CN103262671B - 适合于卷取大规模制造的电桥的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电桥的卷取制造方法，其中，在由电绝缘材料制成的基底（1）上从诸如金属箔之类的导电材料描摹出导电图案（2），并由所述导电材料制成与基底分离的至少一个带舌（3），该带舌的一面附接到导电图案（2）上，并且所述带舌（3）在与导电图案（2）电绝缘的区域上折叠，并且带舌（3）与导电图案（2）的预定其它部分（5）导电地连接。

Description

适合于卷取大规模制造的电桥的制造方法

技术领域

本发明涉及可弯曲的电路板的卷取（reel to reel，卷轴到卷轴）制造的桥的制造。借助根据本发明的方法，尤其能够制造包括RFID天线的电路。

背景技术

在RFID天线和其它导电图案中，常常需要将导体区域与所谓的桥电连接，其它导体区域位于所述导体区域之间，从所述其它导体区域不会形成与桥的电接触或经桥的电接触。

本发明的典型应用是线圈状RFID天线，其中天线的两端必须附接到小型微芯片的端子上。当天线以基底上的金属箔的平面构型制成时，天线线圈的一端保留在线圈的内部而另一端保留在线圈的外部。微芯片很小以致天线线圈的端部之间的距离以数量级大于微芯片的端子之间的距离。这种情况下，需要跨越线圈的桥，借助所述桥以使得小型微芯片的端子能够连接到由天线线圈本身和位于线圈外侧（或典型地内侧）的桥形成的结构上的方式形成从平面天线线圈的一端在天线线圈中的其它圈匝（turn）两侧的电接触。以下描述引用了这种典型应用，但该方法也适用于其它用途。

现有技术和要解决的问题

目前存在两种用于制造桥的可选方案：1）在待跨越的导体圈匝的顶部或待跨越的其它区域上印刷绝缘清漆，使该绝缘清漆硬化。在绝缘清漆上印刷一直延伸到待与硬化的导电印刷油墨连接的区域上的较长图案。含银的导电印刷油墨尤其非常昂贵，并且此外，其明显次于箔的导电性产生桥两侧的更大的电阻。该结构的机械强度也较低。2）箔由也位于基底后侧的导电图案组成，目前通过蚀刻在两侧涂覆有箔的层压件。基底的不同侧的导电图案借助通过基底的所谓的卷边连接件而连接，所述导电图案指向彼此，在一侧为实际天线，在另一侧为桥。在基底的两侧形成导电图案显著地增加了成本并且卷边连接件利用冲压工具机械地形成，所述冲压工具必须针对每个天线模型单独设定并且敏感且昂贵。此外，这种层压件要求成品中的另一个附加保护层，以使得桥不会保持可见并易于损坏。

在现有技术专利公报之中，可提及DE10052517A1、US6549176B2和JP2001326517A，其中使用了穿过整个基底切出的带舌（strip tongue）。这种情况下，桥通过折叠导电层和基底两者而形成，这要求在基底中形成与导电图案精确地对齐的单独的加工阶段孔或切口。由于基底被包括在内，可折叠的元件也相当厚并且是实心的，这意味着折叠需要重型工具来夹紧待折叠的部分，这尤其在快速卷取制造中极难实现，此外，当天线模型改变时，它们始终必须根据折痕在板材上所处的位置而精确地对齐。在折叠之后，电连接表面不方便地位于两个基底层之间，这排除了许多有利于卷取制造的方法，例如超声波焊接和激光点焊。从成品的角度来看，桥导致的电路板的厚度加倍是一个重大问题，并且在许多情况下（例如智能卡）中，不能允许该问题的存在。此外，在桥处形成在基底中的孔是有害的并且不能留在成品的表面上，而是需要另外的保护层，并且当产品在使用中典型地弯曲时孔还使成品的可靠性和耐久性恶化。

专利US7071422B2公开了一种方法，其中与基底分离的带舌首先穿过在基底中形成的翼片开口传送到后侧且接着回到导体侧并最终连接到微芯片的端子上。该公报未描述可如何制造带舌以及可如何在卷取大规模制造中执行对机械操作极为敏感的薄带舌的传送，因为即使在实验室条件下，在不使箔断裂或至少变皱的情况下开启翼片开口并使箔穿过都是极为困难和缓慢的。从终端产品的角度来看，基底的后侧上的导体带舌和基底中的翼片开口需要附加保护层，此外，当产品在使用中通常弯曲时，翼片孔使成品的可靠性和耐久性恶化。

在申请人的专利FI121592B中描述了一种方法，该方法使用选择性层压，也就是基底与金属箔之间的图案胶合，并且其中金属箔在选择性层压成期望形式之后形成图案。与该方法结合，易于生产与基底分离的箔图案部分，其能够折叠、弯曲和穿接以便提供不同的桥方案。然而，在上述公报中，未公开任何可工业应用的方案，也没有任何这样的方案投入使用，通过利用这种与基底分离的箔图案，可借助这些方案制造桥。这不是一项容易的任务，这是因为所使用的金属箔通常较薄且容易损坏，每平方米通常存在数百个桥，并且这是板材频繁并优选连续在卷轴间移动的过程。本发明的目的是解决这一问题，也就是提供一种适合于卷取大规模制造的电桥的制造方法，所述大规模制造利用与基底分离的箔图案部分。

发明内容

借助于根据本发明的方法，该桥在基底与实际导电图案相同或不同的一面上形成，并且其主要部分由附接到实际导电图案上但与基底分离的箔带舌形成。这提供了桥不需要另外的材料而是由箔的否则将从板材被去除并变成废材或被回收的部分制成的显著优点。另一个显著优点在于，通过一个边缘附接到实际导电图案上，为桥切出的带舌精确地位于正确位置且因此不需要操作或定位单独的小片。

当根据本发明的方法在与实际导电图案相同的一面形成桥时，提供了结合了基于卷边连接的现有技术桥和印刷桥的优点并且避免了它们的缺点的桥。一方面，在层压件的背面上将不存在导电结构，因此不必在背面上形成导电图案，而且成品的背面上也将不需要任何附加保护层并从而使成本大大降低。另一方面，箔比导电印刷油墨便宜得多、更耐用并具有更好的导电性，藉此桥将更便宜、更耐用并具有提高的导电性。与在公报D1至D3中公开的方法不一样，箔能够在不夹紧带舌的情况下单独折叠，并且最优选地，能够在不对执行折叠的设备作出任何改变的情况下制造不同的电路板。

当根据本发明的方法在与实际导电图案不同的面上形成桥时，与在和导电图案相同的一面上形成的桥相比实现的优点在于，基底起到绝缘层作用并且不需要单独的绝缘层。缺点包括以下事实：在实践中，必须在基底中形成孔，带舌穿过所述孔被带到其另一面上，并且电连接需要穿过基底的连接装置，例如卷边连接，或者也在桥的另一端在基底中形成孔。折叠至另一面的桥还使得可以制造多层电路板和在电路板的边缘上例如与地平面或背面上的电源的连接。

在边缘上折叠的带还能够例如以这样的方式形成：在基底中在进入的引入线处形成折叠翼片，或甚至单独的片，其借助辊子折叠打开，同时将带舌吹送或抽吸通过翼片的边缘所留下的间隙，并且带舌能够返回适当位置或完全切去，从而形成孔。翼片可在折叠边缘上穿孔或者在折叠点可存在间隙和起到铰链作用的薄带舌。接着能够通过在同一阶段抽吸和/或吹送来执行翼片和带舌的折叠。必须对根据上述专利FI121592的方法增加上述孔或翼片的形成以用于基底的引入。然而，如上文公开的抽吸或吹送的使用还使得可以在不使用单独安设的工具来使桥折叠的情况下形成穿过基底的桥或引入线。该折叠能够单独通过抽吸或吹送来执行，这是因为根据FI121592B的方法形成的激光加工的未胶合带舌当然与基底分离，与通常附接的机械加工的带舌相反。基于专利US7071422B2的说明书，无法在不针对每个电路板模型单独操作翼片和带舌的装置编程的情况下制造卷取电路板。

应该注意的是，通常在边缘上折叠的带采用与顶部带不同的路线，即，其下表面与基底相靠。在上表面上，折叠的带在原始上表面朝下的情况下转弯，因此在两个原始的上表面之间形成电接触。然而，根据上述专利FI121592B制造的电路板的分离带舌未在其背面上包含有害的粘合剂，并且还可以使箔在两面等同。通过首先将带折向另一面然后也例如通过根据FI121592B的方法形成背面的布局，也能够制造多层电路板。

为了成本经济并且工业上适用，桥制造方法必须能够操作层压件的每表面积以及由薄而容易损坏的金属箔组成的带舌的每单位时间大数量，并且适合于卷取处理，最普遍且最优选适合于连续移动的板材。这意味着必须避免必须夹紧箔带舌的方案，这是因为基于夹紧的方案需要适合于改变天线位置的大量快速夹紧装置，并且由薄金属箔制成的带舌在它们必须被夹紧的情况下极容易损坏或甚至断裂。另一方面，明智的是偏向板材（也就是包括导电图案的层压件）的移动能够用于操作箔带舌（也就是制造桥）的方案。根据本发明的方法恰恰基于这些出发点。

附图说明

以下借助附图描述本发明的优选实施例。

图1示出了根据第一实施例的制造方法的各阶段的侧视图和顶视图。

图2示出了根据第二实施例的制造方法的各阶段的侧视图。

图3示出了根据本发明的成品桥。

图4示出了根据第三实施例的方法的各阶段，其中桥穿过基底折叠。

具体实施方式

当带有它们的箔带舌的导电图案以使得箔带舌和它们的折叠移动平行于板材根据图1或2的移动的方式被设计并定位在板材上时，所述方法和设备最简单。如果以使得箔带舌3的自由端指向移动方向（也就是向前）的方式另外完成定位，则板材的移动能够得到最好的利用。一般而言，例如对于线圈状RFID天线而言，以此方式设计和定位导电图案和箔带舌不是问题。

利用具有带舌的真实导电图案的测试表明，当包括导电图案的层压件以使得板材首先随箔带舌的自由端移动的方式在抽吸喷嘴下方移动时，与基底分离的箔带舌以受控方式服从于正确确定规模的抽吸。该原理在图1中描述。从该现象的角度来看，哪一部分移动和哪一部分留在原位因此明显不相关。当带舌的自由端接近抽吸喷嘴时，其开始从基底上升并相对于其附接到与基底附接的导电图案上的边缘弯曲和/或折叠。在层压件和抽吸喷嘴的相互移动继续的同时，箔带舌的自由端连续或多或少地指向抽吸喷嘴，藉此带舌能够转动多达180度，如图1中所示。在必要的情况下，能借助辊子、某一其它类型的机械迫压装置（press）或例如喷头来确保带舌的最终折叠和下压。当实际导电图案和通过一个边缘附接到它们之上的带舌适当地确定尺寸并定位时，带舌能够可控地折叠以跨越导电图案的期望区域。即使与连续移动的板材相结合地使用静止致动器，该可选方案也极容易执行，前提是板材以使得箔带舌的自由端指向移动方向的方式移动。

然而，如果板材定期移动，则借助该可选方案还能够容易地执行指向其它方向的箔带舌的受控折叠。如果所有箔带舌指向相同方向并且折叠在板材静止的同时完成，则折叠更容易。

也可以控制抽吸喷嘴和喷出喷嘴中的空气流在期望时刻接通和切断，藉此还能够向小的面积并沿期望方向引导抽吸。然后能够以与图1中对应的方式但在若干个连续阶段中以使得喷嘴相对于带舌的位置对应于图1中的不同阶段的位置的方式利用不同喷嘴来执行弯曲。该抽吸和/或喷出喷嘴然后能够以使得喷嘴在带舌关于喷嘴位于正确位置时启动的方式横向于板材折叠带舌，并且抽吸或喷出在带舌移动离开喷嘴范围之前停止，以便带舌不会由于后缘的作用而最终弯曲。在卷取制造的产品中，然而，通常可能将所有桥都排列在板材的移动方向上。

在图1中，导电图案2形成在板材的基底1的表面上。导电图案2的一部分已经以如下方式保持与基底1分离，即，使得使用参考标号3标记的带舌在阶段1除其附接到导电图案2上的一面外分离。在使带舌3弯曲成桥之前，在保留在带舌下方的部分中设置至少覆盖保留在桥下方的导电图案的绝缘层4，其可以不与桥电接触。该绝缘层也可以位于带舌中，或该绝缘层可以是安设在带舌与导电图案的待与其隔离的部分之间的单独部件。

通过以使得带舌3由于空气流的作用而朝喷嘴6上升的方式使板材运行经过抽吸喷嘴6下方来提升带舌。当板材进一步向前移动（或喷嘴移动）时，带舌首先在阶段3上升并最终在阶段4从其原始方向向后折叠为超过90度的角度。在阶段5，示出了通过使用压辊7最终折叠带舌并固定到位。代替压辊，还能够使用沿板材的表面喷气的狭缝喷嘴、刷子或其它合适的装置。

在其最终位置，带舌3跨绝缘层4一直延伸到接触区域5。

在卷取处理中，还易于借助辊子来使包含导电图案的层压件弯曲，如图2所示。当箔带舌平行于板材的移动时，以及当板材以使得图案面抵靠辊子的表面的方式借助横辊8a或类似元件弯曲时，使层压件弯曲自然提升箔带舌3的端部离开基底1的表面。当基底在转动的辊子之后再次变直时，不存在试图使与基底分离的箔带舌弯曲的力，而是它们保持弯曲离开基底。类似地，当板材弯曲成使得基底1抵靠辊子8b的表面时，使层压件弯曲自然提升箔带舌3离开基底1的表面。附接到基底1上的导电图案2在基底于辊子周围弯曲时跟随基底，但不存在试图使与基底1分离的箔带舌3弯曲的力。当因此使箔带舌3与基底1的表面分离时，其折叠能够例如借助空气喷射或气刀、抽吸、辊子、软旋转刷、不同类型的机械迫压装置等容易地继续。柔性薄箔还能够借助静电力而弯曲离开基底。图2示出了箔带舌基于利用两个辊子和机械折叠装置9的折叠的弯曲。还能够通过使用仅一个辊子或类似的弯曲元件来应用该原理，并且该原理非常适合于与连续移动的板材相结合地使用。

为了使箔带舌折叠离开基底的表面，还能够使用在它们的位置处在基底中形成的孔。经由这些孔，例如，能使空气喷出或机械迫压装置穿过基底，其在基底侧撞击箔带舌的表面并使箔带舌弯曲或折叠离开基底。还能够使用穿透基底的机械装置，这种情况下基底不必被提前穿孔。由于以此方式容易地为箔带舌提供相对于基底的位置类型，因此容易继续例如以上述方式折叠带舌。穿透基底不是目标，但是其可在箔带舌未与基底充分分离的情况下（例如，在胶粘或切割图案导致带舌粘附在基底上时）尤其有利。

为了利用直板材或在辊子等上折叠的板材折叠箔带舌，还能够使用上述原理和可选方案的不同组合。

图4示出了在基底的另一面上形成的桥的制造阶段。在阶段1，带舌3处于其在于基底中切出的开口上方的初始位置。开口10可以在将箔胶粘至基部之前被切割，并且带舌在折叠之前利用激光切割。在阶段2，带舌例如通过抽吸或喷出/喷气在基底下方折叠。在阶段3，带舌的端部例如借助卷边连接或通过在基底中形成的另一个开口（例如，借助粘合剂或焊接接合部）连接到连接区域5上。

考虑导电图案和桥的整体制造工艺，可适当地以这种方式来制造与基底分离的箔带舌，即，使得它们首先——并可能延续到折叠时——还在不同于它们折叠在其周围的一面的位置附接到同一个或相邻的导电图案上或附接到基底上的箔的其它部分上。这种情况下，它们例如可更好地经受从基底去除其它松动的箔。

考虑箔带舌的折叠，可适当地使带舌成形为具有与电桥因此将需要的长度和/或形状不同的长度和/或形状。在必要的情况下，这种类型的带舌甚至能够在折叠之后成形，例如，能够去除在带舌的端部成形的过剩区域以便于折叠。在一些情况下，带舌中的这些过剩部分将在进一步的处理中被自动去除，例如，当从层压件冲出图案时。

根据本发明的方法的一个有利实施例是通过从线圈内侧向外折叠而形成的RFID标签的天线线圈桥。带舌在此情况下由保留在线圈内部的金属箔制成，所述金属箔通常被去除。带舌能够制成较长，这种情况下在桥已形成之后保留的过剩部分能够在标签从板材被切去的同时被切去。带舌的过剩部分可被胶合至标签外侧的板材部分上，从而避免松散碎片的形成。

当查看附图时，应该记住它们未按比例绘制，特别是材料层的厚度比实际大得多。

利用上述可选方案和它们的组合，容易可控并适当地折叠与基底分离的箔带舌，以在附接到实际基底上的导电图案上和/或跨越该导电图案进行卷取大规模制造。此外，显然必须防止折叠的箔带舌与导电图案的保留在它们下方可能未与其形成电接触的部分之间的电接触，而另一方面，必须确保在折叠的带舌与导电图案的保留在它们下方必须与其形成电接触的部分之间形成电接触。还应该确保折叠的箔带舌保留在适当位置并经受层压件的进一步处理。

同一个带舌可与电绝缘区域之间或旁边的若干导电区域电连接。例如，一个带舌可形成跨越由绝缘层保护的区域延伸的两个连续桥。或者，可在一个桥中存在至少两个平行触点，与桥隔离的导体仍可在其间延伸。此外，桥的形状可以是环形或u形。桥的形状受可加工性制约。通过使用优选的激光切割，桥能够很自由地成形。桥最终可切割成期望形状，藉此能利用一个折叠带舌产生若干不同连接。

为了防止电接触，绝缘层可在折叠箔带舌之前被压紧或印刷在导电图案的待被跨越的部分的上表面和/或箔带舌的下表面上。在其最简单的形式中，绝缘层能够由用来固定导电图案的基底的相同绝缘胶制成，藉此相同的材料自然代替折叠的箔带舌执行可靠的保持。绝缘层也可以不同，例如，压紧或印刷的绝缘清漆、一片绝缘胶带或双面绝缘胶带等，只要绝缘层在折叠箔带舌之前形成即可。绝缘层也可以是自粘合标签或将电力绝缘的任何其它结构，能够使其在制造阶段的持续时间内保留在适当位置。绝缘层明显还能够在折叠带舌之前或者甚至在将带舌切割成其最终形式之前设置在带舌的上表面上。优选的绝缘层为例如油漆或清漆、胶体，包括热固性粘合剂、薄的或箔状绝缘层。薄的绝缘层能够例如通过经其浸渍胶来胶合。在使用通过热活化的胶的情况下，能够将桥层压以在最终保护层被层压到电路上的同时（例如，当制造智能卡时）将其固定。

例如，借助广泛用于固定微芯片的各向同性或各向异性导电胶带或胶，或利用其它充分导电胶，能够实现电接触。由于仅在桥的一端需要导电连接并且由于箔带舌的导电率与导电图案本身的导电率一样高，因此连接所需的导电率较低。另一方面，如果以不将折叠的箔带舌固定在适当位置的方式执行所需的电连接，则箔带舌能够在甚至比刚好在与导电胶等的电连接处更大的面积上、也就是也在绝缘层上被固定在适当位置。电连接还能够通过其它已知的方法来形成，例如通过卷边连接，其更容易形成并且更可靠，因为互相附接的箔彼此抵靠并且未位于基底的不同面上。其次，使用卷边连接还可以形成穿过诸如胶或清漆之类的绝缘层的电接触，藉此所述胶或清漆同样能够被压紧或印刷在更大的电接触区域上。电接触还能够借助激光点焊、超声波焊接或其它焊接或钎焊方法来形成。

可有利地利用设置在其顶部上的层——例如粘合剂标签或清漆——来保护由折叠的箔带舌形成的桥。设置在顶部上的层还能够用于固定箔带舌，这种情况下在箔带舌下方不必需要胶或其它粘附。

压紧或印刷胶或清漆、安设不同类型的胶带并且还形成卷边连接或其它类似的导电连接是经测试适合于卷取大规模制造的技术。通过将这些技术与上述可选方案结合，与基底分离的箔带舌借助所述结合易于在附接到基底上的实际导电图案上和/或跨该实际导电图案可控地折叠，提供了一种适合于卷取大规模生产工艺的电桥制造方法，通过该方法极为成本经济地生产可靠并且导电率高的桥。

Claims (18)

1.一种电桥或引入线的卷取制造方法，其中，在由电绝缘材料制成的基底（1）上从导电材料描摹出导电图案（2），其特征在于，由所述导电材料制成并与基底分离的至少一个带舌（3），所述带舌的一面附接到所述导电图案（2）上，在所述导电图案（2）的将与所述带舌（3）电绝缘的区域上折叠，并且所述带舌（3）与所述导电图案（2）的预定其它部分（5）导电地连接。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电材料是金属箔。 

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带舌在所述基底（1）的同一面上在导电图案（2）上折叠，并且所述导电图案（2）与所述带舌（3）之间的电绝缘层利用材料或处理在折叠所述带舌之前形成。 

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理为在所述区域（4）上印刷绝缘清漆或胶。 

5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在折叠之前，所述带舌（3）还在不同于所述带舌在其周围折叠的面的位置附接到同一导电图案上，或者所述带舌附接到相邻的导电图案上，或附接到所述基底上的所述箔的其它部分上或直接附接到所述基底上，并且所述带舌（3）在折叠之前分离或者所述带舌在不同于所述带舌在其周围折叠的面的位置与所述折叠相结合地分离。 

6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述带舌（3）的形状和尺寸选择成适合于折叠，并且其中，所述带舌甚至可在单独或与进一步处理相结合地折叠之后成形。 

7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述基底的顶部上的所有图案的所述带舌至少平行。 

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述基底的顶部上的所有图案的所述带舌与板材在生产线上的移动平行，藉此所述板材的移动用于折叠所述带舌。 

9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在折叠所述带舌（3）时利用抽吸、喷气、擦刷、使层压件在辊子周围折叠、利用辊子、杆或弹簧压紧带舌或这些的组合。 

10.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电绝缘层（4）通过在期望区域内印刷绝缘清漆或绝缘胶而设置在折叠的带舌与保留在所述带舌下方的导体之间，所述绝缘清漆或绝缘胶还能够用于将所述带舌（3）固定在下方的区域上。 

11.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述带舌（3）利用各向同性或各向异性导电胶、膏体或胶带连接到待连接的部分（5）上。 

12.如权利要求11所述的方法，其中，能够借助所述胶、膏体或胶带将所述带舌固定在设置在待被所述桥跨越的区域上方的绝缘层（4）上。 

13.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在折叠之后，所述带舌（3）通过点焊与所述导电图案的另一个预定部分（5）导电地连接，或者能够借助卷边连接来形成所述连接。 

14.如权利要求13所述的方法，其中，利用激光或超声波进行点焊。 

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述绝缘层还覆盖待连接的区域（5）并且所述带舌（3）还以使得所述连接穿透所述导电图案的绝缘层或所述绝缘基底的方式连接到待连接的部分（5）上。 

16.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，成型的桥覆盖有保护层，这确保了所述桥保留在适当位置，并且还防止了当所述层压件被卷成卷筒时用于桥中的材料粘附在所述层压件的背面上。 

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述保护层是清漆或粘合剂标签。 

18.一种RFID标签的线圈天线的电桥，所述电桥通过根据上述权利要求中任一项所述的方法形成，并且所述电桥的带舌（3）由所述线圈天线的中心区域的箔材料制成并从线圈天线的中心区域向外折叠并连接到所述线圈的外表面上的导电图案的区域（5）上。