EP1875788A2 - Verfahren zur erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen struktur - Google Patents

Verfahren zur erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen struktur

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Publication number
EP1875788A2
EP1875788A2 EP06791504A EP06791504A EP1875788A2 EP 1875788 A2 EP1875788 A2 EP 1875788A2 EP 06791504 A EP06791504 A EP 06791504A EP 06791504 A EP06791504 A EP 06791504A EP 1875788 A2 EP1875788 A2 EP 1875788A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic particles
electrically conductive
magnetic
layer
carrier substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06791504A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Lehnberger
Heinrich Wild
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Original Assignee
Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leonhard Kurz GmbH and Co KG filed Critical Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Publication of EP1875788A2 publication Critical patent/EP1875788A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/102—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by bonding of conductive powder, i.e. metallic powder
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00—Recording-members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat or to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/16—Layers for recording by changing the magnetic properties, e.g. for Curie-point-writing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/05—Patterning and lithography; Masks; Details of resist
    • H05K2203/0502—Patterning and lithography
    • H05K2203/052—Magnetographic patterning
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/256—Heavy metal or aluminum or compound thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a partially formed electrically conductive structure on a carrier substrate and a multilayer body produced by this method.
  • a disadvantage of this method is that the iron particle-containing dispersion causes high wear on all elements of the printer engine, such as anilox rolls, screens or flexographic clichés, which come into contact with it.
  • Another disadvantage is that changes to the graphical form of the electrically conductive structure require tool changes that are time consuming and / or costly.
  • the object of the present invention is to specify an improved method for producing a partially formed electrically conductive structure on a carrier substrate and an improved multilayer body having such an electrically conductive structure.
  • this object is achieved by a method for producing a partially formed electrically conductive structure on a carrier substrate, wherein it is provided that from a digital data set, which defines the graphical form of the electrically conductive structure, on a magnetizable printing form one of magnetic pixels and formed magnetic nonmagnetic pixels latent magnetic image of the graphic form of the electrically conductive structure, and that by means of the printing form magnetic particles with electrically conductive surface, which are attracted by the magnetic pixels, through the latent magnetic image are arranged on the graphic form of the electrically conductive structure on the carrier substrate and fixed there. Further, this object is achieved with a multilayer body having a partially formed electrically conductive structure, wherein it is provided that the multilayer body has a layer of magnetic particles with electrically conductive surface, which are arranged in the graphic form of the electrically conductive structure.
  • the inventive method is time and cost saving. With him changes in the graphical form of the partially formed electrically conductive structure with little effort are possible. It can be provided that the digital data set of the graphic form of the electrically conductive structure is produced by a digital imaging process, for example by means of an electronic camera or a scanner, or that the digital data set is generated with a computer-aided design program.
  • the digital data set may consist of digital pixels, which may have the binary value "1” or "0", wherein the binary value "1” represents a pixel associated with the graphic form of the electrically conductive structure, and the binary value "0" Pixel that is not associated with the graphic shape of the electrically conductive structure.
  • the inventive method is characterized by speed, low cost, high flexibility and long life of the printing form. There is no wear on the components relevant to the print result, such as anilox rolls, screens or flexographic tables of conventional printers.
  • the method according to the invention is therefore particularly suitable for producing mass products with partially formed electrically conductive structures.
  • the multilayer body according to the invention may be formed with further layers, for example with optical and / or electrical functional layers.
  • the magnetic particles can fulfill at least sections of a further function, for example as a magnetic code layer.
  • antennas, coils and capacitors can be formed in a multi-layer body, as well as electronic assemblies, for example assemblies of polymer electronics, in which the electrically conductive structure can be designed, for example, as connecting lines, electrode layers or the like.
  • the multilayer body is a carrier film which is fed and processed in a roll-to-roll process.
  • the electrically conductive magnetic particles form the electrically conductive structure.
  • the particles must be arranged close to each other when the electrically conductive structure is to be formed with a low resistance.
  • the electrically conductive magnetic particles may be formed of a soft magnetic core and an electrically conductive shell, so that the magnetic and electrical properties of the magnetic particles are independently optimized.
  • the magnetic particles are electrically conductively connected to one another by a first electrically conductive layer.
  • This layer can be applied as a metallic layer without external current using a reducing agent.
  • Such a method is particularly suitable because it can be formed as a continuous process. The method requires a bare metallic surface of the magnetic particles, ie at least the upper portions of the magnetic particles must be exposed.
  • the first electrically conductive layer may be formed of copper or silver. Preferably, it may be provided to form the first electrically conductive layer with a layer thickness of 40 nm to 70 nm.
  • the magnetic particles are formed at least on their surface with a material which is particularly good electroless plating, such as iron, copper, nickel, gold, tin, zinc or an alloy of these substances.
  • the first electrically conductive layer is reinforced by a second electrically conductive layer made of a metal with low resistivity, such as aluminum, copper, nickel, silver or gold, which is applied galvanically with external current.
  • a second electrically conductive layer made of a metal with low resistivity, such as aluminum, copper, nickel, silver or gold, which is applied galvanically with external current.
  • the electrical properties of this metallic layer can be adjusted within wide limits by the parameters of the galvanic process. If the magnetic particles already form an electrically conductive structure due to their dense arrangement, it may be provided to dispense with the application of the first electrically conductive layer and instead to apply the second electrically conductive layer instead.
  • the electrically conductive structure generated by the method according to the invention can thus also be formed by the first and / or second electrically conductive layer.
  • platelet-shaped magnetic particles are used. It may also be provided that spherical magnetic particles are used. Spherical magnetic particles can be arranged in close proximity to each other, regardless of their rotational position in a spherical packing.
  • magnetic particles with a diameter of 2 microns to 10 microns, preferably with a Diameter from 2 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • the same image resolution is selected for the digital data set and the latent magnetic image.
  • the pixels of the digital data set are therefore assigned 1: 1 to the magnetic pixels on the printing form.
  • the quotient of the image resolution of the latent magnetic image and the image resolution of the digital data set or its reciprocal are selected to be integer.
  • the image transformation can lead to aberrations which impair the form quality of the structure to be produced.
  • the quotient is 2.
  • one pixel of the digital data set is 4 pixels of latent magnetic Assigned image provided that the same image resolution is provided both in the x-direction and in the y-direction.
  • 1 pixel of the digital data record is assigned 2.25 pixels of the latent magnetic image.
  • only integer pixels can be represented, so that the latent magnetic image has an aberration.
  • the carrier substrate may include a primer layer on which the magnetic particles adhere.
  • the primer is applied with a layer thickness of 3 to 4 microns.
  • the carrier substrate is a carrier film a few micrometers thick. Because of the small thickness of the carrier film, the weakening of the magnetic force exerted by the printing form on the particles due to the gap between the particles and the printing plate produced by the carrier film is negligible.
  • a magnetic dispersion is used and the magnetic particles are applied as a disperse phase of the dispersion. It is preferably provided that the proportion of the disperse phase in the dispersion to 2 to 10% by weight. is set.
  • the primer In order to fix the magnetic particles on the primer, it may be provided to press the magnetic particles into the surface of the primer with a pressure roller. This production step can be facilitated if the primer is heated and / or dissolved.
  • a dispersing agent may be provided which dissolves the primer.
  • the magnetic dispersion is applied directly to the carrier substrate.
  • it may also be provided to coat the printing form with the magnetic dispersion and then to transfer the magnetic dispersion to the carrier substrate.
  • a coated with a magnetic dispersion carrier substrate preferably a carrier film, wherein the dispersion medium is dissolved or removed in order to make the magnetic particles fixed in the dispersion again movable.
  • the magnetic particles are now aligned by the latent magnetic image of the printing form.
  • Such a precoating of the carrier substrate may be advantageous in order to arrange the magnetic particles in a particularly uniform and dense packing on the carrier substrate.
  • the magnetic particles can also be provided to arrange the magnetic particles in a full-surface magnetic layer on the carrier substrate, which can be partially removed by means of a release layer.
  • the magnetic printing plate is formed as an endless circulating belt, so that the relative speed between the carrier substrate and the printing plate during the detachment of the magnetic layer is zero.
  • the magnetic layer is peeled off in areas that are not located over magnetic areas of the printing plate.
  • Release layer to be chosen so that it is smaller than the magnetic adhesive force of the magnetic areas of the printing plate.
  • solvent is expelled from the primer and / or the dispersing agent, or that the primer and / or the dispersing agent are melted or that the primer and / or the dispersing agent are cured.
  • the adhesive layer formed from the primer and / or the dispersion medium is formed with a layer thickness which is 0.5 times to
  • 1.5 times the mean diameter of the magnetic particles preferably 0.5 times to 0.8 times.
  • the upper portions of the magnetic particles are exposed before the electroplating of the first and the second electrically conductive layer.
  • a solvent may be used which dissolves the primer and / or the dispersant.
  • the upper portions of the magnetic particles are exposed by a partial thermal removal of the primer and / or the dispersing agent. It may also be provided a mechanical removal, exposing the upper portions of the magnetic particles.
  • the adhesive layer in which the magnetic particles are fixed on the carrier substrate has a layer thickness which is 50% to 80% of the mean diameter of the magnetic particles. It can further be provided that the magnetic particles protrude by 5% to 95% of their average diameter from the adhesive layer, preferably by 40% to 60%.
  • the magnetizable printing forme required for the method described above can be used as a rotating printing cylinder or as a circulating endless printing belt be educated.
  • a circulating endless printing belt can be provided, because the carrier substrate supplied in a roll-to-roll process can form a contact surface with the printing belt in which the relative speed between carrier substrate and printing belt is zero.
  • the same advantageous function can be embodied for a circulating printing drum when the carrier substrate wraps around a section of the printing drum.
  • the production device intended for the method according to the invention is provided with additional further and / or downstream of the production device
  • the carrier substrate may be, for example, a multilayer film body which has a plurality of optical and / or electrical functional layers.
  • the multilayer film body provided with an electrically conductive structure in the method according to the invention can now be completed in one or more subsequent production stations with further layers, for example to form a film circuit with optical security features.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a manufacturing station for
  • FIG. 2a shows an example of a digital image of a partially formed electrically conductive structure
  • FIG. 2b shows an enlarged detail IIb from FIG. 2a;
  • FIG. 3a to 3f are schematic sectional views of the realized with the manufacturing station in Figure 1 results of the method steps.
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a manufacturing station for
  • 5a to 5d show schematic sectional views of the results of the method steps realized with the production station in FIG. 3;
  • Fig. 6 shows a third embodiment of a manufacturing station for carrying out the method according to the invention in a schematic
  • FIG. 7a to 7e show schematic sectional views of the results of the method steps realized with the production station in FIG.
  • FIGS. 3a to 3f show schematic representations of the results of the method steps realized with the production station 1 ,
  • FIGS. 2 a and 2 b show, for better understanding, a digital image 9 of a partially formed electrically conductive structure 9 f, which, as shown in FIG. 2 a, may be a conductor track wound as a flat coil.
  • the conductor can, for example, form an antenna for receiving high-frequency signals.
  • the digital image 9 can be stored as a digital data set in a computer.
  • FIG. 2b now shows an enlarged detail of FIG. 2a.
  • the digital image 9 is formed of pixels which may have the binary value "1" or "0", the electrically conductive pattern 9f being formed of pixels 9s having the binary value "1.”
  • the remaining regions of the image 9 are pixels 9w formed with the binary value "0".
  • Fig. 2b are circular pixels 9s and 9w arranged in a grid so that the pixels lines and rows form and adjacent pixels have a common point of contact.
  • the pixels are for example elliptical, square or rectangular and / or that between adjacent pixels, a distance is formed.
  • the printer 10 is a printer with a rotating magnetizable printing drum 11 having a writing head 12 and an erasing head 13 to which a carrier sheet 16 is fed in a continuous roll-to-roll process.
  • the carrier film 16 is pressed with a pressure roller 11 a to the printing drum 11.
  • the carrier film may be, for example, a PET or POPP film with a thickness of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably with a thickness of 19 ⁇ m to 23 ⁇ m.
  • Layers may already be applied to the carrier film, such as a release layer and a protective lacquer layer.
  • the release and protective lacquer layers may preferably have a thickness of 0.2 to 1.2 ⁇ m.
  • a multilayered support film may have further layers such as decorative layers for forming optical effects and electrical functional layers, e.g. structured semiconductor polymer layers.
  • the write head 12 of the printer 10 in the illustrated embodiment consists of magnetic heads 12k arranged side by side in a print line (see Fig. 3a), which can be controlled pixel by pixel by an electronic control device, not shown in FIG.
  • the control device can be, for example, a computer with image processing and control software, in the memory of which the digital data record of the image 9f (see Figures 2a and 2b) of the partially formed electrically conductive structure is stored.
  • the write head 12 generates on the
  • FIG. 2b Surface of the rotating printing drum 11 successive image lines formed from magnetic pixels 11m, wherein the above-mentioned in Fig. 2b designated pixels 9s and 9w give the information which magnetic head 12k is driven, that is traversed by current and so a driven magnetic head 12k 'is formed.
  • the driven magnetic heads 12k ' are the pixels 9s with the Binary value "1" assigned, while the non-driven magnetic heads 12k associated with the pixels 9w with the binary value "0".
  • a driven magnetic head 12k aligns the elementary magnets disposed in its region of influence of the surface of the printing drum 11 along its magnetic field lines and thus generates a magnetic pixel 11m capable of attracting magnetic particles such as iron powder particles.
  • the writing operation performed by the writing head 12 can be ended.
  • the latent magnetic image written on the printing drum 11 may then be repeatedly transferred to the carrier sheet 16, as described below.
  • the magnetic pixels 11m can be erased again in order to write new image information on the printing drum 11.
  • the erase head can bring by means of high-frequency excitation elementary magnets of the printing drum 11 in a disordered position, so that the printing drum 11 is then formed again non-magnetic.
  • Image information is described, ie that with each revolution of the printing drum 11 of the erase head 13, the printing drum 11 is demagnetized line by line and the writing head 12 then line by line image information writes to the printing drum 11.
  • the latent magnetic image formed by the writing head 12 on the surface of the printing drum 11 is made visible in a developer unit 14 disposed behind the recording head 12 in the direction of rotation of the printing drum 11.
  • the developer unit 14 has a storage container 14v from whose metering slot a magnetic dispersion 14d is applied to the surface of the printing drum 11, and a scraper 14a arranged behind the metering slot.
  • the magnetic dispersion 14d is preferably spherical magnetic particles 14k bound in a dispersant 14b.
  • the magnetic particles 14k have an electrically conductive surface.
  • the core may be formed of iron, nickel-cobalt, an iron alloy or a magnetic ceramic, the conductive shell of iron, copper, nickel, gold, tin, zinc or an alloy of these substances. If the magnetic core is formed of electrically conductive material, can be dispensed with the electrically conductive sheath. But it can also be provided to form an electrically conductive core with an electrically conductive sheath made of another material, for example, to form high conductivity or special electrochemical properties.
  • the dispersant 14b may preferably be formed as a water-soluble dispersing agent.
  • the magnetic dispersion 14d is adjusted in its viscosity so that the magnetic particles 14k can optimally arrange on the pixels 11m, ie in dense spherical packing, and can be removed again from the printing drum 11 by the scraper 14a in the regions which have no pixels ,
  • Fig. 3b it can be seen that thereafter magnetic particles 14k are arranged only in the areas of the magnetic pixels 11m, which are fixed by the magnetic pixels 11m in position and now make visible in the surface of the printing drum 11 stored latent magnetic image.
  • the visible image formed by the magnetic dispersion 14d is transferred to the carrier sheet 16.
  • the carrier film is brought in the direction of rotation of the printing drum 11 after the developer unit 14 to the printing drum 11 and pressed with the pressure roller 11 a on the printing drum 11.
  • the magnetic dispersion 14d is adjusted in its adhesive properties so that it preferably adheres to the carrier film 16 and is detachable from the printing drum 11 without residue. It may be intended to heat the pressure roller 11 a and in this way to increase the viscosity of the magnetic dispersion 14 d or to fix the magnetic particles 14 k on the carrier film by other suitable measures.
  • the side facing the printing drum 11 of the carrier film 16 may additionally be coated with a primer, ie an adhesion promoter.
  • FIG. 3c shows the carrier foil 16 coated with the magnetic dispersion 14d before separation from the printing drum 11 and FIG. 3d thereafter.
  • the printed carrier film 16 now passes through the washing station 20, in which the upper surface sections of the magnetic particles 14k are freed from the dispersion medium 14b. Since it is preferably a water-soluble dispersant 14b, this can be removed in an environmentally friendly way in a water bath.
  • Figure 3e shows the coated carrier sheet 16 after leaving the washing station 20. The upper surface portions of the magnetic particles 14k are now exposed and protrude from the dispersant 14b.
  • the dispersion medium 14b is now cured.
  • the magnetic particles 14 k are fixed on the carrier film 16.
  • the curing may be a crosslinking reaction of the dispersant 14b initiated by UV irradiation.
  • water-soluble polymers can be cured in this way.
  • the carrier foil 16 passes through the electroplating bath 40.
  • it may be provided to deposit a first electrically conductive layer 14m on the magnetic particles 14k in a first method step by a chemical reaction without external current.
  • It may be a copper layer or a silver layer, which can be deposited particularly well with such a method.
  • it is provided to form the electrically conductive layer 14m with a layer thickness of 40 nm to 70 nm.
  • the reaction medium used may be a copper sulphate bath of the following composition:
  • Chloride e.g., as sodium chloride 30-150 mg / l
  • the electrolessly deposited electrically conductive layer 14m can now be reinforced by electroplating with external current with a second electrically conductive layer 14m ', for example to improve the conductivity and / or the mechanical strength.
  • the second layer 14m ' may be a layer of the metal of the first layer 14m. But it can also be provided another metal. For example, silver or gold may be provided for the first layer 14m 'to form a particularly good conductivity or corrosion resistance.
  • the current density can preferably be set to 5 A / dm 2 .
  • Fig. 3f shows the finished carrier film 16 with the two layers 14m and 14m '.
  • the carrier film 16 can be neutralized and dried.
  • the neutralization can be carried out by a washing process, which removes the remains of the electroplating bath. For this purpose, rinsing and the use of organic acids can be provided.
  • the carrier film 16 can already be a multilayer film which, in addition to conductive structures, has further functional and / or decorative layers.
  • the partially formed metallic layer applied as described above may be, for example, printed conductors which interconnect organic semiconductor structures and which are embedded in decorative regions, which are formed, for example, as optically active diffractive structures.
  • 4 now shows a magnetographic production station 2, in which a magnetizable circumferential pressure belt 111 is provided as the printing form.
  • the manufacturing station 2 is formed from a magnetographic printer 110, the drying station 30 and the electroplating bath 40.
  • FIG. 5a shows the formation of the magnetic pixels 11 m in the printing belt 111 in the same way as described above in the printing drum 11 (FIG. 3 a).
  • the carrier film 16 is now coated with a primer 16p and is fed to the printer 110 by a roll-to-roll process. It is pressed with the pressure rollers 11a to the means of transport rollers 11t driven continuously rotating pressure belt 111. Such an arrangement establishes a surface contact between the printing tape 111 and the carrier film 16, whereby the printing tape 111 and carrier film 16 are at rest relative to one another.
  • the primer may be epoxy resin, acrylic resin or radiation-crosslinkable lacquer applied in a layer thickness of 3 to 9 ⁇ m, preferably in a layer thickness of 0.5 to 1, 5 times the mean diameter of the magnetic particles, preferably 0.5 times to 0.8 times.
  • the glass transition temperature of the thermoplastic polymer can be used, which is to be selected depending on the material of the magnetic particle sheath.
  • the non-primer-coated side of the carrier foil 16 faces the pressure band 111 and the developer unit 14 is in contact with the primer 16p applied to the carrier foil 16.
  • the reservoir 14v of the developer unit 14 is filled in this embodiment with a magnetic powder 14p of magnetic particles 14k.
  • the carrier film 16 may therefore also be a carrier film which, as described above, has additional additional layers.
  • FIG. 5b shows the carrier film 16 arranged on the printing tape 111 with the primer 16p and the magnetic particles 14k arranged on the surface of the primer 16p at a perpendicular distance from the magnetic pixels 11m.
  • the pressure rollers 11a which are arranged one above the other downstream of the suction device 14a ', now press the magnetic particles 14k into the surface of the primer 16p (see Fig. 5c).
  • the sinking of the magnetic particles 14k can be assisted, for example, by heating the pressure rollers 11a.
  • the magnetic particles 14k are then permanently fixed in the drying station 30 on the carrier film 16.
  • the drying station 30 is arranged downstream of the printing belt 111 in the embodiment shown in FIG. Thermal radiation or UV radiation provided by the lamp 301 dries the primer and / or hardens it, as already described in FIG. 1 using the example of the dispersion medium 14d.
  • the lamp 301 is a heating lamp which dries the primer by thermal radiation
  • the arrangement of the drying station 30 shown in FIG. 4 after the printing tape 111 can be particularly advantageous since the magnetization of the printing tape 111 can be weakened by heating ,
  • the primer 16p is loosened and / or softened to such an extent after the excess magnetic particles have been sucked off in an additional processing station, not shown in FIG sink the surface of the primer.
  • the drying station 30 is arranged in place of the two opposing pressure rollers 11a and said additional processing station between the suction device 14a 'and the drying station 30 is arranged.
  • the carrier film 16 passes through the two-stage electroplating bath 40, in which first the electrically conductive layer 14m is deposited externally currentless on the magnetic particles 14k and then the metallic layer 14m 'is applied with the aid of external current.
  • FIG. 5d shows the finished carrier foil 16 with the primer layer 16p and the magnetic particles 14k covered with the layers 14m and 14m '.
  • FIG. 6 now shows a third exemplary embodiment with a production station 3, which differs from the production station 2 described above in FIG. 3 substantially in the manner of the carrier film 16 to be printed.
  • FIGS. 7a to 7e show the results of the individual production steps in schematic sectional representations.
  • the manufacturing station 3 comprises a magnetographic printer 210, which
  • the printer 210 is formed like the printer 110 described above with a circumferential pressure belt 211. As shown in Fig. 7a, magnetic pixels 11m can be formed in the printing tape 211.
  • FIG. 7b now shows the carrier foil 16, which is already coated with the primer 16p and the magnetic dispersion 14d, in contact with the printing band 211.
  • the magnetic particles 14k bound in the magnetic dispersion 14d are preferably in one layer in dense spherical packing in a washable dispersing agent arranged.
  • the layer thickness of the adhesive layer formed from the primer and the magnetic dispersion is about 1 * d to 1, 5 * d, preferably 1, 2 * d to 1, 4 * d, wherein d denotes the mean diameter of the magnetic particle 14k.
  • magnetic particles 14k are initially also arranged in the regions of the printing tape 211 in which no magnetic pixels are formed.
  • FIG. 6c shows the developed carrier foil 16, in which magnetic particles 14k are present only in the regions of the magnetic pixels 11m.
  • the fuser 530 includes a continuous bath 530b and a dryer 530t.
  • the primer 16p is superficially dissolved in the flow bath 530b by a solvent so that the magnetic particles 14k sink into the surface of the primer 16p.
  • a curing agent is applied, which forms a curable layer with the primer.
  • the curing of the layer or of the dissolved primer can be effected by thermal or UV radiation.
  • the dryer 530t which is arranged downstream of the continuous bath, is formed with a lamp 530I which, in the embodiment shown in FIG. 6, is arranged above the surface of the carrier film 16 facing away from the printing belt 111.
  • Fig. 7e shows the finished carrier foil 16 with the primer layer 16p and the magnetic particles 14k, which are covered with the layers 14m and 14m '. Because it is intended to galvanically reinforce the layer of magnetic particles 14k applied in a roll-to-roll process by means of a highly productive printing process, partially formed electrically conductive structures can be produced in this way which are particularly advantageous in terms of dimensions, material selection and layer thickness are adaptable.
  • the embodiments described above contain partial solutions which can be combined to form further solutions according to the invention.
  • the printing drum can be exchanged for the printing tape or vice versa, without violating the solution principle.
  • a line-shaped contact of the carrier film 16 is provided with the printing drum 11. But it can also be a sheet-like contact, as provided in the two other embodiments shown in FIGS. 4 and 6, are prepared by the carrier tape 16 wraps around a peripheral portion of the printing drum 11.
  • the carrier film 16 can already be provided with layers which, for example, form optical effects. However, they can also be electrically functional layers which have areas which are to be connected to one another in an electrically conductive manner by the method according to the invention. However, it can also be provided that further layers are applied to the carrier film following the application of the electrically conductive structure.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur auf einem Trägersubstrat (16) beschrieben, wobei vorgesehen ist, daß aus einem digitalen Datensatz, der die graphische Form der elektrisch leitfähigen Struktur definiert, auf einer magnetisierbaren Druckform (11) ein aus magnetischen Bildpunkten und unmagnetischen Bildpunkten gebildetes latentes magnetisches Bild der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur erzeugt wird, und daß mittels der Druckform (11) magnetische Partikel mit elektrisch leitfähiger Oberfläche, die von den magnetischen Bildpunkten angezogen werden, durch das latente magnetische Bild zu der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur auf dem Trägersubstrat (16) angeordnet werden und dort fixiert werden. Weiter wird ein mit diesem Verfahren erzeugter Mehrschichtkörper beschrieben.

Description

Verfahren zur Erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen
Struktur
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur auf einem Trägersubstrat und einen mit diesem Verfahren erzeugten Mehrschichtkörper.
Zur Herstellung von partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Strukturen auf einem Trägersubstrat ist es bekannt, eine Dispersion, die Eisenpartikel enthält, mittels Tiefdruck, Siebdruck oder Flexodruck auf das Trägersubstrat, beispielsweise eine Trägerfolie, zu bringen.
Von Nachteil bei diesem Verfahren ist, daß die eisenpartikelhaltige Dispersion einen hohen Verschleiß an allen Elementen der Druckermaschine, wie Rasterwalzen, Sieben oder Flexoklischees, hervorruft, die mit ihr in Kontakt kommen. Weiter nachteilig ist, daß Änderungen an der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur Werkzeugänderungen erfordern, die zeit- und/oder kostenaufwendig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur auf einem Trägersubstrat sowie einen verbesserten Mehrschichtkörper mit einer solchen elektrisch leitfähigen Struktur anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur auf einem Trägersubstrat gelöst, bei dem vorgesehen ist, daß aus einem digitalen Datensatz, der die graphische Form der elektrisch leitfähigen Struktur definiert, auf einer magnetisierbaren Druckform ein aus magnetischen Bildpunkten und unmagnetischen Bildpunkten gebildetes latentes magnetisches Bild der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur erzeugt wird, und daß mittels der Druckform magnetische Partikel mit elektrisch leitfähiger Oberfläche, die von den magnetischen Bildpunkten angezogen werden, durch das latente magnetische Bild zu der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur auf dem Trägersubstrat angeordnet werden und dort fixiert werden. Weiter wird dies Aufgabe mit einem Mehrschichtkörper mit einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur gelöst, wobei vorgesehen ist, daß der Mehrschichtkörper eine Schicht aus magnetischen Partikeln mit elektrisch leitfähiger Oberfläche aufweist, die in der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zeit- und kostensparend. Mit ihm sind Änderungen der graphischen Form der partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur mit geringem Aufwand möglich. Es kann vorgesehen sein, daß der digitale Datensatz der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur durch einen digitalen Abbildungsprozeß erstellt wird, beispielsweise mit Hilfe einer elektronischen Kamera oder eines Scanners, oder daß der digitale Datensatz mit einem computergestützten Konstruktionsprogramm erzeugt wird.
Der digitale Datensatz kann aus digitalen Bildpunkten bestehen, die den Binärwert „1" oder „0" aufweisen können, wobei der Binärwert „1 " einen Bildpunkt verkörpert, der der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur zugeordnet ist, und der Binärwert „0" einen Bildpunkt, der nicht der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur zugeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, den digitalen Datensatz zur weiteren Verwendung in einem Computer bereitzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch Schnelligkeit, niedrige Kosten, hohe Flexibilität und hohe Standzeit der Druckform aus. Es tritt kein Verschleiß an den für das Druckergebnis relevanten Bauelementen ein, wie beispielsweise an Rasterwalzen, Sieben oder Flexoklischees herkömmlicher Drucker.
Von einer mit einem latenten magnetischen Bild beschriebenen Druckform können bei gleichbleibender Druckqualität zahlreiche Abzüge hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb besonders geeignet, um Massenprodukte mit partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Strukturen zu erzeugen. Der erfindungsgemäße Mehrschichtkörper kann mit weiteren Schichten ausgebildet sein, beispielsweise mit optischen und/oder elektrischen Funktionsschichten. Die magnetischen Partikel können neben der Funktion, eine Trägerschicht zur Ausbildung der partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur zu bilden, zumindest abschnittsweise eine weitere Funktion erfüllen, beispielsweise als Magnetcode-Schicht. Durch die Erfindung können in einem Mehrschichtkörper Antennen, Spulen und Kondensatoren ausgebildet werden, sowie elektronische Baugruppen, beispielsweise Baugruppen der Polymerelektronik, bei denen die elektrisch leitfähigen Struktur beispielsweise als Verbindungsleitungen, Elektrodenschichten o.a. ausgebildet sein kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß es sich bei dem Mehrschichtkörper um eine Trägerfolie handelt, die in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren zugeführt und bearbeitet wird.
Es kann vorgesehen sein, daß die elektrisch leitfähigen magnetischen Partikel die elektrisch leitfähige Struktur ausbilden. Dazu müssen die Partikel dicht an dicht liegend angeordnet sein, wenn die elektrisch leitfähige Struktur mit einem geringen Widerstand ausgebildet sein soll.
Die elektrisch leitfähigen magnetischen Partikel können aus einem weichmagnetischen Kern und einer elektrisch leitenden Hülle ausgebildet sein, so daß die magnetischen und die elektrischen Eigenschaften der magnetischen Partikel unabhängig voneinander optimierbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, die magnetischen Partikel durch eine erste elektrisch leitfähige Schicht elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Diese Schicht kann als metallische Schicht galvanisch ohne Außenstrom unter Verwendung eines Reduktionsmittels aufgetragen werden. Ein solches Verfahren ist besonders geeignet, weil es als Durchlaufverfahren ausbildbar ist. Das Verfahren erfordert eine blanke metallische Oberfläche der magnetischen Partikel, d.h. mindestens die oberen Abschnitte der magnetischen Partikel müssen freiliegen. Dazu werden vorteilhafterweise Verfahrensschritte vorgesehen, die weiter unten beschrieben sind.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht kann aus Kupfer oder Silber ausgebildet sein. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, die erste elektrisch leitfähige Schicht mit einer Schichtdicke von 40 nm bis 70 nm auszubilden.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die magnetischen Partikel mindestens an ihrer Oberfläche mit einem Material ausgebildet sind, das besonders gut stromlos galvanisierbar ist, wie Eisen, Kupfer, Nickel, Gold, Zinn, Zink oder einer Legierung aus diesen Substanzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, daß die erste elektrisch leitfähige Schicht durch eine zweite elektrisch leitfähige Schicht aus einem Metall mit geringem spezifischem Widerstand, wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Silber oder Gold verstärkt wird, die galvanisch mit Außenstrom aufgetragen wird. Die elektrischen Eigenschaften dieser metallischen Schicht sind durch die Parameter des galvanischen Prozesses in weiten Grenzen einstellbar. Sofern die magnetischen Partikel bereits aufgrund ihrer dichten Anordnung eine elektrisch leitfähige Struktur ausbilden, kann vorgesehen sein, auf das Aufbringen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht zu verzichten und statt dessen sogleich die zweite elektrisch leitfähige Schicht aufzutragen.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren generierte elektrisch leitfähige Struktur kann so auch von der ersten und/oder zweiten elektrisch leitfähigen Schicht gebildet werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß plättchenförmige magnetische Partikel verwendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, daß kugelförmige magnetische Partikel verwendet werden. Kugelförmige magnetische Partikel können unabhängig von ihrer Drehlage in einer Kugelpackung dicht an dicht liegend angeordnet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, magnetische Partikel mit einem Durchmesser von 2 μm bis 10 μm zu verwenden, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 2 μm bis 4 μm.
Weiter kann vorgesehen sein, daß die gleiche Bildauflösung für den digitalen Datensatz und das latente magnetische Bild gewählt ist. Die Bildpunkte des digitalen Datensatzes sind also 1 :1 den magnetischen Bildpunkten auf der Druckform zugeordnet.
Wenn die 1 :1-Zuordnung nicht vorgesehen ist, kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß der Quotient der Bildauflösung des latenten magnetischen Bildes und der Bildauflösung des digitalen Datensatzes oder sein Kehrwert ganzzahlig gewählt werden. Moderne Bildverarbeitungsprogramme ermöglichen zwar nahezu beliebige Quotienten zu wählen, doch kann die Bildtransformation zu Bildfehlern führen, welche die Formgüte der zu erzeugenden Struktur beeinträchtigen. Wenn beispielsweise die erste Bildauflösung mit 300 dpi (Bildpunkte pro Zoll; 1 Zoll = 25,4 mm) ausgebildet ist und die zweite Bildauflösung mit 600 dpi, dann beträgt der besagte Quotient 2. Demzufolge ist ein Bildpunkt des digitalen Datensatzes 4 Bildpunkten des latenten magnetischen Bildes zugeordnet, sofern sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung die gleiche Bildauflösung vorgesehen ist. Bei einem Quotienten von 400/600 ist dagegen 1 Bildpunkt des digitalen Datensatzes 2,25 Bildpunkten des latenten magnetischen Bildes zugeordnet. Es sind jedoch nur ganzzahlige Bildpunkte darstellbar, so daß das latente magnetische Bild einen Abbildungsfehler aufweist.
Das Trägersubstrat kann eine Primerschicht aufweisen, auf der die magnetischen Partikel haften. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß der Primer mit einer Schichtdicke von 3 bis 4 μm aufgetragen wird.
Es kann vorgesehen sein, pulverförmige magnetische Partikel auf die magnetisierte Druckform aufzubringen und so das auf der Druckform ausgebildete latente magnetische Bild sichtbar zu machen, d.h. es zu entwickeln. Überschüssige magnetische Partikel können durch Abstreifen oder Absaugen entfernt werden. Die magnetischen Partikel können nun auf das Trägersubstrat übertragen werden, indem das Trägersubstrat mit der Oberfläche der Druckform in Kontakt gebracht wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die pulverförmigen magnetischen Partikel auf die Oberseite des mit Primer beschichteten Trägersubstrats aufgebracht werden, wobei die Rückseite des Trägersubstrats der Oberseite der Druckform zugewandt ist. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß es sich bei dem Trägersubstrat um eine einige Mikrometer dicke Trägerfolie handelt. Wegen der geringen Dicke der Trägerfolie ist die Schwächung der von der Druckform auf die Partikel ausgeübten Magnetkraft durch den von der Trägerfolie erzeugten Spalt zwischen den Partikeln und der Druckform vernachlässigbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß eine magnetische Dispersion verwendet wird und die magnetischen Partikel als disperse Phase der Dispersion aufgebracht werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Anteil der dispersen Phase an der Dispersion auf 2 bis 10 %-Gew. eingestellt wird.
Um die magnetischen Partikel auf dem Primer zu fixieren, kann vorgesehen sein, die magnetischen Partikel mit einer Andruckwalze in die Oberfläche des Primers einzudrücken. Dieser Fertigungsschritt kann erleichtert werden, wenn dabei der Primer erwärmt und/oder angelöst wird. Wenn die magnetischen Partikel in einer Dispersion gebunden sind, kann ein Dispersionsmittel vorgesehen sein, das den Primer anlöst.
Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die magnetische Dispersion direkt auf das Trägersubstrat aufgebracht wird. Wie weiter oben zum Aufbringen pulverförmiger magnetischer Partikel ausgeführt, kann auch vorgesehen sein, die Druckform mit der magnetischen Dispersion zu beschichten und die magnetische Dispersion anschließend auf das Trägersubstrat zu übertragen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, ein mit einer magnetischen Dispersion beschichtetes Trägersubstrat, vorzugsweise eine Trägerfolie, zu verwenden, wobei das Dispersionsmittel angelöst oder entfernt wird, um die in der Dispersion fixierten magnetischen Partikel wieder beweglich zu machen. Die magnetischen Partikel werden nun durch das latente magnetische Bild der Druckform ausgerichtet. Eine solche Vorbeschichtung des Trägersubstrats kann vorteilhaft sein, um die magnetischen Partikel in besonders gleichmäßiger und dichter Packung auf dem Trägersubstrat anzuordnen.
Es kann auch vorgesehen sein, die magnetischen Partikel in einer vollflächigen magnetischen Schicht auf dem Trägersubstrat anzuordnen, die mittels einer Ablöseschicht partiell entfernt werden kann. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, daß die magnetische Druckform als ein endloses umlaufendes Band ausgebildet ist, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Trägersubstrat und Druckform während des Ablösens der magnetischen Schicht gleich Null ist. Die magnetische Schicht wird in den Bereichen abgelöst, die nicht über magnetischen Bereichen der Druckform angeordnet sind. Dabei ist die Haftkraft der magnetischen Schicht und der
Ablöseschicht so zu wählen, daß sie kleiner ist als die magnetische Haftkraft der magnetischen Bereiche der Druckform.
Zum Fixieren der magnetischen Partikel auf dem Trägersubstrat kann vorgesehen sein, daß Lösungsmittel aus dem Primer und/oder dem Dispersionsmittel ausgetrieben wird oder daß der Primer und/oder das Dispersionsmittel aufgeschmolzen werden oder daß der Primer und/oder das Dispersionsmittel ausgehärtet werden.
Weiter kann vorgesehen sein, daß die aus dem Primer und/oder dem Dispersionsmittel gebildete Haftschicht mit einer Schichtdicke ausgebildet wird, die das 0,5fache bis
1 ,5fache des mittleren Durchmessers der magnetischen Partikel beträgt, vorzugsweise das 0,5fache bis 0,8fache.
Es kann vorgesehen sein, daß die oberen Abschnitte der magnetischen Partikel vor dem galvanischen Aufbringen der ersten bzw. der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht freigelegt werden. Dazu kann ein Lösungsmittel verwendet werden, das den Primer und/oder das Dispersionsmittel anlöst. Alternativ kann vorgesehen sein, daß die oberen Abschnitte der magnetischen Partikel durch einen partiellen thermischer Abtrag des Primers und/oder des Dispersionsmittels freigelegt werden. Es kann auch ein mechanischer Abtrag vorgesehen sein, der die oberen Abschnitte der magnetischen Partikel freilegt.
Es kann vorgesehen sein, daß die Haftschicht, in der die magnetischen Partikel auf dem Trägersubstrat fixiert sind, eine Schichtdicke aufweist, die 50% bis 80% des mittleren Durchmessers der magnetischen Partikel beträgt. Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß die magnetischen Partikel um 5% bis 95 % ihres mittleren Durchmessers aus der Haftschicht hervorragen, vorzugsweise um 40% bis 60%.
Die für das vorstehend beschriebene Verfahren benötigte magnetisierbare Druckform kann als rotierender Druckzylinder oder als umlaufendes endloses Druckband ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann ein umlaufendes endloses Druckband vorgesehen sein, weil das in einem Rolle-zu-Rolle-Prozeß zugeführte Trägersubstrat mit dem Druckband eine Kontaktfläche ausbilden kann, in der die Relativgeschwindigkeit zwischen Trägersubstrat und Druckband gleich Null ist. Die gleiche vorteilhafte Funktion ist für eine umlaufende Drucktrommel ausbildbar, wenn das Trägersubstrat einen Abschnitt der Drucktrommel umschlingt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, daß die für das erfindungsgemäße Verfahren bestimmte Fertigungseinrichtung mit weiteren vor und/oder nach der Fertigungseinrichtung angeordneten weiteren
Fertigungseinrichtungen verknüpft ist. Bei dem Trägersubstrat kann es sich beispielsweise um einen mehrschichtigen Folienkörper handeln, der mehrere optische und/oder elektrische Funktionsschichten aufweist. Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer elektrisch leitfähigen Struktur versehene mehrschichtige Folienkörper kann nun in einer oder mehreren folgenden Fertigungsstationen mit weiteren Schichten beispielsweise zu einem Folienschaltkreis mit optischen Sicherheitsmerkmalen komplettiert werden.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fertigungsstation zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung;
Fig. 2a ein Beispiel eines digitalen Abbilds einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur;
Fig. 2b eine vergrößerte Einzelheit IIb aus Fig. 2a;
Fig. 3a bis 3f schematische Schnittdarstellungen der mit der Fertigungsstation in Fig. 1 realisierten Ergebnisse der Verfahrensschritte; Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fertigungsstation zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung;
Fig. 5a bis 5d schematische Schnittdarstellungen der mit der Fertigungsstation in Fig. 3 realisierten Ergebnisse der Verfahrensschritte;
Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Fertigungsstation zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer
Darstellung;
Fig. 7a bis 7e schematische Schnittdarstellungen der mit der Fertigungsstation in Fig. 5 realisierten Ergebnisse der Verfahrensschritte.
Fig. 1 zeigt eine Fertigungsstation 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Drucker 10, einer Waschstation 20, einer Trocknungsstation 30, einem Galvanikbad 40 und einer Nachbehandlungsstation 50. Die Figuren 3a bis 3f zeigen schematische Darstellungen der mit der Fertigungsstation 1 realisierten Ergebnisse der Verfahrensschritte.
In Fig. 2a und 2b ist zum besseren Verständnis ein digitales Bild 9 einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur 9f dargestellt, bei der es sich, wie in Fig. 2a gezeigt, um eine als Flachspule gewickelte Leiterbahn handeln kann. Die Leiterbahn kann beispielsweise eine Antenne zum Empfang hochfrequenter Signale bilden. Das digitale Bild 9 kann als digitaler Datensatz in einem Computer gespeichert werden.
Die Fig. 2b zeigt nun einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2a. Das digitale Bild 9 ist aus Bildpunkten gebildet, die den Binärwert „1" oder „0" aufweisen können, wobei die elektrisch leitfähige Struktur 9f aus Bildpunkten 9s mit dem Binärwert „1" gebildet ist. Die übrigen Bereiche des Bildes 9 sind aus Bildpunkten 9w mit dem Binärwert „0" gebildet. In dem in Fig. 2b dargestellten Beispiel sind kreisförmige Bildpunkte 9s und 9w in einem Raster so angeordnet, daß die Bildpunkte Zeilen und Reihen bilden und benachbarte Bildpunkte einen gemeinsamen Berührungspunkt aufweisen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Bildpunkte beispielsweise elliptisch, quadratisch oder rechteckig ausgebildet sind und/oder daß zwischen benachbarten Bildpunkten ein Abstand ausgebildet ist.
Bei dem Drucker 10 handelt es sich um einen Drucker mit einer rotierenden magnetisierbaren Drucktrommel 11 mit einem Schreibkopf 12 und einem Löschkopf 13, dem eine Trägerfolie 16 in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prozeß zugeführt wird. Die Trägerfolie 16 wird mit einer Andruckwalze 11 a an die Drucktrommel 11 angepreßt.
Bei der Trägerfolie kann es sich beispielsweise um eine PET- oder POPP-Folie mit einer Dicke von 10 μm bis 50 μm handeln, vorzugsweise mit einer Dicke von 19 μm bis 23 μm. Auf der Trägerfolie können bereits Schichten aufgebracht sein, wie eine Ablöseschicht und eine Schutzlackschicht. Die Ablöse- und Schutzlackschichten können vorzugsweise eine Dicke von 0,2 bis 1 ,2 μm haben. Eine mehrschichtige Trägerfolie kann weitere Schichten aufweisen, wie Dekorationsschichten zum Ausbilden optischer Effekte und elektrische Funktionsschichten, z.B. strukturierte Halbleiter-Polymer-Schichten.
Der Schreibkopf 12 des Druckers 10 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus nebeneinander in einer Druckzeile angeordneten Magnetköpfen 12k (s. Fig. 3a), die durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte elektronische Steuereinrichtung bildpunktweise angesteuert werden können. Bei der Steuereinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Computer mit Bildverarbeitungs- und Steuersoftware handeln, in dessen Speicher der digitale Datensatz des Bildes 9f (s. Fig. 2a und 2b) der partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur gespeichert ist.
Wie in Fig. 3a schematisch dargestellt ist, erzeugt der Schreibkopf 12 auf der
Oberfläche der rotierenden Drucktrommel 11 aufeinanderfolgende aus magnetischen Bildpunkten 11m gebildete Bildzeilen, wobei die weiter oben in Fig. 2b bezeichneten Bildpunkte 9s und 9w die Information geben, welcher Magnetkopf 12k angesteuert wird, d.h. von Strom durchflössen ist und so einen angesteuerten Magnetkopf 12k' ausbildet. Dabei sind die angesteuerten Magnetköpfe 12k' den Bildpunkten 9s mit dem Binärwert „1" zugeordnet, während die nicht angesteuerten Magnetköpfe 12k den Bildpunkten 9w mit dem Binärwert „0" zugeordnet sind.
Ein angesteuerter Magnetkopf 12k' richtet die in seinem Einflußbereich angeordneten Elementarmagnete der Oberfläche der Drucktrommel 11 entlang seiner magnetischen Feldlinien aus und erzeugt so einen magnetischen Bildpunkt 11 m, der magnetische Partikel, beispielsweise Eisenpulverpartikel anzuziehen vermag. Die Magnetköpfe 12k und 12k' sind in einem Abstand 12a angeordnet, bei dem es sich um den Mittenabstand der Bildpunkte 11m handelt. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß auch die Bildpunkte 9s bzw. 9w (s. Fig. 2b) diesen Mittenabstand aufweisen, d.h. daß die Auflösung des digitalen Datensatzes der elektrisch leitfähigen Struktur und die Auflösung des Druckers übereinstimmen. Auf diese Weise ist jedem Bildpunkt 9s (s. Fig. 2b) genau ein magnetischer Bildpunkt 11 m zugeordnet und jedem Bildpunkt 9w (s. Fig. 2b) genau ein nichtmagnetischer Bildpunkt zugeordnet. Mit magnetographischen Druckern sind beispielsweise Auflösungen von 600 dpi erreichbar, d.h. pro Zoll (1 Zoll = 25,4 mm) sind 600 Bildpunkte darstellbar. Bei einer solchen Auflösung sind die Bildpunkte im Abstand von ca. 40 μm angeordnet.
Wenn die Drucktrommel 11 nach einem Umlauf vollständig beschrieben ist, kann der durch den Schreibkopf 12 ausgeführte Schreibvorgang beendet werden. Das auf die Drucktrommel 11 geschriebene latente magnetische Bild kann anschließend wiederholt auf die Trägerfolie 16 übertragen werden, wie nachfolgend beschrieben.
Mit Hilfe des Löschkopfes 13 können die magnetischen Bildpunkte 11m wieder gelöscht werden, um eine neue Bildinformation auf die Drucktrommel 11 zu schreiben. Der Löschkopf kann mittels Hochfrequenzerregung die Elementarmagnete der Drucktrommel 11 in eine ungeordnete Lage bringen, so daß die Drucktrommel 11 danach wieder unmagnetisch ausgebildet ist.
Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Drucktrommel 11 kontinuierlich mit
Bildinformationen beschrieben wird, d.h. daß bei jedem Umlauf der Drucktrommel 11 der Löschkopf 13 die Drucktrommel 11 zeilenweise entmagnetisiert und der Schreibkopf 12 danach zeilenweise eine Bildinformation auf die Drucktrommel 11 schreibt. Das von dem Schreibkopf 12 auf der Oberfläche der Drucktrommel 11 erzeugte latente magnetische Bild wird in einer Entwicklereinheit 14 sichtbar gemacht, die in Drehrichtung der Drucktrommel 11 hinter dem Schreibkopf 12 angeordnet ist. Die Entwicklereinheit 14 weist einen Vorratsbehälter 14v auf, aus dessen Dosierschlitz eine magnetische Dispersion 14d auf die Oberfläche der Drucktrommel 11 aufgetragen wird, und einen hinter dem Dosierschlitz angeordneten Abstreifer 14a. Bei der magnetischen Dispersion 14d handelt es sich vorzugsweise um in einem Dispersionsmittel 14b gebundene kugelförmige Magnetpartikel 14k. Die Magnetpartikel 14k weisen eine elektrisch leitfähige Oberfläche auf. Sie können einen Durchmesser von 2 bis 10 μm haben, vorzugsweise von 2 bis 4 μm. Der Kern kann aus Eisen, Nickel-Kobalt, einer Eisenlegierung oder einer Magnetkeramik ausgebildet sein, die leitfähige Hülle aus Eisen, Kupfer, Nickel, Gold, Zinn, Zink oder einer Legierung aus diesen Substanzen. Wenn der magnetische Kern aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet ist, kann auf die elektrisch leitfähige Hülle verzichtet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, einen elektrisch leitfähigen Kern mit einer elektrisch leitfähigen Hülle aus einem anderen Material auszubilden, beispielsweise zur Ausbildung hoher Leitfähigkeit oder spezieller elektrochemischer Eigenschaften. Das Dispersionsmittel 14b kann vorzugsweise als wasserlösliches Dispersionsmittel ausgebildet sein.
Mit den vorstehend genannten Partikeldurchmessern können bei einer Druckerauflösung von 600 dpi und bei maximaler Kugelpackung 4 bis 20 Magnetpartikel pro Bildpunkt nebeneinander angeordnet sein. In den Fig. 3b bis 3e sind der besseren Deutlichkeit wegen nur 4 Magnetpartikel 14k pro Bildpunkt 11 m dargestellt.
Die magnetische Dispersion 14d ist in ihrer Viskosität so eingestellt, daß sich die Magnetpartikel 14k auf den Bildpunkten 11m optimal, d.h. in dichter Kugelpackung anordnen können und in den Bereichen, die keine Bildpunkte aufweisen, durch den Abstreifer 14a von der Drucktrommel 11 wieder entfernt werden können. In Fig. 3b ist zu erkennen, daß danach nur in den Bereichen der magnetischen Bildpunkte 11m Magnetpartikel 14k angeordnet sind, die durch die magnetischen Bildpunkte 11m in ihrer Lage fixiert sind und nun das in der Oberfläche der Drucktrommel 11 gespeicherte latente magnetische Bild sichtbar machen. Nunmehr wird das durch die magnetische Dispersion 14d erzeugte sichtbare Bild auf die Trägerfolie 16 übertragen. Dazu ist die Trägerfolie in Drehrichtung der Drucktrommel 11 nach der Entwicklereinheit 14 an die Drucktrommel 11 herangeführt und mit der Andruckwalze 11 a auf die Drucktrommel 11 gepreßt. Die magnetische Dispersion 14d ist in ihren Hafteigenschaften so eingestellt, daß sie bevorzugt auf der Trägerfolie 16 haftet und von der Drucktrommel 11 rückstandsfrei ablösbar ist. Es kann dazu vorgesehen sein, die Andruckwalze 11 a zu beheizen und auf diese Weise die Viskosität der magnetischen Dispersion 14d zu erhöhen oder durch andere geeignete Maßnahmen die Magnetpartikel 14k auf der Trägerfolie zu fixieren. Beispielsweise kann die der Drucktrommel 11 zugewandte Seite der Trägerfolie 16 zusätzlich mit einem Primer, d.h. einem Haftvermittler, beschichtet sein. Fig. 3c zeigt die mit der magnetischen Dispersion 14d beschichtete Trägerfolie 16 vor der Trennung von der Drucktrommel 11 und Fig. 3d danach.
Die bedruckte Trägerfolie 16 durchläuft nun die Waschstation 20, in der die oberen Oberflächenabschnitte der Magnetpartikel 14k von dem Dispersionsmittel 14b befreit werden. Da es sich vorzugsweise um ein wasserlösliches Dispersionsmittel 14b handelt, kann dieses umweltfreundlich in einem Wasserbad abgetragen werden. Fig. 3e zeigt die beschichtete Trägerfolie 16 nach dem Verlassen der Waschstation 20. Die oberen Oberflächenabschnitte der Magnetpartikel 14k sind nun freigelegt und ragen aus dem Dispersionsmittel 14b hervor.
In der nachfolgenden Trocknungsstation 30, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Lampe 3Ol aufweist, die thermische und/oder UV-Strahlung abgibt, wird nun das Dispersionsmittel 14b ausgehärtet. Auf diese Weise werden die Magnetpartikel 14k auf der Trägerfolie 16 fixiert. Bei der Aushärtung kann es sich um eine durch UV-Bestrahlung ausgelöste Vernetzungsreaktion des Dispersionsmittels 14b handeln. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise wasserlösliche Polymere aushärten.
Abschließend durchläuft die Trägerfolie 16 das Galvanikbad 40. Dort kann vorgesehen sein, in einem ersten Verfahrensschritt durch eine chemische Reaktion ohne Außenstrom eine erste elektrisch leitfähige Schicht 14m auf den Magnetpartikeln 14k abzuscheiden. Es kann sich dabei um eine Kupferschicht oder um eine Silberschicht handeln, die mit einem solchen Verfahren besonders gut abscheidbar ist. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, die elektrisch leitfähige Schicht 14m mit einer Schichtdicke von 40 nm bis 70 nm auszubilden. Als Reaktionsmittel kann ein Kupfersulfatbad folgender Zusammensetzung verwendet werden:
Bestandteil Anteil
Kupfer(ll)-sulfat-5-Hydrat 160 - 240 g/l = 40 - 60 g/l Cu
Schwefelsäure 40 - 100 g/l
Chlorid (z.B. als Natriumchlorid) 30 - 150 mg/l
Die außenstromlos abgeschiedene elektrisch leitfähige Schicht 14m kann nun durch Galvanisierung mit Außenstrom mit einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 14m' verstärkt werden, beispielsweise um die Leitfähigkeit und/oder die mechanische Festigkeit zu verbessern. Bei der zweiten Schicht 14m' kann es sich um eine Schicht aus dem Metall der ersten Schicht 14m handeln. Es kann aber auch ein anderes Metall vorgesehen sein. Beispielsweise kann für die erste Schicht 14m' Silber oder Gold vorgesehen sein, um eine besonders gute Leitfähigkeit oder Korrosionsbeständigkeit auszubilden. Die Stromdichte kann vorzugsweise bis 5 A/dm2 eingestellt werden. Fig. 3f zeigt die fertiggestellte Trägerfolie 16 mit den beiden Schichten 14m und 14m'.
In der Nachbehandlungsstation 50 kann die Trägerfolie 16 neutralisiert und getrocknet werden. Das Neutralisieren kann durch einen Waschvorgang vorgenommen werden, der die Reste des Galvanikbades entfernt. Dazu kann Spülen und der Einsatz organischer Säuren vorgesehen sein.
Es können weitere Fertigungsschritte vorgesehen sein, um auf die Trägerfolie 16 weitere Schichten aufzubringen und/oder um Schichten zu strukturieren. Wie bereits weiter oben ausgeführt, kann es sich bei der Trägerfolie 16 bereits um eine mehrschichtige Folie handeln, die neben leitfähigen Strukturen weitere funktionelle und/oder dekorative Schichten aufweist. Bei der wie vorstehend beschrieben aufgebrachten partiell ausgeformten metallischen Schicht kann es sich beispielsweise um Leiterbahnen handeln, die organische Halbleiterstrukturen miteinander verbinden und die in dekorative Bereiche eingebettet sind, die beispielsweise als optisch aktive diffraktive Strukturen ausgebildet sind. Fig. 4 zeigt nun eine magnetographische Fertigungsstation 2, bei der als Druckform ein magnetisierbares umlaufendes Druckband 111 vorgesehen ist. Die Fertigungsstation 2 ist aus einem magnetographischen Drucker 110, der Trocknungsstation 30 und dem Galvanikbad 40 gebildet.
Die Erzeugung des latenten magnetischen Bildes auf der Oberfläche des Druckbandes 111 ist wie vorstehend in Fig. 1 beschrieben vorgesehen. Fig. 5a zeigt die Ausbildung der magnetischen Bildpunkte 11 m im Druckband 111 in gleicher Weise wie weiter oben beschrieben in der Drucktrommel 11 (Fig. 3a).
Die Trägerfolie 16 ist nunmehr mit einem Primer 16p beschichtet und wird durch ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren dem Drucker 110 zugeführt. Dabei wird sie mit den Andruckwalzen 11a an das mittels Transportwalzen 11t angetriebene kontinuierlich umlaufende Druckband 111 gepreßt. Eine solche Anordnung stellt zwischen dem Druckband 111 und der Trägerfolie 16 einen Flächenkontakt her, wobei Druckband 111 und Trägerfolie 16 relativ zueinander in Ruhe sind.
Bei dem Primer kann es sich um Epoxidharz, Acrylharz oder strahlenvernetzbaren Lack handeln, der in einer Schichtdicke von 3 bis 9 μm aufgetragen ist, vorzugsweise in einer Schichtdicke, die das 0,5fache bis 1 ,5fache des mittleren Durchmessers der magnetischen Partikel beträgt, vorzugsweise das 0,5fache bis 0,8fache. Zur Auswahl eines geeigneten Polymers kann die Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Polymers herangezogen werden, die in Abhängigkeit vom Material der Magnetpartikelumhüllung zu wählen ist.
In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die nicht mit Primer beschichtete Seite der Trägerfolie 16 dem Druckband 111 zugewandt und die Entwicklereinheit 14 befindet sich im Kontakt mit dem auf der Trägerfolie 16 aufgebrachten Primer 16p.
Der Vorratsbehälter 14v der Entwicklereinheit 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem magnetischen Pulver 14p aus Magnetpartikeln 14k befüllt. Wenngleich bei dieser Anordnung die Magnetpartikel 14k nicht in direkten Kontakt mit der Oberfläche des Druckbands 111 gelangen, weil die Trägerfolie 16 und der Primer 16p dazwischen angeordnet sind, sind wegen der geringen Dicke der Trägerfolie 16 und der Primerschicht keine Qualitätseinbußen bei der Entwicklung des latenten magnetischen Bildes zu beobachten. Es kann sich also bei der Trägerfolie 16 auch um eine Trägerfolie handeln, die wie weiter oben beschrieben, weitere zusätzliche Schichten aufweist.
Überschüssige Magnetpartikel werden nunmehr durch einen Absauger 14a' von der Oberfläche des Primers 16p entfernt. Fig. 5b zeigt die auf dem Druckband 111 angeordnete Trägerfolie 16 mit dem Primer 16p und die auf der Oberfläche des Primers 16p mit senkrechtem Abstand zu den magnetischen Bildpunkten 11 m angeordneten Magnetpartikel 14k.
Die nach dem Absauger 14a' stromabwärts übereinander angeordneten Andruckwalzen 11a pressen nun die Magnetpartikel 14k in die Oberfläche des Primers 16p (s. Fig. 5c). Das Einsinken der Magnetpartikel 14k kann beispielsweise durch Beheizung der Andruckwalzen 11a unterstützt werden. Die Magnetpartikel 14k werden anschließend in der Trocknungsstation 30 dauerhaft auf der Trägerfolie 16 fixiert. Die Trocknungsstation 30 ist in dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel stromabwärts hinter dem Druckband 111 angeordnet. Von der Lampe 3Ol bereitgestellte thermische Strahlung oder UV-Strahlung trocknet den Primer und/oder härtet ihn aus, wie bereits in Fig. 1 am Beispiel des Dispersionsmittels 14d beschrieben.
Wenn es sich bei der Lampe 3Ol um eine Heizlampe handelt, die den Primer durch thermische Strahlung trocknet, kann die in Fig. 4 dargestellte Anordnung der Trocknungsstation 30 nach dem Druckband 111 besonders vorteilhaft sein, da die Magnetisierung des Druckbandes 111 durch Erwärmung geschwächt werden kann.
Es kann auch vorgesehen sein, das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel so abzuwandeln, daß der Primer 16p nach dem Absaugen der überschüssigen Magnetpartikel in einer in Fig. 4 nicht dargestellten zusätzlichen Bearbeitungsstation soweit angelöst und/oder erweicht wird, daß die Magnetpartikel 14k dadurch in die Oberfläche des Primers einsinken. Es kann weiter vorgesehen sein, daß die Trocknungsstation 30 anstelle der beiden einander gegenüberstehenden Andruckwalzen 11a angeordnet ist und die besagte zusätzliche Bearbeitungsstation zwischen dem Absauger 14a' und der Trocknungsstation 30 angeordnet ist. Abschließend durchläuft die Trägerfolie 16 das zweistufige Galvanikbad 40, in dem zunächst die elektrisch leitfähige Schicht 14m außenstromlos auf den Magnetpartikeln 14k abgeschieden wird und danach unter Zuhilfenahme von Außenstrom die metallische Schicht 14m' aufgetragen wird.
Fig. 5d zeigt die fertig bearbeitete Trägerfolie 16 mit der Primerschicht 16p und den mit den Schichten 14m und 14m' überdeckten Magnetpartikeln 14k.
Fig. 6 zeigt nun ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer Fertigungsstation 3, die sich von der vorstehend in Fig. 3 beschriebenen Fertigungsstation 2 im wesentlichen in der Art der zu bedruckenden Trägerfolie 16 unterscheidet. Die Fig. 7a bis 7e zeigen dabei die Ergebnisse der einzelnen Fertigungsschritte in schematischen Schnittdarstellungen.
Die Fertigungsstation 3 umfaßt einen magnetographischen Drucker 210, die
Trocknungsstation 30 und das Galvanikbad 40. Der Drucker 210 ist wie der weiter oben beschriebene Drucker 110 mit einem umlaufenden Druckband 211 ausgebildet. Wie Fig. 7a zeigt, können in dem Druckband 211 magnetische Bildpunkte 11m ausgebildet werden.
Fig. 7b zeigt nun die Trägerfolie 16, die bereits mit dem Primer 16p und der magnetischen Dispersion 14d beschichtet ist, im Kontakt mit dem Druckband 211. Die in der magnetischen Dispersion 14d gebundenen Magnetpartikel 14k sind dabei vorzugsweise einlagig in dichter Kugelpackung in einem abwaschbaren Dispersionsmittel angeordnet. Die Schichtdicke der aus dem Primer und der magnetischen Dispersion gebildeten Haftschicht beträgt etwa 1*d bis 1 ,5*d, vorzugsweise 1 ,2*d bis 1 ,4*d, wobei mit d der mittlere Durchmesser des Magnetpartikels 14k bezeichnet ist. Wie in Fig. 7b zu erkennen ist, sind zunächst auch in den Bereichen des Druckbandes 211 , in denen keine magnetischen Bildpunkte ausgebildet sind, Magnetpartikel 14k angeordnet. Überschüssige Magnetpartikel 14k werden nun in einer am Drucker 210 angeordneten Entwicklereinheit 214 entfernt. Die Entwicklereinheit 214 ist mit einer Waschstation 214w und einem Absauger 214a ausgebildet. Beim Durchlauf der mit dem Primer 16p und der magnetischen Dispersion 14d beschichteten Trägerfolie 16 durch die Entwicklereinheit 214 wird nun zunächst in der Waschstation 214w das Dispersionsmittel der magnetischen Dispersion 14d entfernt, so daß die Magnetpartikel 14k nur noch in den Bereichen der magnetischen Bildpunkte 11 m durch magnetische Kraft ihrer Lage fixiert sind. Der hinter der Waschstation 214w stromabwärts angeordnete Absauger 214a kann nun die außerhalb der magnetischen Bildpunkte 11 m aufliegenden Magnetpartikel entfernen. Fig. 6c zeigt die entwickelte Trägerfolie 16, bei der nur noch in den Bereichen der magnetischen Bildpunkte 11m Magnetpartikel 14k vorhanden sind.
Nunmehr werden in einer stromabwärts folgenden Fixierstation 530 die Magnetpartikel 14k auf der Trägerfolie 16 fixiert. Die Fixierstation 530 umfaßt ein Durchlaufbad 530b und einen Trockner 530t. Der Primer 16p wird in dem Durchlaufbad 530b durch ein Lösungsmittel oberflächlich angelöst, so daß die Magnetpartikel 14k in die Oberfläche des Primer 16p einsinken. Es kann auch vorgesehen sein, daß ein Härter aufgebracht wird, der mit dem Primer eine aushärtbare Schicht bildet. Das Aushärten der Schicht bzw. des angelösten Primers kann durch thermische oder UV-Strahlung bewirkt sein. Dazu ist der hinter dem Durchlaufbad stromabwärts angeordnete Trockner 530t mit einer Lampe 530I ausgebildet, die in dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel über der von dem Druckband 111 abgewandten Oberfläche der Trägerfolie 16 angeordnet ist.
Bezüglich des nach der Fixierstation 530 angeordneten Galvanikbades 40 und der Nachbearbeitungsstation 50 wird auf die Beschreibungen zu den Fig. 1 und 4 verwiesen.
Fig. 7e zeigt die fertig bearbeitete Trägerfolie 16 mit der Primerschicht 16p und den Magnetpartikeln 14k, die mit den Schichten 14m und 14m' überdeckt sind. Weil vorgesehen ist, die mit einem hochproduktiven Druckverfahren aufgebrachte Schicht aus Magnetpartikeln 14k in einem Rolle-zu-Rolle-Prozeß galvanisch zu verstärken, können auf diese Weise partiell ausgeformte elektrisch leitfähige Strukturen hergestellt werden, die bezüglich Abmessungen, Materialauswahl und Schichtdicke funktionellen Forderungen besonders vorteilhaft anpaßbar sind. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele enthalten Teillösungen, die zu weiteren erfindungsgemäßen Lösungen kombinierbar sind. Beispielsweise kann die Drucktrommel gegen das Druckband ausgetauscht werden oder umgekehrt, ohne das Lösungsprinzip zu verletzen. In Fig. 1 ist ein linienförmiger Kontakt der Trägerfolie 16 mit der Drucktrommel 11 vorgesehen. Es kann aber auch ein flächenförmiger Kontakt, wie in den beiden anderen in Fig. 4 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen vorgesehen, hergestellt werden, indem das Trägerband 16 einen Umfangsabschnitt der Drucktrommel 11 umschlingt.
Weitere Variationen der erfindungsgemäßen Lösung entstehen beispielsweise durch die unterschiedliche Beschichtung der Trägerfolie 16. Die Trägerfolie 16 kann bereits mit Schichten versehen sein, die beispielsweise optische Effekte ausbilden. Es kann sich aber auch um elektrisch funktionelle Schichten handeln, die Bereiche aufweisen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren elektrisch leitend miteinander verbunden werden sollen. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß auf die Trägerfolie im Anschluß an das Aufbringen der elektrisch leitenden Struktur weitere Schichten aufgebracht werden.
Alle Lösungen zeichnen sich durch hohe Flexibilität, hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, verschleißfreien, kontinuierlichen und kostengünstigen Betrieb bei gleichbleibend hoher Qualität des Endprodukts aus.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur auf einem Trägersubstrat (16), dadurch gekennzeichnet, daß aus einem digitalen Datensatz, der die graphische Form der elektrisch leitfähigen Struktur definiert, auf einer magnetisierbaren Druckform (11, 111, 211) ein aus magnetischen Bildpunkten (11m) und unmagnetischen Bildpunkten gebildetes latentes magnetisches Bild der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur erzeugt wird, und daß mittels der Druckform (11, 111,211) magnetische Partikel mit elektrisch leitfähiger Oberfläche, die von den magnetischen Bildpunkten (11m) angezogen werden, durch das latente magnetische Bild zu der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur auf dem Trägersubstrat (16) angeordnet werden und dort fixiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß magnetische Partikel (14k) mit einem Durchmesser von 2 μm bis 10 μm verwendet werden, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 2 μm bis 4 μm.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) in einer Kugelpackung dicht an dicht liegend angeordnet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die magnetischen Partikel (14k) eine elektrisch leitfähige Schicht (14m, 14m') galvanisch aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel mittels einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (14m) miteinander verbunden werden, die als metallische Schicht galvanisch ohne Außenstrom unter Verwendung eines Reduktionsmittels aufgetragen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die magnetischen Partikel oder die erste elektrisch leitfähige Schicht eine zweite elektrische leitfähige Schicht (14m1) galvanisch abgeschieden wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersubstrat (16) vor dem Aufbringen der magnetischen Partikel (14k) mit einem Primer (16p) beschichtet wird, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von
3 bis 4 μm.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) als Pulver aufgebracht werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) als disperse Phase einer Dispersion (14d) aufgebracht werden, wobei vorzugsweise der Anteil der dispersen Phase (14b) an der Dispersion (14d) auf 2 bis 10 %-Gew. eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dispersionsmittel (14b) verwendet wird, das den Primer (16p) anlöst.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) durch Entfernen des Lösungsmittels aus dem Primer (16p) und/oder dem Dispersionsmittel (14b) auf dem Trägersubstrat (16) fixiert werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) durch Aufschmelzen des Primers (16p) und/oder des Dispersionsmittels (14d) auf dem Trägersubstrat (16) fixiert werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) durch Aushärten des Primers (16p) und/oder des Dispersionsmittels (14b) auf dem Trägersubstrat (16) fixiert werden, insbesondere durch UV-Strahlung oder thermisch.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Primer (16p) und/oder das Dispersionsmittel (14b) eine Haftschicht mit einer Schichtdicke bilden bzw. bildet, die das 0,5fache bis 1,5fache des mittleren Durchmessers der magnetischen Partikel (14k) beträgt, vorzugsweise das 0,5fache bis 0,8fache.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Abschnitte der magnetischen Partikel (14k) vor dem Aufbringen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (14m) und/oder der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (14m1) freigelegt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Freilegen der oberen Abschnitte der magnetischen Partikel (14k) ein Lösungsmittel verwendet wird, das den Primer (16p) und/oder das
Dispersionsmittel (14b) anlöst.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Abschnitte der magnetischen Partikel (14k) durch einen partiellen thermischer Abtrag des Primers (16p) und/oder des Dispersionsmittels (14b) freigelegt werden.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) auf die magnetisierbare Druckform (11, 111, 211) aufgebracht werden und von dort auf das Trägersubstrat (16) übertragen werden.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) auf das Trägersubstrat (16) aufgebracht werden und die Druckform (11, 111, 211) mit dem latenten magnetischen Bild auf der den auf dem Trägersubstrat (16) aufgebrachten magnetischen Partikeln (14k) gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrats (16) angeordnet wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbare Druckform als rotierender Druckzylinder (11) ausgebildet ist.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbare Druckform als umlaufendes endloses Druckband (111, 211) ausgebildet ist.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersubstrat eine Folie, insbesondere eine Mehrschichtfolie ist.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Rolle-zu-Rolle-Prozeß handelt.
24. Mehrschichtkörper mit einer partiell ausgeformten elektrisch leitfähigen Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtkörper eine Schicht aus magnetischen Partikeln (14k) mit elektrisch leitfähiger Oberfläche aufweist, die in der graphischen Form der elektrisch leitfähigen Struktur angeordnet sind.
25. Mehrschichtkörper nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel mittels einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (14m) miteinander verbunden sind, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht
(14m) vorzugsweise eine Dicke von 40 nm bis 70 nm besitzt.
26. Mehrschichtkörper nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektrisch leitfähige Schicht (14m) aus Kupfer, Nickel oder Silber besteht.
27. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtkörper eine auf die magnetischen Partikel (14k) und/oder die erste elektrisch leitfähige Schicht (14m) galvanisch aufgebrachte, als elektrische Funktionsschicht ausgebildete zweite elektrisch leitfähige Schicht (14m') aufweist, die vorzugsweise eine Schichtdicke von 2 μm bis 50 μm besitzt.
28. Mehrschichtkörper nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite elektrisch leitfähige Schicht (14m1) aus einem Metall mit geringem spezifischem Widerstand, wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Silber oder Gold besteht.
29. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) plättchenförmig ausgebildet sind.
30. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel in einer Haftschicht eingebettet sind, die eine Schichtdicke aufweist, die 50% bis 80% des mittleren Durchmessers der magnetischen Partikel (14k) beträgt.
31. Mehrschichtkörper nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) um 5% bis 95 % ihres mittleren Durchmessers aus der Haftschicht hervorragen, vorzugsweise um 40% bis 60%.
32. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 24 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel (14k) aus einem weichmagnetischen Kern und einer elektrisch leitenden Hülle ausgebildet sind, vorzugsweise mit einer Hülle aus
Eisen, Kupfer, Nickel, Gold, Zinn, Zink oder einer Legierung aus diesen Substanzen.
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