DE102010044598B3

DE102010044598B3 - Antennen-Bauelement sowie Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements

Info

Publication number: DE102010044598B3
Application number: DE201010044598
Authority: DE
Inventors: Dr. Schindler Ulrich
Original assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-09-08
Also published as: WO2012031708A2; WO2012031708A3

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Antennen-Bauelement (1) sowie Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements (1) mit einer dreidimensionalen Antenne. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ausbildung einer in Form einer ersten Antennenstruktur ausgeformten ersten elektrisch leitfähigen Schicht (12) auf einer ersten thermoplastischen Trägerfolie, Einlegen eines so gebildeten ersten Folienkörpers mit der ersten thermoplastischen Trägerfolie und der ersten in Form der ersten Antennenstruktur ausgeformten ersten elektrisch leitfähigen Schicht (12) in eine erste Tiefziehform und Thermoformen des ersten Folienkörpers gemäß den Konturen der ersten Tiefziehform unter Einsatz von Hitze und eines Vakuums, Einlegen des derart verformten ersten Folienkörpers (10') in eine Spritzgussform und Hinterspritzen des verformten ersten Folienkörpers (10') mit einem Spritzgussmaterial zur Ausbildung eines Trägerelements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements mit mindestens einer dreidimensionalen Antenne sowie ein Antennen-Bauelement mit mindestens einer dreidimensionalen Antenne, insbesondere für Karten oder für tragbare elektrische oder elektronische Geräte.
DE 10 2008 051 871 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Antennen-Bauelements, bei dem auf einer Trägerfolie eine Antennenstruktur aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet wird, der so gebildete Folienkörper gebogen oder gefaltet wird, und der derart verformte Folienkörper in eine Spritzgussform eingelegt und mit einem Spritzgussmaterial zur Ausbildung eines tragenden Schutzgehäuses hinterspritzt wird. Ein Tiefziehen in einer Thermoform ist nicht offenbart.
EP 0 236 404 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensional geführten Leiterbahnen durch Einlegen eines Folienkörpers mit einer thermoplastischen Trägerfolie und einer in Form von Leiterbahnen ausgeformten elektrisch leitfähigen Schicht in eine Tiefziehform, Thermoformen des Folienkörpers gemäß den Konturen der Tiefziehform, Einlegen des derart verformten Folienkörpers in eine Spritzgussform und Hinterspritzen des verformten Folienkörpers mit einem Spritzgussmaterial zur Ausbildung eines Trägerelements.
DE 10 2008 017 435 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Antennen-Bauelements mit thermoplastischer Trägerfolie und einem Tiefziehverfahren, allerdings ohne einen abschließenden Schritt eines Hinterspritzens in einer Spritzgussform.
JP 7-1824 B2 lehrt ein Vakuum-Tiefziehen einer Leiterbahnfolie in eine dreidimensionale Form und anschließendes Hinterspritzen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Antennen-Bauelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird von einem Antennen-Bauelement mit mindestens einer dreidimensionalen Antenne gemäß Anspruch 23 gelöst. Diese Aufgabe wird weiter von einem Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements mit mindestens einer dreidimensionalen Antenne gemäß Anspruch 1 gelöst.
Durch die Erfindung wird ein Antennen-Bauelement bereitgestellt, welches sich durch verbesserte Empfangseigenschaften sowie gute Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen auszeichnet, und dennoch kostengünstig herstellbar ist.
Es hat sich so zum einen beispielsweise gezeigt, dass Risse in den elektrischen Leiterbahnen aufgrund mechanischer Spannungen und/oder zu starken Verdehnungen durch die Verwendung einer thermoplastischen Trägerfolie sowie dem Thermoformen des Folienkörpers vor dem Einlegen in die Spritzgussform weitgehend vermieden werden können.
Zum anderen führten diese Maßnahmen zu einer erheblichen Reduzierung der Ausschussrate bei der Herstellung der Bauelemente.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Erfindungsgemäß weist das Antennen-Bauelement zwei oder mehrere mittels Thermoformen verformte thermoplastische Trägerfolien auf.
Die zwei oder mehreren Trägerfolien weisen dabei jeweils mindestens eine leitfähige Schicht in Form eines Teilbereichs mindestens einer vollständigen Antenne auf, wobei dann alle Teilbereiche zusammen die Form mindestens einer vollständigen Antenne ergeben bzw. mindestens eine vollständige Antenne bilden.
Zumindest zwei der Trägerfolien überlappen sich dabei bereichsweise in der Art und Weise, dass sich an dafür vorgesehenen Stellen dieses Überlappungsbereiches die elektrisch leitfähigen Schichten dieser zumindest zwei Trägerfolien mindestens bereichsweise elektrisch kontaktieren.
Erfindungsgemäß werden hierzu eine oder mehrere zweite Folienkörper ausgebildet, indem jeweils eine in Form einer jeweiligen zweiten Antennenstruktur ausgeformte jeweilige zweite elektrisch leitfähige Schicht auf einer jeweiligen zweiten thermoplastischen Trägerfolie ausgebildet wird. Die ein oder mehreren zweiten Folienkörper werden in eine jeweilige zweite Tiefziehform eingelegt. Anschließend werden die jeweiligen zweiten Folienkörper jeweils gemäß den Konturen der jeweiligen zweiten Tiefziehform beispielsweise unter Einsatz von Hitze und vorzugsweise eines Vakuums thermogeformt oder verformt. Die derart verformten ein oder mehreren zweiten Folienkörper werden danach in die entsprechende Spritzgussform eingelegt. Das Einlegen in die Spritzgussform erfolgt hierbei in der Art und Weise, dass sich zumindest zwei der Folienkörper, die aus der Gruppe erste und zweite Folienkörper ausgewählt wurden, bereichsweise überlappen und dann an dafür vorgesehenen oder vordefinierten Stellen in diesem Überlappungsbereich elektrisch miteinander kontaktieren. Die in die Spritzgussform eingelegten Folienkörper können dabei die Oberfläche der Kavität der Spritzgussform nur teilweise oder vollständig bedecken. Anschließend wird der erste und die ein oder mehreren zweiten Folienkörper mit dem mindestens einen Spritzgussmaterial zur Ausbildung des Trägerelements gemeinsam mindestens bereichsweise hinterspritzt und ein gemeinsamer Verbund hergestellt. Die Folienkörper können von dem Spritzgussmaterial nur von einer Seite oder aber auch von beiden Seiten hinterspritzt sein, wobei ein beidseitiges Hinterspritzen in mehreren Spritzgussvorgängen zeitlich hintereinander durchgeführt werden kann.
Zur Ausbildung der vollständigen Antenne können Teile der Antenne jedoch auch durch andere Verfahren bzw. auf andere Art und Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann ein fertiges Spritzgussteil, herstellt aus einer speziellen Spritzgussmasse, die metallische Bestandteile und/oder spezielle Polymere enthält, nachträglich mittels Laser bearbeitet werden und durch den Laser ein dreidimensionales Antennenlayout auf der Oberfläche des Spritzgussteils erzeugt werden. Durch die Einwirkung des Lasers findet ein Aktivieren und/oder Freilegen/Ablatieren von Spritzgussmaterial statt, welches in einem anschließenden Metallisierungsprozess, beispielsweise Galvanisieren, als Haftschicht für zusätzliche, leitfähige Metallschichten dienen, die dann als elektrisch leitfähige Leiterbahnen einer Antenne fungieren. Alternativ oder zusätzlich können Teile der Antenne über herkömmliche Ätz- oder Waschmasken-Demetallisierungsverfahren aus einer weitgehend vollflächigen Metallfläche hergestellt sein und als Folienkörper vorliegen. Diese nach anderen Verfahren hergestellten Antennenteile liegen auch als Folienkörper vor und können gemeinsam mit den erfindungsgemäßen Folienkörpern gemeinsam in eine Spritzgussform eingelegt und hinterspritzt werden, wie vorher beschrieben.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass hierdurch die Gefahr von Rissen in den elektrisch leitfähigen Schichten, die durch mechanische Spannungen und/oder zu starke Verdehnungen initiiert werden können, dann durch eine „Aufteilung/Segmentierung” einer geometrisch bezüglich von Biegeradien und Biegewinkeln kritischen dreidimensionalen Formgestaltung in mehrere in Bezug auf diesen Punkt „unkritische” geometrische Formgebungen minimiert werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, die geometrische dreidimensionale Form der Antenne derart in mehrere Teilbereiche oder Segmente aufzuteilen, dass die Verdehnung der elektrisch leitfähigen Schichten an keiner Stelle der jeweiligen ersten und zweiten Folienkörper höher als 1%, bevorzugt höher als 0,5% ist. Die einzelnen Teilbereiche werden dann unterschiedlichen ersten und zweiten Folienkörpern zugeordnet.
Die Konturen der Spritzgussform und/oder der ersten Tiefziehform und die Formgebung der ersten Antennenstruktur wird bevorzugt so gewählt, dass die Formgebung der ersten Antennenstruktur eine Abbildung der dreidimensionalen Antenne oder eines Teils der dreidimensionalen Antenne auf eine zweidimensionale, durch die Konturen der Spritzgussform bestimmte Mantelfläche entspricht.
Wird – wie oben beschrieben – die Antenne von mehreren Folienkörpern gebildet, so werden die Konturen der Spritzgussform und/oder der ersten und der ein oder mehreren zweiten Tiefziehformen und die Formgebung der ersten und ein oder mehreren zweiten Antennenstrukturen entsprechend gewählt. Die dreidimensionale Antenne wird – wie oben beschrieben – in mehrere Teile unterteilt. Die Formgebung der mindestens ersten und der ein oder mehreren zweiten Antennenstrukturen wird so gewählt, dass sie jeweils einer Abbildung des jeweils zugeordneten Teils der mindestens einen dreidimensionalen Antenne auf eine zweidimensionale Mantelfläche entspricht. Die Spritzgussform wird so ausgeformt, dass sie einen Bereich aufweist, dessen Konturen der Außenkontur der dreidimensionalen Antenne oder eines Teilbereichs der dreidimensionalen Antenne entsprechen, sodass die oben beschriebene Abbildung einer Abbildung auf die durch die Kontur der Spritzgussform bestimmte Mantelfläche entspricht. Die Kontur der ersten und der ein oder mehreren zweiten Tiefziehformen werden entsprechend gewählt, dass zumindest ein Bereich der jeweiligen Tiefziehform eine Kontur besitzt, die der Außenkontur des jeweils zugeordneten Teils der dreidimensionalen Antenne entspricht. Weiter ist es hierbei auch möglich, dass durch die erste und die ein oder mehreren zweiten Tiefziehformen nicht eine vollständige Verformung entsprechend der Kontur der dreidimensionalen Antenne erfolgt, sondern hierdurch lediglich eine Vorverformung erfolgt. Die Vorverformung wird hierbei vorzugsweise so gewählt, dass eine Verformung von 40 bis 90% der endgültigen Verformung erzielt wird.
Es ist in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn der erste verformte Folienkörper und die ein oder mehreren zweiten verformten Folienkörper vor dem Einlegen in die Spritzgussform mindestens bereichsweise zusammengeheftet werden. Das Zusammenheften kann hierbei beispielsweise durch Verkleben, durch Verlöten oder durch mechanisches Heften, z. B. mittels Nieten erfolgen. Kombinationen verschiedener Verfahren und Prozesse, wie auch der Einsatz von unterschiedlichen Heftmaterialien sind in diesem Zusammenhang auch möglich.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden der erste und die ein oder mehreren zweiten Folienkörper mittels in der Spritzgussform ausgeformter Registrierungspins zueinander ausgerichtet.
Für diesen Fall ist es bevorzugt, dass der erste und/oder die ein oder mehreren zweiten Folienkörper vorzugsweise Bereiche aufweisen, die so ausgeformt und/oder ausgerichtet sind, dass beim Eingreifen der Registrierungspins in diese Bereiche eine optimale Ausrichtung und Positionierung des ersten und/oder der ein oder mehreren zweiten Folienkörper zueinander erfolgt.
Die oben benannten Bereiche können dabei in Form Durchbrechungen, z. B. Stanzlöcher, Kerben, oder als Vertiefungen oder als Kombinationen dieser ausgebildet sein.
Es ist in diesem Zusammenhang auch möglich, dass andere Verfahren, (beispielsweise unter dem Einsatz von Registrierungsmarken mit entsprechender Vakuumtechnik und Sensortechnik) zum Einsatz kommen, um die einzelnen Folienkörper zueinander auszurichten und vor dem Hinterspritzen zu positionieren Die Registrierungsmarken können auf den Folienkörpern und/oder an der Spritzgussform angeordnet sein. Die die Registrierungsmarken detektierenden Sensoren können an Zuführ- oder Abführeinrichtungen für die Folienkörper und/oder an der Spritzgussform vorgesehen sein.
Vorzugsweise wird dabei in den vorgesehenen und vordefinierten Stellen des Überlappungsbereiches zwischen den verformten ersten und zweiten Folienkörpern ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Kleber zur Ausbildung einer elektrischen Kontaktierung zwischen den überlappenden Folienkörpern aufgebracht.
Die Aufbringung des elektrisch leitfähigen Klebers oder Lotes kann hierbei vor oder nach dem Einlegen des jeweiligen Folienkörpers in die Spritzgussform erfolgen.
Vorzugsweise wird hierbei ein hitzeaktivierbarer elektrisch leitfähiger Kleber bzw. ein Niedertemperaturlot verwendet, dessen Erweichungstemperatur so gewählt ist, dass der Kleber bei den beim Hinterspritzen auftretenden Temperaturen aufschmilzt und eine elektrisch leitfähige Kontaktierung zwischen elektrischen Kontaktelementen der überlappenden Folienkörper ausbildet.
Eine Kontaktierung zwischen den einzelnen Folienkörpern kann in bestimmten Fällen auch über die Spritzgussmasse in vorbestimmten Bereichen des Bauelementes erfolgen, wenn diese nach dem Aushärten leitfähig ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Hinterspritzung des gesamten Bauteils in mehreren Schritten erfolgt und zwar in der Art und Weise, dass im ersten Schritt die Kontaktierung bzw. Kontaktierungen und in einem zweiten Schritt die Hinterspritzung des restlichen Bauteils unter dem Einsatz mindestens einer nicht leitfähigen Spritzgussmasse erfolgt.
Erfindungsgemäß werden die überlappenden Folienkörpern beim Hinterspritzen dadurch elektrisch kontaktiert, dass die Folienkörper derart zueinander ausgerichtet in die Spritzgussform eingelegt werden, dass sich die Oberflächen der Kontaktelemente der ersten und zweiten Antennenstruktur mindestens bereichsweise berühren.
Durch die beim Hinterspritzen auftretenden Drücke und/oder die hierdurch bewirkte Erweichung der umgebenden Schichten des Antennen-Bauelements werden die mindestens bereichsweise sich berührenden Kontaktelemente entsprechend so zusammengepresst und zueinander ausgerichtet, dass eine sichere galvanische, elektrisch leitfähige Kontaktierung der Kontaktelemente erzielt wird.
Es hat sich in diesem Fall als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn obige Kontaktelemente eine erhöhte Oberflächen-Rauhigkeit oder Porosität aufweisen, um ein mechanisches Ineinandergreifen der Kontaktstellen während des Hinterspritzens durch den erhöhten Anpressdruck zumindest teilweise zu ermöglichen. Die Oberflächen-Rauhigkeit oder Porosität weist dabei Erhebungen und/oder Vertiefungen mit Größen im Bereich von 0,01 μm bis 250 μm, bevorzugt zwischen 10 μm und 50 μm auf. Der Anpressdruck während des Hinterspritzens beträgt ungefähr 800 bis 3000 bar.
Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn die Kontaktelemente strukturiert oder segmentiert in der Art und Weise aufgebaut sind, dass eine Abfolge von leitenden Bereichen und von nicht leitenden, aufschmelzenden, d. h. freiliegenden und nicht mit Kontaktelementen bedeckten Bereichen des Folienkörpers vorliegt, wodurch der Verbund zwischen Spritzgussmaterial und Folienkörper im gesamten Bereiche der Kontaktelemente erhöht und die Stabilität des Kontaktelements und letztendlich des Antennen-Bauelementes verbessert wird.
Es ist möglich, wenn die Kontaktelemente nach dem Hinterspritzen zusätzlich mindestens bereichsweise zusammengeheftet werden. Das Zusammenheften kann hierbei beispielsweise durch Verkleben, durch Verlöten oder durch mechanisches Heften, z. B. mittels Nieten erfolgen. Kombinationen verschiedener Verfahren und Prozesse, wie auch der Einsatz von unterschiedlichen Heftmaterialien sind in diesem Zusammenhang auch möglich.
Es ist möglich, das Antennen-Bauelement nach dem Thermoformen und/oder nach dem Hinterspritzen zumindest im Bereich der leitfähigen Schicht mit einer zusätzlichen leitfähigen Verstärkungsschicht zu versehen und insbesondere galvanisch nachzuverstärken. Das Aufbringen der leitfähigen Verstärkungsschicht kann so beispielsweise durch stromloses oder strombehaftetes Galvanisieren erfolgen.
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Durchkontaktierungen durch die erste und/oder ein oder mehrere der zweiten Trägerfolien sowie jeweils zugeordnete Kontaktelemente vorgesehen, die auf der der jeweiligen ersten bzw. zweiten elektrisch leitfähigen Schicht entgegengesetzte Seite der jeweiligen ersten bzw. zweiten Trägerfolie ausgebildet sind. Mittels derartiger Durchkontaktierungen ist es zum einen möglich, die Folienkörper in beliebiger Orientierung der Schichtabfolge des Folienkörpers in die Spritzgussform einzulegen. Zum anderen es jedoch auch möglich, die sich überlappenden Folienkörper in entgegengesetzter Orientierung der Schichtenabfolge der Folienkörper in die Spritzgussform einzulegen, sodass auf das Einbringen von Durchkontaktierungen verzichtet werden kann.
Vorzugsweise werden der erste Folienkörper und/oder ein oder mehrere der zweiten Folienkörper vor dem Einlegen in die Spritzgussform mindestens bereichsweise zugeschnitten.
Die Schnittlinien werden hierbei vorzugsweise so gewählt, dass die überlappenden Folienkörper lediglich in den Bereichen der Kontaktelemente überlappen.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Schnittlinien vorzugsweise so zu wählen, dass die überlappenden Folienkörper im Bereich der Kontaktelemente sowie in dazu benachbarten Bereichen überlappen. In diesen benachbarten Bereichen kann das Material des Folienkörpers mit dem Spritzgussmaterial ganz oder teilweise verschmelzen, wodurch ein verbesserter mechanischer Verbund insbesondere der Kontaktelemente erreicht werden kann.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die mindestens erste und/oder die ein oder mehreren zweiten elektrisch leitfähigen Schichten mindestens eine metallische Schicht und eine zwischen der metallischen Schicht und der Trägerfolie angeordnete mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht.
Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Anordnung der mindestens einen derartigen elektrisch leitfähigen Lackschicht, die zwischen der Trägerfolie und der mindestens einen metallischen Schicht angeordnet ist, eine erhebliche Verringerung der Ausschussquoten und Verbesserung der Güte der dreidimensionalen Antenne erzielt werden kann.
Letzteres insbesondere dann, wenn Konturformen der dreidimensionalen Antenne vorliegen, die enge Kurvenradien und größere Raumwinkel aufweisen.
Die mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht wirkt hier wohl zum einen als eine Art „Gleitfilm”, welcher während des Thermoformingprozesses eine gewisse Relativbewegung des deutlich spröderen Metallfilms gegenüber der Trägerfolie zulässt und letztendlich zu einer Verminderung der gesamten Scherkräfte zwischen den Schichten und der Spannungen führt.
Darüber hinaus werden wohl in der mindestens einen Metallschicht auftretende Mikrorisse durch die elektrisch leitfähigen Eigenschaften der mindestens einen elektrisch leitfähigen Lackschicht so überbrückt, dass auch beim Auftreten solcher Mikrorisse die Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schicht nur unerheblich verringert wird.
Die mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht wird vorzugsweise auf die jeweilige Trägerfolie, d. h. die erste und/oder die ein oder mehreren zweiten Trägerfolien bereits in Form der ersten beziehungsweise der jeweiligen zweiten Antennenstrukturen appliziert, z. B. aufgedruckt und anschließend die metallische Schicht aufgebracht.
Die mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht weist bevorzugt ein elektrisch leitfähiges Polymer und/oder ein polymeres Bindemittel mit elektrisch leitfähigen Partikeln auf. Die elektrisch leitfähigen Partikel sind hierbei in die Polymermatrix des Bindemittels eingebunden. Es ist hierbei auch möglich, dass die elektrisch leitfähige Lackschicht sowohl elektrisch leitfähige Polymere als auch elektrisch leitfähige Partikel aufweist.
Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn das mindestens eine polymere Bindemittel und/oder das mindestens eine elektrisch leitfähige Polymer ein thermoplastisches Polymer umfasst. Hierdurch wird bewirkt, dass die mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht während des Thermoformens mindestens bereichsweise erweicht und somit im Bereich enger Biegeradien oder großer Biegewinkel der metallischen Schicht von der metallischen Schicht teilweise verdrängt werden kann. Hierdurch wird das Auftreten von Verdehnungen und Spannungen in der gesamten metallischen Schicht während des Thermoformens begrenzt oder verringert und damit das Auftreten von Mikrorissen in der Metallschicht weiter minimiert. Hierdurch kann die Ausschussquote bei der Herstellung des Antennen-Bauelements weiter verringert werden.
Vorzugsweise werden die Bestandteile der elektrisch leitfähigen Lackschicht, insbesondere die der elektrisch leitfähigen Lackschicht zugesetzten Polymere derart gewählt, dass die Bindemittelkomponenten der elektrisch leitfähigen Lackschicht eine Glasübergangstemperatur im Bereich von –100°C bis 200°C, weiter bevorzugt von 20°C bis 150°C aufweisen.
Vorzugsweise weist die elektrisch leitfähige Lackschicht einen Bindemittelanteil von 1 bis 90 Gewichtsprozent, bevorzugt von 15 bis 45 Gewichtsprozent und einen Anteil von leitfähigen Partikeln von 10 bis 99 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt von 55 bis 85 Gewichtsprozent in der Trockenmasse auf.
Die metallische Schicht weist bevorzugt eine Schichtdicke von 0,05 μm bis 100 μm, weiter bevorzugt von 1 μm bis 15 μm auf.
Die elektrisch leitfähige Lackschicht weist bevorzugt eine Schichtdicke von 0,05 μm bis 150 μm, weiter bevorzugt von 1 μm bis 20 μm auf. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einer derartigen Wahl der Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Lackschicht der Ausschuss – wohl bedingt durch die oben beschriebenen Effekte – weiter verringert werden kann.
Weiter ist es bevorzugt, dass der erste Folienkörper und/oder die ein oder mehreren zweiten Folienkörper aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht bzw. zweiten elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Trägerfolie bzw. der jeweiligen zweiten Trägerfolie bestehen. Durch den Verzicht auf weitere Schichten in dem in die Tiefziehform eingelegten Folienkörper wird die Verdehnung der elektrisch leitfähigen Schichten beim Thermoformen weiter verringert, wodurch der Ausschuss weiter gesenkt werden kann.
Diese Vorteile werden weiter auch dadurch bewirkt, dass die Folienkörper in die Tiefziehformen derart eingelegt werden, dass die Trägerfolie zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der Tiefziehform angeordnet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter zu Hilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Folienkörpers.
2 zeigt eine Schnittdarstellung zweier mittels Thermoformen verformter Folienkörper.
3a zeigt eine Schnittdarstellung eines Antennen-Bauelements.
3b zeigt eine Draufsicht auf das Antennen-Bauelement nach 3a.
1 zeigt einen Folienkörper 10 mit einer Trägerfolie 11 und einer elektrisch leitfähigen Schicht 12.
Die Trägerfolie 11 besteht aus einer thermoplastischen Kunststofffolie mit einer Schichtdicke zwischen 6 μm und 300 μm, weiter bevorzugt zwischen 50 μm und 200 μm. Die Formulierung der Trägerfolie 11 wird bevorzugt so gewählt, dass die Glasübergangstemperatur der Kunststofffolie 11 zwischen 10 und 200°C, weiter bevorzugt zwischen 20 und 150°C liegt. Die Trägerfolie besteht bevorzugt aus PET, BOPP, PVC, PC, PET-PC, Polypropylen, ABS, Polystyrol, ABS-PC, PMMA. Die Trägerfolie kann als einschichtiges Material oder als Materialverbund, z. B. als Laminat mehrerer Einzelfolien vorliegen und/oder mit einer oder mehreren Lackschichten beschichtet sein. Die Lackschichten können beispielsweise Haftvermittlerschichten sein oder Schutzschichten oder Schichten zur Verringerung der elektrostatischen Aufladung der Trägerfolie.
Die elektrisch leitfähige Schicht 12 besteht in dem Ausführungsbeispiel nach 1 aus einer metallischen Schicht 13 und einer Schicht 14 aus einem elektrisch leitfähigen Polymer.
Bei dem Metall der Metallschicht 13 handelt es sich vorzugsweise um Kupfer. Weiter kann beispielsweise als Metall für die Metallschicht 13 auch Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Platin, Zink, Zinn, Eisen, Chrom, Wismut, Silber, Titan, Palladium, Platin, Tantal eine Legierung der dieser Metalle; Gemische dieser Metalle und/oder Schichtsysteme dieser Materialien gewählt werden. Die Schichtdicke der Metallschicht 13 beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 μm und 100 μm, weiter bevorzugt zwischen 1 μm und 15 μm. In diesem Zusammenhang ist es auch vorgesehen, dass andere leitfähige Materialien oder Materialsysteme (z. B. mittels Graphit, Graphen Nanomaterialien etc.) zur Ausbildung der Schicht 13 eingesetzt werden können.
Die elektrisch leitfähige Lackschicht besteht bevorzugt aus einem Lack enthalten ein polymeres Bindemittel und in die Primärmatrix eingebundene elektrisch leitfähige Partikel. Die elektrisch leitfähigen Partikel mit beliebiger Geometrie aus jedem beliebigen elektrisch leitfähigen Material, aus Mischungen verschiedener elektrisch leitfähiger Materialien oder auch aus Mischungen von elektrisch leitfähigen und nicht elektrisch leitfähigen Materialien sein. Geeignete elektrisch leitfähige Materialien sind zum Beispiel Graphit, Graphene oder Kohlenstoffnanoröhrchen, elektrisch leitfähige Metallkomplexe, leitfähige organische Verbindungen oder leitfähige Polymere oder Metalle, vorzugsweise Zink, Nickel, Kupfer, Zinn, Kobalt, Mangan, Eisen, Magnesium, Blei, Chrom, Wismut, Silber, Geld, Aluminium, Titan, Palladium, Platin, Tantal sowie Legierungen hiervon oder Metallgemische, die mindestens eines dieser Metalle enthalten. Geeignete Legierungen sind beispielsweise CuZn, CuSn, CuNi, CuAg, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo und ZnMn. Insbesondere bevorzugt sind Aluminium, Eisen, Kupfer, Silber, Nickel, Zink, Zinn, Kohlenstoff sowie deren Mischungen. Vorzugsweise besitzen die elektrisch leitfähigen Partikel einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 100 μm, bevorzugt von 0,005 bis 10 μm. Die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Partikel kann zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen sein. Geeignete Beschichtungen können anorganisch oder organisch sein. Das elektrisch leitfähige Partikel kann auch mit einem Metall oder einem vollständig oder teilweise oxidierten Metalloxid beschichtet sein. Sollten zwei oder mehr unterschiedliche Metalle die elektrisch leitfähigen Partikel bilden, so kann dies durch eine Mischung dieser Metalle erfolgen. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn die Metalle ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Eisen, Kupfer, Silber, Nickel, Zink und Zinn. Die elektrisch leitfähigen Partikel können jedoch auch ein erstes Metall und ein zweites Metall enthaften, bei dem das zweite Metall in Form einer Legierung (mit dem ersten Metall oder einem oder mehreren anderen Metallen) vorliegt, oder die elektrisch leitfähigen Partikel enthalten zwei unterschiedliche Legierungen. Neben der Auswahl der elektrisch leitfähigen Partikel hat die Form der elektrisch leitfähigen Partikel einen Einfluss auf die Eigenschaften der Dispersion nach einer Beschichtung. im Hinblick auf die Form sind zahlreiche dem Fachmann bekannte Varianten möglich. Die Form der elektrisch leitfähigen Partikel kann beispielsweise nadelförmig, zylindrisch, plattenförmig oder tropfenförmig oder kugelförmig sein.
Der Bindemittelanteil der getrockneten Lackschicht 14 beträgt bevorzugt zwischen 1 und 90 Gewichtsprozent. Der Anteil der elektrisch leitfähigen Partikel in der getrockneten Lackschicht 14 beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 99 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt zwischen 55 und 85 Gewichtsprozent.
Das polymere Bindemittel umfasst vorzugsweise folgende Stoffe oder eine Kombination folgender Stoffe: thermoplastische Polymere, Lösemittel oder Lösemittelgemische, Katalysatoren, Additive, Dispergiermittel, Füllstoffkomponenten, Verarbeitungshilfsmittel und Stabilisatoren wie z. B. UV-Stabilisatoren, Schmiermittel, Korrosionsinhibitoren und Flammschutzmittel. Lösemittel, Dispergiermittel und Füllstoffkomponenten dienen vor allem zur besseren Verarbeitbarkeit der elektrisch leitfähigen Lackschicht beim Aufbringen als Schicht auf die Trägerfolie. Vorzugsweise enthält das polymere Bindemittel thermoplastische Polymere, wie beispielsweise Acrylate, Acrylatharze, Cellulosederivate, Methacrylate, Methacrylatharze, Melamin und Aminoharze, Polyalkylene, Polyimide, Epoxidharze, modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, polyfunktionelle Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Vinylether, und Phenolharze, Phenoxyharze, Polyurethane, Polyester, Polyvinylacetale, Polyvinylacetate, Polystyrole, Polystyrol-Copolymere, Polystyrolacrylate, Styrol-Butadien-Blockcopolymere, Triazin-Harze, Bismaleimid-Triazin-Harze (BT), Alkylenvinylacetate und Vinylchlorid-Copolymere, Polyamide sowie deren Copolymere oder Polyurethane, Polyester. Weiterhin können Mischungen zweier oder mehrerer dieser Polymere das polymere Bindemittel bilden.
Der Anteil der thermoplastischen Polymere beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 100 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt zwischen 50 und 90 Gewichtsprozent des Bindemittels.
Die elektrisch leitfähige Schicht 14 kann beispielsweise folgende Formulierung aufweisen:

2 Gew.% Zusatzstoffe

70 Gew.% metallische Komponente in Form von metallischer Partikel

28 Gew.% Bindemittelgemisch, welches zu 90 Gewichtsprozent aus einem

Thermoplasten besteht
Die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Lackschicht 14 beträgt bevorzugt zwischen 0,1 μm und 100 μm, weiter bevorzugt zwischen 1 μm und 20 μm.
Weiter ist es auch möglich, dass die elektrisch leitfähige Lackschicht 14 aus elektrisch leitfähigen Polymer, beispielsweise PEDOT: PSS System (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) besteht.
In diesem Fall beträgt die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Lackschicht 14 bevorzugt zwischen 5 μm und 120 μm, weiter bevorzugt zwischen 10 μm und 20 μm.
Weiter ist es auch möglich, dass zwischen der metallischen Schicht 14 und der Trägerfolie 11 nicht nur eine elektrisch leitfähige Lackschicht, sondern auch zwei oder mehrere elektrisch leitfähige Lackschichten angeordnet sind. Vorzugsweise bestehen diese elektrisch leitfähigen Lackschichten hierbei aus unterschiedlichem Material oder Materialsystemen, beispielsweise eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Polymer kombiniert mit einer Schicht aus einem Bindemittel mit in die Bindemittelmatrix eingebundenen elektrisch leitfähigen Partikel. Die unterschiedlichen Lackschichten können hierbei übereinander, nebeneinander oder auch partiell überlappend angeordnet sein.
Im Weiteren ist es auch möglich, dass die elektrisch leitfähige Schicht 12 lediglich aus einer Schicht, beispielsweise einer metallischen Schicht oder einer Schicht aus einem elektrisch leitfähigem Lack gebildet ist, die insbesondere wie oben in Bezug auf die Schichten 13 und 14 ausgeführt ausgebildet sind. Weiter ist es auch möglich, dass die elektrisch leitfähige Schicht 12 aus zwei oder mehr metallischen Schichten besteht, welche insbesondere unterschiedliche Schichtdicken besitzen und/oder aus unterschiedlichen Metallen bestehen und in unterschiedlichster Art zu einander angeordnet sein können.
Die elektrisch leitfähige Schicht 12 wird auf der Trägerfolie in Form einer Antennenstruktur ausgeformt. Hierzu wird beispielsweise auf die Trägerfolie 11 die elektrisch leitfähige Lackschicht 14 in Form der Antennenstruktur aufgedruckt, beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens, Tiefdruckverfahrens, Offsetdruckverfahrens, Sprühverfahren, mittels Inkjet-Printing oder auch Prägeverfahren. Nach dem Trocknen der Lackschicht 14 – sofern eine Trocknung notwendig ist – wird sodann die Metallschicht 13 aufgebracht. Hierbei ist es möglich, dass die Metallschicht 13 nur im Bereich der elektrisch leitfähigen Lackschicht 14 beispielsweise durch ein Bedampfungsverfahren aufgebracht wird, oder die metallische Schicht 13 vollflächig auf der Trägerfolie 11 aufgebracht wird, beispielsweise mittels Vakuumbedampfen oder Sputtern, und sodann in den Bereichen wieder entfernt wird, die außerhalb der Antennenstruktur angeordnet sind. Hierbei ist es auch möglich, dass auch die elektrisch leitfähige Lackschicht 14 vollflächig auf die Trägerfolie 14 aufgebracht wird und sodann anschließend zusammen mit dem darüberliegenden Bereich der Metallschicht 13 wieder entfernt wird. Das Entfernen der Schicht 13 bzw. der Schichten 13 und 14 kann beispielsweise mittels mechanischer Ablation, mittels Laserablation oder mittels Ätz-Verfahren oder Wasch-Verfahren erfolgen. Bei Einsatz eines Ätz-Verfahrens wird beispielsweise ein Ätzmittel oder Ätzresist in einer Negativform bzw. in einer Positivform zur Antennenstruktur aufgetragen.
Bei einem Wasch-Verfahren wird vor Aufbringung der Schichten 13 bzw. der Schichten 13 und 14 ein Waschlack in negativer Form der Antennenstruktur aufgedruckt und nach Aufbringen der Schichten 13 und 14 in einem Wasch-Verfahren zusammen mit den darüberliegenden Bereichen der Schicht 13 bzw. der Schichten 13 und 14 in einem Waschprozess wieder entfernt.
Weiter ist es auch möglich, dass die Schichten 13 und 14 eine unterschiedliche Formgebung besitzen, beispielsweise die Schicht 14 die Schicht 13 überragt.
Die Formgebung der Antennenstruktur wird hierbei so gewählt, dass sie der zweidimensionalen Mantelfläche der gewünschten dreidimensionalen Antenne bzw. eines Teils der gewünschten dreidimensionalen Antenne entspricht. Die dreidimensionale Kontur der dreidimensionalen Antenne bzw. des Teils der dreidimensionalen Antenne wird so mittels einer entsprechenden Abbildungsfunktion auf die entsprechend zweidimensionalen Mantelflächen abgebildet.
Dazu wird die dreidimensionale Antenne hierbei in zwei oder mehr Teile unterteilt, wie bereits oben ausgeführt. Zur Aufteilung der dreidimensionalen Antenne in Teilantennen werden bevorzugt die Verdehnungen der jeweiligen Antennenstruktur bei der späteren Verformung der Folienkörper berechnet und hierbei die Aufteilung derart vorgenommen, dass die Verdehnung die elektrisch leitfähige Schicht an jeder Stelle der Antennenstruktur geringer als 1% ist.
Nach Aufteilung der dreidimensionalen Antenne in zwei oder mehr Teilantennen wird für jede der Teilantennen die zugeordnete Antennenstruktur – wie oben beschrieben – berechnet und für jede der Teilantennen ein Folienkörper entsprechend dem Folienkörper 10 gefertigt, dessen elektrisch leitfähige Schicht entsprechend der jeweiligen Antennenstruktur ausgeformt ist. Das Material der Trägerfolie kann dabei für alle Folienkörper identisch sein oder es können auch jeweils Trägerfolien eingesetzt werden, die aus verschiedenen Materialien bestehen und unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen.
Diese zwei oder mehrere Folienkörper werden sodann jeweils in eine zugeordnete Tiefziehform eingelegt und sodann beispielsweise in einem Thermoform-Prozess gemäß den Konturen der jeweiligen Tiefziehformbeispielsweise unter Einsatz von Hitze und eines Vakuums verformt. Die Tiefziehform weist hierzu vorzugsweise ein oder mehrere Öffnungen zur Anlegung des Vakuums sowie ein entsprechend ausgebildete Gegenform auf, die von der Tiefziehform in entgegengesetzten Seiten zum Verformen des Folienkörpers in die Tiefziehform gepresst wird. Beim Thermoforming-Prozess wird der Folienkörper hierbei vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 50°C und 150°C, weiter bevorzugt zwischen 50°C und 80°C erhitzt. Dies kann beispielsweise mittels einer entsprechenden Heizeinrichtung durchgeführt werden, welche den Folienkörper mittels Wärmestrahlung erhitzt und/oder die Tiefziehform und/oder die Gegendruckform entsprechend erhitzt.
Nach Erkalten besitzen die Folienkörper eine dreidimensionale Formgebung gemäß den Konturen der jeweils verwendeten Tiefziehform.
In 2 sind beispielhaft zwei derart verformte Folienkörper 10' und 20' gezeigt, wobei der Folienkörper 10' dem durch Thermoformen verformten Folienkörper 10 nach 1 mit der Trägerfolie 11 und der elektrisch leitfähigen Schicht 12 entspricht.
Der verformte Folienkörper 20' weist – wie oben bereits ausgeführt – ebenfalls eine Trägerfolie, nämlich die Trägerfolie 21, und eine elektrisch leitfähige Schicht, nämlich die elektrisch leitfähige Schicht 22 auf. Im Weiteren weist der Folienkörper 20' eine Durchkontaktierung 23 auf. Diese Durchkontaktierung wurde bereits vor verformen des Folienkörpers in den Folienkörper eingebracht, indem beispielsweise an der entsprechenden Stelle eine Ausnehmung in die Trägerfolie 21 eingebracht worden ist, beispielsweise mittels Stanzen oder mittels eines Lasers, und anschließend mit elektrisch leitfähigem Material verfüllt worden ist. Diese Durchkontaktierung 23 bildet auf der der elektrisch leitfähigen Schicht 22 gegenüberliegenden Oberfläche der Trägerfolie 21 ein Kontaktelement aus, welches wie im folgenden beschrieben, dann die Antennenstruktur des Folienkörpers 20' mit der Antennenstruktur des Folienkörpers 10' kontaktiert.
Der mittels des Thermoform-Prozesses verformte Folienkörper wird sodann in eine Spritzgussform eingelegt und mit der mindestens einen Spritzguss-Material hinterspritzt. Da – wie oben ausgeführt – die dreidimensionale Antenne in zwei oder mehrere Teile aufgeteilt worden ist und so zwei oder mehr verformte Folienkörper hierfür hergestellt worden sind, so werden die zwei oder mehr verformten Folienkörper in die Spritzgussform eingelegt. Dies wird im Folgenden anhand der verformten Folienkörper 10' und 20' erläutert:
Die verformten Folienkörper 10' und 20' werden in eine Spritzgussform eingelegt, deren Kontur in einem Bereich der Außenkontur der dreidimensionalen Antenne entspricht. Die Folienkörper 10' und 20' werden hierbei derart zueinander ausgerichtet in die Spritzgussform eingelegt, dass sie sich bereichsweise überlappen und in den vorgesehenen bzw. vordefinierten Stellen des Überlappungsbereiches elektrisch miteinander kontaktieren.
Hierzu weist die Spritzgussform vorzugsweise Registrierungs-Stifte auf, welche entsprechend angeordneten Löchern in den Folienkörpern 10' und 20' zugeordnet sind. So weist beispielsweise wie in 3b gezeigt die Trägerfolie 11 zwei Registrierlöcher 16 und die Trägerfolie 21 zwei Registrierlöcher 26 auf. Die Registrierlöcher 16 und 26 sind hierbei so auf der jeweiligen Trägerfolie 11 bzw. 21 angeordnet, dass dann eine optimale Ausrichtung der Folienkörper 10' und 20' in der gewünschten Weise zueinander in der Spritzgussform erfolgt, wenn die Registrierstifte der Spritzgussform durch die Löcher 16 und 26 geführt sind.
Der Durchmesser der Registrierlöcher 16 und 26 beträgt hierbei vorzugsweise zwischen 0,1 und 8 mm; bevorzugt zwischen 1 und 3 mm.
Wie in den Figuren 3a und 3b gezeigt, sind bei dieser Anordnung der Folienkörper 10' und 20' die in Form einer Antennenstruktur 15 bzw. einer Antennenstruktur 25 ausgebildeten elektrisch leitfähigen Schichten 12 bzw. 22 so zueinander angeordnet, dass in dem Überlappungsbereich 14 die Rückseite der Durchkontaktierung 23 die metallische Schicht 12 kontaktiert.
Nach Schließen der Spritzgussform wird mindestens ein flüssiges Spritzguss-Material in die Form eingepresst und so die Folienkörper 20' und 30' hinterspritzt, wobei ein Trägerelement 30 ausgebildet wird. Das Trägerelement 30 stellt zum einen die mechanische Verbindung zwischen den Folienkörpern 20' und 10' bereit und verleiht im Weiteren dem Antennen-Bauelement 1 eine gewisse mechanische Stabilität, um die dreidimensionale Ausbildung der durch die Antennenstrukturen 15 und 25 gebildeten dreidimensionalen Antenne 3 auch bei höheren mechanischen Einwirkungen von außen aufrecht zu erhalten.
Die Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Schichten 12 und 22 kann hierbei bereits durch das Aufeinanderpressen der Oberflächen der einander zugeordneten Kontaktelemente dieser beiden elektrisch leitfähigen Schichten währen des Spritzgussvorgangs erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass noch zusätzlich in dem Bereich der mindestens einen Kontaktierung mindestens ein elektrisch leitfähiger Kleber oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Lot auf den Folienkörper 10' und/oder 20' aufgebracht wird. Vorzugsweise wird der mindestens eine elektrisch leitfähige Kleber und/oder das mindestens eine elektrisch leitfähige Lot hier vor Einbringen der Folienkörper 10' und 20' in die Spritzgussform auf die entsprechenden Stellen aufgebracht. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dann während des Spritzguss-Prozesses durch Aufschmelzen des mindestens einen elektrisch leitfähigen Klebers bzw. Lots durch den Temperatureintrag der erhitzten Spritzguss-Masse.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Folienkörper 10' und 20' bereits vor Einlegen in die Spritzgussform zusammengeheftet werden und bereits hierbei eine elektrische Kontaktierung die elektrisch leitfähigen Schichten 10 und 22 mittels eines Lots oder eines elektrisch leitfähigen Klebers erfolgt.
Als Spritzgussmaterial werden bevorzugt thermoplastische Kunststoffe, wie ABS, Polystyrol, ABS-PC, PMMA, PET, PET-PC oder auch Kombinationen dieser Materialien eingesetzt.
Nach Erkalten des Spritzgussmaterials und Entfernen der Spritzgussform ergibt sich das in 3a und 3b gezeigte Antennen-Bauelement mit dem aus einem Spritzgussmaterial gebildeten Trägerelement 30, den thermogeformten Trägerfolien 11 und 21 und den elektrisch leitfähigen Schichten 12 und 22, die jeweils gemäß der Antennenstruktur 15 bzw. 25 ausgeformt sind und über die Durchkontaktierung 23 elektrisch miteinander kontaktiert sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements (1) mit mindestens einer dreidimensionalen Antenne (2), umfassend die Schritte: Ausbildung einer in Form mindestens einer ersten Antennenstruktur (15) ausgeformten ersten elektrisch leitfähigen Schicht (12) auf einer ersten thermoplastischen Trägerfolie (11), Einlegen eines so gebildeten ersten Folienkörpers (10) mit der ersten thermoplastischen Trägerfolie (11) und der ersten in Form der mindestens einen ersten Antennenstruktur (15) ausgeformten ersten elektrisch leitfähigen Schicht (12) in eine erste Tiefziehform und Thermoformen des ersten Folienkörpers gemäß den Konturen der ersten Tiefziehform. Einlegen des derart verformten ersten Folienkörpers (10') in eine Spritzgussform und Hinterspritzen des verformten ersten Folienkörpers (10') mit mindestens einem Spritzgussmaterial zur Ausbildung eines Trägerelements, wobei ein oder mehrere zweite Folienkörper (20) durch Ausbildung jeweils einer in Form mindestens einer jeweiligen zweiten Antennenstruktur (25) ausgeformten jeweiligen zweiten elektrisch leitfähigen Schichten (22) auf einer jeweiligen zweiten thermoplastischen Trägerfolie (21) ausgebildet werden, die ein oder mehreren zweiten Folienkörper (20) in eine jeweilige zweite Tiefziehform eingelegt werden und der jeweilige zweite Folienkörper gemäß den Konturen der jeweiligen zweiten Tiefziehform insbesondere unter Einsatz von Hitze und eines Vakuums thermogeformt wird, die derart verformten ein oder mehreren zweiten Folienkörper (20) in die Spritzgussform derart eingelegt werden, dass sich zumindest zwei der Folienkörper ausgewählt aus der Gruppe erster und zweite Folienkörper (10', 20') bereichsweise überlappen und an vorgesehenen oder vordefinierten Stellen in dem Überlappungsbereich elektrisch miteinander kontaktierbar sind, und der erste und die ein oder mehreren zweiten Folienkörper mit dem Spritzgussmaterial zur Ausbildung des Trägerelements (30) hinterspritzt werden, wobei die vorgesehenen oder vordefinierten Stellen der überlappenden Folienkörper (10', 20') beim Hinterspritzen dadurch elektrisch kontaktiert werden, dass die Folienkörper derart zueinander ausgerichtet in die Spritzgussform eingelegt werden, dass sich die Oberflächen von Kontaktelementen der ersten und zweiten Antennenstruktur (15, 25) mindestens bereichsweise berühren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoformen des ersten Folienkörpers in der ersten Tiefziehform gemäß den Konturen der ersten Tiefziehform unter Einsatz von Hitze und eines Vakuums erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Spritzgussform und/oder der ersten Tiefziehform und die Formgebung der ersten Antennenstruktur so gewählt werden, dass die Formgebung der ersten Antennenstruktur einer Abbildung der dreidimensionalen Antenne oder eines Teils der dreidimensionalen Antenne auf eine zweidimensionale, durch die Konturen der Spritzgussform bestimmten Mantelfläche entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Spritzgussform und/oder der ersten und der ein oder mehreren zweiten Tiefziehformen und die Formgebung der ersten und der ein oder mehreren zweiten Antennenstrukturen so gewählt werden, dass die Formgebung der ersten und der ein oder mehreren zweiten Antennenstrukturen jeweils einer Abbildung eines jeweils zugeordneten Teils der mindestens einen dreidimensionalen Antenne auf eine zweidimensionale, durch die Konturen der Spritzgussform bestimmten Mantelfläche entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verformten erste und die verformten ein oder mehreren zweiten Folienkörper vor Einlegen in die Spritzgussform mindestens bereichsweise zusammengeheftet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und die ein oder mehreren zweiten Folienkörper mittels in der Spritzgussform ausgeformten Registrierungspins beim Einlegen in die Spritzgussform zueinander ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in vorgesehenen oder vordefinierten Stellen im Überlappungsbereich (40) mindestens ein Lot oder mindestens ein elektrisch leitfähiger Kleber (31) zur Ausbildung mindestens einer elektrischen Kontaktierung zwischen den überlappenden Folienkörpern aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Lot oder der mindestens eine elektrisch leitfähige Kleber auf ein oder mehrere der ersten und zweiten Folienkörper (10', 20') vor Einlegen des jeweiligen Folienkörpers in die Spritzgussform aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrisch leitfähige Kleber bzw. das mindestens eine Lot (31) beim Hinterspritzen zur Ausbildung der elektrischen Kontaktierung mindestens bereichsweise aufschmilzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Durchkontaktierung (23) durch die erste und/oder mindestens eine oder mehrere der zweiten Trägerfolien (20) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Folienkörper und/oder die ein oder mehreren zweiten Folienkörper vor Einlegen in die Spritzgussform mindestens bereichsweise zugeschnitten werden.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die ein oder mehreren zweiten elektrisch leitfähigen Schichten jeweils derart ausgebildet werden, dass die jeweils erste bzw. zweite elektrisch leitfähige Schicht (12) mindestens eine metallische Schicht (13) und eine zwischen der metallischen Schicht und der jeweiligen ersten bzw. zweiten Trägerfolie (11) angeordnete mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht (14) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht (14) auf die jeweilige erste bzw. zweite Trägerfolie (11) appliziert, z. B. aufgedruckt wird und anschließend die metallische Schicht (13) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht (13) mindestens ein elektrisch leitfähiges Polymer umfasst, insbesondere mindestens ein thermoplastisches elektrisch leitfähiges Polymer umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht (14) mindestens ein polymeres Bindemittel und elektrisch leitfähige Partikel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine polymere Bindemittel thermoplastische Polymere umfasst, insbesondere die thermoplastischen Polymere in 1 bis 99 Gewichtsprozent der getrockneten elektrisch leitfähigen Lackschicht zugesetzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasübergangstemperatur der elektrisch leitfähigen Lackschicht im Bereich von –100 bis 200°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der metallischen Schicht zwischen 0,1 μm und 100 μm, bevorzugt zwischen 1 μm und 15 μm beträgt und die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Lackschicht zwischen 0,1 μm und 150 μm, bevorzugt zwischen 1 μm und 20 μm beträgt.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in die erste Tiefziehform eingelegte erste Folienkörper und/oder der jeweilige in die jeweilige zweite Tiefziehform eingelegte zweite Folienkörper aus der mindestens einen elektrisch leitfähigen ersten bzw. zweiten Schicht und der ersten Trägerfolie bzw. der zweiten Trägerfolie besteht.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder die ein oder mehreren zweiten Folienkörper in die erste bzw. zweite Tiefziehform derart eingelegt werden, dass die erste bzw. zweite Trägerfolie zwischen der ersten bzw. zweiten elektrisch leitfähigen Schicht und der Tiefziehform angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der ersten und/oder der ein oder mehreren zweiten Tiefziehformen jeweils derart ausgeformt sind, dass die Verdehnung der elektrisch leitfähigen ersten bzw. zweiten Schicht an jeder Stelle geringer als 1% ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die eine oder mehreren zweiten elektrisch leitfähigen Schichten nach dem Thermoformen und/oder nach dem Hinterspritzen galvanisch verstärkt werden,
Antennen-Bauelement (1) mit einer dreidimensionalen Antenne (2), insbesondere für Karten oder tragbare elektrische Geräte, wobei das Antennen-Bauelement (1) mindestens eine mittels Thermoformen verformte thermoplastische Trägerfolie (11, 21) jeweils mindestens eine auf der jeweiligen Trägerfolie (11, 21) ausgebildete, in Form mindestens einer Antennenstruktur (15, 25) der mindestens einen Antenne (2) ausgeformten mindestens einen elektrisch leitfähigen Schicht (12, 22) und ein Trägerelement (30) aus mindestens einem Spritzgussmaterial aufweist, wobei das Antennen-Bauelement (1) zwei oder mehrere mittels Thermoformen verformte thermoplastische Trägerfolien (11, 21) mit jeweiliger, auf der jeweiligen Trägerfolie ausgebildeter, in Form mindestens einer Antennenstruktur der mindestens einen Antennen ausgeformten mindestens einen elektrisch leitfähigen Schicht (11, 21) aufweist, zumindest zwei der Trägerfolien (11, 21) sich mindestens bereichsweise überlappen und an vorgesehenen und vordefinierten Stellen in dem Überlappungsbereich (40) die elektrisch leitfähigen Schichten (12, 22) dieser Trägerfolien (11, 21) mindestens bereichsweise elektrisch miteinander kontaktiert sind.
Antennen-Bauelement (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht (12) oder mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichten (12, 22) eine metallische Schicht (13) und eine zwischen der metallischen Schicht (13) und der jeweiligen Trägerfolie (11) angeordnete mindestens eine elektrisch leitfähige Lackschicht (14) mindestens bereichsweise aufweist.