一种可变电容器及电子设备的制作方法

本发明属于电子器件技术领域，尤其涉及一种可变电容器及电子设备。

背景技术

现在液态金属柔性电路已经出现在市面上,但是液态金属柔性电路中始终存在一些问题，如刚性元件与柔性电路不切合,不易变形，容易脱离或虚接。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种可变电容器，以解决现有技术中刚性元件在柔性电路中的应用结构不稳定的问题。

在一些说明性实施例中，所述可变电容器，包括成排设置的两个电极，以及介于所述电极之间的柔性绝缘介质，还包括：压控机构；每个所述电极均为弹性体，具有灌注有液态金属的腔体，所述压控机构作用在所述电极的腔体上，以改变两个所述电极的腔体内的液态金属的重叠面积。

在一些说明性实施例中，每个所述电极的腔体分别与一个相互独立的液态金属蓄池连通；所述压控机构为气控机构，通过气管与每个所述电极的腔体连通。

在一些说明性实施例中，每个所述电极的腔体与所述液态金属弹性蓄池连通的液孔与该腔体与所述气管连通的气孔的位置相对。

在一些说明性实施例中，所述压控机构为气控机构，通过气管与每个所述电极的腔体连通，具体包括：每个所述电极的腔体内设置有缩胀薄膜，所述缩胀薄膜具有唯一气口的气体腔；所述气控机构通过气管与所述腔体内的缩胀薄膜的气口连通，并通过正压或负压控制所述气体腔的膨胀程度，挤压所述腔体内的液态金属。

在一些说明性实施例中，每个所述电极的腔体分别引出有导电纤维，所述导电纤维的一端与该腔体内的液态金属接触，另一端作为该电极的电连接点。

在一些说明性实施例中，所述可变电容器，还包括：与所述气控机构和每个所述电极电连接的控制电路，用于通过控制所述气控机构改变电容器的电容值。

在一些说明性实施例中，可变电容器的外部包覆有柔性体，所述压控机构为气泵，作为可变电容器的外置配件，置于所述弹性体的外部，在所述柔性体的内部形成有所述气管，所述导电纤维作为电极的电连接点的一端暴露在所述柔性体外。

在一些说明性实施例中，所述气管具有分别与每个所述电极的腔体连通的分支结构，其分支结构上设置有气阀。

在一些说明性实施例中，每个所述电极的腔体的内壁上涂覆有二十二烷、硬脂酸、棕榈酸、花生酸、木蜡、棕榈蜡、米糠蜡、荷荷芭蜡、蓖麻蜡、杨梅蜡、小烛树蜡、自蜂蜡、虫白蜡、羊毛蜡、鲸蜡、石蜡、微晶石蜡、石油蜡、乳化蜡、褐煤蜡、费托蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氯化石蜡、乙烯-乙酸乙烯共聚蜡、氧化乙烯蜡中的一种或几种，所述溶剂包括乙醚、石油醚、正庚烷、正己烷、环己烷、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、醋酸、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯和二甲苯中的一种或几种。

本发明的另一个目的在于提出一种电子设备，该电子设备上应用有以上任一项所述的可变电容器。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1.本发明中的可变电容器整体上采用柔性材质，可跟随柔性电路的变形而变形，不易发生脱落，并且在变形时及变形恢复后依然可保持其正常的电学性能。

2.本发明提出了一种电容值可变的柔性电容器，提高了柔性电容器的实用性和适用性。

附图说明

图1是本发明实施例中的可变电容器的俯面透视图；

图2是本发明实施例中的可变电容器的正面透视图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

如图1和图2所示，本发明公开了一种可变电容器100，包括成排设置的两个电极10(20)，以及介于所述电极之间的柔性绝缘介质30、压控机构200；其中，每个电极10(20)均为弹性体a，弹性体内具有腔体11结构，腔体11内灌注有液态金属12。此时，两个电极的腔体内的液态金属所形成的重叠面积s实现可变电容器的电容特性。

在一些实施例中，压控机构200作为可变电容器的外置配件，用于使电极的腔体内的液态金属的位置/形状发生改变，从而改变可变电容器的两个电极的液态金属重叠面积，进而达到调整可变电容器的电容值的目的。压控机构200的工作方式可为直接物理挤压、气压控制、活塞等多种可使两个电极腔体的液态金属重叠面积发生改变的作用方式。优选地，压控机构200选用气压机构，例如气泵，通过输入正气压或负气压达到对电极腔体内的液态金属的挤压变形，实现可变电容器的变容性质。

本发明中的可变电容器整体上采用柔性材质，可跟随柔性电路的变形而变形，不易发生脱落，并且在变形恢复后依然可保持其正常的电学性能。

在一些实施例中，所述液态金属选用常温下呈液态的低熔点金属。优选地，液态金属可选镓单质或镓基合金，镓单质的熔点为29℃，而其合金也可表现为在常温下呈液态，例如镓铟合金，其具体镓铟配比为75.5％的镓和24.5％的铟，该合金熔点为15.5度，其在常温下基本呈液体形态。在一些实施例中，本发明实施例中所使用的“常温”是指25°-35°。

在一些实施例中，所述低熔点金属选用低共熔的镓铟合金、镓铟锡合金或镓锡合金。低共熔配比的状态下，合金的熔点可达到最低点。

电极10(20)的材质采用弹性材质，具有一定的变形后弹性恢复的能力，弹性体的形状可使用内部具有腔体结构的管筒、长方体的片状结构等腔体结构。

柔性绝缘介质30需要在两个电极之间形成的间隔填充满，以避免绝缘介质的掺杂了其它物质(例如空气)，导致其介电系数不稳定的问题。

在一些实施例中，可变电容器还包括：两个相互独立的液态金属柔性蓄池40(50)，每一个液态金属柔性蓄池与一个电极10(20)腔体所连通，使该蓄池内的液态金属与电极腔体内的液态金属可相互流通。优选地，电极腔体的液孔设置在腔体的底部，液态金属柔性蓄池则通过该液孔13与电极腔体连通。

在所述压控机构采用气控机构的实施例中，通过气管60与每个所述电极10(20)的腔体连通，气管60与电极的腔体连通的气孔14开设在腔体上。优选地，气孔14其位置与腔体上液孔13相对，即当液孔13开设在腔体的左侧时，气孔14则应开设在腔体的右侧，以避免液态金属由于腔体结构的限制，无法理想的跟随气压的调控流入或流出腔体当中。

在一些实施例中，气控机构通过气管与每个所述电极的腔体连通，具体包括：每个所述电极10(20)的腔体内设置有缩胀薄膜15，所述缩胀薄膜15具有唯一气口的气体腔；所述气控机构通过气管与所述腔体内的缩胀薄膜的气口连通，并通过正压或负压控制所述气体腔的膨胀程度，挤压所述腔体内的液态金属。该实施例中的缩胀薄膜15的工作原理与气球类似，通过缩胀实现对腔体内的液态金属的挤压效果。

在一些实施例中，每个所述电极10(20)的腔体分别引出有导电纤维16，所述导电纤维16的一端与该腔体内的液态金属接触，另一端作为该电极的电连接点。

在一些实施例中，所述可变电容器，还包括：与所述气控机构和每个所述电极电连接的控制电路300，用于通过控制所述气控机构200改变电容器的电容值。优选地，控制电路300同样可作为可变电容器的外置配件，例如处理器芯片。

在一些实施例中，可变电容器的外部包覆有柔性体b，所述压控机构为气泵，作为可变电容器的外置配件，置于所述弹性体的外部，在所述柔性体的内部形成有所述气管，所述导电纤维作为电极的电连接点的一端暴露在所述柔性体外。优选地，本发明实施例中的弹性体和柔性体均是指柔性材质，但弹性体具体需要具有一定的弹性恢复能力，而柔性体则可更注重其柔性。优选地，弹性体可选用pu材料，而柔性体可选用pdms材料，本领域技术人员应该可以理解的是pu和pdms仅仅是本发明所列举的示例，除此之外还可以采用现有技术中可达到本发明对其要求的其它材料。

在一些实施例中，所述气管具有分别与每个所述电极的腔体连通的分支结构，其分支结构上可设置有气阀。

在一些实施例中，每个所述电极的腔体的内壁上涂覆有二十二烷、硬脂酸、棕榈酸、花生酸、木蜡、棕榈蜡、米糠蜡、荷荷芭蜡、蓖麻蜡、杨梅蜡、小烛树蜡、自蜂蜡、虫白蜡、羊毛蜡、鲸蜡、石蜡、微晶石蜡、石油蜡、乳化蜡、褐煤蜡、费托蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氯化石蜡、乙烯-乙酸乙烯共聚蜡、氧化乙烯蜡中的一种或几种，所述溶剂包括乙醚、石油醚、正庚烷、正己烷、环己烷、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、醋酸、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯和二甲苯中的一种或几种，以避免液态金属对于腔体内壁的粘附，对可变电容器的效果产生影响。

本发明的另一个目的在于提出一种电子设备，该电子设备上应用有以上任一项所述的可变电容器。

本发明实施例中的可变电容器的工作满足公式

其中，c是指可变电容器的电容值，k为介电系数，与柔性绝缘介质相关，s为前后方向的两个电极的液态金属重叠面积，d为两个电极之间的间距。

可变电容器工作时，导电纤维会将电信号传输到与控制电路中,控制电路得知两个电极间电容值后会控制气泵进行调整，当目标电容值减小时,通过气泵输出一定强度的负气压,使两个电极的液态金属重叠面积逐渐减小，直至达到目标电容值；当目标电容值增大时，通过气泵输出一定强度的正气压，使两个电极的液态金属重叠面积逐渐增大，直至达到目标电容值。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。