提供在可穿戴设备中的适形加热器的装置、系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于适合于嵌入可穿戴设备中的柔性加热器的装置、系统和方法。该柔性加热器包括：适形基底；匹配功能油墨组，其被印刷到基底的至少一个基本平坦的面上，以形成以下各层：至少一个导电层，其能够从至少一个电源接收电流；电阻层，其与至少一个导电层电气地相关联，并且包括能够在接收到所述电流时产生热量的多个加热元件；以及介电层，其能够至少部分地将所述至少一个电阻层绝缘，其中所述匹配油墨组被匹配以排除所述至少一个导电层、所述至少一个电阻层和所述介电层中的每一者的所述印刷油墨之间的有害相互作用，并且排除与所述适形基底的有害相互作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供在可穿戴设备中的适形加热器的装置、系统和方法
技术介绍
公开领域本公开一般涉及印刷电子产品，并且更具体地，涉及例如用于可穿戴设备中的适形加热器。背景说明印刷电子产品使用印刷或“附加”方法在各种基底上产生电(和其他)设备。印刷通常在各种基底材料上限定图案，例如使用丝网印刷、柔性版印刷、凹版印刷、平版印刷和喷墨。使用这些印刷技术中的一种或多种将电功能电子或光学油墨沉积在基底上，从而产生有源或无源设备，例如晶体管、电容器、电阻器和电感线圈。印刷电子产品可以使用无机或有机油墨。这些油墨材料可以通过基于溶液，基于真空或其他工艺来沉积。可以将油墨层可一层施加在另一层之上。印刷电子产品特征可以是或包括半导体、金属导体、纳米颗粒、纳米管等。刚性基底(例如玻璃和硅)可以用于印刷电子产品。聚(对苯二甲酸乙二醇酯)-箔(PET)是普通的基底，部分是由于其低成本和适度的高温稳定性。聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)和聚(酰亚胺)-箔(PI)是替代基底。替代基底包括纸和纺织品，尽管这样的基底中的高表面粗糙度和高吸收性可能在其上的印刷电子产品中存在问题。简而言之，典型的是，合适的印刷电子产品基底优选具有最小的粗糙度、合适的润湿性和低吸收性。印刷电子产品提供低成本、大批量制造。较低的成本使得能够在许多应用中使用，但是通常具有比“常规电子产品”降低的性能。进一步地，在各种基底上的制造方法允许以迄今未知的方式使用电子产品，至少基本上不增加成本。例如，在柔性基底上印刷允许将电子产品放置在弯曲表面上，而不在这种情况下使用常规电子产品将需要的额外费用。而且，常规电子产品通常对特征尺寸具有较低限制。相反，可以使用印刷电子产品提供更高的分辨率和更小的结构，从而提供使用常规电子产品不能获得的电路密度、精确分层和功能性的可变性。在印刷电子产品中，控制厚度、孔和材料相容性是必要的。实际上，所用的印刷方法(一种或多种)的选择可由与印刷层、层特征和印刷材料的特性(例如上述厚度、孔和材料类型)相关的要求以及由最终印刷产品的经济和技术考虑来确定。通常，基于片材的喷墨和丝网印刷对于少量、高精度印刷电子产品是最佳的。凹版印刷、平版印刷和柔性版印刷对于大批量生产更常见。平版印刷和柔性版印刷通常用于无机和有机导体和介电材料，而凹版印刷由于由此提供的高层质量而高度适合于质量敏感层，例如在晶体管内。喷墨是非常通用的，但是通常提供较低的产量，并且由于可能的喷嘴堵塞而更好地适合于低粘度、可溶材料。丝网印刷通常用于由糊状材料产生图案化的厚层。气溶胶喷射印刷将油墨雾化，并使用气流将印刷的液滴聚焦成紧密准直的束。蒸发印刷将高精度丝网印刷与材料蒸发相结合。材料通过与基底“对准”的高精度模板沉积。可以使用其他印刷方法，例如微接触印刷和光刻(例如纳米压印光刻)。电子功能性和可印刷性可以彼此平衡，强制优化以允许最佳结果。例如，聚合物中较高的分子量提高了电导率，但降低了溶解度。进一步地，在印刷中必须严格选择和控制粘度、表面张力和固体含量。跨层相互作用以及沉积后工序和层也影响最终产品的特征。印刷电子产品可以提供具有宽度范围为3-10μm或更小、以及层厚度范围为几十纳米至大于10μm或更大的特征的图案。一旦完成印刷和图案化，可能需要对基底进行后处理以获得最终的电气和机械特性。后处理可以更多地由特定的油墨和基底组合驱动。使用常规电子产品技术和手工劳动来制造用于可穿戴设备(例如服装或配件)中的典型加热器。例如，通常提供刚性、厚且大体积的加热器，例如与印刷电路板等相关联。通常将允许这些厚的、大体积的加热器操作的布线缝合到可穿戴设备中(例如织物层之间)以将加热元件封闭到织物中。而且，使用非典型类型的处理制造的体积较小的加热器通常是昂贵的，部分是因为产生这种加热器所需的复杂制造步骤。因此，这些加热器不适用于可穿戴应用。进一步地，如果例如要清洗与加热器相关联的可穿戴设备，则上述非典型或常规类型的加热器都必须具有极高的封装水平。如果要在其寿命周期中多次清洗可穿戴设备，则尤其是这种情况。也就是说，在可穿戴设备的寿命周期中的限制因素不应该是与可穿戴设备相关地提供的加热器。因此，用于可穿戴设备的加热器可以使用在线和/或高产量工艺(例如附加印刷工艺)来组装，因此其制造不太复杂，从而导致更具成本效益的制造、加热器和可穿戴设备的更长使用寿命以及其他明显的优点。这种加热器应该以薄的、体积较小的、更适形和柔性的形式来形成，并且在可穿戴-可模制基底上形成，以不仅解决上述问题，而且允许集成到更多种类型的可穿戴设备中。
技术实现思路
因此，本公开至少提供了一种用于适合于嵌入可穿戴设备中的柔性加热器的装置、系统和方法。该柔性加热器包括：适形基底；匹配功能油墨组，其被印刷到基底的至少一个基本平坦的面上，以形成以下各层：至少一个导电层，其能够从至少一个电源接收电流的至少一个导电层；电阻层，其与至少一个导电层电气地相关联，并且包括能够在接收到电流时产生热量的多个加热元件；以及介电层，其能够至少部分地将至少一个电阻层绝缘，其中匹配油墨组被匹配以排除至少一个导电层、至少一个电阻层和至少一个介电层中的每一者的印刷油墨之间的有害相互作用，并且排除与适形基底的有害相互作用。所述柔性加热器可附加地包括封装，其至少部分地将至少在其上具有匹配功能油墨组的适形基底密封以免受环境因素影响。所述柔性加热器可附加地被集成到其上具有匹配油墨组的适形基底的可穿戴设备中。所述柔性加热器进一步可以包括与至少一个导电层连接性地相关联的驱动电路。该驱动电路可以包括控制系统，并且其中由加热元件输送的热量的量由控制系统控制。因此，本公开提供了一种用于可穿戴设备的加热器，其可以使用在线和/或高产量工艺(例如附加印刷工艺)来组装，并且因此，其制造不太复杂，从而导致更具成本效益的制造、加热器和可穿戴设备的更长使用寿命以及其他明显的优点。附图说明下面将参考附图描述示例性组合、系统和方法，该附图仅作为非限制性例子给出，其中：图1是示出根据实施例的加热器的示意性框图；图2是示出根据实施例的加热器的示意性框图；图3是具有在加热系统的右上和左下具有接触点的导体层的实施例的示例性实例；图4是导电层和电阻层加热系统的示例性实例；图5是具有增大尺寸的与设备顶部的接触垫相关联的导电层的实施例的示例性实例；图6示出了封闭在封装层中的加热系统的示例性实例；图7示出了其中加热系统被层压到纺织品上的示例性实例；图8是示出了提供例如用于可穿戴设备的适形加热器的示例性方法的流程图；以及图9是示出了在可穿戴设备中使用适形加热器系统的方法的流程图。具体实施例本文提供的附图和描述可以被简化以说明与清楚理解本文所述的装置、系统和方法相关的方面，同时为了清楚的目的，消除可以在典型的类似设备、系统和方法中找到的其他方面。因此，普通技术人员可以认识到，其他元件和/或操作对于实现本文所述的设备、系统和方法可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合于嵌入可穿戴设备中的柔性加热器，该柔性加热器包括：/n适形基底；/n匹配功能油墨组，所述匹配功能油墨组被印刷到所述基底的至少一个基本平坦的面上，以形成至少以下各层：/n至少一个导电层，所述至少一个导电层能够从至少一个电源接收电流；/n至少一个电阻层，所述至少一个电阻层与所述至少一个导电层电气地相关联，并且包括能够在接收到所述电流时产生热量的多个加热元件；以及/n至少一个介电层，所述至少一个介电层能够至少部分地将所述至少一个电阻层绝缘；/n其中所述匹配油墨组被匹配以排除所述至少一个导电层、所述至少一个电阻层和所述至少一个介电层中的每一者的所述印刷油墨之间的有害相互作用，并且排除与所述适形基底的有害相互作用。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 US 15/689,6111.一种适合于嵌入可穿戴设备中的柔性加热器，该柔性加热器包括：
适形基底；
匹配功能油墨组，所述匹配功能油墨组被印刷到所述基底的至少一个基本平坦的面上，以形成至少以下各层：
至少一个导电层，所述至少一个导电层能够从至少一个电源接收电流；
至少一个电阻层，所述至少一个电阻层与所述至少一个导电层电气地相关联，并且包括能够在接收到所述电流时产生热量的多个加热元件；以及
至少一个介电层，所述至少一个介电层能够至少部分地将所述至少一个电阻层绝缘；
其中所述匹配油墨组被匹配以排除所述至少一个导电层、所述至少一个电阻层和所述至少一个介电层中的每一者的所述印刷油墨之间的有害相互作用，并且排除与所述适形基底的有害相互作用。


2.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中，所述基底包括无机基底。


3.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中，所述基底包括选自由PET、PC、TPU、尼龙、玻璃、织物、PEN和陶瓷组成的所述组中的一者。


4.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述有害相互作用在所述印刷油墨的沉积和固化中的至少一者期间发生。


5.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述匹配油墨组中的所述印刷墨水包括选自由银、碳、PEDOT:PSS和CNT油墨组成的所述组中的一者。


6.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述印刷油墨组承受至少包括水分的环境因素。


7.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述柔性加热器进一步包括至少部分地将至少在其上具有所述匹配功能油墨组的所述适形基底密封以免受环境因素影响的封装。


8.根据权利要求7所述的柔性加热器，其中所述封装包括层压袋。


9.根据权利要求1所述的柔性加热器，其中所述柔性加热器进一步包括到在其上具有所述匹配油墨组的所述适形基底的所述可穿戴设备中的集成。


10.根据权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·瑞塔，S·G·阿芙图，M·A·吉尔，N·迦利卜，M·萨斯曼，
申请(专利权)人：捷普有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US