CN111222615A - 无线射频纱线模组 - Google Patents
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Abstract
一种无线射频纱线模组，包括第一软性基板、无线射频组件以及第一封装胶。第一软性基板为长条状且厚度为40μm～60μm。无线射频组件配置在第一软性基板上，且无线射频组件包括第一导电层、第二导电层以及无线射频晶片。第一导电层及第二导电层配置在第一软性基板上且厚度为3μm～10μm，且第一导电层及第二导电层的延伸路径分别与第一软性基板的第一部分及第二部分的延伸路径相同。无线射频晶片设置在第一导电层及第二导电层上。第一封装胶覆盖无线射频组件。透过上述配置，可使得无线射频纱线模组具有足够的耐温性、耐水洗性及耐酸碱性，从而无线射频纱线模组可适于织物染整制程，并可配置在例如是布匹或衣物服饰中。
Description
技术领域
本揭露内容是有关于一种无线射频纱线模组。
背景技术
近年来，随着物联网及穿戴式装置的发展逐渐活跃起来，许多消费产品也已经被设计成与电子元件与结合，从而使消费产品实现互联互通的网络。通过物联网，可将真实的物体上网联结，以查出这些物体的具体位置。另一方面，在将这些物体上网联结后，可再进一步使用中心计算机对物体进行集中管理及控制，从而搜寻其位置、防止被盗或是其他类似的自动化功能。
为了实现物联网，消费产品也被设计为与电子标签结合，其中电子标签可在不与任何装置接触的情况下达成数据交换。对此，如何实现将消费产品与电子标签结合的课题已成为当前重要研发方向之一。
发明内容
本揭露内容的一实施方式提供一种无线射频纱线模组，其特征在于，包括第一软性基板、无线射频组件以及第一封装胶。第一软性基板为长条状且厚度为40μm～60μm。无线射频组件配置在第一软性基板上，且无线射频组件包括第一导电层、第二导电层以及无线射频晶片。第一导电层配置在第一软性基板上且厚度为3μm～10μm，且第一导电层的延伸路径与第一软性基板的第一部分的延伸路径相同。第二导电层配置在第一软性基板上且厚度为3μm～10μm，且第二导电层的延伸路径与第一软性基板的第二部分的延伸路径相同。无线射频晶片设置在第一导电层及第二导电层上，并具有第一接脚及第二接脚，其中第一接脚电性连接第一导电层，而第二接脚电性连接第二导电层。第一封装胶覆盖无线射频组件，以使无线射频组件配置于第一软性基板与第一封装胶之间。
于部分实施方式中，第一封装胶为硅胶且厚度为200μm～900μm，且第一封装胶包覆无线射频组件及第一软性基板。
于部分实施方式中，无线射频纱线模组还包括多条外层纱线，其中多条外层纱线经编织以包覆于无线射频纱线模组的最外层。
于部分实施方式中，无线射频纱线模组还包括连接层配置在所述第一软性基板及所述无线射频组件之间。
于部分实施方式中，无线射频纱线模组还包括第二软性基板，配置在第一封装胶上且厚度为5μm～15μm。
于部分实施方式中，第一封装胶为压克力胶且厚度为120μm～270μm。
于部分实施方式中，无线射频纱线模组还包括第二封装胶，覆盖第一软性基板，其中第一软性基板位于第一封装胶与第二封装胶之间，且第一封装胶的厚度为50μm～100μm，而第二封装胶的厚度为30μm～70μm。
于部分实施方式中，第一封装胶更覆盖第一软性基板。
于部分实施方式中，无线射频纱线模组还包括异方性导电胶，配置在第一导电层与电子元件之间以及配置在第二导电层与电子元件之间，以将第一接脚及第二接脚各自固定在第一导电层及第二导电层。
于部分实施方式中，第一软性基板具有一对短边与一对长边，且第一软性基板的短边的长度介于1mm至2.5mm。
附图说明
图1A依据本揭露内容的第一实施方式绘示无线射频纱线模组的上视示意图；
图1B绘示沿图1A的线段1B-1B'的剖面放大示意图；
图2依据本揭露内容的第二实施方式绘示无线射频纱线模组的上视示意图；
图3依据本揭露内容的第三实施方式绘示无线射频纱线模组的上视示意图；
图4依据本揭露内容的第四实施方式绘示无线射频纱线模组的上视示意图；
图5A依据本揭露内容的第五实施方式绘示无线射频纱线模组的上视示意图；
图5B绘示沿图5A的线段5B-5B'的剖面放大示意图；
图5C绘示沿图5A的线段5C-5C'的剖面放大示意图；
图6A依据本揭露内容的第六实施方式绘示无线射频纱线模组的上视示意图；
图6B绘示沿图6A的线段6B-6B'的剖面放大示意图。
具体实施方式
以下将以附图揭露本揭露内容的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露内容。也就是说，在本揭露内容部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
本揭露内容的无线射频纱线模组包括无线射频组件，从而使无线射频纱线模组具备机能性，且无线射频组件可透过封装材料包覆而具备耐水洗性及耐酸碱性。
请先看到图1A及图1B，图1A依据本揭露内容的第一实施方式绘示无线射频纱线模组100的上视示意图，而图1B绘示沿图1A的线段1B-1B'的剖面放大示意图。为了不使图1A过于复杂，图1A未绘示出封装胶的网底图案。在本实施方式中，无线射频纱线模组100包括第一软性基板110、连接层120、无线射频组件130、第一封装胶140以及第二封装胶150。
第一软性基板110为长条状。具体来说，第一软性基板110可具有一对短边与一对长边，且第一软性基板110的短边的长度例如是介于1mm至2.5mm。第一软性基板110的厚度为40μm～60μm。第一软性基板110的材料可包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(TPU)、聚亚酰胺(PI)或聚丙烯(PP)。
无线射频组件130配置在第一软性基板110上，而连接层120例如是配置在第一软性基板110及无线射频组件130之间。连接层120可为胶体，以将无线射频组件130固定在第一软性基板110上。
在本实施方式中，无线射频组件130可包括第一导电层132、第二导电层134、异方性导电胶136以及无线射频晶片138。第一导电层132以及第二导电层134共同配置在第一软性基板110上，其中第一导电层132以及第二导电层134的材料可包括金属，例如铝、锡或银。具体来说，第一导电层132以及第二导电层134可透过连接层120接合在第一软性基板110上，以防止第一导电层132以及第二导电层134自第一软性基板110脱落。此外，第一导电层132及第二导电层134各自的厚度为3μm～10μm。
可使用相同材料形成第一导电层132与第二导电层134。举例来说，可透过图案化单一材料来形成第一导电层132及第二导电层134，且所形成的第一导电层132及第二导电层134互相分离，即其之间会存在空隙139，从而避免第一导电层132及第二导电层134因接触而短路。
异方性导电胶136配置在第一导电层132、第二导电层134上，其可经由涂布的方式配置。然而，本揭露内容不以此为限，在其他实施方式中，亦可通过点胶、画胶或贴胶的方式来配置异方性导电胶136。无线射频晶片138设置在第一导电层132及第二导电层134上，其可透过热压制程以经由异方性导电胶136黏合在第一导电层132及第二导电层134上。
无线射频晶片138具有第一接脚138A及第二接脚138B，其中第一接脚138A及第二接脚138B可透过异方性导电胶136分别电性连接第一导电层132及第二导电层134。对此，由于异方性导电胶136的导电能力具方向性，故即使异方性导电胶136溢流至空隙139，也不会致使第一导电层132及第二导电层134因接触而发生短路。此外，异方性导电胶136除了可提供电性沟通效果外，亦可使无线射频晶片138的第一接脚138A及第二接脚138B各自固定在第一导电层132及第二导电层134上。
由于无线射频晶片138的运作条件与其负载阻抗有关，且负载阻抗与第一导电层132及第二导电层134的阻抗值有关，故可调整第一导电层132及第二导电层134在第一软性基板110上的延伸长度，从而调整上述负载阻抗为适于无线射频晶片138的运作条件。
在本实施方式中，第一导电层132及第二导电层134例如是长条状。第一导电层132覆盖在第一软性基板110的第一部分(即第一导电层132下方的第一软性基板110)上，而第二导电层134覆盖在第一软性基板110的第二部分(即第二导电层134下方的第一软性基板110)上。如此，第一导电层132及第二导电层134的延伸路径会分别与第一软性基板110的第一部分及第二部分的延伸路径相同。通过控制第一导电层132及第二导电层134的延伸长度，可调整第一导电层132及第二导电层134的阻抗值，从而使无线射频晶片138的负载阻抗可符合运作条件。
第一封装胶140覆盖无线射频组件130，以使无线射频组件130配置于第一软性基板110与第一封装胶140之间。更详细来说，第一封装胶140覆盖在第一软性基板110、第一导电层132、第二导电层134及无线射频晶片138上，从而使得无线射频组件130配置在第一软性基板110及第一封装胶140之间。此外，第二封装胶150可覆盖第一软性基板110，以使得第一软性基板110位于第一封装胶140与第二封装胶150之间。在本实施方式中，第一封装胶140及第二封装胶150例如是TE油墨，且第一封装胶140的厚度T1可为50μm～100μm，而第二封装胶150的厚度T2可为30μm～70μm。此外，第一封装胶140及第二封装胶150可通过涂布方式形成，例如刮刀涂布。
在上述的配置下，第一封装胶140及第二封装胶150可做为封装结构，并提供在其之间的层体及元件耐温性、耐水洗性及耐酸碱性，从而提升无线射频纱线模组100的可靠度及使用寿命。举例来说，无线射频纱线模组100可浸泡在60℃的纯水中20小时而维持原有的电性；可浸泡在100℃且pH值为12的碱浴中40分钟而维持原有的电性；或者，可浸泡在135℃且pH值为4的酸浴中4小时而维持原有的电性。另一方面，无线射频纱线模组100的层体可因其材料特性或厚度而致使具有可挠性。例如，在第一导电层132与第二导电层134是由金属形成且厚度为3μm～10μm的情况下，第一导电层132与第二导电层134会具有可挠性。因此，无线射频纱线模组100可适于做为织物的无线电子标签，且可承受例如是高温染整的制程处理。
无线射频纱线模组100中的各层体的制程也可以是透过卷对卷(Roll to Roll；R2R)制程来完成，即无线射频纱线模组100可适于量产制造。具体来说，第一导电层132、第二导电层134、第一封装胶140及第二封装胶150可以透过卷对卷制程形成在软性基板上，从而软性基板上配置有多个无线射频纱线模组，接着再透过例如是裁切制程来将多个无线射频纱线模组彼此分离。在裁切过程中，可依无线射频纱线模组后续的使用环境来决定所需要的尺寸。
请再看到图1A，在本实施方式中，第一软性基板110的短边边界及长边边界未与第一导电层132及第二导电层134的边界切齐，即第一软性基板110的边界可与第一导电层132及第二导电层134的边界间隔一段距离，以利无线射频纱线模组100进行包绕。更详细来说，由于在第一软性基板110的边界处存在一段未被导电层覆盖的区域，故可提供缓冲区以提高包绕加工性及包绕强度。
然而，本揭露内容不以此为限，在其他实施方式中，第一软性基板110也可被裁切为与第一导电层132及第二导电层134的边界呈现部分切齐或完全切齐，如图2、图3及图4所示。图2、图3及图4分别依据本揭露内容的第二实施方式、第三实施方式及第四实施方式绘示无线射频纱线模组200、300及400的上视示意图。
图2中，第一软性基板(由第一导电层232及第二导电层234覆盖)为裁切成短边边界及长边边界是与第一导电层232及第二导电层234的边界切齐，以利缩小无线射频纱线模组200的整体尺寸。图3中，第一软性基板310为裁切成短边边界是与第一导电层332及第二导电层334的边界切齐，而第一软性基板310的长边边界则是未与第一导电层332及第二导电层334的边界切齐，以利降低裁切过程的复杂度。图4中，第一软性基板410为裁切成长边边界是与第一导电层432及第二导电层434的边界切齐，而第一软性基板410的短边边界则是未与第一导电层432及第二导电层434的边界切齐，以适于在无线射频纱线模组400的两端形成额外结构。
请再看到图5A、图5B以及图5C，图5A依据本揭露内容的第五实施方式绘示无线射频纱线模组500的上视示意图，图5B绘示沿图5A的线段5B-5B'的剖面放大示意图，而图5C绘示沿图5A的线段5C-5C'的剖面放大示意图。为了不使图5A过于复杂，图5A未绘示出封装胶的网底图案，并以虚线绘示其边界轮廓。
本实施方式与第一实施方式的差异点包括：本实施方式的第一封装胶540为硅胶，且第一封装胶540包覆无线射频组件530及第一软性基板510。具体来说，在将无线射频晶片538透过异方性导电胶536贴附在第一导电层532及第二导电层534上之后，可通过含浸制程在无线射频纱线模组500周围形成第一封装胶540。此外，依据不同制程，第一软性基板510的两端也可以自第一封装胶540暴露出来。举例来说，当是由卷对卷制程在软性基板上形成多个无线射频纱线模组的时候，可于裁切前进行含浸，而在裁切之后，每一无线射频纱线模组的两端会有软性基板露出。
第一封装胶540的厚度可为200μm～900μm，在此“第一封装胶540的厚度”所指的可以是图5B的厚度T3(导电层以上的厚度)或厚度T4(软性基板以下的厚度)。透过此种厚度配置，第一封装胶540可提供无线射频组件530耐水洗及耐酸碱的效果。此外，虽图5C的第一封装胶540的轮廓是绘示成矩形，然而本揭露内容不以此为限，于其他实施方式中，第一封装胶540的轮廓也可以是圆形、椭圆形或其他多边形。
请再看到图6A以及图6B，图6A依据本揭露内容的第六实施方式绘示无线射频纱线模组600的上视示意图，而图6B绘示沿图6A的线段6B-6B'的剖面放大示意图。本实施方式与第一实施方式的差异点包括：本实施方式的第一封装胶640为压克力胶，例如环氧树脂，且无线射频纱线模组600还包括第二软性基板660以及多条外层纱线670。
第二软性基板660配置在第一封装胶640上，以覆盖第一封装胶640所形成的封装结构。第二软性基板660的材料可与第一软性基板610相同，且其例如是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(TPU)、聚亚酰胺(PI)或聚丙烯(PP)。第一封装胶640的厚度T5为120μm～270μm，而第二软性基板660的厚度为5μm～15μm。
透过上述厚度配置，第一封装胶640可提供无线射频组件630(包含第一导电层632、第二导电层634及无线射频晶片638)耐温性、耐水洗性及耐酸碱性的效果。第二软性基板660除了可进一步提供耐水洗及耐酸碱的效果以外，尚可增强结构强度，以使封装结构不会受到外层纱线670的影响。
多条外层纱线670可以经编织后包覆在无线射频纱线模组600的最外层，以加强无线射频纱线模组600整体的结构强度，从而防止无线射频纱线模组600发生断裂。多条外层纱线670可通过8字包绕编织法配置在无线射频纱线模组600的最外层。多条外层纱线670的数量例如是4～32条。当多条外层纱线670的数量越少时，则无线射频纱线模组600的生产速度越快。反之，当多条外层纱线670的数量越多时，则能提供无线射频纱线模组600更高的结构强度。换句话说，本实施方式的多条外层纱线670的数量可介于4～32条，能够同时兼顾上述生产速度及结构强度。
关于上述实施方式的无线射频纱线模组的耐温性、耐水洗性及耐酸碱性的效果可见于下表一。
表一 比较例与多个实验例的耐温性、耐水洗性及耐酸碱性的效果比较
请看到表一，表一为比较例与多个实验例的耐温性、耐水洗性及耐酸碱性的效果比较，其中比较例1为市售的片状无线射频电子标签；比较例2为有经包纱的市售的线型无线射频电子标签；实验例1的结构同于第一实施方式的结构，其为使用TE油墨(购于彩铭实业公司)封装，且整体厚度为250μm～550μm；实验例2的结构同于第五实施方式的结构，其为使用硅胶(购于3M公司)封装，且整体厚度为550μm～1800μm；实验例3的结构同于第六实施方式的结构，其为使用压克力胶(购于3M公司)封装，且整体厚度为315μm～340μm。此外，耐温及耐水洗测试是根据AATCC 61-2010 1B的测试方法，将比较例1至2及实验例1至3的试样分别放入盛装有60℃的纯水的钢杯中，经过20小时的钢杯染色试验后，再取出试样，并量测试样在信号读取距离为250厘米时的信号读取能力。耐碱性测试及耐酸性测试分别与耐温及耐水洗性测试相似，唯差异在于：耐碱性测试是以pH值12的溶液取代纯水，并且将测试温度及时间改变为100℃及40分钟；以及，耐酸性测试以pH值4的溶液取代纯水，并且将测试温度及时间改变为135℃及4小时，以更符合织物染整制程的条件。
从表一的结果发现，本揭露内容实验例1～3的无线射频纱线模组在上述耐温及耐水洗性、耐碱性及耐酸性测试后，仍可维持250厘米以上的信号读取距离，故本揭露内容实验例1～3的无线射频纱线模组可适于工业上的织物染整制程。反之，比较例1及2的市售电子标签在试验后皆呈现信号无法读取的情形，故比较例1及2的市售电子标签不具有耐温性及耐水洗性，且也不具有耐酸性及耐碱性，因而不适于织物染整制程。
综合上述，本揭露内容的无线射频纱线模组包括第一软性基板、无线射频组件以及第一封装胶，其中无线射频组件包括导电层以及无线射频晶片，并配置在第一软性基板上，而第一封装胶覆盖在第一软性基板及无线射频组件上。第一封装胶的厚度使得无线射频纱线模组可具有足够的耐温性、耐水洗性及耐酸碱性，从而无线射频纱线模组可适于织物染整制程。此外，可透过卷对卷的量产方式来制造本揭露内容的无线射频纱线模组，并且透过其中各元件的配置方式及材料使无线射频纱线模组在低厚度的情况具有足够的结构强度，从而本揭露内容的无线射频纱线模组可配置在例如是布匹或衣物服饰中。
虽然本揭露内容已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露内容，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭露内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露内容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)
1.一种无线射频纱线模组，其特征在于，包括：
第一软性基板，为长条状且厚度为40μm～60μm；
无线射频组件，配置在所述第一软性基板上，且所述无线射频组件包括：
第一导电层，配置在所述第一软性基板上且厚度为3μm～10μm，且所述第一导电层的延伸路径与所述第一软性基板的第一部分的延伸路径相同；
第二导电层，配置在所述第一软性基板上且厚度为3μm～10μm，且所述第二导电层的延伸路径与所述第一软性基板的第二部分的延伸路径相同；以及
无线射频晶片，设置在所述第一导电层及所述第二导电层上，并具有第一接脚及第二接脚，其中所述第一接脚电性连接所述第一导电层，而所述第二接脚电性连接所述第二导电层；以及
第一封装胶，覆盖所述无线射频组件，以使所述无线射频组件配置于所述第一软性基板与所述第一封装胶之间。
2.根据权利要求1所述的无线射频纱线模组，其特征在于，其中所述第一封装胶为硅胶且厚度为200μm～900μm，且所述第一封装胶包覆所述无线射频组件及所述第一软性基板。
3.根据权利要求1所述的无线射频纱线模组，其特征在于，还包括多条外层纱线，其中所述多条外层纱线经编织以包覆于所述无线射频纱线模组的最外层。
4.根据权利要求3所述的无线射频纱线模组，其特征在于，还包括连接层配置在所述第一软性基板及所述无线射频组件之间。
5.根据权利要求1所述的无线射频纱线模组，其特征在于，还包括第二软性基板，配置在所述第一封装胶上且厚度为5μm～15μm。
6.根据权利要求5所述的无线射频纱线模组，其特征在于，其中所述第一封装胶为压克力胶且厚度为120μm～270μm。
7.根据权利要求1所述的无线射频纱线模组，其特征在于，还包括第二封装胶，覆盖所述第一软性基板，其中所述第一软性基板位于所述第一封装胶与所述第二封装胶之间，且所述第一封装胶的厚度为50μm～100μm，而所述第二封装胶的厚度为30μm～70μm。
8.根据权利要求1所述的无线射频纱线模组，其特征在于，其中所述第一封装胶更覆盖所述第一软性基板。
9.根据权利要求1所述的无线射频纱线模组，其特征在于，还包括异方性导电胶，配置在所述第一导电层与所述电子元件之间以及配置在所述第二导电层与所述电子元件之间，以将所述第一接脚及所述第二接脚各自固定在所述第一导电层及所述第二导电层。
10.根据权利要求1所述的无线射频纱线模组，其特征在于，其中所述第一软性基板具有一对短边与一对长边，且所述第一软性基板的所述短边的长度介于1mm至2.5mm。
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