BRPI0614296A2 - método de produção de estruturas metálicas formadoras de padrões em um substrato transportador - Google Patents

Abstract

MéTODO DE PRODUçãO DE ESTRUTURAS METáLICAS FORMADORAS DE PADRõES EM UM SUBSTRATO TRANSPORTADOR Para melhorar as propriedades de transmissão de antenas produzidas com métodos conhecidos, mais especificamente antenas para aplicação na faixa de UHF, é proposto um método de produção de estruturas metálicas formadoras de padrão em um substrato transportador. O método compreende as seguintes etapas de método: fornecer o substrato transportador, conformar o padrão no substrato transportador com um material compósito contendo metal disperso, trazer o substrato transportador ao contato com os lons haleto, e posteriormente depositar uma camada metálica no padrão formado pelo material compósito, produzindo assim estruturas metálicas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DEPRODUÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS FORMADORAS DE PA-DRÕES EM UM SUBSTRATO TRANSPORTADOR".

A presente invenção refere-se a um método de produção deestruturas metálicas formadoras de padrões em um substrato transportador,mais especificamente para produzir uma antena RFID (Identificação de Rá-dio Freqüência) operando na faixa de UHF.

Por várias décadas, RFID tem sido uma técnica para dispositi-vos anti-roubo eletrônico de não-contato em armazéns (EAS: inspeção deprodutos eletrônicos). Em um caso simples, um dispositivo adequado paraaplicações em RFID consiste nas antenas de um leitor de um detector bemcomo de meios de segurança ou adesivos que é também referido a umtransponder. Ollitor1 através disso, serve tanto para produzir um campo ele-tromagnético e para detectar o campo modificado pelo transponder. Nessecaso, o transponder utilizado é um oscilador LC influenciando por efeitos deressonância o campo magnético alternado do leitor à medida que ele passaem frente à sua antena. Como resultado, a queda de voltagem em uma bo-bina geradora no leitor muda levemente, indicando assim a presença dotransponder no campo alternado do leitor. Tais transponderes do tipo de 1 -bit, entretanto, são apenas adequados para as aplicações mencionadas oupara aplicações similares.

Para outras aplicações, por exemplo, para uso na identificaçãode notas bancárias, animais, pacientes, no gerenciamento de bens e inven-tários, como um sistema de acesso, na identificação de posição e como umsistema imobilizador eletrônico, os transponderes de 1 -bit precedentes nãosão adequados uma vez que eles apenas contêm a informação "presente"ou "não presente", mas não mais informações complexas. Para esses pro-pósitos, os transponderes devem ter transportadores de dados para arma-zenar a informação desejada. Geralmente, um semicondutor eletrônico dememória (chip) é usado como transportador de dados. Para permitir a leiturada informação armazenada fora do transportador de dados, o transponderdeve ser colocado na proximidade da leitora. É também conhecido o forne-cimento de uma bateria para o transponder operar o chip. Isto entretanto écaro e, por conseguinte, impossível para muitas aplicações. Portanto, a e-nergia armazenada no campo eletromagnético transmitido pela leitora podeser usada, ao invés de uma bateria elétrica. Para esse propósito, a energiaabsorvida pela antena do transponder é retificada e fornecida ao chip.

Em muitos casos, a leitora tem usado campos alternados emuma faixa de freqüência de até várias dezenas de MHz. A freqüência tipica-mente usada é de 123,56 MHz. O comprimento de onda de tal radiação variade várias dezenas até vários milhares de metros (13,56 MHz: 22,1 m). Umavez que, quando se usa radiação eletromagnética a uma freqüência de13,56 MHz o próprio transponder ainda está no campo próximo da leitora, ocampo emitido pela leitora no local do transponder deve ser considerado umcampo magnético alternado. Conseqüentemente, a transmissão de energiaentre as antenas da leitora e o transponder é alcançada de maneira similar ado transponder de 1 -bit. O campo magnético alternado é influenciado pelamodulação da carga no transponder de modo que a mudança induzida pelamodulação da carga é também detectável na leitora. Essa modulação decarga transporta a informação entregue pelo chip.

Os sistemas RFID, que operam na faixa de freqüência de atévárias dezenas de MHz, requerem antenas muito grandes. Além disso, aeficiência dessa técnica é muito lenta. Isto, entretanto, é desvantajoso emmuitas aplicações. Portanto, foram desenvolvidos sistemas que operam nafaixa de freqüência UHF (UHF: Freqüência Ultra Alta, sua freqüência deven-do em geral ser entendida como variando de 0,3 a 3 GHz, comprimento deonda: 10 cm - 1 m). As freqüências UHF reservadas para RFID são 868MHz na Europa e 915 MHz nos EUA. Uma vez que a distância que separa otransponder da leitora é nesse caso consideravelmente maior que o compri-mento de onda, a antena do transponder não está no campo próximo da an-tena emitente da leitora. Conseqüentemente, o campo emitido pela leitora nolocal do transponder não pode ser considerado como sendo um campomagnético alternado. A radiação eletromagnética emitida pela leitora é depreferência refletida pela antena do transponder. Mudando-se a resistênciada carga no transponder, sua capacidade de reflexão pode ser modificadade forma que a informação armazenada no chip é modulada para a radiaçãomagnética refletida e pode, assim, ser recebida pela leitora.

Numerosas propostas foram feitas para produzir os transponde-res para aplicações em RFID. Em muitos casos, um dos mais importantescritérios de avaliação do método foi o baixo custo de produção das estrutu-ras da antena. Muitas propostas foram feitas a esse respeito.

A DE 192 29 166 A1, por exemplo, indica um método de produ-ção de uma camada de metal estruturada que compreende pelo menos asseguintes etapas: fornecimento de um catodo em cuja superfície áreas con-dutivas e não condutivas são definidas formando uma estrutura de máscarae um anodo, o mencionado catodo e o mencionado anodo sendo dispostosem um eletrólito que contém em substrato metálico, aplicação de uma volta-gem entre o catodo e o anodo, deposição do substrato metálico nas áreascondutivas do catodo, fornecimento de uma camada transportadora e trazera mencionada camada ao contato com a superfície do catodo bem comotransferir o substrato metálico depositado no catodo na camada transporta-dora, com a camada metálica estruturada sendo preservada. Para esse pro-pósito, um tambor de aço inoxidável, que é fornecido com uma estrutura demáscara feita de material plástico ou de cerâmica, é usado como catodo, porexemplo. A estrutura de cobre formada pela deposição de cobre no tambor éfornecida com um adesivo e então prensada contra uma rede de folha depapel ou de plástico como camada transportadora, com a estrutura de cobresendo transferida para a rede.

A DE 101 45 749 A1 descreve um método de produção de umacamada metálica em um corpo transportador onde uma camada adesiva éaplicada pelo menos parcialmente em uma superfície do mencionado corpotransportador, uma folha metálica ou um pó metálico sendo depositado nasuperfície do corpo transportador fornecido com a camada adesiva, a men-cionada folha metálica ou o mencionado pó metálico sendo fixado à mencio-nada camada adesiva e então as áreas da folha ou pó metálico que não a-derirem à camada adesiva sendo removidas mecanicamente de forma queapenas as áreas da folha ou pó metálico que aderirem à camada adesivapermaneçam como uma estrutura do corpo transportador. Para esse propó-sito, um corpo transportador feito de plástico é, por exemplo, fornecido comum adesivo. Então uma folha metálica, por exemplo, de cobre, é aplicada àcamada adesiva. A seguir, a camada de cobre que foi aplicada às áreas dotransportador que não tenham sido revestidas com um adesivo são removi-das mecanicamente, tal como por escovação. A camada de cobre estrutura-da pode ser reforçada quimicamente e/ou por eletrogalvanização. Em umaalternativa variante do método, a camada metálica pode também ser aplica-da pressionando-se a mesma sobre uma folha plástica, sendo usado umaprensa estruturada para esse propósito. A camada metálica adere às áreasnas quais a prensa pressiona a camada metálica sobre a folha plástica. En-tão, a camada metálica que não foi prensada é removida mecanicamente, talcomo por escovação.

Na DE 100 65 540 A1 é descrito um método de produção deuma tira condutora em um substrato onde a tira condutora é pulverizada co-mo uma suspensão de partículas metálicas usando-se uma máscara ou umdispositivo de concentração da pulverização. A suspensão de partículas me-tálicas contém pelo menos uma fração de partículas de cobre. A suspensãoé uma espécie de verniz que é pulverizado com espessura progressivamen-te crescente na superfície do substrato.

A DE 101 24 772 C1 indica um método para a formação de umaantena montada para um chip semicondutor onde uma camada estruturadada antena de um material de solda é formada na forma de uma antena emum transportador com o mencionado chip semicondutor sendo aplicado pos-teriormente sobre o mencionado transportador e soldado à mencionada ca-mada de antena e a mencionada camada de antena fundida para formar aantena. Uma pasta de solda contendo preferivelmente partículas de soldafeitas de um material tendo pelo menos aproximadamente uma composiçãoeutética, por exemplo, uma liga ou um composto intermetálico contendo pelomenos um dos elementos do grupo Sn, In, Bi e Ga, é usado para esse pro-pósito. A pasta de solda é impressa no mencionado transportador.A DE 101 45 750 A1 descreve um método de produção de umacamada metálica em um corpo transportador onde partículas condutivas sãoaplicadas a uma superfície do corpo transportador de modo a ser fixado ali eo mencionado corpo transportador com as partículas é revestido de metalquimicamente e/ou por eletrogalvanização em um banho de revestimentometálico para formar a camada metálica. Para esse propósito,uma camadaadesiva estruturada, na qual as partículas condutivas, tais como partículasde cobre ou ferro, são fixadas, é inicialmente depositada sobre o corpotransportador, por exemplo. Então, o corpo transportador com as partículasfixadas na camada adesiva são colocados em um banho de revestimento demetal, uma camada metálica se formando quimicamente ou por eletrogalva-nização nas partículas justapostas. Ao invés da camada adesiva, um corpotransportador fornecido com propriedades adesivas pode também ser usado.

A camada metálica produzida quimicamente e/ou por eletrodeposição podeser, por exemplo, uma camada de cobre.

A DE 102 54 927 A1 descreve um método de produção de es-truturas condutivas em um transportador onde uma superfície do transporta-dor é inicialmente coberta pelo menos parcialmente com partículas conduti-vas, a seguir uma camada de passivação é depositada na camada de partí-cuias formada pelas partículas condutivas, com a mencionada camada depassivação sendo formada como uma negativa da estrutura condutiva e fi-nalmente a estrutura condutiva sendo formada nas áreas que não tenhamsido cobertas com a camada de passivação. Para esse propósito, uma ca-mada não condutiva, preferivelmente feita de partículas de ferro, é inicial-mente soprada, pulverizada ou impressa em toda a superfície do transporta-dor. Não haveria condutividade elétrica entre partículas condutivas vizinhasuma vez que elas teriam uma superfície não condutiva. As partículas aderemao transportador por meio, por exemplo, de um adesivo. A seguir, a camadade passivação é aplicada, por exemplo, por impressão. As áreas descober-tas podem então ser revestidas de cobre com um banho de cobre por trocade íons onde o ferro não tão nobre é trocado pelo cobre nobre.

A DE 35 15 985 A1 refere-se à produção de um revestimento desolda em um substrato, o método compreendendo a aplicação de uma ca-mada de material soldável na forma de tiras condutoras e/ou ares de contatoem um substrato eletricamente isolante. O método compreende a aplicaçãode uma primeira camada de um verniz eletricamente condutivo na forma detiras condutoras e/ou áreas de contato no substrato, o verniz contendo interalia partículas metálicas, curando-se a primeira camada e submergindo-se osubstrato que transporta a primeira camada curada em uma solução conten-do íons de um metal soldável para depositar quimicamente uma segundacamada de metal na primeira camada. As partículas metálicas no verniz po-dem ser, por exemplo, partículas de ferro. A solução pode ser ácida e podeconter ácido sulfúrico e íons de cobre, por exemplo. A solução pode alterna-tivamente ser uma solução de cloreto de cobre.

O problema que fundamenta a presente invenção é que as pro-priedades de transmissão das antenas produzidas usando-se os métodosconhecidos não são satisfatórias, em particular se usadas na faixa de UHF.

É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um mé-todo para produção de estruturas metálicas formadoras de padrões em umsubstrato transportador.

Mais especificamente, é um objetivo da presente invenção for-necer um método para produção de estruturas metálicas formadoras de pa-drões em um substrato transportador a ser usado em uma antena para ope-ração em RFID.

É também um objetivo da presente invenção fornecer um méto-do para produção de estruturas metálicas formadoras de padrões em umsubstrato transportador a ser usado como antena para operação em RFIDusando-se radiação nas faixas de freqüência de UHF ou MW.

É ainda um objetivo da presente invenção fornecer um métodopara produção de estruturas metálicas formadoras de padrões em um subs-trato transportador a ser usado como uma antena para operação em RFID,cuja antena permite com muita confiança alcançar uma distância de trans-missão suficientemente grande entre uma leitora emitindo ativamente umaradiação RFID e um transponder no qual a antena é usada para receber eemitir a radiação RFID.

É ainda um outro objetivo da presente invenção fornecer ummétodo para produção de estruturas metálicas formadoras de padrões emum substrato transportador usado como antena para operação em RFID,usando-se um método de produção de baixo custo adequado para produçãoem massa de transponderes.

É ainda um outro objetivo da presente invenção fornecer ummétodo para produção de estruturas metálicas formadoras de padrões emum substrato transportador, onde o método é muito confiável,em particularsob condições de produção.

É ainda outro objetivo da presente invenção fornecer um métodopara produção de estruturas metálicas formadoras de padrões em um subs-trato transportador, onde o método permite produzir estruturas metálicas quesejam suficientemente aderentes ao substrato.

Esses objetivos são alcançados pelo método conforme a reivin-dicação 1. As modalidades preferidas da invenção estão indicadas nas rei-vindicações subordinadas.

O aspecto mais importante da presente invenção refere-se aométodo de produção de estruturas metálicas formadoras de padrões em umsubstrato transportador.

Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um métodode produção de estruturas metálicas formadoras de padrões em um substra-to transportador que são usadas como uma antena para aplicações emRFID, preferivelmente para operação em UHF ou MW.

O método da invenção para produção de estruturas metálicasformadoras de padrões em um substrato transportador compreende as se-guintes etapas:

a. fornecimento do substrato transportador,

b. formação do padrão no substrato transportador usando-se ummaterial compósito que contenha metal disperso,

c. levar o substrato transportador ao contato com íons haleto; e

d. posteriormente depositar uma camada metálica, mais especi-ficamente uma camada de cobre, no padrão formado pelo material compósi-to, de forma que a estrutura metálica seja produzida.

O método da invenção serve, em particular, para produzir ante-nas para aplicações em RFID1 principalmente na faixa de UHF. Uma estrutu-ra de antena fornecida para esse propósito está, por exemplo, na forma deduas ramificações em forma de U com o comprimento das respectivas per-nas das ramificações estando, por exemplo, logo abaixo de 10 cm, cadaperna das duas ramificações sendo conectadas com um componente semi-condutor especial que compreende o circuito elétrico necessário para opera-ção do transponder. Para conexão do componente semicondutor à estruturada antena, suportes de conexão podem ser fornecidos em cada perna naqual o componente semicondutor é contatado, por exemplo, por aglutinaçãoou diretamente ou através das tiras transportadoras do chip elementos deinterposição (faixa, pacotes de flip chip).

O método da invenção tem a vantagem de permitir de alcançar,com muita confiança, uma distância de transmissão suficientemente grandeentre uma leitora emitindo ativamente a radiação RFID e o transponder,mesmo se operado na faixa UHF e na faixa MW. UHF, conforme usado aquide acordo com a invenção, refere-se à radiação eletromagnética em umafaixa de freqüência de cerca de 500 MHz a cerca de 1,5 GHz. MW conformeusado aqui de acordo com a invenção refere-se à radiação de microondas,isto é, radiação eletromagnética a uma freqüência acima de 1,5 GHz. Umagrande distância de transmissão, por exemplo, uma distância de até 3 m, jáé alcançada a uma energia de radiação da leitora bastante baixa, a cerca de500 mW. Com uma antena de UHF causticada do material convencional re-vestido de cobre (5 μιη, 15 μιη ou 35 μηι de espessura de camada de cobre)ou com uma antena de UHF feita de cobre depositado quimicamente empasta catalítica ou com uma antena UHF feita apenas de uma pasta de prataou com uma antena de UHF construída quimicamente e eletroliticamentecom uma espessura da camada de cobre de 5 μπι,ΙΟ μηι, 15 μιτι ou 30 μηιtendo o mesmo design, uma distância de transmissão tão grande foi alcan-çada em casos singulares e não foram reprodutíveis.Além disso, o método é extremamente eficaz em custo uma vezque os materiais utilizados são bastante baratos e porque o método pode serexecutado em uma grande escala técnica com boa capacidade de reprodução.

Os íons haleto preferivelmente são íons cloreto, íons brometo ouíons iodeto, mais especificamente íons cloreto. Os íons haleto podem, porexemplo, ser fornecidos por um sal haleto. O sal haleto pode ser, por exem-plo, um sal alcalino, um sal alcalino terroso ou um sal de metal pesado, maisespecificamente um sal de ferro (II) e/ou ferro (III).

Os íons haleto contidos em uma solução, a solução de pré-imersão contendo possivelmente adicionalmente pelo menos um ácido. Asolução de pré-imersão é preferivelmente aquosa. O ácido pode, em particu-lar, ser um ácido mineral, mas basicamente também um ácido orgânico. Oácido mineral pode mais especificamente ser ácido sulfúrico. Se o ácido mi-neral for ácido clorídrico, uma outra fonte de íons haleto pode estar distribuí-da nele.

Uma modalidade preferida da solução de pré-imersão é umasolução aquosa de cloreto de ferro (III), que pode conter, em particular, ácidosulfúrico. Alternativamente, pode ser utilizada uma solução aquosa que con-tenha sulfato de ferro (II) e um sal de cloreto alcalino como cloreto de sódiobem como um ácido, tal como ácido sulfúrico.

A solução de pré-imersão é operada a uma temperatura aumen-tada, preferivelmente variando, por exemplo, de cerca de 30 até cerca de70°C, mais preferivelmente de cerca de 40 até cerca de 50°C.

Se a solução de pré-imersão contendo a fonte de íons haleto é,de acordo com o método da invenção, usado separadamente para pré-tratamento do padrão formado pelo material compósito, uma grande distân-cia de transmissão de uma leitora para o transponder é alcançada na opera-ção UHF e MW mesmo se a energia de radiação da leitora for ajustada parabastante baixa, por exemplo, para cerca de 500 mW. Surgiu, nesse caso,que a resistência elétrica da estrutura da antena é bastante baixa e que so-ma de 1 a 5 Ω dependendo tipicamente do design da estrutura da antena.Além disso, a camada metálica depositada é bem aderente ao material com-pósito: executando-se um teste de descascamento usando-se uma fita ade-siva, não se destrói a camada metálica no material compósito. Então a resis-tência elétrica não é prejudicada.

Entretanto, se o padrão for contatado com os íons haleto aomesmo tempo, e não antes, da deposição metálica, combinando-se as eta-pas c) e d) do método, a resistência elétrica do padrão é maior por fator de10 - 100 que-quando o substrato transportador é trazido ao contato com osíons haleto antes da deposição metálica. Em adição, em tal caso, a camadametálica depositada não adere fortemente o suficiente ao material compósi-to. Se um teste de descascamento for executado, a camada metálica podevirtualmente ser completamente descascada do material compósito e aderirà fita adesiva usada para executar o teste de descascamento. Conseqüen-temente, a condutividade elétrica do padrão é prejudicada. A aderência insu-ficiente da camada metálica depositada para o material compósito no subs-trato transportador torna tal padrão inútil uma vez que, em adição à grandedistância de transmissão na operação em UHF e MW, também uma robustezmínima do transponder em relação à exposição mecânica é necessária se otransponder for usado como etiqueta de não-contato.

Se o substrato transportador não for absolutamente trazido aocontato com íons de haleto, apenas uma distância de transmissão muito cur-ta é alcançada. Isto excluirá os transponderes produzidos adequadamentepara serem razoavelmente usados em operações UHF e MW. Foi descober-to que a resistência elétrica da estrutura da antena é bastante alta nessecaso, enquanto é muito baixa se o método da invenção executando as qua-tro etapas do método for executado, a mencionada resistência elétrica sendoentão, por exemplo, menor por um fator de aproximadamente 100 - 1000que quando o padrão não é absolutamente trazido ao contato com os íonsde haleto.

Entretanto, parece que não bastará minimizar a resistência elé-trica para alcançar uma grande distância de transmissão uma vez que a de-posição de uma camada grossa de cobre no padrão formado pelo materialcompósito não renderá uma eficiência satisfatória na estrutura da antena.

Também surgiu que trazer-se o substrato que transporta o pa-drão do material em contato com uma solução de pré-imersão contendo íonsde haleto é vantajoso em comparação a trazer-se o substrato em contatocom haleto durante a etapa de deposição de metal, sem antes contatar comuma solução de pré-imersão contendo haleto. Isto resulta do fato de que adistância de transmissão alcançável será maior e a aderência das estruturasmetálicas produzidas no substrato transportador será maior no primeiro casoque no segundo caso.

Na etapa d) do método, o metal é preferivelmente depositadopor meio de reação de troca de carga. O metal com isso deposita no padrãoformado pelo material compósito enquanto o metal disperso contido no ma-terial compósito é dissolvido ao mesmo tempo.

O metal depositado é mais especificamente cobre. Particular-mente uma alta condutividade elétrica do padrão revestido com a camada decobre é obtido se o cobre for depositado por meio de uma solução ácida quecontenha íons de cobre. Mais especificamente, uma solução sulfúrica ácidade sulfato de cobre pode ser utilizada para deposição. Foi também desco-berto ser vantajoso depositar o cobre mais especificamente por reação detroca de carga por meio de uma solução contendo pelo menos um agentecomplexante para o cobre. O agente complexante pode formar ligações maisespecificamente no meio ácido e no alcalino. No meio ácido, um agentecomplexante ácido fosfônico tal como 1 -hidroxietilideno-1,1 -ácido difosfônicoe no meio alcalino trietanolamina podem ser usados, em particular, comoagentes de ligação.

O cobre é depositado no material compósito preferivelmentecom uma espessura que não excede 5 μιτι, mais preferivelmente com umaespessura que não excede 2 μιη, ainda mais preferivelmente com uma es-pessura variando de 0,8 a 1,8 μιτι.

Foi descoberto que a distância de transmissão depende muitoda espessura da camada de cobre depositada. Se a camada de cobre formuito espessa, por exemplo, 10 μιτι de espessura, a condutividade elétricada estrutura da antena formada é muito alta. A distância de transmissão al-cançável, entretanto, é muito baixa e diminui ainda mais com o aumento daespessura da camada de cobre.

Se, por contraste, nenhum metal for depositado no padrão for-mado pelo material compósito e se o material compósito enchido com o me-tal disperso é usado sozinho para formar uma estrutura de antena, absolu-tamente nenhum sinal pode ser transmitido. Por esta razão por um lado deveser fornecido um revestimento metálico ao padrão. Por outro lado, um reves-timento com uma pequena espessura de é vantajoso.

Selecionando-se o metal disperso no material compósito, foidescoberto que deve ser menos nobre que o metal depositado na etapa d)do método, preferivelmente cobre. Metais dispersos particularmente vantajo-sos são selecionados do grupo compreendendo ferro, ligas à base de ferro,zinco e ligas à base de zinco, preferivelmente se o cobre for o metal deposi-tado na etapa d) do método. Ferro, em particular ferro de alta pureza, é ummetal disperso particularmente vantajoso. Para produzir o material compósi-to, um pó de ferro feito de carbonila de ferro foi descoberto como sendo van-tajoso. O método utilizado para esse propósito é similar ao processo Monddesenvolvido para pó de níquel a partir de carbonila de níquel. Esse pó po-de, em particular, ter um tamanho de partícula não excedendo 6 μιη. A es-pessura do revestimento do padrão formado pelo material compósito é, porexemplo, de cerca de 10 μιη após a impressão. Sob essas condições emparticular, um tamanho de partícula não excedendo cerca de 6 μιτι deve serpreferido.

Em adição ao metal disperso, o material compósito pode contertambém partículas de carbono eletricamente condutivas tais como partículasde ferrugem condutiva e partículas de negro de fumo. Essas partículas influ-enciam vantajosamente, por exemplo, a capacidade de impressão do mate-rial compósito.

O material compósito pode conter pelo menos um aglutinanteque é selecionado do grupo compreendendo resinas epóxi, resinas poliure-tano e resinas acrílicas. Para esse propósito, um sistema aglutinante políme-ro pode, por exemplo, ser usado, uma vez que ele está também contido emum molde de tela de impressão comercialmente disponível. Para curar o sis-tema aglutinante, um endurecedor à base de resina poliisocianato alifáticaou aromática adequada pode ser adicionado imediatamente antes da im-pressão. Quando necessário, a viscosidade adequada para aplicação, talcomo por impressão, é ajustada pela adição de um agente diluente tal comoacetato de etila. As medidas precedentes permitem formular o material com-pósito como uma pasta eletricamente condutiva.

A serigrafia mostrou-se particularmente adequada como métodode impressão. Basicamente, a impressão de gravura pode também ser utili-zada. Uma espessura de revestimento úmido de cerca de 10 μιη foi desco-berta como sendo suficiente. Uma estrutura de antena recém impressa secaà temperatura ambiente não tem ainda sua condutividade elétrica mensurá-vel e não é, portanto, adequado para usar como uma antena em um trans-ponder. Apenas o revestimento metálico subseqüente torna a antena opera-tiva. O tratamento adicional da invenção com íons de haleto é necessário,em particular, quando usado na faixa de UHF.

Após a formação, o padrão formado pelo material compósitopode ser endurecido preferivelmente à temperatura ambiente. A seguir, opadrão é trazido ao contato com os íons haleto e finalmente o metal é depo-sitado. Se o tempo decorrido entre a impressão do padrão e a deposição dometal for de mais de duas horas, os íons de haleto adicionalmente previnema deposição retardada durante a troca de carga e fazem o metal depositarimediatamente após o padrão ter sido trazido ao contato com a solução.

Após a deposição metálica, o padrão revestido é revenido prefe-rivelmente a uma temperatura aumentada. A temperatura de revenido é a-penas suficientemente baixa para o substrato transportador não ser prejudi-cado (revenido tolerado pelo material base). Esse tratamento de revenidopode ocorrer imediatamente após a deposição metálica a cerca de 120 acerca de 140°C se o tereftalato de polietileno for usado como substratotransportador e pode durar a cerca de 2 a cerca de 3 minutos. Durante esseperíodo de tempo, as partículas metálicas dispersas, mais especificamentepartículas de ferro, e os núcleos metálicos, mais especificamente os núcleosde cobre, gerados durante a reação de troca de carga são confiavelmenteincorporados em uma matriz de polímero de encadeamento cruzado do aglu-tinante no material compósito.

Se a camada metálica formada por meio da reação de troca deíons deve ser reforçada ainda mais, isto pode ser alcançado por deposiçãometálica sem eletricidade (sem uma fonte de corrente externa) e/ou por ele-trogalvanização, por exemplo, por eletrodeposição de cobre, tal como em umbanho de revestimento ácido de cobre contendo um ou outro ácido sulfúrico,ácido metano sulfônico, ácido amidossulfúrico ou ácido pirofosfórico ou umamistura de alguns ou de todos esses ácidos. Para deposição metálica poreletrodeposição em tais tipos de padrão aplicada a um substrato transporta-dor do tipo fita, o equipamento descrito na DE 103 42 512 A pode ser usado,o mencionado equipamento sendo fornecido com pelo menos um eletrodode contato para o corpo de prova e pelo menos uma região de eletrólise naqual pelo menos um contra-eletrodo e o corpo de prova são trazidos ao con-tato com o líquido de processamento, com o eletrodo de contato sendo dis-posto fora da região de eletrólise e não contatando o líquido de processa-mento e o mencionado eletrodo de contato e a mencionada região de eletró-Iise sendo pouco espaçados para o tratamento eletrolítico de pequenas es-truturas eletricamente condutivas. Foi descoberto ser vantajoso concluir comum tratamento térmico a 120°C durante cerca de 2 a cerca de 3 minutos a-pós o tratamento de eletrodeposição para alcançar uma força de aglutinaçãouniforme. De qualquer forma foi descoberto que, após a reação de troca decarga, a necessidade de deposição metálica sem eletricidade e/ou deposi-ção metálica por eletrodeposição pode ser prontamente eliminada.

O substrato transportador consiste preferivelmente de pelo me-nos um material que é selecionado do grupo compreendendo tereftalato depolietileno, cloreto de polivinila, policarbonato, naftalato de polietileno, e pa-pel impregnado.

Antes da aplicação do padrão, o substrato transportador é ge-ralmente limpo e secado novamente se houver necessidade. O mesmo seaplica ao substrato transportador fornecido com o padrão. Entre as etapasdo tratamento, o substrato é lavado para remover a solução aderente.

No caso do padrão ser reforçado por eletrodeposição, a força deaglutinação no tereftalato de polietileno foi determinada como sendo 4 N/cm2no teste de descascamento. Em contraste, com as pastas de prata condutivareforçadas por eletrodeposição, valores de força de aglutinação de apenas 2N/cm2 foram alcançados.

Para melhor entendimento da invenção, serão dados a seguiralguns exemplos.

figura 1 mostra um padrão para estrutura de antena.

Para todos os testes a seguir, foram escolhidas as seguintescondições:

em uma folha transportadora de um material de tereftalato depolietileno, uma estrutura de antena para operação de UHF foi impressa "natela"com uma pasta. A estrutura da antena está mostrada na figura 1. A es-trutura da antena consiste em duas ramificações de antena 1, 2 que são co-nectadas por solda a uma tira transportadora de chip 5 nos suportes de co-nexão 3, 4. A tira transportadora de chip 5 transporta um componente semi-condutor 6.

A pasta conteve cerca de 70% em peso de pó de ferro com umtamanho de partícula de 2-6 μιη, 24% em peso de um aglutinante à base deresina poliuretano ao qual foram adicionados um endurecedor e um agentediluente para ajuste da viscosidade imediatamente antes da impressão. Aespessura do revestimento úmido foi de cerca de 10 μιη. Após a impressãopor silk-screen, o substrato transportador com a estrutura de antena impres-sa nele foi endurecido por 0,1-1 hora à temperatura ambiente.

Posteriormente, o substrato transportador impresso foi tratadoconforme a Tabela 1.

A antena estruturada assim produzida no substrato transporta-dor foi a seguir conectado por soldagem a um componente semicondutormontado a uma tira transportadora de chip (transportador de chip de UHFcom um chip Philips conectado).A seguir, a resistência elétrica entre as duas pernas de uma ra-mificação da estrutura da antena foi medida (nos locais rotulados como 3 e 7na figura 1). Além disso a distância de transmissão alcançável foi determina-da usando-se uma leitora da SAMSys Technologies, Canadá, que tinha umafora de emissão de 500 mW ou 3 W.

EXEMPLOS COMPARATIVOS A A C:

Composições de soluções de pré-imersão que não contêm hale-tos (Exemplos Comparativos A e B) e uma composição de uma solução dedeposição metálica contendo íons haleto (Exemplo Comparativo C) bemcomo os valores da resistência e os valores do teste de descascamento ob-tidos estão apresentados na Tabela 2. Nos exemplos comparativos AeBforam usadas soluções de deposição metálica que tinham a seguinte com-posição: 216 g/l CuSO4 . 5 H2O1 50 ml/l de H2SO4 concentrado. No ExemploC nenhuma etapa c) do método foi executada, isto é, o substrato transporta-dor não foi pré-tratado em uma solução de pré-imersão.

Usando-se os chips conectados Philips e um SAMSys 500 mW,nenhuma transferência de energia pode ser localizada com qualquer umadas estruturas de antena produzidas nos Exemplos Comparativos AeB.

Conseqüentemente, a distância de transmissão foi 0 m. Os valores de resis-tência elétrica medidos nas estruturas de antena produzidas conforme osExemplos A, B e C foram relativamente altos. Além disso, a força de agluti-nação do padrão para o substrato foi testada aplicando-se uma fita adesivaao padrão e descascando-se o mesmo a aproximadamente ângulos retos aosubstrato. Se foi observada a aderência do cobre à fita, a força de aglutina-ção foi considerada como não sendo suficientemente forte. Como indica aTabela 2, a força de aglutinação foi satisfatória nos Exemplos ComparativosAeB, mas não foi satisfatória no Exemplo Comparativo C.

EXEMPLOS 1-18:

Composições de soluções de pré-imersão da invenção contendohaleto bem como os valores de resistência obtidos estão apresentados naTabela 3. O teste de descascamento obtido com todas as estruturas de an-tena indicou uma aglutinação suficientemente forte da camada de cobre de-positada ao material compósito.

Dos dados do teste parece que, usando-se uma solução de pré-imersão contendo haleto, a resistência elétrica é claramente reduzida sobrequando se usa uma solução de pré-imersão sem haleto. Se essa solução depré-imersão não contém ácido, a resistência elétrica é também levementeaumentada.

EXEMPLO 19:

Em outro exemplo, a distância de transmissão foi medida comantenas produzidas conforme o método da invenção. As condições de pro-dução foram idênticas às condições precedentes. A solução de pré-imersãocontinha 250 ml/l de H2SO4 concentrado, 10 g/l de FeCI3.6H20 (correspon-dente ao Exemplo 1).

Usando-se um chip Philips conectado e uma leitora SAMSys500 mW, uma distância de transmissão contínua de 1,42 m e uma distânciade transmissão máxima de 1,74 m foram obtidas em média com 12 antenas,e usando-se energia de radiação da leitora de cerca de 3 W uma distânciade transmissão máxima de 4,02 m foi obtida.

É entendido que os exemplos e modalidades aqui descritos sãocom propósitos ilustrativos apenas e que várias modificações e trocas à sualuz, bem como combinações das características descritas nesta aplicaçãoserão sugeridas a pessoas versadas na técnica e devem ser incluídas noespírito e no alcance da invenção descrita e dentro do escopo das reivindi-cações anexas. Todas as publicações, patentes, e aplicações de patentesaqui estão incorporadas como referência.

TABELA 1: SEQÜÊNCIA DO PROCESSO

<table>table see original document page 18</column></row><table>*)exceto para o Exemplo comparativo C

1) várias

2) leve injeção de ar

3) temperatura ambiente

4) 216 g/l CuS04.5H20, 50 ml/l H2SO4 concentrado em água,exceto para o Exemplo Comparativo C.

TABELA 2: COMPOSIÇÕES E VALORES DE RESISTÊNCIA SEM HALETONA SOLUÇÃO DE PRÉ-IMERSÂO

<table>table see original document page 19</column></row><table>

TABELA 3: COMPOSIÇÕES E VALORES DE RESISTÊNCIA USANDO-SEHALETO NA SOLUÇÃO DE PRÉ-IMERSÂO

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1) Agente umidificador

2) Nos testes 8 e 13, o padrão formado pela impressão na telado material compósito no substrato foi envelhecido por 19 horas.

Claims (28)

1. Método para produção de estruturas metálicas formadoras depadrão em um substrato transportador, compreendendo as seguintes etapasde método:a. fornecimento do substrato transportador,b. formação do padrão no substrato transportador usando-se ummaterial compósito que contenha metal disperso,c. levar o substrato transportador ao contato com íons haleto; ed. posteriormente depositar uma camada metálica no padrãoformado pelo material compósito, produzindo assim a estrutura metálica.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o padrão formado pelo material compósito é trazido ao contatocom os íons de haleto juntamente com e/ou antes da deposição do metal.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-2, caracterizado pelo fato de que o padrão formado pelo material compósitoé trazido ao contato com uma solução contendo ao íons de haleto e pelomenos um ácido.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesl a 3,caracterizado pelo fato de que os íons haleto são íons cloreto, íons brometoou íons iodeto.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4caracterizado pelo fato de que o metal é depositado por reação de troca decarga na etapa d) do método.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-5, caracterizado pelo fato de que o meta depositado na etapa d) do método écobre.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o cobre é depositado por meio de uma solução ácida.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que a solução ácida contém ácido sulfúrico.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a-8, caracterizado pelo fato de que o cobre é depositado por meio de uma so-lução contendo pelo menos um agente complexante para o cobre.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a-9, caracterizado pelo fato de que o metal disperso no material compósito émenos nobre que o cobre.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-10, caracterizado pelo fato de que o material compósito contém pelo menosum metal disperso selecionado do grupo compreendendo ferro, ligas à basede ferro, zinco e ligas à base de zinco.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-11, caracterizado pelo fato de que o material disperso é ferro de alta pureza.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11e 12, caracterizado pelo fato de que o ferro é produzido a partir de carbonilade ferro.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a 1-13, caracterizado pelo fato de que o metal disperso tem um tamanho de par-tícula de, no máximo, 6 μηι.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-14, caracterizado pelo fato de que o material compósito contém adicional-mente partículas condutivas de carbono.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-15, caracterizado pelo fato de que o material compósito formador de padrãoé endurecido à temperatura ambiente.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-16, caracterizado pelo fato de que o cobre depositado no material compósitoé revenido a uma temperatura aumentada.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que a temperatura de revenido é apenas suficientemente baixapara não prejudicar o substrato transportador.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a 1a 18, caracterizado pelo fato de que o cobre é depositado no material com-pósito com uma espessura não excedendo 5 μηπ.

20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-19, caracterizado pelo fato de que o material compósito contém pelo menosum aglutinante selecionado do grupo compreendendo resinas epóxi, resinaspoliuretano e resinas acrílicas.

21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-20, caracterizado pelo fato de que o material compósito é uma pasta condutiva.

22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-21, caracterizado pelo fato de que o padrão é formado no substrato transpor-tador por impressão.

23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-22, caracterizado pelo fato de que o padrão é formado no substrato do trans-portador por uma impressão na tela.

24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-23, caracterizado pelo fato de que o substrato transportador consiste de pelomenos um material selecionado do grupo compreendendo tereftalato empolietileno, cloreto de polivinila, policarbonato, naftalato de polietileno e papelimpregnado.

25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-24, caracterizado pelo fato de que o padrão pe ma estrutura de antena.

26. Método de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelofato de que a estrutura de antena tem suportes de conexão fornecidos paracontatar um componente semicondutor.

27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 25e 26, caracterizado pelo fato de que a estrutura de antena é adequada pararecepção de UHF.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-27, caracterizado pelo fato de que ele é adequado para produção de antenaspara uso em RFID.