DE10297573T5 - Intelligentes Etikett und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines intelligenten Etikettengewebes, welches intelligenten Etikettengewebe intelligente Etiketten (1) nacheinander und/oder nebeneinander angeordnet aufweist, welche ein Schaltkreismuster (2) aufweisen und einen daran angebrachten integrierten Schaltkreis (3) auf einem Chip, in welchem Verfahren ein elektrischer Kontakt zwischen dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip (3) und dem Schaltkreismuster (2) an dem intelligenten Etikett des intelligenten Etikettengewebes so ausgebildet wird, dass ein von einem separaten Trägergewebe abgetrenntes strukturelles Element (4), das den integrierten Schaltkreis auf dem Chip beinhaltet (3), elektrisch mit dem intelligenten Etikett durch mechanischen Druck verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturelle Element (4) oder das intelligente Etikett einen thermoplastischen Film (4a) aufweist, wodurch das strukturelle Element an dem intelligenten Etikett (1) im wesentlichen vollständig angebracht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines intelligenten Etiketten-Gewebes, welches Gewebe intelligente Etiketten nacheinander und/oder nebeneinander angeordnet aufweist, welche ein Schaltkreismuster aufweisen und einen daran angebrachten integrierten Schaltkreis auf einem Chip, bei welchem Verfahren ein elektrischer Kontakt zwischen dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip und dem Schaltkreismuster auf dem intelligenten Etikett des Gewebes dadurch ausgebildet wird, dass ein strukturelles Element, das von einem separaten Trägergewebe abgetrennt wird und den integrierten Schaltkreis auf dem Chip beinhaltet, durch mechanischen Druck elektrisch mit dem intelligenten Etikett verbunden wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein intelligentes Etiketten-Gewebe, das intelligente Etiketten nacheinander und/oder nebeneinander angeordnet aufweist, die ein Schaltkreismuster und ein strukturelles Element aufweisen, das einen integrierten Schaltkreis auf einem Chip aufweist, welcher elektrisch mit dem Schaltkreismuster über eine durch mechanischen Druck aufgebaute Verbindung verbunden ist.
  • Zum Anbringen eines integrierten Schaltkreises auf einem Chip so, dass er in Kontakt mit einem Schaltkreismuster gelangt, sind Verfahren zum direkten Anbringen des Chips mittels einer Flip-Chip-Technologie bekannt, oder der Chip kann so angebracht werden, dass ein separates strukturelles Element, an dessen Oberfläche der Chip angebracht ist, mit dem intelligenten Etikett verbunden wird.
  • Die auf der Flip-Chip-Technologie basierenden Verfahren haben beispielsweise die folgenden Nachteile:
    • – die Produktionslinie ist kompliziert, kostenintensiv und unbequem hinsichtlich der weiteren Entwicklung, weil alle Vorgänge in der gleichen Linie integriert sind, und
    • – die Platzierung des Chips auf dem intelligenten Etikett erfordert es, dass das verwendete Werkzeug einen langen Verfahrweg hat, und auch, dass der Chip sehr präzise an der richtigen Stelle positioniert wird.
  • Das intelligente Etikett kann auch mit einem separaten strukturellen Element versehen sein, das einen integrierten Schaltkreis auf einem Chip aufweist, aufgebracht auf ein Filmmaterial. Der elektrische Kontakt zwischen dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip und dem Schaltkreismuster des intelligenten Etiketts wird so ausgebildet, dass das Filmmaterial des separaten strukturellen Elements eine leitende Schicht aufweist, die im Zusammenhang mit der Herstellung des intelligenten Etiketts mit dem Chip verbunden wird und in Kontakt mit dem Schaltkreismuster gebracht wird, indem beide Enden des streifenartigen strukturellen Elements mit dem Schaltkreismuster verbunden werden, d.h. das strukturelle Element ist in dem Bereich zwischen seinen Enden beabstandet von dem intelligenten Etikett.
  • Bei den oben erwähnten Verfahren treten beispielsweise die folgenden Probleme auf:
    • – Bei einigen bestehenden intelligenten Etiketten verändert sich der Abstand zwischen dem strukturellen Element und dem Schaltkreismuster und gleichzeitig der Abstand zwischen dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip und dem Schaltkreismuster durch Biegen, da das strukturelle Element nicht vollständig an dem intelligenten Etikett angebracht ist, wobei die Streukapazität, die die Frequenz des elektrischen Schwingkreises beeinflusst, sich verändert, und
    • – das intelligente Etikett hat eine relativ dicke Ausgestaltung, was bei anschließenden Bearbeitungsschritten nachteilig ist.
  • Mittels des Verfahrens und des intelligenten Etikettengewebes gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die oben erwähnten Probleme zu lösen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines intelligenten Etikettengewebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das strukturelle Element oder das intelligente Etikett einen thermoplastischen Film aufweist, wodurch das strukturelle Element im wesentlichen vollständig an dem intelligenten Etikett angebracht wird. Das intelligente Etikettengewebe gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das strukturelle Element oder das intelligente Etikett einen thermoplastischen Film aufweist, wodurch das strukturelle Element im wesentlichen vollständig an dem intelligenten Etikett angebracht ist.
  • Die Verwendung des thermoplastischen Films hat z.B. die folgenden Vorteile:
    • – thermoplastische Filme können durch Aufbringen von Hitze wiederholt geformt werden,
    • – der Abstand zwischen dem strukturellen Element und dem Schaltkreismuster sowie der Abstand zwischen dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip und dem Schaltkreismuster ist fest, weil das strukturelle Element vollständig an dem intelligenten Etikett mittels des thermoplastischen Films angebracht ist, worin die Streukapazität, die die Frequenz des elektrischen Schwingkreises beeinflusst, nicht verändert werden kann, und
    • – der thermoplastische Film isoliert das Schaltkreismuster von dem Chip, so dass dieses sich nur an vorbestimmten Kontaktpunkten berühren.
  • Die Verwendung eines separaten strukturellen Elements führt z.B. zu den folgenden Vorteilen:
    • – der Vorgang des Anbringens des Chips ist unabhängig von der Größe und Geometrie des Schaltkreismusters,
    • – das Abnehmen eines Chips von einem Wafer und seine Platzierung auf einem Trägergewebe ist ein einfacher und schneller Vorgang, weil nur ein kurzer Weg des sich drehenden Werkzeugs erforderlich ist,
    • – da das strukturelle Element recht klein ist, kann es Materialien beinhalten, die teurer sind, aber bessere Eigenschaften haben, wie beispielsweise hitzebeständigere Materialien oder Materialien mit einer besseren dimensionalen Stabilität, und
    • – die Anbringung des strukturellen Elements an dem intelligenten Etikett kann mit größeren Toleranzen erfolgen als bei der direkten Anbringung des Chips an dem Schaltkreismuster des intelligenten Etiketts.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren führt z.B. zu den folgenden Vorteilen:
    • – effiziente und verlässliche Produktion,
    • – ausreichende Verlässlichkeit und Festigkeit des Produkts,
    • – minimale fixe und variable Kosten pro intelligentem Etikettengewebe,
    • – flexible Produktionstechnologie, und
    • – verbleibendes Entwicklungspotential.
  • In der vorliegenden Anmeldung sind intelligente Etiketten ("smart labels") solche Etiketten, die einen RF-ID-Schaltkreis (Identifizierung) oder einen RF-EAS-Schaltkreis (elektronische Artikelüberwachung) aufweisen. Ein intelligentes Etikettengewebe besteht aus einer Abfolge von hintereinander und/oder nebeneinander vorgesehenen intelligenten Etiketten. Das Schaltkreismuster kann hergestellt werden, indem das Schaltkreismuster mit einer elektrisch leitenden Druckertinte auf einen Film gedruckt wird, durch Ätzen des Schaltkreismusters in einen Metallfilm, durch Ausstanzen des Schaltkreismusters aus einem Metallfilm, oder durch Winden des Schaltkreismuster aus beispielsweise Kupferdraht. Typischerweise wird das Schaltkreismuster durch Ätzen in einen Metallfilm ausgebildet. Der elektrisch arbeitende RFID-Schaltkreis (Radiofrequenz-Identifizierungs-Schaltkreis) des intelligenten Etiketts ist ein einfacher elektronischer Schwingkreis (RCL-Schaltkreis), der bei einer vorgegebenen Frequenz arbeitet. Der Schaltkreis besteht aus einer Spule, einem Kondensator und einem integrierten Schaltkreis auf einem Chip. Der integrierte Schaltkreis weist einen Begleitspeicher sowie ein RF-Element auf, das so angeordnet ist, dass es mit einem Lesegerät kommuniziert. Der Kondensator des RCL-Kreises kann in dem Chip integriert sein oder außerhalb des Chips vorgesehen sein. Wenn sich der Kondensator außerhalb des Chips befindet, ist er durch Platten auf dem intelligenten Etikettengewebe und dem strukturellen Element ausgebildet. In einem fertigen intelligenten Etikett sind diese Platten aufeinander angeordnet und bilden so den Kondensator.
  • Das intelligente Etikettengewebe besteht aus einem Material, das flexibel ist, aber dennoch eine geeignete Steifigkeit hat, wie beispielsweise Polykarbonat, Polyolefin, Polyester, Polyethylen-Terephtalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC), oder Acrylnitrilbutadien/Styren-Copolymer (ABS).
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Trägergewebe hergestellt, das ein Basisgewebe aufweist. Das Basisgewebe kann aus dem gleichen Material bestehen wie das intelligente Etikettengewebe, aber die Auswahl des Materials hängt beispielsweise von der anzuwendenden Ausführungsform der Erfindung ab. Die Oberfläche des Basisgewebes ist mit einer leitenden Metallbeschichtung für elektrische Kontakte von strukturellen Elementen versehen.
  • Der Wafer wird normalerweise zugeführt für die Verwendung bei Anbringvorgängen, so dass die Chips voneinander getrennt werden, auf einem mittels eines Rahmens gelagerten Trägerfilm. Die einzelnen Chips werden in dem Vorgang abgelöst, indem mechanisch von unterhalb des Trägerfilms gegen den Chip gedrückt wird und der Chip von den gegenüberliegenden Seite aus mit einem Düsen-Bondgerät oder einem Düsensaugkopf ergriffen wird, der eine Unterdruck-Ansaugung verwendet.
  • Integrierte Schaltkreise auf Chips werden hintereinander und/oder nebeneinander auf die Oberfläche des Basisgewebes mittels einer Flip-Chip-Technologie aufgebracht. Die Chips werden von dem Siliziumwafer abgenommen mittels eines Düsensaugkopfes und kontinuierlich auf die Oberfläche des Basisgewebes platziert. Mögliche Techniken zum Anbringen des Chips an dem Basisgewebe schließen an sich bekannte Technologien ein, wie das Platzieren eines Chips mittels eines Düsensaugkopfes auf einem Stück Bläschenband, das an dem intelligenten Etikett angebracht ist. Der Chip kann auch in eine in dem Basisgewebe ausgebildete Ausnehmung platziert werden. Dann befinden sich Kontakt-Pads des Chips auf der Höhe der oberen Oberfläche des Basisgewebes oder sind an den Enden des Chips ausgeformt. Der andere weg, einen Chip in eine Ausnehmung zu bringen, ist, ihn so anzuordnen, dass die aktive Seite des Chips sich auf dem oberen Level des Chips befindet. Der Chip ist in zwei vorigen Fällen relativ dünn, höchstens 70 μm, typischerweise 50–70 μm. Weil die Abmaße des aus dem Trägergewebe zu formenden strukturellen Elements gering sind, ist es möglich, Chips relativ nahe aneinander auf dem Trägergewebe zu platzieren, und daher sind keine langen Wege zum Anbringen des Chips erforderlich. Mit kurzen Wegen ist es möglich, ein ausreichend akkurates Positionieren einfacher zu verwirklichen als beim direkten Anbringen des Chips an dem Schaltkreismuster. Außerdem kann die Position des Chips auf dem strukturellen Element in einem größeren Bereich variieren.
  • Ein thermoplastischer Film ist an derjenigen Seite des Basisgewebes angebracht, auf der sich die leitende Metallbeschichtung für elektrische Kontakte der strukturellen Elemente und der Chip befinden. Der thermoplastische Film wird auf dem Basisgewebe durch Laminieren oder Extrudieren ausgebildet. Er kann eine zweischichtige Struktur beinhalten, in welcher die obere Schicht des thermoplastischen Films bei einer geringeren Temperatur schmilzt oder weich wird als die innere Schicht des thermoplastischen Films. Die innere Schicht bleibt unverändert und behält ihre Dicke, während die äußere Schicht an dem intelligenten Etikett anhaftet, wenn der thermoplastische Film auf eine geeignete Temperatur erhitzt wird. So bleibt die Kapazität des durch Platten an dem intelligenten Etikett und dem strukturellen Element ausgebildeten Kondensators konstant. Die zweischichtige Struktur wird durch Ko-Extrudieren oder Laminieren erzielt. Filme, die heißgesiegelt werden können, beispielsweise Polyolefine oder Polyurethan, oder Heizschmelzkleber können auf das Basisgewebe laminiert werden. Extrudierte Filme werden auf dem Basisgewebe in einem geschmolzenen Zustand ausgebildet. Geeignete extrudierbare Materialien sind beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine (PE, PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC) oder Acrylnitril/Butadien/Styren-Copolymer (ABS).
  • Im nächsten Schritt werden strukturelle Elemente, die einen integrierten Schaltkreis auf einem Chip aufweisen, von einem Trägergewebe abgetrennt, und die strukturellen Elemente werden an dem Schaltkreismuster eines intelligenten Etiketts in einem Gewebe angebracht, das intelligente Etiketten beinhaltet. Das strukturelle Element wird vorzugsweise an der Seite des intelligenten Etiketts angebracht, auf der das Schaltkreismuster vorgesehen ist, obwohl eine Anbringung an der Rückseite auch möglich ist. Die Anbringung wird so gemacht, dass das strukturelle Element durch Aufbringen von Hitze und Druck auf jedes intelligente Etikett auf dem intelligenten Etikettengewebe so aufgebracht werden, dass der thermoplastische Film in Kontakt mit dem intelligenten Etikett gerät und die Seite des Basisgewebes als äußere Oberfläche des strukturellen Elements verbleibt. Das strukturelle Element wird im wesentlichen vollständig an dem intelligenten Etikett angebracht, wodurch eine verlässliche Verbindung erzielt wird. Das strukturelle Element kann zuerst leicht an dem intelligenten Etikett angebracht werden, indem Hitze verwendet wird, um den thermoplastischen Film zu schmelzen oder weich zu machen. Die abschließende Verbindung kann in einem Klemmspalt, in einer Reihe von Klemmspalten oder in einer anderen Anordnung erzielt werden, die Druck und/oder Hitze erzeugen kann.
  • Der elektrische Kontakt zwischen dem Schaltkreismuster und dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip wird erzielt durch eine Verbindung, die durch mechanisches Drücken hergestellt wird. Der Ausdruck "mechanisches Drücken" bedeutet, dass die Verbindung gemacht wird durch Aufbringen von Druck, um einen physischen Kontakt zwischen den Gegenstücken zu bekommen, oder die Gegenstücke so nahe aneinander sind, dass ein elektrischer Kontakt zwischen ihnen möglich ist. Zumindest ein Ende des strukturellen Elements wird an dem intelligenten Etikett durch das Aufbringen von Druck angebracht, das andere Ende kann einen elektrischen Kontakt machen durch einen Kondensator, der durch Platten an dem intelligenten Etikett und dem strukturellen Element ausgebildet ist, die aufeinander in dem fertigen intelligenten Etikett angeordnet sind. Die Herstellung des Trägergewebes und die Herstellung des intelligenten Etiketts können in dem gleichen Vorgang oder in verschiedenen Vorgängen stattfinden.
  • Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welche
  • 1 ein Schaltkreismuster eines intelligenten Etiketts in der Draufsicht zeigt,
  • 1b ein strukturelles Element in der Draufsicht zeigt,
  • 1c ein fertiges intelligentes Etikett gemäß der Erfindung in der Draufsicht zeigt, und
  • 2 die Struktur des strukturellen Element in einer Querschnittsansicht zeigt.
  • 1a zeigt ein Schaltkreismuster 2 eines intelligenten Etiketts 1. Während der Bearbeitung haben die intelligenten Etiketten die Form eines Gewebes, welches aufeinanderfolgende und/oder nebeneinander angeordnete intelligente Etiketten aufweist. Die Enden des Schaltkreismusters sind mit den Bezugsziffern 2a und 2b bezeichnet.
  • 1b zeigt ein strukturelles Element 4. Das strukturelle Element 34 weist ein Basisgewebe 4b auf, einen integrierten Schaltkreis 3 auf einem Chip und einen thermoplastischen Film 4a, angebracht an die Oberfläche des Basisgewebes (gezeigt in 2). Die Kontaktpunkte aus leitendem Material sind mit den Bezugsziffern 2c und 2d bezeichnet.
  • 1c zeigt ein intelligentes Etikett 1 mit einem Schaltkreismuster 2 und einem integrierten Schaltkreis 3 auf einem Chip, angebracht an der Oberfläche eines separaten Strukturelements 4. Ein elektrischer Kontakt ist zwischen dem Schaltkreismuster 2 und dem integrierten Schaltkreis 3 auf dem Chip durch das Ausrichten von Punkten 2b und 2c in einem Ende des strukturellen Elements und Punkten 2a und 2d in dem anderen Ende des strukturellen Elements ausgebildet. Die Verbindung ist gemacht durch mechanisches Drücken von zumindest einem Ende des strukturellen Elements aus. Das strukturelle Element 4 ist an dem intelligenten Etikett 1 so angebracht, dass im wesentlichen der gesamte Flächenbereich seiner einen Seite an dem intelligenten Etikett 1 mittels eines thermoplastischen Films angebracht ist. Der integrierte Schaltkreis auf dem Chip 3 verbleibt zwischen dem Basisgewebe 4b und dem thermoplastischen Film 4a. Das strukturelle Element 4 und/oder das Schaltkreismuster 2 des intelligenten Etiketts können mit Vorsprüngen zum Schaffen eines elektrischen Kontakts versehen sein. Diese Vorsprünge können vor dem Laminieren oder Extrudieren des thermoplastischen Films in der gleichen Produktionslinie vorgesehen werden, in der auch der Chip an dem Basisgewebe angebracht wird, so dass geeignete Vorsprünge, deren Material ein geeignetes Metall sein kann, an den Enden des strukturellen Elements 4 ausgebildet werden. Sogenannte Stiftvorsprünge können in diesem Verfahrensschritt mittels eines Golddraht-Verbindungsmittels ausgebildet werden, aber sie sind nicht wesentlich.
  • 2 zeigt den Querschnitt des strukturellen Elements 4. Das strukturelle Element weist einen integrierten Schaltkreis auf einem Chip 3 auf, einen thermoplastischen Film 4a, und eine Schicht 4b, die aus dem Basisgewebe besteht. Auf der Oberfläche, wo der thermoplastische Film 4a angebracht ist, ist die Schicht 4b mit der leitenden Metallbeschichtung des strukturellen Elements versehen.
  • Die oben beschriebenen Tatsachen schränken die Erfindung nicht ein, sondern die Erfindung kann innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche variieren. Die Herstellung des Trägergewebes und die Herstellung des intelligenten Etikettengewebes können in dem gleichen Vorgang oder in getrennten Vorgängen ausgeführt werden. Der Vorgang der Herstellung des intelligenten Etikettengewebes kann fortgesetzt werden, so dass die anderen Schichten, die mit der Oberfläche des intelligenten Etikettengewebes verbunden werden sollen, in dem gleichen Verfahren aufgebracht werden, selbst so, dass dieses Aufbringen gleichzeitig mit dem abschließenden Bonden des strukturellen Elements geschieht. Der thermoplastische Film kann auch auf dem intelligenten Etikett sein, und seine Größe ist zumindest so wie die des strukturellen Elements, aber der thermoplastische Film kann auch das gesamte intelligente Etikett bedecken und so gleichzeitig das intelligente Etikett schützen. Die Haupt-Idee der vorliegenden Erfindung ist, dass ein separates strukturelles Element mit einem integrierten Schaltkreis auf einem Chip an einem intelligenten Etikett im wesentlichen vollständig angebracht werden kann, indem ein thermoplastischer Film verwendet wird. So können Probleme, die aufgrund der sich verändernden Streukapazität auftraten, vermieden werden.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines intelligenten Etikettengewebes, welches intelligente Etikettengewebe intelligente Etiketten (1) aufweist, die nacheinander und/oder hintereinander angeordnet sind. Das intelligente Etikettengewebe weist auch ein Schaltkreismuster (2) und einen daran angebrachten integrierten Schaltkreis (3) auf einem Chip auf. Bei dem Verfahren wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip (3) und dem Schaltkreismuster (2) an dem intelligenten Etikett des intelligenten Etikettengewebes so ausgebildet wird, dass ein von einem separaten Trägergewebe abgetrenntes strukturelles Element (4), das den integrierten Schaltkreis auf dem Chip beinhaltet (3), elektrisch mit dem intelligenten Etikett durch mechanischen Druck verbunden wird. Das strukturelle Element (4) oder das intelligente Etikett weist einen thermoplastischen Film (4a) auf, wodurch das strukturelle Element an dem intelligenten Etikett (1) im wesentlichen vollständig angebracht wird.
    (1a)

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines intelligenten Etikettengewebes, welches intelligenten Etikettengewebe intelligente Etiketten (1) nacheinander und/oder nebeneinander angeordnet aufweist, welche ein Schaltkreismuster (2) aufweisen und einen daran angebrachten integrierten Schaltkreis (3) auf einem Chip, in welchem Verfahren ein elektrischer Kontakt zwischen dem integrierten Schaltkreis auf dem Chip (3) und dem Schaltkreismuster (2) an dem intelligenten Etikett des intelligenten Etikettengewebes so ausgebildet wird, dass ein von einem separaten Trägergewebe abgetrenntes strukturelles Element (4), das den integrierten Schaltkreis auf dem Chip beinhaltet (3), elektrisch mit dem intelligenten Etikett durch mechanischen Druck verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturelle Element (4) oder das intelligente Etikett einen thermoplastischen Film (4a) aufweist, wodurch das strukturelle Element an dem intelligenten Etikett (1) im wesentlichen vollständig angebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabe-Einrichtung vorgesehen ist, um strukturelle Elemente auf fokussierte Art und Weise auf dem intelligente Etikett (1) zu platzieren.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturelle Element (4) durch Aufbringen von Hitze und Druck an dem intelligenten Etikett (1) angebracht wird.
  4. Intelligentes Etikettengewebe (W2) mit intelligenten Etiketten (1), die nacheinander und/oder hintereinander angeordnet sind, welche ein Schaltkreismuster (2) beinhalten und ein strukturelles Element (4), das einen integrierten Schaltkreis auf einem Chip (3) aufweist, der elektrisch mit dem Schaltkreismuster über eine Verbindung verbunden ist, die durch mechanischen Druck hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturelle Element (4) oder das intelligente Etikett einen thermoplastischen Film (4a) aufweist, wodurch das strukturelle Element an dem intelligenten Etikett (1) im wesentlichen vollständig angebracht wird.
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