CN107923081B - 具有嵌入式电子部件的织物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于织物的物品，该基于织物的物品可包括织物，诸如具有绝缘纱线和导电纱线或其他材料股线的织造织物。该导电纱线可形成信号路径。电子部件可被嵌入在织物中的口袋内。每个电子部件可具有电子设备，例如被安装在内插器衬底上的半导体裸片。该电子设备可为发光二极管、传感器、致动器、或其他电子设备。该电子设备可具有被焊接到内插器上的触点的触点。该内插器可具有被焊接到信号路径的附加触点。该织物可具有形成与电子部件重叠的透明窗口或具有其他期望属性的部分。

Description

具有嵌入式电子部件的织物
本专利申请要求于2015年8月20日提交的美国专利申请No.62/207,521的优先权，该美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。
背景技术
本文总体涉及基于织物的物品，并且更具体地涉及具有嵌入式电子部件的基于织物的物品。
可能期望由材料诸如织物来形成包、家具、衣服和其他物品。基于织物的物品通常不包括电子部件。然而，可能期望将电子部件结合到基于织物的物品中，以为用户提供具有增强的功能的基于织物的物品。
将电子部件结合到基于织物的物品中可能为有挑战性的。织物为柔软的，因此可能很难将结构安装到该织物。电子部件必须耦接到信号路径，然而除非很小心，否则信号路径将在织物弯折和拉伸时被损坏。
因此将期望能够提供改进的技术，以用于将电子部件结合到基于织物的物品中。
发明内容
基于织物的物品可包括织物，诸如具有绝缘纱线和导电纱线或其他材料股线的织造织物。该导电纱线可形成信号路径。电子部件可被嵌入在织物中的口袋内并可被电耦接到信号路径。该织物可具有形成与电子部件重叠的透明窗口、部分透明窗口或半透明窗口，或具有其他期望属性的部分。已通过将电子部件或其他结构结合到织物而加强的织物可具有与未修改的织物相似或相同的外观和机械顺应性。作为结果，对于正在查看或手持织物的人而言，加强的织物在外观上可与未加强的织物没有可察觉的不同之处。
每个电子部件可具有电子设备，诸如被安装在内插器上的半导体裸片。该电子设备可为发光二极管、传感器、致动器、或其他电子设备。该电子设备可具有被焊接到内插器上的触点的触点。该内插器可具有被焊接到信号路径的附加触点。内插器中的金属迹线可将电子设备被耦接到的触点耦接到信号路径被耦接到的触点。
内插器可由印刷电路形成，诸如刚性印刷电路衬底层或柔性印刷电路衬底层。柔性印刷电路衬底层可具有在衬底层的主要部分和接触垫支持区域之间延伸的螺线形臂。
附图说明
图1为根据实施方案的示例性的基于织物的物品的示意图。
图2为根据实施方案的示例性织物的侧视图。
图3为根据实施方案的可被结合到基于织物的物品中的材料层的侧视图。
图4为根据实施方案的示例性电子部件的横截面侧视图。
图5为根据实施方案的具有被安装在内插器上的电子设备的示例性电子部件的横截面侧视图。
图6为根据实施方案的具有被安装在内插器上的多个电子设备的示例性电子部件的横截面侧视图。
图7为根据实施方案的被安装在衬底上并且利用聚合物珠粒被覆盖的示例性电子部件的横截面侧视图。
图8为根据实施方案的利用聚合物珠粒诸如半透明聚合物被覆盖并与聚合物珠粒诸如不透明聚合物珠粒重叠的示例性电子部件的横截面侧视图。
图9为根据实施方案的包括电子部件阵列的基于织物的物品中的材料层的透视图。
图10为根据实施方案的示例性织物层的横截面侧视图，其示出了导电材料股线诸如导电纱线可如何被选择性地引入到织物层的表面并被用于形成接触点诸如焊垫以用于耦接到电子部件。
图11为根据实施方案的示例性织物层的横截面侧视图，该示例性织物层具有附加材料股线诸如浮置导电经纱正被结合到其中的区域以形成接触点诸如焊垫。
图12为根据实施方案的已被结合到织物中的示例性部件的横截面侧视图。
图13为根据实施方案的用于向织物中的导电结构焊接电子部件的示例性电感焊接工具的侧视图。
图14为根据实施方案的使用焊料被耦接到焊垫的导电纱线的横截面侧视图。
图15为根据实施方案的利用焊料被耦接到边缘电镀结构的导电纱线的横截面侧视图。
图16为根据实施方案的利用焊料被耦接到通过衬底开口突出的触点以帮助将焊料保持在适当位置的示例性导电纱线的横截面侧视图。
图17为根据实施方案的由被安装到内插器的电子设备形成的示例性电子部件的透视图。
图18为根据实施方案的图17的内插器的后视图。
图19为根据实施方案的具有被安装到具有螺线臂的柔性衬底的电子设备的示例性电子部件的透视图。
图20为根据实施方案的具有被安装到内插器的电子设备的示例性电子部件的透视图，该内插器具有上表面，该上表面具有被夹在电子设备两侧的暴露接触垫。
图21为根据实施方案的其中口袋已被形成在其中的示例性织物的横截面侧视图。
具体实施方式
物品诸如图1的物品10可基于织物。物品10可为电子设备或者电子设备的附件，诸如膝上型计算机；包含嵌入式计算机的计算机监视器；平板电脑；蜂窝电话；媒体播放器；或其他手持式或便携式电子设备；较小的设备，诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备；或其他可穿戴式或微型设备；电视机；不包含嵌入式计算机的计算机显示器；游戏设备；导航设备；嵌入式系统，诸如其中基于织物的物品10被安装在信息亭、汽车、飞机或其他交通工具中的系统；其他电子设备、或实现这些设备中两者或更多者的功能的设备。如果需要，物品10可为电子设备的可移除外壳，可为条带，可为腕带或头带，可为设备的可移除覆盖件，可为具有条带或具有用于接收和携带电子设备和其他物品的其他结构的壳体或袋，可为项链或臂带，可为钱包、袖套、口袋、或者电子设备或其他物品可插入其中的其他结构，可为椅子、沙发或其他座椅的一部分(例如，坐垫或其他座椅结构)，可为衣物或其他可穿戴物品(例如，帽子、腰带、腕带、头带等)的一部分，或者可为任何其他合适的基于织物的物品。
物品10可包括形成织物12的经缠结的材料股线诸如单丝和纱线。织物12可形成电子设备中的外壳壁或其他层的全部或一部分，可形成电子设备中的内部结构，或者可形成其他基于织物的结构。物品10可为软的(例如，物品10可具有用于产生轻微触摸的织物表面)，可具有刚硬感(例如，物品10的表面可由刚性织物形成)，可为粗糙的，可为平滑的，可具有肋状物或其他图案化纹理，和/或可被形成为具有由塑料、金属、玻璃、晶体材料、陶瓷或其他材料的非织物结构形成的部分的设备的一部分。
织物12中的材料股线可为单丝股线(有时被称为纤维)，或者可为纱线或已通过将多个材料长丝缠结在一起而形成的其他股线。由纱线形成的织物12的示例在本文中有时作为示例加以描述。然而，这仅为示例性的。如果需要的话，用于物品10的基于纱线的织物可部分地或完全地由单丝形成。
织物12中的纱线可由聚合物、金属、玻璃、石墨、陶瓷、天然材料(诸如棉或竹)、或其他有机和/或无机材料、以及这些材料的组合而形成。导电涂层诸如金属涂层可被形成在非导电材料上。例如，织物12中的塑料纱线和单丝可涂覆有金属，以使其具有传导性。反射涂层诸如金属涂层可被涂敷，以使纱线和单丝具有反射性。纱线可由一束裸露金属线或与绝缘单丝缠结的金属线形成(作为示例)。
可利用缠结设备诸如编织设备、针织设备或编结设备来缠结纱线以形成织物12。缠结的纱线可例如形成织造物。可以织造、编织或辫结或通过其他方式缠结导电纱线和绝缘纱线，以形成可被电耦接到物品10中的导电结构诸如电子部件的接触垫的接触垫。
导电纱线和绝缘纱线也可被编织、针织或以其他方式缠结以形成导电路径。该导电路径可用于形成信号路径(例如，信号总线、电力线等)，可用于形成电容性触摸传感器电极、电阻性触摸传感器电极或其他输入-输出设备的一部分，或者可用于形成其他图案化导电结构。织物12中的导电结构可用于承载功率信号、数字信号、模拟信号、传感器信号、控制信号、数据、输入信号、输出信号、或其他合适的电信号。
物品10可包括附加机械结构14，诸如用于将织物12中的纱线保持在一起的聚合物粘结剂、支撑结构(诸如框架构件)、外壳结构(例如，电子设备外壳)、和其他机械结构。
为了增强纱线-纱线连接处的机械稳健性和导电性，可使用附加结构和材料(例如焊料、压接金属连接、焊接件、导电粘合剂(诸如各向异性导电膜、以及其他导电粘合剂)、非导电粘合剂、紧固件等)来帮助形成纱线-纱线连接。这些纱线-纱线连接可被形成在纱线彼此垂直穿插的位置或者可被形成在期望有连接的其他纱线相交点处。在不期望形成纱线-纱线连接的位置处，绝缘材料可被插置在相交的导电纱线之间。该绝缘材料可为塑料介质或其他电介质，可包括绝缘纱线或者具有绝缘涂层或经绝缘的导电单丝的导电纱线等。可通过熔化焊料使得该焊料流到导电纱线上来在导电纱线之间形成焊料连接。可使用感应焊接头加热焊料、使用回流焊炉加热焊料、使用激光或热压加热焊料、或者使用其他焊接设备来熔化焊料。在焊接期间，外电介质涂层(例如外聚合物层)在熔化的焊料存在的情况下可被熔化掉，由此允许下面的金属纱线被焊接在一起。
电路16可被包括在物品10中。电路16可包括耦接到织物12的电子部件、被容纳在由织物12形成的壳体内的电子部件、使用焊接、焊点、粘结(例如，导电粘合剂粘结诸如各向异性导电粘合剂粘结或其他导电粘合剂粘结)、压接连接、或其他电子粘结和/或机械粘结而被附接到织物12的电子部件。电路16可包括用于承载电流、电子部件(诸如集成电路)、发光二极管、传感器、和其他电子设备的金属结构。电路16中的控制电路可被用于控制物品10的操作和/或支持与物品18和/或其他设备的通信。
物品10可与电子设备或其他附加物品18进行交互。物品18可附接到物品10，或者物品10和物品18可为被配置为彼此操作的独立物品(例如，当一个物品为壳体并且另一物品为被安置在该壳体内的设备时等)。电路16可包括天线和用于支持与物品18的无线通信的其他结构。物品18也可使用有线通信链路或允许交换信息的其他连接来与物品10进行交互。
在一些情况下，物品18可为电子设备，诸如蜂窝电话、计算机、或其他便携式电子设备，并且物品10可形成覆盖件、壳体、包、或将电子设备接收在口袋、内部腔或物品10的其他部分中的其他结构。在其他情况下，物品18可为腕表设备或其他电子设备，并且物品10可为条带或附接到物品18的其他基于织物的物品(例如，物品10和物品18可一起形成基于织物的物品，诸如具有表带的腕表)。在另外的情况下，物品10可为电子设备，织物12可用于形成电子设备，并且附加物品18可包括与物品10进行交互的附件或其他设备。由导电纱线和单丝形成的信号路径可用于在物品10和/或物品18中路由信号。
构成物品10的织物可由使用任何合适的缠结设备缠结的纱线和/或单丝形成。利用有时可在本文中作为示例进行描述的一种合适的布置，织物12可为使用织机形成的织造织物。在这种类型的示例性构型中，织物可具有平织、方平组织、缎织、绞织、或这些织法的变型形式，可为三维织造物，或者可为其他合适的织物。
图2中示出了示例性织造物12的横截面侧视图。如图2所示，织物12可包括纱线或其他材料股线，诸如经纱20和纬纱22。在图2的示例性构型中，织物12具有单层织造纱线。如果需要，可针对织物12来使用多层织物构造。
基于织物的物品10可包括非织物材料(例如，由塑料、金属、玻璃、陶瓷、晶体材料诸如蓝宝石等形成的结构)。这些材料可使用模制操作、挤出、机加工、激光处理和其他制造技术形成。在一些构型中，基于织物的物品10的一部分或全部可包括一个或多个材料层诸如图3的层24。层24可包括聚合物、金属、玻璃、织物、粘合剂、晶体材料、陶瓷的层；上面已安装有部件的衬底；图案化的材料层；包含图案化金属迹线、薄膜设备(诸如晶体管)的材料层；和/或其他层。
图4示出了可在基于织物的物品10中使用的类型的示例性电子部件的侧视图。物品10中的电子部件诸如图4的示例性电子部件26可包括分立的电子部件诸如电阻器、电容器和电感器，可包括连接器，可包括输入-输出设备诸如开关、按钮、发光部件(诸如发光二极管)、音频部件(诸如麦克风和扬声器)、振动器(例如可振动的压电致动器)、螺线管、机电致动器、电机、和其他机电设备、微机电系统(MEMs)设备、压力传感器、光检测器、接近传感器(基于光的接近传感器、电容式接近传感器等)、力传感器(例如压电力传感器)、应变仪、湿度传感器、温度传感器、加速度计、陀螺仪、罗盘、磁传感器(例如霍耳效应传感器和磁电阻传感器诸如巨磁电阻传感器)、触摸传感器、和其他传感器、形成显示器的部件、触摸传感器阵列(例如形成二维地检测触摸事件的触摸传感器的电容式触摸传感器电极的阵列)、和其他输入-输出设备、形成控制电路的电子部件诸如非易失性和易失性存储器、微处理器、专用集成电路、片上系统设备、基带处理器、有线和无线通信电路、和其他集成电路。电子部件诸如部件26可为半导体裸片(例如激光器裸片、发光二极管裸片、集成电路等)或经封装的部件(例如被封装在塑料封装、陶瓷封装或其他封装结构内的半导体裸片或其他设备)。一个或多个电子端子诸如接触垫30可被形成在部件26的主体28上。主体28可为半导体裸片(例如激光器裸片、发光二极管裸片、集成电路等)，或者可为用于部件的封装(例如，包含一个或多个半导体裸片或其他电子设备的塑料封装或其他电介质封装)。用于主体28的接触点诸如盘30可为突出的引线，可为平坦的接触点，可被形成在阵列中，可被形成在主体28的任何合适的表面上，或者可被用于形成与部件26的电连接的任何其他合适的接触点。例如，垫30可为金属焊垫。
如图5的示例中所示，主体28可被安装在支撑结构诸如内插器36上。内插器36可为印刷电路、陶瓷承载件、或其他电介质衬底。内插器36可比主体28大或可具有其他合适的尺寸。内插器36可具有700微米、大于500微米、小于500微米的厚度、或者其他合适的厚度的平面形状。主体28的厚度可为500微米、大于300微米、小于1000微米、或其他合适的厚度。主体28和内插器36的占有面积(从上方看到的面积)可为10微米x10微米、100微米x100微米、大于1mm×1mm、小于10mm×10mm，可为矩形，可为正方形，可具有L形状，或者可具有其他合适的形状和尺寸。
内插器36可包含信号路径诸如金属迹线38。金属迹线38可具有形成接触点诸如垫34和40的部分。垫34和40可被形成在内插器36的上表面上，可被形成内插器36的下表面上，或者可被形成内插器36的侧面上。导电材料诸如导电材料32可用于将主体28安装到内插器36。导电材料32可为焊料(例如低温或高温焊料)，可为导电粘合剂(各向同性导电粘合剂或各向异性导电膜)，可在焊接期间形成，或者可为用于将电子设备垫(主体垫)诸如主体28上的垫30耦接到内插器垫34的其他导电材料。内插器36中的金属迹线38可将垫34耦接到其他垫诸如垫40。如果需要，垫40与垫34相比可更大和/或可间隔更宽，由此有利于将内插器36附接到物品10中的导电纱线和/或其他导电路径。焊料、导电粘合剂、或其他导电连接可用于将垫40耦接到基于织物的物品10中的导电纱线、导电单丝、印刷电路迹线、或其他导电路径材料。
图6示出了内插器36可如何大到足以容纳各自具有相应主体28的多个电子设备。例如，多个发光二极管、传感器、和/或其他电子设备可被安装到公共内插器诸如图6的内插器36。该发光二极管可为微型发光二极管(例如占有面积约为10微米x10微米、大于5微米x5微米、小于100微米x100微米、或其他合适尺寸的发光二极管半导体裸片)。发光二极管可包括不同颜色(例如，红色、绿色、蓝色、白色等)、红外光或紫外光的发光二极管。冗余的发光二极管或其他冗余电路可被包括在内插器36上。在多个电子设备(各自具有相应主体28)被安装在公共内插器的图6所示类型的构型中，电子部件26可包括电子设备的任何合适的组合(例如发光二极管、传感器、集成电路、致动器、和/或结合图4的电子部件26所述的类型的其他设备)。
电子部件可耦接到织物结构、各个纱线或单丝、印刷电路(例如由填充玻璃纤维的环氧树脂或其他刚性印刷电路板材料形成的刚性印刷电路，或者由聚酰亚胺衬底层或其他柔性聚合物材料片材形成的柔性印刷电路)、具有信号迹线的金属部件或塑料部件、或物品10中的其他结构。在图7的构型中，部件28已被安装到支撑结构40(例如织物层、印刷电路等)。
可能期望利用一个或多个材料层来覆盖部件26。例如，在部件26对湿气敏感的构型中，可能期望将部件26密封在防水材料内。在部件26发光的配置中，可能希望利用光漫射层来覆盖部件26，该光漫射层诸如包括金属氧化物颗粒(例如，二氧化钛的白色颗粒)、其他无机颗粒、有机颗粒、着色颗粒或其他光漫射颗粒的聚合物层。不透明材料和/或具有其他光学属性、机械属性、和/或电子属性的材料也可用于覆盖部件26的一部分或全部。在图7的示例性构型中，聚合物诸如聚合物42的珠粒已被用于覆盖部件26和支撑结构40的上表面的相邻部分。聚合物42可例如为光漫射材料诸如白色灌封料(例如具有白色光散射颗粒的聚合物)。如果需要，其他材料可用于覆盖支撑结构40上的电子部件。该光漫射聚合物的珠粒已被用于覆盖电子部件26的图7的构型仅为示例性的。
图8示出了聚合物或其他材料的珠粒可如何被形成在部件26上方和下方。上珠粒42可覆盖部件26和支撑结构40的相邻部分。下珠粒44可覆盖部件26下方的支撑结构40的背部。利用一个示例性布置，图8的支撑结构40为柔性衬底层(例如柔性印刷电路层)，上珠粒42为光漫射聚合物珠粒，并且下珠粒44为光吸收聚合物的不透明(例如黑色)珠粒。珠粒42可帮助漫射和均匀化由部件26在向上方向上发射的光，并且珠粒44可帮助阻碍否则可能在向下方向上传播的杂散光线(在图8的取向中)。
珠粒42所附接到的支撑结构40的表面有时可被称为结构40的顶表面、前表面、或外表面，并且珠粒44所附接到的结构40的表面有时可被称为结构40的底表面、后表面、或内表面。如果需要，可使用其中不透明聚合物珠粒被形成在结构40的外表面上并且半透明聚合物珠粒被形成在结构40的内表面(背侧)上的布置。图8的构型作为一个示例而被呈现。如果需要，聚合物或其他材料的珠粒可被用于封装部件26并由此针对水分、粉尘和其他污染物对部件26进行保护，以帮助将部件26附着到支撑结构40等。
一个或多个电子部件26可被包括在物品10中。在一些构型中，外壳壁、内外壳结构、平坦材料层、和/或其他材料层可设置有多个部件26。例如，如图9所示，结构46可设置有电子部件26的阵列。结构46可包括支撑结构诸如图7和图8的支撑结构40(或者可为结构诸如支撑结构40)。部件26可被布置在二维阵列(例如具有行和列的阵列)中，可被布置在伪随机图案中，可被布置在圆、线、或三角形、或其他形状中，或者可被组织成其他图案。结构46可为柔性的且为可拉伸的，并可包括织物或其他材料的外层。结构46可用于形成包的壁、条带的一部分、一件衣物或其他物品中的层、或基于织物的物品10的其他部分。
部件26可被安装在结构46的最外表面上，或者可被安装在结构46的内部中。例如，结构46可包括多个材料层(塑料层、印刷电路层、粘合剂层、织物层等)。在这种类型的布置中，结构46可包括与部件26对准的窗口结构。例如，在部件26为发光二极管或其他光源和/或光探测器的配置中，结构46可包括光透明窗口(部分透明窗口、半透明窗口等)的阵列。又如，部件26可为天线或使用射频电磁信号的其他部件。在这种类型的布置中，结构46可包括无线电透明窗口(例如，由允许射频信号通过的塑料或其他电介质形成的窗口)。在电子部件26为温度传感器的构型中，结构46中的窗口可为允许部件26进行温度测量的导热窗口。窗口可为圆形、正方形，可形成细长形状的一部分(例如窗口材料的条带)，可具有带有弯曲侧和笔直侧的组合的形状，和/或可具有其他合适的形状。也可使用结构46具有均匀外观(没有可辨识的窗口)的结构46的构型(例如，通过以适当的透光属性、无线电波透明属性和/或导热小户型或者与部件26兼容的其他属性在结构46中提供全部织物层或其他外层)。
在一些构型中，物品10可包括部件26和织物12中的导电路径之间的电连接。织物12可包括用于承载信号的导电纱线和/或导电单丝。纱线和/或单丝可用于形成织物接触垫。例如，考虑图10的织物12。如图10所示，织物12可包含材料股线，诸如经纱20和纬纱22。这些纱线中的一个或多个纱线可为导电的并可被暴露在织物12的表面上形成接触垫。在图10的示例中，导电纱线22’已经以使得纱线22’的部分22”在区域52中的织物层12的上表面50上形成接触垫的图案被织造。部件26可具有接触垫诸如垫56。焊料或其他导电材料54可用于将垫56耦接到由纱线22’的部分22”所形成的垫。在图10的示例性构型中，已通过(例如使用三维织机)在区域52中将纬纱22’选择性地抬高到表面50来形成垫22’。如果需要，经纱或织物12中的其他合适的材料股线可用于形成接触垫22’。例如，如图11所示，浮置经纱20的部分20’可用于形成织物12的表面50上的接触垫(并且纱线20的其余部分可被剪掉)。压印技术(例如使用缝纫设备来将导电纱线结合到织物12中的技术)也可用于形成织物12中的织物接触垫。如果需要，透明纱线或具有其他期望属性的纱线同样可被图案化以形成表面结构诸如图11的垫22’(例如形成用于下面部件26的透明窗口)。使用编织技术和其他图案化技术来形成焊垫仅为示例性的。
如图12所示，部件26可被安装在织物12内。在图12的示例中，已在形成织物12的过程期间(例如，在织物织造、编织、辫结等期间)将部件26插入到织物12中。纱线诸如纱线22和20可环绕部件26(例如，纱线可在部件26上方和下方延伸和/或可沿部件26的一些或全部四个边缘延伸)。这有助于在织物12内固定部件26。如果需要，可在部件26和与部件26相邻的纱线的上方部分和/或下方部分上方形成材料诸如材料60的珠粒或层。任选的材料60可为例如透明材料层、其他聚合物或其他材料(例如，参见图8的聚合物珠粒42和/或44)。材料60可帮助漫射部件26发射的光并可保护部件26不受灰尘和湿气的影响。
在一些配置中，可能希望在织物12和部件26之间使用焊料来形成导电连接。可使用对温度升高不敏感的聚合物纱线来帮助确保织物12在焊接期间不受损伤。在形成焊接连接时，也可使用电感焊接技术。利用电感焊接，来自电感焊接工具的能量主要沉积于正在熔化的焊料材料中，因此可使附近聚合物纱线中的温度上升最小化。
图13为示例性电感焊接系统的示意图。在图13的示例中，正在使用电感焊接工具62在织物12中的导电路径和部件26之间形成焊料连接。织物12具有经纱20和纬纱22。焊料54正被电感焊接工具62熔化并正用于将导电经纱20’电地和机械地耦接到部件26的接触垫56。部件26已被嵌入在织物12中(例如，通过将部件26插入到在织造期间织物12中形成或在其他纱线缠结操作期间形成的口袋中)。织物12中的一些纱线可能对热敏感，因此可能希望在焊接操作期间避免过度提高织物12的温度。使用与升高的温度兼容的纱线并使用导电焊接可帮助避免在焊接期间对织物12造成损伤。
电感焊接工具62可包括电感焊接头66。焊接头66可具有电感器诸如电感器68或用于发射电磁耦合到焊料54的电磁信号(图13的信号70)的其他结构。在为电感器68加电时，可将来自电感器68的能量耦合到焊料54中，以熔化焊料54，如电磁信号70所示。
可使用计算机控制的定位器64来调节焊接头66相对于织物12和焊料54的位置。焊料54初始可通过丝网印刷焊膏的形式而被沉积在部件26的焊垫56上。在织造或通过其他方式形成织物12的过程期间，可在织物12中形成口袋或其他结构，其帮助织物12接收电子部件26并帮助将焊垫56和焊垫56上的焊膏(或其他形式的焊料)与织物12诸如图13的示例性导电纱线20’中的导电结构对准。可通过从织物层12的内部部分省去织物层来形成织物12中的口袋，由此形成具有适于接收部件26的形状和尺寸的口袋。
织物12中的纱线可用于以在电感焊接工具62熔化焊料54并在导电纱线20’和部件26的焊垫56之间形成焊点的同时导电纱线20’与焊垫56和焊料54重叠的取向来将部件26保持在适当的位置。导电纱线20’可为涂布有薄塑料涂层的材料的金属股线，在被熔融焊料接触时，该薄塑料涂层被熔化掉。在焊料54处于其熔融状态中时，焊料54可能比相邻绝缘纱线22和20的聚合物更多附接到纱线20’的金属(由于焊料对于金属的亲和力)，由此帮助使焊点局域化。焊料54形成的焊料接头的这种局域化可防止对织物12中的相邻聚合物纱线的过度加热。
在图14、15和16的示例性配置中，焊料76(例如，电感熔化的焊料)正被耦接到结构72上的焊垫74。结构72可为部件26被安装到的印刷电路衬底，可为电子部件中的内插器、或可为电子部件中的电子设备(例如，半导体裸片)。
在图14的配置中，导电纱线78与垫74重叠并通过焊料76而被耦接到垫74。垫74可具有矩形占地区域或其他适当的形状，并可被形成在结构72的上表面、下表面或边缘表面上。
图15示出了如何可为结构72提供使用边缘电镀或其他金属沉积技术形成的焊垫，该焊垫利用金属至少部分地覆盖结构72的垂直边缘表面。在边缘电镀布置中，可将用于焊垫74的金属电镀到结构72的上表面82、结构72的下表面84和结构72的周边边缘表面86的周边部分上。导电纱线78可被捕获在焊料76内。
在图16的布置中，已在结构72中形成开口80。开口72可为例如印刷电路中的机械钻取或激光钻取的通孔或结构72中的其他开口。边缘电镀技术可用于在开口80中在结构72的相对的上周边表面和下周边表面上以及在周边边缘表面86上形成接触垫结构74。可使用电感焊接技术或其他焊接技术(例如，涉及使用热压焊机或回流炉向焊料76施加热量的技术)来熔化焊料76并由此导致熔融的焊料76渗透到开口80中。在焊料76冷却并固化时，开口80中的焊料76的一部分将形成机械性互锁，使得难以分离焊料76。通过这种方式焊接到垫74的导电纱线78可对由于焊料76和结构72之间的增强的结合造成脱离有抵抗力。
图14、15和16中所示类型的焊垫布置可用于支持结构40(例如，已安装一个或多个部件26的印刷电路)，可用于内插器36，和/或可用于将织物12中的导电纱线或其他导电结构耦接到主体28(例如，电子设备，诸如半导体裸片等)。图17为处于其中已将电子设备的主体28焊接到内插器36的上表面上的垫34的示例性配置中的部件26的透视图。图18为图17的内插器36的后视图。金属迹线38(例如，参见图5)可被耦接到内插器36的下表面上的对应焊垫，诸如图18的焊垫40。在图18的示例中，已将焊垫18定位在内插器36的后表面的对角相对拐角上。如果需要，可使用用于在内插器36上安装半导体裸片和其他电子设备以及使用金属迹线38将这些设备耦接到焊垫40的其他配置。
图19为示例性柔性内插器布置的透视图。在图19的布置中，内插器36由柔性印刷电路衬底(即，聚酸亚胺的柔性层或其他柔性聚合物层)形成。内插器36中的金属迹线38可用于将焊垫34耦接到相应焊垫36P。内插器36可具有将主要内插器区域36M耦接到焊垫内插器区域36P的螺线形臂诸如臂36A。针对臂36A使用螺线形状可有助于允许臂36A挠曲并拉伸，以适应内插器36在织物层或其他可拉伸层内的移动，而不会损伤内插器36内的金属迹线。通常，可针对臂36A使用任何适当的臂形状(例如，直段、正弦螺线段、马蹄形段、之字形等)。内插器36可具有任意适当数量的细长臂结构(例如，一个臂、两个或更多臂、三个或更多臂、四个或更多臂等)。
焊垫34可被形成在区域36M中的内插器36的上表面上。可使用利用电感焊接工具62的电感焊接操作(图13)来向焊垫34焊接主体28上的接触垫。可使用电感焊接工具62来将焊垫40焊接到织物12中的导电纱线。
在图20的示例中，已将主体28焊接到内插器36中心的垫34。内插器36中的金属迹线38可用于将垫34耦接到相应焊垫40。在图20的示例性布置中，存在一个电子设备主体28(例如，用于发光二极管或其他电子设备的单个半导体裸片)。如果需要，可将附加电子设备主体28焊接到内插器36(例如，以提供冗余的发光二极管，以提供其他颜色的发光二极管，以在与一个或多个发光二极管相同的内插器上结合一个或多个传感器、致动器和/或其他设备，等等)。焊垫40可被形成在内插器36的上表面上(如图20中所示)或者可被形成在内插器36的后表面和/或侧表面上。
在图21中示出了已向其中已安装部件诸如图20的示例性部件26的织物12的一部分的横截面侧视图。如图21中所示，部件26可具有带有被焊接到衬底36的上表面的主体28的半导体裸片或其他电子设备。可使用衬底36中的金属迹线来将垫40与主体28下方的焊垫互连。织物12可具有多个层12L。每个层可具有经纱20和纬纱22。纱线20和22可由聚合物或其他合适的材料形成。织物12中的导电纱线诸如导电纱线20’可形成织物12中的信号路径。
可通过在织物12中的口袋(腔)诸如口袋92内安装部件26而在织物12内嵌入部件26。可在编织操作(或其他织物组装操作)期间形成口袋92，并且可在编织操作(或其他织物组装操作)期间在口袋92中安装部件26。可通过使用两个或更多织物层12L改变织物的架构来形成口袋92。口袋92可帮助对部件26进行取向，使得焊垫40(和垫40上的焊膏)与相应导电纱线20’对准。在物品10工作期间，导电纱线20’可在部件26和物品10中的其他电路之间传输信号。
导电纱线20’可为涂布金属的聚合物纱线、金属线、或其他导电纱线。对于一种示例性布置而言，每条纱线20’可包括聚合物芯材料被导电涂层围绕并利用薄的外聚合物层覆盖的多条单丝，在焊接操作期间，该薄的外聚合物层被熔化掉。如果需要，可在针对织物12形成信号路径时使用其他导电纱线。
如果需要，部件26可发射和/或检测光。为了允许光穿过织物12的上部分，织物12中的至少一些纱线可由透明材料(例如，透明聚合物、允许光穿过同时漫射光的半透明材料等)形成。例如，经纱20T和纬纱22T可由透明聚合物形成。在与相应部件26对准的窗口区域诸如区域90中，可将透明纬纱22T从掩埋层12LE置于织物12的表面，如图21所示(即，可在形成区域90中的最上方一个层、两个层、或超过两个层12L时使用透明纱线22T)。透明经纱20T也可被织造到区域90中的织物12的这个部分中。通过这种方式，可在每个口袋92及其相关联的基于光的部件26上方形成透明窗口。织物12的其余部分可由不透明纱线(例如，着色纱线、白色纱线、黑色纱线或其他挡光的纱线)形成。
除了在织物12中形成光学透明窗口(例如，在图21的示例中在织物12的区域90中由透明纱线20T和22T形成的窗口)之外，还可在织物12中对纱线进行图案化，以形成其他类型的窗口(或确保织物12的上层12L具有适当性质)。这些其他类型的窗口可包括例如其中织物12对无线电透明的区域(以支持与重叠的射频部件26的射频通信)、其中织物12的纱线织造松散以促进声音通过的区域、其中织物12的纱线已被选择用于促进热、近场电磁信号或直流电场穿过(例如，以允许由部件26形成的电容式触摸传感器令人满意地工作)的区域、其中织物12的纱线已被选择性配置为促进振动或其他机械力的传输和/或接收(例如，以允许致动器诸如压电致动器通过织物12发送振动或允许力输入被按钮、力传感器或应变仪部件接收)的区域，或其中织物12的纱线已被选择性地配置为以其他方式容纳对准的电子部件26的区域。如果需要，在区域90中形成这些织物结构时，可使用压印技术、浮置经纱技术和其他技术。在织物12内的每个口袋92中可存在一个电子部件26，或者可存在部件26的阵列，每个部件被安装在织物12内的相应口袋内(例如，参见图9的层46中的部件26的阵列，其可为材料层，诸如图21的织物12，或具有用于接收部件26的口袋(腔)92的其他织物12)。
根据实施方案，提供了一种基于织物的物品，其包括具有口袋并具有导电路径的织物，以及嵌入口袋中的电子部件，该电子部件具有耦接到导电路径的垫。
根据另一实施方案，该垫包括焊垫，并且该焊垫被焊接到导电路径。
根据另一实施方案，该织物具有不透明纱线并具有透明纱线，该透明纱线被图案化以形成织物中的与电子部件对准的透明窗口。
根据另一实施方案，该电子部件包括内插器以及被焊接到内插器的电子设备。
根据另一个实施方案，该电子设备包括半导体裸片。
根据另一个实施方案，该导电路径包括导电纱线。
根据另一个实施方案，该内插器具有被焊接到电子部件的焊垫的第一焊垫并具有被焊接到导电纱线的第二焊垫。
根据另一个实施方案，该电子设备包括发光二极管。
根据另一实施方案，该内插器包括具有相对的第一表面和第二表面的衬底，并且第一焊垫和第二焊垫被形成在第一表面上。
根据另一个实施方案，该电子部件包括半导体裸、以及半导体被安装到的内插器。
根据另一个实施方案，该导电路径包括导电纱线，并且该内插器包括具有相对的第一表面和第二表面的衬底、位于第一表面上的被焊接到导电纱线的第一焊垫、以及位于第一表面上的被焊接到半导体裸片的第二焊垫。
根据实施方案，提供了一种基于织物的物品，该基于织物的物品包括具有材料股线(包括至少一些导电材料股线)的织造织物、以及被安装在织造织物中的口袋中的电子部件，该电子部件包括具有接触垫并且被安装在内插器上的电子设备，该内插器具有被耦接到导电材料股线的第一垫并具有被耦接到电子设备的接触垫的第二垫。
根据另一个实施方案，该第一垫包括被焊接到导电股线的第一焊垫，并且该第二垫包括被焊接到接触垫的第二焊垫。
根据另一个实施方案，该织造织物包括不透明材料股线和透明材料股线。
根据另一个实施方案，该电子部件包括发射穿过由透明材料股线形成的透明区域的光的发光二极管。
根据另一个实施方案，该电子设备包括致动器。
根据另一个实施方案，该电子设备包括传感器。
根据另一个实施方案，该电子设备包括接触垫被形成在其上的半导体裸片。
根据实施方案，提供了一种设备，该设备包括具有接触垫的半导体裸片；具有第一垫、第二垫和使第一垫和第二垫互连的金属迹线的印刷电路衬底，该第一垫被耦接到半导体裸片的接触垫；以及具有接收半导体裸片以及印刷电路衬底的至少一部分的腔的织物，该织物包括被耦接到第二垫的至少一个导电路径。
根据另一个实施方案，该第一垫为被焊接到半导体裸片的接触垫的焊垫，并且该第二垫为被焊接到导电路径的焊垫。
根据另一个实施方案，该织物包括织造织物，并且该织物包括形成导电路径的导电纱线。
根据另一个实施方案，该印刷电路衬底包括具有主要部分和从主要部分延伸的螺线形臂的柔性印刷电路衬底，该位于与螺线形臂中的一个螺线形臂的第一端相邻的主要部分上，并且该第二焊垫位于螺线形臂的相对的第二端上。
根据另一个实施方案，该织物包括不透明纱线和透明纱线，并且该织物被编织，使得透明纱线的一部分与半导体裸片重叠。
根据另一个实施方案，该设备包括覆盖半导体裸片的聚合物珠粒。
根据另一个实施方案，该印刷电路衬底具有开口，并且该导电路径利用渗透到开口中的焊料而被焊接到第二焊垫。
前述内容仅为示例性的，并且本领域的技术人员可在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下作出各种修改。前述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。

Claims (19)

1.一种基于织物的物品，包括：
具有口袋并具有导电路径的织物；和
被嵌入在所述口袋中的电子部件，其中所述电子部件包括电子设备和内插器，所述内插器包括具有相对的第一表面和第二表面的衬底，其中所述电子设备安装在所述衬底的第一表面上，并且其中所述内插器还具有在所述衬底的第一表面上的垫，所述垫耦接到所述导电路径。
2.根据权利要求1所述的基于织物的物品，其中所述垫包括焊垫，并且其中所述焊垫被焊接到所述导电路径。
3.根据权利要求2所述的基于织物的物品，其中所述织物具有不透明纱线并具有透明纱线，所述透明纱线被图案化以形成所述织物中的与所述电子部件对准的透明窗口。
4.根据权利要求3所述的基于织物的物品，其中所述电子设备被焊接到所述内插器。
5.根据权利要求4所述的基于织物的物品，其中所述电子设备包括半导体裸片。
6.根据权利要求5所述的基于织物的物品，其中所述导电路径包括导电纱线。
7.根据权利要求6所述的基于织物的物品，其中所述垫包括在第一表面上被焊接到所述导电纱线的第一焊垫，并且所述内插器还具有在第一表面上被焊接到所述电子设备的焊垫的第二焊垫。
8.根据权利要求7所述的基于织物的物品，其中所述电子设备包括发光二极管。
9.根据权利要求1所述的基于织物的物品，其中所述电子设备包括半导体裸片。
10.根据权利要求9所述的基于织物的物品，其中所述导电路径包括导电纱线，并且其中所述垫包括在第一表面上被焊接到所述导电纱线的第一焊垫，并且所述内插器还具有在第一表面上被焊接到所述半导体裸片的第二焊垫。
11.一种基于织物的物品，包括：
织造织物，所述织造织物具有包括至少一些导电材料股线的材料股线；和
电子部件，所述电子部件被安装在所述织造织物中的口袋中，其中所述电子部件包括具有接触垫并且被安装在内插器上的电子设备，其中所述内插器具有被耦接到所述导电材料股线的第一垫并具有被耦接到所述电子设备的所述接触垫的第二垫，并且其中所述第一垫和所述第二垫在所述内插器的相同表面上。
12.根据权利要求11所述的基于织物的物品，其中所述第一垫包括被焊接到所述导电材料股线的第一焊垫，并且其中所述第二垫包括被焊接到所述接触垫的第二焊垫。
13.根据权利要求12所述的基于织物的物品，其中所述织造织物包括不透明材料股线和透明材料股线，并且其中所述电子部件包括发射穿过由所述透明材料股线形成的透明区域的光的发光二极管。
14.根据权利要求11所述的基于织物的物品，其中所述电子设备包括致动器。
15.根据权利要求11所述的基于织物的物品，其中所述电子设备包括传感器。
16.根据权利要求11所述的基于织物的物品，其中所述电子设备包括半导体裸片，所述接触垫被形成在所述半导体裸片上。
17.一种装置，包括：
半导体裸片，所述半导体裸片具有接触垫；
印刷电路衬底，所述印刷电路衬底具有第一垫、第二垫和使所述第一垫和所述第二垫互连的金属迹线，其中所述第一垫被耦接到所述半导体裸片的所述接触垫；和
织物，所述织物具有接收所述半导体裸片、以及所述印刷电路衬底的至少一部分的腔，其中所述织物包括被耦接到所述第二垫的至少一个导电路径，其中所述印刷电路衬底包括具有主要部分和从所述主要部分延伸的螺线形臂的柔性印刷电路衬底，其中所述第一垫位于与所述螺线形臂的第一端相邻的所述主要部分上，并且其中所述第二垫位于所述螺线形臂的相对的第二端上。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一垫为被焊接到所述半导体裸片的所述接触垫的焊垫，其中所述第二垫为被焊接到所述导电路径的焊垫，其中所述织物包括织造织物，其中所述织物包括形成所述导电路径的导电纱线，其中所述织物包括不透明纱线和透明纱线，并且其中所述织物被织造，使得所述透明纱线的一部分与所述半导体裸片重叠。
19.根据权利要求17所述的装置，还包括覆盖所述半导体裸片的聚合物珠粒。
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