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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontaktlosen Testen von Kontaktierungen
eines mehrschichtigen Folienelements, insbesondere einer RFID-Antenne
sowie ein solches Folienelement.
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Bei
der Herstellung von RFID-Transpondern wird zunächst eine
Antenne auf einem flexiblen Kunststoffsubstrat erzeugt und sodann
diese Antenne mit einem Transponder-Chip elektrisch verbunden. Um
nun einen möglichst kostengünstigen Aufbau eines
RFID-Transponders zu ermöglichen, wurde vorgeschlagen,
die Antenne über Durchkontaktierungen elektrisch mit dem
Transponder-Chip zu verbinden.
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So
beschreibt beispielsweise
DE
103 49 028 A1 einen Transponder, bei dem auf der einen
Seite eines flexiblen Kunststoffsubstrats eine Antennenstruktur
und auf der anderen Seite ein Transponder-Chip angeordnet ist. Die
spulenförmig ausgeformte Antennenstruktur ist über
Durchkontaktierungen mit auf der gegenüberliegenden Seite
des Kunststoffsubstrats angeordneten elektrischen Leiterbahnen verbunden,
die wiederum mit dem Transponder-Chip verbunden sind. Hierdurch
wird eine besonders kostengünstige Produktion des RFID-Transponders
ermöglicht.
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In
DE 102 52 927 A1 wird
weiter ein Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Strukturen
auf einem Trägersubstrat beschrieben, bei dem es sich um eine
RFID-Antenne oder um Leiterstrukturen handelt, die dem Anschluß eines
Halbleiter-Chips an die RFID-Antenne dient. Auch hier werden Durchkontaktierungen
vorgesehen, die die elektrische Verbindung zwischen Leiterstrukturen
auf gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers
bereitstellen.
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Bei
der Herstellung derartiger Folienelemente, insbesondere bei der
Herstellung von Antennen für RFID-Anwendungen hat sich
nun gezeigt, dass Durchkontaktierungen aufgrund von Produktionsproblemen
fehlerhaft sein können, ohne dass dies aufgrund von anderen,
auftretenden Fehlern mittelbar erkennbar ist. Das Auftreten und
das Erkennen dieser Fehler stellt so eine wichtige Fragestellung
während des Produktionsprozesses dar.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein
Folienelement anzugeben, durch das bzw. bei dem ein Testen von Durchkontaktierungen
und/oder einer Kontaktbrücke zwischen Druckkontaktierungen
ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird von einem mehrschichtigen Folienelement, insbesondere
einer RFID-Antenne in Form eines mehrschichtigen Folienelements gelöst,
welche eine erste elektrisch leitfähige Schicht und eine
zweite elektrisch leitfähige Schicht und mindestens eine
zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und
der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete
flexible dielektrische Schicht aufweist, wobei das mehrschichtige
Folienelement eine eine Antennenstruktur bildende Leiterbahn aufweist,
welche zwei in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht
ausgebildete Chip-Kontaktflächen miteinander verbindet,
und die Leiterbahn mindestens zwei Leiterbahnabschnitte, einen ersten
Leiterbahnabschnitt und einen zweiten Leiterbahnabschnitt, umfasst,
welche jeweils in der ersten leitfähigen Schicht oder in
der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet
sind, und die über ein oder mehrere Durchkontaktierungen
miteinander elektrisch verbunden sind, wobei der erste und der zweite
Leiterbahnabschnitt so ausgebildet sind, dass sich die Resonanzfrequenz
der Antennenstruktur um mehr als 10% verändert, wenn mindestens
eine oder mehreren der Durchkontakierungen und/oder eine Kontaktbrücke zwischen
zwei der Durchkontaktierungen fehlerhaft ist.
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Diese
Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zum kontaktlosen Testen
von Durchkontaktierungen und/oder einer Kontaktbrücke zwischen
zwei Durchkontaktierungen eines mehrschichtigen Folienelements,
insbesondere einer RFID-Antenne gelöst, welches eine erste
elektrisch leitfähige Schicht, eine zweite elektrisch leitfähige
Schicht und mindestens eine zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht
und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete
flexible dielektrische Schicht aufweist, wobei bei dem Verfahren
die erste und zweite elektrisch leitfähige Schicht des
mehrschichtigen Folienelements derart ausgebildet werden, dass das
mehrschichtige Folienelement eine eine Antennenstruktur bildende
Leiterbahn aufweist, welche zwei in der ersten elektrisch leitfähigen
Schicht ausgebildete Chip-Kontaktflächen miteinander verbindet,
die Leiterbahn mindestens zwei Leiterbahnabschnitte, einen ersten
Leiterbahnabschnitt und einen zweiten Leiterbahnabschnitt umfasst,
welche jeweils in der ersten leitfähigen Schicht oder der
zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet sind,
und die über eine oder mehrere Durchkontaktierungen miteinander
elektrisch verbunden sind, und der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt
so ausgebildet werden, dass sich die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur
deutlich, insbesondere um mehr als 10% verändert, wenn
mindestens eine oder mehrere der Durchkontaktierungen und/oder eine
Kontaktbrücke zwischen zwei der Durchkontaktierungen fehlerhaft
ist, wobei bei dem Verfahren sodann ein elektromagnetisches Referenzsignal
auf das Folienelement gesendet wird, die durch das Folienelement
bewirkte Dämpfung des elektromagnetischen Referenzsignals erfasst
und sodann ausgewertet wird.
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Durch
die Erfindung wird so vorgeschlagen, dass Layout der Antennenstruktur
so zu modifizieren, dass die Resonanzfrequenz der Antenne im Fehlerfall,
d. h. bei mindestens einer fehlerhaften Durchkontaktierung oder
einer fehlerhaften Kontaktbrücke zwischen zwei der Durchkontaktierungen,
so stark verändert ist, dass ein sicheres Erkennen der
fehlerhaften Antenne über eine Resonanzfrequenz-Messung ermöglicht
wird. Durch die Erfindung ist so zwar eine Modifikation des Layouts
der Antennenstruktur notwendig, um das Testen einer Durchkontaktierung
zu ermöglichen. Andererseits wird so ein äußerst
zuverlässiges und mit hoher Geschwindigkeit durchführbares,
kontaktloses Meßverfahren bereitgestellt, welches diesen
ansonsten nur aufwendig auffindbaren Fehler sicher detektiert.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
bezeichnet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der erste
und der zweite Leiterbahnabschnitt so ausgebildet, dass die Induktivität
L1 des ersten Leiterbahnabschnitts und die
Induktivität L2 des zweiten Leiterbahnabschnitts
jeweils mindestens 10% der Induktivität LG der
Antennenstruktur beantragen. Die Resonanzfrequenz fR der
Antennenstruktur (vor der Ankopplung des Transponder-Chips an die
Kontaktflächen) ist durch die Gleichung fR = (2 π)–1 × (C
LG)–0,5 bestimmt,
wobei C die Kapazität der Antennenstruktur darstellt, die
durch die Überlagerung/benachbarte Anordnung von Abschnitten
der Leiterbahn und der Dielektrizitäts-Konstante der mindestens
einen flexiblen dielektrischen Schicht bestimmt wird (Zwischenwindungs-Kapazität).
Die Kapazität C kann beispielsweise experimentell bestimmt
werden. Die Induktivität LG der
Antennenstruktur wird durch die Gleichung LG = L1 + L2 + LX bestimmt,
wobei LX die Induktivität der Leiterbahnabschnitte
darstellt, die zusammen mit dem ersten Leiterbahnabschnitt und dem
zweiten Leiterbahnabschnitt die Leiterbahn bilden. Hierbei ist es
möglich, dass die Leiterbahn lediglich aus dem ersten Leiterbahnabschnitt
und dem zweiten Leiterbahnabschnitt besteht, oder auch, dass die
Leiterbahn neben dem ersten Leiterbahnabschnitt noch ein oder mehrere weitere
Leiterbahnabschnitte umfass, beispielsweise die Brücke,
welche dann die Induktivität LX besitzen.
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Durch
die Ausgestaltung des ersten und/oder zweiten Leiterbahnabschnitts
derart, dass die Induktivität L1 und
die Induktivität L2 jeweils mindestens
10% der Induktivität LG, bevorzugt
jeweils mind. 20% der Induktivität LG besitzt,
wird sichergestellt, dass bei fehlerhafter Durchkontaktierung sich die
Induktivität LG der Antennenstruktur
deutlich reduziert und die Resonanzfrequenz – im weiteren
auch in geringerem Maße durch die durch den Fehler bedingte
Veränderung der Kapazität C bedingt – zu
deutlich höheren Werten verschoben wird, die sicher bestimmt
werden können. Da die Induktivität der Leiterbahnabschnitte
im Gegensatz zu der Kapazität C relativ einfach analytisch
bestimmt werden kann und im weiteren sich die Gesamtinduktivität
der Leiterbahn bei ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen
erheblich verändert, wird so ein besonders einfaches und
sicheres Erfassen des Fehlerfalls gewährleistet. Sind ein
oder mehrere der Durchkontaktierungen fehlerhaft, über
welche die ersten und zweiten Leiterbahnabschnitte galvanisch miteinander verbunden
sind, so verändert sich die Induktivität LG entsprechend, d. h. LG ≈ L1 (falls die Induktivität L1 >> L2,
LX; bzw. L1 + LX bei entsprechender Anordnung der fehlerhaften
Durchkontaktierung).
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Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung weist die
Leiterbahn einen dritten Leiterbahnabschnitt auf, der einerseits über
eine erste der Durchkontaktierungen mit dem ersten Leiterbahnabschnitt
und andererseits über eine zweite der Durchkontaktierungen
mit dem zweiten Leiterbahnabschnitt verbunden ist. Vorzugsweise
sind hierbei der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt in der
ersten elektrisch leitfähigen Schicht abgeformt und der
dritte Leiterbahnabschnitt in der zweiten elektrisch leitfähigen
Schicht ausgeformt. Das eine Ende des ersten Leiterbahnabschnitts
ist somit mit der ersten Chip-Kontaktfläche verbunden und
das andere Ende des ersten Leiterbahnabschnitts ist über
eine Durchkontaktierung mit dem einen Ende des dritten Leiterbahnabschnitts
verbunden. Das andere Ende des dritten Leiterbahnabschnitts ist über eine
weitere Durchkontaktierung mit dem einen Ende des zweiten Leiterbahnabschnitts
verbunden. Das andere Ende des zweiten Leiterbahnabschnitts ist mit
der zweiten Chip-Kontaktfläche verbunden. Der dritte Leiterbahnabschnitt
bildet so eine auf der gegenüberliegenden Seite der dielektrischen
Schicht liegende Kontaktbrücke aus, welche die beiden Durchkontaktierungen
und damit den ersten und zweiten Leiterbahnabschnitt miteinander
verbindet. Der dritte Leiterbahnabschnitt ist hierbei bevorzugt im
Wesentlichen geradlinig ausgeformt und dessen Induktivität
L3 << L1,
L2. Bei einer derartigen Ausgestaltung der
Antennenstruktur kann sowohl ein Fehler der einen Durchkontaktierung
als auch ein Fehler der anderen Durchkontaktierung als auch eine
fehlerhafte Brücke sicher detektiert werden.
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Die
Leiterbahn ist vorzugsweise spulenförmig zur Ausbildung
der Induktivität LG ausgeformt.
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Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist der
erste Leiterbahnabschnitt spulenförmig in Form von zwei
oder mehreren Windungen ausgeformt. Bevorzugt beträgt die
Induktivität L2 des zweiten Leiterbahnabschnitts
mindestens 10% der Induktivität LG der
Antennenstruktur. Bevorzugt besitzt der zweite Leiterbahnschnitt
weiter eine Länge von mehr als ¼ der innersten
Windung des ersten Leiterbahnabschnitts. Durch eine derartige Bemessung
der Leiterstrecke des zweiten Leiterbahnabschnitts wird bei Auftreten
einer fehlerhaften Durchkontaktierung oder einer fehlerhaften Kontaktbrücke
zwischen Durchkontaktierungen eine Reduzierung der Induktivität
LG bewirkt, die eine Veränderung
der Resonanzfrequenz der Antennenstruktur bewirkt, die sicher bestimmt
werden kann.
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Bevorzugt
ist der zweite Leiterbahnabschnitt hierbei in Form einer 1/2 bis
einer Windung ausgeformt. Hierdurch wird bewirkt, dass die Performance der
Antennenstruktur durch die zusätzlichen, für die Detektion
von Durchkontaktierungs-Fehlern vorgenommenen Design-Änderungen
nicht oder nur in vernachläßigbar geringem Umfang
negativ beeinflußt wird.
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Im
Weiteren ist es aber auch möglich, dass der zweite Leiterbahnabschnitt
spulenförmig mit ein oder mehreren Windungen ausgeformt
ist.
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Es
hat sich weiter bewährt, dass die Schichtdicke der elektrisch
leitfähigen Schicht weniger als 20 μm, bevorzugt
zwischen 5 und 15 μm beträgt. Weiter hat sich
bewährt, dass die Windungen des ersten Leiterbahnabschnitts
und/oder des zweiten Leiterbahnabschnitts weniger als 2 mm voneinander
beabstandet sind, bevorzugt zwischen 0,05 bis 1 mm voneinander beabstandet
sind. Weiter hat sich bewährt, dass die Breite der Windungen
des ersten Leiterbahnabschnitts und/oder des zweiten Leiterbahnabschnitts
weniger als 5 mm, bevorzugt zwischen 0,05 bis 0,5 mm voneinander
beabstandet sind, insbesondere dass die Windungen des ersten Leiterbahnabschnitts
und des zweiten Leiterbahnabschnitts im wesentlichen konstant voneinander
mit einem einheitlichen Abstand beabstandet sind.
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Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung umfasst
die Auswertung der von dem Folienelement bewirkten Dämpfung
des elektromagnetischen Referenzsignals zum einen die Ermittlung
der Resonanzfrequenz der Antennenstruktur des Folienelements und
den Vergleich der ermittelten Resonanzfrequenz mit einem Referenzwert.
Die ermittelte Resonanzfrequenz wird hierbei mit einem Referenzwert
verglichen, der der Resonanzfrequenz einer intakten Antennenstruktur
entspricht, bei der keine der Durchkontaktierungen fehlerhaft ist.
So werden beispielsweise die Resonanzfrequenzen der Antennenstruktur
bei fehlerfreien Durchkontaktierungen und bei einer oder mehreren
fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder fehlerhaften Kontaktbrücken
zwischen Durchkontaktierungen bestimmt. Das bei fehlerfreien Durchkontaktierungen
bzw. Kontaktbrücken ermittelte Messergebnis wird als Referenzwert
verwendet. Aus den weiteren Messungen wird ein Grenzwert für
die Abweichung der ermittelten Resonanzfrequenzen von dem Referenzwert
bestimmt, ab dem das Folienelement als ein Folienelement mit ein
oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen oder Kontaktbrücken
spezifiziert werden soll. Auf diese Weise ist ein einfaches und
schnelles Erfassen von fehlerhaften Durchkontaktierungen oder Kontaktbrücken
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
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Weiter
ist es auch möglich, dass die Auswertung weiter den Schritt
umfasst, die Dämpfung bei der ermittelten Resonanzfrequenz
mit einem entsprechenden Referenzwert zu vergleichen. Hierzu wird
die Dämpfung bei der Resonanzfrequenz im fehlerfreien Zustand
ermittelt und als Referenzwert festgelegt. Ist nun eine Durchkontaktierung
zwar vorhanden, aber auf Grund von produktionstechnischen Problemen
nur von schlechter Qualität und bildet so nur eine hochohmige
elektrische Verbindung aus, so ist dies anhand der Erhöhung
der Dämpfung bei der Resonanzfrequenz erkennbar. Weicht
die bei der Resonanzfrequenz ermittelte Dämpfung von dem
wie oben beschrieben ermittelten Referenzwert um mehr als einen
Grenzwert ab, so wird das Folienelement als ein Folienelement mit
ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen spezifiziert.
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Im
Weiteren ist es auch alternativ oder in Kombination mit dem oben
beschriebenen Verfahren möglich, bei der Auswertung die
Dämpfung bei ein oder mehreren vorgegebenen Frequenzen
zu ermitteln und die ermittelten Dämpfungen sodann untereinander
und/oder mit Referenzwerten zu vergleichen, die den vorgegebenen
Frequenzen zugeordnet sind. So werden beispielsweise vorab die Resonanzfrequenzen
des Folienelements in fehlerfreiem Zustand und bei ein oder mehreren
fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder Kontaktbrücken
ermittelt und diese Frequenzen als vorgegebene Frequenzen übernommen.
Die dann bei diesen Frequenzen ermittelten Dämpfungen werden
untereinander verglichen und anhand dieses Vergleiches spezifiziert,
ob es sich bei dem Folienelement um ein Folienelement mit fehlerhaften
Durchkontaktierungen und/oder Kontaktbrücken handelt. Weiter
ist es auch möglich, dass vorher zusätzlich die
jeweilige Dämpfung bei den ermittelten Resonanzfrequenzen
ermittelt wird und ein den jeweiligen Frequenzen zugeordneter Referenzwert
gespeichert wird. Bei der Messung innerhalb des Produktionsprozesses
kann dann durch Vergleich der ermittelten Dämpfungen mit
den gespeicherten Referenzwerten – wie bereits oben beschrieben – auch
der Fall erkannt werden, in dem eine Durchkontaktierung zwar ausgebildet
ist, jedoch von schlechter Qualität ist und lediglich eine
hochohmige elektrische Verbindung ausbildet.
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Wie
bereits oben erwähnt, wird die Dämpfung vorzugsweise
nach Herstellung der Durchkontaktierung und vor Aufbringung eines
Chips auf die Chip-Kontaktflächen erfasst.
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Im
Weiteren wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
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1a zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes
Folienelement.
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1b zeigt
eine schematische Schnittdarstellung des Folienelements nach 1a.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung mit einem erfindungsgemässen
Folienelement und einer Testvorrichtung zur Verdeutlichung des erfindungsgemässen
Verfahrens.
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3a und 3b zeigen
Darstellungen eines Folienelements mit fehlerfreien Durchkontaktierungen.
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4a und 4b zeigen
Darstellungen eines Folienelements mit einer fehlerhaften Durchkontaktierung.
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5 zeigt
ein Diagramm, in welchem das Frequenzspektrum der Fälle
nach 3/3b und 4a/4b einander
gegenüber gestellt ist.
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1a und 1b zeigen
eine Draufsicht bzw. einen modifizierten Schnitt eines Folienelements 1.
Das Folienelement 1 weist eine dielektrische Schicht 10,
eine erste elektrisch leitfähige Schicht 11 und
eine zweite elektrisch leitfähige Schicht 12 auf.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht 11 und
die zweite elektrische leitfähige Schicht 12 sind,
wie in 1a verdeutlicht, auf der oberen
bzw. der unteren Oberfläche der dielektrischen Schicht 10 vorgesehen:
Die erste elektrisch leitfähige Schicht bildet zwei Chip-Kontaktflächen 21 und 22 aus,
wobei die Chip-Kontaktfläche 21 über
einen spulenförmigen Leiterbahnabschnitt 23 mit
einer Kontaktierungsfläche 26 für eine Durchkontaktierung 13 verbunden
ist. Die Chip-Kontaktfläche 22 ist über
einen Leiterbahnabschnitt 23 mit einer Kontaktierungsfläche 24 für eine
Durchkontaktierung 14 verbunden. Die elektrisch leitfähige
Schicht 12 ist in Form einer leitfähigen Kontaktbrücke
ausgebildet, welche die Durchkontaktierungen 13 und 14 miteinander
verbindet und in 1a durch eine gestrichelte Linie
angedeutet ist und einen Leiterbahnabschnitt 25 bildet.
Damit ist die Chip-Kontaktfläche 21 mit der Chip-Kontaktfläche 22 über
eine Leiterbahn 20 verbunden, welche von dem Leiterbahnabschnitt 27,
der Durchkontaktierung 13, dem Leiterbahnabschnitt 25,
der Durchkontaktierung 14 und dem Leiterbahnabschnitt 23 gebildet
wird. Die Leiterbahn 20 bildet hierbei eine spulenförmige
Antennenstruktur aus.
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Bei
der dielektrischen Schicht 10 handelt es sich um eine Kunststoffolie
einer Dicke von 12 bis 150 μm, welche als Trägersubstrat
für die erste elektrisch leitfähige Schicht 11 und
die zweite elektrisch leitfähige Schicht 12 dient.
Vorzugsweise wird ein PET-, Polycarbonat- oder eine BOPP-Folie einer
Dicke von 12 bis 42 μm als dielektrische Schicht 10 verwendet.
Weiter ist es auch möglich, dass neben der dielektrischen
Schicht 10 noch ein oder mehrere weitere Schichten zwischen
der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 11 und
der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 12 vorgesehen
sein können. Bei den elektrisch leitfähigen Schichten 11 und 12 handelt
es sich vorzugsweise jeweils um eine metallische Schicht einer Dicke
von 10 μm bis 50 μm, bevorzugt von 5 bis 15 μm.
Die Metallschicht besteht beispielsweise aus Eisen, Kupfer, Nickel,
Silber, Gold, Zinn, Zink oder eine Legierung dieser Materialien.
Weiter ist es auch möglich, dass die elektrisch leitfähigen
Schichten 11 und 12 mittels galvanischer Verstärkung
erzeugt werden und so noch ein oder mehrere leitfähige
Schichten, beispielsweise bestehend aus einem leitfähigen Druckstoff,
umfassen können.
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Die
Durchkontaktierungen 13 und 14 bestehen vorzugsweise
ebenfalls aus einem in entsprechenden Ausnehmungen der dielektrische
Schicht eingebrachten elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen
Material und werden vorzugsweise mittels eines galvanischen Prozesses
gemeinsam mit den elektrisch leitfähigen Schichten 11 und 12 erzeugt.
Es ist aber auch möglich, die Durchkontaktierungen durch
Niet- oder Crimpverfahren zu erzeugen. Weiter ist es auch möglich,
dass der Leiterbahnabschnitt 25 erst nachträglich
auf das dielektrische Substrat 10 appliziert wird.
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Der
Leiterbahnabschnitt 10 besitzt – wie in 1a angedeutet – die
Form einer Flachspule mit N Windungen, einer Beabstandung der Windungen
von 0,05 bis 5 mm und einer Leiterbahnbreite von 0,05 bis 5 mm.
Die Windungszahl N liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 5. Die äußerste
Windung umschließt vorzugsweise eine rechteckförmige
Fläche einer Breite von 40 mm bis 100 mm und einer Länge von
30 mm bis 80 mm.
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Der
Leiterbahnabschnitt 23 besitzt vorzugsweise eine Länge
von mehr als ¼ der innersten Windung des Leiterbahnabschnitts 27 und
ist – wie in 1a angedeutet – vorzugsweise
in Form einer halben bis einer Windung ausgeformt. Vorzugsweise liegt
das Verhältnis der Induktivität L1 des
Leiterbahnabschnitts 27 zu der Induktivität L2 des Leiterbahnabschnitts 23 in
dem Bereich von 4:1 bis 10:1.
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Es
ist weiter auch möglich, dass das Folienelement 1 neben
den anhand der Figuren 1a und 1b erläuterten
Schichten über ein oder mehrere weitere Schichten verfügt
und beispielsweise eine Laminierfolie, eine Transferfolie oder einen
Bereich einer Übertragungslage einer Transferfolie bildet. Weiter
ist es auch möglich, dass das Folienelement 1 nicht
in vereinzelter Form vorliegt sondern Teil einer Folienbahn ist,
welche bevorzugt eine Vielzahl nebeneinander angeordneter, gleichartiger
Folienelemente 1 aufweist.
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Im
Folgenden wird anhand von 2 die Durchführung
des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben:
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2 zeigt
das Folienelement 1 mit der dielektrischen Schicht 10,
den Leiterbahnabschnitten 27, 23 und 25,
den Durchkontaktierungen 13 und 14 und den Chip-Kontaktflächen 21 und 22 sowie
einer Testvorrichtung 3.
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Die
Testvorrichtung 3 weist eine Sendeantenne 32,
eine Empfangsantenne 33 und einen Signalgenerator 31 und
eine Auswerteeinrichtung 34 auf. Es ist hierbei auch möglich,
dass die Sendeantenne 32 und Empfangsantenne 33 von
einer einzelnen Antennenanordnung gebildet wird.
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Mittels
des Signalgenerators 31 wird nun ein hochfrequentes Signal
erzeugt, welches über die Sendeantenne 32 als
elektromagnetisches Referenzsignal auf das Folienelement 1 abgestrahlt
wird. Das von der, von der Leiterbahn 10 gebildeten Antennenstruktur
des Folienelements 1 rückreflektierte gedämpfte
elektromagnetische Signal 42 wird von der Empfangsantenne 33 erfasst
und zur Auswertung an die Auswerteeinrichtung 34 weitergeleitet.
Hierbei ist es auch möglich, dass die Sendeantenne 32 und
die Empfangsantenne 33 nicht auf derselben Seite des Folienelements 1 angeordnet
sind, sondern dass die Sendeantenne 33 und die Empfangsantenne 33 an einander
gegenüberliegenden Seiten des Folienelements 1 positioniert
sind.
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Als
Referenzsignal wird von dem Signalgenerator 31 ein Signal
generiert, welches ein breitbandiges, um die Resonanzfrequenz der
Antennenstruktur liegendes Frequenzspektrum aufweist. Weiter ist es
auch möglich, dass als Referenzsignal ein Signal verwendet
wird, dessen Frequenz sich abhängig von der Zeit vorzugsweise
periodisch ändert und auf diese Weise ein um die Resonanzfrequenz
der Antennenstruktur liegender Frequenzbereich von dem Referenzsignal
durchlaufen wird. Von einer Einheit 35 der Auswerteeinrichtung 34 wird
nun aus dem von der Empfangsantenne 33 empfangenen Signal
unter Umständen unter Zuhilfenahme eines von dem Signalgenerator 31 bereit
gestellten Synchronisationssignals die von der Antennenstruktur
des Folienelements 1 bewirkte Dämpfung des Referenzsignals 41 in
Abhängigkeit von der Frequenz ermittelt. Hieraus wird dann
von der Einheit 34 die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur
ermittelt, beispielsweise indem die Frequenz innerhalb eines Frequenzfensters
ermittelt wird, bei dem die Dämpfung maximal wird. Die so
ermittelte Resonanzfrequenz der Antennenstruktur wird von der Einheit 34 der
Einheit 36 der Auswerteeinrichtung 43 zugeführt,
die die ermittelte Resonanzfrequenz mit einem in einer Speichereinheit 37 gespeicherten
Referenzwert vergleicht und in Abhängigkeit von der Abweichung
der ermittelten Resonanzfrequenz von dem Referenzwert bestimmt,
ob ein oder mehrere der Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerhaft
sind oder nicht. Im Weiteren ist es hierbei möglich, dass – wie
bereits oben beschrieben – in der Speichereinheit 37 ein
Referenzwert für die Dämpfung beim Referenzwert
der Resonanzfrequenz abgespeichert ist und im Weiteren die Einheit 34 neben
der Resonanzfrequenz der Antennenstruktur auch noch die Dämpfung
bei dieser Resonanzfrequenz ermittelt und die Einheit 36 diese
ermittelte Dämpfung mit dem in Speichereinheit 37 gespeicherten
Referenzwert für die Dämpfung vergleicht. Hierdurch
ist es weiter möglich Durchkontaktierungen zu erkennen,
welche zwar eine elektrische Verbindung ausbilden, jedoch von schlechter
Qualität (zu hochohmig) sind. Auch in diesem Fall wird
die Durchkontaktierung von der Einheit 36 als fehlerhaft
klassifiziert. Weiter wird von der Einheit 36 ein entsprechendes
Ausgabesignal 43 erzeugt, welchem zu entnehmen ist, ob
es sich bei dem Folienelement 1 um ein Folienelement mit
ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder einer
fehlerhaften Kontaktbrücke handelt oder um ein Folienelement mit
fehlerfreien Durchkontaktierungen und/oder einer fehlerfreien Kontaktbrücke
handelt. Dieses Steuersignal wird vorzugsweise als Ansteuersignal
für eine Vorrichtung verwendet, welches ein Aussortieren oder
eine Kennzeichnung des Folienelements 1 durchführt,
wenn ein oder mehrere Durchkontaktierungen 13 und 14 oder
die Kontaktbrücke 25 als fehlerhaft von der Auswerteeinrichtung 34 erkannt
worden sind.
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3a und 3b zeigen
nun eine Draufsicht und eine modifizierte Schnittdarstellung des
Folienelements 1 in dem Fall, in dem die beiden Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerfrei
sind. 3a zeigt die die Antennenstruktur
bildende Leiterbahn 20, deren Enden mit den Chip-Kontaktflächen 21 und 22 verbunden
sind und die aus den Leiterbahnabschnitten 27, 25 und 23 besteht.
Wie in 3a angedeutet, sind die Durchkontaktierungen 13 und 14,
die die Leiterbahnabschnitte 27 und 25 bzw. 25 und 23 verbinden,
fehlerfrei.
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4a und 4b zeigen
eine Draufsicht bzw. eine modifizierte Schnittdarstellung eines
Folienelements 1, bei dem die innere Durchkontaktierung,
die Durchkontaktierung 14, fehlerhaft ist. In diesem Fall
ist der Leiterbahnabschnitt 23 nicht mehr über
die Durchkontaktierung 14 elektrisch mit dem Leiterbahnabschnitt 25 und
dem Leiterbahnabschnitt 27 verbunden. Dies ist in den Figuren 4a und 4b dadurch
angedeutet, dass der Leiterbahnabschnitt 23 gestrichelt
dargestellt ist. In diesem Fall wird die Induktivität der
sich so ergebenden Leiterbahn 20' im Wesentlichen nur noch
durch die Induktivität des ersten Leiterbahnabschnitts 27 bestimmt und
der Leiterbahnabschnitt 23 leistet so im wesentlichen keinen
Beitrag mehr zur Gesamt-Induktivität der von der Leiterbahn 20' gebildeten
Antennenstruktur.
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Hierdurch
wird eine deutliche Veränderung der Resonanzfrequenz des
Folienelements 1 bewirkt, wie im folgenden anhand von 5 verdeutlicht.
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5 zeigt
ein Diagramm, in dem die von der Einheit 34 der Testvorrichtung 3 ermittelte
Dämpfung a gegen die Frequenz f aufgetragen ist. Eine erste
Kurve 51 zeigt das von der Einheit 34 der Testeinrichtung 3 ermittelte
frequenzabhängige Dämpfungsverhalten des Folienelements
nach 3a und 3b, d.
h. das frequenzabhängige Dämpfungsverhalten bei
fehlerfreien Durchkontaktierungen 13 und 14. Eine
zweite Kurve 52 zeigt das von der Einheit 34 der
Testeinrichtung 3 ermittelte frequenzabhängige Dämpfungsverhalten
des Folienelements nach 4a und 4b,
d. h. des Folienelements mit fehlerhafter innerer Durchkontaktierung 14.
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Wie
in 5 gezeigt, unterscheiden sich die aus den lokalen
Minima des jeweiligen Dämpfungsverhaltens ergebenden Resonanzen
fR1 und fR2 deutlich
voneinander und weisen zueinander einen Frequenzabstand Δf
auf. Der so entstehende, deutliche Frequenzunterschied ist mittels
kontaktloser Messung sicher detektierbar. So wird bei dem in den
Figuren 3a/3b verdeutlichten
Fall eine Resonanzfrequenz fR1 von 65 MHz
und in dem von den Figuren 4a/4b verdeutlichten
Fall eine Resonanzfrequenz fR2 von 92 MHz
ermittelt. Ist im weiteren nicht die innere Durchkontaktierung 14 sondern die äußere
Durchkontaktierung 13 oder sind beide Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerhaft,
so wird eine Resonanzfrequenz fR3 von 100
MHz ermittelt. Sind die Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerfrei und
die Kontaktbrücke 25, welche die Durchkontaktierungen 13 und 14 verbindet,
fehlerhaft, so wird je nach Ort der Fehlerstelle der Durchkontaktierung 25 eine
Resonanzfrequenz zwischen 92 MHz und 100 MHz ermittelt. Sind sowohl
die Durchkontaktierungen 13 und 14 als auch die
Kontaktbrücke 25 fehlerhaft, so wird eine Resonanzfrequenz
von 100 MHz ermittelt.
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Durch
den bei einem erfindungsgemässen Folienelement bestehenden
Unterschied der Resonanzfrequenzen bei fehlerfreien Durchkontaktierungen
und einer fehlerfreien Kontaktbrücke und fehlerhaften Durchkontaktierungen
und/oder einer fehlerhaften Kontaktbrücke kann so von der
Einheit 36 der Testvorrichtung 3 auf einfache
Weise ermittelt werden, ob das jeweilige Folienelement ein oder
mehrere fehlerhafte Durchkontaktierungen oder eine fehlerhafte Kontaktbrücke
aufweist oder nicht: Weicht so beispielsweise die für das
jeweilige Folienelement ermittelte Resonanzfrequenz um mehr als
einen Schwellwert von beispielsweise 1/2 Δf von dem Referenzwert
für die Resonanzfrequenz, beispielsweise der Resonanzfrequenz
fR1, ab, so wird das Folienelement als Folienelement
mit fehlerhafter Durchkontaktierung bewertet. Weiter ist es auch
möglich, dass die Einheit 36 lediglich die Dämpfung
a bei den Frequenzen fR1, fR2 und
fR3 miteinander vergleicht und das Folienelement
als ein Folienelement mit fehlerhaften Durchkontaktierungen bewertet,
wenn die Dämpfung bei den Frequenzen fR2 und/oder
fR3 kleiner als die Dämpfung bei
der Frequenz fR1 ist.
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Weiter
ist es auch möglich, dass ein Referenzwert für
die Dämpfung der Frequenz fR1 im
fehlerfreien Zustand, d. h. bei fehlerfreien Durchkontaktierungen 13 und 14 und
bei einer fehlerfreien Kontaktbrücke 25, ermittelt
wird und später die Einheit 36 lediglich die bei
der Frequenz fR1 ermittelte Dämpfung mit
diesem Referenzwert vergleicht und anhand dieses Vergleiches entscheidet,
ob das Folienelement eine fehlerfreie Durchkontaktierung und/oder
eine fehlerfreie Kontaktbrücke aufweist oder nicht. Im Weiteren
kann durch einen solchen Vergleich auch ermittelt werden, ob eine
der Durchkontaktierungen 13 und 14 zwar vorhanden,
aber von schlechter Qualität (zu hochohmig) ist. Im Weiteren
ist es hierbei auch noch weiter möglich, Referenzwerte
für die Dämpfung bei den Frequenzen fR2 und/oder
fR3 zu ermitteln und einen Vergleich mit
der bei diesen Frequenzen gemessenen Dämpfung ebenfalls
in die Auswertung mit einzubeziehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10349028
A1 [0003]
- - DE 10252927 A1 [0004]