DE102009060862A1 - Method for lamination of film layers in e.g. smart card during manufacture, involves softening lower film layer before softening of carrier film layer - Google Patents

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Abstract

The method involves stacking basic carrier film layer (10) and upper film layer (30) under formation of film layer stack (100). The lamination of film layers under formation of film layer laminate is performed by heating the film layer stack, so that a composite of film layers in film layer stack is produced. The upper film layer is softened before softening of carrier film layer. The upper film layer is made of polycarbonate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laminieren von Folienlagen. Derartige Verfahren werden beispielsweise für die Herstellung von Sicherheits- und Wertdokumenten eingesetzt, beispielsweise ID-Karten, Kreditkarten, Barkarten, Zugangskarten oder auch Ausweisdokumente. Laminationsverfahren werden auch für die Herstellung von Laminatmaterial eingesetzt, das zur Herstellung von Schaltungsträgern, wie Leiterplatten verwendet wird.The present invention relates to a method for laminating film layers. Such methods are used, for example, for the production of security and value documents, for example ID cards, credit cards, bar cards, access cards or identity documents. Lamination processes are also used for the production of laminate material used to make circuit boards such as printed circuit boards.

Den genannten Verfahren ist gemeinsam, dass Polymerfolien übereinander gestapelt und dann unter Einwirkung von Wärme und üblicherweise auch unter Anbringung eines Druckes von außen auf die Flächen des Stapels laminiert werden. Die Polymerfolien können ausschließlich aus einem Polymer bestehen oder auch zusätzlich Füllmaterialen und/oder Verstärkungsmaterialien enthalten. Füllmaterialien können beispielsweise Farbpigmente sein, die organische oder typischerweise anorganische Materialien sind, wie etwa Titandioxid, und die die Polymerfolien opak machen. Die Füllmaterialien können den Polymermaterialien auch zugegeben werden, um diesen bestimmte physikalische Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise können die Füllmaterialien Metallflakes sein, die der Polymerfolie elektrische Leitfähigkeit verleihen. Verstärkungsmaterialien können beispielsweise gewebte oder auch filzartige Materialien sein, durch die die Polymerfolie unter anderem mechanische Festigkeit erhalten. Derartige Materialien können beispielsweise Glasfasernetze sein oder auch ein Papierbogen, der zur Herstellung der Polymerfolie mit flüssigem Polymermaterial getränkt und dann getrocknet wird. Zusätzlich oder anstelle der vorstehend genannten Bestandteile kann die Polymerfolie auch Farbstoffe enthalten, die sich in dem Polymer lösen und die Transparenz der Polymerfolie nicht beeinträchtigen.The said method has in common that polymer films are stacked on top of one another and then laminated to the surfaces of the stack under the action of heat and usually also by applying a pressure from the outside. The polymer films can consist exclusively of a polymer or additionally contain fillers and / or reinforcing materials. Filler materials may be, for example, color pigments which are organic or typically inorganic materials, such as titanium dioxide, and which make the polymer films opaque. The fillers may also be added to the polymeric materials to impart certain physical properties thereto. For example, the fillers may be metal flakes that impart electrical conductivity to the polymer film. Reinforcement materials may be, for example, woven or felt-like materials, through which the polymer film, inter alia, obtain mechanical strength. Such materials may be, for example, glass fiber nets or a paper sheet, which is soaked to produce the polymer film with liquid polymer material and then dried. In addition to or instead of the above-mentioned ingredients, the polymer film may also contain dyes that dissolve in the polymer and do not affect the transparency of the polymer film.

In vielen Fällen werden elektronische Bauelemente, insbesondere integrierte Halbleiterbauelemente (Chips), in die Dokumente integriert. Hierdurch wird eine schnelle, teilweise auch automatisierte Verifikation der Dokumente erreicht und die Fälschung solcher Dokumente erschwert. Außerdem können auf diese Weise zusätzliche Daten, wie beispielsweise biometrische Daten, zur Authentifizierung des Inhabers im Dokument gespeichert werden. In vielen Fällen sind die Daten im Chip kontaktlos auslesbar (RFID: radio frequency identification). Hierzu wird zusätzlich eine Antenne in das Dokument integriert, die mit dem Chip elektrisch verbunden ist und über die Daten kontaktlos übertragen werden können.In many cases, electronic components, in particular integrated semiconductor components (chips), are integrated into the documents. As a result, a fast, sometimes automated verification of the documents is achieved and the forgery of such documents difficult. In addition, additional data, such as biometric data, may be stored in the document for authentication of the holder. In many cases, the data in the chip can be read without contact (RFID: radio frequency identification). For this purpose, an antenna is additionally integrated into the document, which is electrically connected to the chip and can be transmitted contactlessly via the data.

Hierzu sind etliche Lösungsvorschläge gemacht worden, beispielsweise durch die Ausbildung des in DE 10 2006 059 454 A1 beschriebenen Personaldokuments. Dieses besteht aus einem Laminat, das zumindest aus einer Chipfolie, einem die Chipfolie auf der Strukturseite des Chips überdeckenden Substrat und einer die Chipfolie rückseitig überdeckenden Abdeckschicht besteht. Der Chip ist mit einer auf dem Substrat vorgesehenen Antenne verbunden.For this purpose, a number of solutions have been made, for example by the training of in DE 10 2006 059 454 A1 personal document described. This consists of a laminate which consists of at least one chip film, a substrate covering the chip film on the structure side of the chip and a cover layer covering the chip film on the back side. The chip is connected to an antenna provided on the substrate.

Um eine sehr geringe Bauhöhe des Dokuments zu erreichen, sind derartige Module, die aus einer Leiterplatte und dem auf die Leiterplatte aufgebrachten Chip bestehen, aber nachteilig, denn allein die Dicke des Moduls setzt eine Mindestdicke des Dokuments voraus. Aus diesem Grunde ist in EP 0 706 152 A2 eine laminierte kontaktbehaftete Chipkarte oder Smartcard aus mindestens zwei, den Chip umgebenden Folien aus Kunststoffmaterial offenbart. Die Folien bestehen aus thermoplastischem Material, die unter Druck und Hitze zusammengefügt sind. Der Chip ist auf einer der Folien fest angeordnet und von einer weiteren, entsprechend gelochten Kernfolie umgeben. Auf der den Chip tragenden Kunststofffolie ist auch die Antenne gebildet, die mit dem Chip elektrisch verbunden ist. Der Chip wird in diesem Falle also ohne vorherige Montage zu einem Modul direkt auf der Kunststofffolie montiert, die auch die Antenne trägt.In order to achieve a very low height of the document, such modules, which consist of a printed circuit board and the printed circuit board on the chip, but disadvantageous, because only the thickness of the module requires a minimum thickness of the document. For this reason is in EP 0 706 152 A2 discloses a laminated contact chip card or smart card made of at least two plastic material foils surrounding the chip. The films are made of thermoplastic material, which are joined together under pressure and heat. The chip is fixedly arranged on one of the films and surrounded by another correspondingly perforated core film. On the chip-carrying plastic film and the antenna is formed, which is electrically connected to the chip. The chip is mounted in this case so without prior assembly to a module directly on the plastic film, which also carries the antenna.

Aus WO 2005/091085 A1 ist ein Datenträger mit einer Kernschicht und mindestens einer angrenzenden, auf die Kernschicht laminierten Schicht bekannt, wobei die Kernschicht aus einem holographischen Datenspeicher in Form eines Volumenhologramms gebildet ist. Durch Variation der Rauheit an der Grenzfläche zwischen der Kernschicht und einer angrenzenden Schicht wird eine Wellenlängenverschiebung des vom Volumenhologramm rekonstruierten Bildes bewirkt. Zusätzliche Farbgestaltungen können durch gezieltes Variieren der Laminiertemperatur über die Datenoberfläche erreicht werden, indem beispielsweise durch einen in Richtung der Datenträgerfläche vorhandenen Temperaturgradienten ein gezieltes Schrumpfen oder Schwellen der Bragg'schen Netzebenen des Volumenhologramms bewirkt wird.Out WO 2005/091085 A1 For example, a data carrier with a core layer and at least one adjacent layer laminated on the core layer is known, wherein the core layer is formed from a holographic data memory in the form of a volume hologram. By varying the roughness at the interface between the core layer and an adjacent layer, a wavelength shift of the image reconstructed by the volume hologram is effected. Additional color designs can be achieved by deliberately varying the laminating temperature over the data surface, for example by a targeted shrinkage or swelling of the Bragg network planes of the volume hologram is effected by a temperature gradient present in the direction of the data carrier surface.

Bei der Einbringung eines Chips oder eines anderen elektronischen Bauelements in das Laminat hat sich jedoch gezeigt, dass im Bereich der Anschlusskontakte des Chips oder des anderen elektronischen Bauelements Fehler entstehen, beispielsweise Risse, Löcher und schlimmstenfalls komplette Abrisse, die möglicherweise durch das Laminieren verursacht werden. Es ist zu erwarten, dass derartige Fehler erst recht dann auftreten, wenn höher integrierte Dokumente hergestellt werden sollen, in denen sich mehrere elektronische Bauelemente befinden.However, incorporation of a chip or other electronic device into the laminate has been found to cause defects in the area of the chip's or other electronic device's terminal contacts, such as cracks, holes, and at worst, complete breaks, possibly caused by lamination. It is to be expected that such errors only occur when higher integrated documents are to be produced, in which there are several electronic components.

Von daher liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, dass bekannte Verfahren zum Herstellen von Sicherheits- und Wertdokumenten, in denen sich Chips oder andere elektronische Bauelemente (nachfolgend stellvertretend „Chips” genannt) befinden, nicht reproduzierbar fehlerlos hergestellt werden können, so dass sich die Aufgabe stellt, die beschriebenen im Herstellungsprozess entstehenden Fehler zu vermeiden.Therefore, the present invention is based on the problem that known methods for producing security and value documents, in which chips or other electronic components (hereinafter referred to as "chips") are located, can not be reproducibly produced without errors, so that the object is to avoid the described errors resulting in the manufacturing process.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Laminieren von Folienlagen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the method for laminating film layers according to claim 1. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Laminieren von Folienlagen. Derartige Folienlagen bestehen vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff. Falls einzelne Folienlagen nicht aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, befinden sich zwischen diesen nicht thermoplastischen Folienlagen andere Folienlagen, die aus thermoplastischem Kunststoff bestehen oder diesen zumindest enthalten und die die nicht thermoplastischen Folienlagen mit dem Reststapel beim Laminiervorgang verbinden. Typische Materialen, aus denen die Folienlagen bestehen, sind Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine, beispielsweise Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyurethan (PU), Polyetheretherketon (PEEK) sowie weitere thermoplastisch verarbeitbare Materialien, ferner Materialverbände, kunststoffkaschierte, papierartige Materialien, wie Teslin, und andere. Besonders bevorzugt ist PC. Insbesondere besteht die Fließfolienlage des zu laminierenden Folienlagenstapels aus PC, oder zumindest enthält es PC. Einzelne der oben genannten Materialien können in den Folienlagen auch kombiniert sein.The method according to the invention is used for laminating film layers. Such film layers are preferably made of thermoplastic material. If individual film layers are not made of thermoplastic material, there are other film layers between these non-thermoplastic film layers, which consist of thermoplastic material or at least contain this and connect the non-thermoplastic film layers with the remaining stack during the lamination process. Typical materials which make up the film layers are polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polyesters, for example polyethylene terephthalate (PET), polyolefins, for example polyethylene (PE) and polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS ), Polyurethane (PU), polyetheretherketone (PEEK) and other thermoplastically processable materials, as well as composite materials, plastic-laminated paper-like materials such as Teslin, and others. Particularly preferred is PC. In particular, the flow film layer of the film layer stack to be laminated consists of PC, or at least it contains PC. Some of the above materials may also be combined in the film layers.

Durch das erfindungsgemäße Laminierverfahren wird ein Sicherheits- oder Wertdokument erhalten, beispielsweise eine Chipkarte, Smartcard, ein Personaldokument, Ausweis, Führerschein, Scheck oder Ticket.By means of the laminating method according to the invention, a security or valuable document is obtained, for example a chip card, smart card, a personal document, identity card, driving license, check or ticket.

Das in das Sicherheits- oder Wertdokument einlaminierte elektronische Bauelement kann insbesondere ein Chip sein. Dieser Chip wird vorzugsweise ohne vorherige Befestigung auf einem Träger, und zwar direkt auf eine der Folienlagen (Trägerfolienlage) befestigt und dabei auch elektrisch kontaktiert. Hierzu kann insbesondere die Flip-Chip-Technik eingesetzt werden, bei der der Chip zunächst mit Anschlusshöckern (Bumps) aus einem elektrisch gut leitfähigen Material versehen und dann über Kopf, d. h. mit den Bumps auf die Anschlusskontakte auf der Trägerfolienlage befestigt wird. Dabei wird der elektrische Kontakt zwischen den Schaltungen im Chip und den Leiterstrukturen auf der Trägerfolienlage, beispielsweise gedruckten Strukturen mit elektrische Funktionalität, hergestellt. Die Leiterstruktur auf der Trägerfolienlage kann insbesondere eine Antenne sein, über die Daten in den Chip kontaktlos eingeschrieben und aus diesem ausgelesen werden können. Eine derartige Antenne besteht typischerweise aus mehreren Spulenwindungen, die im Wesentlichen parallel zueinander auf der Dokumentenlage in deren Randbereich verlaufen. Der Chip ist über die Bumps mit den Enden der Antenne verbunden.The electronic component laminated into the security or value document can in particular be a chip. This chip is preferably fixed without prior attachment to a carrier, specifically directly on one of the film layers (carrier film layer) and also contacted electrically. For this purpose, in particular the flip-chip technique can be used, in which the chip is first provided with bumps (Bumps) from a good electrically conductive material and then over head, d. H. is fastened with the bumps on the connection contacts on the carrier film layer. In this case, the electrical contact between the circuits in the chip and the conductor structures on the carrier foil layer, for example printed structures with electrical functionality, is produced. The conductor structure on the carrier foil layer can in particular be an antenna, via which data can be written into the chip in a contactless manner and read out of it. Such an antenna typically consists of a plurality of coil windings which run substantially parallel to one another on the document layer in its edge region. The chip is connected to the ends of the antenna via the bumps.

Zur schonenden Einbettung des Chips in das Laminat kann auf die den Chip und die Leiterstrukturen tragende Trägerfolienlage vorzugsweise zunächst eine Ausgleichsfolienlage aufgebracht werden, die eine Aussparung aufweist, die den Chip aufnehmen kann. Hierzu ist die Ausgleichsfolienlage vorzugsweise ungefähr genauso dick wie der Chip und die gegebenenfalls durch die elektrische Kontaktierung des Chips auf der Trägerfolienlage zusätzlich gebildete Erhöhung. Die Aussparung in der Ausgleichsfolienlage befindet sich hierzu passergenau an der Stelle, an der sich auch der Chip auf der Trägerfolienlage befindet. Die Aussparung hat zudem eine ungefähr genauso große laterale Ausdehnung wie der Chip, d. h. eine Ausdehnung in der Ebene der Ausgleichsfolienlage, so dass der Chip die Aussparung praktisch vollständig ausfüllt. Allerdings ist es dennoch unvermeidlich, dass Hohlräume in der Aussparung neben dem Chip verbleiben. Es ist auch denkbar, dass auf die Ausgleichsfolienlage verzichtet wird, so dass eine den Chip überdeckende weitere Fließfolienlage im Bereich des Chips eine Erhöhung ausbildet.For gentle embedding of the chip in the laminate, a compensation film layer may preferably be first applied to the carrier film layer carrying the chip and the conductor structures, which has a recess which can receive the chip. For this purpose, the compensation foil layer is preferably approximately the same thickness as the chip and the elevation optionally additionally formed by the electrical contacting of the chip on the carrier foil layer. For this purpose, the recess in the compensating foil layer is in register with the point at which the chip is also located on the carrier foil layer. The recess also has approximately the same lateral extent as the chip, d. H. an expansion in the plane of the compensation foil layer, so that the chip practically completely fills the recess. However, it is inevitable that cavities remain in the recess next to the chip. It is also conceivable that the compensating foil layer is dispensed with, so that a further flow foil layer covering the chip forms an increase in the area of the chip.

Auf die Ausgleichsfolienlage wird eine weitere Folienlage, die Fließfolienlage, aufgelegt.Another layer of film, the flow film layer, is placed on the leveling film layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

  • a. Bereitstellen der das elektronische Bauelement tragenden Trägerfolienlage und der Fließfolienlage und gegebenenfalls der Ausgleichsfolienlage;
  • b. Stapeln der Trägerfolienlage und der Fließfolienlage unter Bildung eines Folienlagenstapels, wobei gegebenenfalls die Ausgleichsfolienlage zwischen den beiden anderen Folienlagen angeordnet wird; und
  • c. Laminieren der Folienlagen unter Bildung eines Folienlagenlaminats durch Erwärmen des Folienlagenstapels, so dass ein stoffschlüssiger Verbund der Folienlagen in dem Folienlagenstapel entsteht.
The method according to the invention comprises the following method steps:
  • a. Providing the carrier film layer carrying the electronic component and the flow film layer and optionally the compensation film layer;
  • b. Stacking the carrier film layer and the flow film layer to form a film layer stack, wherein the compensation film layer is optionally arranged between the two other film layers; and
  • c. Laminating the film layers to form a film layer laminate by heating the film layer stack, so that a cohesive composite of the film layers is formed in the film layer stack.

Der Verfahrensschritt c ist der Laminierschritt, d. h. in diesem Verfahrensschritt wird das Laminat aus den Folienlagen gebildet, indem auf den Folienlagenstapel in Richtung der Flächennormalen vorzugsweise ein erhöhter Druck ausgeübt wird. Gleichzeitig wird der Stapel dabei erwärmt.The process step c is the laminating step, i. H. In this method step, the laminate is formed from the film layers by preferably exerting an increased pressure on the film layer stack in the direction of the surface normal. At the same time the stack is heated.

In erfindungsgemäßer Art und Weise wird die Fließfolienlage beim Laminieren erweicht, bevor die Trägerfolienlage weich wird. Dadurch kann das Material der Fließfolienlage unter dem angewendeten externen Druck beim Laminieren in die Hohlräume im Folienlagenstapel eindringen und den Chip umfließen, ohne dass bereits das Material der Trägerfolienlage oder der gegebenenfalls vorhandenen Ausgleichsfolienlage weich wird und in diese Hohlräume eindringt. In accordance with the invention, the flow film layer is softened during lamination before the carrier film layer becomes soft. As a result, the material of the flow foil layer under the applied external pressure during lamination can penetrate into the cavities in the foil layer stack and flow around the chip without the material of the carrier foil layer or the optionally present compensating foil layer softening and penetrating into these cavities.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich die Ausgleichsfolienlage, die die das elektronische Bauelement aufnehmende Aussparung aufweist, bereitgestellt und in Verfahrensschritt b zwischen der Fließfolienlage und der Trägerfolienlage im Stapel angeordnet, so dass das elektronische Bauelement in die Aussparung der Ausgleichsfolienlage hineinragt.In a particularly preferred embodiment of the invention, the compensating foil layer which has the recess receiving the electronic component is additionally provided and arranged in the stack in method step b between the flow foil layer and the carrier foil layer so that the electronic component projects into the recess of the compensating foil layer.

Indem dafür gesorgt wird, dass das Fließfolienmaterial erweicht, bevor das Trägerfolienmaterial und gegebenenfalls auch das Ausgleichsfolienmaterial weich werden, hat sich herausgestellt, dass die zuvor beobachteten Beschädigungen im Bereich der elektrischen Kontakte zwischen dem Chip und den Leiterstrukturen nicht mehr auftreten. Dies wird darauf zurückgeführt, dass Unstetigkeiten, beispielsweise Hohlräume, Fremdkörper und Kanten, von dem erweichten Material der Fließfolienlage ausgefüllt bzw. umflossen werden, bevor das Material der Trägerfolienlage sowie das Material der sich gegebenenfalls zwischen der Fließfolienlage und der Trägerfolienlage befindenden Ausgleichsfolienlage erweichen. Dadurch wird eine schonende Vergleichmäßigung des Laminats im Bereich dieser Unstetigkeiten erreicht, ohne dass mechanische Spannungen im Material auftreten, die zu den genannten Beschädigungen, insbesondere Abrissen der Leiterstrukturen im Bereich der Kontakte, geführt hatten. Indem zuerst die Fließfolienlage und danach erst die Trägerfolienlage sowie gegebenenfalls die Ausgleichsfolienlage schmelzflüssig werden und somit Hohlräume durch das Material der Fließfolienlage ausgefüllt sind, bevor die beiden anderen Folienlagen erweichen, wird der Materialfluss optimiert, und das Risiko für Vorschädigungen wird vermieden oder zumindest minimiert. Dadurch wird die Ausbeute bei der Herstellung der Dokumente erhöht. Idealerweise kann zudem die Anzahl eingebrachter elektronischer Bauteile erhöht werden. Außerdem kann die Ausgleichslage mit einer Aussparung versehen werden, die eine größere Toleranz einhält, so dass sich größere Hohlräume ergeben. Es ist sogar möglich, auf die Ausgleichslage vollständig zu verzichten, so dass zusätzliche Prozessschritte eingespart werden können.By causing the flow sheet material to soften before the backing sheet material and, optionally, the compensating sheet material softens, it has been found that the previously observed damage in the region of the electrical contacts between the chip and the conductor structures no longer occur. This is attributed to discontinuities, such as voids, debris and edges, being filled by the softened film material material before the carrier film layer material softens, and the material of the compensating film layer optionally interposed between the film layer and the carrier film layer. As a result, a gentle homogenization of the laminate in the region of these discontinuities is achieved without mechanical stresses occurring in the material which had led to the abovementioned damages, in particular breaks in the conductor structures in the region of the contacts. By first the molten film and then only the carrier film layer and optionally the compensation film layer become molten and thus cavities are filled by the material of the flow sheet before the other two layers of film soften, the flow of material is optimized, and the risk of previous damage is avoided or at least minimized. This increases the yield in the production of the documents. Ideally, moreover, the number of incorporated electronic components can be increased. In addition, the compensation layer can be provided with a recess, which adheres to a greater tolerance, so that larger cavities result. It is even possible to completely dispense with the compensation situation, so that additional process steps can be saved.

In erfindungsgemäßer Art und Weise dringt das Material der Fließfolienlage unter der Einwirkung des externen Druckes beim Erweichen in die Aussparung der Ausgleichsfolienlage ein und füllt somit dort vorhandene Hohlräume aus. Hierzu geht die Fließfolienlage in einen viskosflüssigen Zustand über, d. h. das Material der Fließfolienlage wird auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur dieses Materials bzw. auf eine Temperatur im Schmelzbereich oder oberhalb des Schmelzbereiches dieses Materials erwärmt. Erforderlich ist jedenfalls, dass die Temperatur so hoch ist, dass das Material unter dem gegebenenfalls angewendeten Druck auf den Stapel in die Hohlräume im Bereich des Chips eindringt. Außerdem soll die Temperatur so gesteuert werden, dass die Materialien der Trägerfolienlage und gegebenenfalls der Ausgleichsfolienlage dabei noch nicht weich werden, um zu vermeiden, dass diese in die Hohlräume eindringen. Die Erweichungstemperatur der Fließfolienlage hängt von der Art des Materials ab. Im Falle von PC wird das Material beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 150–200°C erwärmt.In the manner according to the invention, the material of the flow foil layer penetrates under the action of the external pressure during softening into the recess of the compensating foil layer and thus fills existing cavities there. For this purpose, the flow film layer is in a viscous liquid state, d. H. the material of the flow foil layer is heated to a temperature above the melting temperature of this material or to a temperature in the melting range or above the melting range of this material. In any case, it is necessary that the temperature is so high that the material penetrates into the cavities in the region of the chip under the pressure which may be applied to the stack. In addition, the temperature should be controlled so that the materials of the carrier film layer and optionally the compensation film layer are not yet soft, to avoid that they penetrate into the cavities. The softening temperature of the flow sheet depends on the type of material. For example, in the case of PC, the material is heated to a temperature in the range of 150-200 ° C.

Die selektive Erweichung der Fließfolienlage kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zumindest während des Aufheizens des Folienlagenstapels ein Temperaturgradient senkrecht zu den Oberflächen der Folienlagen im Folienlagenstapel erzeugt wird. Dadurch wird die Fließfolienlage während des Aufheizvorganges stets einer höheren Temperatur unterworfen als die Ausgleichsfolienlage und die Trägerfolienlage.The selective softening of the flow foil layer can be achieved, for example, by producing a temperature gradient perpendicular to the surfaces of the foil layers in the foil layer stack, at least during the heating of the foil layer stack. As a result, the flow foil layer is always subjected to a higher temperature during the heating process than the compensating foil layer and the carrier foil layer.

Diese Vorgehensweise steht im Gegensatz zu herkömmlichen Laminierverfahren: Bei bekannten Laminierverfahren wird der Folienlagenstapel von beiden Seiten mit gleicher Temperatur beheizt. Dadurch erweichen die einzelnen Folienlagen im Folienlagenstapel nicht in vorher bestimmter Art und Weise sondern unvorhergesehen und zwar in Abhängigkeit von der Position der jeweiligen Folienlage im Stapel und in Abhängigkeit vom Aufbau des Stapels sowie davon, in welcher Orientierung sich der Stapel beim Laminieren befindet. Ein dadurch bedingter Materialfluss von einer Folienlage zur anderen führt dann zu den bereits erwähnten mechanischen Spannungen, die Beschädigungen zur Folge haben können.This procedure is in contrast to conventional lamination: In known laminating the foil layer stack is heated from both sides with the same temperature. As a result, the individual film layers in the film layer stack do not soften in a predetermined manner but unexpectedly, depending on the position of the respective film layer in the stack and depending on the structure of the stack and on the orientation in which the stack is located during lamination. A resulting material flow from one layer of film to the other then leads to the already mentioned mechanical stresses that can cause damage.

Ein Temperaturgradient innerhalb des Folienlagenstapels kann auf folgende Art und Weise erzeugt werden:
Der Laminierverfahrensschritt c wird typischerweise in einer Laminierpresse mit einem ersten Laminierpresswerkzeug und einem zweiten Laminierpresswerkzeug durchgeführt. Diese beiden Laminierpresswerkzeuge sind typischerweise als Heizelemente ausgebildet, um den Folienlagenstapel zu erwärmen. In derartigen Laminierpressen werden die zu laminierenden Folienlagen im Chargenbetrieb, d. h. nicht kontinuierlich, laminiert. Die Folienlagen befinden sich in der Laminierpresse in einer vorgegebenen Anordnung: Die Fließfolienlage befindet sich im Folienlagenstapel auf der Seite des ersten Laminierpresswerkzeuges, und die Trägerfolienlage befindet sich im Folienlagenstapel auf der Seite des zweiten Laminierpresswerkzeuges. Wenn das erste Laminierpresswerkzeug beispielsweise das obere Laminierpresswerkzeug ist und das zweite Laminierpresswerkzeug das untere Laminierpresswerkzeug, befindet sich die Fließfolienlage daher vorzugsweise ebenfalls oben, und die Trägerfolienlage befindet sich unten, d. h. die Fließfolienlage befindet sich vorzugsweise oberhalb der Trägerfolienlage. Eine gegebenenfalls vorhandene Ausgleichsfolienlage befindet sich immer zwischen der Fließfolienlage und der Trägerfolienlage.A temperature gradient within the film layer stack can be produced in the following manner:
The laminating process step c is typically performed in a laminating press with a first laminating die and a second laminating die. These two lamination press tools are typically formed as heating elements to heat the film ply stack. In such laminating presses, the film layers to be laminated are batched, ie not continuously laminated. The film layers are in the laminating press in a predetermined arrangement: The flow sheet is located in the film layer stack on the side of the first laminating press tool, and the carrier film layer is located in the film layer stack on the side of the second laminating press tool. Thus, if the first laminating die is the upper laminating die and the second laminating die is the lower laminating die, then preferably the film is also at the top and the backing sheet is down, ie, the film layer is preferably above the backing sheet. An optionally existing compensation film layer is always located between the flow film layer and the carrier film layer.

Typischerweise wird der Folienlagenstapel in der Laminierpresse über eine Beheizung durch die Laminierpresswerkzeuge erwärmt. In erfindungsgemäßer Art und Weise wird in diesem Falle daher die Fließfolienlage über das zur Fließfolienlage in geringerem Abstand als zur Ausgleichsfolienlage und zur Trägerfolienlage stehende erste Laminierpresswerkzeug schneller erweicht als die Ausgleichsfolienlage und die Trägerfolienlage. Dadurch werden Hohlräume im Bereich des elektronischen Bauelements durch das Material der Fließfolienlage in kontrollierter Art und Weise ausgefüllt, bevor die Ausgleichsfolienlage und die Trägerfolienlage erweichen.Typically, the film layer stack is heated in the laminating press via heating by the laminating press tools. In accordance with the invention, in this case, therefore, the flow film layer softens more rapidly than the leveling film layer and the carrier film layer via the first laminating press tool which is located closer to the flow film layer than to the leveling film layer and carrier film layer. As a result, cavities in the region of the electronic component are filled in a controlled manner by the material of the flow foil layer before the leveling foil layer and the carrier foil layer soften.

Nach dem Erweichen der Fließfolienlage werden sukzessive auch die Ausgleichsfolienlage und die Trägerfolienlage erweicht, so dass auch diese Folienlagen mit dem Stapel laminiert werden.After softening the flow sheet layer, the leveling film layer and the carrier film layer are successively softened so that these film layers are also laminated to the stack.

Insbesondere kann diese frühere Erwärmung der Fließfolienlage durch Erzeugung des Temperaturgradienten erzielt werden, wobei das erste Laminierpresswerkzeug während des Aufheizvorganges stets eine höhere Temperatur hat als das zweite Laminierpresswerkzeug. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das zweite Laminierpresswerkzeug während des Aufheizvorganges des Folienlagenstapels gegenüber dem ersten Laminierpresswerkzeug durch eine geeignete Ansteuerung verzögert aufgeheizt wird. Indem die Temperatur des zweiten Laminierpresswerkzeuges beim Aufheizen des Folienlagenstapels gegenüber dem Temperaturanstieg des ersten Laminierpresswerkzeuges verzögert ansteigt, stellt sich fortwährend ein Temperaturgradient zwischen dem ersten und dem zweiten Laminierpresswerkzeug ein. Dabei steigt die Temperatur in beiden Laminierpresswerkzeugen an. Dieser Gradient bleibt so lange erhalten, bis eine Maximaltemperatur beider Laminierpresswerkzeuge erreicht ist: Das erste Laminierpresswerkzeug erreicht diese Maximaltemperatur zuerst, und die Temperatur des zweiten Laminierpresswerkzeuges gleicht sich, nachdem das erste Laminierpresswerkzeug die Maximaltemperatur erreicht hat, an die Temperatur des ersten Laminierpresswerkzeuges an, so dass schließlich kein Temperaturgradient mehr vorliegt.In particular, this earlier heating of the flow foil layer can be achieved by producing the temperature gradient, wherein the first lamination press tool always has a higher temperature during the heating process than the second lamination press tool. This can be achieved, for example, by delaying the second laminating press tool during the heating process of the film layer stack with respect to the first laminating press tool by a suitable control. As the temperature of the second laminating die increases in response to the temperature rise of the first laminating die upon heating of the foil layer stack, a temperature gradient is continually established between the first and second laminating dies. The temperature rises in both laminating press tools. This gradient is maintained until a maximum temperature of both lamination dies is achieved. The first lamination die first reaches this maximum temperature and the temperature of the second lamination die equalizes to the temperature of the first lamination die after the first lamination die reaches the maximum temperature that finally no temperature gradient is present.

Um eine möglichst reproduzierbare Temperaturverteilung in dem Folienlagenstapel oder den Folienlagenstapeln herstellen zu können, kann es ferner vorteilhaft sein, den oder die Stapel während des Laminiervorganges mit einer Wand zu umgeben, die die im Inneren herrschende Temperatur gegenüber der außen bestehenden Raumtemperatur isolierend abschirmt.In order to be able to produce the most reproducible temperature distribution in the film layer stack or film layer stacks, it may also be advantageous to surround the stack or stacks during the lamination process with a wall which insulates the temperature prevailing in the interior relative to the outside room temperature.

Der Temperaturanstieg in den beiden Laminierpresswerkzeugen kann insbesondere mit zumindest annähernd linearer Zeitabhängigkeit erzeugt werden. Dadurch wird ein kontrollierter Temperaturanstieg erreicht.The temperature rise in the two laminating press tools can be generated in particular with at least approximately linear time dependence. This achieves a controlled increase in temperature.

Die Maximaltemperatur, auf die die beiden Laminierpresswerkzeuge erwärmt werden, wird abhängig von der Art des Materials, aus dem die Folienlagen, insbesondere die Fließfolienlage, bestehen, gewählt. Im Falle von PC und PC-Blends (Mischungen von PC mit anderen Kunststoffen) kann die Maximaltemperatur der beiden Laminierpresswerkzeuge im Bereich von 170–200°C, vorzugsweise 180–190°C liegen.The maximum temperature to which the two lamination press tools are heated will be selected depending on the nature of the material of which the film layers, especially the flow sheet, are made. In the case of PC and PC blends (blends of PC with other plastics), the maximum temperature of the two lamination press tools may be in the range of 170-200 ° C, preferably 180-190 ° C.

Während des Laminiervorganges werden die Folienlagenstapel zwischen den beiden Laminierpresswerkzeugen vorzugsweise einem Druck senkrecht zu den Oberflächen des Stapels unterworfen. Dieser Druck soll möglichst so groß sein, dass Luft, die sich eventuell zwischen den Folienlagen befindet, beim Erweichen der Fließfolienlage herausgepresst wird. Allerdings sollte der Druck auch nicht zu groß werden, um das integrierte elektronische Bauelement mechanisch nicht zu beschädigen. Daher kann der Druck in einem Bereich von 25 bis 700 N/cm2, vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 100 N/cm2, liegen.During the lamination process, the film layer stacks between the two lamination press tools are preferably subjected to a pressure perpendicular to the surfaces of the stack. This pressure should be as large as possible so that air, which may be between the film layers, is pressed out during softening of the flow film layer. However, the pressure should not be too large, so as not to mechanically damage the integrated electronic component. Therefore, the pressure may be in a range of 25 to 700 N / cm 2 , preferably in a range of 50 to 100 N / cm 2 .

Der Temperaturgradient kann jedoch nicht nur durch eine unterschiedliche Temperatureinstellung der Heizplatten (Laminierpresswerkzeuge) erzeugt werden, sondern auch durch eine Ausnutzung bereits existierender Fertigungsausrüstung bzw. durch eine Ausnutzung von zusätzlichen eine jeweilige Wärmekapazität C aufweisenden Vorrichtungen, die sich zwischen dem ersten Laminierpresswerkzeug und dem Folienlagenstapel und zwischen dem zweiten Laminierpresswerkzeug und dem Folienlagenstapel oder alternativ auch ausschließlich zwischen dem zweiten Laminierpresswerkzeug und dem Folienlagenstapel befinden. Wichtig ist hierzu eine asymmetrische Auslegung der jeweiligen Vorrichtungen zur Wärmeeinleitung in die Folienlagenstapel. Derartige Vorrichtungen können beispielsweise Ausgleichsbleche mit einer angepassten Wärmeleitung und Wärmekapazität C sein, beispielsweise aus Aluminium, oder auch Presspolster mit jeweils unterschiedlicher Dicke und/oder aus jeweils unterschiedlichen Materialien oder auch andere zusätzliche Platten mit angepasster Wärmeleitung und Wärmekapazität C, die zwischen die Folienlagenstapel und die Laminierpresswerkzeuge eingebracht werden. Beispielsweise kann es ausreichen, wenn derartige zusätzliche bzw. bereits in der Fertigungsausrüstung vorhandene Vorrichtungen ausschließlich unter die Folienlagenstapel eingebracht werden.However, the temperature gradient can be generated not only by a different temperature setting of the heating plates (lamination pressing tools), but also by utilizing already existing manufacturing equipment or by utilizing additional devices having a respective heat capacity C located between the first lamination press tool and the film ply stack and between the second laminating press tool and the film layer stack or alternatively also exclusively between the second laminating press tool and the film layer stack. Important for this is an asymmetrical design of the respective devices for heat introduction into the film layer stack. Such devices may be, for example, compensating plates with an adapted heat conduction and heat capacity C, for example made of aluminum, or else press pad, each with different thickness and / or of different materials or other additional plates with adapted heat conduction and heat capacity C, which are introduced between the film layer stack and the laminating press tools. For example, it may be sufficient if such additional or already existing in the manufacturing equipment devices are introduced only under the film layer stack.

Durch diese zusätzlichen Vorrichtungen wird eine Verzögerung der Erwärmung der Folienlagenstapel beim Aufheizen erreicht und zwar an den beiden Seiten der Folienlagenstapel in unterschiedlichem Ausmaß. Dies geschieht entweder durch eine ausschließlich vom zweiten Laminierpresswerkzeug ausgehende verzögerte Wärmeeinleitung in die Folienlagenstapel oder durch unterschiedlich verzögerte Wärmeeinleitung vom ersten und vom zweiten Laminierpresswerkzeug in die Folienlagenstapel. Wenn sich ausschließlich zwischen den Folienlagenstapeln und dem zweiten Laminierpresswerkzeug eine derartige Vorrichtung befindet oder alternativ zwischen die Folienlagenstapel und beide Laminierpresswerkzeuge jeweils derartige Vorrichtungen, allerdings mit unterschiedlicher Wärmekapazität C und/oder Wärmeleitung, eingebracht werden, ist diese Verzögerung der Erwärmung an beiden Seiten der Folienlagenstapel unterschiedlich, so dass sich auch dann ein Temperaturgradient zwischen den beiden Seiten der Folienlagenstapel einstellt, auch wenn die beiden Laminierpresswerkzeuge gleichmäßig aufgeheizt werden.By these additional devices, a delay in the heating of the film layer stack is achieved during heating and that on both sides of the film layer stack to varying degrees. This is done either by an outgoing exclusively from the second laminating die delayed heat input into the film layer stack or by different delayed heat input from the first and from the second laminating in the film layer stack. If such a device is located exclusively between the foil layer stacks and the second lamination press tool or alternatively such devices, but with different heat capacity C and / or heat conduction, are introduced between the foil layer stacks and both lamination press tools, this delay in heating is different on both sides of the foil layer stacks , so that even then sets a temperature gradient between the two sides of the foil layer stack, even if the two laminating press tools are heated evenly.

Selbstverständlich können auch beide vorgenannten Maßnahmen miteinander kombiniert werden, nämlich die unterschiedliche Aufheizung der beiden Laminierpresswerkzeuge und das Vorsehen von Vorrichtungen zwischen den Laminierpresswerkzeugen und den Folienlagenstapeln, die zur verzögerten Wärmeeinleitung dienen.Of course, both of the above measures can be combined with each other, namely the different heating of the two laminating press tools and the provision of devices between the laminating press tools and the film layer stacks that serve for delayed heat input.

Das Sicherheits- oder Wertdokument kann zusätzlich mindestens eine weitere Folienlage enthalten. Hierzu werden die Fließfolienlage, die Ausgleichsfolienlage und die Trägerfolienlage zusammen mit dieser mindestens einen weiteren Folienlage zum Folienlagenstapel zusammengestellt und dann laminiert. Diese mindestens eine weitere Folienlage kann an einer oder an beiden Seiten des Stapels, bestehend aus der Fließfolienlage, der Ausgleichsfolienlage und der Trägerfolienlage, anliegen. Derartige weitere Folienlagen können gewünscht sein, um beispielsweise konstante oder personalisierte Sicherheitsmerkmale in das Dokument einbringen zu können, beispielsweise Mikroschrift oder ein Hologramm. Konstante Sicherheitsmerkmale können beispielsweise eine Länderkennung oder ein Identifizierungsmerkmal für die ausgebende Stelle und personalisierte Sicherheitsmerkmale ein Photo des Inhabers des Dokuments sein. Diese weiteren Folienlagen werden beim Laminieren ebenfalls erweicht, es sei denn, jede der nicht erweichenden Folienlagen steht in Kontakt mit einer oder mehreren erweichenden Folienlagen.The security or value document may additionally contain at least one additional film layer. For this purpose, the flow foil layer, the compensating foil layer and the carrier foil layer together with this at least one further foil layer are combined to form the foil layer stack and then laminated. This at least one further film layer can rest on one or both sides of the stack, consisting of the flow film layer, the compensating film layer and the carrier film layer. Such additional film layers may be desired in order to be able to introduce, for example, constant or personalized security features into the document, for example micro-writing or a hologram. Constant security features may be, for example, a country identifier or issuer identifier and personalized security features a photograph of the owner of the document. These further film layers are likewise softened during lamination, unless each of the non-softening film layers is in contact with one or more softening film layers.

Falls das zu erzeugende Dokument jedoch nur aus drei Lagen bestehen soll, d. h. der Fließfolienlage, der Ausgleichsfolienlage und der Trägerfolienlage, ist die Fließfolienlage auch als Deckfolienlage anzusehen.However, if the document to be created is to consist of only three layers, d. H. the flow film layer, the compensation film layer and the carrier film layer, the flow film layer is also to be regarded as a cover film layer.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann zum Laminieren ein einzelner Folienlagenstapel in der Laminierpresse zwischen dem ersten Laminierpresswerkzeug und dem zweiten Laminierpresswerkzeug angeordnet und unter Bildung des Folienlagenlaminats laminiert werden. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können in der Laminierpresse gleichzeitig mindestens zwei Folienlagenstapel zwischen dem ersten Laminierpresswerkzeug und dem zweiten Laminierpresswerkzeug gestapelt angeordnet und unter Bildung von jeweils einem Folienlagenlaminat laminiert werden.In another preferred embodiment of the invention, for laminating, a single layer of film layers may be placed in the laminating press between the first laminating die and the second laminating die and laminated to form the film layer laminate. In an alternative preferred embodiment of the invention, at least two layers of film layers may be stacked in the laminating press simultaneously between the first laminating die and the second laminating die and laminated to form each one film layer laminate.

Die nachfolgend beschriebenen Figuren dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung:The figures described below serve to explain the invention in more detail:

1 zeigt ein Trägersubstrat eines Sicherheits- oder Wertdokuments, auf dem sich eine Antenne und ein Chip befinden, in einer perspektivischen Darstellung; 1 shows a carrier substrate of a security or value document, on which an antenna and a chip are located, in a perspective view;

2 zeigt verschiedene Stadien der Lamination mit einem herkömmlichen Verfahren: a) vor der Lamination, b) während der Lamination und c) nach der Lamination; 2 shows various stages of lamination by a conventional method: a) before lamination, b) during lamination, and c) after lamination;

3 zeigt verschiedene Stadien der Lamination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren: a) während der Lamination, b) nach der Lamination; 3 shows various stages of lamination with the method according to the invention: a) during lamination, b) after lamination;

4 zeigt Folienlagenstapel vor der Lamination mit Vorrichtungen zur verzögerten Wärmeeinleitung in die Folienlagenstapel; 4 shows film layer stacks prior to lamination with delayed heat introduction devices into the film layer stacks;

5 zeigt den Temperaturgradient durch den Folienlagenstapel während der Lamination; 5 shows the temperature gradient through the film layer stack during lamination;

6 zeigt die Zeitabhängigkeit der Temperatur während der Lamination. 6 shows the time dependence of the temperature during lamination.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche Elemente.Like reference numerals designate like elements throughout the figures.

1 zeigt eine mögliche Form einer RFID-Antenne 1 in Form einer Spule mit mehreren Windungen auf einem Trägersubstrat (Trägerfolienlage) 10 aus PC. Diese Antenne 1 kann beispielsweise durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste (Polymerpaste mit Silberflakes) mittels Siebdruck auf die Trägerfolienlage 10 hergestellt werden. Ein Chip 2 ist über einen Kontaktierungsblock 3 mit den Enden 11, 12 der Antenne 1 verbunden. Die Trägerfolienlage 10 kann beispielsweise aus PC bestehen. Gegebenenfalls ist das PC-Material mit einem Füllstoff, wie Titandioxid, gefüllt, damit diese Folienlage opak ist. 1 shows a possible form of an RFID antenna 1 in the form of a coil with several windings on a carrier substrate (carrier film layer) 10 from PC. This antenna 1 can be through, for example Printing a conductive paste (polymer paste with silver flakes) by screen printing on the carrier film layer 10 getting produced. A chip 2 is via a contacting block 3 with the ends 11 . 12 the antenna 1 connected. The carrier foil layer 10 can for example consist of PC. Optionally, the PC material is filled with a filler, such as titanium dioxide, so that this film layer is opaque.

In 2 sind die verschiedenen Verfahrensstadien beim Laminieren einer Trägerfolienlage 1 mit einer darauf aufgebrachten RFID-Antenne 1 und einem mit den Antennenenden 11, 12 elektrisch verbundenen Chip 2 gezeigt: Auf die Trägerfolienlage 10 sind ein Ausgleichsfolienlage 20 aus PC und auf die Ausgleichsfolienlage 20 eine Fließfolienlage 30 aus PC aufgelegt. Die Ausgleichsfolienlage 20 weist eine Aussparung (Fenster) 25 auf. Der Chip 2 ragt in dem aus der Trägerfolienlage 10, der Ausgleichsfolienlage 20 und der Fließfolienlage 30 gebildeten Folienlagenstapel 100 in diese Aussparung 25 hinein und füllt diese weitgehend aus. Allerdings verbleiben Hohlräume 26 in der Aussparung 25.In 2 are the different stages of the process of laminating a backing sheet 1 with an RFID antenna applied to it 1 and one with the antenna ends 11 . 12 electrically connected chip 2 Shown: On the carrier film layer 10 are a compensation film situation 20 from PC and on the compensation film layer 20 a flow sheet layer 30 from PC on. The compensation film layer 20 has a recess (window) 25 on. The chip 2 protrudes in the out of the carrier film layer 10 , the compensation film situation 20 and the flow sheet layer 30 formed film layer stack 100 in this recess 25 into it and fill it out to a large extent. However, cavities remain 26 in the recess 25 ,

In 2(a) ist der Stapel 100 schematisch im Querschnitt vor dem Beginn der Lamination gezeigt. Um die einzelnen Folienlagen miteinander zu verbinden, wird üblicherweise Druck von oben und von unten auf den Folienlagenstapel 100 ausgeübt. Außerdem wird der Folienlagenstapel von oben und von unten erwärmt. Hierzu sind oberhalb und unterhalb des Folienlagenstapels 100 Presswerkzeuge einer Laminationspresse vorgesehen (nicht gezeigt), die beheizt sind und über die auch der Druck auf den Folienlagenstapel 100 ausgeübt wird.In 2 (a) is the stack 100 shown schematically in cross-section before the start of lamination. In order to connect the individual film layers with each other, usually printing from above and from below on the film layer stack 100 exercised. In addition, the foil layer stack is heated from above and from below. These are above and below the foil layer stack 100 Pressing a lamination press provided (not shown), which are heated and on the pressure on the foil layer stack 100 is exercised.

Die sich während der Lamination bei Durchführung eines herkömmlichen Laminationsverfahrens einstellende Situation ist in 2(b) gezeigt: Durch die Erhitzung der Trägerfolienlage 10, der Ausgleichsfolienlage 20 und der Fließfolienlage 30 werden deren Materialien weich und fließen unter dem ausgeübten Druck in den Hohlraum 26 der Aussparung 25 der Ausgleichsfolienlage 20. Da sowohl die Fließfolienlage 30 als auch die Ausgleichsfolienlage 20 als auch die Trägerfolienlage 10 im Wesentlichen gleichzeitig erhitzt werden und somit im Wesentlichen gleichzeitig erweichen, fließen deren Materialien auch im Wesentlichen gleichzeitig in den Hohlraum 26 der Aussparung 25 der Ausgleichsfolienlage 20. Dies ist an Hand der Pfeile 40 schematisch dargestellt.The situation arising during lamination when performing a conventional lamination process is in 2 B) shown: By heating the carrier film layer 10 , the compensation film situation 20 and the flow sheet layer 30 their materials soften and flow under the applied pressure into the cavity 26 the recess 25 the compensation film situation 20 , Because both the flow sheet position 30 as well as the compensation film situation 20 as well as the carrier film layer 10 are heated substantially simultaneously and thus soften substantially simultaneously, their materials also flow substantially simultaneously into the cavity 26 the recess 25 the compensation film situation 20 , This is on hand of the arrows 40 shown schematically.

Somit stellt sich im Bereich 50 eine ungerichtete Fließbewegung des Trägermaterials ein (2(c)). Die in 2(b) gezeigten neben dem Chip 2 in den Hohlraum 26 mündenden Pfeile deuten ein Aufsteigen des Materials der Trägerfolienlage 10 (beispielsweise Polycarbonat) in den Hohlraum 26 an. Dadurch können sich in den Antennenleiterbahnen 1, insbesondere im Bereich der Antennenenden 11, 12 Risse ergeben, in die Trägermaterial eindringt. Dies führt zu einer Vorschädigung der RFID-Antenne 1. Prinzipiell können die Antennenleiterbahnen 1 auch vollständig abreißen.Thus, in the area 50 an undirected flow of the carrier material ( 2 (c) ). In the 2 B) shown next to the chip 2 in the cavity 26 opening arrows indicate an upgrade of the material of the carrier foil layer 10 (For example, polycarbonate) in the cavity 26 at. This may result in the antenna conductor tracks 1 , in particular in the area of the antenna ends 11 . 12 Cracks result, penetrates into the substrate. This leads to a previous damage of the RFID antenna 1 , In principle, the antenna conductor tracks 1 also completely tear off.

Um dieses Problem zu beheben, wird erfindungsgemäß wie in 3 gezeigt vorgegangen:
In 3 sind schematische Querschnitte durch Stapel aus Fließfolienlagen 30, 30', Ausgleichsfolienlagen 20, 20' und Trägerfolienlagen 10, 10' (3(a)) sowie durch ein daraus hergestelltes Laminat (3(b)) gezeigt. Im dargestellten Fall sind zwei Folienlagenstapel 100, 100' gezeigt, die zu einem Gesamtstapel zusammengefasst sind. Der Einfachheit halber sind in dieser schematischen Darstellung nicht die sich zwischen den einzelnen Folienlagenstapeln 100, 100' üblicherweise befindenden Zwischenbleche gezeigt. Der Gesamtstapel ist zwischen zwei Laminierpresswerkzeugen, einem oberen Laminierpresswerkzeug 201 und einem unteren Laminierpresswerkzeug 202 angeordnet. Das obere Laminierpresswerkzeug 201 ist ein erstes Laminierpresswerkzeug, und das untere Laminierpresswerkzeug 202 ist ein zweites Laminierpresswerkzeug. Die Fließfolienlage 30 des oberen Folienstapels 100 liegt am oberen Laminierpresswerkzeug 201 an, und die Trägerfolienlage 10' des unteren Folienlagenstapels 100' liegt am unteren Laminierpresswerkzeug 202 an. Außerdem befindet sich die Trägerfolienlage 10 des oberen Folienlagenstapels 100 in einem größeren Abstand zu dem oberen Laminierpresswerkzeug 202 als die Fließfolienlage 30 des oberen Folienlagenstapels 100, und die Trägerfolienlage 10' des unteren Folienlagenstapels 100' befindet sich in einem größeren Abstand zu dem oberen Laminierpresswerkzeug 202 als die Fließfolienlage 30' des unteren Folienlagenstapels 100'.To remedy this problem is inventively as in 3 shown proceeded:
In 3 are schematic cross sections through stacks of flow sheet layers 30 . 30 ' , Leveling film layers 20 . 20 ' and backing sheet layers 10 . 10 ' ( 3 (a) ) as well as by a laminate produced therefrom ( 3 (b) ). In the case shown, two foil layer stacks 100 . 100 ' shown, which are combined into a total stack. For the sake of simplicity, in this schematic representation are not those between the individual foil layer stacks 100 . 100 ' usually located intermediate plates shown. The total stack is between two laminating press tools, an upper laminating press tool 201 and a lower laminating press tool 202 arranged. The upper laminating press tool 201 is a first lamination press tool, and the bottom lamination press tool 202 is a second laminating press tool. The flow sheet layer 30 of the upper film stack 100 is located on the upper laminating press tool 201 on, and the carrier film layer 10 ' of the lower foil layer stack 100 ' lies on the lower laminating press tool 202 at. In addition, there is the carrier film layer 10 of the upper foil layer stack 100 at a greater distance from the upper lamination press tool 202 as the flow sheet layer 30 of the upper foil layer stack 100 , and the carrier film layer 10 ' of the lower foil layer stack 100 ' is located at a greater distance from the upper laminating press tool 202 as the flow sheet layer 30 ' of the lower foil layer stack 100 ' ,

Über die Laminierpresswerkzeuge 201, 202 wird Druck auf die Folienlagenstapel 100, 100' ausgeübt, beispielsweise 100 N/cm2. Außerdem werden die Laminierpresswerkzeuge 201, 202 beheizt und erwärmen auf diese Weise die Folienlagenstapel 100, 100' auf eine Maximaltemperatur von 200°C (bei Verwendung von Polycarbonat). Um die erfindungsgemäße Wirkung zu erhalten, werden das obere Laminierpresswerkzeug 201 und das untere Laminierpresswerkzeug 202 unterschiedlich schnell aufgeheizt, sodass das obere Laminierpresswerkzeug 201 zu einem bestimmten Zeitpunkt eine andere Temperatur Toben hat als das untere Laminierpresswerkzeug 202, das zu diesem Zeitpunkt die Temperatur Tunten hat. Die Aufheizung des unteren Laminierpresswerkzeuges 202 ist gegenüber der Aufheizung des oberen Laminierpresswerkzeuges 201 zeitlich verzögert. Dadurch stellt sich ein dynamischer Temperaturgradient ein.About the laminating press tools 201 . 202 will put pressure on the foil layer stacks 100 . 100 ' exerted, for example, 100 N / cm 2 . In addition, the laminating press tools 201 . 202 heated and heat in this way the foil layer stack 100 . 100 ' to a maximum temperature of 200 ° C (when using polycarbonate). In order to obtain the effect according to the invention, the upper laminating press tool 201 and the lower lamination press tool 202 heated up at different speeds so that the upper laminating press tool 201 has a different temperature T at the top than the lower laminating die 202 which at this time has the temperature T below . The heating of the lower lamination press tool 202 is opposite to the heating of the upper laminating press tool 201 delayed in time. This sets a dynamic temperature gradient.

Alternativ können beide Laminierpresswerkzeuge 201, 202 auch identisch aufgeheizt werden. Um einen Temperaturgradienten in den Folienlagenstapeln 100, 100' aufzubauen, kann beispielsweise zwischen den untersten Folienlagenstapel 100' und das zweite Laminierpresswerkzeug 202 eine eine Wärmekapazität C2 aufweisende Vorrichtung, etwa ein Presspolster, eingebracht werden, sodass die Wärmeeinleitung von unten von dem zweiten Laminierpresswerkzeug 202 in die Folienlagenstapel 100, 100' gegenüber der Wärmeeinleitung von oben von dem ersten Laminierpresswerkzeug 201 in die Folienlagenstapel 100, 100' zeitlich verzögert wird. Alternatively, both laminating press tools 201 . 202 be heated up identically. To a temperature gradient in the film layer stacks 100 . 100 ' can, for example, between the bottom layer of film layers 100 ' and the second laminating press tool 202 a heat capacity C 2 having device, such as a press pad, are introduced so that the heat input from below from the second lamination press tool 202 in the foil layer stacks 100 . 100 ' to heat input from above from the first laminating press tool 201 in the foil layer stacks 100 . 100 ' is delayed in time.

In 4 ist eine Alternativvariante dieser Ausführungsform gezeigt. Gemäß dieser Alternativvariante können auch zwei derartige Vorrichtungen und zwar eine erste Vorrichtung 301 zwischen dem ersten Laminierpresswerkzeug 201 und dem obersten Folienlagenstapel 100 und eine zweite Vorrichtung 302 zwischen dem zweiten Laminierpresswerkzeug 202 und dem untersten Folienlagenstapel 100' vorgesehen sein, wobei die Wärmekapazität 02 der zweiten Vorrichtung 302 größer ist als die Wärmekapazität C1 der ersten Vorrichtung 301. Auch dadurch wird ein Temperaturgradient in den Folienlagenstapeln 100, 100' aufgebaut.In 4 an alternative variant of this embodiment is shown. According to this alternative variant, two such devices and that a first device 301 between the first laminating press tool 201 and the top foil layer stack 100 and a second device 302 between the second laminating press tool 202 and the bottom layer of film layers 100 ' be provided, the heat capacity 02 the second device 302 is greater than the heat capacity C 1 of the first device 301 , This also causes a temperature gradient in the film layer stacks 100 . 100 ' built up.

Selbstverständlich können auch beide Maßnahmen kombiniert werden, nämlich die unterschiedliche Aufheizung der beiden Laminierpresswerkzeuge 201, 202 und das Vorsehen von Vorrichtungen 301, 302 zwischen den Laminierpresswerkzeugen 201, 202 und den Folienlagenstapeln 100, 100', die zur verzögerten Wärmeeinleitung dienen.Of course, both measures can be combined, namely the different heating of the two Laminierpresswerkzeuge 201 . 202 and the provision of devices 301 . 302 between the laminating press tools 201 . 202 and the film layer stacks 100 . 100 ' , which serve for delayed heat introduction.

In 5 ist der Temperaturverlauf innerhalb der Folienlagenstapel 100, 100' vom oberen Laminierpresswerkzeug 201 zum unteren Laminierpresswerkzeug 202 wiedergegeben. Auf der Ordinate ist die auch in 3(a) und 4 gezeigte Raumkoordinate z wiedergegeben. Es zeigt sich, dass sich während des Laminiervorganges ein Temperaturgradient durch die Folienlagenstapel 100, 100' einstellt, wobei die oberen Folienlagen jeweils wärmer sind als die unteren Folienlagen.In 5 is the temperature profile within the foil layer stack 100 . 100 ' from the upper laminating press tool 201 to the bottom lamination press tool 202 played. On the ordinate is also in 3 (a) and 4 shown space coordinate z reproduced. It turns out that during the lamination process, a temperature gradient through the film layer stack 100 . 100 ' sets, wherein the upper film layers are each warmer than the lower film layers.

In 6 ist der zeitliche Verlauf der Temperatur am oberen Laminierpresswerkzeug 201 (Toben) und am unteren Laminierpresswerkzeug 202 (Tunten) dargestellt. Die Temperatur Toben wird mit der Zeit von einem Zeitpunkt t0 an linear gesteigert, bis die Maximaltemperatur Tmax erreicht ist. Dies ist zum Zeitpunkt te der Fall. Die Temperatur am unteren Laminierpresswerkzeug 202 (Tunten) wird mit der Zeit von einem Zeitpunkt t0' an ebenfalls linear gesteigert, wobei t0 < t0'. Diese Steigerung hält an, bis wiederum die Maximaltemperatur Tmax erreicht ist. Dies ist zum Zeitpunkt te' der Fall, wobei te < te'. Somit ergibt sich zu jedem Zeitpunkt zwischen t0 und te' ein Temperaturgradient, der im Zeitintervall t0' bis te konstant ist. Da die Folienlagenstapel 100, 100' mit ihren außen liegenden Folienlagen 30, 10' direkt an den Laminierpresswerkzeugen 201, 202 anliegen, ergeben sich für diese außen liegenden Folienlagen 30, 10' im Wesentlichen dieselben Temperaturen, die von den Laminierpresswerkzeugen 201, 202 vorgegeben sind. Die dazwischen liegenden Folienlagen 20, 10, 30', 20' werden dazwischen liegenden Temperaturen unterworfen.In 6 is the time course of the temperature at the upper laminating press tool 201 (T top ) and the bottom lamination press tool 202 (T below ). The temperature T above is linearly increased with time from a time t 0 until the maximum temperature T max is reached. This is the case at time t e . The temperature at the bottom lamination press tool 202 (T below ) is also increased linearly with time from a time t 0 'on, where t 0 <t 0 '. This increase continues until in turn the maximum temperature T max is reached. This is the case at time t e ', where t e <t e '. Thus, at any time between t 0 and t e ', a temperature gradient is obtained which is constant in the time interval t 0 ' to t e . Because the foil layer stacks 100 . 100 ' with their outer foil layers 30 . 10 ' directly on the laminating press tools 201 . 202 abut, arise for these outer layers of film 30 . 10 ' essentially the same temperatures used by the laminating press tools 201 . 202 are predetermined. The intermediate layers of film 20 . 10 . 30 ' . 20 ' are subjected to intermediate temperatures.

Durch den sich während des Laminiervorganges fortwährend einstellenden (zeitlich veränderlichen) Temperaturgradienten werden jeweils die Fließfolienlagen 30, 30' früher weich als die Ausgleichsfolienlagen 20, 20' und Trägerfolienlagen 10, 10' des jeweils gleichen Folienlagenstapels 100, 100'. Dadurch kann das Material der Fließfolienlagen 30, 30' selektiv in die Hohlräume 26, 26' eindringen, so dass mechanische Spannungen vermieden oder zumindest minimiert werden. Dadurch wird eine Vorschädigung der Leiterbahnen der Antenne 1 vermieden.Due to the temperature gradients which continually change during the lamination process (time-variable), the flow film layers become respectively 30 . 30 ' earlier soft than the leveling film layers 20 . 20 ' and backing sheet layers 10 . 10 ' of the same foil layer stack 100 . 100 ' , This allows the material of the flow foil layers 30 . 30 ' selectively in the cavities 26 . 26 ' penetrate, so that mechanical stresses are avoided or at least minimized. This will cause a pre-damage to the tracks of the antenna 1 avoided.

Dies ist in 3(b) gezeigt: Das durch den Laminiervorgang gebildete Laminat aus der Trägerfolienlage 10, der Ausgleichsfolienlage 20 und der Fließfolienlage 30, die im vorliegenden Fall eine Deckfolienlage bildet, schließt den Chip 2 und die Antennenstrukturen 1 integral ein. Dadurch dass die Fließfolienlage 30 zuerst geschmolzen ist, hat deren Material den Hohlraum im Bereich des Chips 2 ausgefüllt, so dass das Material in diesem Bereich etwas eingefallen ist. Die Antennenkontaktenden werden dadurch nicht beschädigt.This is in 3 (b) Shown: The laminate formed by the laminating process from the carrier film layer 10 , the compensation film situation 20 and the flow sheet layer 30 , which forms a cover sheet in the present case, closes the chip 2 and the antenna structures 1 integral. Because of the flow film layer 30 first melted, whose material has the cavity in the area of the chip 2 filled so that the material has fallen in this area something. The antenna contact ends are not damaged by this.

Selbstverständlich wird im vorliegenden Beispiel zwar die Fließfolienlage 30' des unteren Folienlagenstapels 100' der Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur später unterworfen als die Fließfolienlage 30 des oberen Folienlagenstapels 100. Da aber die zugehörige Ausgleichsfolienlage 20' und Trägerfolienlage 10' noch später erweichen als deren Fließfolienlage 30', kann das Material der Fließfolienlage 30' in den Hohlraum 26' eindringen, bevor das Material der Ausgleichsfolienlage 20' und der Trägerfolienlage 10' erweicht.Of course, in the present example, although the Fließfolienlage 30 ' of the lower foil layer stack 100 ' the softening or melting temperature later subjected as the flow sheet layer 30 of the upper foil layer stack 100 , But because the associated compensation foil position 20 ' and backing sheet 10 ' soften even later than their flow film position 30 ' , can the material of the flow sheet layer 30 ' in the cavity 26 ' penetrate before the material of the compensation film layer 20 ' and the backing sheet 10 ' softened.

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Claims (11)

Verfahren zum Laminieren von Folienlagen, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a. Bereitstellen einer ein elektronisches Bauelement (2) tragenden Trägerfolienlage (10) und einer Fließfolienlage (30); b. Stapeln der Trägerfolienlage (10) und der Fließfolienlage (30) unter Bildung eines Folienlagenstapels (100); c. Laminieren der Folienlagen unter Bildung eines Folienlagenlaminats durch Erwärmen des Folienlagenstapels (100), so dass ein Verbund der Folienlagen in dem Folienlagenstapel (100) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließfolienlage (30) erweicht, bevor die Trägerfolienlage (10) erweicht.Process for laminating film layers, comprising the following process steps: a. Providing an electronic component ( 2 ) carrying carrier film layer ( 10 ) and a flow sheet layer ( 30 ); b. Stacking the carrier film layer ( 10 ) and the flow sheet layer ( 30 ) to form a foil layer stack ( 100 ); c. Laminating the film layers to form a film layer laminate by heating the film layer stack ( 100 ), so that a composite of the film layers in the film layer stack ( 100 ), characterized in that the flow sheet layer ( 30 ) softens before the backing film layer ( 10 ) softens. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Ausgleichsfolienlage (20), die eine das elektronische Bauelement (2) aufnehmende Aussparung (25) aufweist, bereitgestellt und in Verfahrensschritt b zwischen der Fließfolienlage (30) und der Trägerfolienlage (10) im Stapel (100) angeordnet wird, so dass das elektronische Bauelement (2) in die Aussparung (25) in der Ausgleichsfolienlage (20) hineinragt.A method according to claim 1, characterized in that in addition a compensation film layer ( 20 ), which is an electronic component ( 2 ) receiving recess ( 25 ), and in process step b between the flow film layer ( 30 ) and the carrier film layer ( 10 ) in the stack ( 100 ) is arranged so that the electronic component ( 2 ) in the recess ( 25 ) in the compensating film layer ( 20 ) protrudes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während eines Aufheizvorganges des Folienlagenstapels (100) ein Temperaturgradient senkrecht zu den Oberflächen der Folienlagen im Folienlagenstapel (100) erzeugt wird, so dass die Fließfolienlage (20) während des Aufheizvorganges stets eine höhere Temperatur hat als die Trägerfolienlage (10) und die Ausgleichsfolienlage (20).Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least during a heating process of the film layer stack ( 100 ) a temperature gradient perpendicular to the surfaces of the film layers in the film layer stack ( 100 ) is generated so that the flow sheet ( 20 ) always has a higher temperature during the heating process than the carrier film layer ( 10 ) and the compensating film layer ( 20 ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt c in einer Laminierpresse mit einem ersten Laminierpresswerkzeug (201) und einem zweiten Laminierpresswerkzeug (202) durchgeführt wird, wobei sich die Fließfolienlage (30) im Folienlagenstapel (100) auf der Seite des ersten Laminierpresswerkzeuges (201) und die Trägerfolienlage (10) im Folienlagenstapel (100) auf der Seite des zweiten Laminierpresswerkzeuges (202) befinden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method step c in a lamination with a first lamination ( 201 ) and a second laminating press tool ( 202 ), wherein the flow sheet layer ( 30 ) in the film layer stack ( 100 ) on the side of the first laminating press tool ( 201 ) and the carrier film layer ( 10 ) in the film layer stack ( 100 ) on the side of the second laminating press tool ( 202 ) are located. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Laminierpresswerkzeug (202) während eines Aufheizvorganges des Folienlagenstapels (100) gegenüber dem ersten Laminierpresswerkzeug (201) verzögert aufgeheizt wird.Method according to claim 4, characterized in that the second laminating press tool ( 202 ) during a heating process of the foil layer stack ( 100 ) relative to the first laminating press tool ( 201 ) is heated up delayed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Laminierpresswerkzeug (201) und das zweite Laminierpresswerkzeug (202) mit zumindest annähernd linearer Zeitabhängigkeit aufgeheizt werden.Method according to one of Claims 4 and 5, characterized in that the first laminating press tool ( 201 ) and the second laminating press tool ( 202 ) are heated with at least approximately linear time dependence. Verfahren nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturgradient beim Erwärmen des Folienlagenstapels (100) durch Verwenden von mindestens einer ersten eine Wärmekapazität C1 aufweisenden Vorrichtung (301) zwischen dem ersten Laminierpresswerkzeug (201) und dem Folienlagenstapel (100) und einer zweiten eine Wärmekapazität C2 aufweisenden Vorrichtung (302) zwischen dem zweiten Laminierpresswerkzeug (202) und dem Folienlagenstapel (100) oder durch Verwenden nur einer zweiten eine Wärmekapazität C2 aufweisenden Vorrichtung (302) zwischen dem zweiten Laminierpresswerkzeug (202) und dem Folienlagenstapel (100) erzeugt wird.Method according to one of claims 4-6, characterized in that the temperature gradient when heating the film layer stack ( 100 ) by using at least a first device having a heat capacity C 1 ( 301 ) between the first laminating press tool ( 201 ) and the foil layer stack ( 100 ) and a second device having a heat capacity C 2 ( 302 ) between the second laminating press tool ( 202 ) and the foil layer stack ( 100 ) or by using only a second device having a heat capacity C 2 ( 302 ) between the second laminating press tool ( 202 ) and the foil layer stack ( 100 ) is produced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens eine weitere Folienlage bereitgestellt und unter Bildung des Folienlagenstapels (100) an mindestens jeweils einer Seite des Stapels (100), bestehend aus der Fließfolienlage (30), der Ausgleichsfolienlage (20) und der Trägerfolienlage (10), angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that further provided at least one further film layer and to form the film layer stack ( 100 ) on at least one side of the stack ( 100 ), consisting of the flow sheet layer ( 30 ), the leveling film layer ( 20 ) and the carrier film layer ( 10 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Laminierpresse zwischen dem ersten Laminierpresswerkzeug (201) und dem zweiten Laminierpresswerkzeug (202) ein einziger Folienlagenstapel (100) angeordnet und unter Bildung des Folienlagenlaminats laminiert wird oder dass mindestens zwei Folienlagenstapel (100, 100') gestapelt angeordnet und unter Bildung des Folienlagenlaminats laminiert werden.A method according to claim 8, characterized in that in the laminating press between the first laminating ( 201 ) and the second laminating press tool ( 202 ) a single foil layer stack ( 100 ) and laminated to form the film layer laminate or at least two layers of film layers ( 100 . 100 ' ) are stacked and laminated to form the film ply laminate. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolienlage (10) zusätzlich gedruckte Strukturen mit einer elektrischen Funktionalität (1) trägt, die mit dem elektronischen Bauelement (2) elektrisch verbunden ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier film layer ( 10 ) additionally printed structures with an electrical functionality ( 1 ) associated with the electronic component ( 2 ) is electrically connected. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließfolienlage (30) Polycarbonat enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flow film layer ( 30 ) Contains polycarbonate.
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