TW201928998A

TW201928998A - 導電線材模組

Info

Publication number: TW201928998A
Application number: TW106144266A
Authority: TW
Inventors: 杜文凱; 沈乾龍; 許博均; 王威淳; 黃厚升
Original assignee: 財團法人紡織產業綜合研究所
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-07-16
Also published as: TWI643212B

Abstract

一種導電線材模組，包含第一線材以及第二線材。第一線材包含紗線、導電層、絕緣層以及電子元件。導電層配置在紗線上，且導電層具有第一導電部及第二導電部。絕緣層配置在紗線上且位在第一導電部與第二導電部之間。電子元件配置在紗線上且與第一導電部及第二導電部電性連接。第二線材沿著第一線材的路徑包繞第一線材。

Description

導電線材模組

本發明是有關於一種導電線材模組。

近年來，隨著物聯網的發展逐漸活躍起來，穿戴式裝置的發展，許多消費產品也已經被設計成與電子元件與結合，從而達成使消費產品實現互聯互通的網路。

藉由物聯網，可將真實的物體上網聯結，使得在物聯網上都可以查出這些物體的具體位置。另一方面，在將這些物體上網聯結後，可進一步再使用中心電腦對物體進行集中管理、控制，藉以搜尋位置、防止物品被盜或是類似的自動化操控功能。

為了實現物聯網，消費產品也被設計為與電子標籤結合，其中電子標籤可在不與任何裝置接觸的情況下達成資料交換。對此，如何實現將消費產品與電子標籤結的課題已成為當前重要研發方向之一。

本發明的一實施方式提供一種導電線材模組，包含第一線材及第二線材，其中第二線材沿著第一線材的路徑包繞第一線材，而第一線材包含紗線、導電層以及電子元件，其中電子元件可以是無線射頻晶片且可包含無線射頻積體電路，且電子元件電性連接導電層。導電層覆蓋在紗線上，並在紗線上延伸，使其長度可適於電子元件的運作條件。藉由使用第二線材包繞且包覆第一線材，可加強導電線材模組整體的結構強度，從而防止第一線材的紗線或是導電層斷裂。

本發明的一實施方式提供一種導電線材模組，包含第一線材以及第二線材。第一線材包含紗線、導電層、絕緣層以及電子元件。導電層配置在紗線上，且導電層具有第一導電部及第二導電部。絕緣層配置在紗線上且位在第一導電部與第二導電部之間。電子元件配置在紗線上且與第一導電部及第二導電部電性連接。第二線材沿著第一線材的路徑包繞第一線材。

於部分實施方式中，第一線材具有第一線部、第二線部及第三線部，且第二線部位於第一線部與第三線部之間，導電層僅配置在第二線部上，而第二線材自第一線部至第三線部包繞第一線材。

於部分實施方式中，第二線材的包繞密度為1000TPM(Twist Per Meter)至3000TPM。

於部分實施方式中，導電線材模組更包含第三線材，第三線材包繞第一線材及第二線材。

於部分實施方式中，第二線材及第三線材具有相異的包繞捻向。

於部分實施方式中，第三線材接觸第一線材。

於部分實施方式中，第三線材的包繞密度為1000TPM至3000TPM。

本發明的一實施方式提供一種導電線材模組，包含第一線材以及第二線材。第一線材包含紗線、導電層、絕緣層以及電子元件。導電層配置在紗線上，且導電層具有第一導電部及第二導電部。絕緣層配置在紗線上且位在第一導電部與第二導電部之間。電子元件配置在紗線上且與第一導電部及第二導電部電性連接。第一線材沿著第二線材的路徑包繞第二線材。

於部分實施方式中，第一線材的包繞密度為1000TPM至3000TPM。

100、500、600‧‧‧導電線材模組

102、202、302、402、502、602‧‧‧第一線材

104、504、604‧‧‧第二線材

108、208、308、408‧‧‧紗線

110‧‧‧導電層

112、212、312、412‧‧‧第一導電部

114‧‧‧第二導電部

120‧‧‧絕緣層

130‧‧‧導電膠

140‧‧‧電子元件

142‧‧‧第一接腳

144‧‧‧第二接腳

309‧‧‧凹陷部

506、606‧‧‧第三線材

1D-1D'‧‧‧線段

A1‧‧‧第一線部

A2‧‧‧第二線部

A3‧‧‧第三線部

T1‧‧‧第一端

T2‧‧‧第二端

第1A圖依據本揭露內容的第一實施方式繪示導電線材模組的示意圖。

第1B圖繪示第一線材的上視示意圖。

第1C圖繪示第一線材的側視示意圖。

第1D圖繪示沿第1B圖的線段1D-1D'的剖面示意圖。

第1E圖繪示第一線材整體的示意圖。

第2圖依據本揭露內容的第二實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖，其剖面位置與第1D圖相同。

第3圖依據本揭露內容的第三實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖，其剖面位置與第1D圖相同。

第4圖依據本揭露內容的第四實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖，其剖面位置與第1D圖相同。

第5圖依據本揭露內容的第五實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖。

第6圖依據本揭露內容的第六實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

本揭露內容的導電線材模組於其內設置有無線射頻積體電路，從而使導電線材模組具備機能性，其中此無線射頻積體電路可透過包繞而由線材包覆，從而防止無線射頻積體電路受到損傷。請先看到第1A圖，第1A圖依據本揭露內容的第一實施方式繪示導電線材模組100的示意圖。導電線材模組100包含第一線材102以及第二線材104，其中第一線材102可做為芯線，而第二線材104可沿著第一線材102的路徑包繞第一線材102。

以下敘述將先對第一線材102的結構做說明，在第1A圖的導電線材模組100中，若將第二線材104自第一線材102上移除，則第一線材102的結構可如第1B圖以及第1C圖所示，其中第1B圖繪示第一線材102的上視示意圖，而第1C圖繪示第一線材102的側視示意圖。

如第1B圖以及第1C圖所示，第一線材102具有第一線部A1、第二線部A2及第三線部A3。第二線部A2位於第一線部A1與第三線部A3之間，其中當第二線材104(如第1A圖所示)沿著第一線材102的路徑包繞第一線材102的時候，第二線材104係自第一線部A1至第三線部A3包繞第一線材102。更詳細而言，第一線材102包含紗線108、導電層110、絕緣層120、導電膠130以及電子元件140，且導電層110、絕緣層120、導電膠130及電子元件140可位於第二線部A2中。

紗線108具有柔軟性，其材料可包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(TPU)、聚亞醯胺(PI)或聚丙烯(PP)。紗線108的的截面積可為22微米(μm)×600微米(μm)至70微米(μm)×600微米(μm)。此外，紗線108可以是單絲紗線(monofilament)或複絲結構(multifilament)，且其橫截面的形狀可趨近多邊形、圓形或橢圓形。

導電層110配置在紗線108上，其中導電層110僅配置在第二線部A2上。導電層110具有第一導電部112及第二導電部114。第一導電部112以及第二導電部114覆蓋在紗線108上。第一導電部112及第二導電部114可經由將導電漿料塗佈在紗線108來形成，其中導電漿料可以是銀漿或是錫膏，且所形成的第一導電部112及第二導電部114的厚度各自可以介於5微米(μm)至30微米(μm)之間。此外，本實施方式中，第一導電部112以及第二導電部114是以部分包覆的方式覆蓋在紗線108上。

舉例來說，請同時看到第1B圖以及第1D圖，其中第1D圖繪示沿第1B圖的線段1D-1D'的剖面示意圖。紗線108的橫截面的形狀可趨近圓形，且紗線108的表面會具有曲率。第一導電部112覆蓋在紗線108的局部表面上，且第一導電部112與此局部表面共形，即第一導電部112具有與紗線108大致相同的曲率。第二導電部114與第一導電部112對向設置，且第二導電部114與紗線108之間的配置關係可與第一導電部112與紗線108之間的配置關係大致雷同。

請再回到第1B圖以及第1C圖。絕緣層120覆蓋在紗線108上，並配置在第一導電部112與第二導電部114之間，從而做為第一導電部112與第二導電部114之間的絕緣特徵。此外，雖本實施方式所繪的絕緣層120係部分包覆紗線108，然而，絕緣層120也可以將紗線108完全包覆，即絕緣層120的橫截面的形狀會呈現環狀。絕緣層120可經由將絕緣材料塗佈在紗線108來形成，其中絕緣層120的厚度可以介於10微米(μm)與30微米(μm)之間，且其材料可以是環氧樹脂(Epoxy)或其他適合的非導電材料。

導電膠130配置在第一導電部112、第二導電部114以及絕緣層120上，其可經由塗佈的方式配置。導電膠130可自第一導電部112延伸至第二導電部114，即其為單一層狀物。此外，導電膠130的材料可以是異方性導電膠(Anisotropic Conductive Paste；ACP)，且其厚度可以介於10微米(μm)與30微米(μm)之間。

電子元件140設置在第一導電部112、第二導電部114、絕緣層120以及導電膠130上。電子元件140可與第一導電部112以及第二導電部114電性連接。具體來說，電子元件140具有第一接腳142及第二接腳144，其中第一接腳140與第二接腳142可透過導電膠130分別電性連接第一導電部112與第二導電部114。當導電膠130的材料選用異方性導電膠的時候，自第一導電部112至第一接腳142的導電路徑與自第二導電部114至第二接腳144的導電路徑之間不會產生短路。在本實施方式中，電子元件140包含無線射頻積體電路，例如是無線射頻晶片。

於其他實施方式中，導電膠130也可以是分段的層狀物，其一部分會位在第一導電部112與第一接腳142之間，而另一部分則位在第二導電部114與第二接腳144之間，且此兩部分完全斷開(未繪示)。於此配置下，導電膠130的材料除了可以是異方性導電膠之外，也可以是銀漿或是錫膏，且其厚度可以介於10微米(μm)與30微米(μm)之間。

請再看到第1E圖，第1E圖繪示第一線材102整體的示意圖。為了可清楚表示導電線材模組100的元件及層狀物之間的關係，第1E圖所繪的第一線材102的元件或層狀物並未依照實際比例繪示。由於電子元件140的運作條件會與其負載阻抗有相關性，其中此負載阻抗可包含第一導電部112及第二導電部114的阻抗值，因此，第一導電部112及第二導電部114 會在紗線108上延伸，從而調整其阻抗值為可適於電子元件140的運作條件。

進一步來說，紗線108具有相對的第一端T1以及第二端T2。第一導電部112可自絕緣層120朝紗線108的第一端T1延伸，其中第一導電部112的延伸路徑會與其所包覆的紗線108的延伸路徑相同，且第一導電部112的邊界可與紗線108的第一端T1間隔一段距離，以便於第二線材104包繞。更詳細來說，由於第一導電部112與紗線108的第一端T1具有一段空白紗線，故第二線材104在包繞第一線材102時，可具有緩衝區以提高包繞加工性及包繞強度。第二導電部114可自絕緣層120朝紗線108的第二端T2延伸，其中第二導電部114的延伸路徑也會與其所包覆的紗線108的延伸路徑相同，且第二導電部114的邊界亦可與紗線108的第二端T2的間隔一段距離，以提升包繞加工性。此外，藉由控制第一導電部112及第二導電部114的延伸長度，可調整第一導電部112及第二導電部114的阻抗值，從而使電子元件140的負載阻抗可符合運作條件。具體來說，第一導電部112與第二導電部114在紗線108上的延伸長度的總和可以是介於15公分(cm)至20公分(cm)，且紗線108的總長度會大於或等於第一導電部112與第二導電部114的延伸長度的總和。舉例來說，當電子元件140例如是無線射頻積體電路，第一導電部112及第二導電部114各自的長度例如是約8公分(cm)，從而使得無線射頻積體電路達到好的感測效果。

除此之外，於本實施方式中，雖第一導電部112 及第二導電部114分別是與紗線108的兩端的邊界間隔一段距離，然而，本揭露內容不以此為限，於其他實施方式中，第一導電部112及第二導電部114可各自與紗線108的兩端的邊界切齊。

請再回到第1A圖，在第1A圖導電線材模組100的結構中，由於第二線材104包繞第一線材102，故第1B圖及第1C圖所繪的導電層110、絕緣層120、導電膠130以及電子元件140可被包覆在第二線材104內。根據前述，由於第一線材102的紗線108可足以提供導電層110達到調整阻抗值的用途，故在第一線材102的結構中，可使用單支紗線108來承載導電層110，從而簡化導電線材模組100的結構，並也使第二線材104易於包繞第一線材102。此外，第二線材104的材料可包含化學纖維(例如聚酯纖維或耐綸纖維)、天然纖維以及人造纖維。

藉由使用第二線材104包繞且包覆第一線材102，可加強導電線材模組100整體的結構強度，從而防止第一線材102的紗線108或是導電層110斷裂。此外，第二線材104也可使第一線材102的電子元件140與外部環境隔絕，從而防止電子元件140因受到拉扯而脫落。根據上述特性，導電線材模組100可應用為紡織布料的材料，並使紡織布料具有機能性。舉例來說，當穿著衣物使用導電線材模組100做為其材料之一的時候，穿著衣物的相關資訊可記錄在電子元件140之中，從而使穿著衣物帶有非接觸式感應功能。

除此之外，第二線材104包繞第一線材102的包繞密度可視使用條件而彈性調整，其中第二線材104的包繞密度可為1000TPM(Twist Per Meter)至3000TPM。於此包繞密度的範圍中，當第一線材102越趨近被完全包覆時，結構強度受到增益的程度會越高；反之，於此包繞密度的範圍中，當第一線材102的一部分自第二線材104裸露出來的時候，導電線材模組100在此裸露出來的部分會具有較好的柔軟度。因此，使用者可根據所需要的保護程度或柔軟度來選擇第二線材104的包繞密度。另一方面，為了易於使用第二線材104包繞第一線材102，第一線材102以及第二線材104的纖維強度可彼此匹配，從而使得單一導電線材模組100的結構強度大於1公斤重(即9.8牛頓)。

雖本實施方式所繪的導電線材模組100的結構是使用第二線材104包繞第一線材102，然而，本揭露內容不以此為例。於其他實施方式中，可在第一線材102的架構不改變的情況下，使用第一線材102沿著第二線材104的路徑包繞第二線材104，其中導電層110以及電子元件140可夾在紗線108與第二線材104之間，此外，第一線材102的包繞密度也可為1000TPM至3000TPM。亦即，除了前述將第二線材104做為第一線材102的包繞材的實施方式外，本案亦可將第一線材102做為第二線材104的包繞材，從而達成提高導電線材模組100之強度的目的。

請再參照第2圖，第2圖依據本揭露內容的第二實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖，其剖面位置與第1D圖相同。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點在於：在本實施方式的第一線材202中，第一導電部212完整包覆紗線208。在此，所述的完整包覆意思為：在第一導電部212自絕緣層(未繪示，其位置可同於第1E圖的絕緣層120)朝著紗線208的第一端(未繪示，其位置可同於第1E圖的第一端T1)的延伸路徑內，第一導電部212會完整包覆紗線208的表面，且其橫截面形狀會是如第2圖所示的環狀。第二導電部與紗線208之間的配置關係可與第一導電部212與紗線208之間的配置關係大致雷同，故不再贅述。此外，第一導電部212以及第二導電部可以是透過含浸的方式形成。

請再參照第3圖，第3圖依據本揭露內容的第三實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖，其剖面位置與第1C圖相同。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點在於：在本實施方式的第一線材302中，紗線308具有凹陷部309，且第一導電部312會位在紗線308的凹陷部309內。第二導電部相對凹陷部309的配置關係可與第一導電部312相對凹陷部309的配置關係大致雷同，故不再贅述。本實施方式中，可先透過雷射或蝕刻的方式移除部分紗線308，從而形成凹陷部309，接著，再將第一導電部312及第二導電部填入至凹陷部309內。

請再參照第4圖，第4圖依據本揭露內容的第四實施方式繪示導電線材模組的剖面示意圖，其剖面位置與第1D圖相同。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點在於：在本實施方式的第一線材402中，紗線408的橫截面形狀為矩形，其中第一導電部412覆蓋並部分包覆紗線408。第二導電部與紗線408之間的配置關係可與第一導電部412與紗線408 之間的配置關係大致雷同，故不再贅述。此外，雖然第4圖將第四實施例繪示為矩形以方便敘述，但本揭露內容不以此為限，於其他實施方式中，亦可以是三邊形、五邊形或其他適合的多邊形。

請再參照第5圖，第5圖依據本揭露內容的第五實施方式繪示導電線材模組500的示意圖。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點在於：本實施方式的導電線材模組500更包含第三線材506，其中第三線材506的材料可包含化學纖維(例如聚酯纖維或耐綸纖維)、天然纖維以及人造纖維。

如第5圖所示，第二線材504包繞第一線材502，而第三線材506包繞第一線材502及第二線材504，其中第二線材504及第三線材506具有相異的包繞捻向，且第三線材506的包繞密度可為1000TPM至3000TPM。舉例來說，第二線材504及第三線材506的其中一者的包繞捻向為順時針(S捻)，而其中另一者的包繞捻向為逆時針(Z捻)，從而提升導電線材模組500整體的結構強度。此外，第二線材504可將第一線材502完整包覆於其中，故當第三線材506包繞第一線材502及第二線材504的時候，第一線材502會與第三線材506分隔開來，從而提供給第一線材502更強的保護力。另一方面，第三線材506亦可具有染色性，從而易於調整導電線材模組500的外觀顏色。

請再參照第6圖，第6圖依據本揭露內容的第六實施方式繪示導電線材模組600的示意圖。本實施方式與第五實施方式的至少一個差異點在於：本實施方式的第三線材606接觸第一線材602。

如第6圖所示，第二線材604包繞第一線材602，其中會有部分的第一線材602自第二線材604裸露出來，因此，當第三線材606包繞第一線材602及第二線材604的時候，第一線材602自第二線材604裸露出來的部分會接觸第三線材606。透過此配置，導電線材模組600可具有較佳的柔軟度及可染色性。

綜合上述，本揭露內容的導電線材模組包含第一線材及第二線材，其中第二線材沿著第一線材的路徑包繞第一線材，而第一線材包含紗線、導電層以及電子元件，其中電子元件可以是無線射頻晶片且可包含無線射頻積體電路，且電子元件電性連接導電層。導電層覆蓋在紗線上，並在紗線上延伸，使其長度可適於電子元件的運作條件。藉由此配置，在導電線材模組的架構中，可在使用單支紗線做為承載物的情況下，即可達到調整導電層的阻抗值的效果。此外，藉由使用第二線材包繞且包覆第一線材，可加強導電線材模組整體的結構強度，從而防止第一線材的紗線或是導電層斷裂。根據上述特性，導電線材模組可適於應用為織物的材料，從而使織物具有機能性。

雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種導電線材模組，包含：第一線材，包含；紗線；導電層，配置在所述紗線上，且所述導電層具有第一導電部及第二導電部；絕緣層，配置在所述紗線上且位在所述第一導電部與所述第二導電部之間；以及電子元件，配置在所述紗線上且與所述第一導電部及所述第二導電部電性連接；以及第二線材，沿著所述第一線材的路徑包繞所述第一線材。
如申請專利範圍第1項所述的導電線材模組，其中所述第一線材具有第一線部、第二線部及第三線部，且所述第二線部位於所述第一線部與所述第三線部之間，所述導電層僅配置在所述第二線部上，而所述第二線材自所述第一線部至所述第三線部包繞所述第一線材。
如申請專利範圍第1項所述的導電線材模組，其中所述第二線材的包繞密度為1000TPM(Twist Per Meter)至3000TPM。
如申請專利範圍第1項所述的導電線材模組，更包含第三線材，包繞所述第一線材及所述第二線材。
如申請專利範圍第4項所述的導電線材模組，其中所述第二線材及所述第三線材具有相異的包繞捻向。
如申請專利範圍第4項所述的導電線材模組，其中所述第三線材接觸所述第一線材。
如申請專利範圍第4項所述的導電線材模組，其中所述第三線材的包繞密度為1000TPM(Twist Per Meter)至3000TPM。
一種導電線材模組，包含：第一線材，包含；紗線；導電層，配置在所述紗線上，且所述導電層具有第一導電部及第二導電部；絕緣層，配置在所述紗線上且位在所述第一導電部與所述第二導電部之間；以及電子元件，配置在所述紗線上且與所述第一導電部及所述第二導電部電性連接；以及第二線材，所述第一線材沿著所述第二線材的路徑包繞所述第二線材。
如申請專利範圍第8項所述的導電線材模組，其中所述第一線材的包繞密度為1000TPM(Twist Per Meter)至3000TPM。
如申請專利範圍第8項所述的導電線材模組，更包含第三線材，包繞所述第一線材及所述第二線材。
如申請專利範圍第8項所述的導電線材模組，其中所述第一線材及所述第三線材具有相異的包繞捻向。