DE10145750A1

DE10145750A1 - Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Trägerkörper und Trägerkörper mit einer Metallschicht

Info

Publication number: DE10145750A1
Application number: DE10145750A
Authority: DE
Inventors: Ewald Simmerlein-Erlbacher; Andreas Mueller-Hipper; Harald Gundlach
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-04-24
Also published as: US20050052326A1; WO2003027353A1; US6984446B2

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Trägerkörper, bei dem in einem ersten Schritt auf eine Oberfläche des Trägerkörpers leitfähige Partikel aufgebracht werden, so daß diese an dem Trägerkörper fixiert sind und in einem zweiten Schritt der Trägerkörper mit den Partikeln in einem Metallisierungsbad unter Ausbildung der Metallschicht chemisch und/oder galvanisch metallisiert wird. Die leitfähigen Partikel werden dabei freiliegend, das heißt ohne ein diese einbettendes Einbettungsmaterial, auf dem Trägerkörper angeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermögicht sowohl die Herstellung ganzflächiger Metallschichten als auch strukturierter Metallschichten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Trägerkörper, wobei die Metallschicht entweder in strukturierter Form oder ganzflächig erzeugt werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Trägerkörper mit einer strukturierten oder ganzflächigen Metallschicht.

Zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Trägerkörper sind aus dem Stand der Technik diverse Verfahren bekannt. Viele dieser Vorschläge beschäftigen sich damit, auf welche Weise strukturierte Metallschichten, zum Beispiel in Form von Antennen- oder Flachspulen hergestellt werden können. Unter dem Begriff der "strukturierten Metallisierung" sollen nachfolgend alle denkbar möglichen Verläufe von Leiterzügen verstanden werden. Die genannten Antennenspulen finden beispielsweise Einsatz in sogenannten Kontaktlos-Chipkarten oder RFID-Tags. Verwendet werden derartige Antennen, die nicht ausschließlich einen spulenförmigen Verlauf aufzuweisen brauchen (zum Beispiel Dipol-Antennen), auch in Sicherungsetiketten im Kaufhaus. Eine strukturierte Metallisierung kann nach obiger Definition ferner jedes Leiterzuglayout sein, welches beispielsweise zur Verbindung mehrerer elektronischer Bauelemente auf einer Leiterplatte benötigt wird.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Metallschicht auf einem Trägerkörper, wie es bei der Fertigung einer Antennenspule für eine Kontaktlos-Chipkarte durchgeführt wird, soll nachfolgend kurz beschrieben werden.

Auf einen Trägerkörper, der aus einem nicht-leitenden Material besteht, und eine Dicke von zirka 30 bis 50 µm aufweist, werden beidseitig jeweils eine Aluminium-Folie mit einer Stärke von 25 bis 50 µm auflaminiert. Zunächst liegt also ein Laminat vor, welches eine vollflächige Metallisierung auf den beiden Hauptseiten des Trägerkörpers aufweist. Zur Herstellung der strukturierten Metallisierung wird auf die von den Hauptflächen des Trägerkörpers abgewandten Seiten der Aluminiumschichten ein Ätzresistlack aufgebracht, der anschließend photolithografisch belichtet wird. Mit dem nachfolgenden Ätzschritt werden diejenigen Bereiche der ganzflächigen Aluminiumschichten weggeätzt, die für eine Leiterzugführung nicht benötigt werden. Nach dem Entfernen des auf der strukturierten Metallisierung verbliebenen Ätzresistlacks ist die gewünschte Leiterstruktur fertiggestellt. Das beschriebene Verfahren, das sich eines substraktiven Prinzips bedient, weist den Nachteil auf, daß nur geringe Durchsatzraten erzielbar sind, ein hoher Chemikalienverbrauch notwendig ist und große Teile der eingesetzten Rohmaterialien (Aluminium-Schicht) aufgrund des substraktiven Verfahrens verschwendet werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 196 29 269 A1 bekannt.

Ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Metallschicht besteht darin, Leitpasten, die mit leitfähigen Metallpartikeln versehen sind, bereits in strukturierter Form auf einen Trägerkörper aufzubringen. Das Aufbringen kann dabei durch einen Druckvorgang erfolgen. Beispiele hierfür sind in WO 99/65002, DE 198 41 804 oder WO 97 21118 angegeben.

Leitpasten weisen den Nachteil auf, daß diese einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Darüber hinaus sind diese in der Regel sehr teuer, da die leitfähigen Partikel üblicherweise aus Silber bestehen und der Anteil des Silbers an der Leitpaste über 90% beträgt. Aufgrund des hohen elektrischen Widerstandes ist es darüber hinaus notwendig, eine galvanische Verstärkung vorzunehmen, so daß sich auf der Leitpaste eine leitfähige Schicht, zum Beispiel aus Kupfer, bildet, die später die eigentliche elektrische Funktion übernimmt. Die in der Leitpaste befindlichen leitfähigen Partikel dienen folglich lediglich dazu, durch einen Galvanisiervorgang das Aufwachsen der Metallschicht zu ermöglichen. Neben den hohen Kosten macht sich zusätzlich die hohe Dicke von > 50 µm der Leitpaste bemerkbar, wodurch sich die Dicke des Aufbaus, bestehend aus Trägerkörper und Metallschicht, erhöht.

Ein anderes Verfahren ist in der DE 198 10 809 C1 angegeben. Dort wird auf der Oberseite einer Trägerfolie eine Metallpulverschicht aufgebracht und die mit dem Metallpulver bedeckte Oberseite der Trägerfolie anschließend mittels elektromagnetischer Strahlung an den Stellen mittels einer Abbildungseinheit belichtet, die den Leiterbahnen der vorgegebenen Leiterstruktur entsprechen. Dabei wird das Metallpulver in den von der elektromagnetischen Strahlung belichteten Bereichen aufgeschmolzen, so daß sich das aufgeschmolzene Metallpulver mit der Trägerfolie fest verbindet. Anschließend wird die Trägerfolie um eine Umlenkrolle geführt, so daß die Oberseite der Trägerfolie nach unten orientiert ist, wobei das nicht mit der Trägerfolie verbundene Metallpulver sich aufgrund der Schwerkraftwirkung von dieser ablöst, so daß lediglich die strukturierte Metallschicht auf der Trägerfolie verbleibt. Das sich ablösende Metallpulver wird aufgefangen und zur Wiederverwendung zurückgegeben. Es dürfte unwahrscheinlich sein, daß sich all das nicht aufgeschmolzene Metallpulver aufgrund der Schwerkraftwirkung von der Oberseite ablöst, so daß ein Nacharbeiten notwendig ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Trägerkörper anzugeben, mit welchem es vergleichsweise einfach und preisgünstig möglich ist, auf einem Trägerkörper eine Metallschicht mit niedrigem elektrischen Widerstand herzustellen. Das Verfahren soll darüber hinaus ebenfalls eine kostengünstige Erstellung strukturierter Metallschichten erlauben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Trägerkörper mit einer Metallschicht anzugeben, der einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist und preisgünstig zu fertigen ist.

Diese Aufgaben werden mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie mit dem Trägerkörper gemäß Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Trägerkörper sieht vor,

- auf eine Oberfläche des Trägerkörpers leitfähige Partikel aufzubringen, so daß diese an dem Trägerkörper fixiert sind, und
- den Trägerkörper mit den Partikeln in einem Metallisierungsbad unter Ausbildung der Metallschicht chemisch und/oder galvanisch zu metallisieren.

Der Schritt des Aufbringens der leitfähigen Partikel auf eine Oberfläche des Körpers erfolgt dabei nicht unter Zuhilfenahme einer Einbettungsmasse, die die leitfähigen Partikel umgeben, wie dies beispielsweise bei den Leitpasten der Fall ist. Vielmehr werden die leitfähigen Partikel "freiliegend", also ohne ein diese umgebende Einbettungsmaterial, auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht. Das Aufbringen kann dabei beispielsweise durch Aufblasen, Aufspritzen, Aufsprühen, Aufrollen oder Aufpinseln erfolgen. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten denkbar, mit denen sichergestellt ist, daß die "freiliegenden" Metallpartikel derart auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht werden, so daß diese an dem Trägerkörper fixiert sind.

Um eine ausreichende Haftung der leitfähigen Partikel auf der Oberfläche des Trägerkörpers zu erzielen, können die Metallpartikel thermisch und/oder statisch und/oder magnetisch und/oder mittels einer Haftschicht auf den Trägerkörper aufgebracht werden. Die leitfähigen Partikel können beispielsweise aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, Eisen, Nickel, Gold, Silber, Aluminium, Messing oder einer Legierung, aus Graphiten oder aus leitfähigen Polymerpartikeln bestehen. Die Parikel liegen bevorzugt in Pulverform vor.

In einer ersten Variante besteht der Trägerkörper vorzugsweise aus Kunststoff, wobei die Oberfläche des Trägerkörpers adhäsive Eigenschaften aufweist. Die Aktivierung der adhäsiven Eigenschaften der Oberfläche des aus Kunststoff bestehenden Trägerkörpers kann beispielsweise durch Erweichen desselben erfolgen. Das Erweichen der Oberfläche kann beispielsweise mittels thermischer Strahlung, mittels Ultraschall oder mittels eines Lösungsmittels erfolgen. Die Oberfläche des Trägerkörpers kann hierzu vorab mit einem Lösungsmittel behandelt sein. Alternativ oder zusätzlich können die leitfähigen Partikel auch mit einem Lösungsmittel vorbehandelt werden, bevor sie auf den Trägerkörper aufgebracht werden. Denkbar ist auch, die leitfähigen Partikel gemeinsam mit einem Lösungsmittel auf den Trägerkörper aufzubringen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den aus einem Kunststoff bestehenden Trägerkörper aus einem Extruder auszugeben und die Oberfläche des Trägerkörpers nach dem Austritt aus dem Extruder mit den leitfähigen Partikeln zu bedecken. Nach dem Ausgeben des Kunststoffes aus dem Extruder befindet sich der Kunststoff in einem noch nicht ausgehärteten Zustand. Werden die leitfähigen Partikel auf die Oberfläche des Trägerkörpers geblasen oder geschleudert, aufgesprüht, aufgerollt oder aufgepinselt, so können die leitfähigen Partikel zum Teil in die Oberfläche des Trägerkörpers eindringen, wodurch eine derartige Haftung der Partikel auf dem Trägerkörper erreicht wird, daß diese nach dem Aushärten des Trägerkörpers nicht mehr von diesem ohne weitere Einwirkung mechanischer Kräfte abgelöst werden können.

Soll eine ganzflächige Metallisierung der Oberfläche des Trägerkörpers erfolgen, so muß das Aufbringen der Partikel derart erfolgen, daß diese auch die gesamte Oberfläche des Trägerkörpers bedecken. Diejenigen Partikel, die beim Aufbringen auf die Oberfläche nicht mit dem Trägerkörpers selbst in Kontakt treten können, sondern beispielsweise auf andere - nicht-adhäsive Partikel - treffen, werden aufgrund der fehlenden Adhäsivkraft auf dem Trägerkörper nicht haften bleiben. Diese leitfähigen Partikel können nach einem Entfernen wieder verwendet werden. Das Entfernen kann beispielsweise durch Absaugen oder mittels Schwerkraftwirkung erfolgen.

Gemäß der ersten Variante ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, den mit den leitfähigen Partikeln bedeckten Kunststoff-Trägerkörper anschließend zu kalandrieren.

In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, auf der Oberfläche des Trägerkörpers eine Haftschicht mit adhäsiven Eigenschaften aufzubringen, auf der die leitfähigen Partikel fixiert werden. Die Haftschicht wird folglich auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht, bevor die leitfähigen Partikel auf die Haftschicht aufgebracht werden und an dieser fixiert sind.

Die Haftschicht sollte dabei derart gewählt sein, daß sie sowohl an die Materialeigenschaften des Trägerkörpers als auch der leitfähigen Partikel angepaßt ist. Die Haftschicht kann deshalb - auch zur Anpassung an mechanische Anforderungen - aus zwei oder mehreren aufeinander liegenden Schichten, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, aufgebaut sein. Wenn im folgenden von der Haftschicht die Rede ist, ist darunter sowohl eine einschichtige als auch eine mehrschichtige Haftschicht zu verstehen.

Das Vorsehen der Haftschicht auf der Oberfläche des Trägerkörpers weist den Vorteil auf, daß der Trägerkörper aus einem beliebigen Material bestehen kann. Gemäß der Erfindung kann der Trägerkörper aus einem Metall, aus einer Keramik, aus einem Holz, aus einem Stein, aus einem Textil oder ebenfalls wie bei der ersten Variante aus einem Kunststoff bestehen. Die Aufzählung der Materialien des Trägerkörpers darf keinesfalls als abschließend betrachtet werden, da das erfindungsgemäße Verfahren auf jedem beliebigen Material angewendet werden kann. Als Haftschicht kann ein Kleber, ein Lack, ein Anlegeöl oder auch jedes beliebige andere Material verwendet werden, dessen adhäsive Eigenschaften ausreichend sind, um die durch Aufblasen, Aufspritzen, Aufsprühen, Aufrollen oder Aufpinseln erfolgende Aufbringung und Haftung der leitfähigen Partikel sicherzustellen. Die Aufbringung der Haftschicht kann durch Druck, zum Beispiel Schablonendruck, Siebdruck, Hochdruck, Tiefdruck, Flachdruck oder Tintenstrahldruck, durch Sprühen, eventuell unter Zuhilfenahme von Schablonen, oder durch einen Plotter geschehen.

Bereits aus dieser Aufzählung wird ersichtlich, daß sich das beschriebene Verfahren nicht nur zur Herstellung einer ganzflächigen Metallschicht eignet, sondern das ebenfalls die Herstellung strukturierter Metallschichten auf einfachste Weise möglich ist. Die galvanische Verstärkung, das heißt die Ausbildung der Metallschicht in einem Metallisierungsbad findet nur an denjenigen Stellen statt, an denen leitfähige Partikel auf der Oberfläche des Trägerkörpers angeordnet sind. Wird die Haftschicht nun in bereits strukturierter Form auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht, so werden die leitfähigen Partikel eben nur an den Stellen fixiert, an denen die Haftschicht aufgebracht ist. An den Stellen, an denen leitfähigen Partikel direkt auf die (keine adhäsiven Eigenschaften aufweisende) Oberfläche des Trägerkörpers treffen, bleiben diese nicht haften. Entsprechend findet an diesen Stellen auch keine Ausbildung der Metallschicht statt.

Wie bei der ersten Variante ist es auch bei der Verwendung einer Haftschicht denkbar, die adhäsiven Eigenschaften dieser Haftschicht erst durch Erweichen der von dem Trägerkörper abgewandten Oberfläche zu aktivieren. Die Aktivierung kann entsprechend durch thermische Strahlung, durch Ultraschall oder durch ein Lösungsmittel erfolgen. Die Aufbringung der leitfähigen Partikel kann dann gemeinsam mit dem Lösungsmittel auf die Haftschicht erfolgen. Natürlich ist es auch bei dieser Variante denkbar, die leitfähigen Partikel mit einem Lösungsmittel vorzubehandeln, bevor sie auf den Trägerkörper aufgebracht wird.

Eine Aktivierung der adhäsiven Eigenschaften der Haftschicht erübrigt sich, wenn die auf der Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachte Haftschicht noch nicht ausgehärtet ist und währenddessen die leitfähigen Partikel eng nebeneinanderliegend auf die Haftschicht aufgebracht werden. Die Fixierung der leitfähigen Partikel ist dann nach dem Aushärten der Haftschicht sichergestellt. Die Haftschicht könnte auch langzeitadhäsive Eigenschaften aufweisen oder aus einem dauerelastischen, nicht aushärtendem Material, zum Beispiel Buthyl, bestehen.

Zweckmäßig ist es, wenn die leitfähigen Partikel an die herzustellende Metallschicht chemisch beziehungsweise chemophysikalisch angepaßt sind.

Das Erweichen der Haftschicht weist den Vorteil auf, daß eine gute Verankerung zwischen dieser und den leitfähigen Partikeln möglich ist. Die Verankerung kann noch dadurch unterstützt werden, daß auf die leitfähigen Partikel nach dem Aufbringen auf den Trägerkörper beziehungsweise die Haftschicht Druck ausgeübt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Druck mechanisch zum Beispiel über eine Rolle ausgeübt wird.

Das Aufbringen der leitfähigen Partikel, insbesondere wenn es sich um Metallpartikel handelt, erfolgt vorzugsweise oxidfrei unter einer oxidationsverhindernden Umgebung. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Metallpartikel beim Aufbringen auf die Haftschicht oder die Oberfläche des Trägerkörpers häufig bereits oxidiert sind. Mit dem nachfolgenden Metallisierungsbad und der chemischen und/oder galvanischen Metallisierung unter Ausbildung der Metallschicht verschwindet die Oxidation an den Metallpartikeln jedoch wieder, so daß eine Metallschicht mit darunterliegenden oxidfreien Metallpartikeln entsteht.

Die leitfähigen Partikel, die beispielsweise in Pulverform vorliegen, können auch in einem flüchtenden Stoff (zum Beispiel Wasser oder Lösungsmittel) gelöst sein, der nachträglich, das heißt nach dem Aufbringen auf den Trägerkörper oder die Haftschicht, entfernbar ist.

Wie bereits weiter oben dargelegt, bildet sich die Metallschicht in dem Metallisierungsbad nur dort aus, wo leitfähige Partikel auf dem Trägerkörper beziehungsweise der Haftschicht aufgebracht sind. Dies ermöglicht eine einfache Strukturierung der Metallschicht, da durch die Fixierung der leitfähigen Partikel gesteuert werden kann, an welchen Stellen sich die Metallschicht ausbilden soll. Andererseits bedingt diese Erkenntnis, daß die leitfähigen Partikel eng nebeneinanderliegend, das heißt nach Möglichkeit in elektrischem Kontakt zueinander beabstandet sein sollten. Entstehen beim Aufbringen der leitfähigen Partikel Lücken zwischen diesen, so ist dies unschädlich, solange die Lücken ein vorgegebene Größe, zum Beispiel den mittleren Durchmesser eines Partikels, nicht überschreiten. Idealerweise erfolgt das Aufbringen der leitfähigen Partikel jedoch derart, daß die Partikel in Kontakt zueinander stehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß dieses mit einem verhältnismäßig kleinen apparativen Aufwand auf einfache Weise durchführbar ist. Dabei können Trägerkörper mit beliebig großen Abmessungen problemlos mit einer gewünschten Metallschicht versehen werden, die sicher an dem Trägerkörper fixiert ist. So ist es ohne weiteres möglich, auf dem Trägerkörper eine oder mehrere leitfähige Metallschichten, gegebenenfalls aus verschiedenen Materialien, aufzubringen. Strukturlos flächige Metallschichten können beispielsweise bei Kraftfahrzeugfelgen oder bei Elementen, die zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung dienen, zur Anwendung gelangen. Strukturierte Metallschichten kommen beispielsweise bei elektrischen oder elektronischen Schaltungen, wie zum Beispiel Antennenspulen für Chipkarteninlays, zur Anwendung. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind niedrige Kosten aufgrund eines additiven Verfahrens bei gleichzeitig hohen Arbeitsgeschwindigkeiten. Das Verfahren läßt sich mit einem nur geringen Chemikalien-Einsatz anwenden und ist deshalb umweltfreundlich. Aufgrund der innigen Haftung zwischen der Metallschicht und dem Trägerkörper lassen sich außerordentlich hohe Zuverlässigkeiten erzielen. Darüber hinaus ist die Nutzung bereits bestehender Fertigungsanlagen, insbesondere was die Galvanisierung angeht, möglich.

Die Erfindung schlägt weiterhin einen Trägerkörper mit einer auf einer Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachten Metallschicht vor, bei dem zwischen der Metallschicht und der Oberfläche des Trägerkörpers leitfähige Partikel vorgesehen sind, wobei die leitfähigen Partikel direkt, das heißt ohne ein diese einbettendes Trägermaterial, auf dem Trägerkörper angeordnet sind.

Der Trägerkörper zeichnet sich dadurch aus, daß er eine im Vergleich zu konventionell hergestellten Trägerkörpern geringe Höhe aufweist. Er ist dabei für all diejenigen Anwendungen geeignet, die mit einer nur geringen Höhe auskommen müssen, wie dies beispielsweise bei der Fertigung von Antennen für Chipkarten der Fall ist. Aufgrund bestehender ISO-Normen ist die Höhe, das heißt die Dicke derartiger Chipkarten auf 700 µm begrenzt. Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Trägerkörpers erlaubt es nun, daß die Deckschichten einer Chipkarte stärker ausgeführt werden können, wodurch die Stabilität und damit auch die Zuverlässigkeit der Chipkarte erhöht werden kann. Dünnere strukturierte Schichten erleichtern auch das gleichzeitige Pressen mehrerer Chipkarten übereinander, da die Schichten weniger dick auftragen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Trägerkörpers ist auf der Oberfläche des Trägerkörpers eine Haftschicht angeordnet, auf der die leitfähigen Partikel über Adhäsion befestigt sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die leitfähigen Partikel zumindest teilweise in der Oberfläche des Trägerkörpers oder in der Haftschicht eingedrückt. Es ist dabei nicht notwendig, daß die leitfähigen Partikel gleich tief eingedrückt sind oder gleichförmig hinsichtlich ihrer Oberfläche ausgebildet sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die leitfähigen Partikel plättchenförmig ausgebildet. Eine derartige Form erlaubt es, die leitfähigen Partikel zur Bildung einer Partikelschicht schuppenförmig auf dem Trägerkörper anzuordnen. Es ist deshalb auf einfache Weise sichergestellt, daß die leitfähigen Partikel eng nebeneinanderliegend, daß heißt in unmittelbarem Kontakt zueinander gelegen sind. Wie weiter oben bereits ausgeführt, ist dies Voraussetzung dafür, daß eine gleichförmige Metallschicht auf dem Trägerkörper ausgebildet wird.

Prinzipiell kann die durch die leitfähige Partikel gebildete Partikelschicht jede beliebige Höhe aufweisen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine Partikelschicht mit einer Dicke von weniger als 5 µm ausreichend ist, um eine an sich beliebig dicke Metallschicht auf dem Trägerkörper ausbilden zu können. Je geringer die Dicke der Partikelschicht ist, desto geringer kann die Dicke des gesamten Trägerkörpers mit der darauf aufgebrachten Metallschicht ausgeführt sein.

Der Trägerkörper kann erfindungsgemäß jede beliebige Oberflächenform aufweisen. Vielfach wird der Trägerkörper eine planare Oberfläche aufweisen. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Metallschicht auf einer gekrümmten oder vollständig dreidimensionalen Oberfläche zu erzeugen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Trägerkörper auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen jeweils eine durch leitfähige Partikel gebildete Partikelschicht aufweist, auf denen jeweils eine Metallschicht angeordnet ist und in deren Bereich eine durch den Trägerkörper durchgehende Öffnung vorgesehen ist, wobei zumindest die Wandungen der Öffnung mit einer leitfähigen Schicht ausgekleidet sind, die mit den Metallschichten auf den Oberflächen des Trägerkörpers in elektrischem Kontakt steht und die leitfähige Schicht im gleichen Verfahrensschritt wie die Metallschichten beim Galvanisieren gebildet ist.

Mit anderen Worten, es wird ein Trägerkörper vorgeschlagen, der auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen eine Metallschicht aufweist, welche durch eine Durchkontaktierung elektrisch miteinander verbunden sind. Die Herstellung des elektrischen Kontaktes der Durchkontaktierung läßt sich auf einfache Weise in einem Schritt zusammen mit der Herstellung der Metallschichten auf den Oberflächen in dem Metallisierungsbad erzeugen. Der solchermaßen hergestellte Trägerkörper ist deshalb äußerst einfach und kostengünstig herstellbar, wobei er gleichzeitig aufgrund der durchgehenden Metallstruktur eine hohe Zuverlässigkeit gegen mechanische Belastungen aufweist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dreier in der Zeichnung stark vergrößert und nicht maßstabsgerecht gezeichneter Ausbildungen abschnittsweise dargestellter Trägerkörper, die jeweils mit einer Metallschicht versehen sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausbildung, bei welcher der Trägerkörper mit einer Haftschicht versehen ist, auf der leitfähige Partikel aufgebracht sind,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, bei der auf einen Trägerkörper aus Kunststoff leitfähige Partikel direkt aufgebracht sind und
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform, bei der der Trägerkörper zweiseitig metallisiert ist.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung abschnittweise einen Trägerkörper 10, auf dessen Oberfläche 12 in einem ersten Verfahrensschritt eine Haftschicht 14 aufgebracht worden ist. Auf die gegebenenfalls strukturierte Haftschicht 14 wurden in einem darauffolgenden zweiten Verfahrensschritt leitfähige Partikel 16 eng nebeneinanderliegend aufgebracht. Die leitfähigen Partikel 16 weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen runden Querschnitt auf. Der Querschnitt der leitfähigen Partikel könnte jedoch beliebig ausgebildet sein. Die leitfähigen Partikel 16, die beispielsweise aus Kupfer, Eisen, Nickel, Gold, Silber, Aluminium, Messing, oder einer beliebigen anderen Legierung bestehen, sind an der Haftschicht 14 fixiert. Bei den leitfähigen Partikeln könnte es sich auch um Graphite oder um Polymere handeln, die in Pulverform vorliegen und beispielsweise mittels Aufblasen, Aufspritzen, Aufsprühen, Aufrollen oder Aufpinseln aufgebracht sind.
Die Fixierung der leitfähigen Partikel 16 an der Haftschicht 14 erfolgt beispielsweise dadurch, daß das Aufbringen der Partikel 16 während einer Phase erfolgt, in der die Haftschicht 14 noch nicht ausgehärtet ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die auf der Oberfläche 12 des Trägerkörpers 10 angeordnete Lackschicht 14 zunächst auszuhärten und zu einem späteren Zeitpunkt mittels eines geeigneten Lösungsmittels, mittels Ultraschall oder mittels thermischer Strahlung zu erweichen, wonach dann die leitfähigen Partikel eng nebeneinanderliegend aufgebracht werden. Nach dem Aushärten der erweichten Haftschicht 14 sind die Partikel 16 dann an der Haftschicht 14 fixiert, wobei sie, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in diese leicht hineingedrückt sind.
Der Trägerkörper 10 mit den an der Haftschicht 14 fixierten Partikeln 16 wird sodann in ein Metallisierungsbad eingebracht, wobei sich an den eng nebeneinanderliegenden Partikeln 16 chemisch und/oder galvanisch eine Metallschicht 18 ausbildet. Die Metallschicht 18 geht dabei eine feste Verbindung mit den leitfähigen Partikeln 16 ein, so daß sich ein an seiner Oberfläche 12 mit einer Metallschicht 18 ausgebildeter Gegenstand mit einem Trägerkörper 10 aus jedem beliebigen Material ergibt. Der Trägerkörper 10 kann beispielsweise aus Metall, Glas, Holz, Kunststoff, Stein oder Textil bestehen. Der Trägerkörper muß auch nicht, wie dies die Fig. 1 suggeriert, eine planare Oberfläche aufweisen. Der Trägerkörper 10 kann jede beliebige, dreidimensionale Gestalt aufweisen.
Die Metallschicht 18 bildet sich nur an denjenigen Stellen aus, an denen die leitfähigen Partikel 16 angeordnet sind. Dadurch, daß die leitfähigen Partikel 16 über eine Adhäsivkraft mit dem Trägerkörper 10 beziehungsweise der Haftschicht 14 verbunden sind, läßt sich auf einfache Weise eine Strukturierung der Metallschicht 18 realisieren. Werden Bereiche des Trägerkörpers 10 nicht mit einer haftenden Oberfläche versehen, so bleiben beim Auftragen der leitfähigen Partikel 16 dort auch keine Partikel hängen. An diesen Stellen bildet sich deshalb auch keine Metallschicht 18 aus.
Aus diesem Grunde ist andererseits dafür Sorge zu tragen, daß die leitfähigen Partikel 16 eng nebeneinanderliegend auf der Haftschicht 14 angeordnet sind. Geringere Lücken zwischen einzelnen leitfähigen Partikeln sind dabei unschädlich. Größere Lücken (zum Beispiel größer als der mittlere Durchmesser der leitfähigen Partikel) sollten jedoch vermieden werden, um eine homogene, ebene Metallschicht 18 zu erhalten.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die leitfähigen Partikel 16 direkt auf die Oberfläche 12 eines Trägerkörpers 10 aufgebracht sind. Die Oberfläche 12 des Trägerkörpers 10 muß zu diesem Zweck adhäsive Eigenschaften aufweisen. Dies ist regelmäßig nur dann der Fall, wenn der Trägerkörper 10 aus einem Kunststoff besteht. Zur Ausbildung der Metallschicht 18, die wie im vorangegangenen Beispiel auf den leitfähigen Partikeln 16 gelegen ist, wird in einem ersten Verfahrensschritt der Trägerkörper 10 an seiner Oberfläche 12 erweicht. Das Erweichen der Oberfläche 12 des Trägerkörpers 10 kann dabei durch thermische Strahlung, Ultraschall oder ein Lösungsmittel erfolgen. Die entsprechende Erweichungszone ist mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet. Der erweichte Bereich des Trägerkörpers ist durch die dünnen strichlierten Linien 22 gegen den übrigen Trägerkörper 10 abgegrenzt. Auf die erweichte Oberfläche 12 des Trägerkörpers werden eng nebeneinanderliegend die Metallpartikel 16 aufgebracht. Dies kann, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, durch Aufblasen, Aufspritzen, Aufsprühen, Aufrollen oder Aufpinseln erfolgen. Denkbar ist auch, die Metallpartikel vor dem Aufbringen auf die Oberfläche des Trägerkörpers mit einem Lösungsmittel zu versehen. Nach der Verfestigung der Erweichungszone 20 sind die leitfähigen Partikel 16 an der Oberfläche 12 des Trägerkörpers 10 fixiert.
Eine Strukturierung der Metallschicht 18 wird bei der zweiten Ausführungsform dadurch möglich, daß das Erweichen der Oberfläche des Trägerkörpers entsprechend der gewünschten Struktur erfolgt. In den nicht erweichten Bereichen der Oberfläche findet dann keine Haftung zwischen den leitfähigen Partikeln 16 und der Oberfläche 12 des Trägerkörpers 10 statt, so daß bei dem anschließenden Metallisierungsbad an diesen Stellen sich auch keine Metallschicht ausbildet. Eine Strukturierung könnte auch dadurch erfolgen, daß der gesamte Trägerkörper mit Metallpartikeln beaufschlagt wird und anschließend mit Ultraschall, thermischer Energie oder ähnlichem die gewünschten Strukturen erzeugt werden, indem die leitfähigen Partikel mit der Haftschicht oder der Trägerkörper verschmolzen werden. Die überflüssigen Partikel können dann zum Beispiel abgewaschen oder abgesaugt werden.
Die Haftung der leitfähigen Partikel 16 an der Oberfläche des Trägerkörpers beziehungsweise der Haftschicht kann dadurch verbessert werden, daß nach dem Aufbringen mechanischer Druck auf die Partikel 16 ausgeübt wird, wodurch diese teilweise in die Oberfläche des Trägerkörpers eingedrückt werden.
Der gemäß Fig. 1 oder 2 vorbereitete, das heißt mit den leitfähigen Partikeln 16 versehene Trägerkörper wird dann in ein Metallisierungsbad eingebracht, um an den eng nebeneinander vorgesehenen leitfähigen Partikeln 16 chemisch und/oder galvanisch die Metallschicht 18 herzustellen. Je nach Metallisierungsbad handelt es sich bei der Metallschicht 18 beispielsweise um eine Kupfer-, Aluminium- oder Chromschicht. Die Metallschicht 18 kann selbstverständlich auch aus jedem anderen gewünschten Metall, wie Kupfer, Silber oder ähnlichem bestehen.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem zusätzlich zu der Oberfläche 12 auch die gegenüberliegende Oberfläche 12a des Trägerkörpers 10 mit einer Haftschicht 14a versehen ist, auf welcher leitfähige Partikel 16a angeordnet sind. Weiterhin weist der Trägerkörper eine Öffnung 20 auf, die durch diesen vollständig hindurch geht. Die Öffnung 20 ist ebenfalls in den Haftschichten 14 beziehungsweise 14a vorgesehen.
Beim Galvanisieren des Trägerkörpers 10 mit den darauf befindlichen leitfähigen Partikeln 16, 16a entsteht nicht nur im Bereich der leitfähigen Partikel 16 die Metallschicht 18 beziehungsweise 18a, sondern auch im Inneren der Öffnung 20.
Zumindest die Wände der Öffnung 20 sind mit einer leitfähigen Schicht 22 ausgekleidet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verbleibt ein Bereich 24, der nicht durch die leitfähige Schicht 22 ausgefüllt ist. Wie groß der Bereich 24 beziehungsweise ob der Bereich 24 überhaupt vorhanden ist, bemißt sich nach dem Durchmesser D der Öffnung 20. Die elektrische Verbindung der Metallschichten 18 und 18a mittels der leitfähigen Schicht 22 ist in jedem Fall dann sichergestellt, wenn die Dicke des Trägerkörpers 10 nicht größer als 100 µm ist. Wenn die Wandung der Öffnung mit einem Haftvermittler und somit mit Metallpartikeln versehen ist, spielt die Dicke des Trägerkörpers keine Rolle. Bei einem Stanzvorgang, der nach dem Aufbringen der Metallpartikel erfolgt, werden die Metallpartikel nämlich in die Öffnung gezogen, wodurch beim Galvanisieren eine elektrische Verbindung zwischen den Metallschichten 18, 18a gebildet wird.
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel kann in vorteilhafter Weise bei der Herstellung von Antennenspulen für Kontaktlos-Chipkarten verwendet werden, da dort regelmäßig eine zweiseitige Metallisierung des Trägerkörpers notwendig ist. Bezugszeichenliste 10 Trägerkörper
12, 12a Oberfläche
14, 14a Haftschicht
16, 16a Partikel
18, 18a Metallschicht
20 Öffnung
22 leitfähige Schicht
24 Ausnehmung
D Durchmesser der Öffnung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht (18) auf einem Trägerkörper (10), bei dem
auf eine Oberfläche des Trägerkörpers (10) leitfähige Partikel (16) aufgebracht werden, so daß diese an dem Trägerkörper (10) fixiert sind,
der Trägerkörper (10) mit den Partikeln in einem Metallisierungsbad unter Ausbildung der Metallschicht (18) chemisch und/oder galvanisch metallisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Trägerkörper aus Kunststoff besteht und die Oberfläche (12) des Trägerkörpers (10) adhesive Eigenschaften aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die adhesiven Eigenschaften der Oberfläche (12) des Trägerkörpers durch Erweichen aktiviert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der aus einem Kunststoff bestehende Trägerkörper (10) aus einem Extruder ausgegeben wird, und die Oberfläche (12) des Trägerkörpers (10) nach dem Austritt aus dem Extruder mit den leitfähigen Partikeln (16) bedeckt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der mit den leitfähigen Partikeln (16) bedeckte Kunststoff- Trägerkörper (10) anschließend kalandriert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem auf der Oberfläche des Trägerkörpers (10) eine Haftschicht (14) mit adhesiven Eigenschaften aufgebracht wird, auf der die leitfähigen Partikel (16) fixiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Aufbringen der Partikel (18) erfolgt, solange die Haftschicht (14) noch nicht ausgehärtet ist und die Fixierung der Partikel (18) durch das Aushärten der Haftschicht (14) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die adhesiven Eigenschaften der Haftschicht (14) durch Erweichen der von dem Trägerkörper (10) abgewandten Oberfläche (12) aktiviert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 3 oder 8, bei dem das Erweichen durch thermische Strahlung, Ultraschall oder ein Lösungsmittel erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem bei dem die leitfähigen Partikel (16) gemeinsam mit einem Lösungsmittel auf den Trägerkörper (10) oder die Haftschicht (14) aufgebracht werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die leitfähigen Partikel mit einem Lösungsmittel vorbehandelt werden bevor sie auf den Trägerkörper (10) aufgebracht werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem ein Trägerkörper (10) aus Metall, Kunststoff, Keramik, Holz, Stein oder Textil verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Aufbringen der Haftschicht (14) auf die Oberfläche (12) des Trägerkörpers (10) oder das Erweichen der Haftschicht (12) auf der Oberfläche (12) des Trägerkörpers (10) oder der Oberfläche des Trägerkörpers (10) ganzflächig oder in strukturierter Form erfolgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Aufbringen der leitfähigen Partikel durch Aufblasen, Aufspritzen, Aufsprühen, Aufrollen oder Aufpinseln erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem auf die leitfähigen Partikel (16) nach dem Aufbringen auf den Trägerkörper (10) Druck ausgeübt wird zur Verstärkung der Haftung an dem Trägerkörper (10).

16. Trägerkörper mit einer auf einer Oberfläche des Trägerkörpers (10) aufgebrachten Metallschicht (18), bei dem zwischen der Metallschicht und der Oberfläche der Trägerkörpers (10) leitfähige Partikel (16) vorgesehen sind, wobei die leitfähigen Partikel (16) direkt, das heißt ohne ein diese einbettendes Trägermaterial, auf dem Trägerkörper (10) angeordnet sind.

17. Trägerkörper nach Anspruch 17, bei dem auf der Oberfläche des Trägerkörpers (10) eine Haftschicht (14) angeordnet ist, auf der die leitfähigen Partikel (16) über Adhesion befestigt sind.

18. Trägerkörper nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die leitfähigen Partikel (16) zumindest teilweise in der Oberfläche des Trägerkörpers (10) oder in der Haftschicht (14) eingedrückt sind.

19. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die leitfähigen Partikel (16) plättchenförmig ausgebildet sind.

20. Trägerkörper nach Anspruch 19, bei dem die leitfähigen Partikel (16) schuppenförmig auf dem Trägerkörper (10) angeordnet sind und eine Partikelschicht bilden.

21. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem die durch die leitfähigen Partikel (16) gebildete Partikelschicht eine Dicke von weniger als 5 µm aufweist.

22. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem der Trägerkörper eine planare, gekrümmte oder vollständig dreidimensionale Oberfläche aufweist.

23. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 22, bei dem der Trägerkörper (10) auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen (12, 12a) jeweils eine durch leitfähige Partikel (16, 16a) gebildete Partikelschicht aufweist, auf denen jeweils eine Metallschicht (18, 18a) angeordnet ist und in deren Bereich eine durch den Trägerkörper (10) durchgehende Öffnung (20) vorgesehen ist, wobei zumindest die Wandungen der Öffnung (20) mit einer leitfähigen Schicht (22) ausgekleidet sind, die mit den Metallschichten (18, 18a) auf den Oberflächen (12, 12a) des Trägerkörpers (10) in elektrischen Kontakt steht und die leitfähige Schicht (22) im gleichen Verfahrensschritt wie die Metallschichten (18, 18a) beim Galvanisieren gebildet ist.