WO2001046904A1 - Verfahren zur herstellung von kontaktierbaren leiterschleifen für transponder - Google Patents

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WO2001046904A1
WO2001046904A1 PCT/EP2000/010597 EP0010597W WO0146904A1 WO 2001046904 A1 WO2001046904 A1 WO 2001046904A1 EP 0010597 W EP0010597 W EP 0010597W WO 0146904 A1 WO0146904 A1 WO 0146904A1
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Andreas Plettner
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Flexchip Ag
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    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing contactable conductor loops for transponders according to the preamble of patent claim 1, and to a method for producing transponders according to the preamble of patent claim 18.
  • RFID radio frequency identification and denotes identification using radio waves.
  • An RFID system always consists of two components: an evaluation device, which can be designed as a reading and / or writing unit, and a transponder, which carries the data used for identification.
  • contactless chip cards which are used today predominantly as a means of payment in the form of check cards or as an access control means in the form of access tickets or company ID cards.
  • Contactless chip cards allow easy handling, are robustly designed and therefore have a low susceptibility to faults, and offer a number of interesting possibilities in use.
  • the contactless chip cards currently manufactured contain a small-area chip and a coupling element on a substrate, which is usually the size of a check card.
  • the coupling element is designed either as a dipole for a predominantly capacitive coupling, or as a conductor loop for a predominantly inductive coupling. While the capacitive coupling is generally only suitable for small distances between the contactless chip card and an evaluation device, since otherwise high voltages would be required with realistic coupling capacities, the inductive coupling offers the advantage of being operated in resonance can.
  • the conductor loop is interconnected with a capacitance to form an oscillating circuit that is matched to the working frequency of the contactless chip card.
  • the energy required to operate the chip card is transmitted contactlessly to the chip card via the coupling element, so that the contactless chip card does not have to have its own voltage source and behaves completely passively, in particular outside the operating range of an evaluation device ,
  • a chip module 1 comprising a chip 5 with connection pads 6, is connected in an electrically conductive manner via external contacts 2 of the chip module 1 to contact connections 3 of the conductor loop 7 , wherein the external contacts 2 are connected via contact elements 4 to the pads 6 of the chip 5.
  • a “bare” chip 5 can be connected to the conductor loop 7 instead of the chip module 1.
  • one or more turns of the conductor loop 7 are crossed in order to connect the chip module 1 or the bare chip 5 to an inner and an outer end of the conductor loop 7.
  • one or more turns are crossed by the housing of the module 1, which causes the crossed turns to be insulated.
  • the bare chip 5 itself can be glued onto the turns to be crossed. While the manufacture of a chip module 1 is time-consuming and costly, a bare chip 5, as a rule, must be encapsulated by means of a sealing compound to protect it against mechanical, electrical or thermal influences after establishing an electrical connection to a conductor loop 7
  • FIG. 4 shows a further possibility for crossing one or more turns of a conductor loop 7 on a substrate 8 according to the prior art.
  • An inner end 10 of the conductor loop 7 is connected to a first contact connection 3, which lies in the area defined by the innermost turn
  • an outer end 16 of the conductor loop 7 is connected via a connecting element 9 to a second contact connection 3, which likewise lies in the region defined by the innermost turn, so that a chip module 1 can be electrically conductively connected to the contact connections 3 via external contacts 2
  • a bare chip 5 as is shown in FIG. 4, can also be connected to the conductor loop 7 via contact elements 4.
  • a bare chip 5 can be applied to the substrate 8 by means of a Fiip-Chip process in such a way that its Connection surfaces 6 lie opposite the contact connections 3
  • the connecting element 9 is either formed on the surface of the substrate 8, on which the conductor loop 7 is located, or on the opposite surface. These two possibilities are explained in more detail in FIGS. 5 and 6
  • FIG. 5 illustrates the principle of how the turns of the conductor loop 7 to be crossed are isolated to avoid short circuits, for example by means of a lacquer 19 or by anodizing.
  • the connecting element 9 can be formed on the surface of the substrate 8 by crossing over the turns isolated in this way the conductor loop 7 is located.
  • a silver conductive adhesive is used as the connecting element 9
  • a major disadvantage here is that the connecting element 9 must be designed very precisely in order to avoid a possible short circuit in adjacent areas.
  • FIG. 6 illustrates the principle of a plated-through hole, the connecting element 9 being formed on the surface of the substrate 8, which is opposite the surface on which the conductor loop 7 is located.
  • the substrate 8 In order to establish an electrical connection between the outer end 16 and the second contact connection 3 and the connecting element 9, the substrate 8 must be plated through. According to the prior art, this is done, for example, by means of etching.
  • the present invention has for its object to provide a way to easily, quickly and inexpensively contactable conductor loops for transponders, in particular protecting a chip contacted to the conductor loop against chemical, electrical , mechanical and thermal influences should be provided.
  • conductor loops for transponders are formed on substrates which are extended by an application-specific piece, which is explained in more detail below.
  • Organic polymers, paper, fabric and in particular microfiber If the transponder is to be used as a contactless chip card, the corresponding substrate preferably has the dimensions of a conventional check card.
  • the conductor loops each comprise one or more turns and are preferably starting from an inner end, for example along the sides of the substrate, formed towards an outer end.
  • the conductor loop preferably has a rectangular shape, but it can also be formed in a different geometric shape, depending on the design of the transponder according to the invention
  • the conductor loop comprises two or more turns, it is preferably extended, starting from its outer end, by a piece which is at least as long as the distance between the outermost and innermost turns and is directed outwards with respect to the inside of the conductor loop, as a result of which a new, elongated one Outer end is formed
  • the extension is made by a piece that is at least the length of the distance between the outer end and the inner end
  • the substrate is folded in a further step along a line which preferably lies between the elongated outer end and the outer end such that the elongated outer end after folding folds over the area of the substrate which is defined by the inside of the conductor loop.
  • the turns of the conductor loop are only crossed by the elongated piece.
  • the line along which the substrate is folded can be a prefabricated edge that has been perforated, scored or embossed, for example, in order to thus fold to facilitate
  • the line at which the substrate is folded lies in the middle of the substrate, so that a folded substrate of uniform thickness is formed after folding. If the folded substrate has the dimensions of a customary credit card, this indicates substrate to be folded, preferably twice the length of a check card.
  • the substrate can be folded in such a way that, for example, only the area defined by the conductor loop or the area to which a chip is applied is enclosed by the folded substrate
  • the substrate is folded in such a way that in the folded substrate the inner end and the elongated outer end of the conductor loop lie opposite one another, so that a chip, the two surfaces of which are formed as connection surfaces, can be contacted directly
  • a chip the two surfaces of which are formed as connection surfaces
  • chip contact element units can be used, each having a chip and at least one contact element, the contact elements having the inner end and the extended one outer end to be electrically connected
  • the main advantages of the present invention are that work is only carried out on a surface of the substrate, so that plated-through holes are avoided.
  • a highly precise method for producing contactable conductor loops for transponders is provided, which makes it possible to contact easily and quickly Providing conductor loops
  • the chip can be encapsulated and / or the conductor loop of the transponder, whereby protection against chemical, electrical, mechanical and thermal influences is brought about
  • the proposed method can be used in the production of contactless chip cards. Furthermore, in accordance with a preferred embodiment in the production of transponders, which are used, for example, as security labels, a likewise transparent conductor loop made of a conductive, transparent material, for example made of plastic, can be used on a transparent substrate. dium-tin-oxide (ITO), thus a transponder is produced which, with the exception of the chip used, is quasi-transparent.
  • ITO dium-tin-oxide
  • transponders when used as security labels, enable, for example, that after the sale of an object to be secured, the security label has to be removed
  • the conductor loop can, for example, only partially be made of a transparent, transparent one Material, for example made of indium tin oxide (ITO), are formed
  • card-shaped transponders can be produced, which are used, for example, in the form of a sticker
  • the substrate of a transponder according to the invention can preferably be Femt-filled in order to function advantageously in a metal environment
  • 1 a is a schematic view of a conductor loop with an extended outer end on a substrate
  • 1 b is a schematic side view to illustrate a folding of the
  • FIGS. 1 a and 1 b shows a schematic side view of a folded conductor loop substrate according to FIGS. 1 a and 1 b;
  • FIG. 2 shows schematic side views of folded conductor loop substrates according to FIG. 1 c with connected chips
  • FIG. 3 u. 4 schematic views of conductor loops with connected chip modules or chips on a substrate according to the prior art.
  • FIG. 5 u. 6 schematic side views of conductor loops with connected chip modules or chips on a substrate according to the prior art.
  • FIG. 1 a to 1 c illustrate the method according to the invention for producing contactable conductor loops for transponders by way of example.
  • FIG. 1 a shows a deformable substrate 8 with a conductor loop 7, which has an inner end 10 and an outer end 16, the inner end 10 being inside and the outer end 16 outside the conductor loop 7, and an elongated outer end 11
  • the conductor loop has two turns for the sake of clarity in the representation of the method according to the invention.
  • the conductor loop 7 is formed on the substrate 8. This can be done by continuously “winding” the turns from one of the two ends 10, 16 to the other end 16, 10.
  • the conductor loop 7 along the sides of the substrate 8 can preferably be formed in a rectangular shape. However, it can also have other geometric shapes depending on the design of the transponder according to the invention.
  • the conductor loop 7 is extended from the outer end 16 by a piece 12 which has at least the length of the distance between the outermost and innermost turns and is directed outward with respect to the conductor loop 7. In the example shown, the conductor loop 7 is based on the point 16 has been extended by a piece 12, so that a new, elongated outer end 11 is formed
  • Contact terminals 3 are formed on the elongated outer end 11 and the inner end 10 for clarity of illustration
  • the substrate 8 can be divided along a line 13 into two different parts of the lengths 17 and 18.
  • the part of the length 17 comprises the conductor loop 7 with the inner end 10 and the outer end 16 in the part of the length 18 the elongated outer end 11
  • the line 13 preferably lies between the elongated outer end 11 and the outer end 16, the substrate 8 being folded along this line in such a way that the elongated outer end 11 lies over the area of the substrate 8 after folding , which is defined by the inside of the conductor loop 7
  • the turns of the conductor loop 7 are only crossed by the elongated piece of the length 12.
  • the line 13 can be a prefabricated edge which has been perforated, scored or embossed, for example, in order to thereby fold to facilitate
  • lines 1a and 1c are identified in FIG. 1a along which cuts were made to create the schematic side views according to FIGS. 1b and 1c, the arrows attached representing the respective viewing direction
  • FIG. 1b illustrates how the substrate 8 is folded along the line 13 in the direction of the arrow 14, the crossed conductor loop windings being isolated, for example, by appropriate anodizing or application of a lacquer. by short circuits between the crossed conductor loop turns and the elongated piece of the length 12 are to be avoided
  • FIG. 1 c shows a substrate 8 folded according to FIG. 1 b with a conductor loop 7, the inner end 10 and outer end 11 each being designed as contact connections 3
  • a major advantage of the present invention is that the manufacture of a contactable conductor loop 7 is carried out exclusively on one side of the substrate 8.
  • the through-contacting customary in accordance with the prior art is therefore omitted
  • the substrate 8 can preferably be Femt-filled in order to function advantageously in a metal environment
  • an encapsulation for example of a chip (not shown) or the conductor loop 7, can be achieved, which contributes to the protection of these elements from chemical, electrical, mechanical and thermal influences.
  • the length 17 can correspond to the length 18, so that the substrate 8 is folded in the middle and thus has a uniform thickness after folding.
  • the conductor loop 7 can be designed such that it does not cover the entire area of part of the length 17 occupies, so that the length 18 can be selected such that after folding only the complete conductor loop 7 is covered.
  • the length 18 can also be selected such that only one after the substrate 8 has been folded Area of the conductor loop 7 is covered on the one chip to be contacted (not shown) is applied
  • the above-described method of folding substrates 8 with conductor loops 7 for transponders can, according to a preferred embodiment of the The present invention can also be used to produce contactable conductor loops 7 for contactless chip cards.
  • the size of the part of the length 17 of the substrate 8 preferably has the size of the card body of a conventional contactless chip card, which is extended by a certain length 18 according to the requirements of the respective application
  • Fig. 2 three options d to c3 are indicated, which illustrate how a chip 5, having connection surfaces 6, with contact connections 3 from the inner end
  • FIG. 2 (d) illustrates how a contact area 15 is applied to the substrate 8 inside the conductor loop (not shown) and the substrate 8 is folded in such a way that the elongated outer end 11 rests on part of the contact area 15 outer end 11 can be connected to this contact surface 15, for example by means of gluing, soldering or welding
  • the chip 5 can be applied with its active side to the substrate 8 in such a way that the connection areas 6 with the contact area 15 and the contact connection 3 of the inner end 10 lie opposite one another and can be connected to them in an electrically conductive manner
  • Figure 2 (c2) illustrates a folded substrate 8 with the elongated outer end
  • connection surfaces 6 can be placed in a further step between the contact connections 3 of the extended outer end 11 and the inner end 10, with an electrical connection is produced with the conductor loop, not shown
  • a major advantage of this possibility lies in the size of the connection areas 6 of the chip 5, which offer suitable light protection for the chip 5 elaborate adjustment movements are avoided by the principally high-precision folding process.
  • Fig. 2 (c3) illustrates how a chip contact element unit consisting of a chip 5 with pads 6 and attached contact elements 4 can be used.
  • the contact elements 4 are electrically conductively connected to the contact connections 3 of the elongated outer end 11 and the inner end 10 of the conductor loop, not shown.
  • the contact connections 3 are designed such that they have at least a height which corresponds to the height of the chip 5 with the connection surfaces 6. An electrical connection between the contact elements 4 and the contact connections 3 can thus already be made by compressing the folded substrate 8.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von kontaktierbaren Leiterschleifen für Transponder, umfassend die folgenden Schritte: Ausbilden einer Leiterschleife (7) mit einer oder mehreren Windungen auf einer Seite eines verformbaren Substrats (8) derart, dass die Leiterschleife zunächst ein inneres (10) und ein äusseres Ende (16) aufweist, wobei das innere Ende innerhalb und das äussere Ende ausserhalb der Leiterschleife liegt; Verlängern der Leiterschleife ausgehend vom äusseren Ende um ein vorbestimmtes Stück (12), das bzgl. der Leiterschleife nach aussen gerichtet ist; und Falten des Substrats zwischen dem verlängerten äusseren Ende (11) und dem äusseren Ende derart, dass das verlängerte äussere Ende nach dem Falten über dem Bereich des Substrats liegt, der durch das Innere der Leiterschleife definiert wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von kontaktierbaren Leiterschleifen für Transponder
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von kontaktierbaren Leiterschleifen für Transponder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie auf ein Verfahren zum Herstellen von Transpondern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 18.
In vielen Bereichen des öffentlichen Lebens werden in den letzten Jahren verstärkt RFID-Systeme zur Identifikation von beliebigen Objekten verwendet. Der Term RFID steht hierbei für Radio-Frequency-Identification und bezeichnet eine Identifikation mittels Radiowellen.
Ein RFID-System besteht immer aus zwei Komponenten: einem Auswertegerät, das als Lese- und/oder Schreib-Einheit ausgebildet sein kann, und einem Transponder, der die zur Identifikation verwendeten Daten trägt.
Die am weitesten verbreitete Anwendung von Transpondern sind kontaktlose Chipkarten, die heutzutage überwiegend als Zahlungsmittel in Form von Scheckkarten, oder als Zugangskontrollmittel in Form von Zugangstickets oder Firmenausweisen verwendet werden. Kontaktlose Chipkarten gestatten eine einfache Handhabung, sind robust ausgestaltet und weisen somit eine geringe Störanfälligkeit auf, und bieten eine Reihe interessanter Möglichkeiten in der Anwendung.
Die derzeit gefertigten kontaktlosen Chipkarten enthalten auf einem Substrat, das üblicherweise die Größe einer Scheckkarte aufweist, einen kleinflächigen Chip und ein Koppelelement. Das Koppelelement wird entweder als Dipol für eine überwiegend kapazitive Kopplung, oder als Leiterschleife für eine überwiegend induktive Kopplung ausgebildet. Während die kapazitive Kopplung sich in aller Regel nur für geringe Abstände der kontaktlosen Chipkarte von einem Auswertegerät eignet, da ansonsten bei realistischen Koppelkapazitäten hohe Spannungen erforderlich wären, bietet die induktive Kopplung den Vorteil, in Resonanz betrieben werden zu können. Hierzu wird die Leiterschleife mit einer Kapazität zu einem Schwingkreis verschaltet, der auf die Arbeitsfrequenz der kontaktlosen Chipkarte abgestimmt ist.
Des weiteren wird bei der Anwendung von kontaktlosen Chipkarten in der Regel die zum Betrieb der Chipkarte benötigte Energie über das Koppelelement kontaktlos zur Chipkarte übertragen, so daß die kontaktlose Chipkarte nicht über eine eigene Spannungsquelle verfügen muß und sich insbesondere außerhalb des Wirkungsbereichs eines Auswertegeräts völlig passiv verhält.
Bei den derzeit gebräuchlichen kontaktlosen Chipkarten mit induktiver Kopplung, bei denen eine Leiterschleife die Funktion des Koppelelementes übernimmt, wird ein Chip oder ein Chipmodul über entsprechende Kontakte mit der Leiterschleife verbunden, um somit mit der Außenwelt kommunizieren zu können. Zur Erzielung dieser elektrischen Verbindung zwischen Leiterschleife und Chip bzw. Chipmodul wurden bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen.
Fig. 3 zeigt ein Substrat 8, das beispielsweise die Größe einer Scheckkarte aufweist, mit einer Leiterschleife 7. Ein Chipmodul 1 , umfassend einen Chip 5 mit Anschlußflächen 6, wird über externe Kontakte 2 des Chipmoduls 1 mit Kontaktanschlüssen 3 der Leiterschleife 7 elektrisch leitend verbunden, wobei die externen Kontakte 2 über Kontaktelemente 4 mit den Anschlußflächen 6 des Chips 5 verbunden sind. Wie in Fig. 3 verdeutlicht ist, kann anstelle des Chipmoduls 1 ein "nackter" Chip 5 mit der Leiterschleife 7 verbunden werden.
Hierbei werden eine oder mehrere Windungen der Leiterschleife 7 überkreuzt, um das Chipmodul 1 bzw. den nackten Chip 5 mit einem inneren und einem äußeren Ende der Leiterschleife 7 zu verbinden. Bei Verwendung des Chipmoduls 1 erfolgt das Überkreuzen einer oder mehrerer Windungen durch das Gehäuse des Moduls 1 , was eine Isolierung der überkreuzten Windungen bewirkt. In einer anderen Variante kann der nackte Chip 5 selbst auf die zu überkreuzenden Windungen aufgeklebt werden. Wahrend die Herstellung eines Chipmoduls 1 zeit- und kostenaufwendig ist, muß ein nackter Chip 5 zum Schutz vor mechanischen, elektrischen oder thermischen Einflüssen nach Erstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterschleife 7 in der Regel mittels einer Vergußmasse eingekapselt werden
Fig 4 zeigt eine weitere Möglichkeit zum Uberkreuzen einer oder mehrerer Windungen einer Leiterschleife 7 auf einem Substrat 8 gemäß dem Stand der Technik Ein inneres Ende 10 der Leiterschleife 7 wird mit einem ersten Kontaktanschluß 3 verbunden, der in dem durch die innerste Windung definierten Bereich liegt Des weiteren wird ein äußeres Ende 16 der Leiterschleife 7 über ein Verbindungselement 9 mit einem zweiten Kontaktanschluß 3 verbunden, der ebenfalls in dem durch die innerste Windung definierten Bereich hegt, so daß ein Chipmodul 1 über externe Kontakte 2 mit den Kontaktanschlussen 3 elektrisch leitend verbunden werden kann Anstelle des Chipmoduls 1 kann auch ein nackter Chip 5, wie in Fig 4 verdeutlicht ist, über Kontaktelemente 4 mit der Leiterschleife 7 verbunden werden Des weiteren kann ein nackter Chip 5 mittels Fiip-Chip-Prozeß derart auf das Substrat 8 aufgebracht werden, daß dessen Anschlußflachen 6 den Kontaktanschlussen 3 gegenüberliegen
Das Verbindungselement 9 wird entweder auf der Oberflache des Substrats 8 ausgebildet, auf der sich die Leiterschleife 7 befindet, oder auf der gegenüberliegenden Oberflache Diese beiden Möglichkeiten werden in den Fig 5 und 6 naher erläutert
Fig 5 illustriert das Prinzip, wie die zu uberkreuzenden Windungen der Leiterschleife 7 zur Vermeidung von Kurzschlüssen beispielsweise mittels eines Lacks 19 oder durch Eloxieren isoliert werden Somit kann das Verbindungselement 9 durch Uberkreuzen der derart isolierten Windungen auf der Oberflache des Substrats 8 ausgebildet werden, auf der sich die Leiterschleife 7 befindet Als Verbindungselement 9 wird beispielsweise ein Silberleitkleber verwendet Ein wesentlicher Nachteil hie'bei ist, daß das Verbindungselement 9 sehr präzise ausgebildet werden muß, um einen etwaigen Kurzschluß in anliegenden Bereichen zu vermeiden.
Fig. 6 illustriert das Prinzip einer Durchkontaktierung, wobei das Verbindungselementes 9 auf der Oberfläche des Substrats 8 ausgebildet wird, die der Oberfläche, auf der sich die Leiterschleife 7 befindet, gegenüberliegt. Um hierbei eine elektrische Verbindung zwischen dem äußeren Ende 16, sowie dem zweiten Kontaktanschluß 3 und dem Verbindungselement 9 herzustellen, muß das Substrat 8 durchkontaktiert werden. Dies erfolgt gemäß dem Stand der Technik beispielsweise mittels Ätzen.
Ein wesentlicher Nachteil hierbei ergibt sich aus der Notwendigkeit, das Verbindungselement 9 auf der "Rückseite" des Substrats 8 auszubilden, wodurch lange Prozeßzeiten und zusätzliche Kosten entstehen. Des weiteren stellt die Durchkontaktierung aufgrund einer hohen Anforderung an die Genauigkeit des Arbeitsschrittes eine zusätzliche Unsicherheit im Herstellungsprozeß dar.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik und obenstehenden Nachteilen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, einfach, schnell und kostengünstig kontaktierbare Leiterschleifen für Transponder herzustellen, wobei insbesondere ein Schutz eines an die Leiterschleife ankon- taktierten Chips vor chemischen, elektrischen, mechanischen und thermischen Einflüssen bereitgestellt werden soll.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 18 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Uπteransprüche.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Leiterschleifen für Transponder auf Substraten ausgebildet, die um ein anwendungsspezifisches Stück verlängert sind, was nachstehend genauer erläutert wird. Als Substrat können beispielsweise organische Polymere, Papier, Stoffgewebe und insbesondere Mi- schungen aus diesen Materialien verwendet werden Für den Fall, daß der Transponder als kontaktlose Chipkarte Anwendung finden soll, weist das entsprechende Substrat vorzugsweise die Abmessungen einer gebräuchlichen Scheckkarte auf Die Leiterschleifen umfassen jeweils ein oder mehrere Windungen und werden vorzugsweise ausgehend von einem inneren Ende, beispielsweise entlang den Seiten des Substrats, zu einem äußeren Ende hin ausgebildet Somit erhalt die Leiterschleife vorzugsweise eine rechteckige Form, sie kann aber ebenfalls in einer anderen geometrischen Form, in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des erfindungsge- maßen Transponders, ausgebildet werden
Wenn die Leiterschleife zwei oder mehr Windungen umfaßt, wird sie vorzugsweise ausgehend von ihrem äußeren Ende um ein Stuck verlängert, das mindestens die Lange des Abstandes zwischen äußerster und innerster Windung aufweist und bezüglich des Inneren der Leiterschleife nach außen gerichtet ist, wodurch ein neues, verlängertes äußeres Ende ausgebildet wird Für den Fall, daß die Leiterschleife nur eine Windung umfaßt, erfolgt die Verlängerung um ein Stuck, das mindestens die Lange des Abstandes zwischen äußerem Ende und innerem Ende aufweist
Gemäß einer besonderen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung wird das Substrat in einem weiteren Schritt entlang einer Linie, die vorzugsweise zwischen dem verlängerten äußeren Ende und dem äußeren Ende hegt, derart gefaltet, daß das verlängerte äußere Ende nach dem Falten über dem Bereich des Substrats egt, der durch das Innere der Leiterschleife definiert ist Somit werden die Windungen der Leiterschleife nur von dem verlängerten Stuck uberkreuzt Des weiteren kann die Linie, entlang der das Substrat gefaltet wird, eine vorgefertigte Kante sein, die beispielsweise perforiert, geritzt oder eingeprägt wurde, um somit das Falten zu erleichtern
Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung egt die Linie, an der das Substrat gefaltet wird, in der Mitte des Substrats, so daß nach dem Falten ein gefaltetes Substrat einheitlicher Dicke entsteht Soll das gefaltete Substrat die Abmessungen einer gebräuchlichen Scheckkarte aufweisen, so weist das zu faltende Substrat vorzugsweise die doppelte Lange einer Scheckkarte auf In anderen Varianten kann das Substrat derart gefaltet werden, daß beispielsweise nur der Bereich, der durch die Leiterschleife definiert ist, oder der Bereich, auf den ein Chip aufgebracht wird, von dem gefalteten Substrat eingeschlossen wird
Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Substrat derart gefaltet, daß in dem gefalteten Substrat das innere Ende und das verlängerte äußere Ende der Leiterschleife einander gegenüberliegen, so daß ein Chip, dessen beide Oberflachen als Anschlußflachen ausgebildet sind, unmittelbar kontaktiert werden kann Ein wesentlicher Vorteil eines derartigen Kontaktierens hegt dann, daß der Chip vor dem Falten ohne komplizierte Justierverfahren auf das innere Ende der Leiterschleife aufgebracht werden kann und daß bei der Kontaktie- rung mit dem verlängerten äußeren Ende aufgrund der hohen Genauigkeit beim Falten wiederum ein kompliziertes Justierverfahren vermieden wird
Bei der Verwendung von derzeit gebrauchlichen Chips, die ihre Anschlußflachen auf einer "aktiven" Seite aufweisen, kann in dem Bereich, der durch das Innere der Leiterschleife definiert ist, eine derart bemessene Kontaktflache aufgebracht werden, daß sowohl die zu kontaktierende Anschlußflache des Chips als auch das verlängerte äußere Ende der Leiterschleife nach dem Falten mit dieser Kontaktflache e- lektπsch leitend verbunden werden können Des weiteren können Chip- Kontaktelemente-Einheiten verwendet werden, die jeweils einen Chip und mindestens ein Kontaktelement aufweisen, wobei die Kontaktelemente mit dem inneren Ende und dem verlängerten äußeren Ende elektrisch leitend verbunden werden
Die wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung hegen dann, daß nur noch auf einer Oberflache des Substrats gearbeitet wird, so daß Durchkontaktierungen vermieden werden Insbesondere wird ein hochgenaues Verfahren zum Herstellen von kontaktierbaren Leiterschleifen für Transponder bereitgestellt, das ermöglicht, auf einfache und schnelle Art und Weise kontaktierbare Leiterschleifen bereitzustellen Des weiteren kann durch das Falten eines Substrats eine Kapselung des Chips und/oder der Leiterschleife des Transponders erfolgen, wodurch ein Schutz vor chemischen, elektrischen, mechanischen und thermischen Einflüssen bewirkt wird
Das vorgeschlagene Verfahren kann bei der Herstellung kontaktloser Chipkarten angewendet werden Des weiteren kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bei der Herstellung von Transpondern, die beispielsweise als Sicherungsetiketten Verwendung finden, auf einem transparenten Substrat eine ebenfalls transparente Leiterschleife aus einem leitfahigen, durchsichtigen Material, beispielsweise aus In- dium-Zinn-Oxid (ITO), ausgebildet werden Somit wird ein Transponder hergestellt, der mit Ausnahme des verwendeten Chips quasi transparent ist Derartige Transponder ermöglichen bei einer Verwendung als Sicherungsetiketten beispielsweise, daß nach einem Verkauf eines zu sichernden Objektes ein Entfernen des Sicherungsetikettes überflüssig wird Für den Fall, daß die Leiterschleife sichtbar bleiben soll, um somit das Vorhandensein eines Sicherungsetikettes auf dem zu sichernden Objekt zu verdeutlichen, kann die Leiterschleife beispielsweise nur zum Teil aus einem leitfahigen, durchsichtigen Material, beispielsweise aus Indium-Zinn- Oxid (ITO), ausgebildet werden
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können kartenformige Transponder hergestellt werden, die beispielsweise in Form eines Aufklebers Anwendung finden
Insbesondere kann das Substrat eines erfindungsgemaßen Transponders vorzugsweise Femt-gefullt sein, um in einer Metallumgebung vorteilhaft zu funktionieren
Bevorzugte Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen naher erläutert Dabei zeigen die Zeichnungen im einzelnen
Fig 1 a eine schematische Ansicht einer Leiterschleife mit verlängertem äußeren Ende auf einem Substrat, Fig. 1 b eine schematische Seitenansicht zur Illustration eines Faltens des
Leiterschleifensübstrats gemäß Fig. 1 a;
Fig. 1 c eine schematische Seitenansicht eines gefalteten Leiterschleifensubstrats gemäß den Fig. 1 a und 1 b;
Fig. 2 schematische Seitenansichten von gefalteten Leiterschleifensubstraten gemäß Fig. 1 c mit ankontaktierten Chips;
Fig. 3 u. 4 schematische Ansichten von Leiterschleifen mit ankontaktierten Chipmodulen bzw. Chips auf einem Substrat gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 5 u. 6 schematische Seitenansichten von Leiterschleifen mit ankontaktierten Chipmodulen bzw. Chips auf einem Substrat gemäß dem Stand der Technik.
Die Fig. 1 a bis 1 c illustrieren beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von kontaktierbaren Leiterschleifen für Transponder. Fig. 1a zeigt ein verformbares Substrat 8 mit einer Leiterschleife 7, die ein inneres Ende 10 und ein äußeres Ende 16 aufweist, wobei das innere Ende 10 innerhalb und das äußere Ende 16 außerhalb der Leiterschleife 7 liegt, sowie ein verlängertes äußeres Ende 11. Im vorliegenden Beispiel weist die Leiterschleife zwecks Klarheit der Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei Windungen auf.
In einem ersten Schritt wird die Leiterschleife 7 auf dem Substrat 8 ausgebildet. Dies kann durch ein kontinuierliches "Wickeln" der Windungen ausgehend von einem der beiden Enden 10, 16 hin zum anderen Ende 16, 10 erfolgen. Hierbei kann, wie in Fig. 1a angedeutet, die Leiterschleife 7 entlang den Seiten des Substrats 8 vorzugsweise in rechteckiger Form ausgebildet sein. Sie kann aber ebenfalls andere geometrische Formen in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transponders aufweisen. Die Leiterschleife 7 wird in einem weiteren Schritt ausgehend vom äußeren Ende 16 um ein Stuck 12 verlängert, das mindestens die Lange des Abstandes zwischen äußerster und innerster Windung aufweist und bezuglich der Leiterschleife 7 nach außen gerichtet ist Im dargestellten Beispiel ist die Leiterschleife 7 ausgehend von Punkt 16 um ein Stuck 12 verlängert worden, so daß ein neues, verlängertes äußeres Ende 11 ausgebildet wird
An dem verlängerten äußeren Ende 11 und dem inneren Ende 10 sind zwecks Klarheit der Darstellung Kontaktanschlusse 3 ausgebildet
Wie in Fig 1 a gezeigt, kann das Substrat 8 entlang einer Linie 13 in zwei unterschiedliche Teile der Langen 17 und 18 aufgeteilt werden Der Teil der Lange 17 umfaßt die Leiterschleife 7 mit innerem Ende 10 und äußerem Ende 16 In dem Teil der Lange 18 egt das verlängerte äußere Ende 1 1 Die Linie 13 hegt vorzugsweise zwischen dem verlängertem äußeren Ende 11 und dem äußeren Ende 16, wobei das Substrat 8 entlang dieser Linie derart gefaltet wird, daß das verlängerte äußere Ende 11 nach dem Falten über dem Bereich des Substrats 8 liegt, der durch das Innere der Leiterschleife 7 definiert ist Die Windungen der Leiterschleife 7 werden hierbei nur von dem verlängerten Stuck der Lange 12 gekreuzt Des weiteren kann die Linie 13 eine vorgefertigte Kante sein, die beispielsweise perforiert, geritzt oder eingeprägt wurde, um somit das Falten zu erleichtern
Des weiteren sind in Fig 1 a mit den Bezugszeichen Ib und Ic Linien gekennzeichnet, entlang denen Schnitte zur Erstellung der schematischen Seitenansichten gemäß den Fig 1 b und 1 c durchgeführt wurden, wobei die angebrachten Pfeile die jeweilige Blickrichtung darstellen
Fig 1 b illustriert, wie das Substrat 8 entlang der Linie 13 in Richtung des Pfeiles 14 gefaltet wird, wobei die uberkreuzten Leiterschleifenwindungen beispielsweise durch ein entsprechendes Eloxieren oder Auftragen eines Lackes isoliert werden Hier- durch sollen Kurzschlüsse zwischen den uberkreuzten Leiterschleifenwindungen und dem verlängerten Stuck der Lange 12 vermieden werden
Fig 1 c zeigt ein gemäß Fig 1 b gefaltetes Substrat 8 mit einer Leiterschleife 7, wobei inneres Ende 10 und äußeres Ende 11 jeweils als Kontaktanschlusse 3 ausgebildet
Wie die Fig 1 a bis 1 c zeigen, hegt ein wesentlicher Vorteil der vorhegenden Erfindung dann, daß zur Herstellung einer kontaktierbaren Leiterschleife 7 ausschließlich auf einer Seite des Substrats 8 gearbeitet wird Somit entfallt das gemäß dem Stand der Technik übliche Durchkontaktieren
Des weiteren kann das Substrat 8 vorzugsweise Femt-gefullt sein, um in einer Metallumgebung vorteilhaft zu funktionieren
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Kapselung, beispielsweise eines Chips (nicht gezeigt) oder der Leiterschleife 7, erreicht werden, was zum Schutz dieser Elemente vor chemischen, elektrischen, mechanischen und thermischen Einflüssen beitragt Hierzu ergeben sich bezüglich der Gesamtlange des Substrats 8 mehrere Möglichkeiten In einer bevorzugten Ausfuhrungsform kann die Lange 17 der Lange 18 entsprechen, so daß das Substrat 8 in der Mitte gefaltet wird und somit nach dem Falten eine einheitliche Dicke aufweist Des weiteren kann die Leiterschleife 7 derart ausgebildet sein, daß sie nicht die komplette Flache des Teils der Lange 17 einnimmt, so daß die Lange 18 derart gewählt werden kann, daß nach dem Falten nur die komplette Leiterschleife 7 abgedeckt ist Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform kann die Lange 18 auch so gewählt werden, daß nach dem Falten des Substrats 8 nur ein Bereich der Leiterschleife 7 abgedeckt ist, auf den ein zu kontaktierender Chip (nicht gezeigt) aufgebracht wird
Das obenstehend beschriebene Verfahren eines Faltens von Substraten 8 mit Leiterschleifen 7 für Transponder kann gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung ebenfalls zum Herstellen kontaktierbarer Leiterschleifen 7 für kontaktlose Chipkarten verwendet werden Hierbei weist die Große des Teils der Lange 17 des Substrats 8 vorzugsweise die Große des Kartenkorpers einer gebräuchlichen kontaktlosen Chipkarte auf, der entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anwendung um eine bestimmte Lange 18 verlängert wird
In Fig 2 werden drei Möglichkeiten d bis c3 angedeutet, die illustrieren, wie ein Chip 5, aufweisend Anschlußflachen 6, mit Kontaktanschlussen 3 von innerem Ende
10 und verlängertem äußeren Ende 11 einer Leiterschleife (nicht gezeigt) auf einem gemäß Fig 1 c gefalteten Substrat 8 elektrisch leitend verbunden werden kann
Fig 2 (d ) illustriert, wie auf dem Substrat 8 im Inneren der Leiterschleife (nicht gezeigt) eine Kontaktflache 15 aufgebracht wird und das Substrat 8 derart gefaltet ist, daß das verlängerte äußere Ende 11 auf einem Teil der Kontaktflache 15 aufliegt Hierbei kann das verlängerte äußere Ende 1 1 beispielsweise mittels Kleben, Loten oder Schweißen mit dieser Kontaktflache 15 verbunden werden
Der Chip 5 kann in einem weiteren Schritt mit seiner aktiven Seite derart auf das Substrat 8 aufgebracht werden, daß die Anschlußflachen 6 mit der Kontaktflache 15 und dem Kontaktanschluß 3 des inneren Endes 10 gegenüberliegen und mit diesen elektrisch leitend verbunden werden können
Fig 2 (c2) illustriert ein gefaltetes Substrat 8, bei dem das verlängerte äußere Ende
11 und das innere Ende 10 nach dem Falten übereinander hegen Der Chip 5, dessen beide Oberflachen als Anschlußflachen 6 ausgebildet sind, kann in einem weiteren Schritt zwischen die Kontaktanschlusse 3 des verlängerten äußeren Endes 11 und des inneren Endes 10 gebracht werden, wobei eine elektrische Verbindung mit der nicht gezeigten Leiterschleife hergestellt wird
Ein wesentlicher Vorteil dieser Möglichkeit hegt in der Große der Anschlußflachen 6 des Chips 5, die einen geeigneten Lichtschutz für den Chip 5 bieten Des weiteren werden aufwendige Justierveifahren durch den prinzipiell hochgenauen Faltprozeß vermieden.
Fig. 2 (c3) illustriert, wie eine Chip-Kontaktelemente-Einheit, bestehend aus einem Chip 5 mit Anschlußflächen 6 sowie angebrachten Kontaktelementen 4, verwendet werden kann. Hierbei werden die Kontaktelemente 4 mit den Kontaktanschlussen 3 des verlängerten äußeren Endes 11 und des inneren Endes 10 der nicht gezeigten Leiterschleife elektrisch leitend verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Kontaktanschlusse 3 derart ausgebildet, daß sie mindestens eine Höhe aufweisen, die der Höhe des Chips 5 mit den Anschlußflächen 6 entspricht. Somit kann eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen 4 und den Kontaktanschlussen 3 bereits durch ein Zusammenpressen des gefalteten Substrats 8 erfolgen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von kontaktierbaren Leiterschleifen für Transponder, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Ausbilden einer Leiterschleife mit mindestens einer Windung auf einer Seite eines verformbaren Substrats derart, daß die Leiterschleife zunächst ein inneres und ein äußeres Ende aufweist, wobei das innere Ende innerhalb und das äußere Ende außerhalb der Leiterschleife liegt;
Verlängern der Leiterschleife ausgehend vom äußeren Ende um ein vorbestimmtes Stück, das bzgl. der Leiterschleife nach außen gerichtet ist; und
Falten des Substrats zwischen dem verlängerten äußeren Ende und dem äußeren Ende der Leiterschleife derart, daß das verlängerte äußere Ende nach dem Falten über dem Bereich des Substrats liegt, der durch das Innere der Leiterschleife definiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife zwei oder mehr Windungen umfaßt, daß das vorbestimmte Stück mindestens die Länge des Abstandes zwischen einer äußersten und einer innersten Windung aufweist und die Leiterschleifenwindungen nach dem Falten nur von dem verlängerten Stück gekreuzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen kreisförmig ausgebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen in rechteckiger Form entlang den Seiten des Substrats ausgebildet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in der Mitte gefaltet wird und somit nach dem Falten eine einheitliche Dicke aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat derart gefaltet wird, daß nach dem Falten die komplette Leiterschleife abgedeckt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat derart gefaltet wird, daß nach dem Falten nur ein Bereich der Leiterschleife abgedeckt ist, auf den ein zu kontaktierender Chip aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das verlängerte äußere und das innere Ende nach dem Falten übereinander liegen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat im Inneren der Leiterschleife eine Kontaktfläche aufgebracht wird und das verlängerte äußere Ende nach dem Falten derart auf der Kontaktfläche aufliegt, daß ein Chip über diese Kontaktfläche elektrisch leitend mit der Leiterschleife verbunden werden kann.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Falten entlang einer vorgefertigten Kante erfolgt.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Kante durch Perforieren ausgebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Kante durch Ritzen ausgebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Kante durch Einprägen ausgebildet wird.
14.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife teilweise oder komplett aus einem optisch transparenten, elektrisch leitfähigen Material ausgebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Material Indium-Zinn-Oxid (ITO, Indium Tin Oxide) ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Material ein transparenter Leiter auf Basis eines stark leitenden Elektrolyts ist.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Material ein transparenter Leiter auf Basis eines stark leitenden Polymers ist.
18. Verfahren zum Herstellen von Transpondern,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen Anschlußflächen der jeweiligen Chips und inneren und äußeren Enden der jeweiligen Leiterschleife die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- Ausbilden einer kontaktierbaren Leiterschleife mit mindestens einer Windung auf einer Seite eines verformbaren Substrats durch Verlängern der Leiterschleife ausgehend von dem äußeren Ende und anschließendes Falten des Substrats derart, daß das verlängerte äußere Ende nach dem Falten über dem Bereich des Substrats liegt, der durch das Innere der Leiterschleife definiert wird und wobei die Leiterschleifenwindungen nur von dem verlängerten Stück gekreuzt werden.
Isolieren der überkreuzten Leiterschleifenwindungen; Aufbringen des Chips auf das Substrat; und
Verbinden der Anschlußflächen des Chips mit dem inneren und dem verlängerten äußeren Ende der Leiterschleife.
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