DE19846237A1 - Verfahren zur Herstellung eines Mikrotransponders - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines MikrotranspondersInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Mikrotransponders wird zunächst eine Antennenmetallisierung mit einem ersten und einem zweiten Anschlußende auf ein Trägersubstrat aufgebracht, um ein erstes Modul zu bilden. Eine Verbindungsmetallisierung wird auf eine flexible Trägerfolie aufgebracht, woraufhin ein Schaltungschip mit einer ersten und einer zweiten Anschlußfläche auf die Verbindungsmetallisierung aufgebracht wird, derart, daß zumindest die erste Anschlußfläche des Schaltungschips mit der Verbindungsmetallisierung elektrisch leitfähig verbunden wird. Die flexible Trägerfolie mit dem darauf angebrachten Schaltungschip stellt ein zweites Modul dar. Das erste und das zweite Modul werden nachfolgend derart verbunden, daß die Verbindungsmetallisierung mit dem ersten Anschlußende der Antennenmetallisierung elektrisch leitfähig verbunden wird, und das die zweite Anschlußfläche des Schaltungschips mit dem zweiten Anschlußende der Antennenmetallisierung elektrisch leitfähig verbunden wird. Abschließend werden Randbereiche der flexiblen Trägerfolie mit benachbarten Bereichen des Trägersubstrats verbunden, um zumindest den Schaltungschip einzukapseln.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Herstellen eines Mikrotransponders, und insbesondere eines
solchen Mikrotransponders, der einen Schaltungschip auf
weist, der die Transponderelektronik enthält, und der ferner
eine Spulenmetallisierung besitzt, die als Antenne wirksam
ist.
Durch die Entwicklung kontaktbehafteter und kontaktloser
Chipkarten hat sich ein völlig neuer und schnell wachsender
Markt für elektronische Mikro-Systeme ergeben. Integrierte
Schaltungen werden nunmehr nicht mehr lediglich in Großgerä
te oder auch Handsysteme eingebaut, sondern sozusagen
"nackt" in Chipkarten. Eine konsequente Weiterentwicklung
führt zur sogenannten "Wegwerfelektronik", deren erster Ver
treter die Telefonkarte war. Neuere Anwendungsgebiete für
diese sogenannte "Wegwerfelektronik" sind elektronische Eti
ketten, die preisgünstige Chips bzw. Mikromodule in preis
günstigen ökologisch akzeptierten Trägern erfordern. Den
einfachsten Fall eines elektronischen Etiketts würde die
Einbettung eines kontaktlosen Moduls, das aus einer inte
grierten Schaltung und einer Antennenspule besteht, zwischen
zwei Papieren darstellen.
Transpondermodule für elektronische Etiketten sind aus den
Patent Abstracts of Japan, Veröffentlichungsnummer 09297535 A
zu der japanischen Anmeldung 08109052 und den Patent Ab
stracts of Japan, Veröffentlichungsnummer 09293130 A zu der
japanischen Anmeldung 08109051 offenbart. Bei den in den
oben genannten Schriften beschriebenen elektronischen Eti
ketten ist ein integrierter Schaltungschip zusammen mit ei
ner Antenne in ein filmartiges Harz eingegossen. Dieses
filmartige Harz wird dann in eine Metallform eingebracht, in
der ein äußeres Harz um das filmartige Harz herumgegossen
wird.
Die Patent Abstracts of Japan, Veröffentlichungsnummer 090198481 A
zu der japanischen Anmeldung 08005845 offenbaren
ein elektronisches Etikett, bei dem ein Schaltungschip und
eine Antenne vom Schleifentyp auf ein Substrat aufgebracht
sind, wobei das äußere Ende der Antenne über eine Über
brückungsmetallisierung, die über die Windungen der Antenne
geführt ist und von denselben mittels einer isolierenden
Harzschicht getrennt ist, mit einem Anschluß auf der inte
grierten Schaltung verbunden ist.
In den Patent Abstracts of Japan, Veröffentlichungsnummer 08216573 A
zu der japanischen Anmeldung 07021785 ist eine
kontaktfreie IC-Karte beschrieben, die einen Schaltungschip
und einen Antennenabschnitt aufweist. Der Schaltungschip ist
auf einem Schaltungsabschnitt, der auf einem Polyesterfilm
vorgesehen ist, angebracht, wobei auch der Antennenabschnitt
auf dem Polyesterfilm gebildet ist. Mittels einer Haft
schicht ist ein zweiter Polyesterfilm, der den Schaltungs
chip einbettet, auf dem ersten Polyesterfilm gebildet. Da
rüberhinaus ist ein dritter Polyesterfilm mittels einer wei
teren Haftschicht auf der Oberfläche des zweiten Polyester
films angebracht.
In der DE 196 39 902 A1 sind kontaktlose Chipkarten und Ver
fahren zur Herstellung derselben beschrieben. Die dort be
schriebenen Chipkarten weisen einen elektrisch isolierenden,
einstückigen Kartenkörper auf, der eine oder mehrere Ausspa
rungen auf einer Seite desselben besitzt. Ferner ist ein
Leiterbahnmuster auf der Oberfläche des Kartenkörpers vorge
sehen, wobei die Leiterbahnen direkt auf Oberflächenberei
chen der mit wenigstens einer Aussparung versehenen Karten
körperseite angebracht sind, wobei in den Aussparungen ein
oder mehrere Chips, die mit wenigstens einer der Leiterbah
nen kontaktiert sind, angeordnet sind.
Eine Übersicht bekannter Verfahren zum Aufbringen von inte
grierten Schaltungschips auf einem Substrat, beispielsweise
durch ein Flip-Chip-Verfahren, ist bei H. Reichl u. a.:
Packaging-Trends: High-Tech im Kleinstformat, Elektronik 12/1998 (oder SMT Nürnberg 98, Conference Proceedings), zu finden.
Packaging-Trends: High-Tech im Kleinstformat, Elektronik 12/1998 (oder SMT Nürnberg 98, Conference Proceedings), zu finden.
Ausgehend von diesem genannten Stand der Technik liegt der
vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein preisgün
stiges Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von ultra
flachen Mikrotranspondern, die beispielsweise für elektroni
sche Etiketten geeignet sind, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ge
löst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstel
len eines Mikrotransponders, wobei zunächst eine Antennenme
tallisierung mit einem ersten und einem zweiten Anschlußende
auf ein Trägersubstrat aufgebracht wird. Ferner wird eine
Verbindungsmetallisierung auf eine flexible Trägerfolie auf
gebracht, wobei nachfolgend ein Schaltungschip mit einer er
sten und einer zweiten Anschlußfläche auf die Verbindungsme
tallisierung derart aufgebracht wird, daß zumindest die er
ste Anschlußfläche des Schaltungschips mit der Verbindungs
metallisierung elektrisch leitfähig verbunden wird. Im An
schluß werden das Trägersubstrat und die Trägerfolie derart
zusammengefügt, daß die Verbindungsmetallisierung mit dem
ersten Anschlußende der Antennenmetallisierung elektrisch
leitfähig verbunden wird, und daß die zweite Anschlußfläche
des Schaltungschips mit dem zweiten Anschlußende der Anten
nenmetallisierung elektrisch leitfähig verbunden wird. Rand
bereiche der flexiblen Trägerfolie werden dann mit benach
barten Bereichen des Trägersubstrats verbunden, um zumindest
den Schaltungschip einzukapseln.
Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Verfahren zum
Herstellen eines Mikrotransponders, bei dem zunächst zwei
Module gebildet werden, die im letzten Schritt zusammenge
setzt werden. Das erste Modul besteht aus einem Trägersub
strat, das beispielsweise aus Kunststoff oder Papier be
stehen kann, auf dem die Antennenmetallisierung, d. h. die
Spule, ausgebildet wird. Das zweite Modul besteht aus einer
dünnen Trägerfolie, die vorzugsweise aus Kunststoff besteht,
auf die eine oder mehrere Verbindungsmetallisierungen und
der Schaltungschip aufgebracht sind. Diese beide Module wer
den dann derart zusammengefügt, daß die für die elektrischen
Verbindungen zwischen der Spule und dem Schaltungschip not
wendigen Kontaktierungen realisiert werden. Die Trägerfolie
wird dann verwendet, um den Schaltungschip und optional wei
tere Bereiche der Spulenmetallisierung bzw. der Verbindungs
metallisierungen einzukapseln, indem Randbereiche der Trä
gerfolie mit benachbarten Bereichen des Trägersubstrats
durch Verschweißen oder Verkleben verbunden werden, so daß
insbesondere der Schaltungschip vor externen Einflüssen ge
schützt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die beiden Module
zunächst getrennt voneinander prozessiert werden, so daß bei
der Prozessierung des einen Moduls jeweils keine Rücksicht
auf das andere Modul genommen werden muß. Die beiden Module
können dann derart zusammengefügt werden, daß beim Zusammen
fügen sämtliche notwendigen elektrischen Verbindungen herge
stellt werden. Lediglich bei einigen Ausführungsbeispielen
notwendige Durchkontaktierungen durch das Trägersubstrat
sind in einem getrennten Schritt vor oder nach dem Zusammen
fügen der beiden Module auszuführen. Die dünne Trägerfolie,
die zum einen zum Handhaben des Schaltungschips und der Ver
bindungsmetallisierung dient, wird erfindungsgemäß nach dem
Zusammenfügen der beiden Module verwendet, um zumindest den
Schaltungschip und vorzugsweise überdies die Bereiche, in
denen die Verbindung zwischen der Verbindungsmetallisierung
und der Antennenmetallisierung realisiert sind, einzukap
seln, indem Randbereiche dieser dünnen Trägerfolie mit dem
Trägersubstrat verschweißt oder verklebt werden. Dieses Ein
kapseln wird vorzugsweise im Vakuum oder unter Verwendung
eines Schutzgas durchgeführt, um den Einschluß möglicherwei
se schädigender Substanzen zu verhindern.
Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der vorliegenden
Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die bei liegenden Zeich
nungen, in denen gleiche Elemente jeweils mit gleichen Be
zugszeichen bezeichnet sind, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a bis 1e eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2a bis 2d eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3a bis 3e eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung eines dritten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4a bis 4e eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung eines vierten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5a bis 5e eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung eines fünften Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 6a bis 6c eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung eines sechsten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 7a bis 7c eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung eines siebten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird nun das erste Ausführungsbei
spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Wie
oben dargelegt wurde, werden bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren zur Herstellung eines Mikrotransponders zunächst zwei
voneinander getrennte Module erzeugt. Das erzeugte erste Mo
dul ist in Fig. 1a gezeigt. Zur Erzeugung dieses ersten Mo
duls, das auch als Schaltungschipmodul bezeichnet werden
kann, werden bei diesem Ausführungsbeispiel zunächst eine
erste Verbindungsmetallisierung 2 und eine zweite Verbin
dungsmetallisierung 4 auf eine dünne Haltefolie 6, die vor
zugsweise aus Kunststoff besteht, aufgebracht. Auf die Ver
bindungsmetallisierung 2 und 4 wird dann ein Schaltungschip
8 aufgebracht. Der Schaltungschip 8 enthält die für den Mi
krotransponder erforderliche integrierte Schaltung und be
sitzt auf oder in einer Hauptoberfläche desselben zwei An
schlußflächen, die für den Betrieb des Mikrotransponders mit
jeweiligen Anschlußenden einer Spulenantennenmetallisierung
verbunden werden müssen. Der Schaltungschip 8 wird derart
auf die Verbindungsmetallisierung 2 aufgebracht, daß die er
ste Anschlußfläche desselben mit der ersten Verbindungsme
tallisierung 2 elektrisch leitfähig verbunden wird, während
die zweite Anschlußfläche desselben mit der Verbindungsme
tallisierung 4 elektrisch leitfähig verbunden wird. Somit
ergibt sich der in Fig. 1a dargestellte Aufbau des ersten
Moduls.
Dieses erste Modul wird aus extrem dünnen Materialien herge
stellt. Dies ist wichtig, da sich der Schaltungschip 8 mit
der Haltefolie 6 nach dem Fertigstellen des Mikrotranspon
ders nicht merkbar von einem Trägersubstrat, auf dem die
Spulenmetallisierung angeordnet ist, abheben soll. Der
Schaltungschip und die Folie besitzen vorzugsweise eine
Dicke von weniger als 50 µm.
Die Verbindungsmetallisierungen 2 und 4, die beispielsweise
aus Al, Cu und dergleichen bestehen können, können durch be
liebige Verfahren auf die Folie aufgebracht werden, bei
spielsweise durch eine Kaschierung und nachfolgende Struk
turierung, ein Aufdampfen oder ein Aufsputtern und eine
nachfolgende Strukturierung, oder alternativ ein Aufdampfen
oder Sputtern unter Verwendung einer Schattenmaske, um be
reits strukturierte Leitungen aufzubringen. Die Verbindungs
metallisierungen können eine Dicke von weniger als einem µm
aufweisen, da die Leiterbahnen der Verbindungsmetallisierun
gen kurz und breit gestaltet werden können. Nach Fertigstel
lung der Verbindungsmetallisierungen 2 und 4 wird der Schal
tungschip 8 auf den Kontaktbereichen der Verbindungsmetalli
sierungen plaziert und elektrisch leitfähig mit denselben
verbunden, was beispielsweise durch Thermokompression, Leit
kleber, anisotrope Leitkleber oder Ultraschallkompression
durchgeführt werden kann.
In Fig. 1b ist das zweite Modul dargestellt, das aus einem
Trägersubstrat 10 und einer auf eine Hauptoberfläche des
Trägersubstrats 10 aufgebrachten Antennenmetallisierung 12
besteht. Das Trägersubstrat kann beispielsweise aus Kunst
stoff oder Papier bestehen. Die Antennenmetallisierung 12,
die die Form einer Spule aufweist, kann wiederum durch be
liebige bekannte Verfahren auf dem Trägersubstrat 10 gebil
det werden. Beispielsweise kann die Spulenmetallisierung
durch Ätzen einer Kaschierung gebildet werden. Alternativ
kann auf dem Trägersubstrat 10 ein Draht zu einer Spule ge
legt werden. Wiederum alternativ kann das Trägersubstrat 10
mit einem Metall, beispielsweise Cu, Al und dergleichen, be
dampft und nachfolgend strukturiert werden. Um eine adäquate
Dicke der Spulenmetallisierung 12 zu erreichen, kann die
aufgedampfte Metallisierung nachfolgend mittels eines galva
nischen Verfahrens verstärkt werden. Wie ferner in Fig. 1b
gezeigt ist, wird in einem Bereich der Spulenmetallisierung 12
eine lokale dünne Isolationsschicht 14, beispielsweise
mittels eines Druckprozesses, erzeugt. Diese lokale Isola
tionsschicht wird in dem Bereich erzeugt, auf dem später die
zweite Verbindungsmetallisierung 4 zu liegen kommt, um da
durch einen Kurzschluß zwischen der zweiten Verbindungsme
tallisierung 4 und der Spulenmetallisierung 12 zu verhin
dern.
Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß alternativ zu dem Auf
bringen der Isolationsschicht 14 auf die Spulenmetallisie
rung 12 diese lokale Isolationsschicht auch auf entsprechen
den Bereichen des ersten Moduls gebildet werden könnte, bei
spielsweise durch einen entsprechenden Druckprozeß oder eine
Oberflächenoxidation der Metallisierung. Da die Leitungen
des ersten Moduls sehr dünn sind, im Vergleich zu der Anten
nenmetallisierung, die eine Dicke von beispielsweise 4 bis
30 µm aufweisen kann, kann es günstiger sein, die Isola
tionsschicht auf dem ersten Modul, das in Fig. 1a gezeigt
ist, auszubilden. Die Isolationsschicht 14 kann aus einem
Acryllack mit einer Dicke von 0,2 bis 2 µm bestehen, wobei
dieser Acryllack dann lokal an den späteren Kontaktstellen
entfernt wird, was durch einen thermischen Prozeß geschieht.
Wird die lokale Isolationsschicht auf dem ersten Modul ge
bildet, kann dies vor oder nach dem Aufbringen des Schal
tungschips 8 auf die Verbindungsmetallisierungen 2 und 4 er
folgen.
In einem nachfolgenden Schritt, werden nun das erste Modul
und das zweite Modul zusammengefügt, wie in Fig. 1c gezeigt
ist. Dabei wird die erste Verbindungsmetallisierung 2 mit
einem ersten Anschlußende 16 der Antennenmetallisierung 12
elektrisch leitfähig verbunden, während die zweite Verbin
dungsmetallisierung 4 mit einem zweiten Anschlußende 18 der
Antennenmetallisierung elektrisch leitfähig verbunden wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt
sich hierbei eine isoplanare Kontaktierung. Wie in Fig. 1d
gezeigt ist, wird nachfolgend die Trägerfolie 6 an den Rän
dern derselben mit dem Trägersubstrat 10 derart verbunden,
daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Schal
tungschip 8 sowie die Verbindungsbereiche zwischen Antennen
metallisierung und Verbindungsmetallisierung eingekapselt
werden. Dies kann, wie in Fig. 1d gezeigt ist, erreicht
werden, in dem die Ränder der dünnen Trägerfolie 6 zu dem
Trägersubstrat 10 hin gebogen werden, und nachfolgend die an
das Trägersubstrat 10 anliegenden Bereiche 20 der Folie mit
dem Trägersubstrat 10 verschweißt oder verklebt werden. So
mit kann gemäß der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise
eine Einkapselung des Schaltungschips so wie bei dem darge
stellten Ausführungsbeispiel der Verbindungsstellen bewirkt
werden, um einen Schutz vor externen Einflüssen zu ermögli
chen. Dieser Verbindungsprozeß zwischen Trägerfolie 6 und
Trägersubstrat 10 wird vorzugsweise im Vakuum durchgeführt.
Eine Draufsicht auf das mittels des obigen Verfahrens herge
stellten Mikrotransponders ist in Fig. 1e dargestellt. Da
bei ist in dieser Draufsicht insbesondere der Verlauf der
Verbindungsmetallisierungen 2 und 4 und die Anordnung der
Isolationsschicht 14 zu erkennen.
In Fig. 2 ist schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dargestellt.
Das in Fig. 2 gezeigte Verfahren entspricht im wesentlichen
dem bezugnehmend auf Fig. 1 beschriebenen Verfahren, wobei
jedoch in dem Trägersubstrat 10 eine Ausnehmung 30 vorgese
hen ist, in die der Schaltungschip 8 bei Zusammenfügen des
ersten und des zweiten Moduls eingebracht wird. Die Ausspa
rung 30 kann mittels beliebiger bekannter Verfahren in dem
Trägersubstrat 10 gebildet werden. Da die Haltefolie 6 und
die auf demselben vorgesehene dünne Verbindungsmetallisie
rung 2 flexibel sind, ergibt sich der bei 32 in Fig. 2c
gezeigte Verlauf der Haltefolie 6. Ein Vorteil dieses Aus
führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt da
rin, daß durch die Ausnehmung 30 ein verbesserter Schutz des
Schaltungschips 8 möglich ist und ferner derselbe besser
fixiert werden kann. Wiederum werden die Randbereiche der
Haltefolie 6 mit benachbarten Bereichen des Trägersubstrats
10 verklebt oder verschweißt, um eine Einkapselung des
Schaltungschips zu erreichen.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. In Fig. 3a
ist das zweite Modul dargestellt, das dem oben beschriebenen
zweiten Modul entspricht. In Fig. 3b ist das erste Modul
dargestellt, das ebenfalls dem oben beschriebenen ersten
Modul entspricht. Im Unterschied zu den oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen werden das erste und das zweite Modul
nun jedoch derart zusammengefügt, daß der Schaltungschip 8
auf der Oberfläche des Trägersubstrats 10 zu liegen kommt,
die der Oberfläche des Trägersubstrats 10 gegenüberliegt,
auf der die Antennenmetallisierung 12 gebildet ist, siehe
Fig. 3c. Somit wird bei dem gezeigten dritten Ausführungs
beispiel gleichzeitig mit dem Zusammenfügen des ersten und
des zweiten Moduls noch keine elektrisch leitfähige Verbin
dung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlußende der
Antennenmetallisierung 12 und der ersten und der zweiten
Verbindungsmetallisierung 2 und 4 bewirkt. Um diese elek
trisch leitfähige Verbindung zu realisieren, wird eine
Durchkontaktierung 40 bzw. 42 durchgeführt, siehe Fig. 3d.
Mittels der Durchkontaktierung 42 wird eine elektrisch leit
fähige Verbindung zwischen der ersten Verbindungsmetallisie
rung 2 und dem ersten Verbindungsende 16 der Antennenmetal
lisierung 12 bewirkt, während mittels der Durchkontaktierung
40 eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der zwei
ten Verbindungsmetallisierung 4 und dem zweiten Anschlußende
18 der Antennenmetallisierung 12 bewirkt wird.
Um die Durchkontaktierungen zu bewirken, können beispiels
weise Thermokompressionsverfahren verwendet werden. Alter
nativ können die Durchkontaktierungen mittels einer Ultra
schallkompression, mittels Schweißens oder mittels Lötens
erzeugt werden. Es ist dabei anzumerken, daß die Durchkon
taktierung auch bereits erzeugt werden kann, wenn die beiden
Module noch nicht zusammengefügt sind, d. h. in dem Stadium
des zweiten Moduls, das in Fig. 3a gezeigt ist, so daß beim
Zusammenfügen der beiden Module die entsprechenden elek
trisch leitfähigen Verbindungen zwischen den Durchkontaktie
rungen und den Verbindungsmetallisierungen erzeugt werden.
Wie in Fig. 3e gezeigt ist, werden die Randbereiche 20 der
Haltefolie wiederum mit benachbarten Bereichen des Träger
substrats 10 verschweißt oder verklebt, um eine Kapselung
des Schaltungschips und bei dem dargestellten Ausführungs
beispiel weiterer Bereiche zu erzeugen.
Das in Fig. 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von dem
bezugnehmend auf Fig. 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel
dadurch, daß in der der Antennenmetallisierung 12 gegenüber
liegenden Oberfläche des Trägersubstrats 10 eine Ausnehmung
50 gebildet ist, in die der Schaltungschip 8 beim Zusammen
fügen des ersten und des zweiten Moduls eingebracht wird.
Wie in Fig. 4c gezeigt ist, ist dadurch eine Isoplanarität
der Verbindungsmetallisierungen 2 und 4 möglich. Wie bei dem
Ausführungsbeispiel von Fig. 3 werden auch nun Durchkontak
tierungen 40, 42 zur elektrisch leitfähigen Verbindung zwi
schen den Verbindungsmetallisierungen 2 und 4 und den ersten
und zweiten Anschlußenden 16 und 18 der Antennenmetallisie
rung 12 erzeugt. Ferner werden auch gemäß dem vierten Aus
führungsbeispiel die Randbereiche 20 der Haltefolie 6 mit
benachbarten Bereichen des Trägersubstrats 10 verschweißt,
bzw. verklebt, um eine Kapselung zu bewirken.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Verfahren ist nun ein Schal
tungschip 60 verwendet, der eine erste Anschlußfläche auf
einer ersten Hauptoberfläche desselben und eine zweite An
schlußfläche auf einer zweiten Hauptoberfläche desselben
aufweist. Das erste Modul, das in Fig. 5a gezeigt ist, wird
nun gebildet, indem eine einzelne Verbindungsmetallisierung
62 auf eine Haltefolie 6 aufgebracht wird. Auf die Verbin
dungsmetallisierung 62 wird der Schaltungschip 60 aufge
bracht, wobei eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen
der Anschlußfläche des Schaltungschips 60 und der Verbin
dungsmetallisierung 62 beispielsweise mittels leitfähigen
Klebern oder mittels Löten hergestellt wird.
In Fig. 5b ist das zweite Modul dargestellt, wobei zur Er
zeugung desselben zunächst eine Antennenmetallisierung 64
auf ein Trägersubstrat 10 aufgebracht wird. Wie in Fig. 5b
gezeigt ist, weist die Antennenmetallisierung 64 ein vor
zugsweise vergrößertes zweites Anschlußende 66 auf, auf das
beim Zusammenfügen des ersten und zweiten Moduls der Schal
tungschip 60, der auf der Unterseite desselben eine die An
schlußfläche verstärkende Metallisierung 68 aufweisen kann,
aufgebracht wird. Wie bereits bezugnehmend auf Fig. 1 er
läutert wurde, wird auch bei dem in Fig. 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel eine lokale Isolationsschicht 70 auf
entsprechenden Bereichen der Antennenmetallisierung 64 ge
bildet, um nachfolgend einen Kurzschluß zwischen der Verbin
dungsmetallisierung 62 und der Antennenmetallisierung 64 zu
verhindern.
Nun wird das erste Modul mit dem zweiten Modul verbunden,
siehe Fig. 5c, wobei gleichzeitig ein Kontakt zwischen der
Metallisierung 68, d. h. der zweiten Anschlußfläche auf der
Unterseite des Schaltungschips 60 und dem zweiten Anschluß
ende der Antennenmetallisierung 66 bewirkt wird, und wobei
gleichzeitig eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen
der Verbindungsmetallisierung 62 und dem ersten Anschlußende
72 der Antennenmetallisierung 64 bewirkt wird. Wie in den
Ausschnitten, die in Fig. 5d gezeigt sind, zu erkennen ist,
werden auch bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum die
Randbereiche 20 der Haltefolie 6 mit entsprechenden benach
barten Bereichen des Trägersubstrats 10 verbunden, d. h. ver
schweißt oder verklebt. In Fig. 5e ist eine Draufsicht des
sich ergebenden Mikrotransponders dargestellt.
Bei dem sechsten, schematisch in Fig. 6 dargestellten Aus
führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wie
derum ein erstes Modul vorbereitet, daß im wesentlichen dem
ersten Modul, das in Fig. 5 gezeigt ist, entspricht. Dieses
erste Modul ist in Fig. 6b gezeigt. Das zweite Modul unter
scheidet sich dahingehend von dem bezugnehmend auf Fig. 5
beschriebenen, das in der von der Antennenmetallisierung 64
abgewandten Hauptoberfläche des Trägersubstrats 10 eine Aus
nehmung 80 gebildet ist, Fig. 6a. Wie in Fig. 6c zu sehen
ist, wird beim Zusammenfügen der beiden Module bei diesem
Ausführungsbeispiel der Schaltungschip 60 in diese Ausneh
mung 80 eingebracht. Zur elektrischen Kontaktierung der auf
der Oberseite des Schaltungschips angeordneten Anschlußflä
che desselben, bzw. der metallischen Verstärkung 68 mit dem
zweiten Anschlußende 66 der Antennenmetallisierung 64 ist es
notwendig, den oberhalb der Ausnehmung 80 angeordneten Steg
82 des Trägersubstrats vorzugsweise mittels eines thermisch
unterstützten Verfahrens aufzulösen, um eine elektrisch
leitfähige Verbindung zwischen der auf der Oberseite des
Schaltungschips 60 angeordneten Anschlußfläche und dem zwei
ten Anschlußende 66 der Antennenmetallisierung 64 zu bewir
ken. Ferner wird eine Durchkontaktierung 84 erzeugt, um eine
elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Verbindungsme
tallisierung 62 und dem ersten Anschlußende 72 der Antennen
metallisierung 64 zu erzeugen. Auch bei diesem Ausführungs
beispiel werden die Ränder der Haltefolie 6 mit dem Träger-
Substrat 10 verklebt oder verschweißt, um eine Verkapselung
zu erreichen.
Auch bei dem in Fig. 7 schematisch dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel wird ein Schaltungschip 60 mit doppelseitiger
Kontaktierung verwendet. Im Unterschied zu dem bezugnehmend
auf Fig. 6 beschriebenen Verfahren ist jedoch nun eine Aus
nehmung 90 in dem Trägersubstrat 10 vorgesehen, die das Trä
gersubstrat 10 vollständig bis zu dem zweiten Anschlußende
66 der Spulenmetallisierung 64 durchdringt. Das weitere Ver
fahren zur Herstellung des Mikrotransponders gemäß dem in
Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht im we
sentlichen dem bezugnehmend auf Fig. 6 beschriebenen, wobei
jedoch nun auf die Wärmebehandlung zur Beseitigung eines
Stegs über der Ausnehmung 90 verzichtet werden kann, da ein
solcher Steg nicht vorliegt. Die übrigen Schritte entspre
chen den bezugnehmend auf Fig. 6 beschriebenen Schritten.
Es sei darauf hingewiesen, daß das zweite Anschlußende 66
der Antennenmetallisierung 64 den Schaltungschip 60 voll
ständig oder partiell überdecken kann. Ferner kann die Me
tallisierung 68 auf dem Schaltungschip 60 denselben voll
ständig oder partiell bedecken, wobei ferner einem Fachmann
klar ist, daß zwischen der Metallisierung 68 und dem Schal
tungschip 60 mit Ausnahme der Anschlußfläche des Schaltungs
chips 60 eine Passivierungsschicht angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung schafft somit eine einfache Tech
nik zur Herstellung eines Mikrotransponders, bei der die
Herstellung des Antennenmoduls vollständig von der Herstel
lung des Schaltungschipmoduls getrennt ist. Das Schaltungs
chipmodul kann wesentlich dünner ausgeführt werden als das
Antennenmodul. Verschiedene Herstellungstechniken können zur
Herstellung des Antennenmoduls und zur Herstellung des
Schaltungschipmoduls verwendet werden. Durch eine Kapselung
des Schaltungschips bzw. eine großflächige Bedeckung des
selben mit einer Metallisierung ist ein guter Lichtschutz
möglich. Die erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise
derart durchgeführt, daß die einzelnen Module jeweils auf
einem Endlosmaterial gebildet werden und nachfolgend se
quentiell einer Verarbeitungsstation, in der die Module zu
sammengefügt werden, zugeführt werden. Die jeweiligen metal
lischen Schichten können aus einem ferromagnetischen Mate
rial bestehen, um bei Bedarf eine magnetische Handhabung der
einzelnen Module oder auch des fertiggestellten Mikro
transponders zu ermöglichen. Das dünne Schaltungschipmodul
kann zur Handhabung durch einen zusätzlichen Träger unter
stützt werden, um eine Stabilisierung zu erreichen, wodurch
Verwölbungen oder sogar ein Aufrollen aufgrund interner me
chanischer Spannungen vermieden werden kann. Das Einkapseln
des Schaltungschips und weiterer optionaler Bereiche wird
vorzugsweise im Vakuum oder unter Zuführung eines Schutzga
ses, beispielsweise eines Formiergases, durchgeführt.
Claims (13)
1. Verfahren zum Herstellen eines Mikrotransponders, mit
folgenden Schritten:
- a) Aufbringen einer Antennenmetallisierung (12; 64) mit einem ersten (16; 72) und einem zweiten (18; 66) An schlußende auf ein Trägersubstrat (10);
- b) Aufbringen einer Verbindungsmetallisierung (2, 4; 62) auf eine flexible Trägerfolie (6);
- c) Aufbringen eines Schaltungschips (8; 60) mit einer ersten und einer zweiten Anschlußfläche auf die Ver bindungsmetallisierung (2, 4; 62), derart, daß zu mindest die erste Anschlußfläche des Schaltungschips mit der Verbindungsmetallisierung (2; 62) elektrisch leitfähig verbunden wird;
- d) Zusammenfügen des Trägersubstrats (10) und der Trä gerfolie (6), derart, daß die Verbindungsmetallisie rung (2; 62) mit dem ersten Anschlußende (16; 72) der Antennenmetallisierung (12; 64) elektrisch leitfähig verbunden wird, und daß die zweite Anschlußfläche des Schaltungschips (8; 60) mit dem zweiten Anschlußende (18; 66) der Antennenmetallisierung (12; 64) elek trisch leitfähig verbunden wird; und
- e) Verbinden von Randbereichen (20) der flexiblen Trä gerfolie (6) mit benachbarten Bereichen des Träger substrats (10) zum Einkapseln zumindest des Schal tungschips (8; 60).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Randbereiche (20)
der flexiblen Trägerfolie (6) mit den benachbarten Be
reichen des Trägersubstrats (10) verschweißt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Randbereiche (20)
der flexiblen Trägerfolie (6) mit den benachbarten Be
reichen des Trägersubstrats (10) verklebt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im
Schritt b) eine erste und eine zweite Verbindungsme
tallisierung (2, 4) auf die flexible Trägerfolie (6)
aufgebracht werden, und bei dem im Schritt c) der Schal
tungschip (8), der die erste und die zweite Anschlußflä
che auf einer ersten Hauptoberfläche desselben aufweist,
derart auf die erste und die zweite Verbindungsmetalli
sierung (2, 4) aufgebracht wird, daß die erste Anschluß
fläche mit der ersten Verbindungsmetallisierung (2)
elektrisch leitfähig verbunden wird, und daß die zweite
Anschlußfläche mit der zweiten Verbindungsmetallisierung
(4) elektrisch leitfähig verbunden wird, wobei die zwei
te Anschlußfläche im Schritt d) über die zweite Verbin
dungsmetallisierung (4) mit dem zweiten Anschlußende
(18) der Antennenmetallisierung (12) elektrisch leit
fähig verbunden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der
im Schritt c) aufgebrachte Schaltungschip (60) die erste
Anschlußfläche auf einer ersten Hauptoberfläche dessel
ben aufweist und die zweite Anschlußfläche auf einer der
ersten Hauptoberflächen gegenüberliegenden zweiten
Hauptoberfläche aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Schritt d) die
Trägerfolie (6) und das Trägersubstrat (10) derart zu
sammengefügt werden, daß die Antennenmetallisierung (12)
und der Schaltungschip (8) auf der gleichen Hauptober
fläche des Trägersubstrats (10) angeordnet sind.
7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schaltungschip (8)
im Schritt d) in eine Ausnehmung (30) in der Haupt
oberfläche des Trägersubstrats (10), auf die die Anten
nenmetallisierung (12) aufgebracht wurde, eingebracht
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem eine Isola
torstruktur (14) vorgesehen wird, um die zweite Verbin
dungsmetallisierung (4) außer an dem zweiten Anschluß
ende (18) der Antennenmetallisierung (12) von der Anten
nenmetallisierung (12) zu isolieren.
9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Schritt d) die
Trägerfolie (6) und das Trägersubstrat (10) derart zu
sammengefügt werden, daß die Antennenmetallisierung (12)
und der Schaltungschip (8) auf gegenüberliegenden Haupt
oberflächen des Trägersubstrats (10) angeordnet sind,
wobei die erste und die zweite Verbindungsmetallisierung
(2, 4) mittels Durchkontaktierungen (40, 42) mit dem
ersten und dem zweiten Anschlußende (16, 18) der Anten
nenmetallisierung (12) verbunden werden.
10. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Schritt d) der
Schaltungschip (8) in eine Ausnehmung (50) in der Haupt
oberfläche des Trägersubstrats (10), die der Hauptober
fläche, auf die die Antennenmetallisierung (12) aufge
bracht wurde, gegenüberliegt, eingebracht wird, wobei
die erste und die zweite Verbindungsmetallisierung (2,
4) mittels Durchkontaktierung (40, 42) mit dem ersten
und dem zweiten Anschlußende (16, 18) der Antennenmetal
lisierung (12) verbunden werden.
11. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem im Schritt d) die
Trägerfolie (6) und das Trägersubstrat (10) derart zu
sammengefügt werden, daß die Antennenmetallisierung (64)
und der Schaltungschip (60) auf der gleichen Hauptober
fläche des Trägersubstrats (10) angeordnet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem im Schritt d) der
Schaltungschip (60) in eine Ausnehmung (80; 90) in der
Hauptoberfläche des Trägersubstrats (10), die der Haupt
oberfläche, auf die die Antennenmetallisierung (64) auf
gebracht wurde, gegenüberliegt, aufgebracht wird, wobei
die Verbindungsmetallisierung (62) über eine Durchkon
taktierung (84) mit dem ersten Anschlußende (72) der An
tennenmetallisierung (64) verbunden wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der
Schritt e) im Vakuum oder unter Verwendung eines Schutz
gases durchgeführt wird.
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