嵌入式导体蜂窝芯和具有该蜂窝芯的夹板

摘要

蜂窝芯包括第一壁、第二壁和设置于第一壁和第二壁之间的导体。第一壁和第二壁限定晶格，导体通过此晶格延伸。夹板包括上表层、下表层和与上表层和下表层粘合地结合的蜂窝芯。蜂窝芯包括限定晶格的第一壁和第二壁。夹板还包括置于第一壁和第二壁之间的导体，导体通过此晶格延伸。

权利要求

1.一种蜂窝芯，包括：

第一壁；

第二壁；及

设置于第一壁和第二壁之间的电导体，使得所述电导体不延伸穿过所述第一壁或所述第二壁；

其中，所述第一壁和第二壁形成为限定出凹处，其中，所述第一壁与所述电导体的第一侧粘合地结合，所述第二壁与所述电导体的第二侧粘合地结合，以及其中，第一壁和第二壁的凹处限定晶格，所述电导体延伸穿过所述晶格，以及其中，所述电导体是通过电绝缘粘合剂结合到第一壁和第二壁的裸式电导体，以及其中，所述电导体的至少一部分从所述蜂窝芯的第一边缘延伸到第二边缘。

2.如权利要求1所述的蜂窝芯，还包括：设置于第一壁和第二壁之间的第二导体；

其中，第二导体延伸穿过由第一壁和第二壁限定的晶格。

3.如权利要求1所述的蜂窝芯，还包括：第三壁；及

设置于第二壁和第三壁之间的第二导体；

其中，第二壁和第三壁限定其他晶格，第二导体延伸穿过所述其他晶格。

4.如权利要求1所述的蜂窝芯，还包括：第三壁；

第四壁；及

设置于第三壁和第四壁之间的第二导体；

其中，第三壁和第四壁限定其他晶格，第二导体延伸穿过所述其他晶格。

5.一种夹板，包括：

上表层；

下表层；

与上表层和下表层粘合地结合的蜂窝芯，蜂窝芯包括限定晶格的第二壁和第一壁；及设置于第一壁和第二壁之间的并且延伸穿过晶格的电导体，使得所述电导体不延伸穿过所述第一壁或所述第二壁；

其中，所述第一壁和第二壁形成为限定出凹处，其中，所述第一壁与所述导体的第一侧粘合地结合，所述第二壁与所述导体的第二侧粘合地结合，以及其中，第一壁和第二壁的凹处限定晶格，所述导体延伸穿过所述晶格，以及其中，所述电导体是通过电绝缘粘合剂结合到第一壁和第二壁的裸式电导体，以及其中，所述电导体的至少一部分从所述蜂窝芯的第一边缘延伸到第二边缘。

6.如权利要求5所述的夹板，还包括：设置于第一壁和第二壁之间的第二导体；

其中，第二导体延伸穿过由第一壁和第二壁限定的晶格。

7.如权利要求5所述的夹板，还包括：第三壁；及

设置于第二壁和第三壁之间的第二导体；

其中，第二壁和第三壁限定其他晶格，第二导体延伸穿过所述其他晶格。

8.如权利要求5所述的夹板，还包括：第三壁；

第四壁；及

设置于第三壁和第四壁之间的第二导体；

其中，第三壁和第四壁限定其他晶格，第二导体延伸穿过所述其他晶格。

9.如权利要求5所述的夹板，还包括：与导体端部耦合的连接器。

10.如权利要求5所述的夹板，还包括：气凝胶设置在所述晶格中。

说明书

嵌入式导体蜂窝芯和具有该蜂窝芯的夹板

技术领域

[0001] 本发明涉及复合结构领域。

背景技术

[0002] 许多系统需要信号或动力，例如从一个点传至另一个点的电、光或液体的信号或动力。电力信号和动力通过电线或其他这种电导体以传统方式传输。光信号和动力是通过光纤、光波导管等以传统方式传播的。液体信号和动力是通过管道、管子或其它导管以传统方式传输的。电导体、光纤或波导管及液导体经常被束进电缆或“线束”。

[0003] 在许多情况下，为将这种电缆装接到相邻的结构组件上，付出了大量的努力和费用。在有些如飞行器或其它运输工具的系统中，为在系统的结构或其它组件周围做电缆或线束的布线，也付出大量的努力和费用。并且，电缆和线束会大大增加系统的总重量，重量对飞行器系统来说至关重要。

[0004] 已做了一些努力试图解决这些问题，特别是飞行器和其它运输工具技术中的问题。运输工具，特别是飞行器，经常含有由复合材料制成的“夹板”或“坚实叠层”板，如玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维或在聚合基质中设置的类似纤维。夹板通常包括在面板或“表层”之间粘合地结合的芯。夹板面板和坚实薄板通常包括多层粘合地结合层或多层复合材料层。

[0005] 电导体和光导体已经被嵌入夹板面板或“表层”及坚实薄板。然而，夹芯结构通常具有薄面板或表层。原则上，表层的厚度取决于夹芯结构的结构要求。嵌入面板或表层的导体往往将面板或表层的厚度增加到不可接受的程度。例如，厚表层比薄表层重。并且，厚表层也会妨碍靠近表层的其它结构和系统。

[0006] 在技术领域中已知导体布线的许多方式；然而，在此领域中还有很大的、可做改进的空间。

附图说明

[0007] 附加的权利要求书陈述了认为是本发明特征的新特点。然而，通过将参考下列详细说明与细阅附图相结合，更有助于理解本发明本身、首选应用模式和进一步的目标及优势，在其中，参考数字中最左边的重要数字(多个数字)意指第一张图，在此图中分别示出了参考数字，其中：

[0008] 图1是带有嵌入式导体的蜂窝芯示例性实施例的程式化俯视平面分解图；

[0009] 图2是图1中蜂窝芯的程式化俯视平面图；

[0010] 图3至图7是图1的蜂窝芯的各种备选结构的截面图；

[0011] 图8是带有多个嵌入导体的、蜂窝芯的示例性实施例的俯视平面图；

[0012] 图9是夹板的第一示例性实施例的侧视平面横截面视图，此夹板包括本发明的蜂窝芯；及

[0013] 图10是夹板的第二示例性实施例的侧视平面横截面视图，此夹板包括本发明的蜂窝芯。

[0014] 对本发明可进行各种不同的修正及提供替代形式，与此同时，通过附图中的示例展示了具体的实施方式并给予详细描述。然而，须理解的是，有关具体实施方式的说明并无意图将发明限制于所披露的特定形式，反之，本发明是要涵括由附加权利要求书限定的发明精神和范围中的所有修正的、同等的和替代的形式。

具体实施方式

[0015] 本发明的示例性实施例描述如下。为清楚起见，未在本说明书中描述实际实施中所有的特点。当然，应当理解的是，在任何这种实际具体实施方式的研制方案中必须做出许多特定于实施情况的选择，以达到开发者的具体目标，如遵从与系统有关和与业务有关的限制，而这些限制在每项实施中都各自不同。并且，应当理解的是，这种研发工作可能是复杂的并且消耗时间，但是对于本领域技术人员来说，在本发明公开内容的教导下，应当成为常规的工作。

[0016] 在本说明书中，由于已经在附图中描述各个装置，所以可以指代各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，正如本领域技术人员全部细阅本申请之后所认识到的，在此描述的装置、部件、机构等等可置于任何所想要的方位。因而，必须理解用于描述各种不同类型组件之间的空间关系、或描述这类组件各方面的空间关系的词语，如“在上面”、“在下面”、“上”、“下”或其它类似词语，以能描述组件之间的相关关系或这类组件方面分别的空间方位，因为在此描述的装置可定位于任何想要的方位。

[0017] 本发明展示了一种蜂窝芯，其带有嵌入式导体，如电导体、光导体或液导体。为此披露之目的，术语“蜂窝芯”意即包括有多层互连晶格壁的芯材料，它限定了多个晶格。虽然许多蜂窝芯材料限定出六边形晶格，但本发明的范围涵盖了限定有其它形状晶格的芯材料，如限定方形、长方形等。本发明的蜂窝芯包括第一成型壁、第二成型壁及置于第一成型壁和第二成型壁之间的导体。第一成型壁与导体的第一侧或与置于导体周围的绝缘材料的第一侧粘合地结合，如果存在这种绝缘材料的话。第二成型壁与导体的第二侧或与置于导体周围绝缘材料的第二侧粘合地结合，如果存在这类绝缘材料的话。所述壁限定了导体从中延伸的多个晶格。导体从蜂窝芯的边缘延伸，视得导体可与其它设备、装置、系统等连接。

[0018] 图1是蜂窝芯101示例性实施例的分解图。正如在此的说明，蜂窝芯101可形成一部分更大的蜂窝芯。在示例性实施例中，蜂窝芯101包括第一成型壁103、第二成型壁105和导体107。成型壁103和105可包括纸材、未编织纤维、编织纤维或任何其它适合于蜂窝芯101的适当材料。导体107设置于第一成型壁103和第二成型壁105之间，可包括电导体、光导体和/或液导体。第一成型壁103的部份109与导体107的第一侧113粘合地结合。第二成型壁105的部份115与导体107的第二侧119粘合地结合。然而，须注意的是，将壁103和105与导体107粘合的粘合剂可包括粘合性涂料层，例如当壁103和105在树脂池中浸泡时产生的涂层。而且，粘合剂可包括壁103和105中的编织或非编织的纤维附近浸渍的粘合剂，其由复合“预浸”材料制成。

[0019] 须指出的是，在一些具体实施方式中，导体107可由裸式电导体形成，或者可由带有置于导体周围的绝缘材料的电导体形成。因而，虽然本公开内容的描述是第一壁103和第二壁105与导体107粘合地结合，但本发明的范围还涵盖了第一壁103和第二壁105与置于导体107周围的绝缘材料粘合地结合的方式。在一些具体实施方式中，导体107包括裸式电导体，即导体107周围无绝缘材料，所使用的将壁103和壁105与导体107粘结的粘合剂使导体107绝电于壁103和105。须指出的是，当壁103和105由低电介体或绝缘材料制成时，壁103和105本身可以是绝缘体。正如在此讨论的，本发明的范围涵盖多个导体，例如置于壁103和105之间的导体107。

[0020] 现在请参见图2，当壁103和105与导体107粘合地结合时，壁103和105在蜂窝芯101中形成或多个晶格(cell)201(为清楚起见，在图2中只示出一个)。在示例性实施例中，壁103和105的形成为分别限定出凹处121和123(仅在图1中示出一个)。当壁103和105与导体107粘合地结合时，凹处121和123形成晶格201。导体107延伸穿过晶格201，并从蜂窝芯101的第一边缘203和蜂窝芯101的第二边缘205延伸。

[0021] 图3展示了蜂窝芯101的特定具体实施方式的截面图。在示例性实施例中，导体107是裸式电导体，通过粘合剂的层301和303将其绝电于壁103和105。粘合层301和
303将壁103和105与导体107相结合。在具体实施方式中，所提供的是分离的粘合层301和303，如粘合膜，其分别置于壁103和导体107之间及置于壁105和导体107之间。在另一具体实施方式中，置于壁103和105上的粘合剂提供了粘合层301和303，例如源于树脂池。在另一个具体实施方式中，复合“预浸”层中的粘合剂提供了粘合层301和303，制成壁
103和105。

[0022] 图4展示了替代图3中具体实施方式的一个具体实施方式的截面图。在图4的具体实施方式中，绝缘层401和403分别置于导体107和粘合层301及303之间。图4具体实施方式的其它方面与图3的具体实施方式相对应。然而，须指出的是，本发明的范围包含多个结构，之中仅包含绝缘层401和403中的一个。

[0023] 图5展示了替代图3具体实施方式的另一具体实施方式的截面图。在图5的具体实施方式中，多个导体107a至107c置于绝缘层501中。粘合层301和303将壁103和105分别与绝缘层501粘结。须指出的是，任何适当数量的导体，如导体107a至107c，可置于绝缘层501中。并且，虽然对导体107a至107c描述出横截面为长方形，但本发明的范围不仅仅受限于此。反之，在此披露的任何具体实施方式中的单个导体或多个导体可以是任何适合的形状，例如基本上是圆形的。例如，导体107a至107c和绝缘层501可形成“带状电缆”，被置于壁103和105之间并与它们粘合地结合。在一个具体实施方式中，本发明的单个导体或多个导体包括有金属箔。

[0024] 正如图6所展示，导体107a至107c可分别置于分离的绝缘层601a至601c。绝缘层601a至601c置于粘合层603，此层将绝缘层601a至601c与壁103和105粘结。

[0025] 此外，如图7所展示，蜂窝芯101可包括置于基片703上的多个导体701a至701c，形成印制线路板或元件705。印制线路元件705置于壁103和105之间并由粘合层707和709分别与壁粘合地结合。需要指出的是，如绝缘层401的绝缘层可置于导体701a至701c和粘合层707之间。

[0026] 图8展示了蜂窝芯801的示例性实施例。蜂窝芯801包括多个成型壁803(为清楚起见，仅在图8中示出一个)。导体置于多个成型壁803其中至少一些壁之间。在示例性实施例中，导体805以相对应于图1和图2中具体实施方式的方式置于成型壁803a和803b之间。换言之，成型壁803a相对应于成型壁103，成型壁803b相对应于成型壁105，导体805相对应于导体107。成型壁803a和803b限定有晶格807，导体805通过此晶格延伸。导体805优选地从蜂窝芯801的第一边缘809和第二边缘811延伸，因此能使导体805与其它设备、装置、系统等耦合。

[0027] 在示例性实施例中，所有的导体不从靠近晶格807的蜂窝芯晶格813延伸，导体805延伸穿过该晶格。在其它具体实施方式中，或在相同蜂窝芯内，导体可延伸通过彼此相邻的晶格延伸。例如，请仍参见图8，导体815置于成型壁803c和803d之间并与它们粘合地结合，导体817置于成型壁803d和803e之间并与它们粘合地结合，导体819置于成型壁
803e和803f之间并与它们粘合地结合。因而，蜂窝芯801的一部分包括多个导体，即导体
815、817和819，它们通过相邻晶格延伸并被置于邻近成型壁，即成型壁803c、803d、803e和
803f。在这一特定具体实施方式中，导体815、817和819终止于连接器821和823，连接器
821和823分别靠近蜂窝芯801的边缘809和811，因而，导体815、817和819可与其它导体、装置、系统和/或设备耦合，或与邻近的、带有嵌入式导体的蜂窝芯耦合。

[0028] 然而，没有必要在通用连接器中终止邻近的导体。例如，请仍参见图8，导体825置于成型壁803g和803h之间并与它们粘合地结合，导体827置于成型壁803h和803i之间并与它们粘合地结合。

[0029] 须注意的是，虽然在此描述的导体107、805、815、817、819、825和827以线性延伸穿过蜂窝芯101或801，但本发明的范围不仅仅限制于此。反之，本发明的导体可以任何适合的线路方式穿过蜂窝芯，如非线性或环状的线路方式。

[0030] 图9展示了夹板901第一示例性实施例的侧面前部横截面视图。夹板901包括上表层903、下表层905和与上表层903和下表层905粘合地结合的蜂窝芯907。正如在图1至图8的具体实施方式中所说明的，导体909和911被嵌入蜂窝芯907。

[0031] 如图10中所示，须指出的是，蜂窝芯907的一些晶格或所有晶格，如蜂窝芯907的晶格913a至913d(在图9中示出)可被气凝胶1001局部充填或基本上全部充填，例如，记载于以“美国出版专利申请书2005/0208321”为名出版的共同所有的“美国专利申请书编号10/514,753”；及/或以“WO2006/115477”为名出版的“专利合作条约申请书编号PCT/US2005/013675”，为所有的目的起见，每一文献的全文均被包括在此，以备参考使用。一般来说，气凝胶是一种具有开放性晶格、中孔的固态材料，体积上具有不少于50％的孔隙度。气凝胶通常由90-99.8％的空气组成，密度为从1.9毫克/立方厘米至大约150毫克/立方厘米。在纳尺度上，气凝胶在结构上与海绵相似，由相互连接的纳米颗粒网组成。气凝胶可由各种不同的材料组成，包括二氧化硅、氧化铝、氧化锆等。气凝胶1001改进了夹板901中绝热材料的性能。在一些具体实施方式中，气凝胶1001包括雷达吸收材料，如碳。气凝胶
1001可以采用单独一种元素的形式，或者也可采用颗粒的形式。

[0032] 本发明提供了重大优势，包括：(1)提供用于传导动力或信号的轻量装置；(2)提供传导动力或信号通过夹板的装置，而无须在夹板表层中嵌入导体；(3)除结构功能性外，还向蜂窝芯夹板提供了功能性；及(4)提供传导动力或信号通过夹板的装置，而无须增加夹板的总厚度或总容积。

[0033] 以上披露的特定具体实施方式仅用于例解，因为可以对本发明进行修正并以不同但同等的方式付诸于实践，这些方法对得益于本发明的教导、本领域技术人员是简明易懂的。进一步阐述，除在以下权利要求书中所说明的，无意图对在此示出的建造或设计的细节设限。因此，显而易见，可以改变或修正以上披露的多种特定具体实施方式，而所有这类更改须在本发明的范围和精神范围之中。与其相应的是，在以下的权利要求书中说明了在此寻求的保护。显而易见，本文已对具有重大优势的发明做了描述和例解。虽然当前的发明以有限的形式示出，但不仅仅限于这些形式，因此可在不偏离发明精神的前提下对其进行各种更改和修正。