DE102020115539A1

DE102020115539A1 - Arrangement for a textile electronic circuit

Info

Publication number: DE102020115539A1
Application number: DE102020115539.5A
Authority: DE
Inventors: Sören Göhler; Ramin Hassan
Original assignee: GERA IDENT GmbH; GERA-IDENT GmbH
Current assignee: GERA IDENT GmbH; GERA-IDENT GmbH
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2021-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine textile elektronische Schaltung, gekennzeichnet durch ein textiles Substrat mit einer als elektrisch leitfähigen Schicht auf das textile Substrat aufgebrachten leitfähigen Struktur mit mindestens einer Antennenanordnung und mindestens einem mit der leitfähigen Struktur kontaktierten und auf dem textilen Substrat befestigten elektronischen Bauteil.The invention relates to an arrangement for a textile electronic circuit, characterized by a textile substrate with a conductive structure applied as an electrically conductive layer to the textile substrate with at least one antenna arrangement and at least one electronic component contacted with the conductive structure and attached to the textile substrate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine textile elektronische Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement for a textile electronic circuit according to the preamble of claim 1.

Textile elektronische Schaltungen sind bekannt. Diese werden insbesondere dort eingesetzt, wo elektronische Funktionen in Verbindung mit der Handhabung, Verarbeitung und dem Umgang mit textilen Materialien und daraus gefertigten Gegenständen, wie insbesondere Kleidungsstücken, erforderlich sind. Ein Beispiel hierfür sind insbesondere RFID-Antenneneinrichtungen im Textil oder die Positionierung von bestimmten Sensoriken darin.Textile electronic circuits are known. These are used in particular where electronic functions are required in connection with the handling, processing and handling of textile materials and objects made from them, such as items of clothing in particular. An example of this are in particular RFID antenna devices in the textile or the positioning of certain sensor systems in them.

Gemäß dem Stand der Technik wird bei bekannten textilen elektronischen Schaltungen ein elektronisches Bauelement, beispielsweise ein Halbleiterchip, auf einem textilen Substrat positioniert. Das textile Substrat enthält einen in das Gewebe eingewebten leitfähigen Faden mit einem bestimmten Verlauf. Das elektronische Bauelement wird mit dem eingewebten Faden kontaktiert, sodass nun durch den leitfähigen Faden das textile Substrat als Träger für das elektronische Bauelement die elektronische Schaltung realisiert. Der leitfähige Faden kann beispielsweise als RFID-Antenne fungieren, sodass die gesamte Anordnung aus textilem Substrat, elektronischem Bauelement und RFID-Antenne einen textilen so genannten RFID-Tag bildet.According to the prior art, in known textile electronic circuits, an electronic component, for example a semiconductor chip, is positioned on a textile substrate. The textile substrate contains a conductive thread woven into the fabric with a specific course. The electronic component is contacted with the woven-in thread, so that the textile substrate as a carrier for the electronic component now implements the electronic circuit through the conductive thread. The conductive thread can function, for example, as an RFID antenna, so that the entire arrangement of the textile substrate, electronic component and RFID antenna forms a textile so-called RFID tag.

Derartige textile elektronische Schaltungen sind jedoch in verschiedener Hinsicht nachteilig. Ein eingewebter elektrisch leitender Faden modifiziert eine vorhandene textile Struktur und lässt sich nicht in beliebiger Weise mit jeder gegebenen textilen Grundstruktur vereinbaren. Die so gebildeten textilen Substrate lassen sich dann nicht in beliebiger Weise für Kleidungsstücke, Funktionstextilien usw. nutzen, wie das für die bekannten, nicht modifizierten Textilien der Fall ist. Zudem weisen die elektrisch leitfähigen Fäden andere mechanische Eigenschaften als die übrigen Fäden des Textils auf, sodass es mitunter zum Bruch der eingewebten Leiterstrukturen kommen kann. Schließlich müssen bei der Fertigung des Textils, insbesondere beim Web- oder Strickvorgang, zusätzlich leitfähige Fäden vorgehalten werden, was den Fertigungsprozess des Textils in der Regel verkompliziert. Außerdem können vorhandene Textile nicht oder nur sehr aufwändig auf diese Weise funktionell nachgerüstet werden.However, textile electronic circuits of this type are disadvantageous in various respects. A woven-in electrically conductive thread modifies an existing textile structure and cannot be combined in any way with any given basic textile structure. The textile substrates formed in this way cannot then be used in any desired way for items of clothing, functional textiles, etc., as is the case for the known, unmodified textiles. In addition, the electrically conductive threads have different mechanical properties than the other threads of the textile, so that the woven-in conductor structures can occasionally break. Finally, during the production of the textile, in particular during the weaving or knitting process, conductive threads must also be kept available, which as a rule complicates the production process of the textile. In addition, existing textiles cannot be functionally retrofitted in this way, or only with great effort.

Es besteht somit die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die genannten Nachteile zu beseitigen.The object on which the invention is based is thus to eliminate the disadvantages mentioned.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Anordnung für eine textile elektronische Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Anordnung für eine textile elektronische Schaltung zeichnet sich aus durch ein textiles Substrat mit einer als elektrisch leitfähige Schicht auf das textile Substrat aufgebrachten leitfähigen Struktur mit mindestens einer Antennenanordnung und mindestens einem mit der leitfähigen Struktur kontaktierten und auf dem textilen Substrat befestigten elektronischen Bauteil.The object is achieved with an arrangement for a textile electronic circuit with the features of claim 1. The arrangement for a textile electronic circuit is characterized by a textile substrate with a conductive structure applied as an electrically conductive layer to the textile substrate with at least one Antenna arrangement and at least one electronic component contacted with the conductive structure and fastened on the textile substrate.

Erfindungsgemäß ist somit die leitfähige Struktur nicht Teil der Textilstruktur des textilen Substrats selbst, sondern als zusätzliche Beschichtung auf das textile Substrat aufgebracht, wobei mindestens ein elektronisches Bauteil mit dieser leitfähigen Struktur kontaktiert und dabei auf dem textilen Substrat befestigt ist. Durch diese Konfiguration ist es insbesondere möglich, gegebene Textile entsprechend mittels der Beschichtung nachzurüsten und zu einem Träger für eine entsprechende elektronische Schaltung in einfacher Weise auszubilden.According to the invention, the conductive structure is therefore not part of the textile structure of the textile substrate itself, but applied as an additional coating to the textile substrate, at least one electronic component being in contact with this conductive structure and being attached to the textile substrate. This configuration makes it possible, in particular, to retrofit given textiles accordingly by means of the coating and to form them in a simple manner to form a carrier for a corresponding electronic circuit.

Die leitfähige Struktur beinhaltet mindestens eine Antennenanordnung. Hierdurch wird das textile Substrat zusammen mit dem darauf angeordneten elektronischen Bauelement zu einem Mittel für eine drahtlose Datenübertragung. The conductive structure includes at least one antenna arrangement. As a result, the textile substrate, together with the electronic component arranged on it, becomes a means for wireless data transmission.

Zweckmäßigerweise besteht das textile Substrat aus einem engmaschigen, gering dehnbaren Textil, insbesondere einem Gewebe, Gewirke und/oder Gestricke. Hierdurch werden Dehnungsbrüche oder nicht leitfähige Lücken in der leitfähigen Struktur bei einer beibehaltenen Flexibilität der gesamten Anordnung vermieden.The textile substrate expediently consists of a close-meshed, low-stretch textile, in particular a woven, knitted and / or knitted fabric. This avoids expansion fractures or non-conductive gaps in the conductive structure while maintaining the flexibility of the entire arrangement.

Das gering dehnbare Gewebe ist insbesondere ein Kunstfaser- oder Naturfasergewebe oder ein Polyester-Taft.The slightly stretchable fabric is in particular a synthetic or natural fiber fabric or a polyester taffeta.

Bei einer Ausführungsform besteht die leitfähige Struktur aus einer verfestigten Paste oder einem Pulver, bestehend aus einem Binder und einem Anteil aus elektrisch leitfähigen Partikeln.In one embodiment, the conductive structure consists of a solidified paste or powder, consisting of a binder and a proportion of electrically conductive particles.

Die leitfähige Struktur ist bei einer Ausführungsform als eine gedruckte Struktur, insbesondere eine Siebdruckstruktur, oder als eine Thermotransferdruckstruktur auf dem textilen Substrat aufgebracht.In one embodiment, the conductive structure is applied as a printed structure, in particular a screen printing structure, or as a thermal transfer printing structure on the textile substrate.

Möglich ist auch eine Variante, bei der die leitfähige Struktur eine schablonierte Pulverauftragsstruktur ist. Hierbei ist das textile Substrat mit einem Pulver beaufschlagt worden, das durch eine Schablone auf das Substrat aufgebracht worden ist, wobei sich hierdurch die leitfähige Struktur ausbildet.A variant is also possible in which the conductive structure is a stenciled powder application structure. Here, the textile substrate has been exposed to a powder that has been applied to the substrate through a template, the conductive structure being formed as a result.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die leitfähige Struktur eine versinterte Struktur, insbesondere eine Lasersinterstruktur. Hierbei ist die leitfähige Struktur mittels Einwirkung eines Laserstrahls zu entsprechenden Leiterbahnen versintert worden.In a further embodiment, the conductive structure is a sintered structure, in particular a laser sintered structure. Here is the Conductive structure has been sintered by the action of a laser beam to form corresponding conductor tracks.

Es können praktisch beliebige elektronische Bauteile mit der leitfähigen Struktur kombiniert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das mindestens eine elektronische Bauteil ein RFID-Chip, ein BLE-Chip (d.h. ein so genannter Bluetooth Low Energie-Chip für eine Bluetooth-Funktionalität), ein oder mehrere Sensoren und/oder eine Batterie. Möglich ist auch ein Anzeigebauteil, wie beispielsweise eine LED oder ein Display.Practically any electronic components can be combined with the conductive structure. In various embodiments, the at least one electronic component is an RFID chip, a BLE chip (i.e. a so-called Bluetooth low energy chip for Bluetooth functionality), one or more sensors and / or a battery. A display component, such as an LED or a display, is also possible.

Je nach Ausführungsform ist das mindestens eine elektronische Bauteil über eine Lötverbindung, eine elektrisch leitfähige Klebverbindung, eine Induktionslötverbindung, eine Induktionsklebverbindung und/oder eine Ultraschallschweißverbindung mit der leitfähigen Struktur verbunden und kontaktiert.Depending on the embodiment, the at least one electronic component is connected to and contacted with the conductive structure via a soldered connection, an electrically conductive adhesive connection, an induction soldered connection, an induction adhesive connection and / or an ultrasonic welded connection.

Die Anordnung der textilen elektronischen Schaltung als bei einer Ausführungsform als ein textiler Datenträger, insbesondere ein textiler Funkdatenträger, ausgebildet.In one embodiment, the arrangement of the textile electronic circuit is designed as a textile data carrier, in particular a textile radio data carrier.

Als weitere Ausgestaltung kann die textile elektronische Schaltung mit einer aufgeklebten textilen Deckschicht überdeckt sein.As a further embodiment, the textile electronic circuit can be covered with a glued-on textile cover layer.

Ergänzend kann das mindestens eine elektronische Bauteil und/oder dessen Kontaktierung mit einer flexiblen Abdeckung, insbesondere einem Silikondom, überzogen sein. Die gesamte Anordnung gewinnt hierdurch an mechanischer Widerstandsfähigkeit.In addition, the at least one electronic component and / or its contacting can be covered with a flexible cover, in particular a silicone dome. The entire arrangement gains mechanical resistance as a result.

Schließlich kann bei einer Variante das textile Substrat und/oder die textile Deckschicht eine außenseitige hydrophobe Beschichtung aufweisen. Hierdurch wird ein Wasser- und Wetterschutz realisiert.Finally, in one variant, the textile substrate and / or the textile cover layer can have a hydrophobic coating on the outside. This creates water and weather protection.

Bei einer Ausführungsform weist mindestens eines der in der Schaltung angeordneten elektronischen Bauteile eine Funkschnittstelle auf. Dadurch wird ein getrennter Funkchip als ein separates elektronisches Bauteil eingespart. Diese kann natürlich in eine MCU oder ein sonstiges Bauteil integriert sein.In one embodiment, at least one of the electronic components arranged in the circuit has a radio interface. This saves a separate radio chip as a separate electronic component. This can of course be integrated into an MCU or some other component.

Die vorgenannte Anordnung ist insbesondere zur Verwendung als eine drahtlose textile Sensoreinrichtung vorgesehen. Auch ist eine Verwendung als drahtloser textiler Speicher und/oder als drahtloser textiler Transponder möglich.The aforementioned arrangement is intended in particular for use as a wireless textile sensor device. Use as a wireless textile memory and / or as a wireless textile transponder is also possible.

Die vorgenannte Anordnung ist außerdem zur Verwendung als eine drahtlose textile Anzeigeeinrichtung vorgesehen.The aforementioned arrangement is also intended for use as a wireless textile display device.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die beigefügten 1 bis 5. Es werden für gleiche oder gleichwirkende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet.The invention is to be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. The attached ones serve for clarification 1 to 5 . The same reference numerals are used for parts that are the same or have the same effect.

Es zeigt:

1 einen beispielhaften Grundaufbau,
1a einen beispielhaften erweiterten Grundaufbau,
2 einen beispielhaften Aufbau eines textilen Dualfrequenz-RFID-Labels,
3 einen beispielhaften Aufbau eines textilen UHF-RFID Datenloggers,
4 eine Darstellung des Datenloggers aus 3 im Querschnitt,
4a eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels mit einem Displaybauteil mit integrierter Funkschnittstelle,
4b eine Darstellung eines Auführungsbeispiels mit einem Sensorbauteil mit integrierter Funkschnittstelle,
5 eine beispielhafte Darstellung eines RFID-Labels mit einer textilen Deckschicht und einer hydrophoben Beschichtung im Schnitt,
6 eine beispielhafte Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines RFID-Chips mit einer flächigen Antennenanordnung.

It shows:

1 an exemplary basic structure,
1a an exemplary extended basic structure,
2 an exemplary structure of a textile dual-frequency RFID label,
3rd an exemplary structure of a textile UHF-RFID data logger,
4th a representation of the data logger 3rd in cross section,
4a a representation of an embodiment with a display component with an integrated radio interface,
4b an illustration of an exemplary embodiment with a sensor component with an integrated radio interface,
5 an exemplary representation of an RFID label with a textile cover layer and a hydrophobic coating in section,
6th an exemplary representation of a further embodiment of an RFID chip with a planar antenna arrangement.

1 zeigt einen beispielhaften Grundaufbau der erfindungsgemäßen Anordnung. Vorgesehen ist ein textiles Substrat 1 mit einer leitfähigen Struktur 2. Ein Teil der leitfähigen Struktur ist als eine Antenne 4 ausgebildet. Vorgesehen ist weiterhin ein RFID-Chip 6. Anstelle des RFID-Chips 6 kann natürlich auch ein äquivalenter Chip vorgesehen sein, der mit der Antenneneinrichtung zusammenwirken kann. 1 shows an exemplary basic structure of the arrangement according to the invention. A textile substrate is provided 1 with a conductive structure 2 . Part of the conductive structure is called an antenna 4th educated. An RFID chip is also provided 6th . Instead of the RFID chip 6th An equivalent chip can of course also be provided which can interact with the antenna device.

Möglich kann anstelle des RFID-Chips natürlich auch ein beliebiges elektronisches Bauteil, dass nicht zur eigentlichen Signalverarbeitung dient, in der Schaltung vorgesehen sein. Das elektronische Bauteil kann beispielsweise ein einzelner Akku sein, der über die Antenne 4 induktiv aufgeladen wird.Instead of the RFID chip, any electronic component that is not used for the actual signal processing can of course also be provided in the circuit. The electronic component can be, for example, a single battery that is connected to the antenna 4th is inductively charged.

1a zeigt einen beispielhaften erweiterten Grundaufbau der erfindungsgemäßen Anordnung. Die Anordnung enthält das textile Substrat 1 mit der leitfähigen Struktur 2 und mehreren elektronischen Bauelementen 3. Die leitfähige Struktur bildet hier zum einen den Abschnitt für die Antenne 4 sowie weitere Leiterbahnen 5 aus. Die elektronischen Bauelemente 3 sind hier im Einzelnen als der RFID-Chip 6, einen Sensor 6a, beispielsweise einem Magnetfeldsensor oder einem Temperatursensor, und einen weiteren Integrierten Schaltkreis 7 ausgeführt, der beispielsweise ein Speicherchip sein kann. 1a shows an exemplary expanded basic structure of the arrangement according to the invention. The arrangement contains the textile substrate 1 with the conductive structure 2 and several electronic components 3rd . On the one hand, the conductive structure forms the section for the antenna 4th as well as further conductor tracks 5 out. The electronic components 3rd are here in detail as the RFID chip 6th , a sensor 6a , for example a magnetic field sensor or a temperature sensor, and a another integrated circuit 7th executed, which can be, for example, a memory chip.

Ist nur ein elektronische Bauteil vorhanden, so kann dieses eine integrierte Funkschnittstelle aufweisen. So können beispielsweise entsprechend integrierte Schaltungen als elektronisches Bauteil vorgesehen sein. Möglich sind hier beispielsweise Displays und/oder Sensoriken mit Funkschnittstelle, die als Ganzes und als einziges Bauteil entsprechend auf dem Substrat angeordnet ist.If there is only one electronic component, it can have an integrated radio interface. For example, correspondingly integrated circuits can be provided as electronic components. For example, displays and / or sensor systems with radio interfaces, which are arranged as a whole and as a single component, are accordingly possible on the substrate.

Als textiles Substrat wird zweckmäßigerweise ein Gewebe verwendet, das möglichst engmaschig ist und sich nur wenig dehnen lässt. Die Engmaschigkeit sichert dabei eine hinreichend durchgängige Oberflächenstruktur ohne Unterbrechungen und Löcher. Die geringe Dehnfähigkeit verhindert in den Grenzen der Dehnbarkeit der leitfähigen Beschichtungen ein Strecken der Leiterbahnen mit der Gefahr eines Bruches. Ansonsten wird an das Gewebe als solches keine weitere Anforderung gestellt. Es versteht sich, dass das Gewebe elektrisch isolierend ist.A fabric that is as close-meshed as possible and can only be stretched a little is expediently used as the textile substrate. The close mesh ensures a sufficiently continuous surface structure without interruptions and holes. The low elasticity prevents, within the limits of the elasticity of the conductive coatings, a stretching of the conductor tracks with the risk of breakage. Otherwise, no further requirements are placed on the fabric as such. It goes without saying that the tissue is electrically insulating.

In Betracht kommen als Gewebe für das textile Substrat PES- oder sonstige Kunstfasern, aber auch Baumwollstoffe oder andere Naturfasern. PES steht hierbei als Abkürzung für Polyester. Möglich ist auch die Verwendung von Taft beispielsweise aus Polyester und/oder Polyamid. Derartige Gewebe können auch zur Abdeckung der Anordnung verwendet werden. Sie können auch zusätzlich hydrophob beschichtet sein.Possible fabrics for the textile substrate are PES or other synthetic fibers, but also cotton fabrics or other natural fibers. PES is an abbreviation for polyester. It is also possible to use taffeta made of polyester and / or polyamide, for example. Such fabrics can also be used to cover the arrangement. They can also have a hydrophobic coating.

Die leitfähigen Strukturen 2 bestehen beispielsweise aus einer Paste oder einem Pulver. Die Paste und das Pulver sind nachträglich verfestigt. Vorgesehen sind hier Mischungen aus einer Binderkomponente und einer Komponente aus leitfähigen Partikeln, beispielsweise aus Silber oder Kupfer. Die Paste oder das Pulver werden über einen Siebdruck, einen Pulverauftrag, ein selektives Lasersintern, einen Thermotransferdruck oder dergleichen andere additive Verfahren auf das textile Substrat aufgetragen und später verfestigt.The conductive structures 2 consist for example of a paste or a powder. The paste and powder are subsequently solidified. Mixtures of a binder component and a component made of conductive particles, for example made of silver or copper, are provided here. The paste or powder is applied to the textile substrate via screen printing, powder application, selective laser sintering, thermal transfer printing or the like, other additive processes, and then solidified.

Die elektrisch leitfähige Beschichtung hat den Vorteil einer effizienteren und damit kostengünstigeren Fertigung. Zusätzlich ist das Aufbringen von elektronischen Bauelementen einfacher.The electrically conductive coating has the advantage of a more efficient and thus more cost-effective production. In addition, the application of electronic components is easier.

Von Bedeutung ist dabei die Homogenität der geschaffenen Beschichtung in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Textilsubstrates. Bei einem zu inhomogenen, insbesondere mit niedriger Fadendichte, einer unebenen Oberfläche oder großen Maschen wird die elektrische Leitfähigkeit bzw. der Flächenwiderstand der Beschichtung ungünstig beeinflusst. Bedeutsam ist außerdem die Kantenschärfe der gefertigten Struktur. Eine hohe Kantenschärfe sichert eine hinreichend gute Isolation zwischen den Leiterbahnen bei geringen Abständen und definiert somit die Größe der minimal fertigbaren Strukturen. Es ist jedoch möglich, bei Beachtung der entsprechenden Randbedingungen die fertigbaren Strukturen möglichst klein auszuführen, sodass insbesondere eine Direktbestückung eines gehäuselosen ICs auf einen Footprint mit einer Lücke im mittleren bis niedrigen 3-stelligen µm-Bereich möglich ist.What is important here is the homogeneity of the coating created, depending on the properties of the textile substrate. If the surface is too inhomogeneous, in particular with a low thread density, an uneven surface or a large mesh, the electrical conductivity or the sheet resistance of the coating is adversely affected. The sharpness of the edges of the finished structure is also important. A high edge definition ensures a sufficiently good insulation between the conductor tracks with small distances and thus defines the size of the minimally producible structures. It is possible, however, to make the structures that can be manufactured as small as possible, taking the corresponding boundary conditions into account, so that, in particular, a housing-less IC can be fitted directly onto a footprint with a gap in the mid to low 3-digit µm range.

Des Weiteren hat die Homogenität der Beschichtung durch ihre veränderten elektrischen Parameter insbesondere einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften der gefertigten Funkantenne und damit auf die Performance und/oder Reichweite des Funkdatenträgers. Die Antenne ist optimiert bezüglich der erforderlichen Resonanzfrequenz und der Eingangsimpedanz, welche im Wesentlichen von der verwendeten Geometrie (Dipollänge, Schichtdicke usw.) abhängen und an den verwendeten Chip angepasst sind.Furthermore, due to its changed electrical parameters, the homogeneity of the coating has in particular a significant influence on the properties of the manufactured radio antenna and thus on the performance and / or range of the radio data carrier. The antenna is optimized with regard to the required resonance frequency and the input impedance, which essentially depend on the geometry used (dipole length, layer thickness, etc.) and are adapted to the chip used.

Die leitfähigen Strukturen verbinden die elektronischen Bauteile 3 miteinander elektrisch leitend und bilden gleichzeitig die Antennenanordnung 4 aus. Die Antennenanordnung kann als RFID-HF, RFID-UHF, RFID-NFC, RFID-Dualfrequenz, als eine BLE-Antenne oder eine sonstige Antenne ausgebildet sein.The conductive structures connect the electronic components 3rd electrically conductive with each other and at the same time form the antenna arrangement 4th out. The antenna arrangement can be designed as an RFID-HF, RFID-UHF, RFID-NFC, RFID dual frequency, as a BLE antenna or some other antenna.

Die elektronischen Bauelemente 3 sind beispielsweise mittels eines Reflow-Lötens oder einer elektrisch leitfähigen Klebverbindung auf die leitfähigen Strukturen 2 aufgesetzt. Neben oder anstatt der bereits genannten Bauelemente können ebenfalls auch Batterieelemente aufgesetzt sein. Möglich ist weiterhin auch eine flexible Abdeckung der gesamten oder teilweisen Anordnung, wie weiter unten noch genauer erläutert wird.The electronic components 3rd are for example by means of reflow soldering or an electrically conductive adhesive connection to the conductive structures 2 put on. In addition to or instead of the components already mentioned, battery elements can also be attached. A flexible covering of the entire or partial arrangement is also possible, as will be explained in more detail below.

2 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines textilen Dualfrequenz-RFID-Labels. Das Label besteht auch hier aus den Grundkomponenten textiles Substrat 1, leitfähige Strukturen 2 und elektronisches Bauelement 3. Im hier vorliegenden Fall bestehen die leitfähigen Strukturen 2 aus einer Dualfrequenz-RFID-Antennenanordnung mit deiner RFID-UHF-Antenne 8 und einer HF- oder NFC-Antennenanordnung 9. Diese sind entsprechend der benutzten elektromagnetischen Übertragungsfrequenzen unterschiedlich ausgestaltet. Als elektronisches Bauelement ist im hier vorliegenden Beispiel ein RFID-Dual-Chip 10 vorgesehen, der entweder als HF/UHF-Chip oder NFC/UHF-Chip ausgeführt ist. 2 shows an exemplary structure of a textile dual-frequency RFID label. Here, too, the label consists of the basic components of the textile substrate 1 , conductive structures 2 and electronic component 3rd . In the present case, the conductive structures exist 2 from a dual frequency RFID antenna array with your RFID UHF antenna 8th and an HF or NFC antenna arrangement 9 . These are designed differently according to the electromagnetic transmission frequencies used. In the present example, an RFID dual chip is used as the electronic component 10 provided, which is designed either as an HF / UHF chip or NFC / UHF chip.

Die Realisierung der leitfähigen Strukturen, die Gestaltung des textilen Substrates sowie die Befestigung des Chips entsprechen den in Bezug auf 1 genannten Lösungen.The implementation of the conductive structures, the design of the textile substrate and the attachment of the chip correspond to those in relation to 1 mentioned solutions.

3 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines textilen UHF-RFID Datenloggers. Dieser weist ebenfalls das textile Substrat 1, die leitfähigen Strukturen 2 und elektronische Bauelemente 3 auf. Als leitfähige Struktur ist hier eine UHF-RFID-Antenne 11 vorgesehen, zusammen mit den entsprechenden Leiterbahnen. Die elektronischen Bauelemente 3 umfassen im hier vorliegenden Beispiel eine Batterie 12, einen Sensor 13 und einen UHF-RFID-Chip 14. Zusätzlich ist ein Loch 15 zum Anhängen des Datenloggers an einen Gegenstand vorgesehen. 3rd shows an exemplary structure of a textile UHF-RFID data logger. This also shows the textile substrate 1 who have favourited Conductive Structures 2 and electronic components 3rd on. The conductive structure here is a UHF RFID antenna 11 provided, together with the corresponding conductor tracks. The electronic components 3rd comprise a battery in the present example 12th , a sensor 13th and a UHF RFID chip 14th . In addition, there is a hole 15th intended for attaching the data logger to an object.

4 zeigt eine Darstellung des Datenloggers aus 3 im Querschnitt. Die Batterie 12 ist im hier vorliegenden Fall als eine siebgedruckte Anordnung auf das textile Substrat, genauer gesagt, auf die darauf befindliche leitfähige Struktur 2 und somit die Antenne 11 aufgebracht. Der UHF-RFID-Chip 14 ist mittels einer leitfähigen Klebverbindung mit der leitfähigen Struktur 2 kontaktiert und auf dem textilen Substrat befestigt. Der Sensor 13 ist dann verlötet. Als textiles Substrat 1 wird ein Polyester-Taft-Gewebe verwendet. 4th shows a representation of the data logger 3rd in cross section. The battery 12th is in the present case as a screen-printed arrangement on the textile substrate, more precisely, on the conductive structure located on it 2 and thus the antenna 11 upset. The UHF RFID chip 14th is by means of a conductive adhesive bond with the conductive structure 2 contacted and attached to the textile substrate. The sensor 13th is then soldered. As a textile substrate 1 a polyester taffeta fabric is used.

Als elektronische Bauelemente können auch Steuerungselemente und/oder Anzeigen verwendet werden. So können beispielsweise externe Geräte direkt oder indirekt angesteuert werden, während als Anzeigeelemente LED oder Displays in verschiedenen Ausführungen auf dem Textilen Substrat befestigt und kontaktiert werden können.Control elements and / or displays can also be used as electronic components. For example, external devices can be controlled directly or indirectly, while LEDs or displays in various designs can be attached and contacted as display elements on the textile substrate.

Die 4a und 4b zeigen entsprechende Beispiele. 4a zeigt ein textiles Substrat 1 mit einer leitfähigen Struktur 2, die abschnittsweise als Antennenanordnung 4 ausgeführt ist. Das textile Substrat enthält in 4a ein Display 19, das im hier vorliegenden Beispiel als eine Siebensegment-Anzeige ausgeführt ist. Das Display enthält intern eine Funkschnittstelle, beispielsweise eine RFID-Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle. Sie kann somit direkt über die Antennenanordnung 4 direkt ohne ein weiteres Bauteil mit externen Geräten kommunizieren.The 4a and 4b show examples. 4a shows a textile substrate 1 with a conductive structure 2 , the sections as an antenna arrangement 4th is executed. The textile substrate contains in 4a a display 19th , which in the present example is designed as a seven-segment display. The display contains a radio interface internally, for example an RFID interface or a Bluetooth interface. You can thus directly over the antenna arrangement 4th communicate directly with external devices without an additional component.

4b zeigt ein textiles Substrat 1 mit einer leitfähigen Struktur 2, die ebenfalls abschnittsweise als Antennenanordnung 4 ausgeführt ist. Das textile Substrat enthält in 4b einen Sensor 20 mit einer internen Funkschnittstelle. Diese kann ebenfalls eine RFID- oder Bluetooth-Schnittstelle sein. Der Sensor 20 kann somit direkt über die Antennenanordnung 4 direkt ohne ein weiteres Bauteil mit externen Geräten kommunizieren. Der Sensor 20 kann an sich ein Sensor für beliebige Messgrößen sein. Möglich ist hier insbesondere ein Näherungssensor, der beispielsweise die Anwesenheit einer Person registriert, oder ein Lagesensor, die die Position eines Objektes im Raum erfasst. Zusammen mit dem textilen Substrat kann der Sensor mit äußeren textilen Oberflächen verbunden, beispielsweise vernäht oder verklebt, werden. 4b shows a textile substrate 1 with a conductive structure 2 , also in sections as an antenna arrangement 4th is executed. The textile substrate contains in 4b a sensor 20th with an internal radio interface. This can also be an RFID or Bluetooth interface. The sensor 20th can thus directly via the antenna arrangement 4th communicate directly with external devices without an additional component. The sensor 20th can in itself be a sensor for any measured variables. In particular, a proximity sensor that registers the presence of a person, for example, or a position sensor that detects the position of an object in space is possible here. Together with the textile substrate, the sensor can be connected to external textile surfaces, for example sewn or glued.

Die Ausführungsbeispiele aus den 4a und 4b sind beispielsweise im Automobilbau und dort bei der Innenausstattung von Fahrzeugen sehr vorteilhaft. So können beispielsweise Näherungssensoren in Sitzpolster oder im Himmel des Fahrzeugs integriert werden, und es ist auch möglich diese auf dem Armaturenbrett aufzukleben oder in anderer Weise zu befestigen. Die Näherungssensoren können zum Beispiel die Personenanzahl im Fahrzeug und die Besetzung der verfügbaren Sitzkapazitäten erfassen und über die Funkverbindung an den Bordcomputer des Fahrzeugs übermitteln, der daraufhin die Einstellung der Fahrzeugscheinwerfer anpasst.The embodiments from the 4a and 4b are, for example, very advantageous in automobile construction and there for the interior fittings of vehicles. For example, proximity sensors can be integrated in seat cushions or in the headliner of the vehicle, and it is also possible to glue them to the dashboard or to fasten them in some other way. The proximity sensors can, for example, record the number of people in the vehicle and the occupancy of the available seating capacities and transmit them via the radio link to the vehicle's on-board computer, which then adjusts the setting of the vehicle's headlights.

5 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines RFID-Labels mit einer textilen Deckschicht und einer hydrophoben Beschichtung. Das textile Substrat 1 besteht in dem hier gegebenen Beispiel aus einem PES-Gewebe. Dieses ist mit der leitfähigen Struktur 2 in der vorher beschriebenen Weise versehen. In diesem Beispiel ist als elektronisches Bauelement 3 ein RFID-Chip, insbesondere ein RFID-Dual-Chip mittels ICP mit der leitfähigen Struktur verklebt. Der RFID-Chip ist mit einer flexiblen Einhausung 15a, beispielsweise mit einem Silikon-Dom, überdeckt. Die gesamte Anordnung aus leitfähiger Struktur 2 und elektronischem Bauelement 3 mit flexibler Einhausung 15a ist mit einer Kleberschicht 16 überdeckt. Diese Kleberschicht bildet einerseits ein Vergussmaterial für die auf dem textilen Substrat befindliche elektronische Schaltung und fixiert andererseits eine Deckschicht 17, die die gesamte elektronische Schaltung überdeckt. Die Kleberschicht ist bei einer vorteilhaften Gestaltung als eine elastische Schicht ausgeführt. Die Deckschicht 17 kann dabei aus dem gleichen Textilmaterial wie das textile Substrat bestehen, im hier vorliegenden Beispiel somit ein PES-Gewebe sein. 5 shows an exemplary representation of an RFID label with a textile cover layer and a hydrophobic coating. The textile substrate 1 consists of a PES fabric in the example given here. This is with the conductive structure 2 provided in the manner previously described. In this example it is an electronic component 3rd an RFID chip, in particular an RFID dual chip, glued to the conductive structure by means of ICP. The RFID chip has a flexible housing 15a , for example with a silicone dome, covered. The entire arrangement of conductive structure 2 and electronic component 3rd with flexible housing 15a is with an adhesive layer 16 covered. This adhesive layer forms, on the one hand, a potting material for the electronic circuit located on the textile substrate and, on the other hand, fixes a cover layer 17th covering the entire electronic circuit. In an advantageous configuration, the adhesive layer is designed as an elastic layer. The top layer 17th can consist of the same textile material as the textile substrate, in this example a PES fabric.

Zusätzlich ist diese gesamte Anordnung beidseitig mit einer hydrophoben Beschichtung 18 versehen.In addition, this entire arrangement has a hydrophobic coating on both sides 18th Mistake.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer flächigen leitfähigen Struktur 2, die mit einem elektronischen Bauteil, insbesondere mit einem RFID-Chip 6 als Antenne fungieren kann. 6 zeigt beispielhaft, dass die leitfähige Struktur nicht nur als schmale Leiterbahn, sondern auch hinreichend flächig auf das textile Substrat 1 aufgebracht sein kann und ebenfalls als Antenne wirksam ist. 6th shows an embodiment with a planar conductive structure 2 with an electronic component, in particular with an RFID chip 6th can act as an antenna. 6th shows by way of example that the conductive structure is not only a narrow conductor track, but also a sufficiently flat surface on the textile substrate 1 can be applied and is also effective as an antenna.

Derartige Anordnungen können somit je nach Erfordernis anwendungsorientiert gestaltet werden. Deren Anwendungen erstrecken sich beispielsweise in den medizinischen Bereich, insbesondere in den Bereich medizinischer Sensortechnik und medizinischer Funktionstextilien. Möglich ist auch eine Verwendung im Bereich der Bekleidung, beispielsweise für ein Zusammenwirken der elektronischen Schaltung auf dem textilen Träger mit einem im Bereich der Bekleidung mitgeführten Kommunikationsendgerät. Schließlich sind die genannten Anordnungen auch für Funktionstextilien und Funktionsbekleidung verwendbar.Such arrangements can thus be designed in an application-oriented manner depending on the requirements. Their applications extend, for example, in the medical field, in particular in the field of medical sensor technology and medical functional textiles. Use in the area of clothing is also possible, for example for the interaction of the electronic circuit on the textile carrier with a communication terminal carried in the area of clothing. Finally, the arrangements mentioned can also be used for functional textiles and functional clothing.

Die erfindungsgemäße Anordnung wurde anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im Rahmen fachmännischen Handelns sind weitere Ausgestaltungen möglich.The arrangement according to the invention was explained in more detail using exemplary embodiments. Further embodiments emerge from the subclaims. Further configurations are possible within the framework of professional action.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: textiles Substrattextile substrate
22: leitfähige Strukturconductive structure
33: elektronisches Bauelementelectronic component
44th: Antenneantenna
55: LeiterbahnTrack
66th: RFID-ChipRFID chip
6a6a: Sensorsensor
77th: Integrierter SchaltkreisIntegrated circuit
88th: RFID-UHF-AntenneRFID UHF antenna
99: HF- oder NFC-AntennenanordnungHF or NFC antenna arrangement
1010: RFID-Dual-ChipRFID dual chip
1111: UHF-RFID-AntenneUHF RFID antenna
1212th: Batteriebattery
1313th: Sensorsensor
1414th: UHF-RFID-ChipUHF RFID chip
1515th: Lochhole
15a15a: flexible Einhausungflexible enclosure
1616: KleberschichtAdhesive layer
1717th: Textile DeckschichtTextile top layer
1818th: Hydrophobe BeschichtungHydrophobic coating
1919th: Displayelement mit integrierter FunkschnittstelleDisplay element with integrated radio interface
2020th: Sensor mit integrierter FunkschnittstelleSensor with integrated radio interface

Claims

Arrangement for a textile electronic circuit, characterized by a textile substrate (1) with a conductive structure (2) applied as an electrically conductive layer to the textile substrate with at least one antenna arrangement and at least one in contact with the conductive structure and attached to the textile substrate electronic component (3).

Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the textile substrate (1) consists of a close-meshed, preferably low-stretch textile, woven, knitted or knitted fabric.

Arrangement according to Claim 2 , characterized in that the slightly stretchable fabric is a synthetic or natural fiber fabric or a polyester taffeta.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive structure (2) consists of a solidified paste or a powder, consisting of a binder and a proportion of electrically conductive particles.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive structure (2) is applied to the textile substrate as a printed structure, in particular a screen printing structure or as a thermal transfer printing structure.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive structure (2) is a stenciled powder application structure.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive structure (2) is a sintered structure, in particular a laser sintered structure.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one electronic component (3) is a wireless transponder device, in particular an RFID chip, a BLE chip, one or more sensors, one or more control elements, one or more display components, in particular LED and / or displays, and / or a battery.

Arrangement according to Claim 1 or 8th , characterized in that the at least one electronic component (3) is connected and contacted with the conductive structure (2) via a soldered connection, an electrically conductive adhesive connection, an induction soldering connection, an induction adhesive connection and / or an ultrasonic welding connection.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the textile electronic circuit is designed as a textile data carrier, in particular a textile radio data carrier.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the textile electronic circuit is covered with a glued-on textile cover layer (17).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one electronic component (3) and / or its contact is covered with a flexible housing (15a), in particular a silicone dome.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the textile substrate (1) and / or the textile cover layer (17) has an outer hydrophobic coating (18).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one electronic component (3) has a radio interface integrated in the component.

Use of an arrangement according to one of the preceding claims as a wireless textile sensor device.

Use of an arrangement according to one of the preceding claims as a wireless textile display device.

Use of an arrangement according to one of the preceding claims as a wireless textile transponder and / or storage device.