TWI674049B - 無線射頻紗線模組 - Google Patents

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沈乾龍
Chien Lung Shen
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Abstract

一種無線射頻紗線模組，包括第一軟性基板、無線射頻組件以及第一封裝膠。第一軟性基板為長條狀且厚度為40μm~60μm。無線射頻組件配置在第一軟性基板上，且無線射頻組件包括第一導電層、第二導電層以及無線射頻晶片。第一導電層及第二導電層配置在第一軟性基板上且厚度為3μm~10μm，且第一導電層及第二導電層的延伸路徑分別與第一軟性基板的第一部份及第二部分的延伸路徑相同。無線射頻晶片設置在第一導電層及第二導電層上。第一封裝膠覆蓋無線射頻組件。

Description

無線射頻紗線模組
本揭露內容是有關於一種無線射頻紗線模組。
近年來，隨著物聯網及穿戴式裝置的發展逐漸活躍起來，許多消費產品也已經被設計成與電子元件與結合，從而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，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，可再進一步使用中心電腦對物體進行集中管理及控制，從而搜尋其位置、防止被盜或是其他類似的自動化功能。
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合的課題已成為當前重要研發方向之一。
本揭露內容的一實施方式提供一種無線射頻紗線模組，包括第一軟性基板、無線射頻組件以及第一封裝膠。第一軟性基板為長條狀且厚度為40μm~60μm。無線射頻組件 配置在第一軟性基板上，且無線射頻組件包括第一導電層、第二導電層以及無線射頻晶片。第一導電層配置在第一軟性基板上且厚度為3μm~10μm，且第一導電層的延伸路徑與第一軟性基板的第一部分的延伸路徑相同。第二導電層配置在第一軟性基板上且厚度為3μm~10μm，且第二導電層的延伸路徑與第一軟性基板的第二部分的延伸路徑相同。無線射頻晶片設置在第一導電層及第二導電層上，並具有第一接腳及第二接腳，其中第一接腳電性連接第一導電層，而第二接腳電性連接第二導電層。第一封裝膠覆蓋無線射頻組件，以使無線射頻組件配置於第一軟性基板與第一封裝膠之間。
於部分實施方式中，第一封裝膠為矽膠且厚度為200μm~900μm，且第一封裝膠包覆無線射頻組件及第一軟性基板。
於部分實施方式中，無線射頻紗線模組更包括多條外層紗線，其中多條外層紗線經編織以包覆於無線射頻紗線模組的最外層。
於部分實施方式中，無線射頻紗線模組更包括連接層配置在所述第一軟性基板及所述無線射頻組件之間。
於部分實施方式中，無線射頻紗線模組更包括第二軟性基板，配置在第一封裝膠上且厚度為5μm~15μm。
於部分實施方式中，第一封裝膠為壓克力膠且厚度為120μm~270μm。
於部分實施方式中，無線射頻紗線模組更包括第二封裝膠，覆蓋第一軟性基板，其中第一軟性基板位在第一封 裝膠與第二封裝膠之間，且第一封裝膠的厚度為50μm~100μm，而第二封裝膠的厚度為30μm~70μm。
於部分實施方式中，第一封裝膠更覆蓋第一軟性基板。
於部分實施方式中，無線射頻紗線模組更包括異方性導電膠，配置在第一導電層與電子元件之間以及配置在第二導電層與電子元件之間，以將第一接腳及第二接腳各自固定在第一導電層及第二導電層。
於部分實施方式中，第一軟性基板具有一對短邊與一對長邊，且第一軟性基板的短邊的長度介於1mm至2.5mm。
100、200、300、400、500、600‧‧‧無線射頻紗線模組
110、310、410、510、610‧‧‧第一軟性基板
120‧‧‧連接層
130、530、630‧‧‧無線射頻組件
132、232、332、432、532、632‧‧‧第一導電層
134、234、334、434、534、634‧‧‧第二導電層
136、536‧‧‧異方性導電膠
138、538、638‧‧‧無線射頻晶片
138A‧‧‧第一接腳
138B‧‧‧第二接腳
139‧‧‧空隙
140、540、640‧‧‧第一封裝膠
150‧‧‧第二封裝膠
660‧‧‧第二軟性基板
670‧‧‧外層紗線
1B-1B'、5B-5B'、5C-5C'、6B-6B'‧‧‧線段
T1、T2、T3、T4、T5‧‧‧厚度
第1A圖依據本揭露內容的第一實施方式繪示無線射頻紗線模組的上視示意圖。
第1B圖繪示沿第1A圖的線段1B-1B'的剖面放大示意圖。
第2圖依據本揭露內容的第二實施方式繪示無線射頻紗線模組的上視示意圖。
第3圖依據本揭露內容的第三實施方式繪示無線射頻紗線模組的上視示意圖。
第4圖依據本揭露內容的第四實施方式繪示無線射頻紗線模組的上視示意圖。
第5A圖依據本揭露內容的第五實施方式繪示無線射頻紗 線模組的上視示意圖。
第5B圖繪示沿第5A圖的線段5B-5B'的剖面放大示意圖。
第5C圖繪示沿第5A圖的線段5C-5C'的剖面放大示意圖。
第6A圖依據本揭露內容的第六實施方式繪示無線射頻紗線模組的上視示意圖。
第6B圖繪示沿第6A圖的線段6B-6B'的剖面放大示意圖。
以下將以圖式揭露本揭露內容之複數個實施方式，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揭露內容。也就是說，在本揭露內容部分實施方式中，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。
本揭露內容的無線射頻紗線模組包括無線射頻組件，從而使無線射頻紗線模組具備機能性，且無線射頻組件可透過封裝材料包覆而具備耐水洗性及耐酸鹼性。
請先看到第1A圖及第1B圖，第1A圖依據本揭露內容的第一實施方式繪示無線射頻紗線模組100的上視示意圖，而第1B圖繪示沿第1A圖的線段1B-1B'的剖面放大示意圖。為了不使第1A圖過於複雜，第1A圖未繪示出封裝膠的網底圖案。在本實施方式中，無線射頻紗線模組100包括第一軟性基板110、連接層120、無線射頻組件130、第一封裝膠140以及第二封裝膠150。
第一軟性基板110為長條狀。具體來說，第一軟性基板110可具有一對短邊與一對長邊，且第一軟性基板110的短邊的長度例如是介於1mm至2.5mm。第一軟性基板110的厚度為40μm~60μm。第一軟性基板110的材料可包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(TPU)、聚亞醯胺(PI)或聚丙烯(PP)。
無線射頻組件130配置在第一軟性基板110上，而連接層120例如是配置在第一軟性基板110及無線射頻組件130之間。連接層120可為膠體，以將無線射頻組件130固定在第一軟性基板110上。
在本實施方式中，無線射頻組件130可包括第一導電層132、第二導電層134、異方性導電膠136以及無線射頻晶片138。第一導電層132以及第二導電層134共同配置在第一軟性基板110上，其中第一導電層132以及第二導電層134的材料可包括金屬，例如鋁、錫或銀。具體來說，第一導電層132以及第二導電層134可透過連接層120接合在第一軟性基板110上，以防止第一導電層132以及第二導電層134自第一軟性基板110脫落。此外，第一導電層132及第二導電層134各自的厚度為3μm~10μm。
可使用相同材料形成第一導電層132與第二導電層134。舉例來說，可透過圖案化單一材料來形成第一導電層132及第二導電層134，且所形成的第一導電層132及第二導電層134互相分離，即其之間會存在空隙139，從而避免第一導電層132及第二導電層134因接觸而短路。
異方性導電膠136配置在第一導電層132、第二導電層134上，其可經由塗佈的方式配置。然而，本揭露內容不以此為限，在其他實施方式中，亦可藉由點膠、畫膠或貼膠的方式來配置異方性導電膠136。無線射頻晶片138設置在第一導電層132及第二導電層134上，其可透過熱壓製程以經由異方性導電膠136黏合在第一導電層132及第二導電層134上。
無線射頻晶片138具有第一接腳138A及第二接腳138B，其中第一接腳138A及第二接腳138B可透過異方性導電膠136分別電性連接第一導電層132及第二導電層134。對此，由於異方性導電膠136的導電能力具方向性，故即使異方性導電膠136溢流至空隙139，也不會致使第一導電層132及第二導電層134因接觸而發生短路。此外，異方性導電膠136除了可提供電性溝通效果外，亦可使無線射頻晶片138的第一接腳138A及第二接腳138B各自固定在第一導電層132及第二導電層134上。
由於無線射頻晶片138的運作條件與其負載阻抗有關，且負載阻抗與第一導電層132及第二導電層134的阻抗值有關，故可調整第一導電層132及第二導電層134在第一軟性基板110上的延伸長度，從而調整上述負載阻抗為適於無線射頻晶片138的運作條件。
在本實施方式中，第一導電層132及第二導電層134例如是長條狀。第一導電層132覆蓋在第一軟性基板110的第一部分(即第一導電層132下方的第一軟性基板110)上，而第二導電層134覆蓋在第一軟性基板110的第二部分(即第 二導電層134下方的第一軟性基板110)上。如此，第一導電層132及第二導電層134的延伸路徑會分別與第一軟性基板110的第一部分及第二部分的延伸路徑相同。藉由控制第一導電層132及第二導電層134的延伸長度，可調整第一導電層132及第二導電層134的阻抗值，從而使無線射頻晶片138的負載阻抗可符合運作條件。
第一封裝膠140覆蓋無線射頻組件130，以使無線射頻組件130配置於第一軟性基板110與第一封裝膠140之間。更詳細來說，第一封裝膠140覆蓋在第一軟性基板110、第一導電層132、第二導電層134及無線射頻晶片138上，從而使得無線射頻組件130配置在第一軟性基板110及第一封裝膠140之間。此外，第二封裝膠150可覆蓋第一軟性基板110，以使得第一軟性基板110位在第一封裝膠140與第二封裝膠150之間。在本實施方式中，第一封裝膠140及第二封裝膠150例如是TE油墨，且第一封裝膠140的厚度T1可為50μm~100μm，而第二封裝膠150的厚度T2可為30μm~70μm。此外，第一封裝膠140及第二封裝膠150可通過塗佈方式形成，例如刮刀塗佈。
在上述的配置下，第一封裝膠140及第二封裝膠150可做為封裝結構，並提供在其之間的層體及元件耐溫性、耐水洗性及耐酸鹼性，從而提升無線射頻紗線模組100的可靠度及使用壽命。舉例來說，無線射頻紗線模組100可浸泡在60℃的純水中20小時而維持原有的電性；可浸泡在100℃且pH值為12的鹼浴中40分鐘而維持原有的電性；或者，可浸泡 在135℃且pH值為4的酸浴中4小時而維持原有的電性。另一方面，無線射頻紗線模組100的層體可因其材料特性或厚度而致使具有可撓性。例如，在第一導電層132與第二導電層134是由金屬形成且厚度為3μm~10μm的情況下，第一導電層132與第二導電層134會具有可撓性。因此，無線射頻紗線模組100可適於做為織物的無線電子標籤，且可承受例如是高溫染整的製程處理。
無線射頻紗線模組100中的各層體的製程也可以是透過卷對卷(Roll to Roll；R2R)製程來完成，即無線射頻紗線模組100可適於量產製造。具體來說，第一導電層132、第二導電層134、第一封裝膠140及第二封裝膠150可以透過卷對卷製程形成在軟性基板上，從而軟性基板上配置有多個無線射頻紗線模組，接著再透過例如是裁切製程來將多個無線射頻紗線模組彼此分離。在裁切過程中，可依無線射頻紗線模組後續的使用環境來決定所需要的尺寸。
請再看到第1A圖，在本實施方式中，第一軟性基板110的短邊邊界及長邊邊界未與第一導電層132及第二導電層134的邊界切齊，即第一軟性基板110的邊界可與第一導電層132及第二導電層134的邊界間隔一段距離，以利無線射頻紗線模組100進行包繞。更詳細來說，由於在第一軟性基板110的邊界處存在一段未被導電層覆蓋的區域，故可提供緩衝區以提高包繞加工性及包繞強度。
然而，本揭露內容不以此為限，在其他實施方式中，第一軟性基板110也可被裁切為與第一導電層132及第二 導電層134的邊界呈現部分切齊或完全切齊，如第2圖、第3圖及第4圖所示。第2圖、第3圖及第4圖分別依據本揭露內容的第二實施方式、第三實施方式及第四實施方式繪示無線射頻紗線模組200、300及400的上視示意圖。
第2圖中，第一軟性基板(由第一導電層232及第二導電層234覆蓋)為裁切成短邊邊界及長邊邊界是與第一導電層232及第二導電層234的邊界切齊，以利縮小無線射頻紗線模組200的整體尺寸。第3圖中，第一軟性基板310為裁切成短邊邊界是與第一導電層332及第二導電層334的邊界切齊，而第一軟性基板310的長邊邊界則是未與第一導電層332及第二導電層334的邊界切齊，以利降低裁切過程的複雜度。第4圖中，第一軟性基板410為裁切成長邊邊界是與第一導電層432及第二導電層434的邊界切齊，而第一軟性基板410的短邊邊界則是未與第一導電層432及第二導電層434的邊界切齊，以適於在無線射頻紗線模組400的兩端形成額外結構。
請再看到第5A圖、第5B圖以及第5C圖，第5A圖依據本揭露內容的第五實施方式繪示無線射頻紗線模組500的上視示意圖，第5B圖繪示沿第5A圖的線段5B-5B'的剖面放大示意圖，而第5C圖繪示沿第5A圖的線段5C-5C'的剖面放大示意圖。為了不使第5A圖過於複雜，第5A圖未繪示出封裝膠的網底圖案，並以虛線繪示其邊界輪廓。
本實施方式與第一實施方式的差異點包括：本實施方式的第一封裝膠540為矽膠，且第一封裝膠540包覆無線射頻組件530及第一軟性基板510。具體來說，在將無線射頻 晶片538透過異方性導電膠536貼附在第一導電層532及第二導電層534上之後，可藉由含浸製程在無線射頻紗線模組500周圍形成第一封裝膠540。此外，依據不同製程，第一軟性基板510的兩端也可以自第一封裝膠540暴露出來。舉例來說，當是由卷對卷製程在軟性基板上形成多個無線射頻紗線模組的時候，可於裁切前進行含浸，而在裁切之後，每一無線射頻紗線模組的兩端會有軟性基板露出。
第一封裝膠540的厚度可為200μm~900μm，在此「第一封裝膠540的厚度」所指的可以是第5B圖的厚度T3(導電層以上的厚度)或厚度T4(軟性基板以下的厚度)。透過此種厚度配置，第一封裝膠540可提供無線射頻組件530耐水洗及耐酸鹼的效果。此外，雖第5C圖的第一封裝膠540的輪廓是繪示成矩形，然而本揭露內容不以此為限，於其他實施方式中，第一封裝膠540的輪廓也可以是圓形、橢圓形或其他多邊形。
請再看到第6A圖以及第6B圖，第6A圖依據本揭露內容的第六實施方式繪示無線射頻紗線模組600的上視示意圖，而第6B圖繪示沿第6A圖的線段6B-6B'的剖面放大示意圖。本實施方式與第一實施方式的差異點包括：本實施方式的第一封裝膠640為壓克力膠，例如環氧樹脂，且無線射頻紗線模組600更包括第二軟性基板660以及多條外層紗線670。
第二軟性基板660配置在第一封裝膠640上，以覆蓋第一封裝膠640所形成的封裝結構。第二軟性基板660的材料可與第一軟性基板610相同，且其例如是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(TPU)、聚亞醯胺(PI)或聚丙烯(PP)。第一 封裝膠640的厚度T5為120μm~270μm，而第二軟性基板660的厚度為5μm~15μm。
透過上述厚度配置，第一封裝膠640可提供無線射頻組件630(包含第一導電層632、第二導電層634及無線射頻晶片638)耐溫性、耐水洗性及耐酸鹼性的效果。第二軟性基板660除了可進一步提供耐水洗及耐酸鹼的效果以外，尚可增強結構強度，以使封裝結構不會受到外層紗線670的影響。
多條外層紗線670可以經編織後包覆在無線射頻紗線模組600的最外層，以加強無線射頻紗線模組600整體的結構強度，從而防止無線射頻紗線模組600發生斷裂。多條外層紗線670可藉由8字包繞編織法配置在無線射頻紗線模組600的最外層。多條外層紗線670的數量例如是4~32條。當多條外層紗線670的數量越少時，則無線射頻紗線模組600的生產速度越快。反之，當多條外層紗線670的數量越多時，則能提供無線射頻紗線模組600更高的結構強度。換句話說，本實施方式的多條外層紗線670的數量可介於4~32條，能夠同時兼顧上述生產速度及結構強度。
關於上述實施方式的無線射頻紗線模組的耐溫性、耐水洗性及耐酸鹼性的效果可見於下表一。
請看到表一，表一為比較例與多個實驗例的耐溫性、耐水洗性及耐酸鹼性的效果比較，其中比較例1為市售的片狀無線射頻電子標籤；比較例2為有經包紗的市售的線型無線射頻電子標籤；實驗例1的結構同於第一實施方式的結構，其為使用TE油墨(購於彩銘實業公司)封裝，且整體厚度為250μm~550μm；實驗例2的結構同於第五實施方式的結構，其為使用矽膠(購於3M公司)封裝，且整體厚度為550μm~1800μm；實驗例3的結構同於第六實施方式的結構，其為使用壓克力膠(購於3M公司)封裝，且整體厚度為315μm~340μm。此外，耐溫及耐水洗測試是根據AATCC 61-2010 1B的測試方法，將比較例1至2及實驗例1至3的試樣分別放入盛裝有60℃的純水的鋼杯中，經過20小時的鋼杯染色試驗後，再取出試樣，並量測試樣在訊號讀取距離為250公分時的訊號讀取能力。耐鹼性測試及耐酸性測試分別與耐溫及耐水洗性測試相似，唯差異在於：耐鹼性測試是以pH值12的溶液取代純水，並且將測試溫度及時間改變為100℃及40分鐘；以及，耐酸性測試以pH值4的溶液取代純水，並且將測試溫度及時間改變為135℃及4小時，以更符合織物染整製程的條件。
從表一的結果發現，本揭露內容實驗例1~3的無線射頻紗線模組在上述耐溫及耐水洗性、耐鹼性及耐酸性測試後，仍可維持250公分以上的訊號讀取距離，故本揭露內容實驗例1~3的無線射頻紗線模組可適於工業上的織物染整製程。反之，比較例1及2的市售電子標籤在試驗後皆呈現訊號無法讀取的情形，故比較例1及2的市售電子標籤不具有耐溫性及耐水洗性，且也不具有耐酸性及耐鹼性，因而不適於織物染整製程。
綜合上述，本揭露內容的無線射頻紗線模組包括第一軟性基板、無線射頻組件以及第一封裝膠，其中無線射頻組件包括導電層以及無線射頻晶片，並配置在第一軟性基板上，而第一封裝膠覆蓋在第一軟性基板及無線射頻組件上。第一封裝膠的厚度使得無線射頻紗線模組可具有足夠的耐溫性、耐水洗性及耐酸鹼性，從而無線射頻紗線模組可適於織物染整製程。此外，可透過卷對卷的量產方式來製造本揭露內容的無線射頻紗線模組，並且透過其中各元件的配置方式及材料使無線射頻紗線模組在低厚度的情況具有足夠的結構強度，從而本揭露內容的無線射頻紗線模組可配置在例如是布匹或衣物服飾中。
雖然本揭露內容已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種無線射頻紗線模組，包括：第一軟性基板，為長條狀且厚度為40μm~60μm；無線射頻組件，配置在所述第一軟性基板上，且所述無線射頻組件包括：第一導電層，配置在所述第一軟性基板上且厚度為3μm~10μm，且所述第一導電層的延伸路徑與所述第一軟性基板的第一部分的延伸路徑相同；第二導電層，配置在所述第一軟性基板上且厚度為3μm~10μm，且所述第二導電層的延伸路徑與所述第一軟性基板的第二部分的延伸路徑相同；以及無線射頻晶片，設置在所述第一導電層及所述第二導電層上，並具有第一接腳及第二接腳，其中所述第一接腳電性連接所述第一導電層，而所述第二接腳電性連接所述第二導電層；以及第一封裝膠，覆蓋所述無線射頻組件，以使所述無線射頻組件配置於所述第一軟性基板與所述第一封裝膠之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻紗線模組，其中所述第一封裝膠為矽膠且厚度為200μm~900μm，且所述第一封裝膠包覆所述無線射頻組件及所述第一軟性基板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻紗線模組，更包括多條外層紗線，其中所述多條外層紗線經編織以包覆於所述無線射頻紗線模組的最外層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的無線射頻紗線模組，更包括連接層配置在所述第一軟性基板及所述無線射頻組件之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻紗線模組，更包括第二軟性基板，配置在所述第一封裝膠上且厚度為5μm~15μm。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的無線射頻紗線模組，其中所述第一封裝膠為壓克力膠且厚度為120μm~270μm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻紗線模組，更包括第二封裝膠，覆蓋所述第一軟性基板，其中所述第一軟性基板位在所述第一封裝膠與所述第二封裝膠之間，且所述第一封裝膠的厚度為50μm~100μm，而所述第二封裝膠的厚度為30μm~70μm。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻紗線模組，其中所述第一封裝膠更覆蓋所述第一軟性基板。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻紗線模組，更包括異方性導電膠，配置在所述第一導電層與所述無線射頻晶片之間以及配置在所述第二導電層與所述無線射頻晶片之間，以將所述第一接腳及所述第二接腳各自固定在所述第一導電層及所述第二導電層。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻紗線模組，其中所述第一軟性基板具有一對短邊與一對長邊，且所述第一軟性基板的所述短邊的長度介於1mm至2.5mm。
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