DE19916180A1

DE19916180A1 - Verfahren zur Herstellung von elektrisch isolierten Leiterkreuzungen

Info

Publication number: DE19916180A1
Application number: DE1999116180
Authority: DE
Inventors: Manfred Michalk
Original assignee: Cubit Electronics GmbH
Current assignee: HID Global GmbH
Priority date: 1999-04-10
Filing date: 1999-04-10
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2019-04-11
Also published as: DE19916180C2

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln, insbesondere ohne daß zusätzliche Materialien oder aufwendige Druck- und Trocknungsvorgänge erforderlich sind, Kreuzungen von Leiterzügen aus metallisch blanken Draht erzeugt werden können, wobei die Leiterzüge mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren erzeugt werden können. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die unteren Leiterbahnstücken (3) der zu erzeugenden elektrisch isolierten gekreuzten Leiteranordnung vor dem Aufbringen von darüber angeordneten weiteren Leiterstücken (4) partiell im Kreuzungsbereich (11) durch Druckeinwirkung in die thermoplastische Schicht (1) abgesenkt und danach die oberen Leiterstücken (4) in bzw. auf die Isolierfolienoberseite (5) gebracht werden. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch isolierten Leiterkreuzungen an einseitig mit Leiterstücken versehenen thermoplastischen Trägern, insbesondere auf Platten, Folien, Tiefziehteilen und dergleichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch isolierten Leiterkreuzungen an einseitig mit Leiterstücken versehenen thermoplastischen Trägern, insbesondere auf Platten, Folien, Tiefziehteilen und dergleichen.

Sie findet vorzugsweise Anwendung bei der Herstellung von kontaktlosen Chipkarten, kontaktlosen Transpondern sowie von Transpondern zur Warenkennzeichnung.

In derartigen Fällen ist es erforderlich, Spulen oder Leiterstücke für Antennen auf dem Träger anzuordnen, wobei sich insbesondere bei der Kontaktierung der Spulen mit einem Chip die Notwendigkeit ergibt, die Leiterzüge so zuführen, daß sich elektrische Leiter kreuzen müssen, ohne daß diese elektrischen Kontakt haben dürfen.

Dies ist erforderlich, weil das innere und das äußere Antennenende mit dem Chipmodul verbunden werden müssen. Da der nach dem Anbringen der Antenne auf den Träger anzuordnende Chip jedoch sehr klein ist, müssen entweder die Antennendrähte zum Chip geführt werden, wobei ein Antennen draht die anderen Wicklungslagen kreuzen muß, oder aber der Chip bzw. das Chipgehäuse erhält verlängerte Anschlüsse, welche wiederum die Antennen wicklungslagen kreuzen.

Das Erzeugen der elektrisch isolierten Leiterkreuzungen richtet sich nach den Herstellungsverfahren für die Spulen auf den jeweiligen Trägern.

Für die Herstellung von Spulen auf thermoplastischen Folien werden verschie dene Verfahren verwendet. Gebräuchlich sind dabei insbesondere:

1. Subtraktive Verfahren (z. B. Ätzen);
2. Additive Verfahren (z. B. stromloses Abscheiden von Metallen);
3. Siebdrucktechnische Verfahren (z. B. Aufdrucken von Leitpasten) und
4. Drahtlegeverfahren (z. B. Einbringen von Draht auf die Oberflächen schicht des thermoplastischen Substrates mittels Ultraschallschwingungen).

Mit subtraktiven Verfahren werden Antennen auf dem thermoplastischen Trägermaterial durch Ätztechnik erzeugt. Dabei sind Kreuzungen von Leiterzü gen nicht vorgesehen. Zur Herstellung von isolierten Leiterkreuzungen müssen aufgesetzte Elemente, z. B. Bauelementegehäuse oder Kontaktierdrähte ange bracht werden, um die Innen- und Außenanschlüsse der Antenne mit einem vorgesehenen Modul zu kontaktieren.

Dabei ist nachteilig, daß das elektrisches Modul und die Antenne in zwei getrennten Ebenen liegen müssen und die kontaktlose Chipkarte dadurch eine ansonsten unnötige Dicke aufweist.

Es ist bei geätzten Antennenspulen auch bekannt, Leiterkreuzungen dadurch auszuführen, daß eine Leiterebene über die Rückseite der Antennenfolie geführt wird. Nachteile ergeben sich bei diesem Verfahren durch die erforderlichen Durchkontaktierungen und durch die auf der Folienrückseite erforderlichen Leiterstücke.

Bei den additiven Verfahren ist es bekannt, elektrisch isolierte Kreuzungen von Leitern dadurch herzustellen, daß eine elektrische Isolierschicht über den beab sichtigten Kreuzungsbereich aufgedruckt und darüber eine elektrische Leit schicht aus Silberleitpaste gedruckt wird. Auf diese Weise lassen sich dünne Leiterfolien mit Leiterkreuzungen erzeugen. Nachteilig ist hierbei, daß zwei zusätzliche Druckvorgänge und die dazugehörigen Trockenvorgänge ausge führt werden müssen.

Bei den sogenannten Printantennen werden auf die Trägerfolien gedruckte Antennen (z. B. durch Siebdruck mit Leitpaste) angebracht und Kreuzungen der Leiter bzw. Kontaktierungen durch ein direkt aufgesetztes Chip erzeugt. Als Nachteile ergeben sich hierbei, daß ein kleines Chip die Gesamtbreite der Antennenwindungen nicht überstreichen kann und daß Chip und Antenne bzw. antennentragende Folie in unterschiedlichen Ebenen liegen, so daß die Karten dicke dadurch in unerwünschter Weise steigt.

Bei den Drahtlegeverfahren werden elektrisch isolierte Kreuzungen der Anten nenspulen durch Verlegen von isoliertem Draht ausgeführt. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß die Drahtisolation den nachfolgenden Kontaktierprozeß mit dem Chip bzw. Chipmodul erschwert und die Isolierschicht den Draht unnötig verdickt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genann ten Art anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln, insbesondere ohne daß zusätzliche Materialien oder aufwendige Druck- und Trocknungsvorgänge erforderlich sind, Kreuzungen von Leiterzügen aus metallisch blanken Draht erzeugt werden können, wobei die Leiterzüge mit unterschiedlichen Herstel lungsverfahren erzeugt werden können.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die elektrisch isoliert zu kreu zenden unteren Leiterstücken vor Aufbringung der weiteren Leiterstücke parti ell im Kreuzungsbereich durch Druck mit thermischer und/oder Ultraschallunterstützung in die thermoplastische Schicht abgesenkt und danach in bzw. auf die Oberflächenschicht die oberen Leiterstücken gebracht.

Das Eindrücken erfolgt vorzugsweise mittels eines messer- bzw. messerkamm förmigen Werkzeugs.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierbei sind insbesondere zu nennen:

- Es werden keine zusätzlichen Materialien und keine Druck- und Trocknungs vorgänge benötigt.
- Bei Aufbringen der oberen Leiterstückebene wird die durch das Einpressen zerstörte Thermoplaststruktur bereits wieder geglättet und ausreichend Isolier material auf die unteren zu kreuzenden Leiterstücken gedrückt.
- Die Zonen der zerstörten Thermoplaststruktur bleiben sehr gering.
- Die zu kreuzenden unteren Leiterbahnen werden vorzugsweise bis auf die Unterseite der thermoplastischen Folie abgesenkt, bleiben aber in ihr eingebettet.
- Die zu kreuzenden unteren Leiterzüge bestehen aus metallisch blankem Material.
- Das Verfahren kann sowohl für Leiterkreuzungen angewendet werden, bei denen die unteren Leiterzüge aus additiv erzeugten Leiterbahnen bestehen als auch für Leiterkreuzungen, bei denen die unteren Leiterzüge aus subtraktiv erzeugten Leiterbahnen bestehen oder bei denen die Leiterzüge aus metallisch blankem Draht bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine thermoplastische Isolierfolie mit Leiterbahnen einer Antenne in der Draufsicht,

Fig. 2 den Kreuzungsbereich im Querschnitt während des Absenkens eines Leiterbahnstückes,

Fig. 3 den Kreuzungsbereich mit eingesetztem oberen kreuzenden Leiterbahnstück im Querschnitt und

Fig. 4 die Draufsicht auf den Kreuzungsbereich der thermoplastischen Isolierfolie nachdem die Kreuzung der elektrischen Leiterbahnstücke hergestellt wurde.

In Fig. 1 ist eine thermoplastische Isolierfolie 1, auf deren Oberseite 5 eine Antenne 13 aus subtraktiv erzeugten elektrischen Leiterbahnen 2 aufgebracht ist, dargestellt. Ein in die Isolierfolie 1 eingesetztes Chipmodul 9 soll mit den Kontaktfeldern 10 der Antenne 13 kontaktiert werden. Dazu werden im Kreu zungsbereich 11, die Leiterstücke der Antenne 13 partiell in die Isolierfolie 1 eingedrückt.

Im erläuterten Fall erfolgt das Eindrücken von 25 µm dicken und 200 µm brei ten Kupferleiterbahnstücken 3 in eine 250 µm dicke Isolierfolie 1 aus PVC.

Das Eindrücken erfolgt wie in Fig. 2 erläutert dadurch, daß ein messerkamm förmiges Werkzeug 7 mit einer Werkzeugtemperatur von 150 . . . 250°C im Kreuzungsbereich 11 auf die Kupferleiterbahnstücken 3 in Richtung Isolierfoli enunterseite 6 preßt. Dabei ist es vorteilhaft, das Leiterbahnstück 3 mindestens über einer Länge von 1 mm abzusenken, um Zugspannungen in der Leiterbahn 2, 3 im Kreuzungsbereich 11 zu vermeiden.

Durch das Eindrücken des Leiterbahnstückes 3 in Richtung Isolierfolienunter seite 6 und durch das messerkammiörmige Druckstück des Werkzeugs 7 wird die Isolierfolie 1 thermisch eingeschnitten und hochgedrückt, so daß sich im Kreuzungsbereich 11 Aufwerfungen 8 und Strukturstörungen 12 ausbilden.

In Fig. 3 ist der Zustand nach dem Eindrücken der oberen Leiterstückes 4 in die Isolierfolie 1 dargestellt. Dabei sind die Aufwerfungen 8 und Strukturstö rungen 12 nach dem thermischen Einpressen des im Beispiel 50 µm dicken, 300 µm breiten kreuzenden oberen Leiterstückes 4 in die Isolierfolienoberseite 5 im Kreuzungsbereich 11 weitgehend planiert worden, so daß eine annähernd ebene Isolierfolienoberseite 5 entsteht. In der Isolierfolie 1 können dabei Lunker und kleinste Risse als Strukturstörung 12 zurückbleiben, die jedoch weitgehend unsichtbar bleiben.

Fig. 4 zeigt den Endzustand der gekreuzten Leiteranordnung. Das obere Leiterstück 4 kreuzt elektrisch isoliert die auf die Unterseite 6 der Isolierfolie 1 gepreßten unteren Leiterbahnstücke 3 der Antenne 13. Die Verbindung des Chipmoduls 9 mit den Kontaktfeldern 10 der Antenne 13 erfolgt mit Hilfe der auf bzw. in der Isolierfolienoberseite 5 befindlichen oberen elektrischen Leiter stücke 4.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Thermoplastische elektrisch isolierende Folie (Isolierfolie)

2

Subtraktiv erzeugte Leiterbahnen; Leiterstücke

3

Unteres elektrisches Leiterbahnstück

4

Oberes elektrisches Leiterstück

5

Isolierfolienoberseite

6

Isolierfolienunterseite

7

Messerkammförmiges Druckstück

8

Aufwerfung

9

Halbleiterchip, Chipmodul

10

Kontaktfeld

11

Kreuzungsbereich

12

Strukturstörung in der Isolierfolie

13

Antenne

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von elektrisch isolierten Leiterkreuzungen in einseitig mit Leiterstücken (2) versehenen thermoplastischen Trägern (1), insbesondere auf Platten, Folien, Tiefziehteilen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Leiterbahnstücken (3) der zu erzeugenden elektrisch isolierten gekreuzten Leiteranordnung vor dem Aufbringen von darüber angeordneten weiteren Leiterstücken (4) partiell im Kreuzungsbereich (11) durch Druckeinwirkung in die thermoplastische Schicht (1) abgesenkt und danach die oberen Leiterstücken (4) in bzw. auf die Isolierfolienoberseite (5) gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken mit einem messer- oder messerkammförmigen Eindrückwerkzeug (7) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinwirkung thermisch und/oder durch Beaufschlagen des Eindrückwer zeuges (7) mit Ultraschallschwingungen unterstützt wird.