DE4220194C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Transponders, wobei Wickeldraht einer Spule mit den Anschlußflächen eines elektronischen Bauelementes (Chip) verbunden wird - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung von Wickeldraht einer Spuleneinrichtung auf einem mit elektrischen Anschlußflächen versehenen elektro­ nischen Bauelement, wie einem Chip, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kontaktierung.

Transponder werden seit längerem zur Objektkennung einge­ setzt. Ihre Funktionsweise ist grundsätzlich dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein etwa von einem Lesegerät stammendes kodiertes Signal von dem Transponder empfangen wird, der daraufhin ein entsprechendes Antwortsignal in Form von auf dem Chip gespeicherten Daten an einen Empfänger emittiert. Auf diese Art und Weise bietet der Transponder die Mög­ lichkeit zur Fernabfrage von auf dem Chip gespeicherten Daten. Vielfach werden sogenannte passive Transponder ein­ gesetzt, die über keine eigene Energieversorgung verfügen, sondern über den Sender mit Energie versorgt werden. Dies geschieht in der Regel über eine sogenannte induktive Kopplung. Hierzu weist der Transponder einen Ferritkern auf, der mit einer aus Wickeldraht bestehenden Spulenwick­ lung umwickelt ist. Der Wickeldraht ist dabei mit einem Chip kontaktiert, der als Datenspeicher sowie zur Informa­ tionsverarbeitung dient. Die aus dem Ferritkern und der Spulenwicklung gebildete Spule dient sowohl als Empfangs­ antenne für das vom Lesegerät emittierte Signal als auch mittels induktiver Kopplung mit dem Lesegerät zur Energie­ versorgung des Chips.

Über die reine Objektkennung hinaus haben sich in jüngster Zeit weitere Anwendungsmöglichkeiten für die vorbeschrie­ benen Transponder ergeben, insbesondere auf dem Gebiet der Schlachtviehkennung. Aus hygienischen Gründen erweist es sich in zunehmendem Maße als erforderlich, unmittelbar ab­ rufbare Informationen über die Herkunft sowie besondere Eigenschaften des Schlachtviehs zu erhalten. Auch im Be­ reich der Tierfütterung liegt ein wesentlicher Einsatzbe­ reich von Transpondern. So können diese etwa in Abhängig­ keit vom Tiergewicht zur Steuerung automatischer Fütte­ rungsanlagen verwendet werden.

Unabhängig von der Art der Verwendung besteht jedoch das Problem, die für einen breiten Einsatz erforderliche große Anzahl von Transpondern wirtschaftlich herzustellen. Eine besondere Schwierigkeit bei der Produktion der oben be­ schriebenen Transponder liegt in der Kontaktierung des Chips mit den Endbereichen des für die Spulenwicklung ver­ wendeten Wickeldrahts. Hierzu muß der lediglich etwa 20 µm starke Wickeldraht mit den lediglich einen geringen Bruch­ teil der in der Regel einige mm² großen Chipoberfläche bildenden Anschlußflächen des Chips zur Deckung gebracht werden. Als bevorzugte Größe der Anschlußflächen (pads) hat sich als Standard-Padgröße inzwischen eine Fläche von 100×100 µm herausgestellt. Die entsprechende Positionie­ rung der Drahtenden auf den Anschlußflächen führt in der Praxis zu erheblichen Schwierigkeiten, die eine rentable Großserienfertigung bisher fraglich erscheinen lassen.

Es sind Transponder bekannt, bei denen man versucht, die­ ses Problem dadurch zu umgehen, daß die Anschlußflächen des Chips auf einem "lead frame" kontaktiert sind ("inner lead bonding"), der dann seinerseits mit den Drahtenden der Spulenwicklung verbunden wird.

Weiterhin sind Transponder bekannt, bei denen der Chip in einem Kunststoffgehäuse eingeschlossen und auf einer Lei­ terplatte verdrahtet ist (wire bonding), um durch die Lei­ terbahnen der Leiterplatte die Anschlußfläche für den Wickeldraht zu vergrößern.

Aus der EP 0 405 671 A1 ist eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Kontaktierung elektrischer Leitungselemente auf einem mit elektrischen Anschlußflächen versehenen elektronischen Bauelement bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird eine Wickelanordnung verwendet, die neben einem Wick­ lungsträger mehrere Halteeinrichtungen aufweist, die teil­ weise auch als Abstandseinrichtungen dienen. Bei der be­ kannten Vorrichtung wird der Wickeldraht zunächst an einer ersten Halteeinrichtung durch mehrmaliges Herumlegen des Wickeldrahts um die erste Halteeinrichtung gesichert, dann über eine Aufnahmefläche geführt, auf der sich das zu kon­ taktierende Bauelement befindet, an einer Führungseinrich­ tung vorbei, um den Wicklungsträger herum, am Ende des Wicklungsträgers abermals zur Festlegung mehrmals um eine weitere Halteeinrichtung herum, dann wieder an der Füh­ rungseinrichtung vorbei und über das Bauelement hinweg bis zur ersten Halteeinrichtung zurückgeführt, um die der Wickeldraht erneut mehrmals herumgelegt wird.

Wegen der umschlingenden Festlegung des Wickeldrahts an der ersten Halteeinrichtung läßt sich dort der Abstand zwischen einem Wickeldrahtanfangsbereich und einem Wickel­ drahtendbereich nicht ohne weiteres exakt einstellen. Darüber hinaus ist auch die Relativposition des Bauele­ ments auf der Wickelanordnung und damit die Positionierung der Anschlußflächen des Bauelements zum Wickeldrahtan­ fangsbereich und zum Wickeldrahtendbereich nicht beein­ flußbar.

Auch aus der WO 92/15105 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die zur Kontaktierung elektrischer Leitungselemente auf einem mit elektrischen Anschlußflächen versehenen elektro­ nischen Bauelement dient. Bei dieser Vorrichtung wird eine Wickelanordnung verwendet, bei der ein Wickeldraht über eine erste Umlenk- oder Führungseinrichtung, eine erste Anschlußfläche eines Chips, eine weitere Umlenk- oder Füh­ rungseinrichtung, um einen Wicklungsträger herum, über noch eine weitere Umlenk- oder Führungseinrichtung, über die zweite Anschlußfläche des Bauelements und die erste Umlenk- oder Führungseinrichtung zurückgeführt wird. Bei der bekannten Vorrichtung müssen neben den Umlenk- oder Führungseinrichtungen besondere Halteeinrichtungen verwen­ det werden, die den Wickeldraht bei der Führung und Umlen­ kung um die Umlenk- oder Führungseinrichtungen in Position halten. Zur Aufnahme des Chips ist eine Einrichtung vorge­ sehen, die nach der Aufnahme des Chips keine Änderung der Relativposition des Chips mehr ermöglicht.

Aus der DE 37 15 093 C2 ist eine Vorrichtung zum An­ schließen von Drähten einer Spule an Leiterbahnen eines Schaltungsteils bekannt, die zur Herstellung einer Spulen­ anordnung dient.

Aus der Zeitschrift "Feinwerktechnik, Mikrotechnik, Meß­ technik", 100. Jahrgang (1992) 5, Seiten 192-196, ist eine Vorrichtung zur Positionierung bzw. Ausrichtung von Wickeldrahtenden an Spulenkörpern bekannt. Die bekannte Vorrichtung dient dazu, nach der Wicklung von Spulenkör­ pern lose von diesen abgehende Wickeldrahtenden für die Weiterverarbeitung der Spulenkörper einzufangen und auszu­ richten. Bei der bekannten Vorrichtung werden mehrdimen­ sionale, optoelektronische Bilderkennungssysteme einge­ setzt.

Die bisher bekannten Verfahren zur Verbindung von Chips mit Wickeldraht gehen von dem Prinzip aus, für die Verbin­ dung mit dem Chip vergrößerte Anschlußflächen vorzusehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren anzugeben, wobei ohne die Verwendung vergrößerter Anschlußflächen eine unmittel­ bare Kontaktierung des Wickeldrahts auf Standard-Anschluß­ flächen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkma­ len gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, durch die Ausrichtung eines Anfangs- und eines Endbereichs des Wickeldrahts beim Wickelvorgang zur Herstellung der Spu­ lenwicklung, die einen Abstand aufweisen, der dem Abstand der Anschlußflächen des Chips voneinander entspricht, und bei entsprechender Relativpositionierung des Chips bzw. dessen Anschlußflächen zu dem Anfangs- und Endbereich, Überdeckungsbereiche zwischen den Anschlußflächen und dem Anfangs- und Endbereich des Wickeldrahts zu schaffen, die eine Kontaktierung des Wickeldrahts auf den Anschlußflä­ chen des Chips ermöglichen.

Abgesehen davon, daß durch die exakte Ausrichtung von Wickeldrahtbereichen, nämlich dem Anfangs- und dem Endbe­ reich, eine genaue Positionierung des Wickeldrahts zu den Anschlußflächen des Chips und somit eine unmittelbare Ver­ bindung des Wickeldrahts mit den Anschlußflächen möglich ist, liegt ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung darin, daß die beschriebene Ausrichtung der genannten Wickel­ drahtbereiche beim Wickelvorgang der Spulenwicklung er­ folgt. Daher ist es nicht notwendig, wie es bisher der Fall war, die Kontaktierung der Wickeldrahtenden mit dem Chip als einen vom eigentlichen Spulenwicklungsvorgang un­ abhängigen Arbeitsschritt durchzuführen. Hierzu war es nämlich erforderlich, die Wickeldrahtenden zum Kontaktie­ ren wieder erneut aufzunehmen und den Kontaktflächen zuzu­ führen. Bei dem schon erwähnten geringen Wickeldrahtdurch­ messer erwies sich das erneute Aufnehmen der Wickel­ drahtenden als komplizierter Vorgang.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich die für die spätere Kontaktierung erforderliche Ausrichtung der Wickeldrahtenden in einem Anfangsbereich und in einem End­ bereich automatisch beim Wickeln, indem der Wickeldraht dem Wicklungsträger über zwei voneinander beabstandete Halteeinrichtungen zur lösbaren Klemmung des Wickeldrahts unter Ausbildung des Anfangsbereichs zugeführt, bis zur Erreichung der erforderlichen Wicklungszahl um den Wick­ lungsträger herum und anschließend unter Ausbildung eines Endbereichs über die Halteeinrichtungen zurückgeführt wird. Zum Halten des Wickeldrahts sind in den Halteein­ richtungen Halteorgane vorgesehen. Die Halteeinrichtungen sind dabei so ausgebildet, daß der Anfangs- und Endbereich des Wickeldrahtes zumindest in einem Bereich einen Abstand voneinander aufweisen, der dem Abstand der Anschlußflächen des Chips entspricht. Hierzu klemmen die Halteorgane den Wickeldraht gegen voneinander beabstandete Distanzhalter. Zur Ausbildung von Überdeckungsbereichen zwischen den An­ schlußflächen und dem Anfangs- und Endbereich des Wickel­ drahts wird die Lage des Chips mittels einer Positionier­ einrichtung verändert.

Die Positioniereinrichtung kann dabei unmittelbar auf den Chip oder etwa auch auf eine den Chip aufnehmende Aufnah­ meeinrichtung wirken.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vor­ richtung sowie ein unter Verwendung der Vorrichtung durch­ führbares Verfahren sind Gegenstand der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Posi­ tioniereinrichtung mit einer Bildüberwachungseinrichtung gekoppelt ist. Hierdurch ist es möglich, die Positionier­ einrichtung mit Stellgrößen zu beaufschlagen, die zuvor von der Bildüberwachungseinrichtung detektierten Lageab­ weichungen der Anschlußflächen des Chips von einer Über­ deckungslage mit dem Anfangs- und Endbereich des Wickel­ drahts entsprechen.

Durch die Kopplung der Positioniereinrichtung mit der Bildüberwachungseinrichtung wird ein Produktionsausschuß bei der Herstellung von Transpondern infolge nicht vorhan­ dener Überdeckung zwischen dem Wickeldraht und den An­ schlußflächen des Chips bei der Kontaktierung weitest­ gehend ausgeschlossen.

Bei dem durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglich­ ten entsprechenden Wickelverfahren muß der Wickeldraht le­ diglich einmal zu Beginn des ersten Wickelvorgangs auf ge­ nommen werden. Danach können in einer Wickelanordnung be­ liebig viele Wickelvorgänge durchgeführt werden, ohne den Wickeldraht neu in eine Halteeinrichtung der Wickelanord­ nung einfädeln zu müssen. Dies geschieht wie folgt:

Nach erfolgter Kontaktierung zwischen den Anschlußflächen des Chips und dem Wickeldraht in seinem Anfangs- und End­ bereich und Durchtrennung des Wickeldrahts zwischen den Anschlußflächen des Chips und der ersten Halteeinrichtung wird der Wickeldraht vom zweiten Halteorgan der ersten Halteeinrichtung ausgehend um eine Umlenkeinrichtung ge­ führt und nach Öffnung des ersten Halteorgans der ersten Halteeinrichtung durch diese hindurchgeführt. Nach dem Passieren des ersten Halteorgans wird dieses wieder in seine Haltefunktion gebracht, so daß nunmehr der Wickel­ draht wieder ausgehend von der ersten Halteeinrichtung über die zweite Halteeinrichtung zum Wicklungsträger ge­ führt und zur Erzeugung einer weiteren Spulenwicklung um diesen herumgewickelt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung ist für den Chip eine Aufnahmeeinrich­ tung vorgesehen, die zum Bereithalten des Chips dient, und die durch die Positioniereinrichtung relativ zu einer ge­ meinsamen Achse der voneinander beabstandet angeordneten Halteeinrichtungen verschoben werden kann. Die Achse der Halteeinrichtungen stimmt dabei im wesentlichen überein mit der Ausrichtung des bei Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens zwischen den Halteeinrichtungen verlau­ fenden Wickeldrahts.

Die Halteeinrichtungen können so ausgebildet sein, daß der Wickeldraht klemmend in ihnen aufgenommen werden kann. Hierzu sind bei jeder Halteeinrichtung jeweils zwei Halte­ organe vorgesehen, die zur Klemmung gegen eine Abstands­ einrichtung bewegt werden können. Der für die Ausbildung einer Überdeckung zwischen den Anschlußflächen des Chips und dem Wickeldraht notwendige Abstand zwischen dem An­ fangsbereich und dem Endbereich des Wickeldrahts ist dabei durch die Abmessungen der Abstandseinrichtungen bestimmt. Auf diese Art und Weise ergibt sich beim Klemmen automa­ tisch der richtige Abstand.

Zum Positionieren des von der Aufnahmeeinrichtung aufge­ nommenen Chips kann die Positioniereinrichtung mit Stell­ gliedern versehen sein, die zur Ausrichtung der Aufnahme­ einrichtung auf diese wirken. Zur Detektierung der Größe der notwendigen Stellbewegungen, die notwendig sind, um eine Überdeckung zwischen den Anschlußflächen des Chips und dem Wickeldraht zu erreichen, kann eine Bildüberwa­ chungseinrichtung vorgesehen werden, die den Vorteil bie­ tet, daß die Ausführung der Stellbewegungen und die durch diese erreichte Positionsveränderung des Chips unmittelbar überwacht und gegebenenfalls korrigiert werden kann. Hier­ durch wird erreicht, daß unabhängig von der anfänglichen Orientierung des Chips bzw. der Aufnahmeeinrichtung nach Ausführung der Stellbewegungen in jedem Fall eine eine sichere Kontaktierung des Wickeldrahts auf den Anschluß­ flächen ermöglichende Überdeckung gegeben ist.

Um das Auftreten von Relativverschiebungen zwischen dem Chip und der Aufnahmeeinrichtung, die die Positionierung der Anschlußflächen gegen den Wickeldraht erschweren kön­ nen, auszuschließen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Aufnahmeeinrichtung mit einem die Lage des Chips fixierenden Organ, etwa einem Klemmorgan, versehen ist.

Aufgrund der durch die Kontaktierung des Wickeldrahts auf den Anschlußflächen des Chips erreichbaren Miniaturisie­ rung eines Transponders ist dieser besonders geeignet, in einen Träger mit Kartenformat, etwa eine Kreditkarte, in­ tegriert zu werden.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Herstellung eines Transponders sowie der hergestellte Transponder anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei­ gen im einzelnen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung in einer Draufsicht;

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Seitenan­ sicht und im Zusammenwirken mit einer oberhalb dieser angeordneten Wickeleinrichtung;

Fig. 3 eine Ausbildung der Vorrichtung als Mehrfach- Wickelanordnung zum gleichzeitigen Herstellen mehrerer Transponder in einer Seitenansicht;

Fig. 4 einen mit der Vorrichtung hergestellten Trans­ ponder, wobei die Bereitstellung von Chips zur Applikation auf einem Film erfolgt;

Fig. 4A eine weitere Ausführung eines mit der Vorrich­ tung herstellbaren Transponders, zu dessen Her­ stellung Chips auf einem Film bereitgestellt werden;

Fig. 5 einen Transponder, wobei die Kontaktierung zwi­ schen dem Wickeldraht und den Anschlußflächen eines Kondensatorelements erfolgt, dessen An­ schlußflächen wiederum unmittelbar mit den An­ schlußflächen eines Chips verbunden sind;

Fig. 6 eine Ausbildung des Transponders zur Verwendung in einem kartenförmig ausgebildeten Träger;

Fig. 7 eine Ausbildung des Transponders als ringförmi­ ger Transponder (Industrietransponder);

Fig. 8 einen mit der Vorrichtung herstellbaren Trans­ ponder zur Verwendung als Injektionstransponder.

Fig. 1 zeigt eine Wickelanordnung 120. Die Wickelanordnung 120 weist als wesentliche Bestandteile einen Wicklungsträ­ ger 121 und zwei auf der gleichen Seite des Wicklungsträ­ gers 121 angeordnete Halteeinrichtungen 122, 123 auf. Die Halteeinrichtungen 122 und 123 bestehen jeweils aus zwei Halteorganen 124, 125 bzw. 126, 127, die, wie durch die Pfeile angedeutet, gegen voneinander beabstandete Ab­ standseinrichtungen 128 bzw. 129 bewegbar sind.

Zur Durchführung einer Spulenwicklung auf dem Wick­ lungsträger 121 wird ein Wickeldraht 130, der beispiels­ weise aus der mit dem Pfeil 131 gekennzeichneten Richtung zugeführt wird, zunächst durch die, wie in Fig. 1 darge­ stellt, geöffnete Halteeinrichtung 123 hindurchgeführt, infolge einer Zustellbewegung des Halteorgans 126 auf den Distanzhalter 129 in der Halteeinrichtung 123 geklemmt und anschließend durch die geöffnete Halteeinrichtung 122 hin­ durchgeführt. Danach erfolgt in der Halteeinrichtung 122 durch Zustellung des Halteorgans 124 auf den Distanzhalter 128 ebenfalls eine Klemmung des Wickeldrahts 130. Auf diese Art und Weise ist zwischen den Halteeinrichtungen 122 und 123 ein Anfangsbereich 132 des Wickeldrahts 130 ausgebildet.

Daran anschließend erfolgt eine Wicklung des Wickeldrahts 130 um den Wicklungsträger 121 bis zum Erreichen einer vorgegebenen Wicklungszahl, und anschließend wird der Wickeldraht 130 in Richtung auf die Halteeinrichtung 123 zurückgeführt, wobei aufeinanderfolgend durch die Halteor­ gane 125 und 127 jeweils eine Klemmung des Wickeldrahts 130 in den Halteeinrichtungen 122 und 123 auf die bereits oben beschriebene Art und Weise erfolgt.

Am Ende des Wickelvorgangs ist somit zwischen den Halte­ einrichtungen 122 und 123 ein im wesentlichen parallel zum Anfangsbereich 132 ausgerichteter Endbereich 133 des Wickeldrahts 130 geschaffen.

Fig. 2 zeigt die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem Wickeltisch 134 angeordnete Wickelanordnung 120 in einer Seitenansicht. Oberhalb der Wickelanordnung 120 befindet sich eine Wickeleinrichtung 135 mit einem Wickel­ kopf 136, der beim Wickelvorgang um eine Wickelachse 137 rotiert. Der Wickelkopf 136 ist mit einem Wickelfinger 138 versehen, der infolge der Rotationsbewegung des Wickel­ kopfs den in Fig. 2 nicht dargestellten Wickeldraht beim Wickelvorgang kreisend um die Wickelachse 137 herumführt.

Die Wickeleinrichtung 135 ist sowohl horizontal als auch vertikal bewegbar, so daß der in Fig. 1 dargestellte Wickeldrahtverlauf durch die Halteeinrichtungen 122, 123 hindurch und auf einer helixförmigen Wickelbahn um den Wicklungsträger 121 herum erreichbar ist.

Weiterhin ist in Fig. 2 links vom Wickeltisch 134 ein Be­ reitstellungsträger 139 zur Bereitstellung von Wicklungs­ trägern 121 dargestellt.

Die Herstellung eines Transponders mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung vollzieht sich dabei wie folgt:
Nach Durchführung der Spulenwicklung auf dem Wicklungsträ­ ger 121 unter Ausbildung des Anfangsbereichs 132 und des Endbereichs 133 des in den Halteeinrichtungen 122 und 123 geklemmten Wickeldrahts 130 (Fig. 1) wird mittels einer geeigneten, hier nicht näher dargestellten Zuführeinrich­ tung ein Chip 140 oder ein ähnlich kleines mit Anschluß­ flächen 141 und 142 versehenes elektronisches Bauteil ei­ ner in Fig. 1 dargestellten Aufnahmeeinrichtung 143 zuge­ führt. In Fig. 2 ist diese Zuführbewegung durch den Pfeil 144 dargestellt.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Aufnahmeeinrichtung 143 mit aufeinander zu bewegbaren Klemmbacken 145, 146 versehen ist, die nach Übernahme des Chips 140 von der nicht näher dargestellten, etwa mit einem Sauggreifer ver­ sehenen Zuführeinrichtung infolge ihrer Zustellbewegung für eine Vorausrichtung des Chips 140 bzw. dessen An­ schlußflächen 141, 142 zu dem Anfangsbereich 132 und dem Endbereich 133 des Wickeldrahts 130 sorgen.

Infolge der gegebenen Positionierung der Aufnahmeeinrich­ tung 143 zwischen den Halteeinrichtungen 122 und 123 sowie dem durch die Distanzhalter 128 und 129 festgelegten Ab­ stand des Anfangsbereichs 132 vom Endbereich 133, der im wesentlichen dem Mittenabstand der Anschlußfläche 141 und 142 voneinander entspricht, ist bis auf mögliche geringe Lageabweichungen schon eine gute Vorausrichtung des Chips 140 bzw. dessen Anschlußflächen 141, 142 zur Erzielung ei­ ner Überdeckung zwischen dem Wickeldraht 130 und den An­ schlußflächen 141, 142 gegeben.

Aufgrund der geringen Standardgröße der Anschlußflächen, die etwa bei 100×100 µm liegt, reichen jedoch schon ge­ ringe Verunreinigungen, die sich möglicherweise beim Ein­ klemmen des Chips 140 zwischen diesen und die Klemmbacken 145, 146 setzen, aus, um eine Lageverschiebung des Chips 140 bzw. dessen Anschlußflächen 141, 142 gegenüber dem An­ fangsbereich 132 und dem Endbereich 133 des Wickeldrahts 130 zu bewirken. Diese Lageabweichungen können dazu füh­ ren, daß bezüglich beider Anschlußflächen 141, 142 oder einer Anschlußfläche keine für eine sichere elektrische Kontaktierung ausreichende Überdeckung mehr gegeben ist.

Um solche Lageabweichungen ausgleichen zu können, ist die Aufnahmeeinrichtung 143 mit einer Positioniereinrichtung 147 versehen. Die bei dem Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 verwendete Positio­ niereinrichtung 147 besteht aus einer sogenannten Ver­ stellmimik, die durch Doppelpfeile 148, 149 gekennzeich­ nete Stellglieder aufweist, welche Verstellbewegungen un­ abhängig voneinander oder kombiniert miteinander ermögli­ chen. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, sowohl reine translatorische Verstellbewegungen, die im wesentlichen quer zum Anfangsbereich 132 und zum Endbereich 133 des Wickeldrahts 130 gerichtet sind, durchzuführen, als auch Rotationsbewegungen oder auch überlagerte Bewegungsformen, also Bewegungen mit einem translatorischen und einem rota­ torischen Bewegungsanteil, durchzuführen.

Die zur Erreichung einer Überdeckung zwischen den An­ schlußflächen 141, 142 und dem Wickeldraht 130 notwendige Größe der Stellbewegungen wird von einer hier nicht näher dargestellten Kamera, die Teil eines Bildüberwachungssys­ tems ist, detektiert und die Ausführung der Stellbewe­ gungen durch diese überwacht.

Wegen der geringen Größe der Anschlußflächen 141, 142 und der nahe aneinanderliegenden Anordnung der Bestandteile der Wickelanordnung 120 ist es nicht möglich, eine Kamera in unmittelbarer Nähe der Anschlußflächen 141, 142 zu po­ sitionieren. Aus diesem Grunde wird die Kamera selbst ent­ fernt von der Wickelanordnung 120 angeordnet und zur opti­ schen Verbindung mit den Anschlußflächen 141, 142 ein op­ tischer Leiter 150, etwa ein Glasfiberkabel, vorgesehen.

Die von der Kamera aufgenommenen Bilder werden auf be­ kannte Art und Weise durch eine elektronische Bildverar­ beitung ausgewertet, an deren Ende elektrische Impulse zur entsprechenden Beaufschlagung der Stellglieder 148, 149 stehen.

Nachdem eine korrekte Positionierung der Anschlußflächen 141, 142 oberhalb des Anfangsbereichs 132 und des Endbe­ reichs 133 erreicht ist, wird die Aufnahmeeinrichtung 143 mit den den Chip 140 seitlich haltenden Klemmbacken 145, 146 von oben bis zur Anlage der Anschlußflächen 141, 142 am Wickeldraht 130 nach unten bewegt. Nach Anlage der An­ schlußflächen 141, 142 erfolgt von unten, wie durch den Pfeil 154 angedeutet, eine Verschweißung des Wickeldrahts 130 mit den Anschlußflächen 141, 142 des Chips 140. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende Ausnehmung 174 im Wickeltisch 134 vorgesehen.

Nach erfolgter Verschweißung wird der Anfangsbereich 132 und der Endbereich 133 des Wickeldrahts 130 zwischen den Anschlußflächen 141, 142 und der Halteeinrichtung 123 durchtrennt.

Nach der Zuführung von Kleber auf die den Anschlußflächen 141, 142 abgewandte Oberseite des Chips 140 (angedeutet durch den Pfeil 155) wird der Wicklungsträger 121 durch eine - wie durch den Doppelpfeil 156 angedeutet - Zuführ­ einrichtung, die schon zuvor zur Überführung des Wick­ lungsträgers 121 vom Bereitstellungsträger 139 auf den Wickeltisch 134 diente, mit seiner unteren Stirnseite auf den Chip 140 zur Verklebung mit diesem aufgesetzt. An­ schließend wird der nunmehr aus dem Wicklungsträger 121, dem Wickeldraht 130 und dem Chip 140 zusammengesetzte Transponder auf den Bereitstellungsträger 139 rücküber­ führt, um abtransportiert zu werden.

Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht eine Mehrfach-Wickel­ anordnung 151 mit einem Wickeltisch 152, auf dem nebenein­ anderliegend mehrere vorstehend beschriebene Wickelanord­ nungen 120 angeordnet sind. Oberhalb des Wickeltischs 152 befindet sich eine Mehrfach-Wickeleinrichtung 153, die eine der Anzahl der Wickelanordnungen 120 entsprechende Anzahl von Wickelköpfen 136 aufweist. Mittels der Mehr­ fach-Wickelanordnung 151 und der Mehrfach-Wickeleinrich­ tung 153 ist es möglich, mehrere, im Fall des dargestell­ ten Ausführungsbeispiels 4, Transponder gleichzeitig her­ zustellen.

Bei Verwendung einer Mehrfach-Wickelanordnung 151 wird ein entsprechend ausgebildeter, hier nicht näher dargestellter Mehrfach-Bereitstellungsträger eingesetzt, von dem aus eine Mehrzahl von Wicklungsträgern 121 zur Herstellung ei­ ner Mehrzahl von Transpondern auf den Wickeltisch 152 überführt und auf den die fertigen Transponder zurücküber­ führt werden können. Der Mehrfach-Bereitstellungsträger dient ebenso wie der Bereitstellungsträger 139 auch zum Transport der Transponder bei deren weiterer Verarbeitung, etwa bei der Fertigung von Injektionstranspondern.

Fig. 4 zeigt einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Transponder 157, der nicht mit einem einzeln der Aufnahmeeinrichtung 143 zugeführten Chip 140 bestückt ist, sondern mit einem Chip bestückt ist, der einem der Aufnahmeeinrichtung 143 zugeführten Film 158 entnommen ist. Auf dem Film 158 ist eine Mehrzahl von Chips 140 appliziert, die der Aufnahmeeinrichtung 143 je nach Bedarf zugeführt werden. Die Chips 140, die beispielsweise ther­ misch auf dem aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Film 158 aufgebracht sind, sind von einer Perforationsli­ nie 159 umgeben.

Der Film wird mittels einer nicht näher dargestellten Traktoreinrichtung, die in eine Perforation 160 des Films 158 eingreift, quer zum Anfangsbereich 132 und zum Endbe­ reich 133 mit dem Chips 140 nach unten oberhalb dieser längsgeführt. Nach Herstellung der Schweißverbindung zwi­ schen den Anschlußflächen des Chips 140 und dem Wickel­ draht wird der Wicklungsträger 121, wie vorstehend be­ schrieben, mit seiner unteren Stirnfläche auf den Chip 140 bzw. den diesen tragenden Film 158 aufgesetzt und mit dem Film 158 verklebt. Dies kann mittels Zufuhr von Kleber oder bei entsprechender Ausbildung des Filmmaterials le­ diglich durch dessen Erwärmung erfolgen. Nach Aushärtung der Verklebung kann dann der Wicklungsträger 121 wieder zum Bereitstellungsträger 139 überführt werden, wobei das Filmmaterial längs der Perforationslinie 159 reißt und der Chip 140 zusammen mit einem Filmmaterialausriß 161 auf dem Wicklungsträger 121 zur Bildung des Transponders 157 ver­ bleibt.

Die Fig. 4A zeigt einen Transponder 175, der zur Herstel­ lung des Transponders 157 mit einem konventionell auf ei­ nem Film 176 positionierten sogenannten Flexprint 177 be­ stückbar ist.

Die auf dem Film 176 angeordneten bzw. ein Teil des Films 176 darstellenden Flexprints 177 bestehen jeweils aus ei­ nem Filmbereich 178, auf den ein Chip 140 durch Thermokom­ pression aufgebracht ist. Der Filmbereich 178 weist elek­ trisch voneinander isolierte Anschlußleiter 179, 180 auf, die mittels "inner lead bonding" mit den Anschlußflächen 141, 142 des Chips 140 verbunden sind.

In der vereinfachten Darstellung gemäß Fig. 4A sind ledig­ lich zwei Anschlußflächen des Chips 140 und zwei Anschluß­ leiter 179, 180 des Flexprints 177 dargestellt. Tatsäch­ lich ist es auch möglich, den Chip 140 mit einer Vielzahl von Anschlußflächen zu versehen, die mit einer entspre­ chenden Vielzahl von Anschlußleitern des Flexprints 177 verbunden sind. Die Verbindung zwischen dem Anfangsbereich 132 und dem Endbereich 133 des Wickeldrahts 130 erfolgt mittels des vorstehend ausführlich geschilderten Verbin­ dungsverfahrens, wobei die Wickeldrahtenden in diesem Fall nicht unmittelbar mit den Anschlußflächen 141, 142 des Chips 140, sondern mit den Anschlußleitern 179, 180 des Flexprints 177 verbunden werden.

Zur Applizierurng der Film-Flexprints 177 auf dem Wick­ lungsträger 121 des Transponders 175 werden die Film-Flex­ prints 177 entweder (wie durch den Pfeil angedeutet) zuvor aus dem Film 176 ausgestanzt und dann auf den Wicklungs­ träger 121 übertragen, oder die Verbindung des Wicklungs­ trägers 121 mit dem entsprechenden Flexprint 177 erfolgt zunächst und anschließend wird der Flexprint 177 aus dem Film 176 ausgestanzt.

Die Verwendung von Flexprints bietet die Möglichkeit, auf einfache Art und Weise den Chip 140 mittels der Anschluß­ leiter des Flexprints mit weiteren elektronischen Bauele­ menten, wie beispielsweise einer Kapazität, zu verbinden, um anschließend derart geschaffene elektronische Kleinst­ baueinheiten mit dem Wicklungsträger zur Bildung eines Transponders zu verbinden. Hierbei kann die elektrische Verbindung zwischen einer oder mehreren zusätzlichen Bau­ elementen und dem Chip 140 vorteilhafterweise über die im Film-Flexprint vorhandenen Anschlußleiter erfolgen. Die Verbindung des Chips 140 mit den Wickeldrahtenden 132, 133 kann wahlweise über die Anschlußleiter oder auch unmittel­ bar über die Anschlußflächen 141, 142 des Chips 140 erfol­ gen.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsverfahrens ermöglicht es dabei, die üblicherweise aus verzinnten Kup­ ferflächen bestehenden Anschlußleiter 179, 180 des Flex­ prints 177 bezüglich ihrer Verbindungsfläche mit den Wickeldrahtenden 132, 133 extrem klein zu gestalten, so daß auch fein vernetzte Anschlußleiterstrukturen auf dem Flexprint 177 ermöglicht werden, deren Verbindung mit Wickeldrahtenden bislang die in der Beschreibungseinlei­ tung ausführlich geschilderten Probleme aufwarf.

Fig. 5 zeigt einen Transponder 162, bei dem der Anfangsbe­ reich 132 und der Endbereich 133 des Wickeldrahts 130 nicht mit den Anschlußflächen eines Chips, sondern mit An­ schlußflächen 163, 164 eines Kondensatorelements 165 ver­ bunden sind. Der Kontakt zwischen dem Kondensatorelement 165 und dem Chip 140 ist durch Thermokompression herge­ stellt - wie durch die Pfeile 166, 167 angedeutet -, die es ermöglicht, das Kondensatorelement 165 zusammen mit dem Chip 140 als elektronische Baueinheit 168 auf dem Wick­ lungsträger 121 zu plazieren.

Fig. 6 zeigt einen Transponder 169 mit einem elliptisch ausgebildeten Wicklungsträger 170 und einem Chip 140, der besonders geeignet ist zur Unterbringung in einem Karten­ format, etwa einer Kreditkarte 171.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen industriel­ len Transponder 172 mit ringförmig ausgebildetem Wick­ lungsträger 173.

Fig. 8 zeigt schließlich einen Transponder 220, der zur Verwendung als Injektionstransponder bestimmt ist und als Wicklungsträger einen Ferritkern 221, eine diesen umge­ bende Spulenwicklung 222 sowie einen mit den Enden 223, 224 des die Spulenwicklung 222 bildenden Wickeldrahtes 130 verbundenen Chip 140 aufweist. Der Wickeldraht 130 besteht hier aus backlackisoliertem Kupferdraht. Zwischen einer Stirnfläche des Ferritkerns 221 und einer Oberfläche des Chips 140 ist eine Klebeschicht 227 angeordnet.

Die vorstehend anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Wickelanordnung 120 ermöglicht auch die Durchführung einer doppelten Spulenwicklung. Hierzu wird nach Aufbringen ei­ ner ersten Spulenwicklung auf dem Wicklungsträger 121 und der Verbindung des Wickeldrahtes 130 mit den Anschlußflä­ chen 141 und 142 des Chips 140 der Anfangsbereich 132 und der Endbereich 133 des Wickeldrahtes 130 zwischen den An­ schlußflächen 141, 142 und der Halteeinrichtung 123 zunächst durchtrennt. Danach wird unter Beibehaltung der Drahtklemmung zwischen dem Halteorgan 127 und der Ab­ standseinrichtung 129 der Halteeinrichtung 123 der Wickel­ draht 130 um eine Umlenkeinrichtung 174 herum und durch die bezüglich des Halteorgans 126 teilgeöffnete Halteein­ richtung 123 hindurchgeführt. Nachdem der Wickeldraht 130 das Halteorgan 4126 der Halteeinrichtung 123 passiert hat, wird dieses wieder in seine Haltefunktion gebracht und der Wickeldraht geklemmt, so daß nunmehr der Wickeldraht 130 wieder über die Halteeinrichtung 122 zum Wicklungsträger 121 geführt und zur Erzeugung einer weiteren Spulenwick­ lung um diesen herumgewickelt werden kann.

Die insbesondere in den Fig. 1 und 2 beschriebene Wickel­ anordnung 120 läßt sich auch zur Herstellung eines Injek­ tionstransponders verwenden. Nach Fertigstellung des mit der Wickelanordnung 120 nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren hergestellten Transponders 220 (Fig. 8) wird dieser nach dem Auftrag eines "Potting"-Vergusses auf die mit den Anschlußflächen versehene Oberfläche des Chips 140 von der bereits zur Montage verwandten Greif- und Zuführeinrich­ tung in einen als Glasröhrchen ausgebildeten Aufnahmebe­ hälter eingeführt. Zur Fixierung des Transponders im Glas­ röhrchen wird der Boden des Glasröhrchens mit einem Kleber oder Silikonwachs präpariert.

Ein mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung hergestellter Transponder ermöglicht wegen der unmittelbaren Verbindung des Wickeldrahtes 130 mit dem Chip 140 eine besonders kompakte Ausführung. Daher ist es auch möglich, den Transponder 220 in eine Kreditkarte oder auch eine Kontrollkarte, etwa zur Zutrittskontrolle, zu integrieren.

Die hier in einer Ausführungsform dargestellte erfindungs­ gemäße Vorrichtung ermöglicht natürlich ebenso gut die Herstellung von Transpondern, die über keinen Ferritkern verfügen. Bei der Herstellung solcher Transponder werden etwa Wicklungsträger aus Kunststoff verwendet, die bei­ spielsweise als Ring ausgebildet sein können. Diese ohne­ hin gegenüber den mit einem Ferritkern versehenen Trans­ pondern geringere äußere Abmessungen aufweisenden kernlo­ sen Transponder lassen sich bei Anwendung des erfindungs­ gemäßen Verfahrene wegen der raumsparenden Anordnung des Chips insbesondere in Kreditkarten einsetzen. Bislang war dies wegen der für die Verbindung mit der Spulenwicklung notwendigen Anordnung des Chips auf einer Leiterplatte oder dergleichen nicht möglich, da wegen der nicht unmit­ telbar erfolgten Verbindung des Chips mit der Spulenwick­ lung die nach Norm festgelegte Kreditkartendicke von 0,76 mm nicht einzuhalten war.

Ein weiteres Einsatzgebiet derartig hergestellter Trans­ ponder liegt etwa in der Kodierung von Schlüsseln.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Kontaktierung von Wickeldraht ei­ ner Spuleneinrichtung auf einem mit elektrischen Anschlußflächen versehenen elektronischen Bauele­ ment, wie etwa einem Chip, mit Distanzhaltern (128, 129), die den Wickeldraht (130) in einem Naß vonein­ ander beabstanden, das zumindest bereichsweise dem Mittenabstand zweier Anschlußflächen (141, 142) des Chips (140) entspricht, insbesondere zur Herstellung eines einen Wicklungsträger, eine aus Wickeldraht bestehende Spulenwicklung und einen Chip aufweisen­ den Transponders,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zumindest einen Wicklungsträger (121) und zwei Halteeinrichtungen (122, 123) aufweisende Wic­ kelanordnung (120) vorgesehen ist,
wobei die Distanzhalter (128, 129) mit jeweils min­ destens zwei Halteorganen (124, 125; 126, 127) die Halteeinrichtungen (122, 123) bilden, die von einer Haltefunktion in eine Freigabefunktion überführbar sind und zum Halten bzw. Freigeben von die Halteein­ richtungen (122, 123) passierendem Wickeldraht (130) in einem zum Wicklungsträger (120) geführten An­ fangsbereich (132) und einem vom Wicklungsträger kommenden Endbereich (133) des Wickeldrahts (130) dienen, und
eine Positioniereinrichtung (147) zur Beeinflussung der Relativlage der Anschlußflächen (141, 142) des Chips (140) gegenüber dem Anfangsbereich (132) und dem Endbereich (133) des Wickeldrahts vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Chip (140) eine Aufnahmeeinrichtung (143) vorgesehen ist, die mittels der Positionier­ einrichtung (147) zumindest quer zu einer gemeinsa­ men Achse der Halteeinrichtungen (122, 123) ver­ schiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteorgane (124, 125; 126, 127) der Halte­ einrichtungen (122, 123) zur Einklemmung des Wickel­ drahts (130) gegen die Distanzhalter (128, 129) bewegbar sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (143) ein Organ (145, 146) zur fixierenden Aufnahme des Chips (140) auf­ weist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (147) auf die Aufnah­ meeinrichtung (143) wirkende Stellglieder (148, 149) aufweist, deren Stellbewegungen von einer Bildüber­ wachungseinrichtung detektier- und steuerbar sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrfach-Wickeleinrichtung (153) mit minde­ stens zwei Wickelköpfen (136) vorgesehen ist, die einer Mehrfach-Wickelanordnung (151) mit mindestens zwei Wickelanordnungen (120) zugeordnet ist.

7. Verfahren zur Kontaktierung von Wickeldraht einer Spuleneinrichtung auf einem mit elektrischen Anschlußflächen versehenen elektronischen Bauele­ ment, wie einem Chip, insbesondere zur Herstellung eines einen Wicklungsträger, eine aus Wickeldraht bestehende Spulenwicklung und einen Chip aufweisen­ den Transponders mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wickeldraht (130) in einer zumindest einen Wicklungsträger (121) und zwei Halteeinrichtungen (122, 123) aufweisenden Wickelanordnung (120) zur Ausbildung eines Anfangsbereichs (132) von einem ersten Halteorgan (126) der ersten Halteeinrichtung (123) zu einem ersten Halteorgan (124) der zweiten Halteeinrichtung (122) geführt wird;
der Wickeldraht (130) vom ersten Halteorgan (124) der zweiten Halteeinrichtung (122) um den Wicklungs­ träger (121) herum und zu einem zweiten Halteorgan (125) der zweiten Halteeinrichtung (122) geführt wird;
der Wickeldraht (130) zur Ausbildung eines Endbe­ reichs (132) vom zweiten Halteorgan (125) der zwei­ ten Halteeinrichtung (122) zu einem zweiten Halteor­ gan (127) der ersten Halteeinrichtung (123) geführt wird;
wobei die Halteorgane (124-127) der ersten und zwei­ ten Halteeinrichtung (122, 123) den Anfangsbereich (132) und den Endbereich (133) des Wickeldrahts (130) zumindest bereichsweise in einem vorgegebenen Abstand voneinander halten, der dem Mittenabstand zweier Anschlußflächen (141, 142) des Chips (140) entspricht;
und die Relativanordnung des Chips (140) in bezug auf mindestens eine Halteeinrichtung (122 oder 123) zur Ausbildung von Überdeckungsbereichen zwischen den Anschlußflächen (141, 142) und dem Anfangs- und Endbereich (132, 133) des Wickeldrahts (130) mittels einer Positioniereinrichtung (147) verändert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Relativanordnung des Chips (140) eine den Chip (140) aufnehmende Aufnahmeein­ richtung (143) mittels der Positioniereinrichtung (147) verfahren wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (147) mit Stellgrößen beaufschlagt wird, die ausgehend von durch eine Bildüberwachungseinrichtung detektierten Lageabwei­ chungen der Anschlußflächen (141, 142) des Chips (140) von einer Überdeckungslage mit dem Anfangs- und Endbereich (132, 133) des Wickeldrahts (130) ermittelt werden.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach einem Durchtrennen des mit den Anschlußflä­ chen (141, 142) des Chips (140) verbundenen Wickel­ drahts (130) zwischen den Anschlußflächen (141, 142) des Chips (140) und der ersten Halteeinrichtung (123) ein Lösen des ersten Halteorgans (126) der ersten Halteeinrichtung (123) unter Beibehaltung des Haltens des zweiten Halteorgans (127) der ersten Halteeinrichtung (123) erfolgt,
der Wickeldraht (130) ausgehend vom zweiten Halteor­ gan (127) um eine Umlenkeinrichtung (174) herumge­ führt wird, und über das nach dem Passieren des Wic­ keldrahts (130) wieder in Haltefunktion gebrachte erste Halteorgan (126) zur Durchführung eines weite­ ren Wickelvorgangs über das erste Halteorgan (124) der zweiten Halteeinrichtung (122) zu einem mit ei­ ner ersten oder einer weiteren Wicklung zu versehen­ den Wicklungsträger (121) geführt wird.