專利名稱：嵌入式導(dǎo)體蜂窩芯和具有該蜂窩芯的夾板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多系統(tǒng)需要信號或動(dòng)力，例如從一個(gè)點(diǎn)傳至另一個(gè)點(diǎn)的電、光或液體 的信號或動(dòng)力。電力信號和動(dòng)力通過電線或其他這種電導(dǎo)體以傳統(tǒng)方式傳 輸。光信號和動(dòng)力是通過光纖、光波導(dǎo)管等以傳統(tǒng)方式傳播的。液體信號和 動(dòng)力是通過管道、管子或其它導(dǎo)管以傳統(tǒng)方式傳輸?shù)摹ｋ妼?dǎo)體、光纖或波導(dǎo) 管及液導(dǎo)體經(jīng)常被束進(jìn)電纜或"線束"。
在許多情況下，為將這種電纜裝接到相鄰的結(jié)構(gòu)組件上，付出了大量的 努力和費(fèi)用。在有些如飛行器或其它運(yùn)輸工具的系統(tǒng)中，為在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或 其它組件周圍做電纜或線束的布線，也付出大量的努力和費(fèi)用。并且，電纜 和線束會(huì)大大增加系統(tǒng)的總重量，重量對飛行器系統(tǒng)來說至關(guān)重要。
已做了一些努力試圖解決這些問題，特別是飛行器和其它運(yùn)輸工具技術(shù) 中的問題。運(yùn)輸工具，特別是飛行器，經(jīng)常含有由復(fù)合材料制成的"夾板" 或"堅(jiān)實(shí)疊層"板，如玻璃纖維、碳纖維、聚芳酰胺纖維或在聚合基質(zhì)中設(shè) 置的類似纖維。夾板通常包括在面板或"表層"之間粘合地結(jié)合的芯。夾板 面板和堅(jiān)實(shí)薄板通常包括多層粘合地結(jié)合層或多層復(fù)合材料層。
電導(dǎo)體和光導(dǎo)體已經(jīng)被嵌入夾板面板或"表層，，及堅(jiān)實(shí)薄板。然而，夾 芯結(jié)構(gòu)通常具有薄面板或表層。原則上，表層的厚度取決于夾芯結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 要求。嵌入面板或表層的導(dǎo)體往往將面板或表層的厚度增加到不可接受的程 度。例如，厚表層比薄表層重。并且，厚表層也會(huì)妨礙靠近表層的其它結(jié)構(gòu) 和系統(tǒng)。
在技術(shù)領(lǐng)域中已知導(dǎo)體布線的許多方式；然而，在此領(lǐng)域中還有很大的、 可做改進(jìn)的空間。


附加的權(quán)利要求書陳述了認(rèn)為是本發(fā)明特征的新特點(diǎn)。然而，通過將參 考下列詳細(xì)說明與細(xì)閱附圖相結(jié)合，更有助于理解本發(fā)明本身、首選應(yīng)用模 式和進(jìn)一步的目標(biāo)及優(yōu)勢，在其中，參考數(shù)字中最左邊的重要數(shù)字(多個(gè)數(shù)
字)意指第一張圖，在此圖中分別示出了參考數(shù)字，其中
圖1是帶有嵌入式導(dǎo)體的蜂窩芯示例性實(shí)施例的程式化俯視平面分解
圖2是圖1中蜂窩芯的程式化俯視平面圖3至圖7是圖1的蜂窩芯的各種備選結(jié)構(gòu)的截面圖8是帶有多個(gè)嵌入導(dǎo)體的、蜂窩芯的示例性實(shí)施例的俯視平面圖9是夾板的第一示例性實(shí)施例的側(cè)視平面橫截面視圖，此夾板包括本
發(fā)明的蜂窩芯；及
圖10是夾板的第二示例性實(shí)施例的側(cè)視平面橫截面視圖，此夾板包括
本發(fā)明的蜂窩芯。
對本發(fā)明可進(jìn)行各種不同的修正及提供替代形式，與此同時(shí)，通過附圖 中的示例展示了具體的實(shí)施方式并給予詳細(xì)描述。然而，須理解的是，有關(guān)具體實(shí)施方式
的說明并無意圖將發(fā)明限制于所披露的特定形式，反之，本發(fā) 明是要涵括由附加權(quán)利要求書限定的發(fā)明精神和范圍中的所有修正的、同等 的和替代的形式。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的示例性實(shí)施例描述如下。為清楚起見，未在本說明書中描述實(shí) 際實(shí)施中所有的特點(diǎn)。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，在任何這種實(shí)際具體實(shí)施方式
的研制方案中必須做出許多特定于實(shí)施情況的選擇，以達(dá)到開發(fā)者的具體目 標(biāo)，如遵從與系統(tǒng)有關(guān)和與業(yè)務(wù)有關(guān)的限制，而這些限制在每項(xiàng)實(shí)施中都各 自不同。并且，應(yīng)當(dāng)理解的是，這種研發(fā)工作可能是復(fù)雜的并且消耗時(shí)間， 但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本發(fā)明公開內(nèi)容的教導(dǎo)下，應(yīng)當(dāng)成為常規(guī) 的工作。
在本說明書中，由于已經(jīng)在附圖中描述各個(gè)裝置，所以可以指代各個(gè)部 件之間的空間關(guān)系以及部件的各個(gè)方面的空間取向。然而，正如本領(lǐng)域技術(shù) 人員全部細(xì)閱本申請之后所認(rèn)識(shí)到的，在此描述的裝置、部件、機(jī)構(gòu)等等可 置于任何所想要的方位。因而，必須理解用于描述各種不同類型組件之間的空間關(guān)系、或描述這類組件各方面的空間關(guān)系的詞語，如"在上面"、"在下 面"、"上"、"下，，或其它類似詞語，以能描述組件之間的相關(guān)關(guān)系或這類組 件方面分別的空間方位，因?yàn)樵诖嗣枋龅难b置可定位于任何想要的方位。
本發(fā)明展示了一種蜂窩芯，其帶有嵌入式導(dǎo)體，如電導(dǎo)體、光導(dǎo)體或液 導(dǎo)體。為此披露之目的，術(shù)語"蜂窩芯"意即包括有多層互連晶格壁的芯材 料，它限定了多個(gè)晶格。雖然許多蜂窩芯材料限定出六邊形晶格，但本發(fā)明 的范圍涵蓋了限定有其它形狀晶格的芯材料，如限定方形、長方形等。本發(fā) 明的蜂窩芯包括第一成型壁、第二成型壁及置于第一成型壁和第二成型壁之 間的導(dǎo)體。第 一成型壁與導(dǎo)體的第 一側(cè)或與置于導(dǎo)體周圍的絕緣材料的第一 側(cè)粘合地結(jié)合，如果存在這種絕緣材料的話。第二成型壁與導(dǎo)體的第二側(cè)或 與置于導(dǎo)體周圍絕緣材料的第二側(cè)粘合地結(jié)合，如果存在這類絕緣材料的
話。所述壁限定了導(dǎo)體從中延伸的多個(gè)晶格。導(dǎo)體從蜂窩芯的邊緣延伸，視 得導(dǎo)體可與其它設(shè)備、裝置、系統(tǒng)等連接。
圖1是蜂窩芯101示例性實(shí)施例的分解圖。正如在此的說明，蜂窩芯
101可形成一部分更大的蜂窩芯。在示例性實(shí)施例中，蜂窩芯101包括第一 成型壁103、第二成型壁105和導(dǎo)體107。成型壁103和105可包括紙材、 未編織纖維、編織纖維或任何其它適合于蜂窩芯101的適當(dāng)材料。導(dǎo)體107 設(shè)置于第一成型壁103和第二成型壁105之間，可包括電導(dǎo)體、光導(dǎo)體和/ 或液導(dǎo)體。第一成型壁103的部份109與導(dǎo)體107的第一側(cè)113粘合地結(jié)合。 第二成型壁105的部份115與導(dǎo)體107的第二側(cè)119粘合地結(jié)合。然而，須 注意的是，將壁103和105與導(dǎo)體107粘合的粘合劑可包括粘合性涂料層， 例如當(dāng)壁103和105在樹脂池中浸泡時(shí)產(chǎn)生的涂層。而且，粘合劑可包括壁 103和105中的編織或非編織的纖維附近浸漬的粘合劑，其由復(fù)合"預(yù)浸" 材料制成。
須指出的是，在一些具體實(shí)施方式
中，導(dǎo)體107可由棵式電導(dǎo)體形成， 或者可由帶有置于導(dǎo)體周圍的絕緣材料的電導(dǎo)體形成。因而，雖然本公開內(nèi) 容的描述是第一壁103和第二壁105與導(dǎo)體107粘合地結(jié)合，但本發(fā)明的范 圍還涵蓋了第一壁103和第二壁105與置于導(dǎo)體107周圍的絕緣材料粘合地 結(jié)合的方式。在一些具體實(shí)施方式
中，導(dǎo)體107包括棵式電導(dǎo)體，即導(dǎo)體107 周圍無絕緣材料，所使用的將壁103和壁105與導(dǎo)體107粘結(jié)的粘合劑使導(dǎo) 體107絕電于壁103和105。須指出的是，當(dāng)壁103和105由低電介體或絕緣材料制成時(shí)，壁103和105本身可以是絕緣體。正如在此討論的，本發(fā)明 的范圍涵蓋多個(gè)導(dǎo)體，例如置于壁103和105之間的導(dǎo)體107。
現(xiàn)在請參見圖2，當(dāng)壁103和105與導(dǎo)體107粘合地結(jié)合時(shí)，壁103和 105在蜂窩芯101中形成或多個(gè)晶格(cell) 201 (為清楚起見，在圖2中只 示出一個(gè))。在示例性實(shí)施例中，壁103和105的形成為分別限定出凹處121 和123 (僅在圖1中示出一個(gè))。當(dāng)壁103和105與導(dǎo)體107粘合地結(jié)合時(shí)， 凹處121和123形成晶格201。導(dǎo)體107延伸穿過晶格201，并從:峰窩芯101 的第一邊緣203和蜂窩芯101的第二邊緣205延伸。
圖3展示了蜂窩芯101的特定具體實(shí)施方式
的截面圖。在示例性實(shí)施例 中，導(dǎo)體107是棵式電導(dǎo)體，通過粘合劑的層301和303將其絕電于壁103 和105。粘合層301和303將壁103和105與導(dǎo)體107相結(jié)合。在具體實(shí)施 方式中，所提供的是分離的粘合層301和303，如粘合膜，其分別置于壁103 和導(dǎo)體107之間及置于壁105和導(dǎo)體107之間。在另一具體實(shí)施方式
中，置 于壁103和105上的粘合劑提供了粘合層301和303，例如源于樹脂池。在 另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，復(fù)合"預(yù)浸"層中的粘合劑提供了粘合層301和 303，制成壁103和105。
圖4展示了替代圖3中具體實(shí)施方式
的一個(gè)具體實(shí)施方式
的截面圖。在 圖4的具體實(shí)施方式
中，絕緣層401和403分別置于導(dǎo)體107和粘合層301 及303之間。圖具體實(shí)施方式
的其它方面與圖3的具體實(shí)施方式
相對應(yīng)。 然而，須指出的是，本發(fā)明的范圍包含多個(gè)結(jié)構(gòu)，之中僅包含絕緣層401和 403中的一個(gè)。
圖5展示了替代圖具體實(shí)施方式
的另一具體實(shí)施方式
的截面圖。在圖 5的具體實(shí)施方式
中，多個(gè)導(dǎo)體107a至107c置于絕緣層501中。粘合層301 和303將壁103和105分別與絕緣層501粘結(jié)。須指出的是，任何適當(dāng)數(shù)量 的導(dǎo)體，如導(dǎo)體107a至107c，可置于絕緣層501中。并且，雖然對導(dǎo)體107a 至107c描述出橫截面為長方形，但本發(fā)明的范圍不僅僅受限于此。反之， 在此披露的任何具體實(shí)施方式
中的單個(gè)導(dǎo)體或多個(gè)導(dǎo)體可以是任何適合的 形狀，例如基本上是圓形的。例如，導(dǎo)體107a至107c和絕緣層501可形成 "帶狀電纜"，被置于壁103和105之間并與它們粘合地結(jié)合。在一個(gè)具體 實(shí)施方式中，本發(fā)明的單個(gè)導(dǎo)體或多個(gè)導(dǎo)體包括有金屬箔。
正如圖6所展示，導(dǎo)體107a至107c可分別置于分離的絕緣層601a至601c。絕緣層601a至601c置于粘合層603,此層將絕緣層601a至601c與 壁103和105粘結(jié)。
此外，如圖7所展示，蜂窩芯101可包括置于基片703上的多個(gè)導(dǎo)體701a 至701c，形成印制線路板或元件705。印制線路元件705置于壁103和105 之間并由粘合層707和709分別與壁粘合地結(jié)合。需要指出的是，如絕緣層 401的絕緣層可置于導(dǎo)體701a至701c和粘合層707之間。
圖8展示了蜂窩芯801的示例性實(shí)施例。蜂窩芯801包括多個(gè)成型壁803 (為清楚起見，僅在圖8中示出一個(gè))。導(dǎo)體置于多個(gè)成型壁803其中至少 一些壁之間。在示例性實(shí)施例中，導(dǎo)體805以相對應(yīng)于圖l和圖2中具體實(shí) 施方式的方式置于成型壁803a和803b之間。換言之，成型壁803a相對應(yīng) 于成型壁103,成型壁803b相對應(yīng)于成型壁105,導(dǎo)體805相對應(yīng)于導(dǎo)體107。 成型壁803a和803b限定有晶4各807,導(dǎo)體805通過此晶格延伸。導(dǎo)體805 優(yōu)選地從蜂窩芯801的第一邊緣809和第二邊緣811延伸，因此能使導(dǎo)體805 與其它設(shè)備、裝置、系統(tǒng)等耦合。
在示例性實(shí)施例中，所有的導(dǎo)體不從靠近晶格807的蜂窩芯晶格813延 伸，導(dǎo)體805延伸穿過該晶格。在其它具體實(shí)施方式
中，或在相同蜂窩芯內(nèi)， 導(dǎo)體可延伸通過彼此相鄰的晶格延伸。例如，請仍參見圖8，導(dǎo)體815置于 成型壁803c和803d之間并與它們粘合地結(jié)合，導(dǎo)體817置于成型壁803d 和803e之間并與它們粘合地結(jié)合，導(dǎo)體819置于成型壁803e和803f之間并 與它們粘合地結(jié)合。因而，蜂窩芯801的一部分包括多個(gè)導(dǎo)體，即導(dǎo)體815、 817和819，它們通過相鄰晶格延伸并被置于鄰近成型壁，即成型壁803c、 803d、 803e和803f。在這一特定具體實(shí)施方式
中，導(dǎo)體815、 817和819終 止于連接器821和823，連接器821和823分別靠近蜂窩芯801的邊緣809 和811，因而，導(dǎo)體815、 817和819可與其它導(dǎo)體、裝置、系統(tǒng)和/或設(shè)備 耦合，或與鄰近的、帶有嵌入式導(dǎo)體的蜂窩芯耦合。
然而，沒有必要在通用連接器中終止鄰近的導(dǎo)體。例如，請仍參見圖8， 導(dǎo)體825置于成型壁803g和803h之間并與它們粘合地結(jié)合，導(dǎo)體827置于 成型壁803h和803i之間并與它們粘合地結(jié)合。
須注意的是，雖然在此描述的導(dǎo)體107、 805、 815、 817、 819、 825和 827以線性延伸穿過蜂窩芯101或801，但本發(fā)明的范圍不僅僅限制于此。 反之，本發(fā)明的導(dǎo)體可以任何適合的線路方式穿過蜂窩芯，如非線性或環(huán)狀
8的線路方式。
圖9展示了夾板901第一示例性實(shí)施例的側(cè)面前部橫截面視圖。夾板 901包括上表層903、下表層905和與上表層903和下表層905粘合地結(jié)合 的蜂窩芯907。正如在圖1至圖8的具體實(shí)施方式
中所說明的，導(dǎo)體909和 911被嵌入蜂窩芯907。
如圖IO中所示，須指出的是，蜂窩芯907的一些晶格或所有晶格，如蜂 窩芯907的晶格913a至913d (在圖9中示出)可被氣凝膠1001局部充填或 基本上全部充填，例如，記載于以"美國出版專利申請書2005/0208321"為 名出版的共同所有的"美國專利申請書編號10/514,753 ";及/或以 "WO2006/115477 " 為名出版的"2009年11月25日 申請日期2007年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月25日
發(fā)明者蘭迪·B·威廉斯 申請人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司