DE10317731A1 - Transponder and method for its production - Google Patents

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Hagen Dr. Klauk
Günter Dr. Schmid
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transponder mit einer Antenne und einer mit der Antenne verbundenen Transponderschaltung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder anzugeben, der sich besonders einfach und kostengünstig herstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Transponderschaltung (30) durch auf einem Substrat (50) angeordnete, strukturierte Schichten (60, 110, 130) gebildet ist, von denen mindestens eine Schicht (60) zumindest teilweise auch die Antenne (20) ausbildet.The invention relates to a transponder with an antenna and a transponder circuit connected to the antenna.
The invention has for its object to provide a transponder that is particularly easy and inexpensive to manufacture.
According to the invention, this object is achieved in that the transponder circuit (30) is formed by structured layers (60, 110, 130) arranged on a substrate (50), of which at least one layer (60) at least partially also the antenna (20) formed.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transponder mit einer Antenne und einer mit der Antenne verbundenen Transponderschaltung. Unter einem Transponder wird nachfolgend eine Einrichtung verstanden, die mit einer Antenne aus einem elektromagnetischen Feld Energie entnimmt und mit dieser Energie eine Transponderschaltung betreibt. Nach bzw. mit der Inbetriebnahme der Transponderschaltung kann die Einrichtung Datensignale eines externen Lesegeräts empfangen und "Antwortsignale" zurücksenden.The Invention relates to a transponder with an antenna and a transponder circuit connected to the antenna. Under a transponder is understood below a device with an antenna takes energy from an electromagnetic field and with it Energy operates a transponder circuit. After or with commissioning the transponder circuit can set up data signals external reader received and send "response signals" back.

Vorbekannte Transponder werden auf der Basis der Siliziumtechnologie hergestellt. Konkret wird zunächst eine Silizium-Transponderschaltung hergestellt, die anschließend auf einem mit einer Metallantenne versehenen Substrat – beispielsweise einer Polymerfolie – befestigt wird. Dabei wird die Silizium-Transponderschaltung elektrisch mit der Antenne verbunden. Das Positionieren der Silizium-Transponderschaltung auf dem Substrat erfolgt dabei beispielsweise mit Hilfe eines in der Leiterplattentechnik üblichen Bestückautomaten, also in „pick and place"-Technik. Die elektrische Verbindung der Silizium-Transponderschaltung mit der Metallantenne erfolgt beispielsweise über Bonden.Previously known Transponders are manufactured on the basis of silicon technology. The first step will be concrete a silicon transponder circuit is produced, which is then on a substrate provided with a metal antenna - for example a polymer film - attached becomes. The silicon transponder circuit is electrically connected connected to the antenna. The positioning of the silicon transponder circuit on the substrate takes place, for example, with the aid of an in PCB technology usual placement, so in "pick and place "technique. The electrical connection of the silicon transponder circuit with the metal antenna is made, for example, by bonding.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder anzugeben, der sich besonders einfach und kostengünstig herstellen lässt.The The invention is based on the object of specifying a transponder, which is particularly easy and inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Transponders sind in Unteransprüchen angegeben.This The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous configurations of the transponder according to the invention are in subclaims specified.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Transponderschaltung durch auf einem Substrat angeordnete strukturierte Schichten gebildet ist, von denen mindestens eine Schicht zumindest teilweise auch die Antenne ausbildet.After that it is provided according to the invention that the transponder circuit by structured on a substrate Layers is formed, of which at least one layer at least partly also forms the antenna.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Transponders ist darin zu sehen, dass dieser eine Schicht aufweist, die sowohl zu der Transponderschaltung als auch zu der Antenne gehört. Dadurch kann bereits während der Herstellung der Transponderschaltung die Antenne "mit hergestellt" werden, so dass separate Herstellungsschritte zur Herstellung der Antenne vollkommen oder aber zumindest teilweise eingespart werden.On This is a major advantage of the transponder according to the invention can be seen that this has a layer that both to the transponder circuit belongs to the antenna as well. This can be done during the manufacture of the transponder circuit the antenna "are manufactured" so that separate manufacturing steps to manufacture the antenna completely or at least partially saved.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Transponders ist darin zu sehen, dass aufgrund der "integrierten" bzw. zeitgleichen Herstellung der Transponderschaltung und der Antenne in einer gemeinsamen Schicht außerdem zusätzliche Verfahrensschritte zum Verbinden der Transponderschaltung und der Antenne entfallen. Beispielsweise entfällt das "Bestücken" des Substrats mit einer separat hergestellten Transponderschaltung – z. B. in der bereits eingangs erwähnten „pick and place"-Technik -; außerdem entfällt das elektrische Verbinden – beispielsweise durch Bonden – der Transponderschaltung mit der Antenne.On Another significant advantage of the transponder according to the invention is that to see that due to the "integrated" or simultaneous production the transponder circuit and the antenna in a common layer Moreover additional Method steps for connecting the transponder circuit and the Antenna omitted. For example, there is no need to "populate" the substrate a separately manufactured transponder circuit - e.g. B. in the “pick and place "technique -; Moreover deleted electrical connection - for example by bonding - the Transponder circuit with the antenna.

Zusammengefasst wird aufgrund des "integrierten Designs" des erfindungsgemäßen Transponders eine Mehrzahl an Herstellungsschritten – im Vergleich zu vorbekannten Transpondern – eingespart.Summarized is due to the "integrated Designs "of the transponder according to the invention a plurality of manufacturing steps - compared to previously known Transponders - saved.

Um mit der Transponderschaltung logische Schaltungen bilden zu können, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Transponderschaltung zumindest zwei leitende Schichten, eine zwischen den beiden leitenden Schichten angeordnete Isolationsschicht und eine Halbleiterschicht aufweist. In einer der beiden leitenden Schichten ist dann bevorzugt die Antenne ausgebildet.Around to be able to form logic circuits with the transponder circuit it is considered advantageous if the transponder circuit at least two conductive layers, one between the two conductive layers arranged insulation layer and a semiconductor layer. The antenna is then preferably in one of the two conductive layers educated.

Die Einführung von RF-ID-Systemen (RF-ID: radio frequency identification) als potentieller Ersatz für den allgemein bekannten, relativ störanfälligen und nur in direktem Sichtkontakt zu einem Scanner anwendbaren Barcode oder als Sicherheitsmerkmal auf Verpackungen oder anderen Gütern gilt als zukunftsweisende Anwendung für preiswerte bzw. kostengünstig herstellbare Elektronikschaltungen. Aufgrund der Flexibilität und der großen Variationsbreite von Verpackungsmaterialien sind besonders Schaltungen auf flexiblen Substraten, die in hohen Stückzahlen beispielsweise im "Rolle-zu-Rolle"-Verfahren gefertigt werden können, von Interesse. Der hohe Preisdruck solcher Anwendungen, insbesondere aufgrund der Konkurrenz zum aufgedruckten Barcode, erlaubt den Einsatz (kristalliner) siliziumbasierter Schaltungen aus wirtschaftlichen Gründen fast ausschließlich nur für Spezialanwendungen, die besonders hohe Leistungsanforderungen stellen; für den Massenmarkt sind kristalline siliziumbasierte Schaltungen aufgrund der entstehenden Herstellungskosten eher weniger geeignet. Wesentliche Gründe hierfür sind neben der sehr preisintensiven Herstellung von (kristallinen) Siliziumchips die – wie eingangs ausgeführt – auftretenden, relativ hohen Kosten für das Positionieren und Verbinden der Siliziumchips mit der Antenne (packaging-Problematik). Auf eine Antenne kann jedoch bei RF-ID-Transpondern nicht verzichtet werden, da – wie oben bereits erläutert – die Antennen für die Leistungsaufnahme aus dem elektromagnetischen Feld (RF-Feld) und die Kommunikation mit einem mit dem Transponder in Verbindung stehenden Lesegerät unverzichtbar sind.The introduction of RF-ID systems (RF-ID: radio frequency identification) as potential Replacement for the well-known, relatively prone to failure and only in direct Visual contact to a scanner applicable barcode or as a security feature Packaging or other goods is considered a future-oriented application for inexpensive or inexpensive to manufacture Electronic circuits. Because of the flexibility and the wide range of variations Packaging materials are particularly circuits on flexible Substrates in large quantities for example, manufactured in the "roll-to-roll" process can be of interest. The high price pressure of such applications, in particular due to the competition to the printed barcode, allows the use (Crystalline) silicon-based circuits from economical establish almost exclusively only for Special applications that place particularly high demands on performance; for the mass market are crystalline silicon-based circuits due to the emerging Manufacturing costs rather less suitable. The main reasons for this are the very cost-intensive production of (crystalline) silicon chips the - like at the beginning - occurring, relatively high cost of that Positioning and connecting the silicon chips with the antenna (packaging problem). However, an antenna cannot be omitted with RF-ID transponders be there - how already explained above - the antennas for the Power consumption from the electromagnetic field (RF field) and communicating with a person connected to the transponder reader are indispensable.

Um nun die für Massenanwendungen gewünschten niedrigen Herstellungskosten zu erreichen, ist im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Halbleiterschicht der Transponderschaltung eine organische Halbleiterschicht ist; denn organische Halbleiterschichten lassen sich relativ einfach herstellen und preisgünstig aufbringen.Around now the for Mass applications desired Achieving low manufacturing costs is beneficial Further development of the invention provides that the semiconductor layer the transponder circuit is an organic semiconductor layer; because organic semiconductor layers are relatively easy manufacture and inexpensive muster.

Anstelle von organischen Halbleiterschichten können vorteilhaft auch andere Halbleiterschichten eingesetzt werden, die auf flexiblen Folien aufbringbar sind; denkbar sind beispielsweise amorphe Schichten, insbesondere amorphe Silizium-Schichten.Instead of of organic semiconductor layers can advantageously also others Semiconductor layers are used on flexible foils are applicable; amorphous layers are conceivable, especially amorphous silicon layers.

Bevorzugt sind in der organischen Halbleiterschicht organische Feldeffekttransistoren gebildet; denn mit Feldeffekttransistoren auf der Basis organischer Halbleiter lassen sich elektronische Schaltungen für Massenanwendungen sehr preisgünstig herstellen.Prefers are organic field effect transistors in the organic semiconductor layer educated; because with field effect transistors based on organic Semiconductors can be electronic circuits for mass applications very inexpensive produce.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Antenne um eine Rahmenantenne, da Rahmenantennen gute Empfangseigenschaften bieten.Preferably the antenna is a loop antenna because loop antennas are good Offer reception properties.

Bevorzugt weist die Antenne eine Vielzahl an Antennenwindungen auf; die Anzahl der Antennenwindungen bestimmt dabei u. a. die Resonanzfrequenz des Transponders. Um die Anordnung einer Vielzahl an Antennenwindungen in einer Ebene zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Antennenwindungen spiralförmig ausgestaltet sind. Darüber hinaus kann die Antenne auch "doppelt gewundene" Antennenwindungen aufweisen.Prefers the antenna has a plurality of antenna windings; the number the antenna turns determines u. a. the resonance frequency of the transponder. To arrange a variety of antenna windings in one level to allow it is considered to be advantageous if the antenna windings are designed spirally. About that In addition, the antenna can also "double-wound" antenna windings exhibit.

Im Hinblick auf eine optimale Platzausnutzung bzw. im Hinblick auf eine möglichst kleine Größe des Transponders wird es als vorteilhaft ansehen, wenn die Transponderschaltung in einem von der Antenne eingeschlossenen Innenbereich des Substrats angeordnet ist.in the With regard to an optimal use of space or with regard to one if possible small size of the transponder will consider it advantageous if the transponder circuit in an inner region of the substrate enclosed by the antenna is.

Zur Verbindung des außen liegenden elektrischen Anschlusses der spiralförmigen Antenne mit der im Innenbereich der Antenne liegenden Transponderschaltung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein die Antennenwindungen der Antenne kreuzender Antennenanschlussleiter vorhanden ist, mit dem der außen liegende Anschluss der Antenne mit der Transponderschaltung verbunden wird.to Connection of the outside lying electrical connection of the spiral antenna with the inside the transponder circuit lying on the antenna, it will be advantageous viewed when crossing the antenna windings of the antenna Antenna connection conductor is present with which the outside Connection of the antenna is connected to the transponder circuit.

Vorzugsweise ist der die Antennenwindungen kreuzende Antennenanschlussleiter in einer anderen leitenden Schicht als die Antennenwindungen – also isoliert von den Antennenwindungen – angeordnet, um Kurzschlüsse zu vermeiden.Preferably is the antenna connection conductor crossing the antenna windings in a different conductive layer than the antenna windings - i.e. isolated from the antenna turns - arranged, about short circuits to avoid.

Wie bereits oben angesprochen, lassen sich elektronische Schaltungen besonders einfach und damit vorteilhaft mit organischen Feldeffekttransistoren ausbilden; es wird daher als vorteilhaft angesehen, wenn die Transponderschaltung mindestens einen Feldeffekttransistor aufweist, dessen Drain- und Source-Anschluss in der einen leitenden Schicht und dessen Gate-Anschluss in der anderen leitenden Schicht gebildet ist.How already mentioned above, electronic circuits can be particularly simple and therefore advantageous with organic field effect transistors form; it is therefore considered advantageous if the transponder circuit has at least one field effect transistor, its drain and source connection in one conductive layer and its gate connection in the other conductive layer is formed.

Die Antenne kann dabei bevorzugt in der den Drain- und den Source-Anschluss bildenden leitenden Schicht ausgebildet sein; alternativ kann die Antenne auch in der den Gate-Anschluss bildenden elektrisch leitenden Schicht angeordnet sein.The Antenna can preferably in the drain and source connection forming conductive layer; alternatively, the Antenna also in the the gate connector forming electrically conductive layer may be arranged.

Wie bereits eingangs erwähnt, sollte das Substrat flexibel sein, damit der Transponder auf beliebigen Verpackungen bzw. auf beliebigen Oberflächen befestigt werden kann; ein geeignetes Substratmaterial zur Herstellung eines Transponders sind kommerzielle Plastikfolien, wie beispielsweise PEN- oder PET-Folien (PEN: Polyethylennaphthalat; PET: Polyethylenterephthalat). Alternativ können als Substratmaterial auch Papier oder Glas eingesetzt werden, so dass die Transponder direkt auf Verpackungen "prozessiert" werden können.How already mentioned at the beginning, the substrate should be flexible so that the transponder can be placed on any Packaging or can be attached to any surface; a suitable substrate material for the production of a transponder are commercial plastic films, such as PEN or PET films (PEN: polyethylene naphthalate; PET: polyethylene terephthalate). alternative can paper or glass can also be used as substrate material, so that the transponders can be "processed" directly on packaging.

Zur Bildung des den Gate-Anschluss der Feldeffekttransistoren bildenden, elektrisch leitenden Schicht sind Metalle, wie Kupfer, Aluminium, Titan, Nickel, Chrom, Gold, Silber, Palladium und Platin sowie leitfähige Polymere wie beispielsweise PEDOT:PSS Baytron P® oder Polyanilin geeignet.Metals such as copper, aluminum, titanium, nickel, chromium, gold, silver, palladium and platinum as well as conductive polymers such as PEDOT: PSS Baytron P ® or polyaniline are suitable for forming the electrically conductive layer forming the gate connection of the field effect transistors.

Die zwischen den beiden elektrisch leitenden Schichten angeordnete Isolationsschicht kann vorzugsweise durch anorganische Materialien wie Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, TaNx oder durch organische Polymere als Dielektrikum gebildet sein.The insulation layer arranged between the two electrically conductive layers can preferably be formed by inorganic materials such as silicon dioxide, aluminum oxide, TaN x or by organic polymers as a dielectric.

Die die Drain- und Source-Anschlüsse der Feldeffekttransistoren bildende Kontaktlage kann aus den gleichen Materialien wie die den Gate-Anschluss bildende Gatelage bestehen; zu berücksichtigen ist jedoch, dass das für die Kontaktlage verwendete Material mit dem jeweiligen Halbleitermaterial kompatibel sein muss.The the drain and source connections the contact layer forming the field effect transistors can be of the same Materials such as the gate layer forming the gate connection exist; to consider however, that is for the contact layer used material compatible with the respective semiconductor material have to be.

Als Halbleitermaterial kommen vorzugsweise organische Halbleiter in Betracht; geeignete organische Halbleitermaterialien sind beispielsweise Pentazen, Tetrazen, Polythiophene oder Oligothiophene.As Semiconductor material preferably comes in organic semiconductors consideration; suitable organic semiconductor materials are, for example Pentazen, Tetrazen, Polythiophene or Oligothiophene.

Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Antenne und die Transponderschaltung für Frequenzen im Bereich von 13,56 MHz und für Frequenzen im Bereich von 125 kHz geeignet sind, da diese Frequenzen derzeit Standardfrequenzen für den Einsatz von Transpondern sind.For the rest considered it advantageous if the antenna and the transponder circuit for frequencies in the range of 13.56 MHz and for Frequencies in the range of 125 kHz are suitable because these frequencies currently standard frequencies for the Use of transponders.

Der bzw. die Feldeffekttransistoren der Transponderschaltung können beispielsweise einen Bottom-Gate-Aufbau oder einen Top-Gate-Aufbau aufweisen:
Unter einem Bottom-Gate-Aufbau wird dabei ein Aufbau verstanden, bei dem die Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren unmittelbar auf dem Substrat angeordnet sind. Auf dieser "Gate-Lage" ist dann die elektrisch isolierende Dielektrikum-Schicht angeordnet, auf der wiederum die die Source- und Drain-Kontakte bildende "Kontaktlage" aufliegt.The field effect transistor or transistors of the transponder circuit can have, for example, a bottom gate structure or a top gate structure:
A bottom gate structure is understood to mean a structure in which the gate electrodes of the field effect transistors are arranged directly on the substrate. The electrically insulating dielectric layer is then arranged on this “gate layer”, on which in turn the “contact layer” forming the source and drain contacts rests.

Bei einem Top-Gate-Aufbau ist die Schichtreihenfolge umgekehrt; dies bedeutet, dass die die Source- und Drain-Kontakte bildende Kontaktlage unmittelbar auf dem Substrat aufliegt. Auf der Kontaktlage ist die Isolationsschicht angeordnet, auf der dann wiederum die die Gate-Anschlüsse bildende Gate-Lage aufliegt.at in a top gate structure, the layer order is reversed; this means that the contact layer forming the source and drain contacts is immediate rests on the substrate. The insulation layer is on the contact layer arranged, on which in turn the gate layer forming the gate connections rests.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen eines Transponders, bei dem eine Antenne und eine mit der Antenne verbundene Transponderschaltung hergestellt werden.The Invention also relates to a method of manufacturing a transponder, in which a Antenna and a transponder circuit connected to the antenna getting produced.

Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches und preisgünstiges Herstellungsverfahren für Transponder anzugeben.The Invention lies in this regard based on the task of a particularly simple and inexpensive Manufacturing process for Specify transponder.

Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.This We task according to the invention by a Method with the characterizing features of claim 13 solved. advantageous Embodiments of the method according to the invention are specified in the subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf ein Substrat zumindest eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht wird, die zumindest teilweise sowohl die Antenne als auch die Transponderschaltung bildet.After that it is provided according to the invention that at least one electrically conductive layer is applied to a substrate is at least partially both the antenna and the transponder circuit forms.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Transponder verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Transponders im wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen.Regarding the Advantages of the method according to the invention is based on the above referred in connection with the transponder according to the invention, since the advantages of the transponder according to the invention essentially the advantages of the method according to the invention correspond.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigento explanation show the invention

1 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Transponder in der Draufsicht, 1 an embodiment of a transponder according to the invention in plan view,

2 den Transponder gemäß 1 in einem schematischen Querschnitt und 2 the transponder according to 1 in a schematic cross section and

3 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Transponder in der Draufsicht. 3 a second embodiment of a transponder according to the invention in plan view.

In den 1 bis 3 werden für identische oder vergleichbare Komponenten dieselben Bezugzeichen verwendet.In the 1 to 3 the same reference numerals are used for identical or comparable components.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Transponders wird anhand der 1 bis 3 ebenfalls erläutert.The inventive method for producing the transponder according to the invention is based on the 1 to 3 also explained.

In der 1 erkennt man einen Transponder 10 mit einer Antenne 20 und einem Polymerchip 30. Unter dem Begriff "Polymerchip" wird dabei eine elektronische Schaltung verstanden, die zumindest einen organischen Halbleiter aufweist; dies bedeutet jedoch nicht, dass der Polymerchip 30 ausschließlich nur polymere Materialien aufweisen muss. Vielmehr kann der Polymerchip 30 sowohl aus organischem Halbleitermaterial als auch aus anorganischen Materialien gebildet sein.In the 1 you can see a transponder 10 with an antenna 20 and a polymer chip 30 , The term “polymer chip” is understood to mean an electronic circuit which has at least one organic semiconductor; however, this does not mean that the polymer chip 30 must only have polymeric materials. Rather, the polymer chip 30 be formed both from organic semiconductor material and from inorganic materials.

Die Antenne 20 ist für einen Frequenzbereich von 125 kHz und/oder für 13,56 MHz ausgelegt. Die Antenne 20 dient zum Empfangen elektromagnetischer Energie, die mittels der Antenne 20 in elektrische Energie umgewandelt und in den Polymerchip 30 zu dessen Betrieb eingespeist wird. Mit Hilfe der von der Antenne 20 eingespeisten Energie wird der Polymerchip in Betrieb genommen, so dass dieser mit der Antenne 20 Daten empfangen sowie senden kann.The antenna 20 is designed for a frequency range of 125 kHz and / or for 13.56 MHz. The antenna 20 is used to receive electromagnetic energy by means of the antenna 20 converted into electrical energy and into the polymer chip 30 is fed into its operation. With the help of the antenna 20 the polymer chip is put into operation so that it is connected to the antenna 20 Can receive and send data.

Wie nachfolgend erläutert werden wird, ist der Transponder 10 derart ausgebildet, dass seine Antenne 20 und der Polymerchip 30 gleichzeitig hergestellt werden können; dies bedeutet, dass die Antenne 20 „mit hergestellt" wird, während der Polymerchip 30 gebildet wird. Zur Herstellung der Antenne 20 ist somit kein zusätzlicher Prozessschritt nötig.As will be explained below, the transponder is 10 trained such that its antenna 20 and the polymer chip 30 can be produced at the same time; this means the antenna 20 Is "made with" while the polymer chip 30 is formed. To make the antenna 20 therefore no additional process step is necessary.

In der 2 ist der Transponder 10 gemäß der 1 in einem schematischen Querschnitt dargestellt. Man erkannt in der 2 den Polymerchip 30, der elektrisch mit der Antenne 20 verbunden ist.In the 2 is the transponder 10 according to the 1 shown in a schematic cross section. One recognizes in the 2 the polymer chip 30 that is electrically connected to the antenna 20 connected is.

Der Polymerchip 30 besteht aus zumindest einem organischen Feldeffekttransistor 40, der durch mehrere übereinander angeordnete Schichten gebildet ist. Die unterste Schicht wird durch ein Substrat bzw. eine isolierende Substratlage 50 gebildet, bei der es sich beispielsweise um eine kommerzielle Plastikfolie, um Papier oder Glas handeln kann.The polymer chip 30 consists of at least one organic field effect transistor 40 , which is formed by a plurality of layers arranged one above the other. The bottom layer is covered by a substrate or an insulating substrate layer 50 formed, which can be, for example, a commercial plastic sheet, paper or glass.

Auf der Substratlage 50 ist eine erste elektrisch leitende Schicht 60 aufgebracht, die strukturiert ist. Die elektrisch leitende Schicht 60 bildet einen Gate-Anschluss 70 des organischen Feldeffekttransistors 40, einen inneren Antennenanschluss 80, einen äußeren Antennenanschluss 90 sowie Antennenwindungen 100 der Antenne 20.On the substrate layer 50 is a first electrically conductive layer 60 applied, which is structured. The electrically conductive layer 60 forms a gate connection 70 of the organic field effect transistor 40 , an internal antenna connector 80 , an external antenna connector 90 as well as anten nenwindungen 100 the antenna 20 ,

Der innere Antennenanschluss 80 sowie der äußere Antennenanschluss 90 sind zusätzlich auch in der 1 mit ihren Bezugszeichen gekennzeichnet; man erkennt, dass der innere Antennenanschluss 80 im Inneren des Antennenbereichs der Antenne 20 angeordnet ist, wohingegen der äußere Antennenanschluss 90 außerhalb dieses Innenbereiches der Antenne 20 liegt.The inner antenna connector 80 as well as the outer antenna connector 90 are also in the 1 identified by their reference numbers; you can see that the inner antenna connector 80 inside the antenna area of the antenna 20 is arranged, whereas the outer antenna connection 90 outside of this interior of the antenna 20 lies.

Wie sich in der 2 erkennen lässt, ist die elektrisch leitende Schicht 60 strukturiert; dies bedeutet, dass die Antennenwindungen 100, der äußere und der innere Antennenanschluss 90 bzw. 80 sowie der Gate-Anschluss 70 elektrisch voneinander durch eine Isolationsschicht 110 getrennt sind.As in the 2 is the electrically conductive layer 60 structured; this means the antenna windings 100 , the outer and the inner antenna connector 90 respectively. 80 as well as the gate connection 70 electrically from each other through an insulation layer 110 are separated.

Die Isolationsschicht 110 ist dabei derart ausgestaltet, dass sie sich über den Gate-Anschluss 70, über die Antennenwicklungen 100 und über den inneren und den äußeren Antennenanschluss 80 bzw. 90 der Antenne 20 erstreckt. Auch die Isolationsschicht 110 ist wiederum strukturiert und weist Öffnungen auf, in denen elektrische Verbindungskontakte 120 ausgebildet sind. Die elektrischen Verbindungskontakte 120 dienen dazu, die elektrisch leitende Schicht 60 mit einer auf der Isolationsschicht 110 aufgebrachten zweiten elektrischen Schicht 130 zu verbinden. Diese zweite elektrisch leitende Schicht 130 bildet die Source- und Drain-Anschlüsse des organischen Feldeffekttransistors 40 und wird somit nachfolgend als „Kontaktlage" bezeichnet. In entsprechender Weise wird die erste elektrisch leitende Schicht 60, die den Gate-Anschluss 70 des organischen Feldeffekttransistors 40 kennzeichnet, nachfolgend als „Gate-Lage" bezeichnet.The insulation layer 110 is designed such that it is over the gate connection 70 , about the antenna windings 100 and via the inner and outer antenna connector 80 respectively. 90 the antenna 20 extends. Even the insulation layer 110 is in turn structured and has openings in which electrical connection contacts 120 are trained. The electrical connection contacts 120 serve the electrically conductive layer 60 with one on the insulation layer 110 applied second electrical layer 130 connect to. This second electrically conductive layer 130 forms the source and drain connections of the organic field effect transistor 40 and is thus referred to below as the “contact layer”. In a corresponding manner, the first electrically conductive layer 60 that the gate connector 70 of the organic field effect transistor 40 denotes, hereinafter referred to as "gate location".

Die Kontaktlage 130 bildet einen Source-Anschluss 140 und einen Drain-Anschluss 150 des organischen Feldeffekttransistors 40 sowie einen Antennenanschlussleiter 160. Der Antennenanschlussleiter 160 dient dazu, den äußeren Antennenanschluss 90 mit dem Polymerchip 30 zu verbinden; für die elektrische Verbindung wird dabei von den Verbindungskontakten 120 und einem Hilfspad 85 Gebrauch gemacht. Mit dem Antennenanschlussleiter 160 ist somit eine elektrische Verbindung des äußeren Antennenanschlusses 90 mit dem organischen Feldeffekttransistor 40 und damit mit dem Polymerchip 30 möglich. Auch der innere Antennenanschluss 80 der Antenne 20 ist an den Polymerchip 30 angeschlossen; diese Verbindung ist jedoch in der Querschnittsebene gemäß der 2 nicht sichtbar.The contact situation 130 forms a source connection 140 and a drain connector 150 of the organic field effect transistor 40 as well as an antenna connection conductor 160 , The antenna connection conductor 160 serves the external antenna connector 90 with the polymer chip 30 connect to; for the electrical connection is made by the connection contacts 120 and an auxiliary pad 85 Made use of. With the antenna connection conductor 160 is thus an electrical connection of the outer antenna connection 90 with the organic field effect transistor 40 and thus with the polymer chip 30 possible. Even the inner antenna connector 80 the antenna 20 is on the polymer chip 30 connected; however, this connection is in the cross-sectional plane according to the 2 not visible.

Wie sich in der 2 darüber hinaus erkennen lässt, ist auf der Kontaktlage 130 eine organische Halbleiterschicht 170 angeordnet, die den Source-Anschluss 140 und den Drain-Anschluss 150 des organischen Feldeffekttransistors 40 miteinander verbindet. Die Steuerung des organischen Feldeffekttransistors 40 erfolgt dabei durch Anlegen einer Steuerspannung an den Gate-Anschluss 70 des organischen Feldeffekttransistors 40, wodurch ein Stromfluss von dem Source-Anschluss 140 zu dem Drain-Anschluss 150 (oder umgekehrt) des organischen Feldeffekttransistors 40 beeinflusst wird.As in the 2 can also be seen is on the contact position 130 an organic semiconductor layer 170 arranged the the source connector 140 and the drain connector 150 of the organic field effect transistor 40 connects with each other. The control of the organic field effect transistor 40 takes place by applying a control voltage to the gate connection 70 of the organic field effect transistor 40 , causing a current to flow from the source connector 140 to the drain connector 150 (or vice versa) of the organic field effect transistor 40 being affected.

Wie sich in den 1 und 2 erkennen lässt, weist die Antenne 20 eine Vielzahl an Antennenwindungen 100 auf, die in einer Fläche spiralförmig angeordnet sind und eine Art „Spule" bilden. Die Antenne 20 ist dabei für die heutzutage für RF-ID-Transponderanwendungen üblichen Standardfrequenzen von 125 kHz und 13,56 MHz ausgelegt; stattdessen kann die Antenne 20 aber auch für andere Frequenzen optimiert sein.As in the 1 and 2 shows the antenna 20 a variety of antenna turns 100 on, which are arranged in a spiral shape and form a kind of "coil". The antenna 20 is designed for the standard frequencies of 125 kHz and 13.56 MHz that are common today for RF-ID transponder applications; instead, the antenna 20 but also be optimized for other frequencies.

Die Antennenwindungen 100 sowie die Antennenanschlüsse 80 und 90 – und damit die Gatelage 60 – können aus Metall wie Aluminium oder Kupfer bestehen; alternativ ist aber auch der Einsatz gut leitender Polymere denkbar.The antenna windings 100 as well as the antenna connections 80 and 90 - and thus the gate position 60 - Can consist of metal such as aluminum or copper; alternatively, the use of highly conductive polymers is also conceivable.

Die Ausgestaltung der Antenne bzw. der Spule 20 hängt von der gewünschten Resonanzfrequenz und von der von dem Polymerchip 30 bzw. von den organischen Feldeffekttransistoren 40 benötigten elektrischen Leistung ab:
Die Resonanzfrequenz der Antenne wird durch die Anzahl der Windungen 100 der Antenne 20 bestimmt. Die Leistungsaufnahme der Antenne 20 wird im wesentlichen von der vom elektromagnetischen Wechselfeld durchströmbaren Antennenfläche bestimmt; dies bedeutet, dass um so mehr elektromagnetische Energie von der Antenne 20 aufgenommen werden kann, je größer die Antennenfläche der Antenne ist.The design of the antenna or coil 20 depends on the desired resonance frequency and that of the polymer chip 30 or of the organic field effect transistors 40 required electrical power from:
The resonance frequency of the antenna is determined by the number of turns 100 the antenna 20 certainly. The power consumption of the antenna 20 is essentially determined by the antenna area through which the alternating electromagnetic field can flow; this means that the more electromagnetic energy from the antenna 20 can be recorded, the larger the antenna area of the antenna.

In der 2 lässt sich darüber hinaus erkennen, dass der Antennenanschlussleiter 160 von den Antennenwindungen 100 durch die Isolationsschicht 110 getrennt ist; dies bedeutet, dass durch den Antennenanschlussleiter 160 kein Kurzschluss zwischen den Antennenwindungen 100 herbeigeführt werden kann.In the 2 can also be seen that the antenna connection conductor 160 from the antenna turns 100 through the insulation layer 110 is separated; this means that through the antenna lead 160 no short circuit between the antenna turns 100 can be brought about.

An den Kreuzungspunkten zwischen den Antennenwindungen 100 und dem Antennenanschlussleiter 160 bilden sich bedingt durch die relativ dünne Schichtdicke der Isolationsschicht 110 (Schichtdicke zwischen 50 nm und 500 nm) zusätzliche Kapazitäten aus. Aufgrund dieser zusätzlichen Kapazitäten benötigt die Antenne 20 des Transponders 10 weniger Antennenwindungen 100, um die gewünschte Resonanzfrequenz bzw. Arbeitsfrequenz des Transponders 10 zu erreichen, als dies der Fall wäre, wenn der Antennenanschlussleiter 160 auf der Substratrückseite der Substratlage 50 zu dem Polymerchip 30 geführt würde. Aufgrund der durch die dünne Isolationsschicht 110 hervorgerufenen Zusatzkapazitäten wird also ein optimales Antennendesign mit einer Minimalzahl an Antennenwindungen 100 erreicht.At the crossing points between the antenna turns 100 and the antenna lead 160 form due to the relatively thin layer thickness of the insulation layer 110 (Layer thickness between 50 nm and 500 nm) additional capacities. Because of these additional capacities, the antenna needs 20 of the transponder 10 fewer antenna windings 100 to the desired resonance frequency or working frequency of the transponder 10 to achieve than would be the case if the antenna lead 160 on the back of the substrate layer 50 to the polymer chip 30 would be led. Because of the thin isolati onsschicht 110 Additional capacities thus created will result in an optimal antenna design with a minimum number of antenna windings 100 reached.

Nachfolgend soll nun die Herstellung der Antenne 20 und des Polymerchips 30 im Detail erläutert werden:
In einem ersten Schritt wird auf die Substratlage 50 die Gate-Lage 60 aufgebracht. Als Material für die Gate-Lage kommen Metalle wie Kupfer, Aluminium, Titan, Nickel, Chrom, Gold, Silber, Palladium und/oder Platin sowie leitfähige Polymere wie PEDOT-PSS-Baytron P® oder Polyanilin in Betracht. Das Aufbringen der Gate-Lage 60 kann dabei durch klassische Druck- oder Aufdampfprozesse erfolgen. Die Antenne 20 mit ihren Antennenwindungen 100 kann dabei in exakt identischer Weise wie die Gate-Anschlüsse 70 der organischen Feldeffekttransistoren 40 hergestellt werden.The following is the production of the antenna 20 and the polymer chip 30 are explained in detail:
In a first step, the substrate layer 50 the gate location 60 applied. Metals such as copper, aluminum, titanium, nickel, chromium, gold, silver, palladium and / or platinum as well as conductive polymers such as PEDOT-PSS-Baytron P ® or polyaniline can be considered as material for the gate layer. The application of the gate layer 60 can be done by classic pressure or vapor deposition processes. The antenna 20 with their antenna windings 100 can be done in exactly the same way as the gate connections 70 of organic field effect transistors 40 getting produced.

Stattdessen ist es aber auch möglich, die relativ groben Strukturen (Größenordnung im Millimeterbereich) der Antenne 20 bzw. der Antennenwindungen 100 nach einem der oben genannten Verfahren aufzubringen, während die feinen Strukturen der Gate-Anschlüsse 70 (Größenordnung im μ-Bereich) durch ein hochauflösendes Druckverfahren – z.B. Mikrokontaktdruckverfahren – aufgebracht werden.Instead, it is also possible to use the relatively coarse structures (in the millimeter range) of the antenna 20 or the antenna turns 100 by one of the above methods while applying the fine structures of the gate terminals 70 (Order of magnitude in the μ range) can be applied using a high-resolution printing process - e.g. micro contact printing process.

Alternativ können die Gate-Anschlüsse 70 auf einem simultan mit der Antennenstruktur abgeschiedenen Pad (in der Größe des späteren Polymerchips 30) definiert und nasschemisch herausgearbeitet (z. B. durch Ätzen) werden. Im Ergebnis sind aber auch bei dieser Variante des Abscheidungsverfahrens die Antenne 20 und die Gate-Anschlüsse 70 des Polymerchips 30 in einer einzigen Schicht, nämlich der Gatelage 60, enthalten.Alternatively, the gate connections 70 on a pad that is deposited simultaneously with the antenna structure (the size of the later polymer chip 30 ) are defined and worked out wet-chemically (e.g. by etching). As a result, however, the antenna is also in this variant of the deposition process 20 and the gate connections 70 of the polymer chip 30 in a single layer, namely the gate layer 60 , contain.

Nachfolgend wird auf die Gate-Lage 60 eine Dielektrikum-Schicht als Isolationsschicht 110 abgeschieden und thermisch fixiert. Bei der Isolationsschicht 110 kann es sich beispielsweise um eine Poly-4-Venylphenol-Schicht handeln.Below is the gate location 60 a dielectric layer as an insulation layer 110 deposited and thermally fixed. With the insulation layer 110 it can be, for example, a poly-4-venylphenol layer.

Das Abscheiden der Isolationsschicht 110 kann beispielsweise mittels einer Druckcoating- oder Spraycoating-Technik erfolgen. Die benötigten Öffnungen für die Verbindungskontakte 120 in der Isolationsschicht 110 können entweder direkt durch den Druckvorgang definiert werden oder aber nach einem ganzflächigen Abscheiden der Isolationsschicht 110 nachträglich in diese Schicht eingebracht werden.Deposition of the insulation layer 110 can be done, for example, by means of a pressure coating or spray coating technique. The required openings for the connection contacts 120 in the insulation layer 110 can either be defined directly by the printing process or after the insulation layer has been deposited over the entire surface 110 can be subsequently introduced into this layer.

Die in dieser Weise abgeschiedene Isolationsschicht 110 stellt zum einen die Dielektrikum-Schicht für den organischen Feldeffekttransistor 40 und damit für den Polymerchip 30 zur Verfügung; zum anderen dient die Isolationsschicht 110 als elektrische Isolation zwischen den Antennenwindungen 100.The insulation layer deposited in this way 110 provides the dielectric layer for the organic field effect transistor 40 and thus for the polymer chip 30 to disposal; on the other hand, the insulation layer serves 110 as electrical insulation between the antenna windings 100 ,

Durch die Definition von Öffnungen in der Isolationsschicht 110 und durch die Verbindungskontakte 120 am Ende und am Anfang der Antenne 20 – bzw. am äußeren Antennenanschluss 90 und am inneren Antennenanschluss 80 – ergibt sich nun die Möglichkeit der Rückkontaktierung der Antenne 20 von außen nach innen und somit die Möglichkeit zum elektrischen Anschließen des durch die Antenne 20 gebildeten Schwingkreises ohne Kurzschluss zwischen den Antennenwindungen 100 an den Polymerchip 30.By defining openings in the insulation layer 110 and through the connecting contacts 120 at the end and at the beginning of the antenna 20 - or at the outer antenna connector 90 and on the inner antenna connector 80 - Now there is the possibility of reconnecting the antenna 20 from the outside in and thus the possibility of electrical connection through the antenna 20 formed resonant circuit without short circuit between the antenna windings 100 to the polymer chip 30 ,

Die Isolationsschicht 100 dient außerdem als Schutzbeschichtung für evtl. korrosionsanfällige Antennenmaterialien wie Kupfer oder Aluminium und erhöht deren Langzeitstabilität bzw. Lebensdauer.The insulation layer 100 also serves as a protective coating for any corrosion-prone antenna materials such as copper or aluminum and increases their long-term stability and service life.

In einem weiteren Herstellungsschritt wird die Kontaktlage 130 aufgebracht. Dies kann wiederum durch justierte, hochauflösende Drucktechniken (z. B. Baytron P) erfolgen; alternativ kann ein ganzflächiges Abscheiden (z. B. thermische Verdampfung von Gold) und eine anschließende Strukturierung durchgeführt werden.In a further manufacturing step, the contact layer 130 applied. This can in turn be done using adjusted, high-resolution printing techniques (e.g. Baytron P); alternatively, an entire surface deposition (e.g. thermal evaporation of gold) and a subsequent structuring can be carried out.

Die abgeschiedenen Kontaktmaterialien füllen dabei die zuvor geöffneten Kontaktlöcher in der Isolationsschicht 110 und bilden damit die Verbindungskontakte 120 zwischen der Gate-Lage 60 und der Kontaktlage 130.The deposited contact materials fill the previously opened contact holes in the insulation layer 110 and thus form the connection contacts 120 between the gate location 60 and the contact situation 130 ,

Die strukturierte Kontaktlage 130 bildet die Source-Kontakte 140 und die Drain-Kontakte 150 der organischen Feldeffekttransistoren 40 des Polymerchips 30 sowie den Antennenanschlussleiter 160 für die Antenne 20, der als Rückkontaktleiter zwischen dem äußeren Antennenanschluss 90 und dem Polymerchip 30 dient. Der Antennenanschlussleiter 160 als Rückkontaktleiter schließt somit den äußeren Antenenanschluss 90 der Antenne 20 an den Polymerchip 30 an.The structured contact situation 130 forms the source contacts 140 and the drain contacts 150 of organic field effect transistors 40 of the polymer chip 30 as well as the antenna connection conductor 160 for the antenna 20 , which acts as a back contact conductor between the outer antenna connector 90 and the polymer chip 30 serves. The antenna connection conductor 160 thus, as the back contact conductor, closes the outer antenna connection 90 the antenna 20 to the polymer chip 30 on.

Die Fertigstellung des Transponders 10 erfolgt durch das Abscheiden des organischen Halbleiters 170 aus der Gasphase (z. B. durch Vakuumverdampfen von Pentazen oder Oligitiophene) oder durch Abscheiden des organischen Halbleiters aus einer Lösung (z. B. Polytiophen). Optional kann zusätzlich eine Strukturierung der organischen Halbleiterschicht 170 erfolgen, um Leckströme zwischen den einzelnen organischen Feldeffekttransistoren 40 zu reduzieren.The completion of the transponder 10 takes place by the deposition of the organic semiconductor 170 from the gas phase (e.g. by vacuum evaporation of pentazene or oligitiophene) or by depositing the organic semiconductor from a solution (e.g. polytiophene). A structuring of the organic semiconductor layer can optionally also be carried out 170 take place to leakage currents between the individual organic field effect transistors 40 to reduce.

Das oben beschriebene "integrierte Design" von Polymerchip 30 und Antenne 20 und die Herstellungsmethoden zu dessen Herstellung eignen sich besonders für den beschriebenen Bottom-Gate-Aufbau (Gate-Dielektrikum-Source/Drain), bei dem die die Antennenwindungen 100 und die Gate-Anschlüsse 70 bildende Gate-Lage 60 als erste elektrisch leitende Schicht 60 auf der Substratlage 50 abgeschieden wird.The "integrated design" of polymer chip described above 30 and antenna 20 and the production methods for its production are particularly suitable for the described bottom gate structure (gate dielectric source / drain), in which the the antenna windings 100 and the gate connections 70 forming gate layer 60 as the first electrically conductive layer 60 on the substrate layer 50 is deposited.

Prinzipiell ist es aber auch möglich, einen sogenannten Top-Gate-Aufbau (Source/Drain-Anschluss-Dielektrikum-Gate) integriert zu realisieren. Hierbei ist jedoch die Anzahl der Materialien, welche für die erste elektrisch leitende Schicht 60, also für die Antennenwindungen 100 und den Source-Anschluss 140 bzw. den Drain-Anschluss 150 in Frage kommen, limitiert, da gute Antennenmaterialen wir Kupfer und Aluminium zum Teil als Source/Drain-Materialien je nach dem verwendeten organischen Halbleitermaterial 170 wenig oder gar nicht geeignet sind.In principle, however, it is also possible to implement a so-called top gate structure (source / drain connection dielectric gate) integrated. Here, however, is the number of materials used for the first electrically conductive layer 60 , so for the antenna windings 100 and the source connector 140 or the drain connection 150 come into question, limited, since good antenna materials such as copper and aluminum partly as source / drain materials depending on the organic semiconductor material used 170 are little or not suitable.

Um dieses Materialproblem zu lösen, können die Antennenwindungen 100 – statt unmittelbar auf der Substratlage 50 – beim Top-Gate-Aufbau in der Gate-Lage 60 untergebracht werden und im Rahmen des letzten Prozessschrittes abgeschieden werden; Kompatibilitätsprobleme mit dem organischen Halbleitermaterial 170 lassen sich so reduzieren bzw. vollkommen ausschließen.To solve this material problem, the antenna windings 100 - Instead of directly on the substrate layer 50 - With the top gate structure in the gate position 60 be housed and separated during the last process step; Compatibility problems with the organic semiconductor material 170 can be reduced or completely excluded.

In der 3 ist ein Transponder 10 mit einem Polymerchip 30 und einer Antenne 20 gezeigt, deren Antennenwindungen 100 "doppelt gewunden" sind. Eine solche Gestaltung der Antennenwindungen stellt eine Alternative zu einer ausschließlich spiralförmigen Formgebung der Antennenwindungen dar. Der Vorteil der "doppelt gewundenen" Antennenwindungen besteht u. a. darin, dass beide Antennenanschlussleiter innen liegen und somit kein separater bzw. zusätzlicher "Antennen-Rückkontaktleiter" 160 erforderlich ist.In the 3 is a transponder 10 with a polymer chip 30 and an antenna 20 shown whose antenna windings 100 are "double twisted". Such a design of the antenna windings represents an alternative to an exclusively spiral shape of the antenna windings. The advantage of the "double-wound" antenna windings is, among other things, that both antenna connection conductors are on the inside and therefore no separate or additional "antenna return contact conductor" 160 is required.

Als Substratlage dient bei dem Transponder gemäß der 3 eine Polyethylenterephthalat(PET)-Schicht.The substrate layer is used in the transponder according to the 3 a polyethylene terephthalate (PET) layer.

Die Gate-Lage, die die Gate-Anschlüsse der organischen Feldeffekttransistoren und die Antennenwindungen bildet, besteht aus Kupfer. Da die Gate-Anschlüsse sehr filigrane Strukturen aufweisen, sind diese mittels Photolithographie und Nassätzen mit Ammoniumperoxodisulfat gebildet. Für die Gate-Anschlüsse wird also zunächst ein relativ großes Kupfer-Pad abgeschieden, das dann anschließend zur Herstellung der Gate-Anschlüsse noch "fein" strukturiert wird. Da die Antennenwindungen im Vergleich zu den Gate-Anschlüssen recht grobe Strukturen aufweisen, können die Antennenwindungen bereits beim Abscheiden der Kupferschicht – also durch strukturiertes Abscheiden – gebildet werden.The Gate location that the gate connections the organic field effect transistors and the antenna windings is made of copper. Because the gate connections are very delicate structures have, these are by means of photolithography and wet etching Ammonium peroxodisulfate formed. For the gate connections so first a relatively large one Copper pad deposited, then that to make the gate connections is still "finely" structured. Since the antenna windings are quite compared to the gate connections can have rough structures the antenna windings as soon as the copper layer is deposited - i.e. through structured separation - formed become.

Als Isolationsschicht bzw. als Dielektrikum ist bei dem Transponder gemäß der 3 Poly-4-Venylphenol eingesetzt, das thermisch vrernetzt ist. Die Schichtdicke beträgt 270 nm und die Dielektrizitätszahl beträgt 3,6.As an insulation layer or as a dielectric in the transponder according to the 3 Poly-4-Venylphenol used, which is thermally cross-linked. The layer thickness is 270 nm and the dielectric constant is 3.6.

Die Öffnungslöcher in der Isolationsschicht für die Verbindungskontakte sind durch Photolithographie und anschließendes Trockenätzen gebildet.The opening holes in the insulation layer for the connection contacts are formed by photolithography and subsequent dry etching.

Die Kontaktlage bzw. die Source-Anschlüsse und die Drain-Anschlüsse bestehen aus einer durch thermisches Verdampfen aufgebrachten (Goldschicht mit einer Dicke von 40 nm. Diese Goldschicht wird im Rahmen eines Photolithographieschrittes und eines nachfolgenden Nassätz-Schrittes mit einer I2/Kl-Lösung strukturiert, um eine elektrische Trennung der Source- und Drain-Kontakte zu erreichen.The contact layer or the source connections and the drain connections consist of an applied by thermal evaporation (gold layer with a thickness of 40 nm. This gold layer is in the course of a photolithography step and a subsequent wet etching step with an I 2 / Kl solution structured to achieve an electrical separation of the source and drain contacts.

Als organisches Halbleitermaterial ist eine Pentazenschicht mit einer Schichtdicke von 30 nm thermisch aufgedampft worden.As organic semiconductor material is a pentacene layer with a Layer thickness of 30 nm has been thermally evaporated.

1010
Transpondertransponder
2020
Antenneantenna
3030
Polymerschippolymer chip
4040
organischer Feldeffekttransistororganic Field Effect Transistor
5050
Substratlagesubstrate layer
6060
Gate-LageGate layer
7070
Gate-AnschlussGate terminal
8080
innerer Antennenanschlussinternal antenna connection
8585
HilfspadHilfspad
9090
äußerer Antennenanschlussouter antenna connector
100100
Antennenwindungenantenna windings
110110
Isolationsschichtinsulation layer
120120
VerbindungskontakteConnector contacts
130130
zweite elektrische Schicht (Kontaktlage)second electrical layer (contact position)
140140
Source-AnschlussSource terminal
150150
Drain-AnschlussDrain
160160
AntennenanschlussleiterAntenna connection conductor
170170
organischer Halbleiterorganic semiconductor

Claims (24)

Transponder (10) mit einer Antenne (20) und mit einer mit der Antenne (20) verbundenen Transponderschaltung (30), dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschaltung (30) durch auf einem Substrat (50) angeordnete, strukturierte Schichten (60, 110, 130) gebildet ist, von denen mindestens eine Schicht (60) zumindest teilweise auch die Antenne (20) ausbildet.Transponder ( 10 ) with an antenna ( 20 ) and with one with the antenna ( 20 ) connected transponder circuit ( 30 ), characterized in that the transponder circuit ( 30 ) by on a substrate ( 50 ) arranged, structured layers ( 60 . 110 . 130 ) is formed, of which at least one layer ( 60 ) at least partially the antenna ( 20 ) trains. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschaltung (30) zumindest zwei leitende Schichten (60, 130), eine zwischen den beiden leitenden Schichten (60, 130) angeordnete Isolationsschicht (110) und eine Halbleiterschicht (170) aufweist und in einer der beiden leitenden Schichten (60) die Antenne (20) ausgebildet ist.Transponder according to claim 1, characterized in that the transponder circuit ( 30 ) at least two conductive layers ( 60 . 130 ), one between the two conductive layers ( 60 . 130 ) arranged insulation layer ( 110 ) and a semiconductor layer ( 170 ) and in one of the two conductive layers ( 60 ) the antenna ( 20 ) educated is. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht eine organische oder amorphe Halbleiterschicht (170), insbesondere eine amorphe Silizium-Schicht, ist.Transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor layer is an organic or amorphous semiconductor layer ( 170 ), in particular an amorphous silicon layer. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschaltung (30) organische Feldeffekttransistoren (40) aufweist.Transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the transponder circuit ( 30 ) organic field effect transistors ( 40 ) having. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine Rahmenantenne ist.Transponder according to one of the preceding claims, characterized characterized that the antenna is a loop antenna. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (20) spiralförmig ist und eine Mehrzahl an Antennenwindungen (100) aufweist.Transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna ( 20 ) is spiral and a plurality of antenna windings ( 100 ) having. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschal tung (30) in einem von der Antenne (20) eingeschlossenen Innenbereich des Substrats angeordnet ist.Transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the transponder circuit ( 30 ) in one from the antenna ( 20 ) enclosed inner region of the substrate is arranged. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) und ein die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) kreuzender Antennenanschlussleiter (160) in unterschiedlichen leitenden Schichten (130) gebildet sind.Transponder according to one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) and the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) crossing antenna connection conductor ( 160 ) in different conductive layers ( 130 ) are formed. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein außen liegender Anschluss (90) der Antenne (20) mittels des Antennenanschlussleiters (160) elektrisch mit der Transponderschaltung (30) verbunden ist.Transponder according to one of the preceding claims, characterized in that an external connection ( 90 ) the antenna ( 20 ) using the antenna connection conductor ( 160 ) electrically with the transponder circuit ( 30 ) connected is. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschaltung (30) mindestens einen Feldeffekttransistor (40) aufweist, dessen Gate-Anschluss (70) in der einen elektrisch leitenden Schicht (60) und dessen Drain- und Source-Anschluss (150, 140) in der anderen leitenden Schicht (130) gebildet ist.Transponder according to one of the preceding claims 2 to 9, characterized in that the transponder circuit ( 30 ) at least one field effect transistor ( 40 ), whose gate connection ( 70 ) in one electrically conductive layer ( 60 ) and its drain and source connection ( 150 . 140 ) in the other conductive layer ( 130 ) is formed. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) in der den Drain- und den Source-Anschluss (150, 140) bildenden, elektrisch leitenden Schicht (130) ausgebildet sind.Transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) in which the drain and source connection ( 150 . 140 ) forming, electrically conductive layer ( 130 ) are trained. Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) in der den Gate-Anschluss (70) bildenden, elektrische leitenden Schicht (60) ausgebildet sind.Transponder according to one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) in the the gate connection ( 70 ) forming, electrically conductive layer ( 60 ) are trained. Verfahren zum Herstellen eines Transponders (10), bei dem – eine Antenne (20) und eine mit der Antenne (20) verbundene Transponderschaltung (30) auf einem Substrat (50) angeordnet werden, wobei – auf dem Substrat (50) strukturierte Schichten (60, 110, 130) aufgebracht werden, von denen zumindest eine die Transponderschaltung und zumindest teilweise auch die Antenne (20) bildet.Method of making a transponder ( 10 ), where - an antenna ( 20 ) and one with the antenna ( 20 ) connected transponder circuit ( 30 ) on a substrate ( 50 ) are arranged, whereby - on the substrate ( 50 ) structured layers ( 60 . 110 . 130 ) are applied, at least one of which is the transponder circuit and at least partially the antenna ( 20 ) forms. Verfahren nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Transponderschaltung (30) zumindest zwei durch zumindest eine Isolationsschicht (110) getrennte, leitende Schichten (60, 130) und zumindest eine Halbleiterschicht (170) auf dem Substrat (50) angeordnet werden und in einer der beiden leitenden Schichten (60) die Antenne (20) ausgebildet wird.A method according to claim 13, characterized in that for the transponder circuit ( 30 ) at least two through at least one insulation layer ( 110 ) separate conductive layers ( 60 . 130 ) and at least one semiconductor layer ( 170 ) on the substrate ( 50 ) can be arranged and in one of the two conductive layers ( 60 ) the antenna ( 20 ) is trained. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterschicht eine organische Halbleiterschicht (170) auf dem Substrat (50) angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims 13 or 14, characterized in that an organic semiconductor layer ( 170 ) on the substrate ( 50 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschaltung (30) mit organischen Feldeffekttransistoren (40) ausgestattet wird.Method according to one of the preceding claims 13 to 15, characterized in that the transponder circuit ( 30 ) with organic field effect transistors ( 40 ) is equipped. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Antenne eine Rahmenantenne gebildet wird.Method according to one of the preceding claims 13 to 16, characterized in that a loop antenna as the antenna is formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine spiralförmige Antenne (20) mit einer Mehrzahl an Antennenwindungen (100) gebildet wird.Method according to one of the preceding claims 13 to 17, characterized in that a spiral antenna ( 20 ) with a plurality of antenna turns ( 100 ) is formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschaltung (30) in einem von der Antenne (20) eingeschlossenen Innenbereich des Substrats (50) angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims 13 to 18, characterized in that the transponder circuit ( 30 ) in one from the antenna ( 20 ) enclosed inner region of the substrate ( 50 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) und ein die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) kreuzender Antennenanschlussleiter (160) in unterschiedlichen leitenden Schichten (130) gebildet werden.Method according to one of the preceding claims 13 to 19, characterized in that the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) and the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) crossing antenna connection conductor ( 160 ) in different conductive layers ( 130 ) are formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein außen liegender Anschluss (90) der Antenne (20) mittels des Antennenanschlussleiters (160) elektrisch mit der Transponderschaltung (30) verbunden wird.Method according to one of the preceding claims 13 to 20, characterized in that an external connection ( 90 ) the antenna ( 20 ) using the antenna connection conductor ( 160 ) electrically with the transponder circuit ( 30 ) is connected. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass für die Transponderschaltung (30) mindestens ein Feldeffekttransistor (40) hergestellt wird, wobei dessen Gate-Anschluss (70) in der einen elektrisch leitenden Schicht (60) und dessen Drain- und Source-Anschluss (150, 140) in der anderen leitenden Schicht (130) gebildet wird.Method according to one of the preceding claims 13 to 21, characterized in that for the transponder circuit ( 30 ) at least one field effect transistor ( 40 ) is produced, with its gate connection ( 70 ) in one electrically conductive layer ( 60 ) and its drain and source connection ( 150 . 140 ) in the other conductive layer ( 130 ) is formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) in der den Drain- und den Source-Anschluss (150, 140) bildenden elektrisch leitenden Schicht (130) ausgebildet werden.Method according to one of the preceding claims 13 to 22, characterized in that the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) in which the drain and source connection ( 150 . 140 ) forming electrically conductive layer ( 130 ) be formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenwindungen (100) der Antenne (20) in der den Gate-Anschluss (70) bildenden elektrische leitenden Schicht (60) ausgebildet werden.Method according to one of the preceding claims 13 to 23, characterized in that the antenna windings ( 100 ) the antenna ( 20 ) in the the gate connection ( 70 ) forming electrical conductive layer ( 60 ) be formed.
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