TWI823574B

TWI823574B - 內埋式智慧模組

Info

Publication number: TWI823574B
Application number: TW111135243A
Authority: TW
Inventors: 芮祥鵬; 鄭元福; 高立人
Original assignee: 國立臺北科技大學
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2023-11-21
Also published as: TW202412704A; US20240098893A1; US12207401B2

Abstract

一種內埋式智慧模組，其包括可扭曲基板、電極層、線路層、絕緣層、電子裝置以及感測裝置。所述電極層設置於所述可扭曲基板上。所述線路層設置於所述電極層中，且暴露於所述電極層的表面處。所述絕緣層設置於所述電極層與所述線路層之間。所述電子裝置設置於所述電極層與所述線路層上，且與所述電極層以及所述線路層電性連接。所述感測裝置設置於所述電極層與所述線路層上，且與所述電極層以及所述線路層電性連接。

Description

內埋式智慧模組

本發明是有關於一種電子元件模組，且特別是有關於一種內埋式智慧模組。

近年來，智慧布料的技術在工業、民生、休閒、醫療上已能協助紡織業成衣商、衣服品牌商提供解決方案，因此符合未來的穿戴式電子裝置的趨勢。

對於一般的穿戴式電子裝置來說，多個電子元件設置在基板上且與驅動這些電子元件的線路層電性連接。為了驅動這些電子元件，電子裝置中必須設置多層線路層，且必須在這些線路層之間設置導通孔（conductive via）。如此一來，導致線路設計困難，且電子裝置容易因彎折而斷裂。

本發明提供一種內埋式智慧模組，其中絕緣層內埋於電極層中，且線路層內埋於絕緣層中。

本發明的內埋式智慧模組包括可扭曲基板、電極層、線路層、絕緣層、電子裝置以及感測裝置。所述電極層設置於所述可扭曲基板上。所述線路層設置於所述電極層中，且暴露於所述電極層的表面處。所述絕緣層設置於所述電極層與所述線路層之間。所述電子裝置設置於所述電極層與所述線路層上，且與所述電極層以及所述線路層電性連接。所述感測裝置設置於所述電極層與所述線路層上，且與所述電極層以及所述線路層電性連接。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，所述可扭曲基板包括織物、聚胺酯（polyurethane，PU）基板、矽膠基板或橡膠基板。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，所述電子裝置包括可撓性線路板、電子元件以及多個接腳（pin）。所述可撓性線路板設置於所述電極層與所述線路層上。所述電子元件設置於所述可撓性線路板上，且與所述可撓性線路板電性連接。所述多個接腳設置於所述可撓性線路板與所述電極層以及所述線路層之間。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，所述電子元件包括具有主動元件、被動元件或其組合的晶片。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，所述晶片具有電晶體、記憶體、二極體、電阻器、電容器、電感器（inductor）、震盪器（oscillator）、微控制器（microcontroller unit，MCU）或其組合。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，所述可撓性線路板的厚度介於35 μm至180 μm之間。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，所述感測裝置包括可撓性線路板、感測元件以及多個接腳。所述可撓性線路板設置於所述電極層與所述線路層上。所述感測元件設置於所述可撓性線路板上，且與所述可撓性線路板電性連接。所述多個接腳設置於所述可撓性線路板與所述電極層以及所述線路層之間。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，更包括保護層。所述保護層設置於所述可扭曲基板上，且至少包覆所述電極層、所述線路層、所述絕緣層以及所述電子裝置。

在本發明的內埋式智慧模組的一實施例中，所述保護層更包覆所述感測裝置。

基於上述，在本發明的內埋式智慧模組中，絕緣層內埋於電極層中，且線路層內埋於絕緣層中。如此一來，可有效地減少電極層、絕緣層與線路層的佈局面積，且可有效地降低內埋式智慧模組的整體厚度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

下文列舉實施例並配合附圖來進行詳細地說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為了方便理解，在下述說明中相同的元件將以相同的符號標示來說明。

關於文中所使用「包含」、「包括」、「具有」等等用語，均為開放性的用語，也就是指「包含但不限於」。

此外，文中所提到的方向性用語，例如「上」、「下」等，僅是用以參考圖式的方向，並非用來限制本發明。因此，應理解，「上」可與「下」互換使用，且當層或膜等元件放置於另一元件「上」時，所述元件可直接放置於所述另一元件上，或者可存在中間元件。另一方面，當稱元件「直接」放置於另一元件「上」時，則兩者之間不存在中間元件。

另外，在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍是一種避免在說明書中逐一列舉所述範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載涵蓋了所述數值範圍內的任意數值，以及涵蓋由所述數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍。

在以下實施例中，所提及的數量與形狀僅用以具體地說明本發明以便於了解其內容，而非用以限定本發明。

圖1A為依照本發明的第一實施例的內埋式智慧模組的剖面示意圖。圖1B為圖1A的內埋式智慧模組的上視示意圖。為了清楚表示，在圖1B中省略了保護層。

同時參照圖1A與圖1B，本實施例的內埋式智慧模組10包括可扭曲基板100、電極層102、絕緣層104、線路層106、電子裝置108以及感測裝置110。在本實施例中，電子裝置108為不包括感測裝置的裝置，後續將對此進行說明。可扭曲基板100具有可彎曲、可扭轉、可摺疊等特性。在本實施例中，可扭曲基板100可以是織物、聚胺酯基板、矽膠基板、橡膠基板或其他合適的基板。在內埋式智慧模組10應用於穿戴式電子裝置的情況下，可扭曲基板100較佳為織物。

電極層102設置於可扭曲基板100上。在本實施例中，電極層102構成條狀電極，但本發明不限於此。在其他實施例中，視實際需求，電極層102可構成其他形狀的電極，例如彎曲狀的電極或指狀電極。電極層102的材料可為任何合適的導電材料，且可經由任何合適的方式（例如噴塗、網版印刷、連續滾壓（roll-to-roll）印刷、3D列印、電鍍、濺鍍等）來形成於可扭曲基板100上。

絕緣層104設置於電極層102中，且被電極層102暴露出來。在本實施例中，且絕緣層104不穿透電極層102，但本發明不限於此。在其他實施例中，視實際需求，絕緣層104可穿透部分的電極層102，只要能夠避免電極層102因被絕緣層104穿透而形成多個彼此電性分離的部分即可。此外，在本實施例中，絕緣層104的頂部表面與電極層102的頂部表面齊平，但本發明不限於此。在其他實施例中，視實際需求，絕緣層104的頂部表面可高於或低於電極層102的頂部表面。絕緣層104的材料可為任何合適的絕緣材料，且可經由任何合適的方式（例如噴塗、網版印刷、連續滾壓印刷、3D列印等）來形成於電極層102中的預先形成的凹槽中。

線路層106設置於絕緣層104中，且被絕緣層104暴露出來。此外，線路層106不穿透絕緣層104，以避免線路層106與電極層102之間發生短路。此外，在本實施例中，線路層106的頂部表面與絕緣層104的頂部表面齊平，但本發明不限於此。在其他實施例中，視實際需求，線路層106的頂部表面可高於或低於絕緣層104的頂部表面。線路層106的材料可為任何合適的導電材料，且可經由任何合適的方式（例如噴塗、網版印刷、連續滾壓印刷、3D列印等）來形成於絕緣層104中的預先形成的凹槽中。

由上述可知，在本實施例中，絕緣層104設置於電極層102與線路層106之間，使得絕緣層104與線路層106內埋於電極層102中，且線路層106內埋於絕緣層104中。如此一來，可有效地減少電極層102、絕緣層104與線路層106的佈局面積，且可有效地降低內埋式智慧模組10的整體厚度，以利於內埋式智慧模組10的微型化發展。

電子裝置108設置於電極層102與線路層106上，且與電極層102以及線路層106電性連接。在本實施例中，電子裝置108包括可撓性線路板108a、電子元件108b以及接腳108c。

可撓性線路板108a設置於電極層102與線路層106上。可撓性線路板108a的厚度例如介於35 μm至180 μm之間。當可撓性線路板108a的厚度大於180 μm時，可撓性線路板108a的硬度過大而造成無法扭曲的問題。當可撓性線路板108a的厚度小於35 μm時，可撓性線路板108a的厚度過薄而容易在扭曲時破裂。當可撓性線路板108a的厚度介於35 μm至180 μm之間時，折彎角度可達到150°以上而具有良好的扭曲度。本發明不對可撓性線路板108a的類型作限制。

電子元件108b設置於可撓性線路板108a上，且與可撓性線路板108a電性連接。電子元件108b可經由導電膠或其他合適的方式與可撓性線路板108a電性連接，本發明不對此作限定。電子元件108b可以是具有主動元件或被動元件的晶片。主動元件或被動元件例如是電晶體、記憶體、二極體、電阻器、電容器、電感器、震盪器、微控制器或其組合。此外，電子元件108b可包含有電池，且電池可為充電式電池或拋棄式電池。在本實施例中，一個電子元件108b設設置於可撓性線路板108a上，但本發明不限於此。在其他實施例中，視實際需求，可將多個電子元件108b設置於可撓性線路板108a上。

多個接腳108c設置於可撓性線路板108a與電極層102以及線路層106之間，以使可撓性線路板108a與電極層102以及線路層106電性連接。在本實施例中，由於電極層102的頂部表面、絕緣層104的頂部表面以及線路層106的頂部表面齊平，因此接腳108c可具有相同的尺寸，且電子元件108b可因此穩固地設置於電極層102與線路層106上。

在本實施例中，電子裝置108包括可撓性線路板108a、電子元件108b以及接腳108c，但本發明不限於此。在其他實施例中，具有其他架構的電子裝置可以任何合適的方式設置於電極層102與線路層106上，且與電極層102以及線路層106電性連接。

感測裝置110設置於電極層102與線路層106上，且與電極層102以及線路層106電性連接。在本實施例中，感測裝置110包括可撓性線路板110a、感測元件110b以及接腳110c。

可撓性線路板110a設置於電極層102與線路層106上。可撓性線路板110a的厚度例如介於35 μm至180 μm之間。當可撓性線路板110a的厚度大於180 μm時，可撓性線路板110a的硬度過大而造成無法扭曲的問題。當可撓性線路板110a的厚度小於35 μm時，可撓性線路板110a的厚度過薄而容易在扭曲時破裂。當可撓性線路板110a的厚度介於35 μm至180 μm之間時，折彎角度可達到150°以上而具有良好的扭曲度。本發明不對可撓性線路板110a的類型作限制。

感測元件110b設置於可撓性線路板110a上，且與可撓性線路板110a電性連接。感測元件110b可經由導電膠或其他合適的方式與可撓性線路板110a電性連接，本發明不對此作限定。感測元件110b例如是生理訊號感測元件，其可用以監測使用者的生理訊號。在本實施例中，一個感測元件110b設設置於可撓性線路板110a上，但本發明不限於此。在其他實施例中，視實際需求，可將多個感測元件110b設置於可撓性線路板110a上。

多個接腳110c設置於可撓性線路板110a與電極層102以及線路層106之間，以使可撓性線路板110a與電極層102以及線路層106電性連接。在本實施例中，由於電極層102的頂部表面、絕緣層104的頂部表面以及線路層106的頂部表面齊平，因此接腳110c可具有相同的尺寸，且感測元件110b可因此穩固地設置於電極層102與線路層106上。

在本實施例中，感測裝置110包括可撓性線路板110a、感測元件110b以及接腳110c，但本發明不限於此。在其他實施例中，具有其他架構的感測裝置可以任何合適的方式設置於電極層102與線路層106上，且與電極層102以及線路層106電性連接。

此外，內埋式智慧模組10還可包括保護層112。保護層112設置於可扭曲基板100上，且包覆電極層102、絕緣層104、線路層106、電子裝置108以及感測裝置110。保護層112的材料例如是具有防水、導熱、不透濕等特性的材料，且可經由任何合適的方式（例如點膠、噴塗、網版印刷、連續滾壓印刷、3D列印等）來形成於可扭曲基板100上。因此，當內埋式智慧模組10應用於穿戴式電子裝置時，保護層112可有效地避免設置於可扭曲基板100上的各種構件與使用者皮膚直接接觸而受損。

圖2為依照本發明的第二實施例的內埋式智慧模組的剖面示意圖。在本實施例中，與第一實施例相同的元件將以相同的元件符號表示，且不再對其進行說明。

請參照圖2，在本實施例中，內埋式智慧模組20與內埋式智慧模組10的差異在於：在內埋式智慧模組20中，感測裝置110自身可具有保護層（未繪示），因此保護層112可包覆電極層102、絕緣層104、線路層106以及電子裝置108，而不需包覆整個感測裝置110。

以下將以內埋式智慧模組10為例對本發明的內埋式智慧模組的應用進行說明。在其他實施例中，視實際需求，可將內埋式智慧模組10替換為內埋式智慧模組20。

圖3為包括本發明的內埋式智慧模組的穿戴裝置的示意圖。在本實施例中，穿戴裝置30為智慧生理紡織手環。穿戴裝置30包括內埋式智慧模組10以及環狀本體300。內埋式智慧模組10設置於環狀本體300內側表面上。當使用者配戴穿戴裝置30時，內埋式智慧模組10中的感測裝置110可視其感測類型而與使用者的皮膚接觸或不接觸，以對使用者的生理狀態進行監測。

圖4為包括本發明的內埋式智慧模組的貼附裝置的示意圖。在本實施例中，貼附裝置40包括內埋式智慧模組10以及黏著體400。內埋式智慧模組10設置於黏著體400上，且黏著體400以內埋式智慧模組10朝向使用者皮膚的方式貼附於使用者的皮膚上。如此一來，內埋式智慧模組10可與使用者的皮膚接觸，以對使用者的生理狀態進行監測。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10、20:內埋式智慧模組 30:穿戴裝置 40:貼附裝置 100:可扭曲基板 102:電極層 104:絕緣層 106:線路層 108:電子裝置 108a、110a:可撓性線路板 108b:電子元件 108c、110c:接腳 110:感測裝置 110b:感測元件 112:保護層 300:環狀本體 400:黏著體

圖1A為依照本發明的第一實施例的內埋式智慧模組的剖面示意圖。圖1B為圖1A的內埋式智慧模組的上視示意圖。圖2為依照本發明的第二實施例的內埋式智慧模組的剖面示意圖。圖3為包括本發明的內埋式智慧模組的穿戴裝置的示意圖。圖4為包括本發明的內埋式智慧模組的貼附裝置的示意圖。

10:內埋式智慧模組

100:可扭曲基板

102:電極層

104:絕緣層

106:線路層

108:電子裝置

108a、110a:可撓性線路板

108b:電子元件

108c、110c:接腳

110:感測裝置

110b:感測元件

112:保護層

Claims

一種內埋式智慧模組，包括：可扭曲基板；電極層，設置於所述可扭曲基板上；線路層，設置於所述電極層中，且暴露於所述電極層的表面處；絕緣層，設置於所述電極層與所述線路層之間；電子裝置，設置於所述電極層與所述線路層上，且與所述電極層以及所述線路層電性連接；以及感測裝置，設置於所述電極層與所述線路層上，且與所述電極層以及所述線路層電性連接。
如請求項1所述的內埋式智慧模組，其中所述可扭曲基板包括織物、聚胺酯基板、矽膠基板或橡膠基板。
如請求項1所述的內埋式智慧模組，其中所述電子裝置包括：可撓性線路板，設置於所述電極層與所述線路層上；電子元件，設置於所述可撓性線路板上，且與所述可撓性線路板電性連接；以及多個接腳，設置於所述可撓性線路板與所述電極層以及所述線路層之間。
如請求項3所述的內埋式智慧模組，其中所述電子元件包括具有主動元件、被動元件或其組合的晶片。
如請求項4所述的內埋式智慧模組，其中所述晶片具有電晶體、記憶體、二極體、電阻器、電容器、電感器、震盪器、微控制器或其組合。
如請求項3所述的內埋式智慧模組，其中所述可撓性線路板的厚度介於35 μm至180 μm之間。
如請求項1所述的內埋式智慧模組，其中所述感測裝置包括：可撓性線路板，設置於所述電極層與所述線路層上；感測元件，設置於所述可撓性線路板上，且與所述可撓性線路板電性連接；以及多個接腳，設置於所述可撓性線路板與所述電極層以及所述線路層之間。
如請求項7所述的內埋式智慧模組，其中所述可撓性線路板的厚度介於35 μm至180 μm之間。
如請求項7所述的內埋式智慧模組，更包括保護層，設置於所述可扭曲基板上，且至少包覆所述電極層、所述線路層、所述絕緣層以及所述電子裝置。
如請求項9所述的內埋式智慧模組，其中所述保護層更包覆所述感測裝置。