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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontaktlosen Testen von Kontaktierungen eines mehrschichtigen Folienelements, insbesondere einer RFID-Antenne sowie ein solches Folienelement.
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Bei der Herstellung von RFID-Transpondern wird zunächst eine Antenne auf einem flexiblen Kunststoffsubstrat erzeugt und sodann diese Antenne mit einem Transponder-Chip elektrisch verbunden. Um nun einen möglichst kostengünstigen Aufbau eines RFID-Transponders zu ermöglichen, wurde vorgeschlagen, die Antenne über Durchkontaktierungen elektrisch mit dem Transponder-Chip zu verbinden.
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So beschreibt beispielsweise
DE 103 49 028 A1 einen Transponder, bei dem auf der einen Seite eines flexiblen Kunststoffsubstrats eine Antennenstruktur und auf der anderen Seite ein Transponder-Chip angeordnet ist. Die spulenförmig ausgeformte Antennenstruktur ist über Durchkontaktierungen mit auf der gegenüberliegenden Seite des Kunststoffsubstrats angeordneten elektrischen Leiterbahnen verbunden, die wiederum mit dem Transponder-Chip verbunden sind. Hierdurch wird eine besonders kostengünstige Produktion des RFID-Transponders ermöglicht.
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In
DE 102 54 927 A1 wird weiter ein Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Strukturen auf einem Trägersubstrat beschrieben, bei dem es sich um eine RFID-Antenne oder um Leiterstrukturen handelt, die dem Anschluß eines Halbleiter-Chips an die RFID-Antenne dient. Auch hier werden Durchkontaktierungen vorgesehen, die die elektrische Verbindung zwischen Leiterstrukturen auf gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers bereitstellen.
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Die
WO 02/088762 A2 beschreibt weiter ein kontaktloses Messverfahren zur Bestimmung der Eigenfrequenz einer Antenne. Ein elektromagnetisches Messfeld vorgegebener Frequenz wird durch eine Sendeantenne des Messgeräts auf die zu testende Antenne eines Tags gerichtet, die Antenne getestet und das Testergebnis im Vergleich mit einem Referenzwert ausgewertet.
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Die
DE 103 49 028 A1 beschreibt weiter einen Transponder mit einer Antenne und einer organischen Elektronik. Die Antenne, die in Form einer Spule ausgeformt ist, ist auf der einen Seite des Substrats und die organische Elektronik auf der anderen Seite des Substrats angeordnet und über Durchkontaktierungen miteinander verbunden.
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Bei der Herstellung derartiger Folienelemente, insbesondere bei der Herstellung von Antennen für RFID-Anwendungen hat sich nun gezeigt, dass Durchkontaktierungen aufgrund von Produktionsproblemen fehlerhaft sein können, ohne dass dies aufgrund von anderen, auftretenden Fehlern mittelbar erkennbar ist. Das Auftreten und das Erkennen dieser Fehler stellt so eine wichtige Fragestellung während des Produktionsprozesses dar.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Folienelement anzugeben, durch das bzw. bei dem ein Testen von Durchkontaktierungen und/oder einer Kontaktbrücke zwischen Druckkontaktierungen ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird von einem mehrschichtigen Folienelement, insbesondere einer RFID-Antenne in Form eines mehrschichtigen Folienelements gelöst, welche eine erste elektrisch leitfähige Schicht und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht und mindestens eine zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete flexible dielektrische Schicht aufweist, wobei das mehrschichtige Folienelement eine eine Antennenstruktur bildende Leiterbahn aufweist, welche zwei in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildete Chip-Kontaktflächen miteinander verbindet, und die Leiterbahn mindestens zwei Leiterbahnabschnitte, einen ersten Leiterbahnabschnitt und einen zweiten Leiterbahnabschnitt, umfasst, welche jeweils in der ersten leitfähigen Schicht oder in der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet sind, und die über ein oder mehrere Durchkontaktierungen miteinander elektrisch verbunden sind, wobei der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt so ausgebildet sind, dass sich die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur um mehr als 10% verändert, wenn mindestens eine oder mehreren der Durchkontakierungen und/oder eine Kontaktbrücke zwischen zwei der Durchkontaktierungen fehlerhaft ist.
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Diese Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zum kontaktlosen Testen von Durchkontaktierungen und/oder einer Kontaktbrücke zwischen zwei Durchkontaktierungen gelöst wobei bei dem Verfahren ein mehrschichtiges Folienelements ausgebildet wird, welches eine erste elektrisch leitfähige Schicht, eine zweite elektrisch leitfähige Schicht und mindestens eine zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete flexible dielektrische Schicht aufweist, wobei hierbei die erste elektrisch leitfähige Schicht und die zweite elektrisch leitfähige Schicht des mehrschichtigen Folienelements derart ausgebildet werden, dass das mehrschichtige Folienelement eine eine Antennenstruktur bildende Leiterbahn aufweist, welche zwei in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildete Chip-Kontaktflächen miteinander verbindet, die Leiterbahn mindestens zwei Leiterbahnabschnitte, einen ersten Leiterbahnabschnitt und einen zweiten Leiterbahnabschnitt umfasst, welche jeweils in der ersten leitfähigen Schicht oder der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet sind, und die über eine oder mehrere Durchkontaktierungen miteinander elektrisch verbunden sind, und der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt so ausgebildet werden, dass sich die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur deutlich, insbesondere um mehr als 10% verändert, wenn mindestens eine oder mehrere der Durchkontaktierungen und/oder eine Kontaktbrücke zwischen zwei der Durchkontaktierungen fehlerhaft ist, wobei bei dem Verfahren sodann ein elektromagnetisches Referenzsignal auf das Folienelement gesendet wird, die durch das Folienelement bewirkte Dämpfung des elektromagnetischen Referenzsignals erfasst und sodann ausgewertet wird.
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Durch die Erfindung wird so vorgeschlagen, dass Layout der Antennenstruktur so zu modifizieren, dass die Resonanzfrequenz der Antenne im Fehlerfall, d. h. bei mindestens einer fehlerhaften Durchkontaktierung oder einer fehlerhaften Kontaktbrücke zwischen zwei der Durchkontaktierungen, so stark verändert ist, dass ein sicheres Erkennen der fehlerhaften Antenne über eine Resonanzfrequenz-Messung ermöglicht wird. Durch die Erfindung ist so zwar eine Modifikation des Layouts der Antennenstruktur notwendig, um das Testen einer Durchkontaktierung zu ermöglichen. Andererseits wird so ein äußerst zuverlässiges und mit hoher Geschwindigkeit durchführbares, kontaktloses Meßverfahren bereitgestellt, welches diesen ansonsten nur aufwendig auffindbaren Fehler sicher detektiert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt so ausgebildet, dass die Induktivität L1 des ersten Leiterbahnabschnitts und die Induktivität L2 des zweiten Leiterbahnabschnitts jeweils mindestens 10% der Induktivität LG der Antennenstruktur betragen. Die Resonanzfrequenz fR der Antennenstruktur (vor der Ankopplung des Transponder-Chips an die Kontaktflächen) ist durch die Gleichung fR = (2π)–1 × (CLG) bestimmt, wobei C die Kapazität der Antennenstruktur darstellt, die durch die Überlagerung/benachbarte Anordnung von Abschnitten der Leiterbahn und der Dielektrizitäts-Konstante der mindestens einen flexiblen dielektrischen Schicht bestimmt wird (Zwischenwindungs-Kapazität). Die Kapazität C kann beispielsweise experimentell bestimmt werden. Die Induktivität LG der Antennenstruktur wird durch die Gleichung LG = L1 + L2 + LX bestimmt, wobei LX die Induktivität der Leiterbahnabschnitte darstellt, die zusammen mit dem ersten Leiterbahnabschnitt und dem zweiten Leiterbahnabschnitt die Leiterbahn bilden. Hierbei ist es möglich, dass die Leiterbahn lediglich aus dem ersten Leiterbahnabschnitt und dem zweiten Leiterbahnabschnitt besteht, oder auch, dass die Leiterbahn neben dem ersten Leiterbahnabschnitt noch ein oder mehrere weitere Leiterbahnabschnitte umfass, beispielsweise die Brücke, welche dann die Induktivität LX besitzen.
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Durch die Ausgestaltung des ersten und/oder zweiten Leiterbahnabschnitts derart, dass die Induktivität L1 und die Induktivität L2 jeweils mindestens 10% der Induktivität LG, bevorzugt jeweils mind. 20% der Induktivität LG besitzt, wird sichergestellt, dass bei fehlerhafter Durchkontaktierung sich die Induktivität IG der Antennenstruktur deutlich reduziert und die Resonanzfrequenz – im weiteren auch in geringerem Maße durch die durch den Fehler bedingte Veränderung der Kapazität C bedingt – zu deutlich höheren Werten verschoben wird, die sicher bestimmt werden können. Da die Induktivität der Leiterbahnabschnitte im Gegensatz zu der Kapazität C relativ einfach analytisch bestimmt werden kann und im weiteren sich die Gesamtinduktivität der Leiterbahn bei ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen erheblich verändert, wird so ein besonders einfaches und sicheres Erfassen des Fehlerfalls gewährleistet. Sind ein oder mehrere der Durchkontaktierungen fehlerhaft, über welche die ersten und zweiten Leiterbahnabschnitte galvanisch miteinander verbunden sind, so verändert sich die Induktivität LG entsprechend, d. h. LG ≈ L1 (falls die Induktivität L1 >> L2, LX; bzw. L1 + LX bei entsprechender Anordnung der fehlerhaften Durchkontaktierung).
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Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung weist die Leiterbahn einen dritten Leiterbahnabschnitt auf, der einerseits über eine erste der Durchkontaktierungen mit dem ersten Leiterbahnabschnitt und andererseits über eine zweite der Durchkontaktierungen mit dem zweiten Leiterbahnabschnitt verbunden ist. Vorzugsweise sind hierbei der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht abgeformt und der dritte Leiterbahnabschnitt in der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgeformt. Das eine Ende des ersten Leiterbahnabschnitts ist somit mit der ersten Chip-Kontaktfläche verbunden und das andere Ende des ersten Leiterbahnabschnitts ist über eine Durchkontaktierung mit dem einen Ende des dritten Leiterbahnabschnitts verbunden. Das andere Ende des dritten Leiterbahnabschnitts ist über eine weitere Durchkontaktierung mit dem einen Ende des zweiten Leiterbahnabschnitts verbunden. Das andere Ende des zweiten Leiterbahnabschnitts ist mit der zweiten Chip-Kontaktfläche verbunden. Der dritte Leiterbahnabschnitt bildet so eine auf der gegenüberliegenden Seite der dielektrischen Schicht liegende Kontaktbrücke aus, welche die beiden Durchkontaktierungen und damit den ersten und zweiten Leiterbahnabschnitt miteinander verbindet. Der dritte Leiterbahnabschnitt ist hierbei bevorzugt im Wesentlichen geradlinig ausgeformt und dessen Induktivität L3 << L1, L2. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Antennenstruktur kann sowohl ein Fehler der einen Durchkontaktierung als auch ein Fehler der anderen Durchkontaktierung als auch eine fehlerhafte Brücke sicher detektiert werden.
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Die Leiterbahn ist vorzugsweise spulenförmig zur Ausbildung der Induktivität LG ausgeformt.
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Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist der erste Leiterbahnabschnitt spulenförmig in Form von zwei oder mehreren Windungen ausgeformt. Bevorzugt beträgt die Induktivität L2 des zweiten Leiterbahnabschnitts mindestens 10% der Induktivität LG der Antennenstruktur. Bevorzugt besitzt der zweite Leiterbahnschnitt weiter eine Länge von mehr als der innersten Windung des ersten Leiterbahnabschnitts. Durch eine derartige Bemessung der Leiterstrecke des zweiten Leiterbahnabschnitts wird bei Auftreten einer fehlerhaften Durchkontaktierung oder einer fehlerhaften Kontaktbrücke zwischen Durchkontaktierungen eine Reduzierung der Induktivität LG bewirkt, die eine Veränderung der Resonanzfrequenz der Antennenstruktur bewirkt, die sicher bestimmt werden kann.
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Bevorzugt ist der zweite Leiterbahnabschnitt hierbei in Form einer 1/2 bis einer Windung ausgeformt. Hierdurch wird bewirkt, dass die Performance der Antennenstruktur durch die zusätzlichen, für die Detektion von Durchkontaktierungs-Fehlern vorgenommenen Design-Änderungen nicht oder nur in vernachläßigbar geringem Umfang negativ beeinflußt wird.
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Im Weiteren ist es aber auch möglich, dass der zweite Leiterbahnabschnitt spulenförmig mit ein oder mehreren Windungen ausgeformt ist.
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Es hat sich weiter bewährt, dass die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht weniger als 20 μm, bevorzugt zwischen 5 und 15 μm beträgt. Weiter hat sich bewährt, dass die Windungen des ersten Leiterbahnabschnitts und/oder des zweiten Leiterbahnabschnitts weniger als 2 mm voneinander beabstandet sind, bevorzugt zwischen 0,05 bis 1 mm voneinander beabstandet sind. Weiter hat sich bewährt, dass die Breite der Windungen des ersten Leiterbahnabschnitts und/oder des zweiten Leiterbahnabschnitts weniger als 5 mm, bevorzugt zwischen 0,05 bis 0,5 mm voneinander beabstandet sind, insbesondere dass die Windungen des ersten Leiterbahnabschnitts und des zweiten Leiterbahnabschnitts im wesentlichen konstant voneinander mit einem einheitlichen Abstand beabstandet sind.
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Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung umfasst die Auswertung der von dem Folienelement bewirkten Dämpfung des elektromagnetischen Referenzsignals zum einen die Ermittlung der Resonanzfrequenz der Antennenstruktur des Folienelements und den Vergleich der ermittelten Resonanzfrequenz mit einem Referenzwert. Die ermittelte Resonanzfrequenz wird hierbei mit einem Referenzwert verglichen, der der Resonanzfrequenz einer intakten Antennenstruktur entspricht, bei der keine der Durchkontaktierungen fehlerhaft ist. So werden beispielsweise die Resonanzfrequenzen der Antennenstruktur bei fehlerfreien Durchkontaktierungen und bei einer oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder fehlerhaften Kontaktbrücken zwischen Durchkontaktierungen bestimmt. Das bei fehlerfreien Durchkontaktierungen bzw. Kontaktbrücken ermittelte Messergebnis wird als Referenzwert verwendet. Aus den weiteren Messungen wird ein Grenzwert für die Abweichung der ermittelten Resonanzfrequenzen von dem Referenzwert bestimmt, ab dem das Folienelement als ein Folienelement mit ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen oder Kontaktbrücken spezifiziert werden soll. Auf diese Weise ist ein einfaches und schnelles Erfassen von fehlerhaften Durchkontaktierungen oder Kontaktbrücken mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
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Weiter ist es auch möglich, dass die Auswertung weiter den Schritt umfasst, die Dämpfung bei der ermittelten Resonanzfrequenz mit einem entsprechenden Referenzwert zu vergleichen. Hierzu wird die Dämpfung bei der Resonanzfrequenz im fehlerfreien Zustand ermittelt und als Referenzwert festgelegt. Ist nun eine Durchkontaktierung zwar vorhanden, aber auf Grund von produktionstechnischen Problemen nur von schlechter Qualität und bildet so nur eine hochohmige elektrische Verbindung aus, so ist dies anhand der Erhöhung der Dämpfung bei der Resonanzfrequenz erkennbar. Weicht die bei der Resonanzfrequenz ermittelte Dämpfung von dem wie oben beschrieben ermittelten Referenzwert um mehr als einen Grenzwert ab, so wird das Folienelement als ein Folienelement mit ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen spezifiziert.
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Im Weiteren ist es auch alternativ oder in Kombination mit dem oben beschriebenen Verfahren möglich, bei der Auswertung die Dämpfung bei ein oder mehreren vorgegebenen Frequenzen zu ermitteln und die ermittelten Dämpfungen sodann untereinander und/oder mit Referenzwerten zu vergleichen, die den vorgegebenen Frequenzen zugeordnet sind. So werden beispielsweise vorab die Resonanzfrequenzen des Folienelements in fehlerfreiem Zustand und bei ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder Kontaktbrücken ermittelt und diese Frequenzen als vorgegebene Frequenzen übernommen. Die dann bei diesen Frequenzen ermittelten Dämpfungen werden untereinander verglichen und anhand dieses Vergleiches spezifiziert, ob es sich bei dem Folienelement um ein Folienelement mit fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder Kontaktbrücken handelt. Weiter ist es auch möglich, dass vorher zusätzlich die jeweilige Dämpfung bei den ermittelten Resonanzfrequenzen ermittelt wird und ein den jeweiligen Frequenzen zugeordneter Referenzwert gespeichert wird. Bei der Messung innerhalb des Produktionsprozesses kann dann durch Vergleich der ermittelten Dämpfungen mit den gespeicherten Referenzwerten – wie bereits oben beschrieben – auch der Fall erkannt werden, in dem eine Durchkontaktierung zwar ausgebildet ist, jedoch von schlechter Qualität ist und lediglich eine hochohmige elektrische Verbindung ausbildet.
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Wie bereits oben erwähnt, wird die Dämpfung vorzugsweise nach Herstellung der Durchkontaktierung und vor Aufbringung eines Chips auf die Chip-Kontaktflächen erfasst.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
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1a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Folienelement.
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1b zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Folienelements nach 1a.
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2 zeigt eine schematische Darstellung mit einem erfindungsgemässen Folienelement und einer Testvorrichtung zur Verdeutlichung des erfindungsgemässen Verfahrens.
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3a und 3b zeigen Darstellungen eines Folienelements mit fehlerfreien Durchkontaktierungen.
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4a und 4b zeigen Darstellungen eines Folienelements mit einer fehlerhaften Durchkontaktierung.
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5 zeigt ein Diagramm, in welchem das Frequenzspektrum der Fälle nach 3/3b und 4a/4b einander gegenüber gestellt ist.
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1a und 1b zeigen eine Draufsicht bzw. einen modifizierten Schnitt eines Folienelements 1. Das Folienelement 1 weist eine dielektrische Schicht 10, eine erste elektrisch leitfähige Schicht 11 und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht 12 auf. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 11 und die zweite elektrische leitfähige Schicht 12 sind, wie in 1a verdeutlicht, auf der oberen bzw. der unteren Oberfläche der dielektrischen Schicht 10 vorgesehen: Die erste elektrisch leitfähige Schicht bildet zwei Chip-Kontaktflächen 21 und 22 aus, wobei die Chip-Kontaktfläche 21 über einen spulenförmigen Leiterbahnabschnitt 23 mit einer Kontaktierungsfläche 26 für eine Durchkontaktierung 13 verbunden ist. Die Chip-Kontaktfläche 22 ist über einen Leiterbahnabschnitt 23 mit einer Kontaktierungsfläche 24 für eine Durchkontaktierung 14 verbunden. Die elektrisch leitfähige Schicht 12 ist in Form einer leitfähigen Kontaktbrücke ausgebildet, welche die Durchkontaktierungen 13 und 14 miteinander verbindet und in 1a durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist und einen Leiterbahnabschnitt 25 bildet. Damit ist die Chip-Kontaktfläche 21 mit der Chip-Kontaktfläche 22 über eine Leiterbahn 20 verbunden, welche von dem Leiterbahnabschnitt 27, der Durchkontaktierung 13, dem Leiterbahnabschnitt 25, der Durchkontaktierung 14 und dem Leiterbahnabschnitt 23 gebildet wird. Die Leiterbahn 20 bildet hierbei eine spulenförmige Antennenstruktur aus.
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Bei der dielektrischen Schicht 10 handelt es sich um eine Kunststoffolie einer Dicke von 12 bis 150 μm, welche als Trägersubstrat für die erste elektrisch leitfähige Schicht 11 und die zweite elektrisch leitfähige Schicht 12 dient. Vorzugsweise wird ein PET-, Polycarbonat- oder eine BOPP-Folie einer Dicke von 12 bis 42 μm als dielektrische Schicht 10 verwendet. Weiter ist es auch möglich, dass neben der dielektrischen Schicht 10 noch ein oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 11 und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 12 vorgesehen sein können. Bei den elektrisch leitfähigen Schichten 11 und 12 handelt es sich vorzugsweise jeweils um eine metallische Schicht einer Dicke von 10 μm bis 50 μm, bevorzugt von 5 bis 15 μm. Die Metallschicht besteht beispielsweise aus Eisen, Kupfer, Nickel, Silber, Gold, Zinn, Zink oder eine Legierung dieser Materialien. Weiter ist es auch möglich, dass die elektrisch leitfähigen Schichten 11 und 12 mittels galvanischer Verstärkung erzeugt werden und so noch ein oder mehrere leitfähige Schichten, beispielsweise bestehend aus einem leitfähigen Druckstoff, umfassen können.
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Die Durchkontaktierungen 13 und 14 bestehen vorzugsweise ebenfalls aus einem in entsprechenden Ausnehmungen der dielektrische Schicht eingebrachten elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen Material und werden vorzugsweise mittels eines galvanischen Prozesses gemeinsam mit den elektrisch leitfähigen Schichten 11 und 12 erzeugt. Es ist aber auch möglich, die Durchkontaktierungen durch Niet- oder Crimpverfahren zu erzeugen. Weiter ist es auch möglich, dass der Leiterbahnabschnitt 25 erst nachträglich auf das dielektrische Substrat 10 appliziert wird.
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Der Leiterbahnabschnitt 27 besitzt – wie in 1a angedeutet – die Form einer Flachspule mit N Windungen, einer Beabstandung der Windungen von 0,05 bis 5 mm und einer Leiterbahnbreite von 0,05 bis 5 mm. Die Windungszahl N liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 5. Die äußerste Windung umschließt vorzugsweise eine rechteckförmige Fläche einer Breite von 40 mm bis 100 mm und einer Länge von 30 mm bis 80 mm.
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Der Leiterbahnabschnitt 23 besitzt vorzugsweise eine Länge von mehr als ¼ der innersten Windung des Leiterbahnabschnitts 27 und ist – wie in 1a angedeutet – vorzugsweise in Form einer halben bis einer Windung ausgeformt. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Induktivität L1 des Leiterbahnabschnitts 27 zu der Induktivität L2 des Leiterbahnabschnitts 23 in dem Bereich von 4:1 bis 10:1.
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Es ist weiter auch möglich, dass das Folienelement 1 neben den anhand der Figuren 1a und 1b erläuterten Schichten über ein oder mehrere weitere Schichten verfügt und beispielsweise eine Laminierfolie, eine Transferfolie oder einen Bereich einer Übertragungslage einer Transferfolie bildet. Weiter ist es auch möglich, dass das Folienelement 1 nicht in vereinzelter Form vorliegt sondern Teil einer Folienbahn ist, welche bevorzugt eine Vielzahl nebeneinander angeordneter, gleichartiger Folienelemente 1 aufweist.
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Im Folgenden wird anhand von 2 die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben:
2 zeigt das Folienelement 1 mit der dielektrischen Schicht 10, den Leiterbahnabschnitten 27, 23 und 25, den Durchkontaktierungen 13 und 14 und den Chip-Kontaktflächen 21 und 22 sowie einer Testvorrichtung 3.
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Die Testvorrichtung 3 weist eine Sendeantenne 32, eine Empfangsantenne 33 und einen Signalgenerator 31 und eine Auswerteeinrichtung 34 auf. Es ist hierbei auch möglich, dass die Sendeantenne 32 und Empfangsantenne 33 von einer einzelnen Antennenanordnung gebildet wird.
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Mittels des Signalgenerators 31 wird nun ein hochfrequentes Signal erzeugt, welches über die Sendeantenne 32 als elektromagnetisches Referenzsignal auf das Folienelement 1 abgestrahlt wird. Das von der, von der Leiterbahn 10 gebildeten Antennenstruktur des Folienelements 1 rückreflektierte gedämpfte elektromagnetische Signal 42 wird von der Empfangsantenne 33 erfasst und zur Auswertung an die Auswerteeinrichtung 34 weitergeleitet. Hierbei ist es auch möglich, dass die Sendeantenne 32 und die Empfangsantenne 33 nicht auf derselben Seite des Folienelements 1 angeordnet sind, sondern dass die Sendeantenne 32 und die Empfangsantenne 33 an einander gegenüberliegenden Seiten des Folienelements 1 positioniert sind.
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Als Referenzsignal wird von dem Signalgenerator 31 ein Signal generiert, welches ein breitbandiges, um die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur liegendes Frequenzspektrum aufweist. Weiter ist es auch möglich, dass als Referenzsignal ein Signal verwendet wird, dessen Frequenz sich abhängig von der Zeit vorzugsweise periodisch ändert und auf diese Weise ein um die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur liegender Frequenzbereich von dem Referenzsignal durchlaufen wird. Von einer Einheit 35 der Auswerteeinrichtung 34 wird nun aus dem von der Empfangsantenne 33 empfangenen Signal unter Umständen unter Zuhilfenahme eines von dem Signalgenerator 31 bereit gestellten Synchronisationssignals die von der Antennenstruktur des Folienelements 1 bewirkte Dämpfung des Referenzsignals 41 in Abhängigkeit von der Frequenz ermittelt. Hieraus wird dann von der Einheit 35 die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur ermittelt, beispielsweise indem die Frequenz innerhalb eines Frequenzfensters ermittelt wird, bei dem die Dämpfung maximal wird. Die so ermittelte Resonanzfrequenz der Antennenstruktur wird von der Einheit 35 der Einheit 36 der Auswerteeinrichtung 34 zugeführt, die die ermittelte Resonanzfrequenz mit einem in einer Speichereinheit 37 gespeicherten Referenzwert vergleicht und in Abhängigkeit von der Abweichung der ermittelten Resonanzfrequenz von dem Referenzwert bestimmt, ob ein oder mehrere der Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerhaft sind oder nicht. Im Weiteren ist es hierbei möglich, dass – wie bereits oben beschrieben – in der Speichereinheit 37 ein Referenzwert für die Dämpfung beim Referenzwert der Resonanzfrequenz abgespeichert ist und im Weiteren die Auswerteeinheit 34 neben der Resonanzfrequenz der Antennenstruktur auch noch die Dämpfung bei dieser Resonanzfrequenz ermittelt und die Einheit 36 diese ermittelte Dämpfung mit dem in Speichereinheit 37 gespeicherten Referenzwert für die Dämpfung vergleicht. Hierdurch ist es weiter möglich Durchkontaktierungen zu erkennen, welche zwar eine elektrische Verbindung ausbilden, jedoch von schlechter Qualität (zu hochohmig) sind. Auch in diesem Fall wird die Durchkontaktierung von der Einheit 36 als fehlerhaft klassifiziert. Weiter wird von der Einheit 36 ein entsprechendes Ausgabesignal 43 erzeugt, welchem zu entnehmen ist, ob es sich bei dem Folienelement 1 um ein Folienelement mit ein oder mehreren fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder einer fehlerhaften Kontaktbrücke handelt oder um ein Folienelement mit fehlerfreien Durchkontaktierungen und/oder einer fehlerfreien Kontaktbrücke handelt. Dieses Steuersignal wird vorzugsweise als Ansteuersignal für eine Vorrichtung verwendet, welches ein Aussortieren oder eine Kennzeichnung des Folienelements 1 durchführt, wenn ein oder mehrere Durchkontaktierungen 13 und 14 oder die Kontaktbrücke 25 als fehlerhaft von der Auswerteeinheit 34 erkannt worden sind.
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3a und 3b zeigen nun eine Draufsicht und eine modifizierte Schnittdarstellung des Folienelements 1 in dem Fall, in dem die beiden Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerfrei sind. 3a zeigt die die Antennenstruktur bildende Leiterbahn 20, deren Enden mit den Chip-Kontaktflächen 21 und 22 verbunden sind und die aus den Leiterbahnabschnitten 27, 25 und 23 besteht. Wie in 3a angedeutet, sind die Durchkontaktierungen 13 und 14, die die Leiterbahnabschnitte 27 und 25 bzw. 25 und 23 verbinden, fehlerfrei.
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4a und 4b zeigen eine Draufsicht bzw. eine modifizierte Schnittdarstellung eines Folienelements 1, bei dem die innere Durchkontaktierung, die Durchkontaktierung 14, fehlerhaft ist. In diesem Fall ist der Leiterbahnabschnitt 23 nicht mehr über die Durchkontaktierung 14 elektrisch mit dem Leiterbahnabschnitt 25 und dem Leiterbahnabschnitt 27 verbunden. Dies ist in den Figuren 4a und 4b dadurch angedeutet, dass der Leiterbahnabschnitt 23 gestrichelt dargestellt ist. In diesem Fall wird die Induktivität der sich so ergebenden Leiterbahn 20' im Wesentlichen nur noch durch die Induktivität des ersten Leiterbahnabschnitts 27 bestimmt und der Leiterbahnabschnitt 23 leistet so im wesentlichen keinen Beitrag mehr zur Gesamt-Induktivität der von der Leiterbahn 20' gebildeten Antennenstruktur.
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Hierdurch wird eine deutliche Veränderung der Resonanzfrequenz des Folienelements 1 bewirkt, wie im folgenden anhand von 5 verdeutlicht.
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5 zeigt ein Diagramm, in dem die von der Auswerteeinheit 34 der Testvorrichtung 3 ermittelte Dämpfung a gegen die Frequenz f aufgetragen ist. Eine erste Kurve 51 zeigt das von der Auswerteeinheit 34 der Testeinrichtung 3 ermittelte frequenzabhängige Dämpfungsverhalten des Folienelements nach 3a und 3b, d. h. das frequenzabhängige Dämpfungsverhalten bei fehlerfreien Durchkontaktierungen 13 und 14. Eine zweite Kurve 52 zeigt das von der Auswerteeinheit 34 der Testeinrichtung 3 ermittelte frequenzabhängige Dämpfungsverhalten des Folienelements nach 4a und 4b, d. h. des Folienelements mit fehlerhafter innerer Durchkontaktierung 14.
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Wie in 5 gezeigt, unterscheiden sich die aus den lokalen Minima des jeweiligen Dämpfungsverhaltens ergebenden Resonanzen fR1 und fR2 deutlich voneinander und weisen zueinander einen Frequenzabstand Δf auf. Der so entstehende, deutliche Frequenzunterschied ist mittels kontaktloser Messung sicher detektierbar. So wird bei dem in den Figuren 3a/3b verdeutlichten Fall eine Resonanzfrequenz fR1 von 65 MHz und in dem von den Figuren 4a/4b verdeutlichten Fall eine Resonanzfrequenz fR2 von 92 MHz ermittelt. Ist im weiteren nicht die innere Durchkontaktierung 14 sondern die äußere Durchkontaktierung 13 oder sind beide Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerhaft, so wird eine Resonanzfrequenz fR3 von 100 MHz ermittelt. Sind die Durchkontaktierungen 13 und 14 fehlerfrei und die Kontaktbrücke 25, welche die Durchkontaktierungen 13 und 14 verbindet, fehlerhaft, so wird je nach Ort der Fehlerstelle der Durchkontaktierung 25 eine Resonanzfrequenz zwischen 92 MHz und 100 MHz ermittelt. Sind sowohl die Durchkontaktierungen 13 und 14 als auch die Kontaktbrücke 25 fehlerhaft, so wird eine Resonanzfrequenz von 100 MHz ermittelt.
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Durch den bei einem erfindungsgemässen Folienelement bestehenden Unterschied der Resonanzfrequenzen bei fehlerfreien Durchkontaktierungen und einer fehlerfreien Kontaktbrücke und fehlerhaften Durchkontaktierungen und/oder einer fehlerhaften Kontaktbrücke kann so von der Einheit 36 der Testvorrichtung 3 auf einfache Weise ermittelt werden, ob das jeweilige Folienelement ein oder mehrere fehlerhafte Durchkontaktierungen oder eine fehlerhafte Kontaktbrücke aufweist oder nicht: Weicht so beispielsweise die für das jeweilige Folienelement ermittelte Resonanzfrequenz um mehr als einen Schwellwert von beispielsweise 1/2 Δf von dem Referenzwert für die Resonanzfrequenz, beispielsweise der Resonanzfrequenz fR1, ab, so wird das Folienelement als Folienelement mit fehlerhafter Durchkontaktierung bewertet. Weiter ist es auch möglich, dass die Einheit 36 lediglich die Dämpfung a bei den Frequenzen fR1, fR2 und fR3 miteinander vergleicht und das Folienelement als ein Folienelement mit fehlerhaften Durchkontaktierungen bewertet, wenn die Dämpfung bei den Frequenzen fR2 und/oder fR3 kleiner als die Dämpfung bei der Frequenz fR1 ist.
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Weiter ist es auch möglich, dass ein Referenzwert für die Dämpfung der Frequenz fR1 im fehlerfreien Zustand, d. h. bei fehlerfreien Durchkontaktierungen 13 und 14 und bei einer fehlerfreien Kontaktbrücke 25, ermittelt wird und später die Einheit 36 lediglich die bei der Frequenz fR1 ermittelte Dämpfung mit diesem Referenzwert vergleicht und anhand dieses Vergleiches entscheidet, ob das Folienelement eine fehlerfreie Durchkontaktierung und/oder eine fehlerfreie Kontaktbrücke aufweist oder nicht. Im Weiteren kann durch einen solchen Vergleich auch ermittelt werden, ob eine der Durchkontaktierungen 13 und 14 zwar vorhanden, aber von schlechter Qualität (zu hochohmig) ist. Im Weiteren ist es hierbei auch noch weiter möglich, Referenzwerte für die Dämpfung bei den Frequenzen fR2 und/oder fR3 zu ermitteln und einen Vergleich mit der bei diesen Frequenzen gemessenen Dämpfung ebenfalls in die Auswertung mit einzubeziehen.