法，可提升可拉伸电路的可靠度以及使用寿命。

本公开实施例的可拉伸电路的布局方法包括：建立布局数据库，布局数据库记录多个应变/应力信息分别对应的多个布局选择信息；针对布局目标区进行检测，以获得布局目标区的应变/应力分布状态；依据应变/应力分布状态，基于布局数据库以产生布局线路信息；以及，传送布局线路信息至导线制造设备，使导线制造设备依据布局线路信息在布局目标区进行设置多条实体导线。

本公开一实施例的可拉伸电路的产生装置包括控制器以及导线制造设备。控制器接收布局数据库，其中布局数据库记录多个应变/应力信息分别对应的多个布局选择信息。导线制造设备耦接控制器，依据布局线路信息在布局目标区进行设置多条实体导线。控制器还用以：针对布局目标区进行检测，以获得布局目标区的应变/应力分布状态；依据应变/应力分布状态，基于布局数据库以产生布局线路信息；以及，传送布局线路信息至导线制造设备。

基于上述，本公开实施例的可拉伸电路的布局方法中，通过建立布局数据库，依据布局目标区的应变/应力分布状态，以基于布局数据库来产生布局线路信息。导线制造设备并布局线路信息在布局目标区上产生实体导线。如此一来所产生的实体导线，可因应布局目标区的应变/应力分布，进行适度的调整，有效提升实体导线的可靠度。

为让本公开能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本公开一实施例的可拉伸电路的布局方法的流程图。

图2a以及图2b绘示本公开实施例的布局目标区的应变/应力分布状态的检测方式的示意图。

图3a根据本公开的实施例绘示未受力时的物件30的示意图。

图3b根据本公开的实施例绘示受力时的物件30的示意图。

图4a至图4c分别绘示本公开不同的导线种类的实施方式的示意图。

图5绘示本发明实施例的可拉伸电路的产生装置的示意图。

【符号说明】

210、220：摄像机

230：布局目标区

30：物件

310：测量区域

320：应变标记区域

411、421：承载基板

412、422、431：导线

500：可拉伸电路的产生装置

510：控制器

520：导线制造设备

530：存储装置

540：测量设备

ba1～ba5：黑色块状区元件

img：图像

s110～s130：步骤

za1、za2、zb1、zb2、zc1：分区

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本公开一实施例的可拉伸电路的布局方法的流程图。在图1中，步骤s110用以建立布局数据库，其中的布局数据库记录多个应变/应力信息分别对应的多个布局选择信息。细节上来说明，布局数据库中可记录各个应变/应力信息分别对应的多个导线种类，以及导线种类分别对应的多个物理特性；记录各个应变/应力信息分别对应的多个导线尺寸，以及，记录各个应变/应力信息分别对应的多个承载基板信息等上述步骤的至少其中之一。上述的各个导线种类包括多个导线材料，各个物理特性则包括各导线种类的可拉伸方向、最大拉伸率以及拉伸阻值变化率的至少其中之一，但不限于此。上述的导线尺寸包括导线的线宽、线距、线高及布线密度等信息的至少其中之一，但不限于此。

关于导线种类的部分，举例来说明，本公开实施例的导线种类包括具有狭缝结构的导线、不同材质设置的多种不同的可拉伸导线、通过弯曲线路设置所形成的导线、立体的且呈弹簧结构的导线以及具导电能力的纤维导线…等任意本领域技术人员所知的可拉伸导线。针对导线种类的记录，布局数据库的内容可如下表1所示：

表1：

其中，表1中的最大拉伸率a表示进行单次拉伸动作时产生10％阻值变化率的导线拉伸量，阻值变化率b表示进行多次(例如100次)10％拉伸率的拉伸动作时所产生的阻值变化率。mpa则为百万帕斯卡。调控参数则为不同拉伸应力条件下，拉伸导线的结构或材料设计上的可调控参数。

在此请注意，上述表1中的导线种类的内容以及相关的物理特性，都只是说明用的范例。本公开实施例的布局数据库，不限于记录上述的导线种类，且导线种类对应的物理特性也可以为与表1相同或不相同的数值。

另外，上述的各承载基板信息包括承载基板结构以及承载基板材料。其中，当承载基板结构中具有狭缝的设计时，承载基板结构更可包括狭缝大小、狭缝形状、狭缝密度的至少其中之一。并且，承载基板结构还可包括基板开口率。

在另一方面，当进行导线布局的布局目标区上具有织物时，布局数据库中另可记录织物的针织状态以及纤维截面尺度。

值得说明的，本公开实施例中的布局数据库，可针对多个导线种类、相对应的物理特性以及承载基板相关信息，以穷举的方式进行记录。当然，在本公开其他实施例中，布局数据库也可仅记录部分的信息，以节省布局数据库所需要的存储空间。

接着，步骤s120中，针对布局目标区进行检测，以获得布局目标区的应变/应力分布状态。关于布局目标区的应变/应力分布状态的检测动作，可区分布局目标区为多个分区，并针对各个分区施加多个应力。并藉由检测各该分区依据应力所产生的多个应变，以获得应变/应力分布状态。

以下请参照图2a以及图2b，图2a以及图2b绘示本公开实施例的布局目标区的应变/应力分布状态的检测方式的示意图。在图2a中，布局目标区230为在人体手臂上的一区域。当进行应变/应力分布状态的检测动作时，可针对布局目标区230上的多个分区施加多个应力，并通过摄像机210、220以针对布局目标区230进行多角度的图像拍摄动作，并可获得如图2b绘示的图像img。基于布局目标区230上依据所接收的应力所产生的应变，图像img上具有多个不同分区(例如具有不同颜色的色块)za1、za2、zb1、zb2、zc1。其中，分区za1、za2表示具有相同的第一应变的分区，分区zb1、zb2表示具有相同的第二应变的分区，分区zc1则表示具有第三应变的分区。在本实施例中，第一应变例如大于第二应变，第二应变例如大于第三应变。

依据图像img，通过应变/应力分布状态的检测动作，可获知布局目标区230在不同应力的条件下，所产生的应变/应力分布状态。

关于应变/应力分布状态的检测动作的进一步实施细节，可参照图3a以及图3b，图3a根据本公开的实施例绘示未受力时的物件30的示意图。首先，取得物件30在x-y平面上的二维图像，并对物件30的二维图像上的区域进行标记以产生标记区域。以图3a为例，物件30在x-y平面上的二维图像的区域进行标记可产生九个标记区域，其中所述九个标记区域包括标记区域310。

接着，可针对物件30施加一试验应力，以计算施加在每个标记区域上的应力。例如，使用者可使用机械手臂或拉伸仪(tensiletestingmachine)等装置、或在实际应用场域，将固定的试验应力施加在物件30上。或者，可先通过运算的方式(例如利用具运算能力的控制器)可模拟出试验应力，并加试验应力施加在物件30上。

图3b根据本公开的实施例绘示受力时的物件30的示意图。在试验应力施加在物件30后，如图3a所示的物件30的二维图像将被转换为如图3b所示的一个维度图像，其中，上述的维度图像例如是物件30的三维图像，但本公开不限于此。相较于物件30的二维图像，物件30的三维图像还包括对应于z轴的相关信息，其中该z轴代表垂直于x-y平面的试验应力施加在物件30后，物件30的应变程度。换句话说，在物件30被施加了试验应力后，物件30的二维图像可被转换为包括物件30的应变信息的三维图像。

当物件30的二维图像被转换包括物件30的应变信息的三维图像时，标记区域310的形状会产生变化而转变为对应于三维图像的应变标记区域320。运算用的控制器可根据标记区域310和应变标记区域320试验应力施加在物件30后，测量区域310的应变。控制器并可根据所计算出的应变以及对应于物件30(或对应于标记区域310)的第一弹性模量(elasticmodulus)计算出施加在标记区域310的应力为第一应力并产生相应的判断结果。例如，控制器可根据第一弹性模量绘示出对应于物件30的应力-应变曲线(stress-straincurve)，并且根据所计算出的应变以及应力-应变曲线推算出物件30受到的应力。

接着，控制器可根据判断结果计算对应于物件30的二维图像的应力分布。具体来说，控制器可根据标记区域310和应变标记区域320判断标记区域310受到第一应力后的应变，从而根据应变计算出施加在标记区域310的应力为第一应力。控制器可据以判断应变标记区域320上的任意一点都被施加了第一应力。基于相似的方式，控制器可计算出施加在物件30的二维图像中的每一点上的应力。

在此并请参照图4a至图4c，图4a至图4c分别绘示本公开不同的导线种类的实施方式的示意图。图4a为偏移型弯曲导线的俯视图。其中，导线种类410中，导线412设置在承载基板411上，并随着承载基板411呈现弧形的弯曲状态。图4b为立体弹簧结构的导线的侧视图。在导线种类420中，导线422设置在承载基板421的上方，并以弧形的方式跨接在承载基板421上的两个节点间。导线422形成如弹簧的结构，并提供可拉伸的弹力。图4c则为图4b的弯曲导线的俯视图。在导线种类430中，导线431以弯曲的方式连接在多个节点间，并通过弯曲的形式提供可拉伸的弹力。在图4b与图4c中，黑色块状区元件ba1～ba5可为电极、被动电子元件或主动电子元件、集成电路等元件或装置。

图4a至图4c所绘示的导线种类仅只是说明使用的范例。本领域技术人员所熟知的其他具可拉伸性质的导线种类也可应用于本公开实施例中，没有特定的限制。

请重新参照图1，承续上述的说明，步骤s130中，依据应变/应力分布状态，基于布局数据库以产生布局线路信息，其中布局线路信息包括多条导线的材料以及导线的布局形态。关于步骤s130的实施细节，在获得布局目标区的应变/应力分布状态，本公开实施例可基于布局数据库，依据应变/应力分布状态来针对不同应变/应力状态分区上的导线进行导线结构设计与材料的选择。并且，针对不同应变/应力状态分区上的导线布局形态进行选择。例如，当分区具有相对高应变/应力时，可选择可拉伸程度相对高的导线结构或材质，相对的，当分区具有相对低应变/应力时，所选择的导线材质的可拉伸程度可以不需做为导线选择的依据或可选择拉伸程度低的导线结构或传统的导线材质，此外，若布局目标区中的导线需要具有稳定的电气特性，则当分区具有相对高应变/应力时，可优先选择具有相对低阻值变化率的导线材质，相对的，若布局目标区中的导线不需要具有稳定的电气特性时，则导线的阻值变化率可以不作为优先考虑的条件或高应变/应力区也可选择拉伸程度低的导线结构或传统的导线材质。

关于导线布局形态方面，导线布局形态可以为分区中的导线布局密度。其中，举例来说明，当布局目标区中的第一分区具有第一应变/应力分布，布局目标区中的第二分区具有第二应变/应力分布，且第一应变/应力分布高于第二应变/应力分布时，在第一分区中的第一导线布局密度，可以选择小于在第二分区中的第二导线布局密度。在本公开部分实施例中，在具有相对高的第一应变/应力分布的第一分区中，可不进行任一导线的布局。

上述的导线布局形态还可包含基板，另外，在织物的部分也可针对应力集中区域进行相对应的针织设计。

接着，上述步骤所产生的布局线路信息可被传送至导线制造设备，并使导线制造设备依据布局线路信息在布局目标区进行设置多条实体导线。其中，布局线路信息可以线上(on-line)或离线(off-line)的方式被传送至导线制造设备。此外，导线制造设备再依据布局线路信息来进行实体导线的产生以及布线的动作。

值得一提的，导线制造设备可依据布局线路信息，来判断出实体导线的产生过程中，可能发生困难或无法完成的部分，并据以产生制造限制信息。导线制造设备并回传制造限制信息至控制器，使控制器可依据制造限制信息来进行布局线路信息的调整动作，并藉以优化可拉伸电路的布局动作。

另外，在实体导线完成产出后，本发明实施例可提供一测量设备，来针对实体导线的一个或多个物理特性(例如电气特性)进行测量。并通过测量的结果来与设计预期的结果进行比较。若测量的结果与设计预期的结果不吻合，可产生反馈调整信息。测量设备并可回传反馈调整信息至控制器，使控制器可依据反馈调整信息布局线路信息的调整动作。在本发明部分实施例中，也可依据反馈调整信息以进行可拉伸电路的布局的更新或是更新布局数据库内容。

请参照图5，图5绘示本发明实施例的可拉伸电路的产生装置的示意图。可拉伸电路的产生装置500包括控制器510、导线制造设备520、测量设备540以及存储装置530。控制器510接收布局数据库，其中布局数据库记录多个应变/应力信息分别对应的多个布局选择信息。存储装置530耦接至控制器510，并用以提供布局数据库。导线制造设备520耦接控制器510。导线制造设备520依据布局线路信息在布局目标区进行设置多条实体导线，导线制造设备520也可以回传制造限制信息至控制器510，使控制器510可依据制造限制信息来进行布局线路信息的调整动作，并藉以产生调整后布局线路信息。

在本实施例中，存储装置530可以外挂于控制器510外或内建于控制器510内。存储装置530可以是任意形式的存储器，也可以是任意形式可存储信息的媒介，例如硬盘、光盘等。控制器510可以为具运算能力的处理器。或者，控制器510可以是通过硬件描述语言(hardwaredescriptionlanguage，hdl)或是其他任意本领域技术人员所熟知的数字电路的设计方式来进行设计，并通过现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、复杂可编程逻辑装置(complexprogrammablelogicdevice，cpld)或是特殊应用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)的方式来实现的硬件电路。

另外，导线制造设备520可依据实际生产状况，回传制造限制信息给控制器510。控制器510可依据制造限制信息来调整布局线路信息，并将调整后布局线路信息存储回存储装置530中。如此一来，导线制造设备520可进一步依据调整后布局线路信息来完成实体导线的产生动作。

测量设备540用来针对各个实体导线的一个或多个物理特性(例如电气特性)进行测量。测量设备540则可通过测量的结果来与设计预期的结果进行比较。若测量的结果与设计预期的结果不吻合，可产生反馈调整信息。反馈调整信息可回传至控制器510，控制器510并可依据反馈调整信息布局线路信息的调整动作。在本发明部分实施例中，也可依据反馈调整信息以进行可拉伸电路的布局的更新或是更新布局数据库的内容。

附带一提的，控制器510可通过执行一应用程序来进行布局线路信息的产生动作。上述的应用程序可以通过人工智能的方式，藉由多次学习动作来进行优化。本公开应用程序中可应用例如类神经网络或模糊算法来进行自我学习的动作。

导线制造设备520与控制器510间可通过近端或远端的连线方式，来进行信息的传输动作。或者，导线制造设备520与控制器510间也可通过离线的方式，来进行彼此间的数据传递动作，没有一定的限制。

综上所述，本公开藉由记录多个应变/应力信息分别对应的多个布局选择信息的布局数据库，并检测布局目标区的应变/应力分布状态。通过依据布局目标区的应变/应力分布状态，并基于布局数据库来产生布局线路信息，并通过导线制造设备来完成实体导线的设置动作。如此一来，完成设置的实体导线的可靠度以及生命周期可以有效的被增加。

虽然本公开已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本公开的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。