DE602004007807T2

DE602004007807T2 - Rfid-einrichtung und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE602004007807T2
Application number: DE602004007807T
Authority: DE
Inventors: Peikang Claremont LIU; Stephen C. Fontana KENNEDY; Christine U. Garden Grove DANG; Scott Wayne Pasadena FERGUSON; Jason West Covina MUNN
Original assignee: Avery Dennison Corp
Current assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2024-08-05
Also published as: AU2004284716A1; WO2005041121A3; WO2005041121A2; KR20060080916A; US7333061B2; ES2289596T3; DE602004007807D1; US20050032267A1; CA2534730A1; CN1829999A; US20070008238A1; CN100414564C; US7120987B2; WO2005041121B1; ATE368266T1; EP1656636B1; EP1656636A2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Einrichtungen für Identifizierung mit Funkwellen (RFID) und Herstellungsverfahren für diese Einrichtungen.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Schilder und Etiketten zur Identifikation mit Funkwellen (RFID) (hierin zusammen als „Einrichtung" bezeichnet) werden weit verbreitet verwendet, um ein Objekt mit einem Identifizierungscode oder anderen Informationen in Verbindung zu bringen. RFID-Einrichtungen weisen im Allgemeinen eine Kombination aus Antennen (eine leitfähige Struktur) und analoge und/oder digitale Elektronik auf, die zum Beispiel Kommunikationselektronik, Datenspeicher und Steuerlogik umfassen kann. RFID-Schilder werden zum Beispiel in Verbindung mit Sicherheitsschlössern in Autos, für Zugangssteuerung in Gebäuden oder für die Verfolgung von Inventar und Paketen verwendet. Einige Beispiele für RFID-Schilder und -Etiketten kommen in den US-Patentschriften 6,107,920 , 6,206,292 und 6,262,292 vor, die hiermit als Referenz in ihrer Gesamtheit eingeschlossen sind.
Wie oben festgestellt werden RFID-Einrichtungen im Allgemeinen als Etiketten oder Schilder kategorisiert. RFID-Etiketten sind RFID-Einrichtungen, die klebend oder anderweitig mit einer Fläche direkt auf Objekten befestigt sind. Im Gegensatz dazu werden RFID-Schilder auf andere Art und Weise an Objekten befestigt, zum Beispiel unter Verwendung einer Kunststoffhalterung, eines Bandes oder anderer Befestigungsmittel.
Ein Ziel bei der Herstellung von RFID-Einrichtungen ist die Verbesserung der Verfahren, durch die diese Einrichtungen hergestellt werden.
Ein Baustein, der elektrische Zuführungen (Laschen) aufweist, die unter Verwendung eingefalzter Verbindungen auf einem Trägermaterial mit einer Antenne verbunden sind, ist in WO 03/012734 offen gelegt. Ein solcher Baustein hat den Nachteil, dass die Lasche und die Antenne auf derselben Seite des Trägermaterials montiert sind.
Zur Lösung dieses Problems derart, dass der Baustein und die Antenne wenn nötig auch an verschiedenen Seiten des Trägermaterials montiert werden können, werden gemäß der Erfindung die Verfahrensschritte von Anspruch 1 und die Eigenschaften von Anspruch 16 bereitgestellt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren der Herstellung einer RFID-Einrichtung das Ausbilden einer Metallschicht auf dem Trägermaterial, wobei Abschnitte der Metallschicht mit einer gemusterten Maske dielektrischen Materials abgedeckt und beschichtet werden, um an den nicht abgedeckten Abschnitten der Metallschicht eine Antenne auszubilden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung zur Identifikation mit Funkwellen (RFID) folgendes: Ausbilden einer leitfähigen Keimschicht auf einem Trägermaterial und Anbringen einer Lasche an dem Trägermaterial, wobei das Anbringen Einfalzen umfasst, um gefalzte elektrische Verbindungen zwischen der Keimschicht und leitfähige Zuführungen der Lasche auszubilden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Einrichtung zur Identifikation mit Funkwellen (RFID) ein Trägermaterial, eine gemusterte leitfähige Schicht auf dem Trägermaterial, eine Lasche und mindestens eine eingefalzte elektrische Verbindung zwischen der Lasche und der gemusterten leitfähigen Schicht.
Zur Bewältigung der vorangegangenen und verwandter Aufgaben umfasst die Erfindung die Eigenschaften, die nachfolgend umfassend beschrieben und in den Ansprüchen teilweise dargelegt sind. Die folgende Beschreibung und die angefügten Zeichnungen legen bestimmte darstellende Ausführungsformen der Erfindung detailliert dar. Diese Ausführungsformen zeigen jedoch lediglich einige der verschiedenen Arten, auf die die Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können. Andere Aufgaben, Vorteile und neue Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den angefügten Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, zeigen die Figuren folgendes:
1 ist eine Draufsicht einer RFID-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine Unteransicht der RFID-Einrichtung der 1,
3 ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils der RFID-Einrichtung der 1,
3A ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils einer ersten Ausführungsform der RFID-Einrichtung der 1,
3B ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform der RFID-Einrichtung der 1,
3C ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils einer dritten Ausführungsform der RFID-Einrichtung der 1,
3D ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils einer vierten Ausführungsform der RFID-Einrichtung der 1,
3E ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils einer fünften Ausführungsform der RFID-Einrichtung der 1,
3F ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils einer sechsten Ausführungsform der RFID-Einrichtung der 1,
3G ist eine Seitenquerschnittansicht eines Teils einer siebten Ausführungsform der RFID-Einrichtung der 1,
4 ist ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der RFID-Einrichtung der 1,
5 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens der 4,
6 ist eine Draufsicht eines ersten Schritts in dem Verfahren der 5,
7 ist eine Seitenquerschnittsansicht des ersten Schritts,
8 ist eine Draufsicht eines zweiten Schritts in dem Verfahren der 5,
9 ist eine Seitenquerschnittsansicht des zweiten Schritts,
10 ist eine Unteransicht eines dritten Schritts des Verfahrens der 5,
11 ist eine Seitenquerschnittsansicht des dritten Schritts,
12 ist eine Draufsicht eines vierten Schritts des Verfahrens der 5,
13 ist eine Seitenquerschnittsansicht des vierten Schritts,
14 ist eine Draufsicht eines fünften Schritts des Verfahrens der 5,
15 ist eine Seitenquerschnittsansicht des fünften Schritts,
16 ist eine schematische Ansicht des Systems zur Ausführung des Verfahrens der 5,
17 ist ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens der 4,
18 ist eine Draufsicht eines ersten Schritts des Verfahrens der 17,
19 ist eine Seitenquerschnittsansicht des ersten Schritts,
20 ist eine Unteransicht eines zweiten Schritts des Verfahrens der 17 und
21 ist eine Seitenquerschnittsansicht des zweiten Schritts.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Einrichtung für Identifizierung mit Funkwellen (RFID) umfasst ein leitfähiges Muster wie beispielsweise eine Antenne auf einer Seite des Trägermaterials und einen Baustein wie beispielsweise einen Teil einer Lasche, der elektrisch mit dem leitfähigen Muster gekoppelt ist und sich entweder auf einer gegenüberliegenden Seite des Trägermaterials oder auf derselben Seite des Trägermaterials wie die Antenne befindet. Ein Verfahren zur Herstellung der RFID-Einrichtung kann das Einfalzen der Lasche in das Trägermaterial in Kontakt mit einer Keimschicht umfassen, die nachfolgend zum Ausbilden der Antenne oder eines anderen leitfähigen Musters durch Beschichten verwendet wird. Die Keimschicht kann eine gemusterte leitfähige Tintenschicht sein. Alternativ kann die Keimschicht eine Schicht aus leitfähigem Material sein, das auf dem Trägermaterial aufgebracht wird wie beispielsweise durch Vakuumbedampfen. Teile der aufgebrachten Schicht können mit einer gemusterten Maske abgedeckt werden, um die gewünschte Anordnung des leitfähigen Musters auszubilden. Nach dem Beschichten kann die Maske entfernt werden und Ätzen kann durchgeführt werden, um Teile der aufgebrachten Schicht zu entfernen, die nicht beschichtet sind, da die von der Maske abgedeckt werden.
Zunächst Bezug nehmend auf 1 wird eine Einrichtung 10 für Identifizierung mit Funkwellen (RFID) gezeigt, die ein Trägermaterial 12 aufweist. Wie in 1 und 3 gezeigt weist die RFID-Einrichtung 10 an einer ersten oder vorderen Fläche der Seite 14 des Trägermaterials 12 ein leitfähiges Muster wie beispielsweise eine Antenne 16 auf.
Eine Lasche 20 befindet sich an einer hinteren oder zweiten Fläche der Seite 22 des Trägermaterials 12. Die Lasche 20 umfasst einen Baustein 26 und leitfähige Zuführungen 28 und 30. Die leitfähigen Zuführungen 28 und 30 sind durch das Trägermaterial 12 jeweils über leitfähige eingefalzte Verbindungen 32 und 34 elektrisch mit der Antenne 16 verbunden. Die eingefalzten Verbindungen 32 und 34 sind mit einem Keimmaterial oder einer Keimschicht 36 verbunden, auf der die Antenne 16 beispielsweise durch Beschichten ausgebildet wird. Wie weiter unten beschrieben kann das Keimmaterial 36 eine leitfähige Tinte oder ein aufgebrachtes Material wie beispielsweise Kupfer sein, das auf der Vorderfläche 14 des Trägermaterials 12 durch Aufdampfen aufgebracht wird.
3 zeigt eine verallgemeinerte Darstellung der eingefalzten Verbindungen 32 und 34. Verschiedene Ausführungsformen der eingefalzten Verbindungen 32 und 34 werden unten detaillierter beschrieben.
Obwohl 1–3 eine Ausführungsform darstellen, bei der sich die Lasche 20 an der zweiten Seite 22 des Trägermaterials 12 befindet, wird man verstehen, dass sich die alternative Lasche 20 an der ersten Seite 14 befinden kann, derselben Seite des Trägermaterials 12 wie die Antenne 16.
Beispiele für geeignete Materialien für den Träger 12 umfassen Papier und geeignete Polymere wie Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polystyren, Polymethylmethacrylat, Polyurethanpolyimid, Polyester, zyklische Polyolefinpolymere, Polyethersulfon (PES), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid (PPS), Polypropylen, Polysulfon, Aramid, Polyamidimid (PAI), Polyimid, aromatische Polyimide, Polyetherimid, Acrylnitril-Butadien-Styren und Polyvinylchlorid. Weitere Details bezüglich geeigneter Träger und Trägermaterialien finden sich in den Internationalen Veröffentlichungen WO 00/46854 , WO 00/49421 , WO 00/49658 , WO 00/55915 und WO 00/55916 .
Die Zuführungen 28 und 30 der Lasche 20 sind betriebsbereit mit den Bausteinkontakten des Bausteins 26 gekoppelt. Der Baustein 26 kann beliebige aus einer Vielzahl geeigneter elektronischer Komponenten umfassen wie beispielsweise die oben für die Modulation der Impedanz der RFID-Einrichtung 10 beschriebene Schaltung. Die Zuführungen 28 und 30 können vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise aus einer Metallfolie hergestellt sein. Alternativ können die Zuführungen 28 und 30 ein elektrisch isolierendes Material wie zum Beispiel Kunststoff überzogen mit Metall umfassen. Die Lasche 20 kann ein Laschenträgermaterial umfassen, das mit den Zuführungen 28 und 30 verbunden ist. Das Laschenträgermaterial kann aus einer Vielzahl geeigneter Materialien hergestellt werden, zum Beispiel aus geeigneten flexiblen Polymermaterialien wie PET, Polypropylen oder anderen Polyolefinen, Polycarbonat oder Polysulfon.
Die Lasche 20 kann aus einer Vielzahl kommerziell verfügbarer Laschen sein. Der Begriff „Lasche" bezieht sich wie hierin verwendet allgemein auf Einrichtungen, die einen Mikrochip oder eine andere elektronische Schaltung gekoppelt mit leitfähigen Zuführungen umfassen. Die leitfähigen Zuführungen können mit Kontakten auf dem Mikrochip oder auf einer anderen Schaltung durch eine Vielzahl geeigneter Verfahren verbunden sein. Die leitfähigen Zuführungen können eine Vielzahl geeigneter leitfähiger Materialien wie beispielsweise Metalllaschen oder aufgebrachte leitfähige Tintenschichten umfassen. Beispiele umfassen eine RFID-Lasche von Alien Technologies und die Lasche, die unter dem Namen I-CONNECT von Philips Electronics vertrieben wird. Alternativ kann die Lasche 20 eine andere als eine kommerziell verfügbare Lasche sein.
Die eingefalzten Verbindungen 32 und 34 können leitfähiges Material von dem Keimmaterial 36 oder von den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 umfassen. Zusätzlich können die eingefalzten Verbindungen 32 und 34 leitfähiges Material umfassen, das während des Beschichtungsprozesses hinzugefügt wird, der zum Ausbilden der Antenne 16 verwendet wird. Zum Beispiel kann die Beschichtung Löcher teilweise oder vollständig mit leitfähigem Material füllen, die während des Einfalzprozesses entstanden sind. Dieses zusätzlich beschichtete leitfähige Material kann die leitfähige Verbindung zwischen der Antenne 16 und den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 herstellen oder verstärken.
3A–3G zeigen Details verschiedener Ausführungsformen der eingefalzten Verbindungen 32 und 34 zwischen den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 und dem Keimmaterial 36. In 3A werden die eingefalzten Verbindungen 32 und 34 durch Führen des leitfähigen Materials 38 (Teile der leitfähigen Zuführungen 28 und 30), das aus Metall hergestellt sein kann, durch das Trägermaterial 12 ausgebildet. Das leitfähige Material 38 kann durch einen Locher oder eine Stanze, die durch die leitfähigen Zuführungen 28 und 30 und das Trägermaterial 12 gehen, geführt werden. Das leitfähige Material 38 kann gebogen werden, um Kronen 40 und 42 in Kontakt mit der Keimschicht 36 auszubilden. Nachfolgendes Beschichten kann Material hinzufügen und die Verbindungen zwischen dem leitfähigen Material 38 und der Keimschicht 36 und/oder zwischen dem leitfähigen Material 38 und den verbleibenden Teilen der leitfähigen Zuführungen 28 und 30 verstärken. Beschichtetes Material kann sich in dem Loch ausbilden, das von dem Locher oder der Stanze zurückgelassen wurde, und kann physische Lücken zwischen leitfähigen Materialien füllen und/oder einen physisch und elektrisch stärkeren Weg zwischen den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 und der Keimschicht 36 bereitstellen.
3B zeigt die eingefalzten Verbindungen 32 und 34 auf der ersten Vorderseite 14 des Trägermaterials 12. Ein Locher oder eine Stanze wird verwendet, um das leitfähige Material 38 der leitfähigen Zuführungen 28 und 30 durch die Keimschicht 36 und das Trägermaterial 12 zu führen. Das Führen des leitfähigen Materials 38 sichert die leitfähigen Zuführungen in Kontakt mit der Keimschicht 36. Zusätzlich kann das leitfähige Material 38 elektrische Verbindungen zwischen den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 und entsprechenden Teilen der Keimschicht 36 herstellen. Nachfolgendes Beschichten kann Lücken zwischen den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 und dem Keimmaterial 36 mit zusätzlichem beschichtetem Material füllen, wodurch die elektrische Verbindung zum Beispiel durch Verringerung des Widerstands oder die Zuverlässigkeit des Kontakts verbessert wird. Zusätzlich kann das Beschichten eine zusätzliche Verbindung zwischen der Keimschicht 36 und Kanten der leitfähigen Zuführungen 28 und 30 bereitstellen.
Die Laschen 20, die in den in 3A und 3B gezeigten Verbindungen verwendet werden, können leitfähige Metallzuführungen 28 und 30 aufweisen. Ein Beispiel einer solchen Lasche ist die oben erwähnte Lasche I-CONNECT.
3C und 3D zeigen alternative Anordnungen, von denen sich jede von den in 3A und 3B gezeigten darin unterscheidet, dass sich die Lasche 20 in einem Loch 43 in dem Trägermaterial 12 befindet. Das Loch 43 kann zum Beispiel durch Stanzen hergestellt werden, um einen Teil des Trägermaterials 12 an einer geeigneten Stelle zu entfernen; man wird verstehen, dass durch Platzieren eines Abschnitts der Lasche 20 in dem Loch 43 die Lasche 20 ein niedrigeres Profil auf dem Trägermaterial 12 aufweisen kann. Dadurch wird die Einrichtung weniger störend und/oder nachfolgende Herstellungsvorgänge werden erleichtert.
In 3E wies die Lasche 20 ein Laschenträgermaterial 44 auf, auf dem sich die leitfähigen Zuführungen 28 und 30 befinden. Das Laschenträgermaterial kann aus einem geeigneten Polymer-Material wie den oben in Bezug auf das Trägermaterial 12 beschriebenen hergestellt werden. Die leitfähigen Zuführungen können aus einem geeigneten leitfähigen Tintenmaterial ausgebildet werden. Ein Beispiel einer solchen Lasche ist die oben erwähnte Alien-Lasche.
Bei der Herstellung der eingefalzten Verbindungen 32 und 34 stechen dünne Metallstäbe 46 und 48 durch die leitfähigen Zuführungen 26 und 28, das Laschenträgermaterial 44, das Trägermaterial 12 und die Keimschicht 36. Die Enden der Stäbe 46 und 48 werden dann gebogen, um die Lasche 20 an dem Trägermaterial 12 zu sichern und Kontakt mit den leitfähigen Zuführungen 26 und 28 und der Keimschicht 36 herzustellen. Nachfolgendes Beschichten stärkt die Verbindungen zwischen den Stäben 46 und 48 und den leitfähigen Zuführungen 26 und 28 an einer Seite und der Keimschicht 36 auf der anderen Seite.
Die Metallstäbe 46 und 48 können ein geeignetes leitfähiges Material wie beispielsweise Kupfer und/oder Nickel umfassen. Die Metallstäbe 46 und 48 können eine rechteckige Querschnittsform, zum Beispiel 2 mm × 0,5 mm aufweisen. Man wird jedoch verstehen, dass die Metallstäbe 46 und 48 eine Vielzahl von Querschnittsformen und Abmessungen aufweisen können.
3F und 3G zeigen zwei andere Anordnungen für die gefalzten Verbindungen 32 und 34. Das Trägermaterial 12 und die Keimschicht 36 weisen Schlitze oder Löcher 49 auf, die dadurch geschnitten sind. Die leitfähigen Zuführungen 28 und 30 sind selbst durch die Schlitze oder Löcher 49 eingeführt, wobei die Enden der Zuführungen 28 und 30 gebogen (eingefalzt) sind, um die Lasche 22 an dem Rest der Einrichtung 10 zu sichern. Der Kontakt zwischen den Zuführungen 28 und 30 und der Keimschicht 36 bildet die elektrischen Verbindungen aus. Die elektrische Verbindung kann durch nachfolgen des Beschichten mechanisch und/oder elektrisch verstärkt werden. Die Lasche 20 kann an derselben Seite des Trägermaterials 12 wie die Keimschicht 36 (3F) befestigt sein oder an einer gegenüberliegenden Seite des Trägermaterials 12 im Gegensatz zu der Keimschicht 36 (3G).
4 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines allgemeinen Überblicks eines Verfahrens 50 zur Herstellung der RFID-Einrichtung 10. In Schritt 52 wird das Keimmaterial 36 auf der Vorderseite 14 des Trägermaterials 12 ausgebildet. Wie unten detaillierter beschrieben wird, kann das Keimmaterial 36 eine gemusterte leitfähige Tinte oder eine im Wesentlichen gleichmäßige Schicht aus leitfähigem Material sein wie beispielsweise durch Dampf aufgebrachtes Kupfer mit einer gemusterten Maske darauf.
In Schritt 54 wird die Lasche 20 durch einen Einfalzvorgang entweder mit der Vorderseite 14 oder mit der Rückseite 22 des Trägermaterials 12 verbunden und elektrisch mit dem Keimmaterial 36 gekoppelt. Zuletzt wird in Schritt 56 die Antenne 16 oder ein anderes leitfähiges Muster auf der Keimschicht 36 unter Verwendung eines geeigneten Beschichtungsprozesses wie beispielsweise durch einen geeigneten Elektrobeschichtungsprozess ausgebildet.
Nachdem soeben der allgemeine Überblick über das Verfahren 50 vermittelt wurde, werden im Folgenden Details zweier spezieller Ausführungsformen des Verfahrens 50 dargelegt. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens 50a, das eine vakuumbedampfte Metallschicht einschließt. 6–15 stellen einige der Abläufe des Verfahrens 50a dar.
In Schritt 62 des Verfahrens 50a wird eine Schicht 64 aus leitfähigem Material an der Vorderfläche oder -seite 14 des Trägermaterials 12 aufgebracht. In einer speziellen Ausführungsform kann die aufgebrachte Schicht 64 vakuumbedampftes Kupfer sein, das eine Dicke von etwa 2000 Angstrom oder weiter gefasst von etwa 100 Angstrom bis etwa 10.000 Angstrom aufweist. Als eine Alternative zu Kupfer kann das aufgebrachte Material eine Vielzahl geeigneter leitfähiger Materialien wie zum Beispiel Aluminium und/oder Nickel umfassen. Man wird verstehen, dass in der aufgebrachten Schicht 64 andere geeignete leitfähige Materialien eingesetzt werden können.
Für das Aufbringen der aufgebrachten Schicht 64 kann eine Vielzahl von Verfahren eingesetzt werden, einschließlich Bedampfung oder Vakuumbedampfung, Zerstäubung, physikalische Bedampfung, chemische Bedampfung oder andere geeignete Prozesse.
In dem in 8 und 9 dargestellten Schritt 68 wird eine gemusterte Maske 70 auf die aufgebrachte Schicht 64 gedruckt oder anderweitig ausgebildet, wobei die Abschnitte der aufgebrachten Schicht 64, auf denen keine Beschichtung gewünscht ist, maskiert werden. Die Abschnitte der aufgebrachten Schicht 64, die nach dem Ausbilden der Maske 70 ungeschützt bleiben, entsprechen dem Muster der Antenne 16, die in einem nachfolgenden Schritt ausgebildet werden soll. Das Muster der Maske 70 kann somit eine umgekehrte Abbildung der auszubildenden Antenne oder des leitfähigen Musters 16 sein.
Das Drucken in Schritt 68 kann eine Vielzahl geeigneter Druckprozesse, einschließlich Tintenstrahldruck, Flexo-Druck, Gravurdruck oder Rasterdruck, sein.
Die Tinte oder ein anderes Material der Maske 70 ist jedes geeignete nicht leichtfähige Material. Das Material für die Maske 70 kann eine Vielzahl geeigneter Materialien wie beispielsweise geeignete Öle oder Widerstandsmaterialien wie Fotolack sein. Die Maske 70 kann ein Material umfassen, das alkalisch entfernbar oder in einer anderen zum Entfernen der Maske 70 geeigneten Lösung löslich ist. Beispiele geeigneter alkalisch löslicher Lacke umfassen Enthone PR3011, verfügbar von Ethone, Inc., und CGSN 7005, verfügbar von Coated Circuit Products, England. Beispiele geeigneter löslicher Lacke umfassen Enthone PR4011, verfügbar von Ethone, Inc., und CGSN 7011, verfügbar von Coated Circuit Products.
Man wird verstehen, dass die Maske 70, um den Prozess effizienter zu gestalten, einfach in einem Musterdruck auf die leitfähige aufgebrachte Schicht 64 gedruckt werden kann. Alternativ kann die Maske 70 in einer Vielzahl anderer geeigneter Arten ausgebildet werden wie beispielsweise Überziehen mit einem Lackmaterial gefolgt von selektivem Entfernen von Abschnitten des Lackmaterials, um Teile der darunter liegenden leitfähigen aufgebrachten Schicht 64 freizulegen. Diese Verfahren des selektiven Entfernens von Abschnitten können geeignete lithografische Verfahren umfassen.
Danach wird die Lasche 20 in Schritt 74 auf dem Trägermaterial 12 wie in 10 und 11 dargestellt eingefalzt. Wie dargestellt wird die Lasche 20 auf die Rückfläche 22 des Trägermaterials 12 eingefalzt, man wird jedoch verstehen, dass die Lasche alternativ an der Vorderfläche 14 des Trägermaterials 12 eingefalzt werden kann. Das Einfalzen stellt elektrische eingefalzte Verbindungen 32 und 34 zwischen den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 der Lasche 20 und der aufgebrachten Schicht 64 bereit. Wie in 11 gezeigt entsprechen die eingefalzten Verbindungen den freigelegten Abschnitten 76 und 78 der aufgebrachten Schicht 64, das heißt den nicht von der Maske 70 abgedeckten Abschnitten.
Das Einfalzen kann durchgeführt werden, um die in 3A gezeigten und oben beschriebenen eingefalzten Verbindungen 32 und 34 unter Verwendung eines Lochers herzustellen, um leitfähiges Material von den leitfähigen Zuführungen durch das Trägermaterial 12 und die Keimschicht 36 zu führen und um unter Verwendung einer konusförmigen Einrichtung die Kronen 40 und 42 (3A) auszubilden.
Das Einfalzen zum Herstellen der in 3E gezeigten eingefalzten Verbindungen 32 und 34 kann unter Verwendung einer Einrichtung durchgeführt werden, die einem Klammerer gleicht, um die Metallstäbe 46 und 48 (3E) durch die Einrichtung 10 zu führen und die Enden der Metallstäbe 46 und 48 zu biegen, um sie in Kontakt mit dem Keimmaterial 36 und den leitfähigen Zuführungen 26 und 28 zu bringen. In der Tat können standardmäßige Klammern und Klammerer verwendet werden, um eingefalzte Verbindungen ähnlich den in 3E gezeigten herzustellen.
Die anderen in 3A–3G gezeigten verschiedenen Verbindungen können durch geeignete Verfahren hergestellt werden.
Wie in 11 gezeigt kann sich die Lasche 20 derart relativ zu dem Trägermaterial 12 befinden, dass der Baustein 26 der Lasche 20 von dem Trägermaterial wegzeigt. Man wird verstehen, dass andere Anordnungen möglich sind, die Lasche 20 kann zum Beispiel zu der Rückfläche 22 des Trägermaterials 12 zeigen oder der Baustein 26 kann in der Lasche 20 eingebettet sein.
In dem in 12 und 13 dargestellten Schritt 80 wird ein Beschichtungsprozess verwendet, um die Antenne oder eine andere gemusterte leitfähige Schicht 16 auszubilden. Die im Wesentlichen gleichmäßig aufgebrachte leitfähige Schicht 64 stellt eine Möglichkeit der Unterteilung eines gleichförmigen Stromflusses über die freigelegten Bereiche (wie die Regionen 76 und 78) der aufgebrachten Schicht 64 bereit. Somit kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke in der Antenne und einem anderen leitfähigen Muster 16, ausgebildet durch den Elektrobeschichtungsprozess, erhalten werden.
Zum Ausbilden der Antenne oder des anderen leitfähigen Musters 16 kann Kupfer beschichtet werden. Außerdem kann das zu beschichtende Material derart ausgewählt werden, dass es dasselbe Material wie das der aufgebrachten Schicht 64 ist.
Die im Wesentlichen gleichmäßige leitfähige aufgebrachte Schicht 64 stellt einen niedrigen elektrischen Widerstand bereit, wenn sie in dem Beschichtungsprozess zum Ausbilden der Antenne oder des anderen leitfähigen Musters 16 verwendet wird.
In dem in 14 und 15 dargestellten Schritt 84 wird die Maske 70 entfernt. Die Maske 70 kann durch eine Vielzahl geeigneter Prozesse entfernt werden, zum Beispiel durch Waschen der RFID-Einrichtung unter Verwendung einer geeigneten Lösung. Wie oben erwähnt kann die Maske 70 ein alkalisch entfernbares Material umfassen, das einfach durch Waschen mit einer alkalinen Lösung entfernt werden kann.
Letztlich wird in Schritt 88 Ätzen durchgeführt, um Abschnitte der aufgebrachten Schicht 64 zu entfernen, die nicht durch die Antenne oder das andere leitfähige Muster 16 abgedeckt sind. Das Ätzen kann durch eine Vielzahl geeigneter Ätzprozesse erreicht werden, zum Beispiel einschließlich durch Einwirkung einer Flüssigkeit wie beispielsweise einer Säure, die das Kupfer oder anderes Material der aufgebrachten Schicht 64 entfernt. Ein Beispiel eines geeigneten Ätzmittels ist eine geeignete wässrige Eisen-II-Chloridlösung. Als eine Alternative zum Nassätzen können andere geeignete Ätzverfahren wie beispielsweise Trockenätzen, Plasmaätzen oder reaktives Ionenätzen eingesetzt werden.
Das Ätzen kann einen Teil des Materials der Antenne oder des anderen leitfähigen Musters 16 entfernen. Doch die Dauer des Ätzens und/oder die Konzentration des Ätzmittels können derart gesteuert werden, dass die Menge des von der Antenne oder dem anderen leitfähigen Muster 16 entfernten Materials begrenzt wird, während vorzugsweise die Abschnitte der leitfähigen aufgebrachten Schicht 64 entfernt werden, die nicht von der Antenne oder dem anderen leitfähigen Muster 16 abgedeckt sind.
Die daraus resultierende Struktur der RFID-Einrichtung, die dem Ätzen in Schritt 88 folgt, kann im Wesentlichen ähnlich der in 1–3 und oben beschriebenen RFID-Einrichtung 10 sein. Man wird verstehen, dass, obwohl die in 1–3 gezeigte Antenne und die andere gemusterte leitfähige Schicht 16 getrennt von der darunter liegenden Keimschicht 36 sind, tatsächlich können das elektrobeschichtete Material der Antenne und des anderen leitfähigen Musters 16 ein einheitliches leitfähiges Muster mit den darunter liegenden Abschnitten der aufgebrachten leitfähigen Schicht 64 ausbilden.
Nach dem Ätzschritt 88 kann ein geeignetes Waschen eingesetzt werden, um die Spuren des eingesetzten Nassätzmaterials zu entfernen.
Man wird erkennen, dass bei der Umwandlung der RFID-Einrichtung in ein Etikett oder ein Schild für geeignete Verwendung viele andere geeignete Prozesse durchgeführt werden können. Es können andere Schichten wie beispielsweise Klebeschichten, bedruckbare Überzugsschichten oder Keimschichten hinzugefügt werden. Auf dem Trägermaterial 12 können zusätzliche Einrichtungen enthalten oder mit der RFID-Einrichtung 10 gekoppelt sein.
Man wird ferner verstehen, dass es einige Abweichung in der Reihenfolge der Schritte geben kann, die in 5 dargestellt sind. Zum Beispiel findet wie dargestellt das Befestigen der Lasche r20 nach dem Drucken der Maske 70 statt. Man wird jedoch verstehen, dass das Drucken der Maske 70 auf Wunsch nach dem Befestigen der Lasche 20 stattfinden kann. Man wird verstehen, dass andere geeignete Anpassungen an dem in 5 dargestellten und oben beschriebenen Verfahren vorgenommen werden können. Diese Anpassungen können zum Beispiel das Ändern der Reihenfolge der Schritte, Hinzufügen zusätzlicher Schritte, Zusammenfassen mehrere der Schritte in einen einzigen Prozess oder Aufteilen geeigneter Schritte in mehrere Untervorgänge umfassen.
Mit Bezug auf 16 können einige oder alle der Prozesse des Verfahrens 50a in einem oder mehreren Rolle-zu-Rolle-Vorgängen durchgeführt werden. 16 zeigt ein System 100 zur Durchführung des Verfahrens 50 in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess. In dem System 100 beginnt das Trägermaterial 101 an einer Vorlaufrolle 102. Die leitfähige Schicht 64 wird dann an einer Aufbringungsstation 104 aufgebracht, wobei die Maske 70 an einem Drucker 106 gedruckt wird. Die Lasche 20 kann dann auf einer Rückfläche des Trägermaterials 101 unter Verwendung einer Quetschzange 110 eingefalzt werden. Man wird verstehen, dass einzelne Laschen 20 durch eine Vielzahl geeigneter Verfahren auf das Trägermaterial 101 gebracht werden können. Zum Beispiel kann ein Bestückungsvorgang verwendet werden, um die Lasche 20 in eine gewünschte Position auf dem Substrat 12 zu bringen. Es können Referenzmarkierungen verwendet werden, um die richtige Ausrichtung der Lasche 20 relativ zu den freigelegten Abschnitten der leitfähigen aufgebrachten Schicht 64 zu unterstützen. Alternativ kann die Lasche 20 zeitweilig auf einem separaten Materialnetz getrennt werden, das an der gewünschten Stelle in Kontakt mit dem Netz des Trägermaterials 101 gebracht wird.
Nach dem Einfalzen wird die Antenne oder das andere leitfähige Muster 16 in einem Beschichtungsprozess zum Beispiel durch Leiten des Trägermaterials 101 durch ein Beschichtungsbad 114 ausgebildet. Die Maske kann dann in einem Prozess der Anwendung einer Lösungswaschung, der bei Bezugszeichen 118 gezeigt wird, entfernt werden. Danach kann Nassätzen durchgeführt werden, indem das Trägermaterial 101 durch ein Ätzbad 120 geleitet wird. Letztlich kann das Trägermaterial 101 in einer Aufnahmerolle 122 zusammengefasst werden.
Danach kann eine weitere Verarbeitung an dem Netz des Trägermaterials 101 durchgeführt werden. Wie oben erwähnt können zusätzliche Schichten oder Strukturen hinzugefügt werden. Außerdem können die einzelnen RFID-Einrichtung 10 durch einen geeigneten Prozess physisch von einander und von dem Netzträgermaterial 101 getrennt werden.
Bezug nehmend auf eine andere Ausführungsform des Verfahrens 50 zeigt 17 ein Verfahren 50b zum Ausbilden der RFID-Einrichtung 10. 18–21 stellen verschiedene Prozesse des Verfahrens 50b dar.
In Schritt 130 des Verfahrens 50b wird eine gemusterte Keimschicht 136 auf die Vorderfläche 14 des Trägermaterials 12 wie in 18 und 19 dargestellt gedruckt oder anderweitig darauf ausgebildet. Die Keimschicht 136 kann durch eine Vielzahl geeigneter Druckverfahren einschließlich Rasterdruck, Tintenstrahldruck oder Gravurdruck gedruckt werden. Die Tinte kann eine Vielzahl geeigneter leitfähiger Tinten sein, zum Beispiel eine Tinte, die Kupfer- und/oder Silberpartikel enthält. Andere geeignete Tinten können Tinten umfassen, die andere Arten von leitfähigen Metallpartikeln enthalten, oder Tinten, die andere leitfähige Materialien wie beispielsweise Grafit oder geeignete leitfähige Polymermaterialien enthalten.
Andere Verfahren zur Ausbildung der gemusterten Keimschicht umfassen gemusterte Bedampfung eines geeigneten Metalls wie beispielsweise Kupfer. Weitere Details über einen solchen Prozess finden sich in der US-Patentanmeldung 2002/0018880 .
Die Keimschicht 136 entspricht der gewünschten Anordnung der Antenne oder der anderen leitfähigen Musters 16. Zusätzlich kann die Keimschicht 136 zusätzliche Elemente aufweisen, um eine elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Teilen der Keimschicht 136 bereitzustellen, um in dem nachfolgenden Schritt einen gleichmäßigeren Elektrobeschichtungsprozess zu ermöglichen. Wenn die Antenne 16 zum Beispiel eine Antenne für eine 13,56 MHz RFID-Einrichtung ist, kann die Antenne eine derart große Länge aufweisen, dass eine elektrische Verbindung zwischen den Elementen der Antenne 16 erstrebenswert ist. Ein Verfahren zur Herstellung solcher vorübergehenden elektrischen Verbindungen wird in der US-Patentschrift 6,476,775 beschrieben. Ist die Antenne 16 andererseits eine Dipolantenne wie die für UHF- oder Mikrowellen-RFID-Einrichtungen verwendete Art ist, die zum Beispiel bei 900 MHz oder 2,45 GHz arbeiten, besteht eventuell kein Bedarf an zusätzlichen elektrischen Verbindungen zwischen den Elementen oder Teilen der Antenne.
In dem in 20 und 21 dargestellten Schritt 140 wird die Lasche 20 an der Vorderfläche 14 oder der Rückfläche 22 des Trägermaterials 12 eingefalzt. Das Einfalzen bildet elektrische eingefalzte Verbindungen 32 und 34 zwischen den leitfähigen Zuführungen 28 und 30 der Lasche 20 und Elementen der leitfähigen Tintenkeimschicht 136 aus. Das Einfalzen kann auf ähnliche Art und Weise durchgeführt werden, wie oben in Bezug auf den Einfalzvorgang in dem Verfahren 50a beschrieben.
In Schritt 150 wird Elektrobeschichtung durchge führt, um die Antenne oder ein anderes leitfähiges Muster 16 auszubilden. Durch geeignete Anwendung von Strom in einem geeigneten Ionen enthaltenden Bad kann das Material auf der Keimschicht 136 beschichtet werden, wodurch die Antenne 16 mit einer geeigneten Dicke ausgebildet wird.
Nach der Elektrobeschichtung können geeignete Schritte unternommen werden, um die nicht erwünschten beschichteten Bereiche zu entfernen. Es kann zum Beispiel Säure verwendet werden, um zusätzliches Material zwischen den gewünschten Elementen der Antenne 16 zu entfernen. Man wird verstehen, dass eine solche Entfernung nicht nötig ist, wenn es kein zusätzliches leitfähiges Material zwischen den gewünschten Elementen der Antenne 16 gibt.
Man wird verstehen, dass die Schritte des Verfahrens 50b auch in einem oder mehreren Rolle-zu-Rolle-Vorgängen durchgeführt werden können. Zur Durchführung der Rolle-zu-Rolle-Vorgänge kann ein System mit geeigneten Druckern, Quetschzangen und Elektrobeschichtungsbädern analog zu den in Bezug auf das System 100 (16) beschriebenen verwendet werden.
Das Verfahren 50 ermöglicht in seinen verschiedenen Ausführungsformen eine kostengünstige Herstellung der RFID-Einrichtung 10, deren Antenne 16 und Lasche 20 sich an gegenüberliegenden Seiten des Trägermaterials 12 befinden. Wie oben beschrieben kann die elektrische Verbindung zwischen der Lasche 20 und der Antenne 16 eine eingefalzte Verbindung durch das Trägermaterial 12 sein. Eine solche Verbindung stellt eine gute mechanische Stärke dar und ist eine effiziente Möglichkeit der Ausbildung einer Verbindung. Man wird verstehen, dass der Beschichtungsvorgang, der nach dem Einfalzen stattfindet, ein beschichtetes leitfähiges Material an Verbindungspunkten zwischen den eingefalzten Verbindungen und den miteinander zu verbindenden Teilen der Antenne 16 und der Lasche 20 bereitstellen kann. Obwohl im Vorangegangenen ein spezielles Merkmal der Erfindung in Bezug auf lediglich eine oder mehrere verschiedene dargestellte Ausführungsformen beschrieben wurde, kann dieses Merkmal mit einem oder anderen Merkmalen der anderen Ausführungsformen derart kombiniert werden, wie es für jede bestimmte oder spezielle Anwendung wünschenswert und vorteilhaft ist.

Claims

Herstellungsverfahren einer Funkerkennungs-(RFID-)Vorrichtung (10), wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer leitfähigen Keimschicht (36) auf einem Trägermaterial (12) und Anbringen einer Lasche (20) an das Trägermaterial, wobei das Anbringen Einfalzen umfasst, um gefalzte elektrische Verbindungen (32, 34) zwischen der Keimschicht und den leitfähigen Zuführungen (28, 30) der Lasche auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfalzen derart ist, dass die gefalzten elektrischen Verbindungen durch das Trägermaterial hindurch gehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Keimschicht an einer ersten Fläche (14) des Trägermaterials ausgebildet ist und wobei die Lasche an einer zweiten Fläche (22) des Trägermaterials befestigt ist, die sich an der gegenüberliegenden Seite der ersten Fläche befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lasche an derselben Seite auf dem Trägermaterial befestigt ist wie die leitfähige Keimschicht.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 ferner umfassend nach dem Anbringen Plattieren auf der Keimschicht, um ein leitfähiges Muster (16) auszubilden, wobei das Plattieren Hinzufügen eines leitfähigen Plattierungsmaterials zu den gefalzten elektrischen Verbindungen einschließt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Hinzufügungsmaterial Verdicken zumindest von Abschnitten der gefalzten Verbindungen einschließt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Hinzufügungsmaterial Fülllücken zwischen den gefalzten Verbindungen und den leitfähigen Zuführungen einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Hinzufügungsmaterial Fülllücken zwischen den gefalzten Verbindungen und der Keimschicht einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Einfalzen Durchstechen der leitfähigen Zuführungen, des Trägermaterials und der Keimschicht einschließt, wodurch leitfähiges Material der leitfähigen Zuführungen entnommen wird und das leitfähige Material in Kontakt mit der Keimschicht gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Einfalzen ferner Ausbilden von Kronen (40, 42) aus dem entfernten leitfähigen Material umfasst, wobei die Kronen in Kontakt mit Abschnitten der Keimschicht sind, wodurch sie die Lasche mit dem Trägermaterial sichern.
Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, ferner umfassend vor dem Einfalzen das Ausbilden eines Lochs in dem Trägermaterial; wobei das Einfalzen das Platzieren eines Abschnitts der Lasche in dem Loch umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Einfalzen das Führen von Metallstäben (46, 48) durch die leitfähigen Zuführungen, das Trägermaterial und die Keimschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einfalzen ferner das Biegen der Enden der Metallstäbe umfasst und wobei das Biegen für jeden Stab das Biegen der Enden gegen die Keimschicht und im Verhältnis zu den leitfähigen Zuführungen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Einfalzen umfasst: Ausbilden von Schlitzen (49) in dem Trägermaterial und der Keimschicht, Führen der leitfähigen Zuführungen der Lasche durch die Schlitze und Biegen der Enden der leitfähigen Zuführungen, die durch die Schlitze geführt wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Ausbilden der Keimschicht das Aufbringen einer leitfähigen Schicht (64) auf einer Fläche (14) des Trägermaterials umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Ausbilden der Keimschicht das Drucken einer leitfähigen Tinte auf einer Fläche (14) des Trägermaterials umfasst.
Funkerkennungs-(RFID-)Vorrichtung (10), hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Trägermaterial (12), eine gemusterte leitfähige Schicht (16) auf dem Trägermaterial, eine Lasche (20) und mindestens eine eingefalzte elektrische Verbindung (32, 34) zwischen der Lasche und der gemusterten leitfähigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine eingefalzte Verbindung durch das Trägermaterial führt.