本發(fā)明要求2015年6月16日提交的美國臨時專利申請編號62/180,408的優(yōu)先權(quán)，其通過引用為任何和全部非限制性目的以其整體明確地并入本文。

背景技術(shù)：

柔性電路(例如，“彎曲電路”)可以包括安裝或以其它方式形成在柔性塑料基板上的一個或多個電部件和/或電導(dǎo)體。在一些情況下，可以通過絲網(wǎng)印刷工藝形成柔性印刷電路。在這樣做時，柔性電路可以被配置為符合特定形狀或在使用期間彎曲或以其它方式變形。在一些情況下，柔性電路可以包括可以用于在固定設(shè)備和移動設(shè)備之間提供電連接的無源布線結(jié)構(gòu)。例如，線性致動器可以包括固定部件和被配置為以線性關(guān)系移動到固定部件的移動部件。

一旦這樣的線性致動器可以包括可以被配置用于限定的運動輪廓的音圈致動器。例如，線性致動器可以被配置用于短行程(例如，小于約2英寸，小于約3英寸等)應(yīng)用，例如閉環(huán)伺服應(yīng)用。使用這種線性致動器的優(yōu)點可以包括緊湊的尺寸，使得線性致動器可以裝配在小空間中，非常低的電和/或機械時間常數(shù)以改善響應(yīng)性，和/或低移動質(zhì)量，可以允許高加速度的輕負(fù)載。因為與移動的線性致動器相關(guān)聯(lián)的線性力與裝置的電流特性之間的緊密關(guān)系，線性致動器可以用于需要精確的力控制的應(yīng)用中。

一些應(yīng)用可以被配置為基于所述的電流和所得力之間的關(guān)系來控制線性致動器的運動。在一些情況下，力可以與線性致動器的移動部分的加速度成比例。在這種電流控制應(yīng)用中，可以最小化諸如摩擦的其它系統(tǒng)力以產(chǎn)生期望的精度。然而，在一些情況下，向移動部件提供一個或多個電信號或由移動部件提供一個或多個電信號的柔性電路可能經(jīng)歷扭轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致柔性電路的至少一部分變形。在這種情況下，變形的柔性電路的一部分或任何其它移動部件可以在固定部件相對于移動部件移動時接觸固定部件的一部分。作為接觸的結(jié)果，可能產(chǎn)生摩擦力，這又可能降低線性致動器的精度。因此，已經(jīng)認(rèn)識到需要能夠消除在當(dāng)前柔性電路設(shè)計中經(jīng)歷的扭矩彈簧效應(yīng)的至少一部分的柔性印刷電路。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的多個方面通過公開系統(tǒng)、設(shè)備和方法來解決上述問題中的一個或多個。下面給出本公開的簡要概述，以便提供對一些方面的基本理解。其并不旨在標(biāo)識本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元件或描繪本發(fā)明的范圍。以下概述僅以簡化形式呈現(xiàn)本公開的一些概念，作為以下提供的更詳細(xì)描述的前序。

在根據(jù)本發(fā)明的各個方面的一個實施例中，柔性印刷電路可以包括柔性主體部分和柔性頭端部分，其中導(dǎo)體和/或細(xì)長切口可以以圖案形成。柔性主體可以包括近端和遠(yuǎn)端，其中近端配置為連接到靜止物體，而遠(yuǎn)端配置為連接到相對于靜止物體移動的移動物體。柔性印刷電路的頭端可以位于柔性主體的遠(yuǎn)端。頭端可以包括多個細(xì)長切口，和/或通過多個細(xì)長切口懸掛于柔性主體的多個電連接墊。

附圖說明

本公開通過示例的方式示出并且不限于附圖，其中相同的附圖標(biāo)記表示類似的元件，其中：

圖1示出了根據(jù)本公開的各方面的示例性的柔性印刷電路；

圖2示出了根據(jù)本公開的各方面的示例性柔性印刷電路的正面視圖的表示；

圖3示出了根據(jù)本公開的各方面的示例性柔性印刷電路的側(cè)視圖的表示；

圖4示出了根據(jù)本公開的各方面的示例性柔性印刷電路的背面視圖的表示；

圖5示出了根據(jù)本公開的各方面的并入柔性印刷電路的示例性設(shè)備的側(cè)視圖的表示；

圖6示出了根據(jù)本公開的各方面的并入柔性印刷電路的示例性設(shè)備的后視圖的表示；和

圖7示出了根據(jù)本公開的各方面的并入柔性印刷電路的說明性設(shè)備的一部分的橫截面圖的表示。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本公開的各方面的說明性柔性印刷電路100。柔性印刷電路100可以被配置為將電力和/或電信號從固定電路提供給相對于固定電路移動的電路。在說明性示例中，印刷電路可以被配置為用在線性致動器中，使得柔性電路提供到線性致動器的移動部分的電連接。柔性印刷電路100可以包括具有近端120和遠(yuǎn)端130的柔性主體110。在柔性主體110的遠(yuǎn)端130處，柔性印刷電路100可以包括頭端150，可以包括連接部分，該連接部分可以包括一個或多個電連接點和/或一個或多個物理連接點。近端120可以被配置為物理地和/或電連接到設(shè)備的靜止部分，例如在位于所述線性致動器的內(nèi)部部分中的物理連接點和/或電連接點處。例如，形成在柔性主體的近端120上的電觸頭可以物理地和/或電連接到形成在電裝置的固定部分上的電觸頭?？梢允褂脦缀跤谰玫倪B接(例如，焊接連接、粘合劑等)，或使用一個或多個緊固件(例如，螺釘、螺栓等)的可移除連接，或連接器(例如，線端子連接器、壓接連接器、夾緊連接器、螺旋型連接器、銷型連接器、壓縮配件、插頭型配件等)來形成電和/或物理連接。

在柔性主體110的遠(yuǎn)端130處，頭端150可以被配置為物理地和電地連接到電裝置的移動部分，例如線性致動器的線圈部分。線性致動器(例如音圈致動器)可以允許在有限的運動范圍上的線性運動，其中運動范圍可以小于柔性印刷電路的柔性主體的長度。線性致動器可以是直接驅(qū)動裝置，該直接驅(qū)動裝置可以基于在線性致動器的固定部分上產(chǎn)生的永久磁場以及可以包括在線性致動器的移動部分上的載流線圈繞組。可以產(chǎn)生可以與施加到線圈繞組的電流直接成正比的力。在諸如伺服系統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)中，位置傳感器可以包括在線性致動器的移動部分上。位置傳感器可以向運動控制器提供反饋信號，以實現(xiàn)高精度的高速運動。在一些情況下，線性致動器可包括放置在徑向定向的磁場內(nèi)的管狀線圈。磁場可以由具有徑向磁化的一個或多個管狀永磁體產(chǎn)生。永磁體可以安裝在具有沿著中空圓柱的中心線對準(zhǔn)的內(nèi)鐵芯的中空圓柱體的內(nèi)部。中空圓柱體和芯可以形成致動器的殼體。圓柱形線圈可以定位成沿著與圓柱形殼體的中心線對準(zhǔn)的運動軸線自由移動。線性致動器的運動可以通過摩擦力和/或致動器的移動部分(例如，致動器臂)上的負(fù)載在行程長度上進(jìn)行限制。在一些情況下，柔性印刷電路可以包括兩個或更多個導(dǎo)體，用于向致動器的移動部分提供一個或多個電連接，以便向線圈提供電力。在其他情況下，可以使用兩個或更多個導(dǎo)體來提供一個或多個其他電信號，例如來自與致動器臂相關(guān)聯(lián)的位置傳感器的反饋信號。

圖2示出了根據(jù)本公開的各方面的說明性柔性印刷電路的前側(cè)視圖200的表示。在柔性印刷電路100的前側(cè)視圖200中，柔性主體110可以包括可以對稱地設(shè)置在對稱線210的任一側(cè)上的兩個或更多個導(dǎo)體220、230。在一些情況下，柔性主體可以包括一個或多個對稱線。柔性印刷電路100可以安裝成使得對稱線210與附接有柔性印刷電路100的移動體的移動軸線對準(zhǔn)。導(dǎo)體可以各自具有相同的寬度232(例如，大約1.75mm)，并且可以從至少一條對稱線(例如對稱線210)和/或從柔性主體110的邊緣等距地間隔開。例如，第一導(dǎo)體230可以使用導(dǎo)電材料(例如，銅、導(dǎo)電油墨、銀、金、鋁等)印刷，并且可以位于距離柔性主體110的邊緣距離234(例如，約0.75mm)處。在一些情況下，最靠近對稱線210的導(dǎo)體230的邊緣可以與距離柔性主體110的第二邊緣最近的第二導(dǎo)體220的邊緣間隔開距離222(例如，約2.75mm)。柔性主體110的遠(yuǎn)端可以包括沿著柔性主體110的遠(yuǎn)端的長度290的加強部分。

在一些情況下，電導(dǎo)體220、230可遵循在柔性印刷電路100的柔性頭部150中的細(xì)長切口周圍的對稱路徑。電導(dǎo)體可終止于具有大約0.5mm直徑的電連接墊226、236并且用于(例如，經(jīng)由焊接接頭)連接到在電裝置的移動部分上的電路(例如，線圈)。柔性頭還可以包括用于將柔性印刷電路100的柔性頭150物理地連接到電裝置的移動部分的物理連接點245(例如，具有大約1.45mm直徑的加強通孔)，例如通過使用緊固件(例如，螺釘、螺栓等)。在一些情況下，電連接226、236可以共享中心線243。在一些情況下，物理連接點245可以共享相同的中心線。在一些情況下，物理連接點245的中心可以位于對稱線210上的點處。在一些情況下，第一電導(dǎo)體230可以與第二電導(dǎo)體和/或物理連接點245通過可以具有半徑(例如，大約1.75mm)的絕緣體247電隔離。在一些情況下，柔性頭150可以具有包括具有半徑(例如，大約8mm)的中心開口270的限定形狀(例如，具有大約25mm半徑的圓)。電連接點245和柔性頭部150的中心開口270的中心可以沿著對稱線210定位和/或可以設(shè)置為間隔開240(例如，大約4.5mm)。在一些情況下，柔性主體110和柔性頭部150之間的連接可以具有限定的邊緣。在其他情況下，柔性主體110和柔性頭部150之間的連接可以被混合，例如使用在柔性印刷電路100的兩個部分之間的半圓形曲線，使得可以具有大約1mm的半徑。

在一些情況下，電連接點226、236和/或物理連接點245可包括表面安裝墊，其可具有電鍍(例如，焊料電鍍)并且可具有在柔性印刷電路100的表面(例如，頂表面、底表面)之上的限定的平坦度(例如，平坦至最大約0.025mm)。在一些情況下，電導(dǎo)體220、230可以包括在柔性印刷電路的基板(例如，塑料)的表面上的導(dǎo)電圖案(例如，銅覆蓋層、銅覆蓋層)。在一些情況下，柔性印刷電路100可以由諸如聚酰亞胺(例如，Kapton)的柔性塑料或其它這種柔性基板形成。在一些情況下，所有暴露的導(dǎo)電特征(例如，導(dǎo)體220、裸銅表面等)可以涂覆有覆蓋層物質(zhì)，例如電絕緣體。對于未覆蓋有覆蓋層的柔性印刷電路的導(dǎo)電部分，可以對表面進(jìn)行電鍍，例如使用無鉛浸漬銀或具有類似性質(zhì)的其它這種物質(zhì)。在一些情況下，導(dǎo)電圖案或柔性印刷電路的其它特征可以使用絲網(wǎng)印刷工藝形成，例如通過使用白色的、永久的、有機的、非導(dǎo)電的油墨。

圖3示出了根據(jù)本公開的方面的說明性柔性印刷電路的側(cè)視圖300的表示。如可以看到的，印刷的柔性印刷電路100可以包括一個或多個柔性部分320、340和一個或多個增強部分310、330、350等。在一些情況下，柔性部分可由柔性塑料(例如，聚酰亞胺(例如，Kapton))形成，并且可具有限定的厚度323、343(例如，約0.21mm、約0.25mm等)。在一些情況下，增強部分310、330、350可以具有大于柔性部分320、340的厚度，例如厚度313、333、335。在一些情況下，增強部分310、330、350可以由相同的柔性塑料基板形成，并且可以包括附加材料(例如，具有聚酰亞胺硬化件的雙面1盎司Cu RA，并且可以具有低釋氣粘合劑，例如丙烯酸粘合劑。如可以看到的，增強部分可以對應(yīng)于柔性印刷電路100的可能需要附加支撐的部分，例如在柔性主體110的近端處的連接點處，在柔性主體110和柔性頭部150之間的邊界處，和/或電連接墊226、236和/或物理連接點245處。

圖4示出了根據(jù)本公開的方面的說明性柔性印刷電路的背側(cè)視圖400的表示。背側(cè)視圖400可以示出多個特征，例如柔性基底的具有長度417(例如，大約6mm)的增強部分，以向柔性主體110提供額外的物理強度。柔性主體110的第二增強部分420可以位于柔性主體110和柔性頭部150之間的連接處或附近。柔性基板的第二增強部分420可以具有約6mm的長度。頭端150的中心開口270可以位于距柔性主體110的近端的限定距離430(例如，大約285mm)處，和/或在與柔性主體110和柔性頭端150之間的邊界相距限定距離450(例如，大約13mm)處。

如上所述，柔性頭端可包括一個或多個細(xì)長開口450、452，以提供進(jìn)一步的柔性和對扭矩或沿著柔性印刷電路100的長度的抗扭曲性。在一些情況下，繞對稱線施加的扭矩可以使柔性印刷電路100扭曲，從而可以接觸線性致動器的固定部分和/或線性致動器的移動部分。第一細(xì)長開口450和/或第二細(xì)長開口452可以包括形成在柔性基板中的半圓形開口。第一細(xì)長開口450和第二細(xì)長開口452可以與中心開口270和/或柔性頭端150共享中心點，其中半圓形細(xì)長開口以相對中心線210的角度440(例如，大約30度)開始和/或結(jié)束。在另一個示例中，第二細(xì)長開口452可以包括朝向柔性頭部150的外邊緣的半圓形開口，其中半圓形細(xì)長開口以一定角度444(例如，約20度)開始和/或結(jié)束。在一些情況下，包括電連接點的柔性頭部150的增強部分353可以圍繞中心開口270以半圓形圖案形成，其中增強部分353延伸多個角度464(例如，約60度)。在一些情況下，第一細(xì)長開口450可形成為具有直徑457(約19.75mm)，和/或第二細(xì)長開口452可形成為具有直徑453(例如，約13.25mm)。在一些情況下，細(xì)長開口可使用半徑為0.5mm的鉆頭形成，使得細(xì)長開口450、452的寬度可為約1mm。

在說明性示例中，在柔性印刷電路在運動裝置的行進(jìn)方向上移動時，對稱柔性印刷電路可以用于消除施加到其的扭矩。例如，圖5示出了包括根據(jù)本公開的方面的印刷柔性電路的說明性運動裝置500(例如，線性致動器、音圈致動器等)的側(cè)視圖的表示。當(dāng)使用對應(yīng)于柔性印刷電路100的對稱性質(zhì)的對稱線時，施加到柔性印刷電路的每個對稱部分的扭矩可以彼此抵消。本文所述的柔性印刷電路可以總體上針對沒有扭矩副作用的改進(jìn)的集成設(shè)計。扭矩副作用可能導(dǎo)致線性致動器遭遇增加的摩擦，和/或軸位置的變形可能導(dǎo)致軸位置變形等。在其沿著運動裝置行進(jìn)時，對稱柔性印刷電路可以消除施加到其上的扭矩。圖1、圖2和圖4可以識別例如兩個對稱的軌道。然而，軌道的數(shù)量和/或?qū)ΨQ性的線不限于兩個。對稱軸線(例如，對稱線210)可以與運動軸線重合(例如，與運動軸線正交)。施加到每個軌道的扭矩可以彼此抵消。所討論的示例性柔性印刷電路110可以存在，包括上述特征，和/或利用其他改進(jìn)，諸如斷流裝置、多軌、附加匝等。

在圖5的說明性示例中，說明性運動裝置500可以具有外殼510，例如具有長度512(例如，約48mm)并且具有直徑514(例如約37.8mm)的圓柱形外殼。在一些情況下，殼體510中可以包括開口或其它這樣的入口，以允許柔性印刷電路100的至少一部分從示例性運動裝置500的內(nèi)部向外延伸。例如，柔性印刷電路100可以從示例性運動裝置510的后部以距離516(例如，約6mm)向外延伸穿過開口。示例性運動裝置500可包括面部部分580，軸530可穿過該面部部分580可移動，從運動裝置500的面部部分向外延伸，其中力矢量550可以沿著軸530的軸線線性地延伸。在示例性實例中，運動裝置的面部可以位于圓柱形殼體的圓形部分處。面部可以包括延伸經(jīng)過殼體510的端部的一個或多個延伸部分。當(dāng)安裝在最終用戶應(yīng)用中時，這種延伸部分可用于為殼體510、軸530或兩者提供支撐。在示例性情況下，延伸部分具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一直徑519(例如，約18.5mm)，第二部分延伸超出第一部分并具有第二直徑(例如，約10.35mm)。

在示例性情況下，線性致動器(例如，如圖所示的完全封裝的音圈致動器(VCA)或半封裝VCA)可以結(jié)合一個或多個自對準(zhǔn)襯套和軸530，以將軸相對于殼體對準(zhǔn)在期望位置。完整的殼體可以用于完全封閉線圈組件，以確保線圈組件保持與場組件同心對準(zhǔn)。內(nèi)部柔性電路(例如，柔性電路100)可以用于保護(hù)外部移動電線，和/或還可以在行程開始、行程結(jié)束或兩者時限制軸向行程。當(dāng)完全封裝時，如圖5所示，線性致動器可以安裝在一側(cè)，并且不需要客戶提供的對準(zhǔn)系統(tǒng)，以允許更容易地集成到應(yīng)用中。這種完全容納的線性致動器或音圈致動器的優(yōu)點包括用于精確運動的直接驅(qū)動、零反沖和無齒輪操作，以及高加速度和單相動力的使用。圖6示出了包括根據(jù)本公開的方面的印刷柔性電路100的示例性設(shè)備500的背視圖600的表示?？梢钥闯?，殼體510的后部處的開口可以包括蓋605，蓋605可以可移除地緊固到殼體510。柔性印刷電路100的柔性主體110可以從開口向外延伸并且可以通過蓋605部分固定在適當(dāng)位置，以最小化(或去除)柔性主體100在外部的運動的任何影響被傳遞到在殼體510的內(nèi)部空間內(nèi)的柔性印刷電路100的部分。柔性主體100可以從殼體510的一點(例如，中心線)延伸距離620(例如，約285mm)。在放大圖650中更詳細(xì)地示出了柔性印刷電路100的近端120。近端120可以包括兩個或更多個連接點610、615，以允許電連接連接點610、615可以具有與導(dǎo)體220、230的寬度232相同或不同的寬度。如圖所示，連接點610、615具有的寬度為與導(dǎo)體220、230的寬度232相同。在一些情況下，連接點610、620可定位在距離柔性印刷電路100的邊緣的限定距離655(例如，約2.5mm)內(nèi)。

圖7示出了根據(jù)本公開的方面的并入有印刷柔性電路100的說明性設(shè)備的面部部分580的橫截面圖700的表示。在并入有印刷柔性電路100的運動裝置的說明性示例中，面部580的橫截面圖700包括運動裝置100的面部部分710的橫截面和軸530的橫截面。面部部分710包括一個或多個開口712，用于接收用于將面部部分710緊固到殼體510的緊固件(例如，螺釘、螺栓等)。在一些情況下，開口可包括具有用于接收緊固件的頭部的第一直徑的第一深度713和用于接收緊固件的至少第二部分的第二直徑(未示出)。如上所述，面部710可以包括可以從面部710的表面升高距離714(例如，約1mm)的第一升高部分和可以升高第二距離716(例如，約2.5mm)的第二升高部分。

在一些情況下，軸530可具有包括軸530的大部分的第一直徑722(例如，約3mm)和具有第二直徑726(例如，約2mm)的第二部分。軸530的第二部分可以被配置成附接到其中可以安裝運動裝置500的裝置(例如，機器)的一部分。軸530的第二部分可以具有總長度728(例如，0.4mm)，并且可以包括螺紋部分724，以便于連接到運動裝置所附接的機器的可移動部分。在示例性實例中，螺紋部分724可包括距離軸530的較大直徑部分的空間727(例如，約0.5mm)，并且可具有總長度725(例如，約2mm)。柔性印刷電路100的使用可以允許向軸530施加最小的扭矩，或者可以消除該扭矩。這樣，軸530的螺紋部分524能夠行進(jìn)最大位移750(例如，大約16.2mm)，并且可以經(jīng)歷最小化的摩擦力。

在說明性示例中，運動裝置500可以是“低滯后線性致動器”，其中柔性印刷電路100的使用可以允許最小化由線性運動引起的寄生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)使用柔性印刷電路時，該扭矩可以足夠低，使得扭矩可以有效地為零。在一些情況下，線性彈簧常數(shù)為0.5N/m。在一些情況下，低滯后線性致動器可以至少部分地基于柔性印刷電路100的使用而具有指定的一組繞組常數(shù)和/或一組線性致動器參數(shù)。在說明性示例中，繞組常數(shù)可以包括直流電阻(例如，從大約1歐姆至大約5歐姆，從大約6歐姆至大約10歐姆等)、在峰值力下的電壓(例如，從大約4V至大約15V)、在峰值力下的電流(例如，從約1A至約5A，從約5A至約10A等)、力敏感性(例如，從約1N/A至約10N/A等)、反EMF常數(shù)(例如，從約1V/(m/s)至約10V/(m/s)等)，可以在指定頻率(例如，約100Hz、約500Hz、約1000Hz、約10kHz等)下測量的感應(yīng)系數(shù)等。此外，在說明性示例中，線性致動器參數(shù)可以包括峰值力(例如，約5N、約10N、約15N、約20N等)、連續(xù)失速力(例如，從約1N到約10N等)、致動器常數(shù)(例如，約1-5N/sqrt(W))、電時間常數(shù)、機械時間常數(shù)(例如約1ms、約2ms、約3ms、約4ms等)、理論加速度(例如，約300m/s、約500m/s、約600m/s、約700m/s等)、最大理論頻率(例如，約50Hz、約70Hz、約90Hz等)，和/或在正弦或三角形運動(例如，約50Hz、約70Hz、約90Hz等)下的最大理論頻率，峰值力(例如，約15W、約20W，約25W、約30W等)下的功率(I²R)、操作行程參數(shù)(例如，約5mm、約6mm、約7mm、8mm等)、總沖程參數(shù)(例如，約5mm、約6mm、約7mm、約8mm等)、摩擦力(例如，小于約0.02N、小于約0.005N、小于約0.01N等)、線圈的熱電阻、最大允許線圈繞組溫度等。在一些情況下，運動線圈組件的重量(例如，從約10g至約40g等)可以是線性致動器的總重量的一部分(例如，約250g、約300g等)。

本發(fā)明的各方面已經(jīng)根據(jù)其說明性實施例進(jìn)行了描述。包括在說明書中的度量用于說明性目的，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的公差。下面描述的實施例的特征考慮包括貫穿全文描述的方面中的一個或多個或其組合的其它實施例。通過回顧本公開，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將想到在所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的許多其它實施例、修改和變化。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，說明性附圖中所示的步驟可以以除了所列舉的順序之外的方式來執(zhí)行，并且所示的一個或多個步驟可以是根據(jù)本公開的方面可選的。