DE10350648A1 - transponder - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Transponders mit zumindest einer Antenne und zumindest einer auslesbaren Datenspeicherstruktur wird die vorgesehene Umrißgestalt der Antenne in einer Vakuumanlage mittels einer Walze auf ein Substrat durch Benetzung des umliegenden Bereichs aufgezeichnet und nachfolgend das Substrat einem Materialstrom ausgesetzt, wobei sich dieses Material auf dem unbenetzten Bereich niederschlägt (Fig. 1).In a method for producing a transponder with at least one antenna and at least one readable data storage structure, the intended outline shape of the antenna is recorded in a vacuum system by means of a roller on a substrate by wetting the surrounding area and subsequently exposing the substrate to a material flow, this material being deposited on precipitates the unwetted area (Figure 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Transponders nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for producing a transponder according to the preamble of claim 1.

Transponder umfassen einen Datenspeicher und eine Übertragungseinrichtung, welche die Möglichkeit eröffnet, gespeicherte Daten von einem Empfänger auslesen zu lassen. In der Regel umfasst der Empfänger die Spannungsquelle, so dass der Transponder sehr klein und leicht gehalten werden kann. Für die gewünschte Durchsetzung zukünftiger Großserienanwendungen, etwa bei der Verwendung in Produktetiketten, um beispielsweise Haltbarkeitsdaten oder Identifizierungen auszulesen, ist eine billige Massenfertigung von Transpondern unabdingbare Voraussetzung.transponder comprise a data memory and a transmission device, which the possibility opened, to read stored data from a receiver. In usually includes the recipient the voltage source, making the transponder very small and light can be held. For the desired Enforcement of future High-volume applications, for example, when used in product labels, for example, shelf life data or read out identifications is a cheap mass production of transponders indispensable requirement.

Es ist bekannt, metallische Leiterbahnen auf dünnen Substraten unterschiedlicher Konsistenz, etwa Kunststoffolien oder Papier, aufzubringen. Die EP 1 291 463 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Strukturen unterschiedlicher Schichtdicke und -folge. Dabei wird in einem ersten Schritt durch ein Druckverfahren auf das Substrat eine Lackierung aufgetragen; erst anschließend findet eine Behandlung des Substrats mit einem Inline-Plasma-, Corona- oder Flammprozess statt. Das Verfahren erhält dadurch und durch die weiteren Bearbeitungsschritte eine Vielstufigkeit, so dass das Aufbringen der metallischen Strukturen aufwendig und letztlich teuer wird.It is known to apply metallic conductor tracks on thin substrates of different consistency, such as plastic films or paper. The EP 1 291 463 A1 shows a method for the production of metallic structures of different layer thickness and sequence. In this case, a coating is applied to the substrate in a first step by a printing process; only then does a treatment of the substrate take place with an in-line plasma, corona or flame process. As a result of this and the further processing steps, the method acquires a multiple stage, so that the application of the metallic structures becomes complicated and ultimately expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst kostengünstige Massenherstellung von auf flexiblen Substraten aufbauenden Transpondern und/oder integrierter Schaltkreise zu ermöglichen.Of the Invention is the object of a cost-effective mass production of on flexible substrates building transponders and / or integrated To enable circuits.

Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 3. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 und 4 bis 11 verwiesen.The Invention solves this problem by a method having the features of the claim 1 and 3. With regard to advantageous embodiments of the invention will affect the other claims 2 and 4 to 11 referenced.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in einer einzigen Anlage sowohl das Aufzeichnen der gewünschten Strukturen der Antenne und/oder des integrierten Schaltkreises durch deren Bildung auf dem Substrat durch entsprechenden Materialauftrag erreicht werden. Die Herstellung ist damit erheblich vereinfacht und beschleunigt.With the method according to the invention can record both the desired Structures of the antenna and / or the integrated circuit by their formation on the substrate achieved by appropriate application of material become. The production is thus considerably simplified and accelerated.

Insbesondere wenn der Materialstrom, der die Struktur der Antenne und/oder einer Lage des integrierten Schaltkreises bilden soll, durch Bedampfung oder Sputtern erzeugt wird, kann das Verfahren serientechnisch in Vakuumanlagen betrieben werden, wobei die Herstellung gleichzeitig in derselben Vakuumanlage erfolgen kann.Especially if the material flow, the structure of the antenna and / or a Location of the integrated circuit should form, by evaporation or sputtering is generated, the method can be used in series technology Vacuum systems are operated, the production being simultaneous can be done in the same vacuum system.

Der Aufwand der Vorbehandlung des Substrats ist minimiert, wenn für dieses eine Polyesterfolie oder auch eine vorbehandelte Polypropylen- Folie verwendet wird.Of the The cost of pretreatment of the substrate is minimized if for this a polyester film or a pretreated polypropylene film used becomes.

Die Strukturen können sehr genau gezeichnet werden, wenn zur Benetzung der Bereich, auf denen sich keine Material niederschlagen soll, ein im Vakuum gut verdampfendes Öl verwendet wird. Dabei muß im Unterschied zu einem Farbauftrag das Öl nicht abgewaschen oder anderweitig abgetragen werden, sondern dieses verdampft im Vakuum selbständig und erfordert somit keinen weiteren Bearbeitungsschritt. Durch die Dampfschicht ist gleichzeitig der Niederschlag an den zuvor mit Öl benetzten Bereichen verhindert.The Structures can be drawn very accurately when wetting the area on which should not precipitate any material, a good in a vacuum vaporizing oil is used. It must be in the Unlike a paint application, the oil is not washed off or otherwise be removed, but this vaporizes in a vacuum independently and thus requires no further processing step. Through the vapor layer is at the same time the precipitate on the previously wetted with oil Areas prevented.

Dabei kann für eine geschwindigkeitsoptimierte Herstellung das Substrat in der Vakuumanlage abgewickelt und nach Benetzen und Bedampfen in derselben Vakuumanlage aufgewickelt werden. Besonders vorteilhaft wird dabei das Substrat in der Vakuumanlage in einem kontinuierlichen Durchlauf bearbeitet.there can for a speed optimized production of the substrate in the Vacuum system unwound and after wetting and steaming in the same Vacuum system to be wound up. It is particularly advantageous the substrate in the vacuum plant in a continuous pass processed.

Zwischen der Benetzung eines Abschnitts des Substrats etwa mit dem genannten Öl und dessen Aussetzen eines Materialniederschlags vergeht weniger als eine halbe Sekunde, typisch nur etwa eine Zehntelsekunde, so dass der Herstellungsprozess eine sehr hohe Geschwindigkeit erreicht und sich ein für Massenproduktion geeigneter großer Ausstoß ergibt.Between the wetting of a portion of the substrate about with said oil and its Exposing a material precipitate takes less than half an hour Second, typically only about a tenth of a second, so that the manufacturing process Achieved a very high speed and become one for mass production suitable large output results.

Insbesondere für mehrschichtige Strukturen ist das Aufbringen von isolierenden Zwischenschichten über einen Atomizer vorteilhaft möglich.Especially for multi-layered Structures is the application of insulating interlayers over one Atomizer advantageous possible.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung zumindest schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.Further Advantages and features of the invention will become apparent from a below described and shown in the drawing at least schematically embodiment the subject of the invention.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 eine schematische Prinzipskizze von in der Vakuumanlage angeordneten Bauteilen zur Durchführung des Verfahrens. 1 a schematic diagram of arranged in the vacuum system components for carrying out the method.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insgesamt in einer zusammenhängenden Vakuumanlage 1 durchgeführt werden, die in einem einzigen Schritt vollständig evakuiert werden kann.Overall, the process according to the invention can be carried out in a continuous vacuum apparatus ge 1 be completely evacuated in a single step.

Das für das Verfahren vorgesehene Substrat 2, insbesondere eine unbehandelte Polyesterfolie oder auch eine fertig zu erwerbende coronavorbehandelte Polypro pylen-Folie, ist dabei auf einer Vorratsrolle 3 aufgewickelt halterbar und von dieser automatisiert abwickelbar. Die Vorratsrolle 3 ist im bestückten Zustand in die Vakuumanlage 1 einsetzbar und somit im Betriebszustand mit im Unterdruckraum gehalten. Auch die Substratabwicklung erfolgt daher vollständig im Unterdruckraum.The intended for the process substrate 2 , Especially an untreated polyester film or a ready-to-buy corona-treated polypropylene polypropylene film, is on a supply roll 3 wound up and can be handled automatically. The supply roll 3 is in the assembled state in the vacuum system 1 can be used and thus kept in the operating state with in the vacuum chamber. Substrate processing therefore also takes place completely in the vacuum chamber.

Die so abgewickelte Folie, Papier oder anderes Substrat 2 wird über eine erste Umlenkrolle 4 auf eine groß dimensionierte Kühlrolle 5 geführt, an der das Substrat während der unten noch erläuterten Arbeitsschritte anliegt. Von dort aus wird das Substrat 2 nach Bearbeitung über eine zweite Umlenkrolle 6 einer Aufnahmerolle 7 zugeleitet und ebenfalls automatisiert auf diese im Vakuum aufgewickelt. Während der ganzen Bearbeitung kann die Substrattolie 2 kontinuierlich oder getaktet mittels der rotierbaren Rollen 3, 4, 5, 6, 7 weiterbewegt werden.The thus processed film, paper or other substrate 2 is via a first pulley 4 on a large cooling roll 5 guided, on which the substrate rests during the below-explained steps. From there, the substrate becomes 2 after processing via a second deflection roller 6 a pickup roll 7 fed and also automatically wound on these in a vacuum. During the whole processing, the substrate film can 2 continuously or clocked by means of the rotatable rollers 3 . 4 . 5 . 6 . 7 be moved on.

Der Kühlrolle 5 gegenüber gelegen ist eine Druckrolle 8, die eine den auf das Substrat aufzuzeichnenden Strukturen entsprechend gezeichnete Oberfläche aufweist. Die später auf dem Substrat 2 freizuhaltenden Bereiche sind dabei auf der Druckrolle 8 erhaben ausgebildet. Sofern mehrere übereinander liegende Strukturen aufgezeichnet werden sollen, können auch mehrere Druckrollen 8 vorgesehen sein, die in Anlage an das auf der Kühlrolle 5 laufende Substrat 2 gebracht werden können.The cooling roller 5 located opposite is a pressure roller 8th which has a surface drawn corresponding to the structures to be recorded on the substrate. The later on the substrate 2 To be kept free areas are on the pressure roller 8th sublime trained. If several superimposed structures are to be recorded, several pressure rollers can also be used 8th be provided in contact with the on the cooling roller 5 running substrate 2 can be brought.

Die Druckrolle 8 ist etwa eine relativ weiche Gummirolle und steht ständig in Kontakt mit einer Übertragungsrolle 9, die ihrerseits von einer Dosiereinrichtung 10 mit Flüssigkeit, hier einem organischen oder anorganischem Öl, versorgt wird und diese an die erhabenen Strukturen der Druckrolle 8 weitergibt. Diese kann dadurch Strukturen auf das Substrat 2 durch Benetzung mit der Flüssigkeit zeichnen. Das so angezeichnete Substrat 2 läuft nachfolgend in den Wirkbereich 11 einer Niederschlagseinrichtung 12, hier einer Bedampfungsanlage, durch die beliebiges metallisches oder polymeres Material 13 auf das Substrat 2 aufbringbar ist. Die Bedampfungsanlage 12 arbeitetet für Metalle wie z.B. Kupfer, Aluminium, Chrom oder Zink, sowie für organische Halbleiter, wie z.B. Pentacene, mit für diese Stoffe typischen Verdampfungstemperaturen. Das hier verdampfte und auf das Substrat 2 auftreffende Material 13 kann sich jedoch nur auf den nicht benetzten Bereichen des Substrats 2 niederschlagen, da an den benetzten Bereiche die aufgetragene Flüssigkeit von dem Substrat 2 verdampft und damit eine Sperre gegen einen Materialniederschlag an diesen Stellen bildet, so dass nur an den vorher nicht benetzten Bereichen eine Haftung von aufgedampftem oder aufgesputtertem Material 13 möglich ist.The pressure roller 8th is about a relatively soft rubber roller and is constantly in contact with a transfer roller 9 , in turn, from a metering device 10 is supplied with liquid, here an organic or inorganic oil, and this to the raised structures of the pressure roller 8th passes. This can thereby structures on the substrate 2 by wetting with the liquid. The substrate so marked 2 subsequently goes into the effective range 11 a precipitation device 12 , here an evaporation plant, by the arbitrary metallic or polymeric material 13 on the substrate 2 can be applied. The steaming system 12 works for metals such as copper, aluminum, chromium or zinc, as well as for organic semiconductors, such as pentacene, with typical for these substances evaporation temperatures. This evaporated and on the substrate 2 impinging material 13 However, it can only affect the non-wetted areas of the substrate 2 precipitate because at the wetted areas the applied liquid from the substrate 2 evaporates and thus forms a barrier against a deposition of material at these points, so that only on the previously non-wetted areas adhesion of vapor-deposited or sputtered material 13 is possible.

Die das Substrat 2 bildende Folie wird in der Vakuumanlage in einem kontinuierlichen und sehr schnellen Durchlauf bearbeitet, so dass zwischen der Benetzung eines Abschnitts des Substrats und dessen Aussetzen des Materialniederschlags weniger als eine halbe Sekunde vergeht. Typisch liegt der Zeitabstand eines Folienabschnitts zwischen Kontakt mit der Druckrolle 8 und Verlassen des Niederschlagsbereichs 11 bei etwa einer Zehntelsekunde.The the substrate 2 forming film is processed in the vacuum system in a continuous and very fast pass, so that passes between the wetting of a portion of the substrate and its exposure to the deposition of material less than half a second. Typically, the time interval of a film section is between contact with the pressure roller 8th and leaving the precipitation area 11 at about a tenth of a second.

Der Ölauftrag durch die Rolle 8 ist optimiert so gewählt, dass am Ende des Materialniederschlags auch das auf dem Substrat befindliche Restöl verdampft ist und sich daher keine weitere Reinigung anschließen muß. Gegebenenfalls kann allerdings eine Plasmareinigung vor der Aufnahmerolle 7 erfolgen.The oil application by the roller 8th Optimized is chosen so that at the end of the deposition of material and the residual oil located on the substrate is evaporated and therefore no further cleaning must follow. If necessary, however, a plasma cleaning before the take-up roll 7 respectively.

Mit dem geschilderten Verfahren läßt oder lassen sich beispielsweise eine oder mehrere als Antenne dienende Induktionsschleife(n) auf dem Substrat 2, das auch aus Papier bestehen kann, aufbringen. Ein Speicherchip kann dann z. B. durch Crimpen oder Kleben an der Folie festgelegt und mit der Antenne kontaktiert werden. Eine aufzuklebende Schutzfolie kann beide Funktionseinheiten übergreifen.With the described method, for example, one or more induction loops (n) serving as an antenna can be let on the substrate 2 , which can also be made of paper, apply. A memory chip can then z. B. by crimping or gluing to the film and contacted with the antenna. An adhered protective film can overlap both functional units.

Will man hingegen neben der Antenne auch eine Datenspeicherstruktur als integrierten Schaltkreis (IC) erfindungsgemäß anfertigen, kann man nach dem Erstel len einer ersten Strukturlage in der oben geschilderten Weise auf diese Lage anschließend einen Isolator, etwa aus Acryl, aufbringen, etwa dadurch, dass der Niederschlagseinrichtung 12 ein Atomizer 14 nachgeordnet ist. Die damit aufgebrachte Acrylfolie wird dann ausgehärtet. Auf diesen Isolator können anschließend in gleicher Weise wie auf das Substrat 2 eine oder mehrere Folgelagen aufgebracht werden. Hierfür können auch mehrere Rollen 4, 5, 6 mit benetzenden Druckrollen 8 und Niederschlagseinrichtungen 12 hintereinander geschaltet sein, bevor die fertig bearbeitete Folie 2 der Aufnahmerolle 7 zugeführt wird.Will you, however, in addition to the antenna and a data storage structure as an integrated circuit (IC) make according to the invention, you can len after Erstel len first structure in the manner described above on this layer then an insulator, such as acrylic, muster, such as the precipitator 12 an atomizer 14 is subordinate. The applied acrylic film is then cured. On this insulator can then in the same way as on the substrate 2 one or more follow-up days are applied. This can also be several roles 4 . 5 . 6 with wetting pressure rollers 8th and precipitation facilities 12 be connected in series before the finished film 2 the pickup roll 7 is supplied.

Um leitende Verbindungen zwischen den einzelnen Lagen herzustellen, kann beispielsweise die Acrylisolierung nur selektiv aufgebracht werden, so dass punktuell Kontakte bestehen, oder es können anschließend zum Beispiel mit einer Nadelwalze Einstiche erzeugt werden. Die Datenspeicherstrukturen, die so erzeugt werden, sind – anders als ein nachträglich aufgebrachter Chip – vergleichbar flach wie die Antenne.Around to make conductive connections between the individual layers, For example, the acrylic insulation can only be applied selectively so that there are contacts on a selective basis, or it can then to Example with a needle roller punctures are generated. The data storage structures, which are thus produced are - different as an afterthought applied chip - comparable flat as the antenna.

Sofern die Lagen durch Polymerschichten erzeugt werden, bleibt die Flexibilität des Substrats 2 auch bei einem mehrlagigen Aufbau erhalten.If the layers by polymer layers are generated, the flexibility of the substrate remains 2 also obtained in a multilayer construction.

11
Vakuumanlagevacuum system
22
Substratsubstratum
33
Vorratsrollesupply roll
44
Umlenkrolleidler pulley
55
Kühlrollechill roll
66
Umlenkrolleidler pulley
77
Aufnahmerolleup roll
88th
Druckrollepressure roller
99
Übertragungsrolletransfer roller
1010
DosiereinrichungDosiereinrichung
1111
Wirkbereicheffective range
1212
NiederschlagseinrichtungPrecipitator
1313
Materialmaterial
1414
AtomizerAtomizer

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung eines Transponders mit zumindest einer Antenne und zumindest einer auslesbaren Datenspeicherstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgesehene Umrißgestalt der Antenne in einer Vakuumanlage mittels einer Walze auf ein Substrat durch Benetzung des umliegenden Bereichs aufgezeichnet und nachfolgend das Substrat einem Materialstrom ausgesetzt wird, wobei sich dieses Material auf dem unbenetzten Bereich niederschlägt.A method for producing a transponder having at least one antenna and at least one readable data storage structure, characterized in that the intended outline shape of the antenna is recorded in a vacuum system by means of a roller on a substrate by wetting the surrounding area and subsequently the substrate is exposed to a material flow, wherein precipitate this material on the unwetted area. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialstrom durch Bedampfung oder Sputtern erzeugt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the material flow is generated by vapor deposition or sputtering. Verfahren zur Herstellung eines Integrierten Schaltkreises, vorzugsweise einer auslesbaren Datenspeicherstruktur insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgesehene Umrißgestalt einer von mindestens zwei übereinander angeordneten Lagen des Integrierten Schaltkreises in einer Vakuumanlage mittels einer Walze auf ein Substrat durch Benetzung des umliegenden Bereichs aufgezeichnet und nachfolgend das Substrat einem Materialstrom ausgesetzt wird, wobei sich dieses Material auf dem unbenetzten Bereich niederschlägt.Method of manufacturing an integrated circuit, preferably a readable data storage structure in particular according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the intended outline shape one of at least two on top of each other arranged layers of the integrated circuit in a vacuum system by means of a roller on a substrate by wetting the surrounding Recorded area and subsequently the substrate a material flow is exposed, with this material on the unwetted area reflected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat eine unvorbehandelte Polyesterfolie verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate used is an untreated polyester film becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzung der Bereiche, auf denen sich keine Material niederschlagen soll, mit einem im Vakuum verdampfenden Öl erfolgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the wetting of the areas on which no material precipitate should be done with an evaporating in a vacuum of oil. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in der Vakuumanlage abgewickelt und nach Benetzen und Bedampfen in derselben Vakuumanlage aufgewickelt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the substrate is unwound in the vacuum system and after wetting and steaming is wound in the same vacuum system. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in der Vakuumanlage in einem kontinuierlichen Durchlauf bearbeitet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the substrate in the vacuum plant in a continuous Pass is processed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Benetzung eines Abschnitts des Substrats und dessen Aussetzen eines Materialniederschlags weniger als eine halbe Sekunde vergeht.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that between the wetting of a portion of the substrate and its exposure a material precipitation passes less than half a second. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Datenspeicherstruktur zunächst eine erste Strukturlage durch Benetzen von freizuhaltenden Bereichen und Materialnieder schlag an den unbenetzten Stellen auf das Substrat aufgebracht wird, anschließend ein Isolator aufgebracht wird und auf den Isolator in gleicher Weise wie auf das Substrat eine oder mehrere Folgelagen aufgebracht wird oder werden.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that for the preparation of the data storage structure first a first structure layer by wetting of areas to be kept free and Material low impact on the unwetted spots on the substrate is applied, then a Insulator is applied and placed on the insulator in the same way how one or more follow-up layers are applied to the substrate or will. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator aus einer Acrylschicht besteht.Method according to claim 9, characterized in that that the insulator consists of an acrylic layer. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Acrylschicht über einen Atomizer aufgebracht wird und anschließend aushärtet.Method according to claim 10, characterized in that that the acrylic layer over an atomizer is applied and then cured.
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