CN105243414A - 无线通信的可穿戴贴片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无线通信的可穿戴贴片,包括:一包含上表面、下表面和侧表面的干嵌层,并且嵌入了用于和外界电子设备进行无线通信的半导体芯片和天线电路,这个可穿戴贴片还包括了一位于干嵌层下表面的粘合层,粘合层可以粘在人体皮肤上;以及至少有一部分在干嵌层上表面的弹性层,该弹性层使该无线通信的可穿戴贴片更加具有柔韧性。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴电子设备,特别是可穿戴在人体皮肤上类似贴片的无线电子设备
背景技术
近场通信即近距离无线通讯(NFC)技术的无线通信标准是让两个电子设备通过不超过13.56MHz的电波频率近距离快速地建立通信通道。NFC技术可以被用于近距离电子设备的数据传输。由于NFC要求两台电子设备间的距离小于10厘米,因而相较蓝牙和Wi-Fi它更为安全。因此,NFC可以被看做是一种便捷又安全的快速建立双向数据传输的工具。NFC是一种双向传输工具并且只需要其中一方的设备/卡贴上NFC标签,这在降低成本的同时有保留了射频识别(RadioFrequencyIdentification,缩写为RFID)标签的性能。
这类通信标准正越来越多的用于无线传输上,如汇款、优惠券增发放、礼品卡、过境通行、证、门票等等。更多的手机制造商也正在将NFC硬件集成进他们的手机中。如:2014年的消费类电子产品展览会(ConsumerElectronicsShow缩写为CES)徽章就使用了NFC技术,从而缩短了排队、增加了徽章的功用,为参展商和出席者带来了更简便的操作。NFC也越来越多被应用在电子医疗、电子健康记录和可穿戴式贴片设备领域上。
可穿戴贴片是一种可以被使用者贴在身上的电子贴片。可穿戴贴片能贴在使用者的皮肤上,并且保持5-7天。可穿戴贴片通过内置的一个硅制芯片和天线来支持NFC技术。类似于条形码的身份验证可穿戴贴片可以被用作于密码。例如,通过识别使用者的智能手机达到身份识别的目的。
尽管经过早期的开发,可穿戴贴片还面临多个问题:使用者穿戴时不够十分舒适;贴片在皮肤上保持的时间达不到计划时长;贴片的组件比较脆弱容易破损;外观不够好看。
发明内容
本发明公布的无线通信的可穿戴贴片致力于解决那些存在于普通可穿戴贴片上的局限性。本发明公布的这款可穿戴式贴片具有高度柔韧性、可透气性和低成本,穿戴起来比普通的可穿戴电子贴片更加舒适。这款可穿戴贴片为电子检测提供更好的稳定性、扩大了频响范围并且增加了电子元件的耐用性。同时具有结构的改进,这款可穿戴贴片能在人体皮肤上保持更长时间。此外,这款可穿戴贴片的外观也更好看。
本发明提供的无线通信的可穿戴贴片包含了一干嵌层,所述干嵌层包括一下表面、一上表面和一侧表面,并且在它的内部嵌入了用于与外界设备进行无线通信的半导体芯片和天线电路,干嵌层下表面上的粘合层,可以令贴片贴在人体皮肤上;干嵌层上表面至少有一部分弹性层,从而使可穿戴贴片更具有柔韧性。
本发明提供的无线通信的可穿戴贴片还可能包括下面的一个或多个:弹性层的杨氏模量能低于0.3千兆帕。弹性层可以使用弹性材料。弹性层可以使用聚氨酯或者硅。弹性层也能在干嵌层的侧表面上,其中弹性层超出干嵌层的横向尺寸并与粘合层接触。弹性层能够横向延伸超过干嵌层的边缘。弹性层能够覆盖住干嵌层的整个上表面。弹性层能够横向延伸超过粘合层的边缘。弹性层能够与粘合层有相同的宽度。干嵌层的杨氏模量能高于1.0千兆帕。干嵌层能够包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。粘合层具有压敏性。干嵌层上包括有多个通孔,以使人体皮肤通过所述可穿戴贴片透气。通孔也能够通过干嵌层上表面的弹性层。干嵌层可以具有图案,在其中,天线电路和图案都是用同一种导电材料制成的。天线电路和图案都可以由同一个金属层形成。天线电路可以将图案完全环绕起来。干嵌层内的半导体芯片和天线电路可以通过NFC、无线网络(Wi-Fi)、蓝牙或者RFID无线通信标准跟外界电子设备通信。更进一步,所述无线通信可穿戴贴片可以包括多个弯曲的连接引线,连接所述连接天线电路末端和放置半导体芯片的金属板。
这些和其他方面,在附图、描述和声明中详细介绍了相关的实例和另外特征。
附图说明
图1是戴在手腕上的可穿戴式贴片的示意图。
图2是本发明所述无线通信的可穿戴贴片一些实施例的透视分解图。
图3是本发明所述无线通信的可穿戴贴片一些实施例的横截面剖图。
图4是本发明所述无线通信的可穿戴贴片另一些实施例的横截面剖图。
图5是本发明所述无线通信的可穿戴贴片一些实施例的俯视图。
图6是本发明所述无线通信的可穿戴贴片另一些实施例的俯视图。
图7示出了根据本发明所述无线通信的可穿戴贴片一些实施例的放置半导体芯片的金属垫和天线电路末端的连接关系。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
参看图1:可穿戴贴片100可以被放置在和粘附在手腕上10或身体的其他部位,如:手20、臂、肩、腰、腿等。
如上所述,把可穿戴贴片粘到皮肤上面临许多挑战:贴片要能够在皮肤上停留5-7天,同时要适应各种日常活动,如:洗澡、游泳、锻炼,保持体重等等。这个贴片每天要跟衣服摩擦数次。让创可贴粘在皮肤上一个星期已经非常困难了,而可穿戴贴片的底层通常会更坚硬,这使比创可贴更易受到摩擦。
本发明的目标是克服传统可穿戴贴片的不足。参看图2,该无线通信可穿戴贴片100包括一个干嵌层210,在干嵌层210下方的一粘合层220,至少有一部分在干嵌层210上的一弹性层230。
在干嵌层210中有一薄膜基板212、一半导体芯片218和一嵌在薄膜基板212上的天线215(即天线电路)。该天线215由许多金属线环绕一圈或多圈组成。适合天线的金属包括铜、铝、金、银、不锈钢等等。该半导体芯片218和天线215被配置为可通过近场通信(NFC),无线网络,蓝牙,或RFID的无线通信标准与外部设备进行通信。外部设备包括智能电话,计算机,移动支付设备,扫描仪和阅读器,医疗设备,安全***,个人识别***等。为了给天线215和半导体芯片218提供物理支撑,该薄膜基板212含有相对刚性的高分子材料,如:聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。在许多实例中,干嵌层210中的薄膜基板212的杨氏模量高于1千兆帕。
粘合层220具有压敏性。也就是说,它能在如用拇指施加的压力下紧紧地粘附在皮肤上。例如,该粘合层220由医用压敏粘合剂制成,如医用增粘低过敏性压敏胶。
弹性层230是用来增强无线通信的可穿戴贴片100的柔韧性和持久性。该弹性层230很柔韧,能够适应不同移动位置下的皮肤状况。该弹性层230也是透气的,能让皮肤的湿气被释放到环境中。该弹性层230由低杨氏模量和高破坏应变的粘弹性聚合材料构成。在许多实例中,该弹性层230的杨氏模量低于0.3千兆帕.在许多例子中,该弹性层230的杨氏模量低于0.1千兆帕,以增强其柔韧性和增粘性。适合弹性层的材料包括弹性体,粘弹性聚合物,例如:硅和医用聚氨酯,即用一种透气、舒适的透明医用敷料用来覆盖和保护伤口。
该弹性材料能够减少坚硬的干嵌层底部摩擦力的影响,这能为半导体芯片和电路提供更好的保护和减少掉落的可能性,因此可以增加可穿戴贴片的使用寿命。
在许多实例中,参看图3,粘附在皮肤310上的无线通信的可穿戴贴片300包括一干嵌层210,一粘合层220和上述的弹性层230。为了确保更好的接触和粘附在皮肤上310,该弹性层230横向延伸超出干嵌层210的宽度,这种弹性层230被装在干嵌层210的侧面。该弹性层230在底部直接和粘合层220接触。在许多实例中,弹性层230的横向延伸超出干嵌层210的宽度用“w”表示,其中“w”可能超过200毫米。
在许多实例中,弹性层230和粘合层220的宽度基本相同。在许多实例中,弹性层230的横向延伸超出了粘合层220的边缘,正如图3所示(和下图4所示)。
弹性层230由弹性体材料,如硅和聚氨酯构成。通过由弹性和粘弹性材料包封的相对刚性的干嵌层210,半导体芯片218和天线215得以被保护,因此可穿戴贴片300能拥有更加长久的使用寿命。
为了提供额外保护,半导体芯片218和天线215被装在干嵌层210的上(或外)面。薄膜基板212能保护半导体芯片218和天线215在穿戴过程的身体运动中不受皮肤的直接摩擦,这能增加可穿戴贴片100的使用寿命。该薄膜基板212也能保护半导体芯片218和天线215不受皮肤310中流出的汗水的腐蚀。
该无线通信的可穿戴贴片300可以通过下列所述方法制造。电镀或真空沉积塑料膜,并在上下表层贴上金属层,从而制成薄膜基板。打孔令金属层的上表面和塑料膜下表面连通。金属层上用光刻法形成图案,并选择性地蚀刻掉金属的区域,从而做出金属底盘和天线电路。天线电路能够包括一个螺旋曲线延伸成数圈的导线,半导体芯片218被安装到塑料膜中的金属底盘上,形成一个干嵌层210的金属底座,并通过引线连接到天线电路的末端(如图7所示)。弹性层230和粘合层220被压到干嵌层210的两侧,多层次组合减少了裁剪的失败并保证激光刻成正确规格。
根据图4所展示,穿戴在皮肤310上的无线通信的可穿戴贴片400包括上述的干嵌层210和粘合层220。该弹性层430放置在干嵌层210上表面和侧表面的边缘。弹性层430和粘合层220接触。弹性层430可以选择性的设置在干嵌层210和粘合层220上,这可通过流体传输设备如喷墨打印机、丝网印刷法、柔性印刷过程或者该领域已有的其他制层方法实现。
通常的可穿戴贴片有一个很关键的不足,硬性聚合物底层对于皮肤来说不够具有透气性。聚集在底层的湿气会对皮肤造成刺激引起不适,特别是在穿戴5-7天后。通常的可穿戴贴片外观是工业或者医疗设备,对于日常穿戴来说并不美观。
本发明提供的无线通信的可穿戴贴片的另一个优势是为穿戴着的皮肤提供透气性。如图5所示,无线通信的可穿戴贴片500包括了一层薄膜基板212的干嵌层510,其中嵌入半导体芯片218和天线215。另外,为了让湿气或者汗液可以从皮肤上挥发(即透气性),干嵌层510设有多个穿过或者通过期的孔515。在一些实例中,这些孔515还能够通过弹性层230和/或粘合层220(如图2和图3所示)。孔515也可以设在没有天线215和半导体芯片218的薄膜基板212上,例如,透气孔515位于在被天线215包围的区域的中间,如图5所示。
在天线215和半导体芯片218安装到薄膜基板212前或者后,孔515可以通过激光蚀刻、钻孔、冲压等方法打孔到干嵌层510上。在一些实例中,孔515可以形成在同一过程中的通孔,如上述通孔的制造工艺中所说,用于形成干嵌层510的塑料薄膜的上下表面的金属层的通孔的制造方法。
另一方面,本发明的可穿戴贴片,为使用者提供了好看的外观。根据图6所示,无线通信的可穿戴贴片600包括了一个图案620。在一些实例中,图案620是在被天线215围绕在中间区域。另一些实例中,图案620是做在跟天线形状一样的金属层上,因此,两个可以在同一个过程里制作。例如,金属层(如铜层)可以覆上一个图案,天线线圈也可以按照图案620蚀刻上去。
在一些实例中,图案620能让可穿戴贴片600更加美观。天线215通过LC(电子传感器)电路,接受或发送无线电磁信号。当用一种连通材料(例如跟天线215所在的金属层一样的材料)制作图案620时,图案620可以通过在其上产生一个计算感应涡流来修改电容传感器的反应。这会增加无线收发的稳定性,并扩大无线通信的可穿戴贴片600的响应频率窗口。
在一些实例中,图案620(图6所示)和孔515(图5所示)可以存在于一片无线通信可穿戴贴片上,从而让透气性、美观、无线操作的稳定性三者合一。
传统的可穿戴贴片的半导体芯片、天线,尤其是连接金属焊盘和天线端的引线,会因为皮肤动作时的拉伸和压缩而经常损坏,也会因为汗液里的化学物质而被腐蚀。连接半导体芯片和天线电路的引线是最容易破损的地方。
本发明提供的无线通信可穿戴贴片尝试解决这些缺陷。根据图7所示,半导体芯片218是在环氧树脂的金属垫710和720之间。多个连接引线715和725分别连接到金属垫710和720上,而不是传统可穿戴贴片里单一的直角转弯的铜线。连接引线715和725的另一端连接到天线的末端。多个连接引线715和725以弯曲的弧形取代了90°的直角,从而以低压力和少破损更好的适应皮肤的变化。多余的715和725引线同时确保了在一部分引线破损后无线通信可穿戴贴片依旧能继续工作。
虽然本文包含了许多细节,但是不能当作是这项公开发明的局限性的声明或可能的声明,而是针对具体实例的特征描述。本文中所提到的在特定环境下的某些特征也可能综合出现在一个实例中。相反的,在单一环境下所提到的特征也可能分别出现在多个不同的实例中,或者在任何适用的组合实例中。此外,尽管这些特征在上述描述中被认为是特定综合环境甚至是初始主张,一个或更多的特征可以在某些情况下独立存在,并且这个组成可能直接指向一个或多个子组成。
只描述了一些范例和实例,在不违背本发明的精神下,可对所述范例和实例做另外的应用、变化、修改和完善。例如,开发的可穿戴贴片的用途可以不局限于上述所说的;他们可以应用于许多其他的领域。可穿戴贴片不同层面可用的材料也不局限于上述所提到的。弹性层的布局和形状、透气孔、外观式样、半导体芯片、天线、金属板和连接引线都可以使用不脱离现有发明的其他方案。
Claims (19)
1.一种无线通信的可穿戴贴片,其特征在于,包括:
一包括上表面、下表面和侧表面的干嵌层,所述干嵌层中嵌入有用于跟外界电子设备进行无线通信的半导体芯片和天线电路;
一个位于所述干嵌层下表面的粘合层,所述粘合层上面的粘合剂可以贴在人体皮肤上;
至少有一部分在所述干嵌层上表面的弹性层,为所述可穿戴贴片提供了柔韧性。
2.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层的杨氏模量低于0.3千兆帕。
3.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层由弹性体材料组成。
4.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层含有聚氨酯或硅。
5.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层同时也位于所述干嵌层的侧表面,所述弹性层超出了所述干嵌层的横向尺寸且与所述粘合层接触。
6.根据权利要求5所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层的横向延伸超出了所述干嵌层的边缘。
7.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层基本上覆盖了所述干嵌层的整个上表面。
8.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层的横向延伸超出所述粘合层的边缘。
9.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述弹性层和所述粘合层的宽度相同。
10.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述干嵌层的杨氏模量高于1.0千兆帕。
11.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述干嵌层包聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二酯。
12.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述粘合层具有压敏性。
13.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述干嵌层上包括有多个通孔,以使人体皮肤通过所述可穿戴贴片透气。
14.根据权利要求13所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述通孔也穿过位于所述干嵌层上表面的所属弹性层。
15.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述干嵌层包括一图案,所述天线电路和所述图案由相同的导电材料制成。
16.根据权利要求15所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述天线电路和所述图案由同一金属层形成。
17.根据权利要求15所述的可穿戴贴片,其特征在于,所属图案被所述天线电路所包围。
18.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,所述半导体芯片和所述天线电路被配置为通过近场通信(NFC)、无线网络(Wi-Fi)、蓝牙或者射频识别(RFID)的无线通信标准与外部设备进行通信。
19.根据权利要求1所述的可穿戴贴片,其特征在于,还包括:
多个弯曲的连接引线,连接所述天线电路末端和放置所述半导体芯片的金属垫。
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CN108344524A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 维瓦灵克有限公司 | 一种用于测量温度及电信号的可穿戴贴片 |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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