WO2007110264A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von rfid-smart-labels oder smart-label-inlays - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von rfid-smart-labels oder smart-label-inlays Download PDF

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straps
band
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Ralf Wolfgang God
Gerald Niklas
Stefan Wilhelm
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Mühlbauer Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing RFID smart labels or smart label inlays, in which a large number of RFID straps are connected to a large number of antennas in succession, in accordance with the preambles of patent claims 1 and 16 .
  • the RFID chips are often mounted directly on an antenna arranged on a web or tape.
  • the RFID chips are installed as chip modules, interposers or flip-chip bridges, pre-assembled as so-called straps, as a whole unit on the antennas, which in turn are already arranged on webs.
  • US 2004/0194876 A1 which describes a method for connecting chip modules with antennas arranged on webs, in which a carrier tape equipped with the antennas and a carrier tape equipped with the chip modules are brought one above the other.
  • the chip modules are then detached from their carrier tape by moving the chip module carrier tape around a sharp edge.
  • the detached chip module like the subsequent chip modules, is mounted on the antenna carrier belt at positions assigned to them, which correspond to the positions of the antennas on the further carrier belt.
  • a so-called RFID inlay also called a smart label inlay, is created by mounting the straps on the antenna assigned to them on the antenna carrier strip or called RFID transponder inlay.
  • This RFID inlay is usually processed further with conversion machines to self-adhesive smart labels, RFID tickets etc.
  • the strap equipped with the RFID chip is made from various substrate materials. Metal-based, polymer-based or paper-based substrate materials are used for this.
  • the actual connection surfaces of the RFID straps consist, for example, of silver conductive paste, electrically conductive ink, copper, aluminum, etc., which are applied to strip-like polymer material or paper material and represent an electrically conductive material.
  • connection can be used to establish an electrically conductive connection between the antennas and the straps applied to the antenna carrier tape, for example by means of a thermosensitive conductive adhesive, a soldering process, laser welding or thermocompression. Alternatively, a crimp or clinch method can be used as the mechanical connection type.
  • RFID straps are often produced in such a way that electrically conductive enlarged connection areas are first applied to a strap substrate band made of metal or polymer material, on which the RFID chips are then arranged.
  • the RFID chips are placed on the connection surfaces by means of the flip-chip method and electrically connected to them.
  • the straps or chip modules created in this way with a total of two enlarged connection areas serve to make it easier to establish contact with the connection areas of the antennas arranged on the antenna band during and after the transmission process of the straps.
  • the RFID straps are usually arranged in rows on a strap substrate band, which is arranged in a roll form and is brought over the antenna band by unrolling the substrate band.
  • the RFID straps are separated for individual mounting of the straps on the antennas and the antenna band by means of a punching or cutting process out of the substrate band. This results in a time delay of the entire assembly process, since such a separating step in comparison to the remaining method steps within such a device is more time-consuming, not least because of the short-term stopping of the strap substrate band during this Punching process.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for producing RFID smart labels or RFID smart label inlays, in which a higher throughput of the entire production system can be achieved.
  • An essential point of the invention is that in a method for producing RFID smart labels or smart label inlays, in which a large number of RFID straps and a large number of antennas are connected in succession, the first step is RFID straps arranged on a strap substrate band are isolated and mounted on a substrate band for the smart labels or smart label inlays to be produced, and in a subsequent second step the antennas are then mounted on the substrate band and on first connection surfaces of the RFID straps in this way be that the first connection pads of each RFID straps electrically contact second connection pads of the antennas assigned to the RFID straps. So it won't be
  • the strap assembly according to the first step of the method according to the invention is now carried out independently of the antenna web feed according to the second step of the method according to the invention, so that there is no mutual dependency and therefore no time-limiting factor due to a separation step.
  • the antennas can now advantageously be produced inline in a preceding process step, for example by applying them to an antenna tape to be fed to the main substrate tape, and simultaneously separating the straps and applying them to the main substrate tape at the same time.
  • the consequence of this is that the production times per smart label or smart label inlay can be reduced and the entire production device thus has a higher throughput.
  • the antennas which are already manufactured before they are fed onto the main substrate band, are either manufactured inline, that is to say continuously at the speed of their feeding to the main substrate band, or can be fed to the substrate band as finished antenna products at any feeding speed.
  • the straps preassembled on the main substrate strip before the antennas are fed have enlarged connection areas in comparison with conventional RFID chips in order to come into electrical contact with the connection areas of the antennas to be applied during the placement of the antennas.
  • An electrically conductive connection then takes place between the connection surfaces of the straps on the one hand and the antennas on the other hand.
  • the RFID straps are mounted on the substrate tape at a predetermined distance from one another, which is synchronized with an intended distance of the antennas to be applied later. This can be caused by the running speed of the strap substrate tape and / or the main substrate band are also influenced.
  • the synchronization of the distances is preferably carried out by comparing optical recording data of the RFID strap positions on the substrate band and data of the intended positions of the antennas on the substrate band.
  • the substrate tape is removed as an auxiliary carrier tape from the smart labels or smart label inlays produced thereby.
  • the smart labels or smart label inlays can be punched out and removed from the substrate tape as self-adhesive smart labels or smart label inlays.
  • an adhesive layer is applied to an overhead side of the RFID straps, which is used to fasten the antennas that are subsequently to be mounted.
  • the adhesive layer can be heated after or before the strap is installed.
  • the RFID straps have an adhesive layer on their underside for attaching the RFID straps to the substrate tape, this adhesive layer being applied to the substrate tape before it is mounted.
  • this can also be carried out or supported by means of an adhesive layer previously applied in places on the substrate tape for fastening the straps.
  • the substrate tape can be designed to be self-adhesive over its entire surface, so that the antennas can be laminated onto this self-adhesive substrate tape under pressure without the action of heat.
  • FIG. 1 shows in a first schematic representation the basic principle of parallelization according to the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a manufacturing device for carrying out the method according to the invention in accordance with a basic basic structure
  • FIG. 3 is a schematic side view of the structure of a possible RFID
  • Fig. 4 in a schematic side view of the structure of a device for
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a further structure of an RFID strap for its use in a device, as shown in FIG. 6;
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a structure of a further device for carrying out the method according to the invention in accordance with a second embodiment
  • Fig. 7 shows a schematic side view of the structure of a further device for performing the method according to the invention according to a third embodiment.
  • FIG 1 shows the basic principle of parallelization in accordance with the method according to the invention.
  • FIG. 2 a device which shows the basic principle of the method according to the invention is shown in a schematic side view.
  • a main substrate tape 1 is unwound from a roll 2 and wound onto a roll 3.
  • the substrate tape is deflected via a roller 4.
  • the device has a device for separating and applying an RFID strap.
  • This device 5 comprises a strap substrate tape 5a, which is deflected via the deflection rollers 6 and 7 and separated out of the tape 5a by means of a separating device 8 and applied to a roll for transfer to the substrate tape 1.
  • the substrate strip 1 shown enlarged under reference number 10 has a plurality of successive RFID straps 11 with predeterminable spacings.
  • the distances of the RFID straps on the roll 9 are measured by means of an optical sensor 12 and compared for synchronization with the distances of the antennas to be subsequently applied, with the running speed of an antenna web and the distances between the antennas arranged thereon.
  • an antenna tape 15 is unwound from an unwinding roller 13 and fed to the substrate tape 1 via a deflection roller 16 and further rollers 17, 18, the antennas either being applied to the antenna tape in a previous time-independent production step are or are produced inline depending on the running speed of the antenna band 15.
  • connection areas of the RFID straps are in electrically conductive contact with connection areas of the RFID straps 11 arrive.
  • permanent contacting takes place, for example, by means of a hot-melt adhesive under pressure by means of bands 22, 23 and rollers 24.
  • FIG. 3 shows the possible structure of an RFID strap for use in the method according to the invention in a schematic cross-sectional representation or side view.
  • This RFID strap is suitable for being used in a device for implementing the method according to the invention in accordance with a first embodiment of the invention, as is shown in FIG. 4.
  • the RFID strap 11 has an electrically insulating substrate band 25 on which two connection surfaces 26 are arranged. These electrically conductive connection areas are occupied by the RFID chip, the connection areas 27 of which are in electrical contact with the connection areas 26.
  • a conductive adhesive tape 28 with an insulating protective tape 29 arranged thereon is arranged on the top side of the RFID strap.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a device for carrying out the method according to the invention in accordance with a first embodiment of the invention.
  • the same and equivalent components are provided with the same reference numerals.
  • An auxiliary carrier tape 1 a which can be silicone-coated, is used as the substrate tape.
  • the subcarrier belt which is shown enlarged with reference numeral 10a, has a width 30 which is based on the process requirements for simple processing or on the requirements of further processing.
  • the auxiliary carrier tape is preferably moved continuously along the arrow 31 and has the RFID straps with an intermediate distance 11 a after the passage has taken place under the strap mounting and supply device 5.
  • the adhesive applied to the auxiliary carrier tape 1 a for example by means of a dispensing method or a jet method, at least in places on the intended adhesive positions for the strap.
  • the protective tape 29 is pulled off at the top of the straps 11 and the adhesive 28 applied in layers is activated by means of a radiant heater.
  • the placement positions of the straps 11 on the auxiliary carrier tape 10a correspond to the spacing of the placement positions of the antennas 20 to be assembled later.
  • the pitch of the straps is identical to the pitch of the antenna connection positions.
  • a relevant synchronization of the distances takes place by means of the optical sensor 12, such as a camera.
  • the auxiliary carrier tape 1 a can either be pulled off again as it is carried out after deflection around a deflection roller 4a, or by means of one here punching process (not shown) are punched out.
  • the strap feed 33 in turn takes place with a substrate band or web, as represented by the reference numeral 34.
  • the antenna band 15 is shown in an enlarged representation with the reference symbol 35.
  • the left and right-hand portions of the antennas 20 are arranged in double rows on this antenna band, for example as a dipole antenna to be formed for contacting left and right-hand connection surfaces of the RFID straps 11.
  • the antennas are spaced 36 apart.
  • FIG. 5 shows, in a side or cross-sectional representation, a further possible structure of an RFID strap for its use in a method according to the invention in accordance with a second embodiment of the invention, as shown in FIG. 6.
  • This structure of the RFID strap does not have an adhesive layer arranged on the top side, but an adhesive layer 37 arranged on the underside, which is not conductive.
  • a removable electrically insulating protective tape 38 is arranged.
  • FIG. 6 shows a schematic lateral representation of the structure of the device for carrying out the method according to the invention in accordance with a second embodiment of the invention. Again, the same and equivalent components are provided with the same reference numerals.
  • the RFID straps are glued with their underside to an auxiliary carrier tape 1 b, which can be silicone-coated.
  • the adhesive is previously applied to the underside of the substrate or the substrate strip 25 of the RFID straps.
  • the protective tape 38 is pulled off the straps and the adhesive is briefly activated by means of a radiant heater.
  • the stripping positions of the straps on the auxiliary carrier tape 1b correspond to the distances to be synchronized of the striking positions of the antennas to be assembled later, as is shown in the enlarged representation of the substrate 10b.
  • the distances are again synchronized by means of optical sensors.
  • a conductive adhesive is applied to connection surfaces of the RFID straps 11 by means of a device 39.
  • the antennas 20 are then applied in a further step.
  • FIG. 7 shows a schematic side view of a device for carrying out the method according to the invention in accordance with a third embodiment of the invention.
  • a liner 1c, 10c is used, which has a self-adhesive surface (for example after a protective tape has been removed), this adhesive layer being able to be transferred to a further bonded layer.
  • the liner has at least the width 30 of the antenna band fed later.
  • the liner can also be self-adhesive, so that there is no need to pull off a protective tape.
  • the underside of the RFID straps 11 is glued to the liner, in front of the Placing the straps not only the protective tape of the liner but also the protective tape on the top of the RFID straps, as shown in FIG. 3, is pulled off. Now heating by means of a radiant heater of the adhesive layer 28 takes place.
  • the distances between the straps 11 and the antennas 20 are synchronized, for example by means of an optical sensor.
  • the antennas are then connected to the strap and the liner from above by applying pressure by means of a roller laminator 17, 18 in a cold lamination process, using an optionally applied conductive adhesive 42.
  • An electrically conductive connection then takes place between the antenna and strap connection areas in the connection process (see reference numerals 22, 23 and 24).
  • the material combination of liner, strap and antenna web is pressed together with temperature and pressure for a predeterminable time.
  • the smart labels (antennas and strap) are individually punched out and the residual material is drawn off and rolled up as a grid 41.
  • the self-adhesive RFID antennas produced in this way are fed to the rewinder 3.
  • the RFID straps can either have the adhesive layer on the upper side, as shown in FIG. 3, or a subsequent application of the conductive adhesive layer, as shown by the reference symbol 42.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Smart Labels oder Smart Label-Inlays, bei dem eine Vielzahl von RFID-Straps (11) mit einer Vielzahl von Antennen (20) aufeinanderfolgend verbunden werden wobei in einem ersten Schritt die auf einem Strap-Substratband (5a) angeordneten RFID-Straps (11) vereinzelt (8, 9) und auf einem Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) für die herzustellenden Smart-Labels oder Smart-Label-Inlays montiert werden, und in einem nachfolgenden zweiten Schritt die Antennen (20) auf das Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) und auf erste Anschlussflächen (26) der RFID-Straps (11) derart montiert werden, dass die Anschlussflächen (26) eines jeden RFID-Straps (11) zweite Anschlussflächen der dem RFID-Strap (11) zugeordneten Antennen (20) elektrisch kontaktieren oder die ersten Anschlussflächen (26) auf die zweiten Anschlussflächen zur elektrischen Kontaktierung positioniert und fixiert werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Smart-Labels oder Smart-Label-Inlays
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Smart- Labels oder Smart-Label-Inlays, bei dem eine Vielzahl von RFID-Straps mit einer Vielzahl von Antennen aufeinanderfolgend verbunden werden, gemäß den Oberbegriffen der Patent- ansprüche 1 und 16.
Für die Herstellung von Smart-Labels beziehungsweise RFID-T ranspondern werden häufig die RFID-Chips direkt auf eine auf einem Web bzw. Band angeordnete Antenne montiert. Alternativ werden die RFID-Chips als Chip-Module, Interposer oder Flip-Chip-Brücken, vor- montiert als sogenannte Straps, als gesamte Einheit auf die Antennen, die wiederum auf Webs bereits angeordnet sind, montiert. Dies wird beispielsweise in US 2004/0194876 A1 dargestellt, worin ein Verfahren zum Verbinden von Chip-Modulen mit auf Webs angeordneten Antennen beschrieben wird, bei dem ein mit den Antennen bestücktes Trägerband und ein mit den Chip-Modulen bestücktes Trägerband übereinander gebracht werden. Anschlie- ßend findet ein Ablösen der Chipmodule von ihrem Trägerband durch ein Herumführen des Chipmodul-Trägerbandes um eine scharfe Kante statt. Das abgelöste Chipmodul wird ebenso wie die darauffolgenden Chipmodule auf ihnen zugeordneten Positionen, die den Positionen der Antennen auf dem weiteren Trägerband entsprechen, auf dem Antennen- Trägerband montiert.
Durch die Montage der Straps jeweils auf die ihnen zugeordnete auf dem Antennenträger- band angeordnete Antenne entsteht ein sogenanntes RFID-Inlay, auch Smart-Label-Inlay oder RFID-T ransponderinlay genannt. Dieses RFID-Inlay wird üblicherweise mit Konvertierungsmaschinen zu selbstklebenden Smart-Labels, RFID-Tickets etc. weiterverarbeitet.
Der mit dem RFID-Chip bestückte Strap wird aus verschiedenen Substrat-Materialien herge- stellt. Hierfür werden Substratmaterialien auf Metallbasis, auf Polymer-Basis oder Papier- Basis verwendet. Die eigentlichen Anschlussflächen der RFID-Straps bestehen beispielsweise aus Silberleitpaste, elektrisch leitfähige Tinte, Kupfer, Aluminium etc., die auf streifenartigem Polymermaterial oder Papiermaterial aufgebracht werden und ein elektrisch leitfähiges Material darstellen.
Zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Antennen und den auf dem Antennen-Trägerband aufgetragenen Straps können verschiedene Verbindungsarten, wie beispielsweise mittels eines thermosensitiven Leitklebers, einem Lötvorgang, Laserschweißen oder Thermokompression verwendet werden. Alternativ kann als mechanische Verbindungsart ein Crimp- oder Clinch-Verfahren verwendet werden.
Häufig werden RFID-Straps derart hergestellt, dass auf einem Strap-Substratband aus Metall- oder Polymermaterial zunächst elektrisch leitfähige vergrößerte Anschlussflächen aufgetragen werden, auf weichen anschließend die RFID-Chips angeordnet werden. Die RFID- Chips werden hierbei mittels des Flip-Chip-Verfahrens auf den Anschlussflächen abgelegt und mit diesen elektrisch verbunden. Die hierdurch entstandenen Straps beziehungsweise Chip-Module mit insgesamt zwei vergrößerten Anschlussflächen dienen zu einer leichteren Kontaktfindung mit den Anschlussflächen der auf dem Antennenband angeordneten Antennen während und nach dem Übertragungsvorgang der Straps.
Vor der Übertragung der RFID-Straps auf das Antennenband sind die RFID-Straps üblicherweise reihenartig auf einem Strap-Substratband angeordnet, welches in Rollenform angeordnet ist und durch ein Abrollen des Substratbandes über das Antennenband gebracht wird. Zuvor findet eine Vereinzelung der RFID-Straps zur einzelnen Montage der Straps auf den Antennen und dem Antennenband mittels eines Stanz- oder Schneidvorganges aus dem Substratband heraus statt. Dies hat eine zeitliche Verzögerung des gesamten Montageablaufes zur Folge, da ein derartiger Vereinzelungsschritt im Vergleich zu den restlichen Verfahrensschritten innerhalb einer derartigen Vorrichtung zeitintensiver, nicht zuletzt aufgrund des hierdurch bedingten kurzzeitigen Anhaltens des Strap-Substratbandes während eines Stanzvorganges, ist.
Zudem ergibt sich bei der Platzierung derartig vereinzelter RFID-Straps auf dem Antennenband insbesondere im Hinblick auf die übereinander anzuordnenden Anschlussflächen der Antenne und des RFID-Straps das Problem der genauen Ablage der Straps auf dem Antennenband bei einem sich kontinuierlich fortbewegendem Antennenband, welches aufgrund des gewünschten hohen Durchsatzes der gesamten Vorrichtung angestrebt wird.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Smart-Labels beziehungsweise RFID-Smart-Label- Inlays zur Verfügung zu stellen, bei den/der ein höherer Durchsatz der gesamten Herstellungsanlage erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und vor- richtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 16 gelöst.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei einem Verfahren zur Herstellung von RFID-Smart-Labels oder Smart-Label-Inlays, bei dem eine Vielzahl von RFID-Straps und eine Vielzahl von Antennen aufeinanderfolgend verbunden werden, in einem ersten Schritt zuerst die auf einem Strap-Substratband angeordneten RFID-Straps vereinzelt und auf einem Substratband für die herzustellenden Smart-Labels oder Smart-Label-Inlays montiert werden und anschließend in einem nachfolgenden zweiten Schritt die Antennen auf das Substratband und auf erste Anschlussflächen der RFID-Straps derart montiert werden, dass die ersten Anschlussflächen eines jeden RFID-Straps zweite Anschlussflächen der den RFID-Straps zugeordneten Antennen elektrisch kontaktieren. Es werden also nicht die
Straps einem Antennenband und den darauf angeordneten Antennen sondern die Antennen einem Substratband, auf weiche die Straps zuvor angeordnet werden, zugeordnet. Dies hat zur Folge, dass die Antennen mit ihren Anschlussflächen auf den RFID-Straps mit ihren Anschlussflächen montiert werden, woraus sich vorteilhaft eine zeitliche Entkoppelung der bei- den Vorgänge Antennenwebzufuhr und Strapmontage ergibt. Denn bei einer automatischen Fertigung einer großen Anzahl von RFID-Smart-Labels beziehungsweise RFID- Transpondern war der maximal mögliche Durchsatz einer Herstellvorrichtung bisher dadurch limitiert, dass die RFID-Straps zunächst während des Inline-Vorganges vereinzelt werden mussten, woraus sich zumeist ein diskontinuierlicher Betrieb der gesamten Vorrichtung er- - A -
gab. Das heißt, selbst wenn die Antennen bisher auf dem Antennenband noch so eng platziert waren, wurde die Laufgeschwindigkeit des bisher verwendeten Antennenbandes durch den Vereinzelungsvorgang bei den Straps bestimmt. Demgegenüber wird nun die Strap- Montage gemäß dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zeitlich unabhängig von der Antennenwebzufuhr gemäß dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt, so dass keine gegenseitige Abhängigkeit und somit kein zeitlimitierender Faktor aufgrund eines Vereinzelungsschrittes vorhanden ist.
Vorteilhaft können die Antennen nun inline in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt ange- fertigt werden, indem sie beispielsweise auf ein dem Hauptsubstratband zuzuführenden Antennenband aufgetragen werden, und zeitlich parallel hierzu die Straps vereinzelt und auf dem Hauptsubstratband aufgetragen werden. Dies hat zur Folge, dass die Herstellungszeiten pro Smart-Label oder Smart-Label-Inlay reduziert werden können und somit die gesamte Herstellungsvorrichtung einen höheren Durchsatz aufweist.
Die Antennen, welche vor ihrer Zuführung auf das Hauptsubstratband bereits hergestellt werden, werden entweder inline, also fortlaufend mit der Geschwindigkeit ihrer Zuführung zu dem Hauptsubstratband gefertigt oder sind als fertige Antennenprodukte mit jeder beliebigen Zuführungsgeschwindigkeit dem Substratband zuführbar.
Die auf dem Hauptsubstratband vor der Zuführung der Antennen vormontierten Straps weisen gegenüber gewöhnlichen RFID-Chips vergrößerte Anschlussflächen auf, um mit den Anschlussflächen der aufzutragenden Antennen in elektrischen Kontakt während der Ablage der Antennen zu gelangen. Anschließend findet eine elektrisch leitfähige Verbindung zwi- sehen den Anschlussflächen der Straps einerseits und den Antennen andererseits statt. Bei einer derartigen Parallelisierung von einer Inline-Fertigung der Antennen und der Strap- Vormontage auf das Substratband ist es möglich, dass sowohl das zuzuführende Antennenband als auch das Substratband kontinuierlich fortbewegt werden, um einen höchstmöglichen Durchsatz der Herstellungsvorrichtung zu erhalten. Alternativ ist ein diskontinuierlicher Betrieb denkbar.
Die RFID-Straps werden auf dem Substratband in einem vorbestimmbaren Abstand zueinander montiert, der mit einem beabsichtigten Abstand der später aufzutragenden Antennen synchronisiert wird. Dies kann durch die Laufgeschwindigkeit des Strap-Substratbandes und/oder des Haupt-Substratbandes mitbeeinflusst werden.
Die Synchronisation der Abstände wird mittels eines Vergleichs von optischen Aufnahmedaten der RFID-Strap-Positionen auf dem Substratband und von Daten der beabsichtigten Po- sitionen der Antennen auf dem Substratband vorzugsweise durchgeführt.
Das Substratband wird als Hilfsträgersubstratband nach erfolgter Montage der RFID-Straps und der Antennen von den hierdurch hergestellten Smart-Labels beziehungsweise Smart- Label-Inlays abgezogen. Alternativ können die Smart-Labels beziehungsweise Smart-Label- Inlays freigestanzt werden und von dem Substratband als selbstklebende Smart-Labels bzw. Smart-Label-Inlays abgezogen werden.
Auf einer obenliegenden Seite der RFID-Straps wird vor der Montage der Straps eine Klebeschicht aufgetragen, die zur Befestigung der anschließend zu montierenden Antennen dient. Hierfür kann die Klebeschicht nach oder vor der Strapmontage erwärmt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die RFID-Straps auf ihrer untenliegenden Seite eine Klebeschicht zur Befestigung der RFID-Straps auf dem Substratband auf, wobei diese Klebeschicht vor ihrer Montage auf dem Substratband aufgetragen wird. Dies kann alternativ oder zusätzlich mittels einer zuvor auf dem Substratband stellenweiser aufgetragene Klebeschicht zur Befestigung der Straps ebenso durchgeführt beziehungsweise unterstützt werden.
Das Substratband kann über seine gesamte Oberfläche hinweg selbstklebend ausgebildet sein, so dass die Antennen unter Druckbeaufschlagung ohne Wärmeeinwirkung auf dieses selbstklebende Substratband auflaminiert werden können.
Eine Vorrichtung zur Herstellung der RFID-Smart-Labels oder Smart-Label-Inlays durch ein aufeinanderfolgendes Verbinden einer Vielzahl der RFID-Straps mit einer Vielzahl der An- tennen weist - in Laufrichtung des Substratbandes gesehen - zuerst eine Einrichtung zum Aufbringen der vereinzelten RFID-Straps und anschließend eine Einrichtung zum Zuführen und Aufbringen der Antennen auf das Substratband auf.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 in einer ersten schematischen Darstellung das Grundprinzip der Paralleli- sierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung eine Herstellungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem prinzipiellen Grundaufbau;
Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht der Aufbau eines möglichen RFID-
Straps zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 4 in einer schematischen Seitendarstellung der Aufbau einer Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 5 in einer schematischen Seitendarstellung ein weiterer Aufbau eines RFID- Straps zu dessen Verwendung in einer Vorrichtung, wie in Fig. 6 dargestellt;
Fig. 6 in einer schematischen Seitendarstellung einen Aufbau einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß ei- ner zweiten Ausführungsform, und
Fig. 7 in einer schematischen Seitendarstellung den Aufbau einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform.
In Fig. 1 ist das Grundprinzip der Parallelisierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Durch eine Parallelisierung der Inline-Antennenproduktion beziehungsweise der Antennen-Zufuhr zu dem Hauptsubstrat und der Strap-Zufuhr mit dessen Vereinzelung und Vormontage auf dem Haupt-Substratband findet vorteilhaft eine Zeitersparnis und im Ergeb- nis eine Antennenmontage auf dem Strap und nicht andersherum statt.
In Fig. 2 ist in einer schematischen seitlichen Darstellung eine Vorrichtung, die das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt, dargestellt. Ein Haupt-Substrat- band 1 wird von einer Rolle 2 abgewickelt und auf einer Rolle 3 aufgewickelt. Das Substratband wird über eine Rolle 4 umgelenkt.
Die Vorrichtung weist eine Einrichtung zum Vereinzeln und Aufbringen eines RFID-Straps auf. Diese Einrichtung 5 umfasst ein Strap-Substratband 5a, welches über die Umlenkrollen 6 und 7 umgelenkt wird und mittels einer Vereinzelungseinrichtung 8 aus dem Band 5a heraus vereinzelt und auf eine Rolle zur Übertragung auf das Substratband 1 aufgebracht wird.
Das unter Bezugszeichen 10 vergrößert dargestellte Substratband 1 weist in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Rolle 9 und der Laufgeschwindigkeit des Substratbandes 1 sowie den Abständen der vereinzelten RFID-Straps auf der Rolle 9 eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden RFID-Straps 11 mit vorbestimmbaren Abständen auf.
Mittels eines optischen Sensors 12 werden die Abstände der RFID-Straps auf der Rolle 9 gemessen und zur Synchronisation mit den Abständen der nachfolgend aufzutragenden An- tennen, mit der Laufgeschwindigkeit eines Antennenwebs und den Abständen der darauf zuvor angeordneten Antennen verglichen.
Von einer Abwickelrolle 13 wird, wie mittels des Bezugszeichens 14 dargestellt, ein Antennenband 15 abgewickelt und über eine Umlenkrolle 16 und weitere Rollen 17, 18 dem Sub- stratband 1 zugeführt, wobei die Antennen entweder bereits in einem vorangegangenen zeitunabhängigen Herstellungsschritt auf das Antennenband aufgebracht worden sind oder inline in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit des Antennenbandes 15 hergestellt werden.
Die Antennen werden nun in einem nach erfolgter Vormontage der RFID-Straps auf dem Substratband 1 stattfindenden zweiten Schritt auf Anschlussflächen der RFID-Straps derart montiert, dass Anschlussflächen der Antennen 20, wie es in vergrößerter Darstellung wiedergegeben ist, in elektrisch leitfähigen Kontakt mit Anschlussflächen der RFID-Straps 11 gelangen. Nun findet in einem Vorrichtungsabschnitt 21 zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Anschlussflächen der Straps und den Antennen eine dauerhafte Kon- taktierung beispielsweise mittels eines Heißklebstoffes unter Druckbeaufschlagung mittels Bänder 22, 23 und Rollen 24 statt.
In Fig. 3 wird in einer schematischen Querschnittsdarstellung beziehungsweise Seitenansicht der mögliche Aufbau eines RFID-Straps zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Dieser RFID-Strap ist dafür geeignet, in einer Vorrichtung zur Verwirk- lichung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wie es in Figur 4 dargestellt wird, verwendet zu werden.
Der RFID-Strap 11 gemäß Fig. 3 weist ein elektrisch isolierendes Substratband 25 auf, auf welchem zwei Anschlussflächen 26 angeordnet sind. Diese elektrisch leitfähigen Anschluss- flächen werden mit dem RFID-Chip belegt, dessen Anschlussflächen 27 in elektrischen Kontakt mit den Anschlussflächen 26 stehen.
Ein leitfähiges Klebeband 28 mit darauf angeordneten isolierend wirkenden Schutzband 29 ist oberseitig auf dem RFID-Strap angeordnet.
In Fig. 4 wird in einer schematischen Seitendarstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Gleiche und gleichbedeutende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Als Substratband wird ein Hilfsträgerband 1 a, welches silikonbeschichtet sein kann, verwendet. Das Hilfsträgerband, welches mit dem Bezugszeichen 10a vergrößert dargestellt ist, weist eine Breite 30 auf die sich nach den Prozess-Anforderungen zur einfachen Verarbeitung beziehungsweise nach den Anforderungen der Weiterverarbeitung richtet.
Das Hilfsträgerband wird entlang des Pfeils 31 vorzugsweise kontinuierlich fortbewegt und weist die RFID-Straps mit einem Zwischenabstand 11 a nach erfolgtem Durchlauf unter der Strap-Montage- und Zufuhr-Einrichtung 5 auf.
In einer Einrichtung 32 zum Auftragen von Kleber für eine Strap-Fixierung wird der Kleber auf das Hilfsträgerband 1 a beispielsweise mittels eines Dispense-Verfahrens oder eines Jet- Verfahrens zumindest stellenweise auf die vorgesehenen Aufklebe-Positionen für das Strap aufgetragen.
Vor dem Aufsetzen des einzelnen Straps auf das Hilfsträgerband 1 a wird das Schutzband 29 an der Oberseite des Straps 1 1 abgezogen und der darunterliegende schichtförmig aufgetragene Klebstoff 28 mittels eines Heizstrahlers aktiviert.
Die Absetz-Positionen der Straps 1 1 auf dem Hilfsträgerband 10a entsprechen den Abstän- den der Aufsetzpositionen der später zu montierenden Antennen 20. Somit ist der Pitch der Straps identisch mit dem Pitch der Antennen-Anschluss-Positionen. Eine diesbezügliche Synchronisation der Abstände findet mittels des optischen Sensors 12, wie beispielsweise einer Kamera statt.
Nachdem die Antenne in dem zweiten Schritt auf dem bereits vormontierten Strap aufgesetzt und mittels einer Einrichtung elektrisch leitend und mechanisch fixierend aufmontiert ist, kann das Hilfsträgerband 1 a entweder wieder abgezogen werden, wie es nach Umlenken um einer Umlenkrolle 4a durchgeführt wird, oder mittels eines hier nicht näher dargestellten Stanzverfahrens (die-cutting) herausgestanzt werden.
Die Strap-Zufuhr 33 findet wiederum mit einem Substratband beziehungsweise Web, wie es durch das Bezugszeichen 34 dargestellt ist, statt.
Das Antennenband 15 ist in vergrößerter Darstellung mit dem Bezugszeichen 35 wiederge- geben. Auf diesem Antennenband sind doppelreihig die jeweils links- und rechtsseitigen Anteile der Antennen 20 als beispielsweise zu bildende Dipol-Antenne zur Kontaktierung mit links- und rechtsseitigen Anschlussflächen der RFID-Straps 1 1 angeordnet. Die Antennen weisen einen Abstand 36 auf.
In Fig. 5 ist in einer Seiten- beziehungsweise Querschnittsdarstellung ein weiterer möglicher Aufbau eines RFID-Straps zu dessen Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie es in Fig. 6 dargestellt wird, gezeigt. Dieser Aufbau des RFID-Straps weist keine oberseitig angeordnete Klebstoffschicht, sondern eine unterseitig angeordnete Klebstoffschicht 37, die nicht leitend ist, auf. Zusätzlich ist ein abziehbares elektrisch isolierendes Schutzband 38 angeordnet.
In Fig. 6 wird in einer schematischen seitlichen Darstellung der Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wiederum sind gleiche und gleichbedeutende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die RFID-Straps, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, werden mit ihrer Unterseite auf einem Hilfsträgerband 1 b, welches silikonbeschichtet sein kann, aufgeklebt. Hierfür wird der Kleb- stoff zuvor auf das Substrat beziehungsweise das Substratband 25 der RFID-Straps unterseitig aufgetragen. Vor dem Aufsetzen der Straps auf das Hilfsträgerband 1 b wird das Schutzband 38 von den Straps abgezogen und der Kleber mittels Heizstrahler kurzzeitig aktiviert.
Die Absetz-Positionen der Straps auf dem Hilfsträgerband 1 b entsprechen den zu synchronisierenden Abständen der Aufsetzpositionen der später zu montierenden Antennen, so wie es in der vergrößerten Darstellung des Substrates 10b wiedergegeben wird.
Wiederum findet eine Synchronisation der Abstände mittels optischer Sensoren statt.
Nun findet in einem Zwischenschritt vor dem Aufsetzen der Antennen 20 ein Auftragen eines Leitklebstoffes auf Anschlussflächen der RFID-Straps 1 1 mittels einer Einrichtung 39 statt. Anschließend wird in einem weiteren Schritt das Auftragen der Antennen 20 durchgeführt.
In Fig. 7 wird in einer schematischen Seitendarstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Es wird anstelle eines Hilfsträgerbandes ein Liner 1c, 10c verwendet, der eine selbstklebende Oberfläche (zum Beispiel nach Abziehen eines Schutzbandes) aufweist, wobei diese Klebeschicht auf eine weitere aufgeklebte Schicht übertragen werden kann. Der Liner hat mindestens die Breite 30 des später zugeführten Antennenbandes. Der Liner kann ebenso selbstklebend ausgebildet sein, sodass sich das Abziehen eines Schutzbandes erübrigt.
Die RFID-Straps 11 werden mit ihrer Unterseite auf den Liner aufgeklebt, wobei vor dem Aufsetzen der Straps nicht nur das Schutzband des Liners sondern auch das Schutzband auf der Oberseite der RFID-Straps, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, abgezogen wird. Nun findet eine Erwärmung mittels eines Heizstrahlers der Klebstoffschicht 28 statt.
Wiederum findet eine Synchronisation der Abstände der Straps 1 1 und der Antennen 20 beispielsweise mittels eines optischen Sensors statt.
Die Antennen werden nun in dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer optional erfolgten Leitkleber-Auftragung 42 in einem Kalt-Laminations-Verfahren mit dem Strap und dem Liner von oben durch Druckbeaufschlagung mittels eines Rollenlamina- tors 17, 18 verbunden.
Anschließend findet in dem Verbindungsprozess eine elektrische leitfähige Verbindung zwischen den Antennen- und Strap-Anschlussflächen statt (vgl. Bezugszeichen 22, 23 und 24). Hierbei wird der Materialverbund aus Liner, Strap und Antennenweb mit Temperatur und Druck für eine vorbestimmbare Zeit zusammengepresst.
In einem nachfolgenden Rotations-Stanzverfahren (die-cutting) gemäß der Vorrichtung 40 werden die Smart-Labels (Antennen und Strap) einzeln freigestanzt und das Restmaterial als Gitter 41 abgezogen und aufgerollt. Die hierdurch produzierten selbstklebenden RFID- Antennen werden dem Aufwickler 3 zugeführt.
Die RFID-Straps können entweder oberseitig die Klebstoffschicht, wie in Fig. 3 dargestellt, aufweisen oder eine nachfolgende Leitklebstoffschicht-Auftragung, wie durch das Bezugs- zeichen 42 dargestellt, erfahren.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Bezugszeichenliste
1 , 10 Substratbahn
1a, 1 b Hilfsträgerband 1c Liner
2 Abwickelrolle
3 Aufwickelrolle 4, 4a Umlenkrolle
5 Einrichtung zum Zuführen und Aufbringen von RFID-Straps 5a Strap-Substratbahn
6, 7 Umlenkrolle
8 Strap-Vereinzelung
9 Rolle
10a, 10b Hilfsträgerband 10c Liner
1 1 RFID-Straps 1 1a Zwischenabstand
12 optischer Sensor
13 Abwickelrolle 14 Antennenherstellung oder direkte Antennen-Zufuhr
15 Antennenband
16 Umlenkrolle
17, 18 Umlenk- und Anpressrollen
19 Montage der Antennen auf den RFID-Straps 20 Antennen
21 Station zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Verbindung
22, 23, 24 Einrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung
25 Substratband
26 Anschlussflächen 27 Anschlüsse
28 leitfähiges Klebeband
29 isolierendes Schutzband 30 breite des Hilfsträgerbandes
31 Bewegungsrichtung des Hilfsträgerbandes
32 Klebstoffauftragung
33 Strap-Zufuhr 34 Strap-Substratband
35 Antennenband
36 Antennenabstand
37 Klebstoffschicht
38 elektrisch isolierendes Schutzband 39 Leitkleberauftrag
40 Ausstanzvorrichtung
41 Abziehen von ausgestanzten Restmaterial
42 Leitkleberauftrag

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Smart-Labels oder Smart-Label-InlaysPatentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von RFID-Smart Labels oder Smart Label-Inlays, bei dem eine Vielzahl von RFID-Straps (11 ) mit einer Vielzahl von Antennen (20) aufeinanderfolgend verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die auf einem Strap-Substratband (5a) angeordneten RFID- Straps (11) vereinzelt (8, 9) und auf einem Substratband (1 , 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) für die herzustellenden Smart-Labels oder Smart-Label-Inlays montiert werden, und in einem nachfolgenden zweiten Schritt die Antennen (20) auf das Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) und auf erste Anschlussflächen (26) der RFID-Straps (11) derart montiert werden, dass die Anschlussflächen (26) eines jeden RFID-Straps (11 ) zweite Anschlussflächen der dem RFID-Strap (11 ) zugeordneten Antennen (20) e- lektrisch kontaktieren oder die ersten Anschlussflächen (26) auf die zweiten Anschlussflächen zur elektrischen Kontaktierung positioniert und fixiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (20) zeitgleich zu der Vereinzelung und Montage der RFID-Straps (11) auf dem Substratband (1 , 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) durch Anordnung auf einem Anten- nenband (15), welches anschließend dem Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) zugeführt wird, hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (20) vor der Vereinzelung und Montage der RFID-Straps (11 ) auf dem
Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) durch Anordnung auf einem Antennenband (15) hergestellt werden und das Antennenband (15) anschließend dem Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Straps (11) auf dem Substratband (10, 10 a-c) mit einem vorbestimmbaren Abstand (11a) zueinander montiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmbare Abstand (11a) mit einem beabsichtigten Abstand der später aufzutragenden Antennen (20) synchronisiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation der Abstände (11a) mittels eines Vergleichs von optischen Aufnahmedaten der RFID-Strap-Positionen auf dem Substratband (10, 10 a-c) und von Daten der beabsichtigten Positionen der Antennen (20) auf dem Substratband (10, 10 a-c) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratband als Hilfsträger-Substratband (1a, 1b, 10a, 10b) nach erfolgter Montage der RFID-Straps (11) der Antennen (20) von den hierdurch hergestellten Smart Labels beziehungsweise Smart Label-Inlays abgezogen wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hergestellten Smart Labels beziehungsweise Smart Label-Inlays ausgestanzt werden und von dem Substratband (1c, 10c) selbstklebend abgezogen werden können.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer oben liegenden Seite der RFID-Straps (11) vor ihrer Montage eine Klebeschicht (28) aufgetragen wird, die zur Befestigung der anschließend zu montierenden Antennen (20) dient.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer unten liegenden Seite der RFID-Straps (11 ) vor ihrer Montage eine Klebeschicht (37) zur Befestigung der RFID-Straps auf dem Substratband (1b, 10b) aufgetragen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substratband (1 a, 10a) vor der Montage der RFID-Straps (11) zumindest stellenweise eine Klebeschicht zur Befestigung der RFID-Straps (11) aufgetragen wird (32).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratband (1c, 10c) selbstklebend ausgebildet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (20) unter Druckbeaufschlagung ohne Wärmeeinwirkung auf das selbstklebende Substratband (1c, 10c) auflaminiert werden (17, 18).
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) und/oder das Strap-Substratband (5a) und/oder das Antennenband (15) kontinuierlich fortbewegt wird/werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) und/oder das Strap-Substratband (5a) und/oder das Antennenband (15) diskontinuierlich, vorzugsweise taktweise, fortbewegt wird/werden.
16. Vorrichtung zur Herstellung von RFID-Smart-Labels oder Smart-Label-Inlays durch aufeinanderfolgendes Verbinden einer Vielzahl von RFID-Straps (11) mit einer Vielzahl von Antennen (20), dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung eines Substratbandes (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) gesehen zuerst eine Einrichtung (5, 5a, 6, 7, 8, 9) zum Aufbringen der vereinzelten RFID-Straps (11 ) und anschließend eine Einrichtung (13, 14, 15, 16, 17, 18) zum Zuführen und Aufbringen der Antennen (20) auf das Substratband (1, 1a, 1b, 1c; 10, 10a-c) angeordnet sind.
PCT/EP2007/051018 2006-03-27 2007-02-02 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von rfid-smart-labels oder smart-label-inlays WO2007110264A1 (de)

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