DE102007054692A1 - Verfahren zur Herstellung eines Transponders auf einem Substrat - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einen Chip (1), insbesondere einen RFID-Chip oder ein RFID-Chipmodul, und eine Antenne (3) insbesondere einem Kunststoffsubstrat, bei dem der Chip (1) und die Antenne (3) auf dem gemeinsamen Substrat (2) angeordnet werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl wenigstens ein Antennenabschnitt (6, 16) der Antenne (3) als auch eine elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem Kontaktanschluß (11) der Antenne (3) und wenigstens einem Kontaktanschluß (12) des Chips (1) durch Metallisieren der Substratoberfläche (4) hergestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einen Chip, insbesondere einen RFID(Radio Frequency Identification)-Chip oder ein RFID-Chipmodul, und eine Antenne aufweisenden Transponders auf einem Substrat, insbesondere einem Kunststoffsubstrat, bei dem der Chip und die Antenne auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem solchen Transponder.
  • Ein Transponder ist ein Gerät zur drahtlosen Kommunikation, das eingehende Signale aufnimmt und automatisch beantwortet. RFID-Transponder sind in der Regel auf Kunststoffsubstraten aufgebracht und werden als sogenannte RFID-Inlays (bzw. RFID-Inlets) u. a. in kontaktlosen Karten, e-Passports, Smart Labels und dergleichen weiterverarbeitet.
  • Aus dem Stand der Technik sind Transponder in verschiedenen Ausführungen bekannt. Für deren Herstellung kommen unterschiedliche Prozeß- und Fertigungstechnologien zum Einsatz. Ein übliches Verfahren zur Anordnung eines Transponders auf einem Substrat 2 ist der sogenannte Flip-Chip-Prozeß, bei dem die Chips 1 direkt auf eine bereits auf einem Substrat 2 angeordnete Antenne 3 montiert werden und die Verbindung zwischen Antenne 3 und Chip 1 mit Hilfe eines Klebers 10 erfolgt, vgl. 1.
  • Bei den derart montierten Chips kann es sich sowohl um ungehäuste Silizium-Chips („bare dice") oder aber auch um Chipmodule handeln, wobei es sich bei den Chipmodulen sowohl um Chips mit Metallsubstraten (Metall-Anschlußfahnen/Metal Leadframes), als auch um Chips mit Polymersubstraten (sogenannte „straps" oder „interposer") handeln kann.
  • Die Antennen bestehen im allgemeinen aus elektrisch leitfähigen Materialien, insbesondere Metallen, leitfähigen Pasten oder leitfähigen Tinten. Für Anwendungen im HF(Hochfrequenz)-Bereich – hierzu zählt die bei RFID verwendete Normfrequenz 13,56 MHz – bestimmt der Ohmsche Widerstand der Antenne die Leseeigenschaften wesentlich mit. Der elektrische Leiterquerschnitt der Windungen hat hierbei zusammen mit dem spezifischen Widerstand des angewandten Materials einen direkten Einfluß. Deshalb handelt es sich bei den verwendeten Antennen sehr häufig um Folienantennen oder Drahtantennen, wobei die Folienantennen im wesentlichen aus Metallfolien aus Kupfer oder Aluminium und die Drahtantennen vorzugsweise aus Kupferdraht bestehen.
  • Bei dem Substratmaterial handelt es sich in der Regel um ein Kunststoffmaterial, wie bspw. PET (Polyethylenterephthalat), PEN (Polyethylennaphtalat), Polyimid (PI, Kapton®), PVC (Polyvinylchlorid) oder PC (Polycarbonat). Bei den Klebern handelt es sich zumeist um anisotropische Epoxy-basierende Kleber (sogenannte ACP-Kleber) oder um „hotmelt"-Kleber. Zur Aushärtung der Kleber müssen die Substrate für Temperaturen von bis zu 200°C für mehrere Sekunden Einwirkungsdauer ausgelegt sein, was den Einsatz vieler Substratmaterialien einschränkt bzw. unmöglich macht. So ist beispielsweise die Verwendung von PVC-Substraten bei diesen Temperaturen ausgeschlossen.
  • Bei dem Flip-Chip-Prozeß erfüllt der ACP-Kleber eine Doppelfunktion. Er bewirkt einerseits ein Fixieren des Chips 1 auf dem Substrat 2 und stellt andererseits die Verbindung der beiden Chip-Anschlüsse 12 mit den beiden Antennenanschlüssen 11 sicher. Nach dem Aufbringen des ACP-Klebers 10 auf die Antennenanschlüsse 11, also die Bondposition für den Chip 1, erfolgt das „Flippen" des Chips 1 um 180 Grad und ein Aufsetzen des Chips 1 auf die Antennenanschlüsse 11, vgl. 1. Von Nachteil bei diesem Verfahren ist es, daß handelsübliche Kleber Aushärtezeiten von mehreren Sekunden benötigten, was die Produktivität von automatisch arbeitenden Fertigungsanlagen begrenzt und die Komplexität entsprechender automatisierter Fertigungsanlagen erhöht, da die vergleichsweise niedrige Herstellungsgeschwindigkeit durch den Parallelbetrieb einer Vielzahl von Prozeß-Einheiten bzw. Anlagen ausgeglichen werden muß.
  • Anstelle der Verwendung von Kleber, insbesondere ACP-Kleber, kann die elektrische Verbindung zwischen Antenne und Chip auch durch Löten, Schweißen oder mechanische Verbindungen, wie bspw. Crimpen oder Clinchen erfolgen. Für die mechanische Anbindung des Chips muß dieser allerdings mit einem Chipmodul („strap", „interposer") verfügbar sein.
  • Die oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Transponders auf einem Substrat stoßen bei zunehmender Produktivität immer häufiger an physikalische Grenzen, z. B. hinsichtlich der Temperaturbelastbarkeit der verwendeten Materialien und der Aushärtedauer des verwendeten Klebers. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von RFID-Inlays, die zur Identifikation von Personen und Objekten verwendet werden und daher mit besonderen technischen Leistungsmerkmalen ausgestattet sind, wie bspw. Möglichkeiten zur Speicherung von biometrischen Daten sowie der Anwendung von Verschlüsselungs- bzw. Kryptographiemethoden bei der Datenübertragung. An derartige RFID-Inlays werden hinsichtlich Zuverlässigkeit und Produktlebensdauer besonders hohe Anforderungen gestellt.
  • Um diesen Anforderungen zu genügen, erfolgte die Herstellung solcher RFID-Inlays bisher durch ein Verfahren, bei dem ein Substrat mit einem bereits montierten speziellen RFID-Chipmodul nachträglich mit einer Kupferdrahtantenne versehen wird. Eine solche Lösung ist in dem europäischen Patent EP 0753180 B1 beschrieben. Die Antennenherstellung erfolgt dabei durch das Verlegen eines Spulendrahtes mit einer Verlegevorrichtung 9 in einem Kunststoffsubstrat mit Hilfe eines Ultraschallprozesses, bei dem der Draht 3 in die Oberfläche des Substrates 2 eingebracht wird, vgl. 2. Der verlegte Draht wird im Anschluß an den Verlegeschritt mit dem Chip verbunden, bspw. mittels eines Thermokompressionsschweißverfahrens. Die bei diesem Verfahren erreichbare Produktivität ist wegen des vergleichsweise lang andauernden Verlegeprozesses sowie des zusätzlichen Prozeßschrittes zur Verbindung des verlegten Drahtes mit dem Chip begrenzt. Größere Stückzahlen sind nur unter hohem Aufwand herstellbar.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines solchen Transponders zu vereinfachen und die Produktivität bei der Herstellung zu verbessern bzw. eine besonders einfach herzustellende Vorrichtung mit einem solchen Transponder bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 13 gelöst.
  • Danach wird ein Verfahren zur Herstellung eines einen Chip, insbesondere einen RFID-Chip oder ein RFID-Chipmodul, und eine Antenne aufweisenden Transponders auf einem Substrat, insbesondere einem Kunststoffsubstrat, vorgeschlagen, bei dem der Chip und die Antenne auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet werden. Das Verfahren ist durch ein Metallisieren der Substratoberfläche gekennzeichnet. Durch ein solches Metallisieren wird einerseits wenigstens ein Antennenabschnitt der Antenne hergestellt, andererseits erfolgt hierdurch ein elektrisches Verbinden von Kontaktanschlüssen der Antenne mit Kontaktanschlüssen des Chips auf dem Substrat.
  • Unter dem Begriff der Herstellung des Transponders wird dabei im weitesten Sinne ein Zusammenführen von Antenne und Chip zu einer Funktionseinheit verstanden.
  • Der Begriff Chip kennzeichnet dabei ein elektronisches Bauelement mit wenigstens einer integrierten elektronischen Schaltung. Unter der Bezeichnung Chip wird hier sowohl ein einzelner Chip als auch ein Chipmodul (bzw. -„strap", -interposer" oder dergleichen (siehe oben)) verstanden.
  • Unter dem Begriff des Metallisierens wird dabei das Aufbringen bzw. Aufwachsen eines elektrisch leitfähigen Metalls zum Erzeugen einer metallischen Struktur (Antenne, Kontaktanschlußverbindung) verstanden. Das Erzeugen der metallischen Struktur kann dabei durch Beschichten, insbesondere Plasmabeschichten, Sputtern, Bedampfen, Bestäuben, Bedrucken oder anderen Verfahren, wie beispielsweise Lötverfahren, erfolgen. Der Begriff des Metallisierens steht dabei im Gegensatz zu der Verwendung einer bereits bestehenden metallischen Struktur, wie beispielsweise dem Verlegen eines Drahtes oder der Montage einer vorgestanzten Antenne.
  • Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Eine Kernidee der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem sowohl die Herstellung der Antenne des Transponders als auch die elektrische Verbindung der Antenne mit dem Chip mit einem Metallisierungsprozess durchgeführt wird. Durch das Metallisieren entstehen elektrisch leitfähige und ausreichend niederohmige Leiterbahnen. Das Metallisieren erfolgt dabei vorzugsweise durch ein Aufwachsen von elektrisch leitfähigen Metallen, wie bspw. Kupfer oder Aluminium, wobei die Art und Weise des Metallisierens für die erfinderische Grundidee zunächst unerheblich ist. So kann das Metallisieren bspw. durch Sputtern, Bestäuben oder andere Verfahren erfolgen (siehe oben). Von Vorteil ist es, wenn ein Metallisierungsverfahren eingesetzt wird, bei dem die Prozeßtemperaturen vergleichsweise gering sind und vorzugsweise höchstens 90°C betragen, jedenfalls deutlich unter den Temperaturen liegen, welche die verwendeten Substratmaterialien (meist Kunststoffe wie PVC, PC (siehe oben)) beschädigen würden. Dies ist insbesondere bei der Anwendung der Plasmabeschichtungstechnologie der Fall.
  • Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß neben der Antenne auch weitere Bauelemente auf besonders einfache Art und Weise, nämlich durch den Metallisierungsschritt zur Herstellung der Antenne, an den Chip angeschlossen werden können. So kann insbesondere eine Einrichtung zur Energieversorgung des Chips an den Chip angeschlossen werden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung kann durch das Zusammenfassen der Antennenherstellung einerseits und der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlußkontakten andererseits mit Hilfe des Metallisierungsprozesses die Transponderherstellung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen deutlich vereinfacht und aus produktionstechnischer Sicht auch für große Stückzahlen effektiver und flexibler gestaltet werden. Dadurch, daß vergleichsweise niedrige Prozeßtemperaturen während des Metallisierens möglich sind und insbesondere auch durch den Wegfall des Klebers kann das Verfahren auch bei nicht hitzebeständigen Kunststoffmaterialien, wie bspw. PVC, verwendet werden.
  • Das Verbinden der Kontaktanschlüsse erfolgt vorzugsweise in einem Prozeßschritt mit dem Herstellen der Antenne, beispielsweise während eines Plasmabeschichtungsprozesses. Der genaue zeitliche Ablauf ist dabei zunächst von untergeordneter Bedeutung. Erfolgt das Verbinden der Kontaktanschlüsse gleichzeitig mit dem Herstellen der Antenne, also beispielsweise während eines einzigen Beschichtungsvorganges, so hat dies den Vorteil, daß der Metallisierungsschritt vergleichsweise rasch abgeschlossen werden kann. Erfolgt andererseits das Verbinden der Kontaktanschlüsse und das Herstellen der Antenne in zeitlicher Folge, also beispielsweise das Verbinden der Kontaktanschlüsse vor dem Herstellen der Antenne oder anders herum, erfolgen also beispielsweise nacheinander zwei Beschichtungsvorgänge innerhalb des einen Prozeßschrittes der Plasmabeschichtung, dann können die Metallisierungen an unterschiedliche Anforderungen von Antenne bzw. Anschlußkontaktverbindung angepaßt werden. Beispielsweise wäre es dann möglich, für die beiden Beschichtungsvorgänge unterschiedliche Metalle zu verwenden.
  • Alle oben genannten Vorteile kommen ganz besonders dann zum tragen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf alle Transponderkomponenten angewandt wird, also nicht nur Teile der Antenne, sondern die gesamte Antenne bzw. nicht nur einige, sondern sämtliche Kontaktanschlüsse durch Metallisieren der Substratoberfläche hergestellt werden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus auf besonders einfache und elegante Art und Weise möglich, Antennenstrukturen mit sogenannten „Brücken" zu verwirklichen, indem auf den sich gegenüberliegenden Seiten des Substrates jeweils Antennenabschnitte hergestellt werden und diese mit Hilfe von das Substrat durchdringenden Öffnungen („Durchkontaktierungen") während des Metallisierungsschrittes miteinander verbunden werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich für alle Arten von Chips geeignet und ist auch unabhängig davon, in welchen Produkten die fertigen Transponder verwendet werden. Die Vorteile bei der Herstellung des Transponders kommen jedoch ganz besonders dann zum tragen, wenn es sich bei den Chips um RFID-Chips zur Herstellung von RFID-Transpondern handelt. Derartige RFID-Transponder (RFID-Inlays, RFID-Inlets) werden z. B. zu selbstklebenden Smart-Labels, RFID-Papierkarten (Tickets) oder RFID-Plastikkarten weiterverarbeitet. Bei kontaktlosen Plastikkarten aus PVC oder e-Passport-Inlays aus Polycarbonat werden die RFID-Transponder z. B. in die PVC- Kartenmaterialien als Zwischenlage zwischen Boden- und Decklage (aus PVC bzw. Polycarbonat) einlaminiert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Flip-Chip-Verfahren,
  • 2 ein aus Stand der Technik bekanntes Verlegeverfahren,
  • 3 ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung,
  • 4 ein mit einem Chip versehenes Substrat vor Beginn der Antennenherstellung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 5 das Substrat aus 4 nach dem Aufdrucken einer Maske,
  • 6 das Substrat aus 5 nach dem Metallisieren,
  • 7 das Substrat aus 6 nach dem Entfernen der Maske,
  • 8 ein mit einem Chip versehenes Substrat nach dem Aufbringen der Maske gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 9 das Substrat aus 8 nach dem Metallisieren,
  • 10 das Substrat aus 9 nach dem Entfernen der Maske.
  • Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der 3 sowie der 4 bis 7 erläutert. Die 4 bis 7 zeigen im oberen Teil jeweils eine Draufsicht auf ein bereits mit einem RFID-Chip 1 versehenes Substrat 2 und im unteren Teil jeweils eine Schnittansicht entlang der bezeichneten Schnittlinie.
  • Zur Anordnung eines Transponders mit einem RFID-Chip 1 und einer Antenne 3 auf einem Substrat 2 aus Polymermaterial wird in einem ersten Schritt 101 zunächst der RFID-Chip 1 mit dem Substrat 2 verbunden. Zur Ausführung einer solchen Chipmontage sind aus dem Stand der Technik verschiedene Techniken bekannt, auf die an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen werden soll. Ein fertig montierter RFID-Chip 1 ist in 4 dargestellt.
  • In dem sich anschließenden Verfahrensschritt 102 wird die Substratoberfläche 4 vor dem Metallisieren entsprechend der herzustellenden Antennenstruktur sowie der herzustellenden Kontaktanschlußverbindungen zwischen Antenne und Chip strukturiert. Hierzu wird auf die Substratoberfläche 4 ein Höhenprofil aufgebracht. Dies erfolgt in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Aufbringen einer Maske 5 derart, daß die nicht zu metallisierenden Teile der Substratoberfläche 4 maskiert werden. An den Stellen, an denen später die Leiterbahn der Antenne 3 bzw. die Kontaktanschlußverbindungen aufwachsen soll, ist die Substratoberfläche 4 also nicht maskiert, während sie an allen anderen Stellen mit der Maske 5 überzogen ist. Durch diese „Negativmaske" wird sichergestellt, daß die später herzustellende Antennenstruktur sowie die Kontaktanschlüsse gegen benachbarte Bereiche der Substratoberfläche sauber abgegrenzt ist. Das Maskieren erfolgt vorzugsweise mittels einer Drucktechnik, also durch Aufdrucken der Maske 5 auf die Substratoberfläche 4. Hierzu können bereits vorhandene Drucktechnologien eingesetzt werden. Ein mit einer Maske 5 versehenes Substrat 2 ist in 5 dargestellt.
  • In dem sich an das Maskieren anschließenden Verfahrensschritt 103 erfolgt ein Metallisieren der verbleibenden, von der Maske 5 nicht abgedeckten freien Bereiche der Substratoberfläche 4. Hierdurch wird in einem einzigen Schritt 103 nicht nur die Antenne 3 hergestellt. Zugleich werden die Kontaktanschlüsse 11 der Antenne 3 mit den Kontaktanschlüssen 12 des Chips 1 elektrisch verbunden.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt das Metallisieren der Substratoberfläche 4 mit Hilfe eines Plasmabeschichtungsverfahrens. Dadurch erfolgt ein Aufwachsen von elektrisch leitfähigen Metallen. An den unmaskierten Stellen der Substratoberfläche 4 baut sich die gewünschte Leiterbahnstruktur 6 der Antenne 3 auf. Das Aufwachsen der Metalle erfolgt selektiv ausschließlich entlang der freiliegenden, nichtmaskierten Bereiche. Mit anderen Worten wird ausschließlich der gewünschte Antennenverlauf metallisiert. Eine Metallisierung der Maskenoberfläche erfolgt hingegen nicht.
  • Die genaue Art der Plasmabeschichtung ist für die vorliegende Erfindung zunächst weniger von Bedeutung. Beispielsweise kommt ein nicht-thermisches Atmosphärenplasma zum Einsatz. Als Arbeitsgas kommt Argon zur Anwendung, das in Form eines Gasstromes vorliegt.
  • Die Plasmabeschichtung erfolgt so lange, bis die gewünschte Leiterbahnhöhe vorliegt. Über die Leiterbahnhöhe kann der Ohmsche Widerstand der Antenne mit beeinflußt werden. Der Ohmsche Antennenwiderstand ist speziell für Antennen im HF-Anwendungsbereich von 13,56 MHz ein wichtiger Parameter für die erreichbare Lesereichweite. Bei RFID-Anwendungen im UHF(Ultrahochfrequenz)-Bereich (860–960 MHz) ist der Ohmsche Widerstand der Antenne nur im Bereich der Eindringtiefe der elektromagnetischen Welle (Skin-Effekt) interessant. Die Leiterbahnhöhe bewegt sich deshalb je nach dem angewandtem Frequenzbereich und je nach benötigter Lesereichweite der Antenne zwischen 2 und 35 μm.
  • Nach dem Metallisieren wird die Maske 5 entfernt. Die unmittelbar auf der Substratoberfläche 4 aufgewachsene gewünschte Antennenstruktur 3, 6 bleibt bestehen. Das Substratmaterial und das Maskenmaterial (z. B. hinsichtlich ihrer Oberflächenbeschaffenheit) sowie das Metallisierungsverfahren (z. B. hinsichtlich der Art des verwendeten Plasmas) sind derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein definiertes Leiterbahnwachstum auf der Substratoberfläche 4 und gleichzeitig ein Entfernen der Maske 5 möglich ist, ohne die hergestellte Antenne 3 zu beschädigen.
  • Ein großer Vorteil des vorgestellten Verfahrens ist es, daß Transponder auf unterschiedlichen Substratmaterialien (z. B. PVC, PC, PET etc.) mit nahezu identischen Prozeßschritten hergestellt werden können. Die Anzahl verschiedenartiger Herstellungsprozeß-Einheiten läßt sich daher gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringern.
  • Mit Hilfe des beschriebenen Metallisierungsverfahrens werden die gesamte Antenne 3 sowie sämtliche Kontaktanschlußverbindungen hergestellt. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, daß lediglich Teilabschnitte der Antenne 3 durch Metallisieren der Substratoberfläche 4 hergestellt werden, während andere Teilabschnitte auf andere Art und Weise, beispielsweise herkömmliche Verfahren hergestellt sind. Gleiches gilt sinngemäß für die Kontaktanschlußverbindungen. Dadurch lassen sich im Einzelfall Vorteile mehrerer Verfahren kombinieren.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der 3 sowie der 8 bis 10 erläutert. Die 8 zeigt im oberen Teil eine Draufsicht auf die Oberseite 13 eines bereits in einem ersten Schritt 101 mit einem RFID-Chip 1 versehenen Substrats 2, im mittleren Teil eine Draufsicht auf die Unterseite 14 des Substrats 2 und im unteren Teil eine Schnittansicht entlang der bezeichneten Schnittlinie. Das in 8 dargestellte Substrat 2 ist bereits mit einer Maske 5 versehen (Schritt 102), die zur Herstellung einer HF-Antenne 3 (13,56 MHz) ausgebildet ist. Die 9 und 10 zeigen jeweils Schnittansichten zur Illustration der nachfolgenden Verfahrensschritte 103 und 104.
  • Antennen, welche beispielsweise bei 13,56 MHz eingesetzt werden, werden wegen der benötigten Antenneninduktivität üblicherweise als eine flach auf dem Substrat angeordnete spiralähnliche Spule auf dem Substrat strukturiert. Dadurch befindet sich zwangsläufig einer der Kontaktanschlüsse der Antenne innerhalb und der zweite Kontaktanschluß der Antenne außerhalb der Spule. Zum Anschluß des Chips 1 wird daher bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen der äußere Kontaktanschluß der Antenne mit Hilfe einer „Brücke" über die Spulenwindungen in die Nähe des zweiten, inneren Kontaktanschlusses der Antenne gebracht. Die Brücke ist dabei auf die gleichen Substratseite wie die Antennenspule aufgebracht und gegen die Windungen der Antennenspule isoliert, wobei ein Ende der Brücke elektrisch leitend mit dem außen liegenden Spulenende verbunden ist.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine hierzu alternative „Brückenlösung" angegeben. Die Maske 5 unterscheidet sich von der im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Maske dadurch, daß die Leiterbahn 6 nicht durchgängig von den ersten Anschlußkontakten 12 des Chips 1 zu dessen zweiten Anschlußkontakten 12 verläuft. Zur Vermeidung sich kreuzender Leiterbahnen definiert die Maske 5 auf der Oberseite 13 des Substrats 2 eine unvollständige Antennenstruktur. In dem hier gezeigten Beispiel ist die Leiterbahn 6 zwischen einem Anschlußkontakt 12 des RFID-Chips 1 und einem in der Nähe des RFID-Chips 1 angeordneten Leiterbahnabschnitt 15 unterbrochen.
  • Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, eine Leiterbahnbrücke 16 zur Überwindung dieser Unterbrechung auf der Unterseite 14 des Substrats 2 anzubringen. Zu diesem Zweck ist auch die Substratunterseite 14 mit einer entsprechenden Maske 5 versehen, die genau den an der Substratoberseite 13 fehlenden Leiterbahnabschnitt definiert.
  • Zur Durchkontaktierung und Anbindung der Brücke 16 an den Leiterbahnabschnitt 6 an der Substratoberseite 13 sind an den Verbindungsstellen der sich gegenüberliegenden Leiterbahnabschnitte in dem Substrat 2 zwei Durchgangsöffnungen in Form von Bohrungen 17 vorgesehen. Während des Metallisierungsschrittes 103 wird das Substrat 2 beidseitig beschichtet. Dabei werden in einem Verfahrensschritt 103 sowohl die Antennenabschnitte 6 und 16 als auch eine elektrische Verbindung zwischen den beiden auf den verschiedenen Substratseiten 13, 14 angeordneten Antennenabschnitten 6, 16 hergestellt. In dem gleichen Schritt 103 wird (gleichzeitig oder kurz nacheinander) der elektrische Anschluß der Antenne 3 an den RFID-Chip 1 vorgenommen (Herstellung der Anschlußkontaktverbindungen), vgl. 9.
  • Nach dem Entfernen der Masken 5 von beiden Seiten des Substrats in Schritt 104 bleiben die gewünschten Antennenstrukturen 6, 16 auf Ober- und Unterseite 13, 14 des Substrats 2 bestehen, vgl. 10. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 10 nicht alle Leiterbahnen der Antenne 3 dargestellt.
  • Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung können mit dem Metallisieren 103 weitere Bauelemente, insbesondere elektronische Bauelemente, an den Chip 1 angeschlossen werden. Mit anderen Worten wird eine elektrische Verbindung zwischen zusätzlichen Anschlußkontakten des Chips 1 und wenigstens einem weiteren Bauteil durch den Metallisierungsschritt 103 hergestellt, mit dem auch die Antenne 1 hergestellt wird. Dieses Herstellen der elektrischen Verbindung kann, wie oben ausführlich beschrieben, wiederum gleichzeitig mit dem Herstellen der Antenne 3 oder in zeitlicher Folge erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Herstellen der elektrischen Verbindung des Chips 1 mit dem weiteren Bauelement zugleich mit dem Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem Chip 1 und der Antenne 3. Bei dem weiteren Bauelement handelt es sich beispielsweise um eine Batterie oder eine andere Energiequelle zur Versorgung des Chips 1 bei Transpondern für Smart Labels.
  • Gemäß weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung können die oben beschriebenen Verfahren auch derart angewendet werden, wenn der Chip 1 erst nach dem Aufbringen der Maske 5 auf das Substrat 2 montiert wird. Mit anderen Worten kehrt sich die Reihenfolge der Verfahrensschritte 101 und 102 um. In diesem Fall wird bei dem Aufbringen der Maske 5 ein Platz freigehalten, auf den nach dem Maskieren aber vor dem Metallisieren der Substratoberfläche der Chip 1 montiert wird.
  • Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
  • 1
    RFID-Chip
    2
    Substrat
    3
    Antenne
    4
    Substratoberfläche
    5
    Maske
    6
    Leiterbahn
    7
    Leiterbahnhöhe
    8
    Metallisierungsschicht
    9
    Verlegevorrichtung
    10
    Kleber
    11
    Kontaktanschluß Antenne
    12
    Kontaktanschluß RFID-Chip
    13
    Substratoberseite
    14
    Substratunterseite
    15
    Leiterbahnabschnitt
    16
    Brücke
    17
    Bohrung
    101–104
    Verfahrensschritte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0753180 B1 [0010]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines einen Chip (1), insbesondere einen RFID-Chip oder ein RFID-Chipmodul, und eine Antenne (3) aufweisenden Transponders auf einem Substrat (2), insbesondere einem Kunststoffsubstrat, bei dem der Chip (1) und die Antenne (3) auf dem gemeinsamen Substrat (2) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl wenigstens ein Antennenabschnitt (6, 16) der Antenne (3), als auch eine elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem Kontaktanschluß (11) der Antenne (3) und wenigstens einem Kontaktanschluß (12) des Chips (1) durch Metallisieren der Substratoberfläche (4) hergestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Metallisieren der Substratoberfläche (4) eine weitere elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem Kontaktanschluß (12) des Chips (1) und wenigstens einem Kontaktanschluß eines weiteren Bauelements, insbesondere einer Einrichtung zur Energieversorgung des Chips (1), hergestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Kontaktanschlüsse (11, 12) in einem Prozeßschritt mit dem Herstellen des wenigstens einen Antennenabschnitts (6, 16) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Kontaktanschlüsse (11, 12) gleichzeitig mit dem Herstellen des wenigstens einen Antennenabschnitts (6, 16) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Kontaktanschlüsse (11, 12) und das Herstellen des wenigstens einen Antennenabschnitts (6, 16) in zeitlicher Folge erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Metallisieren nicht zu metallisierende Teile der Substratoberfläche (4) maskiert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskieren durch Aufdrucken einer Maske (5) auf die Substratoberfläche (4) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellen des wenigstens einen Antennenabschnitts (6, 16) und/oder das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktanschlüssen (11, 12) durch Aufwachsen von elektrisch leitfähigen Metallen auf Teilen der Substratoberfläche (4) erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallisieren bei einer Prozeßtemperatur von höchstens 90°C erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallisieren durch Plasmabeschichten erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) zwei sich gegenüberliegende Substratseiten (13, 14) zur Aufnahme von Antennenabschnitten (6, 16) aufweist und auf wenigstens einer der beiden Substratseiten (13, 14) ein kreuzungsfreier Antennenabschnitt (6, 16) durch Metallisieren hergestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Substrat (2) wenigstens eine Durchgangsöffnung (17) vorgesehen ist, mit Hilfe derer während des Metallisierens eine elektrische Verbindung zwischen den sich auf gegenüberliegenden Substratseiten (13, 14) angeordneten Antennenabschnitten (6, 16) hergestellt wird.
  13. Vorrichtung mit einem auf einem Substrat (2), insbesondere Kunststoffsubstrat, angeordneten Transponder, der einen Chip (1), insbesondere einen RFID-Chip oder ein RFID-Chipmodul, und eine Antenne (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl wenigstens ein Antennenabschnitt (6, 16) der Antenne (3), als auch eine elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem Kontaktanschluß (11) der Antenne (3) und wenigstens einem Kontaktanschluß (12) des Chips (1) durch Metallisieren der Substratoberfläche (4) hergestellt ist.
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