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CN111328182A - 一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板 - Google Patents

一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板 Download PDF

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polymer composite
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刘彦菊
冷劲松
张豆
刘立武
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Abstract

本发明提出了一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，属于折叠智能手机技术领域，特别是涉及一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板。解决了手机内部电路板需要适应可折叠屏幕的要求并具有一定的变形度才能实现可折叠手机折叠功能的问题。它包括电路板基底、电子元件和驱动机构。它主要用于折叠智能手机内的电路板。

Description

一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板
技术领域
本发明属于折叠智能手机技术领域，特别是涉及一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板。
背景技术
在一些影视剧中常常能看到未来科技的使用，比如可折叠手机可以折叠为单块屏幕使用、可两块屏幕组合使用，也可三块完全展开成大屏幕使用，这种折叠手机衍生出非常多创新的内容形式，由于可折叠手机的折叠特性，手机上有摄像头的一面即可当做正面也可当做反面，给拍照与视频拍摄带来更多的自由空间与新玩法，当一个摄像头就能满足前后拍照的功能，直板手机前后拍照的技术积累与优势就荡然无存了；另一方面，是对于AR、VR游戏等需要立体画面与三维空间设计的游戏与应用来说，可折叠手机也带来了新的玩法；可折叠手机相当于将笔记本电脑、手机、平板可能三者合成一个，出差的时候只用带一个手机就行，使生活更加便捷。
可折叠手机需要解决的难题在于手机内部元器件比如电路板等设备需要适应可折叠屏幕的要求并具有一定的变形度，因此需要设计一种能够应用于移动设备上的可变形电路板，以解决这一技术难题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，它包括电路板基底、电子元件和驱动机构，所述电路板基底采用形状记忆聚合物复合材料制成，所述形状记忆聚合物复合材料是由形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料，所述电子元件采取岛-桥模式分布在电路板基底上，所述电子元件包括半导体器件和导线，所述岛-桥模式包括固定岛和变形桥，所述半导体器件分布的位置为固定岛，所述半导体器件之间连接的导线为变形桥，所述驱动机构位于变形桥上，所述驱动机构对电路板基底产生刺激并达到形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度。
更进一步的，所述形状记忆聚合物为聚酰亚胺系形状记忆聚合物或环氧树脂系形状记忆聚合物。
更进一步的，所述纤维增强相为碳纤维、玻璃纤维、氨纶纤维、凯夫拉纤维、芳纶纤维、石墨烯或碳纳米管中的一种或多种。
更进一步的，所述形状记忆聚合物复合材料通过不同形状记忆聚合物与不同纤维增强相复合改变玻璃化转变温度。
更进一步的，所述驱动机构的驱动方式为热驱动、电驱动或磁驱动。
更进一步的，所述驱动机构通过手机按键触发工作。
更进一步的，所述变形桥为蛇形或上下褶皱的波浪形。
更进一步的，所述电路板基底上设置有双稳态金属片，所述双稳态金属片具有弧形和直板形两种状态。
更进一步的，所述驱动机构驱动双稳态金属片在弧形和直板形两种状态间切换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有结构简单、变刚度、可重复使用的优点，为可折叠智能手机的研制解决了一个难题。通过将电子元件采取岛-桥模式分布在电路板基底上，利用电路板基底的形状记忆聚合物复合材料变刚度特性，在变形前后电路板均保持较大刚度，保证其使用不受影响，在变形过程中刚度减小，实现弯曲和折叠，基于形状记忆特性使电路板可实现自主变形，可根据需要选择多种刺激方式实现电路板的变形，并且形状记忆聚合物复合材料具有良好的重复使用性能，为可折叠智能手机的寿命提供保障。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板部分折叠的展开状态示意图
图2为本发明所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板部分折叠的折叠状态示意图
图3为本发明所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板全弯曲式的弯曲状态示意图
图4为本发明所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板全弯曲式的展开状态示意图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1-4说明本实施方式，一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，它包括电路板基底、电子元件和驱动机构，所述电路板基底采用形状记忆聚合物复合材料制成，所述形状记忆聚合物复合材料是由形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料，所述电子元件采取岛-桥模式分布在电路板基底上，所述电子元件包括半导体器件和导线，所述岛-桥模式包括固定岛和变形桥，所述半导体器件分布的位置为固定岛，所述半导体器件之间连接的导线为变形桥，所述驱动机构位于变形桥上，所述驱动机构对电路板基底产生刺激并达到形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度。
本发明所述形状记忆聚合物为聚酰亚胺系形状记忆聚合物或环氧树脂系形状记忆聚合物，所述纤维增强相为碳纤维、玻璃纤维、氨纶纤维、凯夫拉纤维、芳纶纤维、石墨烯或碳纳米管中的一种或多种，所述形状记忆聚合物复合材料通过不同形状记忆聚合物与不同纤维增强相复合改变玻璃化转变温度，所述驱动机构的驱动方式为热驱动、电驱动或磁驱动，所述驱动机构通过手机按键触发工作，所述变形桥为蛇形或上下褶皱的波浪形。
本发明形状记忆聚合物复合材料作为电路板基底的材料，实现了手机在弯曲折叠时其内部硬件结构不会遭到破坏，并且可最大程度的利用现有技术，减少新问题的产生。形状记忆聚合物复合材料具有变刚度的特性，使电路板基底只是在发生形变的过程中(折叠或展开过程)刚度变小，折叠或展开完成后其刚度相同且远大于变形时的刚度，因此保证了在使用时内部结构处于足够稳定的状态，与正常智能手机使用时状况相同。根据不同的形状记忆聚合物复合材料可选用相应的刺激方式，因此驱动机构的驱动方式可以是热、电、磁、溶液、pH等，根据设计需求进行选取，所述驱动机构可为加热回路，通过热驱动的方式驱动热致型形状记忆聚合物复合材料的变形，加热回路通过手机上设置的按键触发，按下按键时由于温度升高，变形电路板的模量下降，便可在外力作用下实现折叠，折叠完成后停止加热，当温度降低时，这种折叠形式被保持住，同时电路板的模量上升变得坚硬，可实现正常的使用，当需要回复形状时，再次按下加热按键，变形电路板在形状记忆效应的作用下自动回复初始形状。形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度是可调的，因此可根据电子元件能够承受的温度来设计需要加热的温度，保证电路的安全。为实现变形桥变形特性可采用蛇形或上下褶皱的波浪形来增加其变形量。形状记忆聚合物复合材料具有良好的可重复性能，为可折叠手机的使用寿命提供保障，可在无需进行明显改动的前提下实现电路板的弯曲折叠及自动回复。
本发明所述电路板基底上设置有双稳态金属片，所述双稳态金属片具有弧形和直板形两种状态，所述驱动机构驱动双稳态金属片在弧形和直板形两种状态间切换。当按键启动时，加热回路被激发，在通电状态下发热，使变形电路板的模量下降，变得柔软，同时驱动双稳态金属板处于弧形状态，电路板也将变成弧形，并保持这一形状，形成全弯曲式电路板，回复时双稳态金属板处于直板状态，电路板也将变成直板，并保持这一形状。
以上对本发明所提供的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：它包括电路板基底、电子元件和驱动机构，所述电路板基底采用形状记忆聚合物复合材料制成，所述形状记忆聚合物复合材料是由形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料，所述电子元件采取岛-桥模式分布在电路板基底上，所述电子元件包括半导体器件和导线，所述岛-桥模式包括固定岛和变形桥，所述半导体器件分布的位置为固定岛，所述半导体器件之间连接的导线为变形桥，所述驱动机构位于变形桥上，所述驱动机构对电路板基底产生刺激并达到形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度。
2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述形状记忆聚合物为聚酰亚胺系形状记忆聚合物或环氧树脂系形状记忆聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述纤维增强相为碳纤维、玻璃纤维、氨纶纤维、凯夫拉纤维、芳纶纤维、石墨烯或碳纳米管中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述形状记忆聚合物复合材料通过不同形状记忆聚合物与不同纤维增强相复合改变玻璃化转变温度。
5.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述驱动机构的驱动方式为热驱动、电驱动或磁驱动。
6.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述驱动机构通过手机按键触发工作。
7.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述变形桥为蛇形或上下褶皱的波浪形。
8.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述电路板基底上设置有双稳态金属片，所述双稳态金属片具有弧形和直板形两种状态。
9.根据权利要求8所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的变形电路板，其特征在于：所述驱动机构驱动双稳态金属片在弧形和直板形两种状态间切换。
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