NL1019264C2 - Zeefdrukwerkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch geleidende afbeelding op een substraat. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Zeefdrukwerkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch geleidende afbeelding op een substraat.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch geleidende afbeelding, omvattende een stap van het zeefdrukken van geleidend materiaal op een substraat.

5 Een dergelijke werkwijze voor het vervaardigen van een antenne met veelal spiraalvorm is bijvoorbeeld bekend uit het Franse octrooischrift 2 769 440. Aldus vervaardigde antennes worden bijvoorbeeld toegepast als transponders in elektronische geheugenkaarten e.d., die contactloos uitleesbaar zijn, of· 10 hybridekaarten die zowel contactloos als in aanraking via vaste contactpunten uitleesbaar zijn. Voorbeelden daarvan omvatten telefoonkaarten, toegangsbadges, bankpassen en andere zogeheten smartcards voor andere doeleinden. Bij deze kaarten vindt uitwisseling van informatie tussen de geheugenchip van een dergelijke 15 kaart en een leesinrichting plaats door elektromagnetische koppeling op afstand tussen een eerste antenne, die voorzien is op de kaart, en een tweede antenne, die in de lees/schrijf-inrichting is voorzien.

Bij de uit bovengenoemd Frans octrooischrift bekende werkwijze voor het vervaardigen van de antenne wordt een elektrisch geleidende inkt 20 op een isolerend substraat aangebracht door middel van zeefdrukken. Een dergelijke geleidende inkt omvat bijvoorbeeld een gehalte aan metaaldeeltjes tussen 60-95% in een polymere matrix en een geschikt oplosmiddel. Volgens het hierboven genoemde Franse octrooischrift kunnen meerdere antennes tegelijk op een substraat worden 25 vervaardigd, waarna vervolgens het substraat in stukken wordt verdeeld, met op elk stuk een antenne.

Volgens WO 98/11507 kan gelijktijdig met de antenne een geïntegreerde schakeling door middel van zeefdrukken worden aangebracht. In deze octrooipublicatie wordt een met zilver, koper of 30 goud beladen elektrisch geleidende inkt toegepast voor het zeefdrukken van de antenne op een substraat, bijvoorbeeld een polymeer substraat. Ook in US-A-6 137 444 en DE-A1-19 511 300 worden op zilver gebaseerde geleidende zeefdrukinkten bij de vervaardiging van dergelijke antennes toegepast. Verder is in het vak bekend dat - 2 - door middel van zeefdrukken afgezette voorvormen van antennes, vaak in de vorm van meerdere wikkelingen omvattende spiralen, door middel van elektroplatteren kunnen worden versterkt met een geschikt metaal.

Een andere werkwijze voor de vervaardiging van dergelijke 5 antennes is bijvoorbeeld bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3 907 565, waarbij men uit een folie de antennes etst, bijvoorbeeld uit een koperfolie. De aldus gevormde koperen antennes kunnen bijvoorbeeld met tin worden geplatteerd teneinde de soldeerbaarheid en de corrosiebestendigheid te vergroten. Bekleden met tin teneinde 10 de antennewikkeling met een halfgeleiderchip te verbinden is eveneens voorgesteld in US-A-5 809 633.

Dergelijke antennes, die signalen kunnen uitzenden en ontvangen, dienen een goede geleidbaarheid te bezitten, daar er geen energie verloren mag gaan. Een verlies aan energie betekent een 15 reductie van het potentiële bereik. De dikte van de antenne is vaak beperkt door de toepassing, bijv. de totale dikte van de kaart, die aan bepaalde normen moet voldoen.

Bij de hierboven beschreven werkwijze onder toepassing van een geleidende inkt dient na het zeefdrukken het toegepaste oplosmiddel 20 door middel van drogen te worden verwijderd, waarvoor betrekkelijk hoge temperaturen vereist zijn. Veel van de toegepaste substraten uit een organisch polymeer materiaal kunnen een dergelijke temperatuur echter niet weerstaan, waardoor de fysische eigenschappen en/of het uiterlijk van het substraat wordt aangetast. Daarnaast laat de 25 geleidbaarheid van de aldus vervaardigde antennes te wensen over.

De onderhavige uitvindig heeft ten doel een werkwijze voor het door middel van zeefdrukken vervaardigen van een elektrisch geleidende afbeelding op een substraat te verschaffen, waarbij de hierboven genoemde problemen niet of in mindere mate optreden. In het 30 bijzonder heeft de onderhavige uitvinding ten doel een werkwijze voor het vervaardigen van dergelijke afbeeldingen te verschaffen, waarbij de aldus verkregen afbeeldingen ten opzichte van de stand van de techniek een hogere geleidbaarheid bezittten.

Bij de werkwijze van de in aanhef genoemde soort is daartoe het 35 geleidende materiaal een gesmolten metaal of metaallegering. Door het zeefdrukken van een een elektrisch geleidend metaal of metaalverbinding, zoals een legering, met hoge geleidbaarheid, zonder een later te verwijderen vloeibare of pasteuze drager, op een substraat, kunnen afbeeldingen met hoge geleidbaarheid worden 40 verkregen, waardoor de reikwijdte daarvan groot is. Verder is geen - 3 - droogstap nodig, waardoor aantasting van het substraat nauwelijks kan optreden. Omdat een zeer dunne laag uit het metaal of metaallegering met hoge geleidbaarheid wordt aangebracht, in de orde van grootte van maximaal 100 micrometer, zal dit onmiddellijk stollen, en de warmte-5 overdracht naar het substraat is zo gering dat aantasting daarvan achterwege blijft. Aanvullende stappen zijn derhalve niet nodig.

De elektrisch geleidende afbeelding kan elke vorm of functie bezitten. Voorbeelden omvatten de al eerder genoemde antennes, maar ook elektrisch geleidende banen of sporen, bijvoorbeeld van een 10 gedrukte schakelingskaart (pcb) kunnen op doelmatige wijze met de werkwijze volgens de uitvinding worden aangebracht op een geschikt substraat. Nog een ander toepassingsvoorbeeld is stroomcollectoren (current collectors) in zonnecellen.

Bij voorkeur is het geleidende materiaal met hoog 15 geleidingsvermogen gekozen uit indiummetaal, tinmetaal, loodmetaal, bismuth, oxiden daarvan alsmede de legeringen en legeringsoxiden, waaronder indiumtinoxide (ITO). Tin wordt met voordeel toegepast vanwege de hoge geleidbaarheid daarvan en de goede corrosiebestendigheid, die bijvoorbeeld groter zijn dan die van 20 zilver. Tin is tevens een goed bevestigingsmiddel. Verder heeft tin het voordeel van een hoge rek, zodat het gebruik van antennes uit tin in in hoge mate flexibele kaarten toegestaan is. Indium heeft een betrekkelijk laag smeltpunt, ongeveer 160°C, hetgeen uit het oogpunt van energiekosten bij de werkwijze volgens de uitvinding voordelig 25 is.

Het substraat, dat bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast, kan papieren of een polymeer substraat zijn. Met voordeel wordt papier toegepast, hetgeen de kosten van de vervaardiging ten opzichte van het gebruik van polymere substraten verlaagt. Indien 30 nodig kan het substraat van een brandvertragende soort zijn.

Met het oog op de snelheid van de vervaardiging en de massaproductie wordt met voordeel rotatiezeefdrukken toegepast.

Bij het zeefdrukken kunnen meerdere afbeeldingen gelijktijdig naast elkaar worden vervaardigd, die vervolgens afzonderlijk worden 35 verpakt. Bij verdere assemblage, bijvoorbeeld bij de fabrikant van smartcards etc. kan dan de afbeelding, zoals een antenne op de juiste positie op een drager bevestigd worden.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een kaart met gedrukte schakeling, zoals in 40 conclusie 6 is gedefinieerd.

- 4 -

Wanneer de afbeelding een baan of spoor op de drager, bijvoorbeeld uit kunststof, van een gedrukte schakeling is, kan men desgewenst onder toepassing van een geschikte temperatuursregeling, het stollen van het elektrisch geleidend materiaal vertragen, zodat 5 het mogelijk is de elektronische componenten te positioneren op het aangebrachte spoor terwijl het geleidend materiaal nog vloeibaar - in elk geval nog niet gestold - is. Door (geregelde) afkoeling en stolling van het elektrisch geleidend materiaal worden deze componenten dan vast op de drager bevestigd. In dit geval 10 functioneert de afbeelding gedeeltelijk als geleider, gedeeltelijk als bevestigingsmiddel. Voorbeelden van dergelijke componenten omvatten weerstanden, batterijen, condensatoren, IC's etc. Het bevestigen van vaste aansluitpunten aan de uiteinden van een antenne kan op dezelfde wijze plaatsvinden.

15 Verder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van antennes, zoals in conclusie 7 is gedefinieerd.

Voor de toepassing van antennes is het vaak noodzakelijk de uiteinden door middel van een chip met elkaar te verbinden. Deze chip mag geen elektrisch contact maken met de overige wikkelingen van de 20 antenne. Bij een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding omvat de werkwijze een aanvullende stap van het aanbrengen van een isolator over het eerder afgezette metaal. Bij voorkeur wordt deze isolator in een volgend (rotatie)zeefdrukstation aangebracht.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch geleidende afbeelding, omvattende een stap van het zeefdrukken van een geleidend materiaal op een substraat, met het kenmerk dat het geleidend materiaal een gesmolten metaal of metaallegering is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het geleidende materiaal is gekozen uit indiummetaal, tinmetaal, loodmetaal, bismuth, oxiden daarvan, legeringen en legeringsoxiden daarvan.

3. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het 10 kenmerk dat het substraat papier is.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het substraat een papieren of polymeer substraat is, die desgewenst brandvertragend kunnen zijn.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het 15 kenmerk dat het zeefdrukken rotatiezeefdrukken is.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een kaart met gedrukte schakeling met ten minste een elektronische component, omvattende de stappen van het van het zeefdrukken van een een gesmolten metaal of metaallegering op een substraat teneinde een elektrisch geleidende 20 afbeelding te vormen, het positioneren van ten minste een elektronische component op de afbeelding, terwijl het elektrisch geleidend materiaal nog vloeibaar is, en het laten afkoelen van het gevormde samenstel.

7. Werkwijze voor het vervaardigen van een antenne, omvattende een 25 stap van het zeefdrukken van een geleidende, gesmolten metaal of metaallegering op een substraat teneinde een elektrisch geleidende afbeelding te vormen, en het aanbrengen van een isolerend materiaal over de aldus gedrukte elektrisch geleidende afbeelding.