DE102006000852A1

DE102006000852A1 - Drahtverlegevorrichtung und Verfahren zur Verlegung eines Antennendrahtes

Info

Publication number: DE102006000852A1
Application number: DE200610000852
Authority: DE
Inventors: Roland Feil
Original assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Current assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2007-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drahtverlegevorrichtung und ein Verfahren zur Verlegung eines Antennendrahtes (3) auf einem Substrat (1) zur Herstellung eines Transponders mit mindestens einem Chip oder Chipmodul (2), welches Anschussflächen (9, 10) aufweist, mit einer Drahtspendereinrichtung (5) und einem parallel zur Oberfläche des Substrates (1) verschiebbaren Drahtverlegekopf (4). Die Drahtverlegevorrichtung umfasst eine Mess- und Auswerteeinrichtung (6) zum Messen eines ohmschen Widerstandes des Antennendrahtes (3) vor, während oder nach einem Antennenverlegevorgang zur Feststellung einer Antennendrahtunterbrechung, wobei ein erstes Anschlusselement (8) der Mess- und Auswerteeinrichtung (6) mit demjenigen Anteil des Antennendrahtes (3), der sich auf der Drahtspendereinrichtung (5) befindet, und ein zweites Anschlusselement (7) mit einem Ende (3a) des Antennendrahtes (3) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtverlegevorrichtung und ein Verfahren zum Verlegen eines Antennendrahtes auf einem Substrat zur Herstellung eines Transponders mit mindestens einem Chip oder Chipmodul, welches Anschlussflächen aufweist, mit einer Drahtspendereinrichtung und einem parallel zur Oberfläche des Substrates verschiebbaren Drahtverlegekopf gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 5.

Aus DE 196 197 71 A1 ist ein Verfahren zur Verlegung eines Antennendrahtes auf einem Substrat mittels Ultraschall bekannt, welches unter anderem den Schritt des Verbindens des Antennendrahtes mit Anschlussflächen einer Chipeinheit mittels Ultraschall beinhaltet. Hierfür wird der Antennendraht während des Verlegevorganges unter anderem über die Anschlussfläche der Chipeinheit hinweggeführt und nach Beendigung des Verlegevorganges im Bereich dieser Anschlussfläche eine dauerhafte elektrische Kontaktierung bzw. Verbindung in Form einer Schweißverbindung zwischen dem über der Anschlussfläche liegenden Antennendrahtabschnitt und der Anschlussfläche selbst erzeugt.

Eine den Antennendraht verlegende Ultraschallsonotrode, die mit einer Drahtspendereinrichtung gekoppelt ist, wird parallel zu einer Oberfläche des Substrates, auf dem Antennendraht in gewünschter Antennenform verlegt wird, verschoben und führt eine Ultraschallschweißverbindung durch. Hierdurch wird aufgrund der Schiebebewegung eine Zugspannung auf den Antennendraht, der unterseitig an der einen Drahtverlegekopf darstellenden Ultraschallsonotrode angeordnet ist, ausgeübt, welche zu einem Drahtbruch während des Verlegevorganges führen kann. Insbesondere beim Hinwegführen des Antennendrahtes über die Anschlussflächen der Chipeinheit bzw. des Chipmoduls muss darauf geachtet werden, dass die Ultraschallsonotrode beim Übergang von einer Oberfläche des Substrates auf die zumeist etwas höher liegende erste Anschlussfläche der Chipeinheit den Antennendraht aufgrund der durch die Chipeinheit gebildeten Kante nicht abreißt. Gleiches gilt bei dem sich anschließenden Übergang von der ersten Anschlussfläche auf die Oberfläche des Substrates. Ebenso sind diese beiden Übergangsverhältnisse beim Hinwegführen des Antennendrahtes über die zweite Anschlussfläche zu berücksichtigen.

Das Abreisrisiko wird versucht zu minimieren, indem eine Geschwindigkeit der Zuführung des Antennendrahtes während der Verschiebebewegung der Ultraschallsonotrode variiert wird.

Derartige Variierungen der Drahtzuführung führen zu einer begrenzten Verschiebegeschwindigkeit der Ultraschallsonotrode beim Verlegen des Antennendrahtes und zu einer unerwünscht komplex zu steuernden und aufgebauten Verlegevorrichtung.

Alternativ werden derartige Drahtverlegeköpfe mit konstanter Geschwindigkeit während des gesamten Verlegevorganges verschoben, wobei der Drahtverlegevorgang selbst dann fortgeführt wird, wenn ein Drahtbruch stattfindet, da ein derartiger Drahtbruch von herkömmlichen Verlegevorrichtungen nicht erkannt wird. Dies führt zu Zeitverlusten bei der Herstellung einer großen Anzahl von Transpondern, da auszusondernde Transponder, die nicht funktionsfähig sind, den kompletten Verlegeprozess bis zum Ende durchlaufen.

Demzufolge ist es Aufgabe der Erfindung eine Drahtverlegevorrichtung und ein Verfahren zum Verlegen eines Antennendrahtes für die Herstellung von Transpondern zur Verfügung zu stellen, welches/welche ein Erkennen eines Drahtbruches ermöglicht.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 5 gelöst.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass in einer Drahtverlegevorrichtung zum Verlegen eines Antennendrahtes auf einem Substrat zur Herstellung eines Transponders mit mindestens einem Chip oder Chipmodul, welches Anschlussflächen aufweist, mit einer Drahtspendereinrichtung und einem parallel zur Oberfläche des Substrates verschiebbaren Drahtverlegekopf eine Mess- und Auswerteeinrichtung zum Messen des ohmschen Widerstandes des Antennendrahtes angeordnet ist. Diese Mess- und Auswerteeinrichtung kann vor, während oder nach einem Antennenverlegevorgang zur Feststellung einer Antennendrahtunterbrechung verwendet werden.

Ein erstes Anschlusselement der Mess- und Auswerteeinrichtung ist mit demjenigen Anteil des Antennendrahtes, der sich auf der Drahtspendereinrichtung befindet, verbunden. Ein zweites Anschlusselement ist mit einem Ende des Antennendrahtes, welches mit einer Anschlussfläche des Chips bzw. des Chipmoduls verbunden sein kann oder sich noch auf der Drahtspendereinrichtung befindet, verbunden. Durch eine derartige Mess- und Auswerteeinrichtung kann vorteilhaft, insbesondere während des Verlegevorganges, kontinuierlich oder taktweise überprüft werden, ob der momentan zu verlegende Antennendraht einen Drahtbruch erfährt, nämlich indem der gemessene ohmsche Widerstandswert ins Unendliche steigt. Ein derartiger Wert würde eine Unterbrechung in dem Antennendraht erkennen lassen und auf einer Anzeigeeinrichtung anzeigen, sodass mittels einer Signalübertragung von der Mess- und Auswerteeinrichtung zu dem Drahtverlegekopf die Verschiebebewegung des Drahtverlegekopfes beendet bzw. abgebrochen werden kann, um zu dem nächsten Substrat für den Start eines neuen Antennendrahtverlegevorganges zu wechseln.

Die Mess- und Auswerteeinrichtung übernimmt hierbei nicht nur die Aufgabe des Messens des ohmschen Widerstandes und der Auswertung dieses Wertes dahingehend, dass ein Stoppsignal an den Drahtverlegekopf gesendet wird, sondern auch die Berechnung einer Restlänge des zur Verfügung stehenden noch zu verlegenden Antennendrahtes auf der Drahtspendereinrichtung, um zu beurteilen, ob diese Länge ausreicht, damit ein kompletter Verlegevorgang einer Antenne in der gewünschten Antennenform durchführbar ist. Dies kann vorteilhaft mittels eines in einem μ-Controller gespeicherten spezifischen ohmschen Leitungswiderstandswertes in Abhängigkeit von dem verwendeten Material für den Antennendraht geschehen, indem ein gemessener ohmscher Widerstandswert und der gespeicherte spezifische Leitungswiderstandswert als zwei Ausgangswerte dafür verwendet werden, die Restlänge in bekannter Weise zu berechnen.

Diese berechnete Restlänge kann auf der hierfür zur Verfügung stehenden Anzeigeeinrichtung angezeigt werden und/oder mittels einer Signalübertragung dazu führen, dass die gesamte Drahtverlegeeinrichtung solange angehalten wird, bis eine neue Drahtspendereinrichtung mit neuem Antennendraht zur Verfügung steht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine erste Messung des ohmschen Widerstandes durchgehend oder taktweise während des Aufbringens des Antennendrahtes durchgeführt, wobei das Ende des Antennendrahtes mit der ersten Anschlussfläche des Chips bzw. Chipmoduls verbunden ist.

In einer zweiten Messung des ohmschen Widerstandes wird nach dem vollendeten Aufbringen des Antennendrahtes und einem stattgefundenen Verbindungsvorgangs zum Verbinden des Antennendrahtes mit einer zweiten Anschlussfläche des Chips bzw. Chipmoduls festgestellt, ob die komplett verlegte Antenne unterbrechungsfrei ist.

Anschließend wird mittels eines Messers als Trennvorrichtung eine kontrollierte und gewünschte Abtrennung des Antennendrahts im Bereich der zweiten Anschlussfläche des Chips bzw. Chipmoduls durchgeführt, welches wiederum mittels den Messergebnissen (unendlich großer ohmscher Widerstand) der Mess- und Auswerteeinrichtung auf erfolgreiche Durchführung überprüft werden kann.

Die Mess- und Auswerteeinrichtung kann als μ-Controller ausgestattet sein oder diesen mitbeinhalten.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
1 in einer ersten schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Drahtverlegevorrichtung in einem Betriebsmodus während des Drahtverlegungsvorganges;
2 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Drahtverlegevorrichtung in einem Betriebsmodus nach Beendigung des Drahtverlegevorganges; und
3 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Drahtverlegevorrichtung in einem Betriebsmodus während eines Abtrennvorganges des Antennendrahtes.
In 1 ist in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Drahtverlegevorrichtung in einem ersten Betriebszustand während des Drahtverlegevorganges gezeigt. Auf einem Substrat, welches als Trägerfolie 1 ausgebildet ist, ist ein Chip bzw. ein Chipmodul 2 angeordnet, welches zusammen mit einer Antenne, die als Antennendraht 3 auf dem Substrat 1 verlegt wird, einen Transponder bilden soll.
Ein Drahtverlegekopf 4 ist entlang der Oberfläche der Trägerfolie 1 verschiebbar und kann beispielsweise als Ultraschallsonotrode ausgebildet sein. Eine derartige Ultraschallsonotrode verschweißt den Antennendraht 3 mittels einer Ultraschallschwingung fortlaufend mit dem Substrat der Trägerfolie 1 derart, dass der Drahtverlegekopf 4 eine Zugspannung auf den Antennendraht 3 während seiner Verschiebebewegung ausübt.
Der Antennendraht 3 wird von einer Drahtspendereinrichtung, die als Drahtspule 5 ausgebildet ist, abgewickelt und dem Drahtverlegekopf 4 zugeführt.
Eine Mess- und Auswerteeinrichtung 6 ist elektrisch mit einem ersten Anschlusselement 8 an der Drahtspule 5 derart befestigt, dass das Anschlusselement 8 elektrischen Kontakt zu einem Endbereich des auf dieser Drahtspule 5 aufgewickelten Antennendrahtes aufweist.
Ein zweites Anschlusselement 7 der Mess- und Auswerteeinrichtung ist mit einem ersten Ende 3a des Antennendrahtes verbunden.
Das Ende 3a des Antennendrahtes 3 ist mittels eines anfänglich durchgeführten Schweißvorganges auf einer ersten Chipmodulanschlussfläche 9 fixiert worden und wird nun mittels des Verlegevorganges durch den Drahtverlegekopf 4 als Antennendraht fortlaufend auf dem Substrat 1 verlegt. Während dieses Verlegevorganges findet kontinuierlich oder mit Zeitabständen eine oder mehrere Messungen des ohmschen Widerstandes, der zwischen den beiden Anschlusselementen 7 und 8 existiert, statt, sodass ein plötzlich auftretender Drahtbruch innerhalb des Antennendrahtes 3 sofort detektiert werden kann.
In 2 ist in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Drahtverlegevorrichtung während eines zweiten Betriebszustandes gezeigt. In diesem Betriebszustand ist bereits der gesamte Antennendraht als gewünschte Antennenform auf der Trägerfolie 1 verlegt worden.
Im Anschluss an den eigentlichen Verlegevorgang ist auf einer Chipmodulanschlussfläche 10 der Antennendraht 3 fixiert worden, wie es beispielsweise mittels eines Ultraschallvorganges durchgeführt werden kann. Nun findet eine abschließende nochmalige Messung des ohmschen Widerstandes mittels der Mess- und Auswerteeinrichtung 6 statt, sodass die vollständig verlegte Antenne auf Drahtbruch überprüft werden kann.
Sofern eine derartige Messung keinen Drahtbruch anzeigt, wird in einem abschließenden Verfahrensschritt, wie er in 3 für die Drahtverlegevorrichtung in einem dritten Betriebszustand gezeigt wird, eine Abtrennung mittels eines Messers 11, welches auf- und abwärtsgeschoben werden kann, durchgeführt.
Das erfolgreiche komplette Abtrennen des Antennendrahtes 3 kann wiederum mittels einer Messung des ohmschen Widerstandes durch die Mess- und Auswerteeinrichtung 6 festgestellt werden, da in diesem Fall ein unendlich hoher ohmscher Widerstandswert angezeigt werden muss.
Sofern sich bei den beiden Betriebsmoden gemäß den 1 und 2 ein Drahtbruch ergibt, führt dies zu einer Übertragung eines Abbrechsignals bzw. Haltesignals für die Drahtverlegevorrichtung von der Mess- und Auswerteeinrichtung zu dem Drahtverlegekopf 4.
Eine zu Anfang des Drahtverlegevorganges durchgeführte Messung der Restlänge, die auf der Angabe eines Wertes des spezifischen Leitungswiderstandes, der durch den Bediener eingegeben werden kann, beruht, führt gegebenenfalls zu einem Wechsel der Drahtspule bei nicht ausreichender Restlänge bzw. Restemenge des Antennendrahtes, welche einem der die Drahtverlegevorrichtung betreuenden Arbeiter akustisch oder optisch mitgeteilt werden kann.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

1: Trägerfolie
2: Chipmodul
3: Antennendraht
3a: Ende des Antennendrahtes
4: Drahtverlegekopf
5: Drahtspendereinrichtung
6: Mess- und Auswerteeinrichtung
7: zweites Anschlusselement
8: erstes Anschlusselement
9, 10: Chipanschlussflächen
11: Messer

Claims

Drahtverlegevorrichtung und Verfahren zur Verlegung eines Antennendrahtes (3) auf einem Substrat (1) zur Herstellung eines Transponders mit mindestens einem Chip oder Chipmodul (2), welches Anschlussflächen (9, 10) aufweist, mit einer Drahtspendereinrichtung (5) und einem parallel zur Oberfläche des Substrates (1) verschiebbaren Drahtverlegekopf (4), gekennzeichnet durch eine Mess- und Auswerteeinrichtung (6) zum Messen eines ohmschen Widerstandes des Antennendrahtes (3) vor, während oder nach einem Antennenverlegevorgang zur Feststellung einer Antennendrahtunterbrechung, wobei ein erstes Anschlusselement (8) der Mess- und Auswerteeinrichtung (6) mit demjenigen Anteil des Antennendrahtes (3), der sich auf der Drahtspendereinrichtung (5) befindet, und ein zweites Anschlusselement (7) mit einem Ende (3a) des Antennendrahtes (3) verbunden ist.
Drahtverlegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (3a) des Antennendrahtes (3) mit einer der Anschlussflächen (9) des Chips bzw. Chipmoduls (2) verbunden ist.
Drahtverlegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ende des Antennendrahtes (3) auf der Drahtspendereinrichtung (5) befindet.
Drahtverlegevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Signalübertragung von der Mess- und Auswerteeinrichtung (6) zu dem Drahtverlegekopf (4), mittels der eine Verschiebebewegung des Drahtverlegekopfes (4) beendet wird, sobald eine Antennendrahtunterbrechung gemessen wird.
Verfahren zum Verlegen eines Antennendrahtes (3) auf einem Substrat (1) zur Herstellung eines Transponders mit mindestens einem Chip oder Chipmodul (2), welches Anschlussflächen (9, 10) aufweist, wobei der Antennendraht (3) von einer Drahtspendereinrichtung (5) abgewickelt und zu einem parallel zur Oberfläche des Substrates (1) verschiebbaren Drahtverlegekopf (4) geführt wird, um von dem Drahtverlegekopf (4) mittels einer Verschiebebewegung auf das Substrat (1) in vorbestimmbarer Antennenform aufgebracht zu werden, dadurch gekennzeichnet dass zur Feststellung einer Drahtunterbrechung während des Aufbringes des Antennendrahtes auf dem Substrat (1) ein ohmscher Widerstand des Antennendrahtes (3) mittels einer Mess- und Auswerteeinrichtung (6) gemessen wird, wobei die Mess- und Auswerteeinrichtung (6) zwischen demjenigen Anteil des Antennendrahtes (3), der sich auf der Drahtspendereinrichtung (5) befindet, und einem Ende (3a) des Antennendrahtes (3) angeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Messung des ohmschen Widerstandes durchgehend oder taktweise während des Aufbringens des Antennendrahtes (3) durchgeführt wird, wobei das Ende (3a) des Antennendrahtes (3) mit einer Anschlussfläche (9) des Chips bzw. Chipmoduls (2) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Messung des ohmschen Widerstandes nach dem Aufbringen des Antennendrahtes (3) und einem stattgefundenen Verbindungsvorgang zum Verbinden des Antennendrahtes (3) mit einer zweiten Anschlussfläche (10) des Chips bzw. Chipmoduls (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Mess- und Auswerteeinrichtung (6) eine gewünschte Abtrennung des Antennendrahtes (3) im Bereich der zweiten Anschlussfläche (10) des Chips bzw. Chipmoduls (2) überprüft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Auswerteeinrichtung (6) mittels eines gespeicherten spezifischen ohmschen Leitungswiderstandswertes und eines gemessenen ohmschen Widerstandswertes eine zur Verfügung stehende Restlänge des Antennendrahtes (3) berechnet und diese auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–9, dadurch gekennzeichnet dass die Mess- und Auswerteeinrichtung (6) einen μ-Controller beinhaltet.