KR20200033162A - 전기 컴포넌트들을 갖는 패브릭 물품들 - Google Patents

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디디오 브이. 고메스
벤자민 제이. 그레나
스티븐 제이. 키팅
데이비드 엠. 킨들런
모리스 피. 메이
다니엘 에이. 포드헤이니
앤드류 엘. 로젠버그
다니엘 디. 선샤인
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Abstract

패브릭 기반 물품은 재료의 얽혀 있는 스트랜드들로 형성된 패브릭을 포함할 수 있다. 패브릭은 포켓을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제1 및 제2 패브릭 층들을 포함할 수 있다. 초기에, 포켓은 제1 및 제2 패브릭 층들에 의해 완전히 인클로징될 수 있다. 포켓이 폐쇄되기 전에 심이 포켓 내에 배치될 수 있다. 개구부가 포켓 내의 도전성 스트랜드를 노출시키도록 제1 패브릭 층에 형성될 수 있다. 심은 커팅 툴이 제2 패브릭 층까지 완전히 커팅하는 것을 방지할 수 있다. 제1 패브릭 층에 구멍을 커팅한 후에, 심이 제거될 수 있고, 전기 컴포넌트가 포켓 내의 도전성 스트랜드에 솔더링될 수 있다. 폴리머 재료가 전기 컴포넌트를 봉지하도록 포켓 내로 주입될 수 있다. 폴리머 재료는 주변 포켓 벽들과 인터로킹할 수 있다.

Description

전기 컴포넌트들을 갖는 패브릭 물품들{FABRIC ITEMS WITH ELECTRICAL COMPONENTS}
본 출원은, 2019년 5월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/415,486호, 및 2018년 9월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/733,461호에 대한 우선권을 주장하며, 이 미국 출원들은 이로써 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 패브릭 기반 물품들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기 컴포넌트들을 갖는 패브릭 기반 물품들에 관한 것이다.
패브릭을 사용하여 가방들, 가구, 의류, 웨어러블 전자 디바이스들, 및 다른 물품들을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구성들에서, 전기 회로부를 패브릭에 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 그렇지만, 주의를 기울이지 않으면, 패브릭 기반 물품들은 원하는 특징들을 제공하지 않을 수 있다. 예를 들어, 패브릭 기반 물품들은 부피가 크고, 무거우며, 매력적이지 않고, 손상에 민감한 회로부를 포함할 수 있다.
패브릭 기반 물품은 재료의 얽혀 있는 스트랜드들로 형성된 패브릭을 포함할 수 있다. 패브릭은 포켓을 형성하기 위해 얽히게 되는 제1 및 제2 패브릭 층들을 포함할 수 있다. 직조(weaving) 동안, 포켓이 폐쇄되기 전에 심(shim)이 포켓 내에 배치될 수 있다. 심이 포켓 내에 배치된 후에, 포켓이 폐쇄될 수 있다.
커팅 툴은 포켓 내의 도전성 스트랜드를 노출시키도록 제1 패브릭 층에 개구부를 생성하는 데 사용될 수 있다. 심은 커팅 툴이 제2 패브릭 층까지 완전히(all the way through) 커팅하는 것을 방지할 수 있다. 제1 패브릭 층에 구멍을 커팅한 후에, 심이 제거될 수 있고, 전기 컴포넌트가 포켓 내의 도전성 스트랜드에 솔더링될 수 있다. 폴리머 재료가 전기 컴포넌트를 봉지(encapsulate)하도록 포켓 내로 주입될 수 있다. 폴리머 재료는 주변 포켓 벽들과 인터로킹(interlocking)할 수 있다.
일부 구성들에서, 커팅 툴은 제1 및 제2 패브릭 층들에 개구부들을 생성할 수 있다. 상이한 치수들 또는 형상들을 갖는 개구부들을 생성하기 위해, 하나 이상의 심은 커팅 툴이 패브릭의 다른 쪽 측면까지 완전히 커팅하는 것을 방지하는 데 사용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 직조된(woven) 패브릭의 측면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 편직된(knit) 패브릭의 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 예시적인 패브릭 기반 물품의 개략 다이어그램이다.
도 4는 일 실시예에 따른 패브릭 기반 물품을 형성하기 위한 예시적인 장비의 다이어그램이다.
도 5는 일 실시예에 따른 포켓 내에 마운팅된 전기 컴포넌트를 갖고 봉지재(encapsulant)로 충전된 패브릭 개구부를 갖는 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 포켓 내에 마운팅된 전기 컴포넌트를 갖고 봉지재로 충전된 제1 및 제2 패브릭 개구부들을 갖는 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 심이 포켓 내에 어떻게 배치될 수 있는지를 보여주는 도 5에 도시된 타입의 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 심이 어떻게 커팅 툴이 오버랩하는 패브릭 층을 관통하는 것을 방지할 수 있는지를 보여주는 도 5에 도시된 타입의 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 전기 컴포넌트가 어떻게 포켓 내의 도전성 스트랜드에 솔더링될 수 있는지를 보여주는 도 5에 도시된 타입의 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 다수의 심들이 포켓 내에 어떻게 배치될 수 있는지를 보여주는 도 6에 도시된 타입의 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 다수의 심들이 어떻게 커팅 툴이 오버랩하는 패브릭 층들을 관통하는 것을 방지할 수 있는지를 보여주는 도 6에 도시된 타입의 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전기 컴포넌트가 어떻게 포켓 내의 도전성 스트랜드에 솔더링될 수 있는지를 보여주는 도 6에 도시된 타입의 예시적인 패브릭 기반 물품의 측단면도이다.
물품들은 패브릭을 포함할 수 있다. 예시적인 직조된 패브릭(12)의 측단면도가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 패브릭(12)은 날실 스트랜드들(warp strands)(20A) 및 씨실 스트랜드들(weft strands)(20B)과 같은 스트랜드들(20)을 포함할 수 있다. 도 1의 예시적인 구성에서, 패브릭(12)은 직조된 스트랜드들(20)의 단일 층을 갖는다. 원하는 경우, 다층 패브릭 구조물들이 패브릭(12)에 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 패브릭(12)은 편직된 패브릭일 수 있다. 도 2의 예시적인 구성에서, 패브릭(12)은 인터로킹 루프들의 수평으로 연장되는 열들(코스들(courses)(22)) 및 수직으로 연장되는 웨일들(wales)(24)을 형성하는 단일 층의 편직된 스트랜드들(20)을 갖는다. 원하는 경우, 다른 타입의 편직된 패브릭이 물품(10)에 사용될 수 있다.
예시적인 패브릭 기반 물품이 도 3에 도시되어 있다. 패브릭 기반 물품(10)은, 랩톱 컴퓨터, 임베디드 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 또는 다른 핸드헬드 또는 휴대용 전자 디바이스와 같은 전자 디바이스 또는 전자 디바이스의 액세서리, 손목 시계 디바이스, 펜던트(pendant) 디바이스, 헤드폰 또는 이어피스(earpiece) 디바이스, 사용자의 머리에 착용되는 안경 또는 다른 장비에 임베딩된 디바이스, 또는 다른 웨어러블 또는 소형 디바이스와 같은 보다 작은 디바이스, 텔레비전, 임베디드 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게이밍 디바이스, 내비게이션 디바이스, 리모콘, 패브릭 기반 물품(10)이 키오스크 내에, 자동차, 비행기, 또는 다른 차량 내에 마운팅되는 시스템과 같은 임베디드 시스템, 다른 전자 장비일 수 있거나, 이러한 디바이스들 중 둘 이상의 기능을 구현하는 장비일 수 있다. 원하는 경우, 물품(10)은 전자 장비의 착탈식 외부 케이스일 수 있거나, 스트랩일 수 있거나, 손목 밴드 또는 헤어 밴드일 수 있거나, 디바이스의 착탈식 커버일 수 있거나, 스트랩들을 갖거나 전자 장비 및 다른 물품들을 수용하고 운반할 수 있는 다른 구조체를 갖는 케이스 또는 가방일 수 있거나, 목걸이 또는 암밴드일 수 있거나, 전자 장비 또는 다른 물품들이 삽입될 수 있는 지갑, 슬리브, 포켓, 또는 다른 구조체일 수 있거나, 의자, 소파, 또는 다른 시팅(seating)(예컨대, 쿠션 또는 다른 시팅 구조체들)의 일부일 수 있거나, 의류 물품 또는 다른 웨어러블 물품(예컨대, 모자, 벨트, 손목 밴드, 헤드밴드, 양말, 장갑, 셔츠, 팬츠 등)의 일부일 수 있거나, 임의의 다른 적당한 패브릭 기반 물품일 수 있다.
물품(10)은 패브릭(12)을 형성하는 재료의 얽혀 있는 스트랜드들을 포함할 수 있다. 패브릭(12)은 전자 디바이스 내의 하우징 벽 또는 다른 층의 전부 또는 일부를 형성할 수 있거나, 전자 디바이스 내의 내부 구조체들을 형성할 수 있거나, 또는 다른 패브릭 기반 구조체들을 형성할 수 있다. 물품(10)은 연성(soft)일 수 있고(예컨대, 물품(10)이 가벼운 터치로 휘어지는(yield) 패브릭 표면을 가질 수 있음), 강성 촉감(rigid feel)을 가질 수 있으며(예컨대, 물품(10)의 표면이 뻣뻣한 패브릭으로 형성될 수 있음), 거칠수 있고, 평탄할 수 있으며, 리브들(ribs) 또는 다른 패터닝된 텍스처들을 가질 수 있고, 그리고/또는 플라스틱, 금속, 유리, 결정질 재료들, 세라믹들, 또는 다른 재료들의 비-패브릭 구조체들로 형성된 부분들을 갖는 디바이스의 일부로서 형성될 수 있다.
패브릭(12) 내의 재료의 스트랜드들은 단일-필라멘트 스트랜드들(때때로 섬유들 또는 모노필라멘트들이라고 지칭됨)일 수 있으며, 재료의 다수의 필라멘트들(다수의 모노필라멘트들)을 함께 얽히게 함으로써 형성된 얀들(yarns) 또는 다른 스트랜드들일 수 있거나, 다른 타입의 스트랜드들(예컨대, 기체들 또는 액체들과 같은 유체들을 운반하는 튜빙)일 수 있다. 스트랜드들은 압출된 모노필라멘트들과 같은 압출된 스트랜드들 및 다수의 압출된 모노필라멘트들로 형성된 얀을 포함할 수 있다. 패브릭(12)을 위한 모노필라멘트들은 폴리머 모노필라멘트들 및/또는 다른 절연성 모노필라멘트들을 포함할 수 있고 그리고/또는 베어 와이어들(bare wires) 및/또는 절연 와이어들(insulated wires)을 포함할 수 있다. 금속 코팅들을 갖는 폴리머 코어들로 형성된 모노필라멘트들 및 3개 이상의 층(코어들, 중간 층들, 및 하나 이상의 외부 층, 각각이 절연성 및/또는 도전성일 수 있음)으로 형성된 모노필라멘트들이 또한 사용될 수 있다.
패브릭(12) 내의 얀들은 폴리머, 금속, 유리, 그라파이트, 세라믹, 면(cotton) 또는 대나무와 같은 천연 재료들, 또는 다른 유기 및/또는 무기 재료들 및 이러한 재료들의 조합들로 형성될 수 있다. 금속 코팅들과 같은 도전성 코팅들이 비도전성 재료 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 패브릭(12) 내의 플라스틱 얀들 및 모노필라멘트들은 이들을 도전성으로 만들기 위해 금속으로 코팅될 수 있다. 금속 코팅들과 같은 반사 코팅들이 얀들 및 모노필라멘트들을 반사성으로 만들기 위해 도포될 수 있다. 얀들은 (예들로서) 절연성 모노필라멘트들과 얽혀 있는 베어(bare) 금속 와이어들 또는 금속 와이어의 번들로 형성될 수 있다.
재료의 스트랜드들은 직조 장비, 편직 장비, 또는 브레이딩(braiding) 장비와 같은 얽힘 장비를 사용하여 패브릭(12)을 형성하도록 얽히게 될 수 있다. 얽혀 있는 스트랜드들은, 예를 들어, 직조된 패브릭, 편직된 패브릭, 브레이딩된 패브릭(braided fabric) 등을 형성할 수 있다. 도전성 스트랜드들 및 절연성 스트랜드들은 전기 컴포넌트의 콘택트 패드들과 같은, 물품(10) 내의 도전성 구조체들에 전기적으로 커플링될 수 있는 콘택트 패드들을 형성하도록 직조, 편직, 브레이딩되거나, 또는 다른 방식으로 얽히게 될 수 있다. 전기 컴포넌트의 콘택트들은 또한 도전성 얀 또는 모노필라멘트의 길이를 따라 노출된 금속 세그먼트에 직접 커플링될 수 있다.
도전성 및 절연성 스트랜드들은 또한 도전성 경로들을 형성하기 위해 직조되거나, 편직되거나, 또는 다른 방식으로 얽히게 될 수 있다. 도전성 경로들은 신호 경로들(예컨대, 신호 버스들, 전력 라인들 등)을 형성하는 데 사용될 수 있거나, 용량성 터치 센서 전극, 저항성 터치 센서 전극, 또는 다른 입출력 디바이스의 일부를 형성하는 데 사용될 수 있거나, 또는 다른 패터닝된 도전성 구조체들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 패브릭(12) 내의 도전성 구조체들은 전력 신호들, 디지털 신호들, 아날로그 신호들, 센서 신호들, 제어 신호들, 데이터, 입력 신호들, 출력 신호들, 또는 다른 적당한 전기 신호들을 운반하는 데 사용될 수 있다.
물품(10)은 패브릭(12) 내의 스트랜드들을 함께 유지하기 위한 폴리머 바인더(polymer binder), 프레임 부재들과 같은 지지 구조체들, 하우징 구조체들(예컨대, 전자 디바이스 하우징), 및 다른 기계적 구조체들과 같은 부가적인 기계적 구조체들(14)을 포함할 수 있다.
회로부(16)는 물품(10)에 포함될 수 있다. 회로부(16)는 패브릭(12)에 커플링되는 전기 컴포넌트들, 패브릭(12)에 의해 형성된 인클로저 내에 하우징된 전기 컴포넌트들, 용접부들(welds), 솔더 조인트들(solder joints), 접착제 본드들(예컨대, 이방성 도전성 접착제 본드들 또는 다른 도전성 접착제 본드들과 같은 도전성 접착체 본드들), 크림핑된 접속부들(crimped connections), 또는 다른 전기적 및/또는 기계적 본드들을 사용하여 패브릭(12)에 부착된 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 회로부(16)는 전류를 운반하기 위한 금속 구조체들, 집적 회로들과 같은 전기 컴포넌트들, 센서들(예컨대, 센서들(26)), 발광 다이오드들(예컨대, 발광 다이오드들(28)을 참조), 배터리(30), 및 다른 컴포넌트들(32)(예컨대, 전류 및/또는 자기장을 재료들에 인가하기 위한 제어기 회로부, 및 다른 전기 디바이스들)을 포함할 수 있다. 회로부(16) 내의 제어 회로부(예컨대, 마이크로프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 주문형 집적 회로들, 디지털 신호 프로세서들 등과 같은 하나 이상의 집적 회로로 형성된 제어 회로부)는 회로부(16) 내의 전기적으로 제어가능한(전기적으로 조정가능한) 컴포넌트들을 제어함으로써 물품(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있고, 물품(18) 및/또는 다른 디바이스들과의 통신을 지원하는 데 사용될 수 있다.
물품(10)은 전자 장비(18)와 같은 부가적인 물품들과 상호작용할 수 있다. 장비(18)와 같은 물품들은 물품(10)에 부착될 수 있거나 또는 물품(10)과 장비(물품)(18)는 서로 동작하도록 구성된 별개의 물품들일 수 있다(예컨대, 하나의 물품이 케이스이고 다른 물품이 케이스 내에 끼워지는 디바이스일 때 등). 회로부(16)는 물품(18)과의 무선 통신을 지원하기 위한 안테나들 및 다른 구조체들을 포함할 수 있다. 물품(18)은 또한 유선 통신 링크 또는 정보가 교환될 수 있게 해주는 다른 접속부를 사용하여 물품(10)과 상호작용할 수 있다.
일부 상황들에서, 물품(18)은 셀룰러 전화, 컴퓨터, 또는 다른 휴대용 전자 디바이스와 같은 전자 디바이스일 수 있고, 물품(10)은 전자 디바이스를 포켓, 내부 캐비티, 또는 물품(10)의 다른 부분 내에 수용하는 커버, 케이스, 가방, 또는 다른 구조체를 형성할 수 있다. 다른 상황들에서, 물품(18)은 손목 시계 디바이스 또는 다른 전자 디바이스일 수 있고, 물품(10)은 물품(18)에 부착되는 스트랩 또는 다른 패브릭 기반 물품일 수 있다(예컨대, 물품(10) 및 물품(18)은 스트랩을 갖는 손목 시계와 같은 패브릭 기반 물품을 형성하기 위해 함께 사용될 수 있다). 또 다른 상황들에서, 물품(10)은 전자 디바이스(예컨대, 손목 디바이스, 의류 등과 같은 웨어러블 디바이스)일 수 있고, 패브릭(12)은 전자 디바이스를 형성하는 데 사용될 수 있으며, 부가적인 물품들(18)은 물품(10)과 상호작용하는 액세서리들 또는 다른 디바이스들을 포함할 수 있다. 도전성 얀들 및 모노필라멘트들(예컨대, 절연 및 베어 와이어들)로 형성된 신호 경로들은 물품(10) 및/또는 물품(들)(18)에서 신호들을 라우팅하는 데 사용될 수 있다.
물품(10)을 구성하는 패브릭은 임의의 적당한 얽힘 장비를 사용하여 얽히게 되는 스트랜드들로 형성될 수 있다. 때때로 본 명세서에서 일 예로서 설명될 수 있는 하나의 적당한 구성에서, 패브릭(12)은 직조 기계를 사용하여 형성된 직조된 패브릭일 수 있다. 이러한 타입의 예시적인 구성에서, 패브릭은 평직(plain weave), 바스켓직(basket weave), 수자직(satin weave), 능직(twill weave), 또는 이러한 직조들의 변형들을 가질 수 있거나, 3차원 직조된 패브릭일 수 있거나, 또는 다른 적당한 패브릭일 수 있다. 다른 적당한 구성들에서, 패브릭(12)은 편직되거나 브레이딩된다.
패브릭 기반 물품(10)은 비-패브릭 재료들(예컨대, 플라스틱, 금속, 유리, 세라믹, 사파이어와 같은 결정질 재료들 등으로 형성된 구조체들(14)과 같은 구조체들)을 포함할 수 있다. 이러한 재료들은 몰딩 동작들, 압출, 머시닝, 레이저 가공, 및 다른 제조 기법들을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 구성들에서, 패브릭 기반 물품(10)의 일부 또는 전부는 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 물품(10) 내의 층들은 폴리머, 금속, 유리, 패브릭, 접착제, 결정질 재료들, 세라믹의 층들, 컴포넌트들이 마운팅된 기재들, 재료의 패터닝된 층들, 패터닝된 금속 트레이스들을 포함하는 재료의 층들, 트랜지스터들과 같은 박막 디바이스들, 및/또는 다른 층들을 포함할 수 있다.
도 4는 패브릭 기반 물품(10)을 형성하는 데 사용될 수 있는 예시적인 장비의 다이어그램이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 장비는 커팅 장비(34)와 같은 커팅 툴들을 포함할 수 있다. 장비(34) 내의 트리밍 툴(예컨대, 레이저 커팅 툴, 기계적 커팅 툴, 또는 얀을 커팅하기 위한 위한 다른 장비)과 같은 커팅 장비는 패브릭(12)을 커팅하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 가공 툴은 포커싱된 레이저 광의 빔을 패브릭(12)의 표면을 가로질러 스캔하고, 그로써 패브릭(12)의 부분들을 통해 커팅(즉, 열 해리(thermal dissociation), 어블레이션(ablation) 등에 의한 커팅)하는 데 사용될 수 있다.
패키징 장비(36)는 솔더링 툴(예컨대, 집적 회로들 및 다른 컴포넌트들을 물품(10) 내의 패브릭(12) 내의 도전성 스트랜드들에 솔더링하기 위한 픽 앤 플레이스 툴(pick and place tool) 또는 다른 장비)을 포함할 수 있다. 장비(36)는 또한 사출 몰딩 장비, 봉지 툴(encapsulation tool), 또는 물품(10)의 회로들(16) 상에 원하는 봉지 층 구조체들(몰드 캡들)을 몰딩하거나 다른 방식으로 형성하기 위한 다른 장비를 포함할 수 있다. 장비(36)는, 예를 들어, 냉각 및/또는 경화 이후에 고체 봉지 층을 형성하는 액체 폴리머 재료를 퇴적시키기 위한 장비를 포함할 수 있다.
툴(장비)(38)과 같은 얽힘 장비는 직조 장비, 편직 장비, 및/또는 브레이딩 장비와 같은 장비를 포함할 수 있다. 툴(38)은 재료의 스트랜드들로부터 패브릭(12)을 형성하는 데 사용될 수 있다.
패브릭(12), 패브릭(12)을 위한 재료의 스트랜드들(예컨대, 도 1 및 도 2의 스트랜드들(20)), 패브릭(12) 내의 도전성 구조체들에 커플링되는 회로부, 전기 컴포넌트들, 하우징 구조체들, 및 물품(10)을 형성하기 위한 다른 구조체들을 형성하는 데 도움을 주기 위해 장비(40)와 같은 부가적인 장비가 사용될 수 있다. 장비(40)는, 예를 들어, 패브릭을 플라스틱, 금속, 및/또는 다른 재료들의 층들에 라미네이팅하기 위한 장비, 재료의 스트랜드들을 코팅하기 위한 그리고/또는 재료의 층들을 패브릭(12) 상에 퇴적시키기 위한 장비, 재료의 스트랜드들을 압출하기 위한 장비, 유체를 튜빙 내에 배치하기 위한 장비, 집적 회로들, 발광 다이오드들, 센서들, 버튼들, 및 다른 전기 회로부를 물품(10)의 패브릭(12) 및/또는 다른 부분들에 마운팅하기 위한 장비, 패브릭(12)의 제조 동안 구조체들을 패브릭(12) 내로 삽입하기 위한 장비, 물품(10)의 부분들을 머시닝하기 위한 머시닝 장비, 로봇 조립 장비, 및/또는 물품(10)을 형성하기 위한 다른 장비를 포함할 수 있다. 도 4의 장비는 스트랜드들(20)을 형성하는 데, 패브릭(12)을 형성하는 데, 패브릭(12)을 가공하는 데, 회로부(16), 패브릭(12), 및/또는 부가적인 구조체들(14)을 물품(10)에 집적시키는 데, 그리고/또는 물품(10)에 대해 다른 제조 및 가공 동작들을 수행하는 데 사용될 수 있다.
물품(10) 내의 패브릭에 마운팅된 예시적인 전기 컴포넌트의 측단면도가 도 5에 도시되어 있다. 도 5의 예시적인 전기 컴포넌트(42)(예컨대, 도 3의 회로부(16)의 일부를 형성하는 전기 컴포넌트)와 같은 물품(10) 내의 전기 컴포넌트들은 저항기들, 커패시터들, 및 인덕터들과 같은 개별 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 커넥터들을 포함할 수 있고, 스위치들, 버튼들과 같은 입출력 디바이스들, 발광 다이오드들과 같은 발광 컴포넌트들, 마이크로폰들 및 스피커들과 같은 오디오 컴포넌트들, 진동기들(예컨대, 진동할 수 있는 압전 액추에이터들), 솔레노이드들, 전기기계 액추에이터들, 모터들, 및 다른 전기기계 디바이스들, 마이크로전기기계 시스템들(MEMS) 디바이스들, 압력 센서들, 광 검출기들, 근접 센서들(광 기반 근접 센서들, 용량성 근접 센서들 등), 힘 센서들(예컨대, 압전 힘 센서들), 스트레인 게이지들, 습기 센서들, 온도 센서들, 가속도계들, 자이로스코프들, 나침반들, 자기 센서들(예컨대, 홀 효과 센서들 및 거대 자기저항 센서들과 같은 자기저항 센서들), 터치 센서들, 및 다른 센서들, 디스플레이들을 형성하는 컴포넌트들, 터치 센서 어레이들(예컨대, 터치 이벤트들을 2차원으로 검출하는 터치 센서를 형성하기 위한 용량성 터치 센서 전극들의 어레이들), 및 다른 입출력 디바이스들, 비휘발성 및 휘발성 메모리, 마이크로프로세서들, 주문형 집적 회로들, 시스템-온-칩 디바이스들, 베이스밴드 프로세서들, 유선 및 무선 통신 회로부, 및 다른 집적 회로들과 같은 제어 회로부를 형성하는 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 컴포넌트(42)와 같은 전기 컴포넌트들은 베어 반도체 다이들(예컨대, 레이저 다이들, 발광 다이오드 다이들, 집적 회로들 등) 또는 패키징된 컴포넌트들(예컨대, 플라스틱 패키지들, 세라믹 패키지들, 또는 다른 패키징 구조체들 내에 패키징된 반도체 다이들 또는 다른 디바이스들)일 수 있다.
도 5의 예에서, 컴포넌트(42)는 도전성 스트랜드(20C)와 같은 패브릭(12) 내의 하나 이상의 도전성 스트랜드에 전기적으로 커플링된다. 컴포넌트(42)는 패드(44)와 같은 하나 이상의 전기 단자(예컨대, 돌출 리드들(protruding leads), 평면 콘택트들 등)를 가질 수 있다. 솔더 또는 다른 도전성 재료(46)가 패드(44)를 도전성 스트랜드(20C)에 커플링시키는 데 사용될 수 있다. 일부 구성들에서, 컴포넌트(42)는 2개 이상의 단자(예컨대, 2개 이상의 콘택트 패드(44))를 가질 수 있고, 각각의 단자는 패브릭(12) 내의 각자의 도전성 스트랜드(20C)에 커플링될 수 있다.
일부 구성들에서, 컴포넌트(42)와 같은 컴포넌트들을 패브릭(12)의 외부 표면 상에가 아니라 패브릭(12) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 마운팅하는 것이 바람직할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 컴포넌트(42)는 포켓(54)과 같은 패브릭(12) 내의 포켓(예컨대, 캐비티) 내에 컴포넌트(42)를 마운팅하는 것에 의해 패브릭(12) 내에 적어도 부분적으로 임베딩될 수 있다. 포켓(54)은 직조 동작들(또는 다른 패브릭 조립 동작들) 동안 형성될 수 있다. 상세하게는, 얽힘 장비(38)(예컨대, 직조 장비, 편직 장비, 브레이딩 장비, 또는 다른 적당한 얽힘 장비)는 패브릭(12)의 2개 이상의 층 사이에(예컨대, 상부 패브릭 층(12-1)과 하부 패브릭 층(12-2) 사이에) 공간을 생성함으로써 포켓(54)을 형성할 수 있다. 포켓(54)은 솔더 패드들(44)(및 패드들(44) 상의 솔더(46))이 각자의 도전성 스트랜드들(20C)과 정렬되도록 컴포넌트(42)를 배향시키는 데 도움이 될 수 있다. 물품(10)의 동작 동안, 도전성 스트랜드들(20C)은 컴포넌트(42)와 물품(10) 내의 다른 회로부 사이에서 신호들을 운반할 수 있다.
도전성 스트랜드(20C)와 같은 패브릭(12) 내의 도전성 스트랜드들은 패브릭(12) 내의 상부 패브릭 층(12-1), 하부 패브릭 층(12-2), 또는 다른 적당한 패브릭 층의 일부를 형성할 수 있다. 도전성 스트랜드들(20C) 중 하나 이상은 포켓(54)을 통과할 수 있다. 컴포넌트(42)는 포켓(54) 내의 도전성 스트랜드(20C)의 부분에 기계적으로 그리고 전기적으로 커플링될 수 있다. 컴포넌트(42)는 직조 동작들 동안 또는 직조 동작들 이후에 스트랜드(20C)에 마운팅될 수 있다.
컴포넌트(42)를 재료의 하나 이상의 층으로 커버하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트(42)가 습기에 민감한 구성들에서, 컴포넌트(42)를 방수 재료 내에 실링(sealing)하는 것이 바람직할 수 있다. 컴포넌트(42)가 광을 방출하는 구성들에서, 컴포넌트(42)를 금속 산화물 입자들(예컨대, 티타늄 이산화물의 백색 입자들), 다른 무기 입자들, 유기 입자들, 유색 입자들, 또는 다른 광 확산 입자들을 포함하는 폴리머 층과 같은 광 확산 층으로 커버하는 것이 바람직할 수 있다. 불투명 재료들 및/또는 다른 광학적, 기계적, 및/또는 전기적 특성들을 갖는 재료들이 또한 컴포넌트(42)의 일부 또는 전부를 커버하는 데 사용될 수 있다.
도 5의 예시적인 구성에서, 폴리머(50)와 같은 폴리머가 컴포넌트(42), 솔더 패드(44), 솔더(46), 및 도전성 스트랜드(20C)의 인접 부분들을 커버하고 봉지하며, 그로써 컴포넌트(42)를 습기 및 다른 환경 오염물들부터 보호하는 데 사용되었다. 폴리머(50)는 열경화성 또는 열가소성 폴리머일 수 있으며, (예컨대, 폴리머(50)가 컴포넌트(42) 위에 플라스틱을 몰딩함으로써 형성될 때) 때때로 몰드 캡이라고 지칭될 수 있다. 원하는 경우, 다른 재료들이 컴포넌트(42)와 같은 전기 컴포넌트들을 커버하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리머(50)는 백색 포팅 화합물(white potting compound)(예컨대, 백색 광 산란 입자들을 갖는 폴리머)과 같은 광 확산 재료일 수 있다. 폴리머(50)가 전기 컴포넌트(42)를 봉지하고 보호하는 데 사용되는 구성들이 때때로 본 명세서에서 예시적인 예로서 설명될 수 있다.
때때로 본 명세서에서 일 예로서 설명되는 하나의 예시적인 구성에서, 포켓(54)이 얽힘 장비(38)를 사용하여 생성될 수 있다. 초기에, 포켓(54)은 전기 컴포넌트가 없을 수 있고, 패브릭(12)의 주변 부분들에 의해 완전히 인클로징될 수 있다. 직조 이후에, 커팅 장비(34)는 포켓(54)을 개방시켜 도전성 스트랜드들(20C)을 노출시키기 위해 패브릭(12) 내의(예컨대, 패브릭(12)의 상부 층(12-1) 내의) 개구부(56)와 같은 개구부를 커팅하는 데 사용될 수 있다. 포켓(54)을 커버하는 패브릭(12)의 부분을 제거한 후에, 패키징 장비(36)(예컨대, 픽-앤-플레이스 툴, 다른 솔더링 툴, 또는 다른 마운팅 장비)가 컴포넌트(42)를 도전성 스트랜드(20C)에 솔더링하거나 다른 방식으로 마운팅하는 데 사용될 수 있다. 패키징 장비(36)(예컨대, 봉지 툴)는 이어서 폴리머(50)를 포켓(54) 내로 주입함으로써 컴포넌트(42)를 봉지하는 데 사용될 수 있다.
폴리머(50)는 컴포넌트(42), 패드(44), 솔더(46), 및 도전성 스트랜드들(20C)의 부분들을 둘러쌀 수 있다. 포켓(54) 내로 주입되는 폴리머(50)의 일부는 패브릭(12)의 부분들과 인터로킹할 수 있다. 예를 들어, 패브릭(12)은 패브릭(12) 내에 개구부(56)를 커팅하는 것으로부터 생기는 에지들(52)과 같은 돌출 에지들을 가질 수 있다. 폴리머(50)가 포켓(54) 내로 주입될 때, 폴리머(50) 중 일부는 패브릭(12)의 돌출 에지들(52)을 둘러쌀 수 있다(예컨대, 포획(capture)할 수 있다). 폴리머(50)는 또한 포켓(54)을 둘러싸는 포켓 벽들(54W)과 인터로킹할 수 있다. 이것은 폴리머(50)가 고화될(solidify) 때 폴리머(50)에 의해 제공되는 봉지에 기계적 강도를 제공하는 데 도움이 된다.
컴포넌트(42)를 습기 및 다른 환경 오염물들로부터 보호하는 것에 부가하여, 폴리머(50)는 도전성 스트랜드들(20C)과 같은 도전성 스트랜드들에 스트레인 완화(strain relief)를 제공하는 데 사용될 수 있다. 상세하게는, 폴리머(50)는 포켓(54) 내의 도전성 스트랜드들(20C)의 부분들을 둘러쌀 수 있으며, 그로써 스트랜드들(20C)을 서로 분리된 채로 유지하고 컴포넌트(42)가 도전성 스트랜드들(20C)로부터 파단(breaking)되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
일부 구성들에서, 패브릭(12)은 (예컨대, 사용자의 신체 상에 착용되는 손목 스트랩 또는 다른 스트랩을 형성하기 위한) 신축성 패브릭(stretchable fabric)일 수 있다. 신축성 패브릭들은 직조 동안 신축될 수 있고 사용 동안 반복하여 신축될 수 있다. 도전성 스트랜드들(20C) 및 컴포넌트(42) 주위에서의 폴리머(50)의 존재는 패브릭(12)이 신축될 때 도전성 스트랜드들(20C) 및 컴포넌트(42)가 손상되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
원하는 경우, 포켓들(54)의 대향 측면들 상의 패브릭(12) 내에 개구부들이 형성될 수 있다. 이 타입의 구성이 도 6에 예시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 패브릭(12)은 패브릭(12)의 상부 층(12-1)에 형성된 개구부(56A)와 같은 제1 개구부 및 패브릭(12)의 하부 층(12-2)에 형성된 개구부(56B)와 같은 제2 개구부를 가질 수 있다. 원하는 경우, 패브릭(12)은 상부 패브릭 층(12-1)과 하부 패브릭 층(12-2) 사이에 하나 이상의 층을 가질 수 있다.
개구부들(56A 및 56B)은 커팅 장비(34)를 사용하여 형성될 수 있다. 개구부들(56A 및 56B)은 동일한 치수를 가질 수 있거나 상이한 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 개구부들(56A 및 56B)이 원형인 구성들에서, 개구부(56A)는 제1 직경(D1)을 가질 수 있고, 개구부(56B)는 제2 직경(D2)을 가질 수 있다. D2가 D1보다 클 수 있거나, 또는 D1이 D2보다 클 수 있다. 원하는 경우, 개구부들(56A 및 56B)은 비-원형일 수 있고(예컨대, 정사각형 형상, 직사각형 형상, 타원형 형상, 또는 임의의 다른 적당한 형상을 가질 수 있고) 그리고/또는 개구부(56A)는 개구부(56B)와는 상이한 형상을 가질 수 있다.
패브릭(12) 내에 개구부들(56A 및 56B)을 커팅하는 것은 상부 돌출 에지들(52A)및 하부 돌출 에지들(52B)이 될 수 있다. 폴리머 재료(50)는 돌출 에지들(52A 및 52B) 위로 그리고 그 위에 연장되어, 패브릭(12)과 인터로킹할 수 있다. 폴리머 재료(50)는 또한 포켓(54)을 둘러싸는 패브릭 벽들(54W)과 인터로킹할 수 있다.
도 5의 예에서와 같이, 도 6의 폴리머(50)는 컴포넌트(42)에 대한 환경 보호를 제공하는 데 사용될 수 있고, 도전성 스트랜드들(20C)과 같은 도전성 스트랜드들에 스트레인 완화를 제공하는 데 사용될 수 있으며, 스트랜드들(20C)을 서로 분리된 채로 유지하는 데 사용될 수 있고, 컴포넌트(42)가 도전성 스트랜드들(20C)로부터 파단되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있으며, 패브릭(12)이 신축될 때 도전성 스트랜드들(20C) 및 컴포넌트(42)가 손상되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
컴포넌트(42)와 같은 컴포넌트들을 패브릭 내에 마운팅하는 것은 어려울 수 있다. 주의를 기울이지 않으면, 패브릭은 부피가 크거나 심미적으로 매력적이지 않을 수 있고, 그리고/또는 컴포넌트가 떨어지거나 손상되기 쉬울 수 있다.
도 7 내지 도 12는 컴포넌트(42)가 패브릭(12) 내에 견고하게 그리고 별개로 마운팅될 수 있도록 보장하기 위해 제조 동안 취해질 수 있는 다양한 단계들을 예시하고 있다. 도 7 내지 도 9는 도 5의 물품(10)을 형성하는 데 수반되는 예시적인 단계들을 도시하고 있다. 도 10 내지 도 12는 도 6의 물품(10)을 형성하는 데 수반되는 예시적인 단계들을 도시하고 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 얽힘 장비(38)는 포켓(54)과 같은 포켓을 갖는 패브릭(12)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 포켓(54)은 층들(12-1 및 12-2)과 같은 패브릭(12)의 제1 및 제2 층들 사이에 갭을 생성함으로써 형성될 수 있다. 포켓(54)은 패브릭(12)의 주변 부분들에 의해 완전히 인클로징될 수 있다.
직조 동안, 포켓(54)이 완전히 폐쇄되기 전에 심 구조체(58)와 같은 심 구조체가 포켓(54) 내로 삽입될 수 있다. 이것은 심(58)이 포켓(54) 내로 삽입되는 동안 셰드(shed)(예컨대, 상부 날실 스트랜드들과 하부 날실 스트랜드들 사이의 간격)를 일시적으로 개방된 채로 두는 것에 의해 달성될 수 있다. 심(58)이 포켓(54) 내로 삽입된 후에, 장비(38)는 포켓(54)을 폐쇄하고 패브릭(12)의 나머지 부분들을 완성하는 것에 의해 직조를 재개할 수 있다.
심(58)은 레이저 광 또는 다른 커팅 툴들이 패브릭(12)을 완전히 커팅하는 것을 방지하는 백스톱(backstop)으로서 사용될 수 있다. 상세하게는, 도 7의 심(58)은 레이저 광 또는 다른 커팅 툴들이 하부 패브릭 층(12-2)을 관통하지 않고 상부 패브릭 층(12-1)만을 관통하도록 보장할 수 있다. 심(58)은 금속(예컨대, 황동 또는 다른 적당한 금속)의 얇은 플레이트, 섬유 유리, 및/또는 레이저 광을 흡수할 수 있고 그리고/또는 다른 커팅 툴들이 심(58)을 지나 커팅하는 것을 방지할 수 있는 임의의 다른 적당한 재료일 수 있다. 심(58)이 포켓(54) 내에 위치될 때, 심(58)은 포켓(54) 내의 도전성 스트랜드(20C)와 오버랩할 수 있다.
심(58)을 포켓(54) 내에 인클로징한 후에, 커팅 장비가 포켓(54) 위의 패브릭(12)의 일 부분을 제거하는 데 사용될 수 있다. 이 단계는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 커팅 툴(34)(예컨대, 레이저 커팅 툴, 다이 커팅 툴, 나이프 커팅 툴, 또는 다른 적당한 커팅 툴)이 상부 층(12-1) 내에 개구부(56)를 커팅하는 데 사용될 수 있다. 원하는 경우, 커팅 장비(34)는 패브릭(12)의 스트랜드들(20) 상의 위치 특정적 위치맞춤 요소들(location-specific registration elements)(예컨대, 개구부(56)가 형성되어야 하는 패브릭(12)의 부분들을 획정(delineate)하기 위해 패브릭(12) 내에 포함되는 스티치들, 마크들, 자기 태그들, 도전성 도트들, 및/또는 다른 마커들)에 대해 모니터링하는 데 사용되는 카메라 및/또는 다른 센서를 포함할 수 있다. 이것은 커팅 정확도를 향상시킬 수 있고, 그로써 개구부(56)가 정밀하게 적절한 위치에 있도록 보장할 수 있다.
심(58)의 존재는 커팅 툴(34)이 하부 패브릭 층(12-2) 내로 커팅하는 것을 방지한다. 예를 들어, 커팅 툴(34)이 레이저인 구성들에서, 심(58)은 레이저 광(80)이 하부 패브릭 층(12-1) 내로 침투하지 않도록 레이저 광(80)을 흡수할 수 있다. 레이저 광(80)은 상부 패브릭 층(12-1) 내에 개구부(56)를 생성하기 위해 패브릭(12)의 표면을 가로질러 스캔되는 포커싱된 레이저 광의 빔일 수 있다. 개구부(56)는 도전성 스트랜드(20C)와 같은 포켓(54) 내의 도전체들을 노출시킬 수 있다. 하부 패브릭 층(12-2)은 심(58)및 포켓(54) 아래에 온전하게(intact)(예컨대, 개구부들을 갖지 않음) 유지될 수 있다. 상부 패브릭 층(12-1) 내에 개구부(56)를 커팅하는 것에 의해, 상부 패브릭 층(12-1)은 돌출 에지들(52)을 갖는 채로 남겨질 수 있다. 돌출 에지들(52)은 개구부(56)를 둘러쌀 수 있다.
상부 패브릭 층(12-1) 내에 개구부(56)를 형성한 후에, 심(58)이 제거될 수 있고 컴포넌트(42)가 포켓(54) 내에 마운팅될 수 있다. 이 단계는 도 9에 도시되어 있다. 도 4의 패키징 장비(36)(예컨대, 픽-앤-플레이스 툴, 다른 솔더링 툴, 또는 다른 마운팅 장비)는 개구부(56)를 통해 컴포넌트(42)를 삽입하고 컴포넌트(42)를 포켓(54) 내의 도전성 스트랜드(20C)에 솔더링하거나 다른 방식으로 마운팅하는 데 사용될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 솔더(46)는 컴포넌트(42)의 패드(44)를 도전성 스트랜드(20C)에 기계적으로 그리고 전기적으로 커플링시킬 수 있다. 패키징 장비(36)(예컨대, 봉지 툴)는 이어서 폴리머(50)를 포켓(54) 내로 주입하여 컴포넌트(42)를 봉지하고, 그로써 도 5에 도시된 타입의 봉지된 컴포넌트(42)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 물품(10)의 제조 동안의 심(58)의 사용은 패브릭(12)의 한쪽 측면(예컨대, 하부 층(12-2)에 의해 형성된 패브릭(12)의 측면)이 평탄하고 온전한 채로 유지되어, 컴포넌트(42)와 완전히 오버랩하게 할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 도 6의 물품(10)을 형성하는 데 수반되는 예시적인 단계들을 도시하고 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 얽힘 장비(38)는 포켓(54)과 같은 포켓을 갖는 패브릭(12)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 도 10의 포켓(54)은 층들(12-1 및 12-2)과 같은 패브릭(12)의 제1 및 제2 층들 사이에 갭을 생성함으로써 형성될 수 있다. 원하는 경우, 층들(12-1 및 12-2) 사이에 부가적인 패브릭 층들이 있을 수 있다. 포켓(54)은 패브릭(12)의 주변 부분들에 의해 완전히 인클로징될 수 있다.
직조 동안, 포켓(54)이 완전히 폐쇄되기 전에 심 구조체들(58A 및 58B)과 같은 심 구조체들이 포켓(54) 내로 삽입될 수 있다. 이것은 심들(58A 및 58B)이 포켓(54) 내로 삽입되는 동안 셰드(예컨대, 상부 날실 스트랜드들과 하부 날실 스트랜드들 사이의 간격)를 일시적으로 개방된 채로 두는 것에 의해 달성될 수 있다. 심들(58A 및 58B)이 포켓(54) 내로 삽입된 후에, 장비(38)는 포켓(54)을 폐쇄하고 패브릭(12)의 나머지 부분들을 완성하는 것에 의해 직조를 재개할 수 있다. 심들(58A 및 58B)은 별개의 심 구조체들일 수 있거나 하나의 구조체(예컨대, U자 형상의 심 구조체)의 상이한 부분들일 수 있다.
심들(58A 및 58B)은 레이저 광 또는 다른 커팅 툴들이 패브릭(12)을 완전히 커팅하는 것을 방지하는 백스톱들로서 사용될 수 있다. 상세하게는, 도 10의 심(58A)은 레이저 광 또는 다른 커팅 툴들이 하부 패브릭 층(12-2)을 관통하지 않고 상부 패브릭 층(12-1)만을 관통하도록 보장할 수 있는 반면, 도 10의 심(58B)은 레이저 광 또는 다른 커팅 툴들이 상부 패브릭 층(12-1)을 관통하지 않고 하부 패브릭 층(12-2)만을 관통하도록 보장할 수 있다. 심들(58A 및 58B)은 금속(예컨대, 황동 또는 다른 적당한 금속)의 얇은 플레이트들, 섬유 유리, 및/또는 레이저 광을 흡수할 수 있고 그리고/또는 다른 커팅 툴들이 심들(58A 및 58B)을 지나 커팅하는 것을 방지할 수 있는 임의의 다른 적당한 재료일 수 있다. 심들(58A 및 58B)은 동일한 사이즈를 가질 수 있거나 상이한 사이즈들을 가질 수 있고, 동일한 재료 또는 상이한 재료들로 형성될 수 있다. 심들(58A 및 58B)이 포켓(54) 내에 위치될 때, 심들(58A 및 58B)은 포켓(54) 내의 도전성 스트랜드(20C)와 오버랩할 수 있다(예컨대, 도전성 스트랜드(20C)가 심들(58A 및 58B) 사이에 개재될 수 있다).
심들(58A 및 58B)을 포켓(54) 내에 인클로징한 후에, 커팅 장비가 포켓(54) 위의 패브릭(12)의 부분들을 제거하는 데 사용될 수 있다. 이 단계는 도 11에 도시되어 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 커팅 툴(34)(예컨대, 레이저 커팅 툴, 다이 커팅 툴, 나이프 커팅 툴, 또는 다른 적당한 커팅 툴)이 상부 층(12-1) 내에 개구부(56A)를 그리고 하부 층(12-2) 내에 개구부(56B)를 커팅하는 데 사용될 수 있다. 개구부들(56A 및 56B)은 동시에 커팅될 수 있거나 상이한 때에 커팅될 수 있다. 원하는 경우, 커팅 장비(34)는 패브릭(12)의 스트랜드들(20) 상의 위치 특정적 위치맞춤 요소들(예컨대, 개구부들(56A 및 56B)이 형성되어야 하는 패브릭(12)의 부분들을 획정하기 위해 패브릭(12) 내에 포함되는 스티치들, 마크들, 자기 태그들, 도전성 도트들, 및/또는 다른 마커들)에 대해 모니터링하는 데 사용되는 카메라 및/또는 다른 센서를 포함할 수 있다. 이것은 커팅 정확도를 향상시킬 수 있고, 그로써 개구부들(56A 및 56B)이 정밀하게 적절한 위치들에 있도록 보장할 수 있다.
심(58A)의 존재는 커팅 툴(34)이 하부 패브릭 층(12-2) 내로 커팅하는 것을 방지하고, 심(58B)의 존재는 커팅 툴(34)이 상부 패브릭 층(12-1) 내로 커팅하는 것을 방지한다. 예를 들어, 커팅 툴(34)이 레이저인 구성들에서, 심들(58A 및 58B)은 레이저 광(80)이, 제각기, 심들(58A 및 58B) 지나 침투하지 않도록 레이저 광(80)을 흡수할 수 있다. 레이저 광(80)은 상부 패브릭 층(12-1) 내에 개구부(56A)를 그리고 하부 패브릭 층(12-2) 내에 개구부(56B)를 생성하기 위해 패브릭(12)의 표면을 가로질러 스캔되는 포커싱된 레이저 광의 빔일 수 있다. 개구부들(56A 및 56B)은 도전성 스트랜드(20C)와 같은 포켓(54) 내의 도전체들을 노출시킬 수 있다. 심들(58A 및 58B)의 사용은 개구부들(56A 및 56B)이 상이한 치수들 및/또는 상이한 단면 형상들을 가질 수 있게 해줄 수 있다. 예를 들어, 개구부(56A)는 한 세트의 치수들을 갖는 원형일 수 있는 반면, 개구부(56B)는 상이한 세트의 치수들을 갖는 직사각형일 수 있다. 그렇지만, 이것은 예시적인 것에 불과하다. 원하는 경우, 개구부들(56A 및 56B)은 동일한 치수 및/또는 단면 형상을 가질 수 있다.
상부 패브릭 층(12-1) 내에 개구부(56A)를 그리고 하부 패브릭 층(12-2) 내에 개구부(56B)를 형성한 후에, 심들(58A 및 58B)이 제거될 수 있고 컴포넌트(42)가 포켓(54) 내에 마운팅될 수 있다. 이 단계는 도 12에 도시되어 있다. 도 4의 패키징 장비(36)(예컨대, 픽-앤-플레이스 툴, 다른 솔더링 툴, 또는 다른 마운팅 장비)는 컴포넌트(42)를 포켓(54) 내의 도전성 스트랜드(20C)에 솔더링하거나 다른 방식으로 마운팅하는 데 사용될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 솔더(46)는 컴포넌트(42)의 패드(44)를 도전성 스트랜드(20C)에 기계적으로 그리고 전기적으로 커플링시킬 수 있다. 패키징 장비(36)(예컨대, 봉지 툴)는 이어서 폴리머(50)를 포켓(54) 내로 주입하여 컴포넌트(42)를 봉지하고, 그로써 도 6에 도시된 타입의 봉지된 컴포넌트(42)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 컴포넌트(42) 위의 포켓(54)의 부분 및 컴포넌트(42) 아래의 포켓(54)의 부분은 동일하거나 상이한 폴리머(50)로 충전될 수 있고 그리고/또는 동시에 또는 상이한 때에 폴리머(50)로 충전될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 패브릭 층, 제1 패브릭 층과 얽혀 있는 제2 패브릭 층 - 제1 및 제2 패브릭 층들은 포켓을 적어도 부분적으로 둘러쌈 -, 및 포켓 내에 마운팅되는 전기 컴포넌트 - 제1 패브릭 층은 전기 컴포넌트와 오버랩하는 개구부를 갖고, 제2 패브릭 층은 전기 컴포넌트와 완전히 오버랩함 - 를 포함하는 패브릭 기반 물품이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 패브릭 기반 물품은 포켓을 통과하는 재료의 도전성 스트랜드를 포함하며, 전기 컴포넌트는 도전성 스트랜드에 마운팅된다.
다른 실시예에 따르면, 패브릭 기반 물품은 전기 컴포넌트를 봉지하는 포켓 내의 봉지재를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 봉지재는 폴리머를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 패브릭 층은 개구부를 둘러싸는 돌출 에지들을 갖고, 봉지재는 돌출 에지들과 인터로킹한다.
다른 실시예에 따르면, 패브릭 기반 물품은 전기 컴포넌트를 도전성 스트랜드에 전기적으로 커플링시키는 솔더를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전기 컴포넌트는 센서 및 발광 다이오드로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에 따르면, 패브릭 기반 물품은 포켓을 통과하는 부가적인 도전성 스트랜드를 포함하며, 전기 컴포넌트는 도전성 스트랜드에 커플링되는 제1 단자 및 부가적인 도전성 스트랜드에 커플링되는 제2 단자를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제1 개구부를 갖는 제1 패브릭 층, 제2 개구부를 갖는 제2 패브릭 층 - 제1 및 제2 개구부들은 상이한 치수들을 갖고, 제1 및 제2 패브릭 층들은 함께 얽혀 있으며 캐비티를 적어도 부분적으로 둘러쌈 -, 및 캐비티 내의 도전체에 마운팅되는 전기 컴포넌트를 포함하는 패브릭 기반 물품이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 도전체는 캐비티를 통과하는 도전성 스트랜드를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 패브릭 기반 물품은 캐비티를 충전시키고 전기 컴포넌트를 봉지하는 폴리머 재료를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 패브릭 층은 제1 개구부를 둘러싸는 제1 에지를 갖고, 제2 패브릭 층은 제2 개구부를 둘러싸는 제2 에지를 가지며, 폴리머 재료는 제1 및 제2 에지들과 인터로킹한다.
다른 실시예에 따르면, 전기 컴포넌트는 센서 및 발광 다이오드로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에 따르면, 패브릭 기반 물품은 전기 컴포넌트를 도전체에 전기적으로 커플링시키는 솔더를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 포켓을 형성하기 위해 제1 및 제2 패브릭 층들을 얽히게 하는 단계, 심을 포켓 내로 삽입하는 단계, 제1 패브릭 층 내로 구멍을 커팅하는 단계 - 구멍은 심과 오버랩함 -, 및 전기 컴포넌트를 구멍을 통해 삽입하고 전기 컴포넌트를 포켓 내의 도전체에 마운팅하는 단계를 포함하는 패브릭 기반 물품을 형성하기 위한 방법이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 패브릭 층 내로 구멍을 커팅하는 단계는 레이저 빔을 사용하여 제1 패브릭 층 내로 구멍을 레이저 커팅하는 단계를 포함하며, 레이저 빔이 제2 패브릭 층을 커팅하지 않도록 레이저 빔은 심에 의해 흡수된다.
다른 실시예에 따르면, 이 방법은 제1 패브릭 층 내로 구멍을 커팅한 후에 포켓으로부터 심을 제거하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 이 방법은 전기 컴포넌트를 봉지하도록 포켓 내로 폴리머 재료를 주입하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도전체는 도전성 스트랜드를 포함하고, 전기 컴포넌트를 도전체에 마운팅하는 단계는 전기 컴포넌트를 도전성 스트랜드에 솔더링하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 패브릭 층 내로 구멍을 커팅하는 단계는 제2 패브릭 층을 커팅함이 없이 제1 패브릭 층 내로 구멍을 커팅하는 단계를 포함한다.
전술한 것은 단지 예시일 뿐이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 패브릭 기반 물품으로서,
    제1 패브릭 층;
    상기 제1 패브릭 층과 얽혀 있는 제2 패브릭 층 - 상기 제1 및 제2 패브릭 층들은 포켓을 적어도 부분적으로 둘러쌈 -; 및
    상기 포켓 내에 마운팅되는 전기 컴포넌트를 포함하며, 상기 제1 패브릭 층은 상기 전기 컴포넌트와 오버랩하는 개구부를 갖고, 상기 제2 패브릭 층은 상기 전기 컴포넌트와 완전히 오버랩하는, 패브릭 기반 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포켓을 통과하는 재료의 도전성 스트랜드를 추가로 포함하며, 상기 전기 컴포넌트는 상기 도전성 스트랜드에 마운팅되는, 패브릭 기반 물품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기 컴포넌트를 봉지하는(encapsulate) 상기 포켓 내의 봉지재(encapsulant)를 추가로 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  4. 제3항에 있어서, 상기 봉지재는 폴리머를 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 패브릭 층은 상기 개구부를 둘러싸는 돌출 에지들을 갖고, 상기 봉지재는 상기 돌출 에지들과 인터로킹(interlocking)하는, 패브릭 기반 물품.
  6. 제3항에 있어서, 상기 전기 컴포넌트를 상기 도전성 스트랜드에 전기적으로 커플링시키는 솔더를 추가로 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  7. 제3항에 있어서, 상기 전기 컴포넌트는 센서 및 발광 다이오드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 패브릭 기반 물품.
  8. 제3항에 있어서, 상기 포켓을 통과하는 부가적인 도전성 스트랜드를 추가로 포함하고, 상기 전기 컴포넌트는 상기 도전성 스트랜드에 커플링되는 제1 단자 및 상기 부가적인 도전성 스트랜드에 커플링되는 제2 단자를 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  9. 패브릭 기반 물품으로서,
    제1 개구부를 갖는 제1 패브릭 층;
    제2 개구부를 갖는 제2 패브릭 층 - 상기 제1 및 제2 개구부들은 상이한 치수들을 갖고, 상기 제1 및 제2 패브릭 층들은 함께 얽혀 있고 캐비티를 적어도 부분적으로 둘러쌈 -; 및
    상기 캐비티 내의 도전체에 마운팅되는 전기 컴포넌트를 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 도전체는 상기 캐비티를 통과하는 도전성 스트랜드를 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐비티를 충전시키고 상기 전기 컴포넌트를 봉지하는 폴리머 재료를 추가로 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 패브릭 층은 상기 제1 개구부를 둘러싸는 제1 에지를 갖고, 상기 제2 패브릭 층은 상기 제2 개구부를 둘러싸는 제2 에지를 가지며, 상기 폴리머 재료는 상기 제1 및 제2 에지들과 인터로킹하는, 패브릭 기반 물품.
  13. 제9항에 있어서, 상기 전기 컴포넌트는 센서 및 발광 다이오드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 패브릭 기반 물품.
  14. 제9항에 있어서, 상기 전기 컴포넌트를 상기 도전체에 전기적으로 커플링시키는 솔더를 추가로 포함하는, 패브릭 기반 물품.
  15. 패브릭 기반 물품을 형성하기 위한 방법으로서,
    포켓을 형성하기 위해 제1 및 제2 패브릭 층들을 얽히게 하는 단계;
    심(shim)을 상기 포켓 내로 삽입하는 단계;
    상기 제1 패브릭 층 내로 구멍을 커팅하는 단계 - 상기 구멍은 상기 심과 오버랩함 -; 및
    전기 컴포넌트를 상기 구멍을 통해 삽입하고 상기 전기 컴포넌트를 상기 포켓 내의 도전체에 마운팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 패브릭 층 내로 상기 구멍을 커팅하는 단계는 레이저 빔을 사용하여 상기 제1 패브릭 층 내로 상기 구멍을 레이저 커팅하는 단계를 포함하며, 상기 레이저 빔이 상기 제2 패브릭 층을 커팅하지 않도록 상기 레이저 빔은 상기 심에 의해 흡수되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 패브릭 층 내로 상기 구멍을 커팅한 후에 상기 포켓으로부터 상기 심을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 전기 컴포넌트를 봉지하도록 상기 포켓 내로 폴리머 재료를 주입하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 도전체는 도전성 스트랜드를 포함하고, 상기 전기 컴포넌트를 상기 도전체에 마운팅하는 단계는 상기 전기 컴포넌트를 상기 도전성 스트랜드에 솔더링하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 제1 패브릭 층 내로 상기 구멍을 커팅하는 단계는 상기 제2 패브릭 층을 커팅함이 없이 상기 제1 패브릭 층 내로 상기 구멍을 커팅하는 단계를 포함하는, 방법.
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