CN110972390B - 导电线路结构及使用导电线路结构的被动式无线感测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种导电线路结构，包括一绝缘层、一线路层以及至少一电极。线路层叠设于绝缘层。电极电性连接线路层。绝缘层与线路层皆由可拉伸油墨印刷制造而成。在3.8牛顿(N)以下的张力时线路层的体积电阻率的变化率为40％以下。本发明还公开一种使用导电线路结构的被动式无线感测装置。

Description

导电线路结构及使用导电线路结构的被动式无线感测装置

技术领域

本发明涉及一种导电线路结构及一种使用导电线路结构的被动式无线感测装置，特别是一种具有拉伸性的导电线路结构及使用导电线路结构的被动式无线感测装置。

背景技术

印刷电路板(PCB，Printed circuit board)通过多年相关人员的研究与发展，制造印刷电路板的技术已趋成熟。在现今各式各样的电子产品中，常常能见到制造商将印刷电路板应用于其中。因此，印刷电路板可谓是一般民众经常接触的电子零件之一。

然而，一般来说印刷电路板并不具有拉伸性，尤其是印刷电路板里的基板或线路皆不具有拉伸性。若是印刷电路板被过度拉伸则有可能使得印刷电路板的线路断裂，造成印刷电路板断路而无法使用。此外，因为印刷电路板不具有拉伸性，所以不易将印刷电路板随着电子产品应用于贴合在不平整的表面或是可拉伸的对象。即使勉强地将印刷电路板贴合在不平整的表面或是可拉伸的对象，也容易因为轻微的撞击就造成线路断裂。印刷电路板本身不具有拉伸性的缺点限制了所应用的电子产品的使用范围。

发明内容

本发明在于提供一种导电线路结构以及一种使用导电线路结构的被动式无线感测装置，借以解决印刷电路板的不可拉伸性造成印刷电路板的线路容易受外力拉伸而断裂，或是印刷电路板不容易被应用于贴合在不平整表面或是可拉伸的对象的情况的问题。

本发明的一实施例所公开的导电线路结构，包括一绝缘层、一线路层以及至少一电极。线路层叠设于绝缘层。电极电性连接线路层。绝缘层与线路层皆由可拉伸油墨印刷制造而成。在3.8牛顿(N)以下的张力时线路层的体积电阻率的变化率为40％以下。

本发明的另一实施例所公开的被动式无线感测装置，适用于接收一发射器的信号并回传给发射器。被动式无线感测装置包括至少一电子元件以及一导电线路结构。导电线路结构电性连接电子元件。导电线路结构包括一绝缘层、一线路层以及至少一电极。线路层叠设于绝缘层。电极电性连接线路层。绝缘层与线路层皆由可拉伸油墨印刷制造而成。在3.8牛顿(N)以下的张力时线路层的体积电阻率的变化率为40％以下。当导电线路结构的绝缘层与线路层的拉伸率超过50％时，则导电线路结构无法传递信号。

根据上述实施例所公开的导电线路结构，当导电线路结构的线路层被3.8牛顿(N)以下的张力所拉伸时，线路层的体积电阻率的变化率在40％以下，也就是导电线路结构仍能维持在可使用的范围没有断裂。此外，当导电线路结构被应用于贴合在不平整的表面或是可拉伸的对象上时，能承受一定的撞击力并且维持线路层通路，可提升导电线路结构的应用范围。

根据上述实施例所公开的被动式无线感测装置，当被动式无线感测装置的导电线路结构的绝缘层与线路层被超过3.8牛顿(N)的张力所拉伸时，绝缘层与线路层的拉伸率超过50％。当线路层的拉伸率超过50％，线路层的体积电阻率的变化率超过40％，也就是线路层形同断路而无法传递信号。一旦线路层无法传递信号将会连带使得导电线路结构也无法传递信号，因此可将导电线路结构应用于被动式无线感测装置。将被动式无线感测装置贴合在产品上，则可得知产品是否曾经受到过大的撞击。

以上关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的导电线路结构的侧面剖视图。

图2为本发明的第二实施例的导电线路结构的侧面剖视图。

图3为本发明的第三实施例的导电线路结构的侧面剖视图。

图4为本发明的第四实施例的导电线路结构的侧面剖视图。

图5为本发明的第五实施例的导电线路结构的侧面剖视图。

图6为本发明的第六实施例的导电线路结构的侧面剖视图。

图7为本发明的第七实施例的被动式无线感测装置贴合于产品的立体图。

图8为图7的被动式无线感测装置的正视剖视图。

其中，附图标记：

10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g 导电线路结构

20 被动式无线感测装置

21 电子元件

22 电容

24 电感

30 产品

100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g 绝缘层

200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g 线路层

300a、300b、300c、300d、300e、300f、300g 电极

400b、400c、400e、400f 基板

500c、500f 覆膜

600c、600f 胶层

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

以下将说明有关本发明的第一实施例，首先请参阅图1。图1为根据本发明的第一实施例所绘示的导电线路结构的侧面剖视图。

本发明第一实施例的导电线路结构10a包括一绝缘层100a、一线路层200a以及至少一电极300a。线路层200a叠设于绝缘层100a。电极300a电性连接线路层200a，并且电极300a与线路层200a位于绝缘层100a的同一侧。在本发明第一实施例以及本发明部分实施例中，电极300a未与绝缘层100a连接，但不以此为限。在其他实施例中，电极也可与绝缘层连接。电极300a适用于电性连接至少一电子元件，使整个导电线路结构10a电性连接电子元件。导电线路结构10a以电极300a电性连接电子元件的功用容待稍后以本发明的第七实施例进行说明。

绝缘层100a与线路层200a皆由可拉伸油墨(Stretchable Inks)印刷而成。这些可拉伸油墨当中的固态成分的重量百分比为20％至60％。也就是，当可拉伸油墨被印刷后，其中的液体成分经蒸发后消散，剩下的即为固态成分。于本发明第一实施例以及本发明部分实施例中，可拉伸油墨的干燥方式为以例如摄氏60至80度的温度对可拉伸油墨进行烘烤，烘烤的时间长度例如为5至15分钟，但不以此为限。于本发明其他实施例中，可以为例如不会造成绝缘层100a以及线路层200a变形的烘烤温度或烘烤时间，或是仅将可拉伸油墨自然干燥。

可拉伸油墨干燥后剩下的固态成分的材料包括了聚氨酯(PU)、硅胶或橡胶。因为这些固态成分中含有可拉伸材料，使得绝缘层100a与线路层200a在受到3.8牛顿(N)以下的张力时绝缘层100a与线路层200a的拉伸率维持在50％以下，并且线路层200a的体积电阻率的变化率仍维持在40％以下。绝缘层100a与线路层200a受到拉伸张力时的伸长率以及相对应的线路层200a的体积电阻率如下表所示。

由上表可得知，在A.绝缘层100a与线路层200a所受的拉伸张力于3.8牛顿(N)以内时，B.绝缘层100a与线路层200a的伸长率会跟着A.绝缘层100a与线路层200a所受的拉伸张力增加。但是相对应的C.线路层200a的体积电阻率的增加幅度却不大，甚至可以说当B.绝缘层100a与线路层200a的伸长率从20％增加至50％时，C.线路层200a的体积电阻率几乎没有变化。换句话说，当绝缘层100a与线路层200a所受到的拉伸张力小于3.8牛顿(N)时，绝缘层100a与线路层200a的伸长率小于50％且不会断裂。此外线路层200a的体积电阻率仅在1.5×10^-5Ω.cm至2.1×10^-5Ω.cm之间变化，代表线路层200a仍能维持在通路的状态。然而，当A.绝缘层100a与线路层200a所受的拉伸张力达到4.3牛顿(N)时，B.绝缘层100a与线路层200a的伸长率急剧增加为70％，相对应的C.线路层200a的体积电阻率也大幅增加为5×10^-3Ω.cm。也就是，当线路层200a受到过大的拉伸张力而伸长率增加为70％以上时，则线路层200a的体积电阻率变大为33233％。并且，当A.绝缘层100a与线路层200a所受的拉伸张力达到4.9牛顿(N)时，B.绝缘层100a与线路层200a的伸长率急剧增加为150％，相对应的C.线路层200a的体积电阻率也增加为无限大。也就是，当线路层200a受到过大的拉伸张力而伸长率增加为150％以上时，则会变成断路的状态。也就是说，当绝缘层100a与线路层200a在受到3.8牛顿(N)以下的张力时，绝缘层100a与线路层200a的拉伸率在50％以下，并且线路层200a的体积电阻率的变化率为40％以下而能维持通路的状态。

接着，请参阅图2，为本发明的第二实施例的导电线路结构的侧面剖视图。以下仅针对本发明第二实施例与本发明第一实施例中不同的部分进行说明，其余相同的部分将被省略。在本发明第二实施例中，导电线路结构10b还包括一基板400b，基板400b叠设于线路层200b，并且基板400b与绝缘层100b分别位于线路层200b的相对两侧。也就是，本实施例的层状结构依序为基板400b、线路层200b以及绝缘层100b，其中电极300b位于线路层200b。

由于绝缘层100b以及线路层200b皆为可拉伸油墨以印刷形式所制造而成，因此可以将绝缘层100b以及线路层200b印刷得非常轻薄。但相对地来说轻薄化使得绝缘层100b以及线路层200b容易卷曲变形，在实际应用上较不便，因此基板400b作为一载体供绝缘层100b、线路层200b以及电极300b叠设于基板400b上。使用者可通过例如为粘胶的方式将绝缘层100b贴合在所欲应用的不平整的表面或是可拉伸的对象上。使用者再将基板400b移除，使得电极300b外露。电极300b适用于电性连接至少一电子元件，使移除基板400b后的导电线路结构10b电性连接电子元件。导电线路结构10b以电极300b电性连接电子元件的功用容待稍后以本发明的第七实施例进行说明。于本发明第二实施例以及本发明部分实施中，基板400b为可挠性材料，以便导电线路结构10b贴合于不平整的表面或可拉伸的对象。可挠性材料例如为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)或达FR4等级的环氧树脂，但不以此为限。于本发明其他实施例中，基板的材料也可为其他有可挠性的高分子材料，或是也可仅为非可挠性材料。

接着，请参阅图3，为本发明的第三实施例的导电线路结构的侧面剖视图。以下仅针对本发明第三实施例与本发明第二实施例中不同的部分进行说明，其余相同的部分将被省略。在本发明第三实施例中，导电线路结构10c还包括一覆膜500c以及一胶层600c。胶层600c叠设于绝缘层100c，覆膜500c叠设于胶层600c。使得覆膜500c与绝缘层100c分别位于胶层600c的相对两侧，并且覆膜500c与基板400c分别位于绝缘层100c的相对两侧。也就是，本实施例的层状结构依序为基板400c、线路层200c、绝缘层100c、胶层600c以及覆膜500c，其中电极300c位于线路层200c。

于本发明第三实施例中，覆膜500c例如为离型膜。如此一来，使用者可以很轻易地将覆膜500c从胶层600c分离。使用者可将外露的胶层600c对准欲贴合的表面，其中欲贴合的表面可以例如为布料的不平整的表面或可拉伸的对象。使用者再将基板400c移除后，电极300c则外露。外露的电极300c可以对准至少一电子元件并且与其电性连接，使移除基板400c、覆膜500c后的导电线路结构10c电性连接电子元件。导电线路结构10c以电极300c电性连接电子元件的功用容待稍后以本发明的第七实施例进行说明。

于本发明第一实施例中，电极300a与线路层200a位于绝缘层100a的同一侧，但不以此为限。在其他实施例中，只要电极电性连接线路层即可。请参阅图4，为本发明的第四实施例的导电线路结构的侧面剖视图。以下仅针对本发明第四实施例与本发明第一实施例中不同的部分进行说明，其余相同的部分将被省略。在本发明第四实施例的导电线路结构10d中，电极300d电性连接线路层200d并且电极300d与绝缘层100d位于线路层200d的同一侧。电极300d适用于电性连接至少一电子元件，使整个导电线路结构10d电性连接电子元件。导电线路结构10d以电极300d电性连接电子元件的功用容待稍后以本发明的第七实施例进行说明。

接着，请参阅图5，为本发明的第五实施例的导电线路结构的侧面剖视图。以下仅针对本发明第五实施例与本发明第四实施例中不同的部分进行说明，其余相同的部分将被省略。在本发明第五实施例中，导电线路结构10e还包括一基板400e，基板400e叠设于绝缘层100e，并且基板400e与线路层200e分别位于绝缘层100e的相对两侧。也就是，本实施例的层状结构依序为基板400e、绝缘层100e以及线路层200e，其中电极300e位于绝缘层100e。

由于绝缘层100e以及线路层200e皆为可拉伸油墨以印刷形式所制造而成，因此可以将绝缘层100e以及线路层200e印刷得非常轻薄。但相对地来说轻薄化使得绝缘层100e以及线路层200e容易卷曲变形，在实际应用上较不便，因此基板400e作为一载体供绝缘层100e、线路层200e以及电极300e叠设于基板400e上。使用者可通过例如为粘胶的方式将线路层200e贴合在所欲应用的不平整的表面或是可拉伸的对象上。使用者再将基板400e移除，使得电极300e外露。电极300e适用于电性连接至少一电子元件，使移除基板400e后的导电线路结构10e电性连接电子元件。导电线路结构10e以电极300e电性连接电子元件的功用容待稍后以本发明的第七实施例进行说明。于本发明第二实施例以及本发明部分实施中，基板400e为可挠性材料，以便导电线路结构10e贴合于不平整的表面或可拉伸的对象。可挠性材料例如为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)或达FR4等级的环氧树脂，但不以此为限。于本发明其他实施例中，基板的材料亦可为其他有可挠性的高分子材料，或是也可仅为非可挠性材料。

接着，请参阅图6，为本发明的第六实施例的导电线路结构的侧面剖视图。以下仅针对本发明第六实施例与本发明第五实施例中不同的部分进行说明，其余相同的部分将被省略。在本发明第六实施例中，导电线路结构10f还包括一覆膜500f以及一胶层600f。胶层600f叠设于线路层200f，覆膜500f叠设于胶层600f。使得覆膜500f与线路层200f分别位于胶层600f的相对两侧，并且覆膜500f与基板400f分别位于线路层200f的相对两侧。也就是，本实施例的层状结构依序为基板400f、绝缘层100f、线路层200f、胶层600f以及覆膜500f，其中电极300f位于线路层200f。

于本发明第六实施例中，覆膜500f例如为离型膜。如此一来，使用者可以很轻易地将覆膜500f从胶层600f分离。使用者可将外露的胶层600f对准欲贴合的表面，其中欲贴合的表面可以例如为布料的不平整的表面或可拉伸的对象。使用者再将基板400f移除后，电极300f则外露。外露的电极300f可以对准至少一电子元件并且与其电性连接，使移除基板400f、覆膜500f后的导电线路结构10f电性连接电子元件。导电线路结构10f以电极300f电性连接电子元件的功用容待稍后以本发明的第七实施例进行说明。

如先前所述的导电线路结构不易断裂且可拉伸的特性，导电线路结构即可应用于一被动式无线感测装置，被动式无线感测装置例如为产品识别贴纸或产品防伪贴纸。请参阅图7至图8，图7为本发明的第七实施例的被动式无线感测装置贴合于产品的立体图。图8为图7的被动式无线感测装置的正视剖视图。

本实施例的被动式无线感测装置20例如为一近场通信(NFC，Near-fieldcommunication)标签，适用于贴合于一产品30。被动式无线感测装置20包括两个电子元件21以及一导电线路结构10g。于本发明第七实施例中，两个电子元件21分别例如为一电容22以及一电感24，但不以此为限。于本发明其他实施例中，电子元件也可为如电阻或二极管的其他电子元件。导电线路结构10g电性连接电容22与电感24。当被动式无线感测装置20接收到一发射器(图未绘示)的信号后，电感24产生电动势使得发射器可以读写电容22的储存数据。如此一来，此被动式无线感测装置20可作为产品30的识别标签或是防伪标签。因为导电线路结构10g具有可拉伸性，所以也可适用于贴合在表面不平整或可拉伸的产品30上，例如贴合在布料或包装材料上。此外，当导电线路结构10g受到一4.9牛顿(N)的拉伸张力而使得导电线路结构10g的拉伸率为150％时，则导电线路结构10g的体积电阻率急剧增加为无限大。导电线路结构10g的体积电阻率急剧增加为无限大代表着导电线路结构10g变成断路，使得导电线路结构10g无法传递来自电容22或电感24的信号。如此一来，可以利用导电线路结构10g是否变成断路来判断贴附有导电线路结构10g的产品30是否受到过大的撞击。一旦导电线路结构10g曾经受到过大的撞击则代表产品30有可能形变或碎裂。因此，被动式无线感测装置20适用于贴合在精密或易碎的产品30，以判断产品30是否有可能已经受损。此外，由于被动式无线感测装置20可非接触式地接收发射器的信号并将信号传回，因此可以将贴附被动式无线感测装置20的产品30放入包装材料中，而不影响被动式无线感测装置20的功能。在本实施例以及本发明的部分实施例中，被动式无线感测装置20直接贴附于产品30的表面，但不以此为限。在其他实施例中，被动式无线感测装置也可贴附在产品的包装上。

根据上述实施例的导电线路结构，绝缘层与线路层由可拉伸油墨所印刷而成。当绝缘层与线路层被3.8牛顿(N)以下的张力所拉伸时，绝缘层与线路层的拉伸率在50％以下，且线路层的体积电阻率的变化率在40％以下。也就是导电线路结构受到3.8牛顿(N)以下的拉伸张力时仍能维持在可使用的范围没有断路。

再者，因为导电线路结构的绝缘层与线路层皆具有可拉伸性，所以导电线路结构便可以被应用于贴合在不平整的表面或是可拉伸的对象上，例如为布料，可以提升导电线路结构的应用范围。

此外，导电线路结构的绝缘层、线路层以及电极被保护在基板与覆膜之间。当使用者欲将导电线路结构电性连接电子元件时，首先需先将覆膜自导电线路结构移除。由于覆膜是离型纸，所以使用者可以不留残胶地轻易移除覆膜，且不伤及线路层与电极。其次使用者将移除覆膜后的导电线路结构通过胶层贴合在所需的表面。再次使用者将相对胶层的基板移除，电极则得以外露。外露的电极可以电性连接例如为电容与电感的电子元件。

根据上述实施例的被动式无线感测装置，被动式无线感测装置可应用于贴合在不平整的表面或可拉伸的对象的产品上。当被动式无线感测装置受到4.9牛顿(N)的拉伸张力而使得绝缘层与线路层的拉伸率为150％时，则线路层的体积电阻率急剧增加为无限大。线路层的体积电阻率急剧增加为无限大代表着被动式无线感测装置变成断路，使得被动式无线感测装置无法正常运作。如此一来，通过被动式无线感测装置是否正常运作，来判断精密或易碎的产品在运送时是否曾经受到过大的撞击而受损。此外，被动式无线感测装置还可作为产品的识别标签或仿伪标签。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种导电线路结构，其特征在于，包括：

一绝缘层；

一线路层，叠设于该绝缘层；

至少一电极，设置于该绝缘层或该线路层内，该至少一电极电性连接该线路层，并且设置有该至少一电极的该绝缘层或该线路层暴露出该至少一电极的一侧；

一基板，可移除地叠设于设置有该至少一电极的该绝缘层或该线路层，并且该基板覆盖住该至少一电极的暴露部分；

一胶层，叠设于未设置有该至少一电极的该绝缘层或该线路层；以及

一覆膜，可移除地叠设于该胶层，且该覆膜与该基板分别位于该绝缘层与该线路层的相对两侧；

其中，该绝缘层与该线路层皆由可拉伸油墨印刷制造而成，在3.8牛顿以下的张力时该线路层的体积电阻率的变化率为40％以下。

2.根据权利要求1所述的导电线路结构，其特征在于，该至少一电极与该线路层位于该绝缘层的同一侧。

3.根据权利要求2所述的导电线路结构，其特征在于，该基板可移除地叠设于该线路层，并且该基板与该绝缘层分别位于该线路层的相对两侧。

4.根据权利要求3所述的导电线路结构，其特征在于，该胶层叠设于该绝缘层，并且该覆膜与该绝缘层分别位于该胶层的相对两侧。

5.根据权利要求1所述的导电线路结构，其特征在于，该至少一电极与该绝缘层位于该线路层的同一侧。

6.根据权利要求5所述的导电线路结构，其特征在于，该基板可移除地叠设于该绝缘层，并且该基板与该线路层分别位于该绝缘层的相对两侧。

7.根据权利要求6所述的导电线路结构，其特征在于，该胶层叠设于该线路层，并且该覆膜与该线路层分别位于该胶层的相对两侧。

8.根据权利要求1所述的导电线路结构，其特征在于，该绝缘层与该线路层在3.8牛顿以下的张力时该绝缘层与该线路层的拉伸率为50％以下。

9.根据权利要求8所述的导电线路结构，其特征在于，形成该绝缘层与该线路层的可拉伸油墨的固态成分的重量百分比为20％至60％。

10.一种被动式无线感测装置，适用于接收一发射器的信号并回传给该发射器，其特征在于，该被动式无线感测装置包括：

至少一电子元件；以及

根据权利要求1至9中任一权利要求所述的导电线路结构，该导电线路结构电性连接该至少一电子元件，当该导电线路结构的该绝缘层与该线路层的拉伸率超过50％时，则该导电线路结构无法传递信号。

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