DE102017100719A1

DE102017100719A1 - Verfahren zum Herstellen eines Prelaminats und Fertigungsanlage

Info

Publication number: DE102017100719A1
Application number: DE102017100719.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-02-22

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Herstellen eines Prelaminats und eine für ein derartiges Verfahren geeignete Fertigungsanlage, bei der das Anordnen einer funktionalen Komponente in ein Substrat mittels Ultraschall erfolgt. Die Anordnung mit dem Substrat und der funktionalen Komponente kann in einer Laminierstation partiell, d.h. im Bereich um die Komponente herum laminiert werden. Des Weiteren kann das Laminat mittels einer Einheit mit Sicherheitsmerkmalen versehen werden.
Offenbart ist des Weiteren eine Einheit zum Laden eines Betriebssystems und/oder von Java-Applets und zum Initialisieren der Chipmodule.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Prelaminats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignete Fertigungsanlage.
Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise zum Herstellen von Transponderinlays von Kredit- und Bankkarten, eID-Karten, Sicherheitsausweisen, Pässen, Prestigekarten, etc. verwendet.
Herkömmliche Standard-Inlays haben vier Schichten, die durch Einwirkung von Druck und/oder Temperatur während einer vorbestimmten Laminierzeit laminiert werden. Die Dicke eines Inlays beträgt beispielsweise ca. 500 µm, wobei zwei Overlayfolien mit ca. 40 µm, eine Kernfolie (Substrat) mit ca. 150 µm und ein Deckbogen mit ca. 270 µm verwendet werden. Zur Aufnahme eines Chipmoduls werden aus dem Substrat Fenster ausgestanzt, in die die Chipmodule eingelegt werden. Zur Lagefixierung der Chipmodule können diese mit einem in das Stanzfenster dosierten Klebstoff oder aushärtendem Füllmittel fixiert werden, wobei das Chipmodul nach unten hin über die unterseitig aufgebrachte Overlayfolie abgestützt ist.
Beispielweise bei Bank- oder Kreditkarten wird mittels einer an sich bekannten Drahtverlegetechnik eine definierte Antenne in die Kernfolie eingeschweißt und physikalisch mit dem Chipmodul verbunden. Dieses Verbinden kann beispielsweise durch Thermokompressionsschweißen mittels einer Wolframelektrode erfolgen. Auf diesen Aufbau mit der unterseitigen Overlayfolie, dem ausgestanzten Substrat, in dem eine Vielzahl von Fenstern zur Aufnahme von Chipmodulen vorgesehen ist, wird dann nach dem Verkleben/Vergießen noch ein weiteres Overlay und der genannte Deckbogen aufgebracht. Alle Folien werden als Rollenmaterial verarbeitet. Der Deckbogen muss häufig ebenfalls mit Fensterstanzungen versehen werden, um Raum für die Schutzvergießung des Chips zu schaffen.
Bei Dual-Interface-Karten mit „Inductive Coupling“ werden sogenannte Boosterantennen eingesetzt, die mittels eines Lesegerätes (beispielsweise bei einem Geldautomaten) oder drahtlos über Funktechnik ausgelesen werden können. Dabei erfolgt – wie erläutert – die Verbindung des Chipmoduls mit der Antenne über eine Lötverbindung oder eine leitfähige Paste. Diese relativ komplexe Fertigungsmethode wurde in jüngster Zeit von der so genannten „Coil-on-Module“-Technik abgelöst, bei der die mechanisch-elektrische Verbindung durch eine auf Funktechnik basierende Verbindung abgelöst wird.
Das gesamte 4-Layer-Sandwich wird dann im Bogenformat mittels Plattenlaminatoren laminiert und das so entstandene Vorlaminat (Prelaminat/PreLam) in dieser Form zu den Kartenherstellern oder dergleichen geliefert, die dann die restlichen Lagen und Sicherheitsmerkmale sowie die Personalisierung einbringen.
In der EP 2 483 848 B1 werden mehrere Möglichkeiten beschrieben, anstelle des aushärtenden Klebstoffes oder Füllmaterials andere Materialien zum Lagefixieren des Chips in der Ausstanzung zu verwenden. Beschrieben wird beispielsweise ein weiches, elastisches und temperaturbeständiges Einbettungsmaterial, das das in das Stanzfenster eingesetzte Chipmodul oder eine sonstige funktionale Komponente (Chip, RFID-Antenne, Schalter) im Fensterbereich umgibt.
In der EP 2 079 107 A1 wird vorgeschlagen, nach dem Stanzen des Substrats (Kernfolie) und dem Einlegen des funktionalen Bauteils das Substrat im Bereich um das Bauteil herum zu erwärmen und zu verdichten, so dass ein Zwischenraum zwischen dem Modul und den Umfangskanten des Stanzfensters geschlossen wird und das Modul lagefixiert ist.
Alle diese Lösungen erfordern einen erheblichen Aufwand, um zum einen die Aufnahmefenster für das funktionale Bauteil aus dem Substrat auszustanzen und zum anderen die in das Fenster eingelegte Komponente mit Klebstoff oder dergleichen zu fixieren. Üblicherweise erfolgt das Aufbringen der Deckbogen von Hand, da ansonsten zur Verarbeitung mehrerer Formate ein sehr großer Automatisierungsaufwand erforderlich ist.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Prelaminats zu schaffen, durch das eine Lagefixierung der funktionalen Komponente – im Folgenden beispielhaft Chipmodul genannt – vereinfacht ist.
Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignete Fertigungsanlage zu schaffen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 und hinsichtlich der Fertigungsanlage durch die Merkmalskombination des nebengeordneten Patentanspruches 11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren zum Herstellen eines Prelaminats (auch funktionales Laminat, IPL(Intelligent Partial Laminated)-Transponder-Inlay oder halbfertiges Produkt-Inlay genannt) verwendet. Dieses hat ein Substrat, auf das eine funktionale Komponente, beispielsweise ein Chip, ein Chipmodul, eine RFID-Antenne, elektronische Schalter, Schaltkreise, Bluetooth-Devices, Sensoren aufgebracht werden. Erfindungsgemäß erfolgt die Lagefixierung der funktionalen Komponente nicht durch Einsetzen in ein Fenster sondern durch partielles Aufweichen/Aufschmelzen des Substrats in dem vorgesehen Auflagebereich. Die funktionale Komponente – im Folgenden nur Komponente genannt – wird dabei in den aufgeweichten/aufgeschmolzenen Bereich eingepresst und ist somit nach dem Abkühlen auf einfache Weise auf dem Substrat vorfixiert. Eine derartige Vorgehensweise stellt eine ganz erhebliche Vereinfachung des Fertigungsverfahrens dar, da weder ein Stanzen des Substrats erforderlich ist noch eine zusätzlicher Kleber oder ein Füllmittel zur Lagefixierung in das ausgestanzte Fenster der Komponente eingebracht werden muss.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Dicke des Prelaminats deutlich geringer als bei herkömmlichen Lösungen ist, bei denen notwendiger Weise eine untere Deckfolie und auch eine massive Substratschicht vorgesehen werden muss. Die Dicke des Vorlaminats lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung um mehr als die Hälfte reduzieren.
Bei einem bevorzugen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Komponente zum Vorfixieren mittels eines Pressstempels in dem aufgeschmolzenen/aufgeweichten Bereich gedrückt, um diese vorzufixieren. Dieses Einpressen des Chips kann dabei über eine geregelte Achse erfolgen, so dass die Endposition der Komponente, beispielsweise deren Einbettungstiefe in das Substrat, sehr präzise eingeregelt werden kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Aufschmelzen oder Erweichen des Auflagebereiches der Komponente mittels eines Ultraschallkopfes, der von der Unterseite her, d.h. von der von der Komponente abgewandten Seite her, das Substrat beaufschlagt. Der vorgenannte Pressstempel wird dann von der Chipseite her in Wirkeingriff gebracht.
Diese Antenne ist vorzugsweise als Drahtantenne ausgeführt, die in Drahtverlegetechnik auf das Substrat aufgebracht wird.
Erfindungsgemäß wird nach dem Vorfixieren der Komponente auf dem Substrat eine Decklage, beispielsweise eine Deckfolie aufgebracht und dann dieser Schichtaufbau in dem Bereich laminiert, in dem die Komponente auf dem Substrat aufliegt. D.h. es erfolgt kein vollflächiges Laminieren wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik sondern lediglich ein partielles Laminieren in dem Auflagebereich der elektronischen Komponente. Dabei ist durch das Vorfixieren und das partielle Laminieren eine zuverlässige Lagefixierung der Komponente auf dem Substrat gewährleistet. Dieses partielle Laminieren lässt sich mit einem sehr kompakten Laminierkopf durchführen, so dass der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den herkömmlichen Lösungen mit Plattenlaminatoren weiter verringert ist.
Vorstellbar ist es auch, dass das partielle Laminieren (Temperatur, Ultraschall) mittels eines Fensterstempels erfolgt, der die Komponente zur Lagefixierung umgreift.
Das partielle Laminieren kann beispielsweise durch Wärmebeaufschlagung mittels einer Heizkopfanordnung oder durch Ultraschallbeaufschlagung mittels einer Ultraschallkopfanordnung erfolgen.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn der Schichtaufbau über eine derartige Kopfanordnung beidseitig beaufschlagt wird.
Die Lagefixierung der elektronischen Komponente lässt sich weiter verbessern, wenn sich an das partielle Laminieren noch eine weitere Station zum punktuellen Heften des Schichtaufbaus anschließt. Dieses Heften kann beispielsweise mittels Ultraschall oder dergleichen erfolgen.
Die Fertigungstiefe ist weiter verbessert, wenn sich an das partielle Laminieren und/oder Heften eine weitere Station anschließt, in der Sicherheitsmerkmale eingebracht werden.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Aufschmelzen/Erweichen des Substrats und das Einpressen der Komponente sowie das partielle Laminieren sowie das Einbringen der Sicherheitsmerkmale voneinander unabhängige Verfahrensschritte sind – der Anmelder behält sich daher vor, auf diese Verfahrensschritte unabhängige Patentansprüche zu richten.
Die erfindungsgemäße Fertigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens ist mit entsprechenden Fertigungsstationen ausgeführt, die wiederum für sich unabhängig sind – dementsprechend können diese Fertigungsstationen ebenfalls zum Gegenstand von unabhängigen Patentansprüchen gemacht werden.
Die Fertigungsanlage hat demgemäß eine Zuführung für das Substrat, eine Bestückungsstation zum Platzieren der elektronischen Komponente auf dem Substrat, einer Vorfixierstation mit einer Einheit zum partiellen Aufschmelzen/Erweichen des Substrats und zum Einpressen/Eindrücken der Komponente in den aufgeweichten Bereich, eine Station zum Aufbringen einer Deckfolie und eine Laminierstation zum partiellen Laminieren des Schichtaufbaus in dem Bereich der auf das Substrat aufgebrachten elektronischen Komponente.
Das Aufschmelzen/Erweichen des Substrats ist besonders einfach, wenn die Vorfixierstation ein von der Unterseite her angreifendes Ultraschallwerkzeug (US-Werkzeug) und einen von der Auflageseite der Komponente her angreifenden Pressstempel hat. Die Zustellbewegung des Pressstempels (Z-Achse) kann geregelt sein.
Die Laminierstation hat vorzugsweise eine Laminierkopfanordnung zum partiellen Laminieren des Schichtaufbaus mit dem Substrat, der Komponente und der aufgebrachten Deckfolie in demjenigen Bereich, in dem die Komponente auf dem Substrat aufliegt.
Bei einer Variante der Erfindung hat die Laminierkopfanordnung einen festen Kopf, der von der von der Komponente abgewandten Seite des Substrats angreift und einen in Auflagerichtung (Z-Achse) verstellbaren Kopf, der komponentenseitig angreift.
Die beiden einander gegenüber liegenden Köpfe der Laminierkopfanordnung können als Heizkopf oder als Ultraschallkopf ausgeführt sein.
Wie bereits erwähnt, können die Zustellachsen (Z-Achsen) des Pressstempels und/oder des verstellbaren Kopfes (Heizkopf, Ultraschallkopf) geregelt sein, um die Dicke des Schichtaufbaus bzw. die Eindringtiefe der Komponente in das Substrat zu regeln.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Fertigungsanlage noch eine Station zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen zugeordnet ist.
Eine derartige Einrichtung kann beispielsweise eine erste Stanzeinrichtung zum Stanzen eines Fensters aus dem Schichtaufbau, eine Substratzuführeinrichtung, eine Füllmaterialzuführeinrichtung und eine Abdeckfolienzuführung sowie eine Heftstation zum Laminieren des nach dem Einbringen der Sicherheitsmerkmale vorliegenden Schichtaufbaus aufweisen.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Füllmaterialzuführung eine zweite Stanzeinrichtung zum Ausstanzen und Zuführen eines Füllmaterialpatches hat, der in das ausgestanzte Fenster eingesetzt wird.
Auch bei der Station zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen kann das Heften mittels eines Ultraschallkopfes erfolgen.
Die Zu- und Abführung der Laminatbestandteile ist besonders einfach, wenn das Substrat, die Deckfolie sowie die elektronischen Bauteile und ggf. auch die an der Station zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen verarbeiteten Schichten als Rollen- oder Bogenware bereit gestellt sind.
Zur Verbesserung der Fertigungsqualität kann zwischen benachbarten Fertigungsstationen, beispielsweise nach dem Vorfixieren der Komponenten und nach dem partiellen Laminieren sowie nach dem Einbringen der Sicherheitsmerkmale jeweils eine Kontrollstation zur Funktionsprüfung vorgesehen sein. Dabei werden nach jedem Fertigungsschritt/Prozess die Komponenten geprüft, so dass eine fehlerhafte Bereitstellung von Chipmodulen oder Verarbeitung frühzeitig erfasst wird.
Heftpunkte zum Lagefixieren müssen nicht regelmäßig aufgebracht sein sondern können auch individuell auf dem Bogen verteilt werden, um das Handling der Bogenware für weitere Bearbeitungsschritte zu optimieren.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Rollenware begrenzt sondern die Fertigungsanlage kann mit geringem Aufwand auch auf die Verarbeitung von Bogenware ausgelegt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Vorfixierstation eine Drahtverlegestation zum Positionieren der Antenne vorgeschaltet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Fertigungsanlage zur Herstellung eines Prelaminats;
2 eine Vorfixierstation der Fertigungsanlage gemäß 1;
3 eine Laminierstation der Fertigungsanlage gemäß 1;
4 einen Heizkopf der Laminierstation gemäß 3;
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage;
6 eine Antennenverlegestation für eine Fertigungsanlage gemäß 5;
7 eine Variante einer Antennenverlegestation;
8 eine Bestückungsstation, Vorfixierstation und eine Laminierstation der Fertigungsanlage gemäß 5;
9 eine Einzeldarstellung der Laminierstation gemäß 8;
10 einen Heizkopf der Laminierstation gemäß 8;
11 einen weiteren Heizkopf der Laminierstation gemäß 9;
12 eine Variante einer Laminierstation für eine Fertigungsanlage gemäß 5;
13 eine Station zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen;
14 ein Ausführungsbeispiel einer Laminierstation mit Ultraschallköpfen;
15 eine Ultraschallkopf der Laminierstation gemäß 14;
16 eine Variante einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage mit einer Lade- und Initialisierungseinheit zum Laden eines Betriebssystems und/oder von Java-Applets und zur Initialisierung der Chipmodule;
17 eine Detaildarstellung der Einheit gemäß 16;
18 eine Variante einer Einheit gemäß 17, die ein kontaktloses Laden und Initialisieren auf einer Lead-Frame-Ebene ermöglicht und
19 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 18, wobei das Laden und Initialisieren auf der Inlayebene erfolgt.
1 zeigt ein Prinzipschema einer Fertigungslinie – im Folgenden Fertigungsanlage 1 genannt – über die ein Prelaminat/Vorlaminat herstellbar ist, das beispielsweise bei einer Bank- oder Scheckkarte, einem Sicherheitsausweis, einer Prestigekarte, einem Pass etc. verwendbar ist. Wie eingangs erläutert, sollen derartige Prelaminate möglichst dünn sein, so dass beim späteren Produkt, beispielsweise einem eID-Produkt, möglichst viele Lagen mit Sicherheitsmerkmalen verwendet werden können, wobei die Gesamtdicke des fertigen Produktes nicht die Dicke einer herkömmlichen Scheckkarte (maximal 840 µm) betragen sollte. Die in 1 dargestellte Fertigungsanlage 1 hat eine Zuführung 2 für eine Kernfolie, im Folgenden Substrat 4 genannt. Diese Zuführung 2 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Rollenzuführeinrichtung ausgebildet, über die die als Rollenmaterial bereit gestellte Kernfolie abgewickelt und entlang nicht dargestellter Führungen den weiteren Bearbeitungsstationen zugeführt werden kann. Wie erwähnt, kann die Kernfolie auch als Bogenware über eine geeignete Zuführung 2 zugeführt werden.
In einem ersten Bearbeitungsschritt wird auf das Substrat 4 mittels einer Antennenverlegeeinheit 6 in Drahtverlegetechnik eine Anzahl von spezifizierten Antennen 8 aufgebracht. Diese so genannte Boosterantenne wird dabei in das Substrat 4 in an sich bekannter Weise eingeschweißt. Dieses Substrat 4 kann aus einem herkömmlichen Thermoplast, beispielsweise Polycarbonat, PVC oder aus einem synthetischen Papier bestehen. Beim Verlegen wird der Draht in der dargestellten Antennenverlegeeinheit 6 zentrisch durch einen Ultraschallkonverter und das Verlege-Werkzeug geführt. Dies ist ein Unterschied zu herkömmlichen Drahtverlegeköpfen, bei denen der Draht seitlich an dem Werkzeug vorbeigeführt ist. Die Drahtführung erfolgt bei der erfindungsgemäßen Lösung mittels einer aerostatischen Führung, bei der Luft durch einen Drahtkanal geblasen wird, so dass dieser durch den Luftstrom zentriert ist – auf diese Weise ist eine optimale Drahtführung gewährleistet. Eine Drahtführungsbohrung an einem Ausgang des Werkzeugs kann dabei relativ eng, d.h. mit einem nur gering größeren Durchmesser als der Drahtdurchmesser gewählt werden, da aufgrund der den Draht umströmenden Luft die Reibung minimal ist. Ein weiterer Vorteil des aerostatisch zentrisch geführten Drahtes ist, dass die Luft bei der Zuführung des Drahtes als Einfädelhilfe verwendet werden kann.
Die Antennenverlegeeinheit 6 ist des Weiteren mit einer mitfahrenden Kraft-Kalibriereinrichtung ausgeführt, über die die Kraft, mit der der ebenfalls von einer Rolle zugeführte Draht in das Substrat 4 eingedrückt wird, geregelt wird.
Die Antenne 8 kann beispielsweise als HF- oder UHF-Antenne für RFID-Anwendungen ausgeführt sein. Wie erwähnt, kann die elektrische Verbindung mit der elektronischen Komponente durch Kleben, Löten, Schweißen oder sonstige mechanische Technologien wie Crimpen, Clinchen oder dergleichen erfolgen. Bei der neueren CoM-Technik ist eine derartige mechanische Verbindung aufgrund der Funkverbindung nicht erforderlich.
Bei der Verlegung der Antenne wird der Antennendraht aus einem Drahtführungsmundstück 10 heraus bewegt, wobei – wie oben ausgeführt – die Führung in diesem Drahtführungsmundstück 10 durch eine aerostatische Lagerung unterstützt ist. Dabei führt das Drahtführungsmundstück 10 mit dem Drahtführer eine parallel zur Verlegeebene verlaufende Verlegebewegung aus, um die Boosterantenne auszubilden. Das Drahtführungsmundstück 10 ist in drei Achsen (X-, Y- und Z-Richtung) verfahrbar und wird während der Verlegung mit Ultraschall beaufschlagt, der das Drahtführungsmundstück 10 zu oszillierenden Bewegungen anregt, so dass entsprechend der Ultraschallfrequenz und der damit einhergehenden Verdichtung und/oder Verdrängung des Substratmaterials der erwärmte Draht in die Kontaktstelle eingebettet wird.
Mit dem Bezugszeichen 12 ist in der Darstellung gemäß 1 eine Zuführeinheit für Chipmodule bezeichnet. Diese Chipmodule werden ebenfalls als Bandmaterial bereit gestellt und mittels einer Stanzeinrichtung 14 vereinzelt und dann über einen Bestückkopf 16 auf den mit den Antennen 8 versehenen Substrat 4 platziert.
Der Bereich, in dem die Chipmodule aufgesetzt werden sollen, wird über eine Vorfixierstation 18 partiell aufgeschmolzen oder erweicht und dabei das Chipmodul über den Bestückungskopf 16 oder über einen eigenen Kopf in den aufgeweichten Bereich eingepresst. Dabei kann der Bestückungskopf 16 der Vorfixierstation 18 einen in Z-Richtung, d.h. in Auflagerichtung, verstellbaren Pressstempel aufweisen, über den das Chipmodul mit einem vorbestimmten Vorschub und mit einer vorbestimmten Eindringtiefe in das Substrat 4 eingedrückt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Vorfixierstation 18 zum Erweichen ein Ultraschallwerkzeug 20, das von unten her, d.h. von der vom Chipmodul abgewandten Seite am Substrat 4 angreift und dieses zum Aufschmelzen/Erweichen mit Ultraschall beaufschlagt. Ein Kopf des Ultraschallwerkzeugs 20 ist dabei etwas größer als die Grundfläche des Chipmoduls ausgebildet, so dass dessen umfängliche Einbettung sicher gestellt ist.
Dieser Pressstempel kann beispielsweise als Pneumatikzylinder ausgeführt sein, der eine genau definierte Aufnahme des Chipmoduls aufweist und dieses in das erweichte Material einpresst. Dieses Erweichen erfolgt – wie bereits ausgeführt – durch die Ultraschallbeaufschlagung, bei der das Material innerhalb sehr kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von 100 ms, kurzzeitig erhitzt und aufgeweicht wird. Die Vorfixierung reicht aus, damit der Chip während der weiteren Bewegungstakte des Materials seine Position nicht verliert.
In einer Deckfolien-Aufbringstation 22 wird dann eine Deckfolie 24 auf die Anordnung bestehend aus dem Substrat 4, der verlegten Antenne 8 und dem vorfixierten Chipmodul aufgebracht. Gemäß der Darstellung in 1 wird auch die Deckfolie 24 als Rollenmaterial bereitgestellt. Nach dem Aufbringen der Deckfolie 24 auf das Vorprodukt erfolgt dann mittels einer Laminierstation 26 ein partielles Laminieren des Laminats. Im Unterschied zum Stand der Technik erfolgt dieses Laminieren jedoch nicht vollflächig sondern lediglich partiell in demjenigen Bereich, in dem das Chipmodul auf dem Substrat 4 angeordnet ist. Die Laminierstation 26 ist somit derart ausgeführt, dass lediglich die Bereiche um das Chipmodul laminiert werden – der verbleibende umliegende Bereich bleibt unlaminiert. Diese Vorgehensweise reicht jedoch aus, um das Chipmodul zuverlässig während der weiteren Bearbeitung und dem Transport auf dem Substrat 4 zu positionieren.
Mit dem Bezugszeichen 28a, 28b und 28c sind in der Darstellung gemäß 1 Kontrollstationen gekennzeichnet, über die nach dem jeweiligen Fertigungsschritt, d.h. beispielsweise nach dem Verlegen der Antenne 8, nach dem Vorfixieren des Chipmoduls und nach dem partiellen Laminieren die Funktion der jeweiligen Anordnung getestet wird, so dass lediglich funktionierende Transponderinlays ausgeliefert werden.
So kann beispielsweise vor dem Ausstanzen der Chipmodule die UIC (Unique Identification Code) vom Chip in eine Datenbank geschrieben werden. Dabei werden die Fertigungs-/Lieferungsqualität wiedergebende Statistiken erstellt, in denen beispielsweise Schlecht-/Gutteile des Halbleiterherstellers aufgelistet sind.
Um die Produktivität der Anlage zu verbessern, können zwei Zuführeinheiten 12 beidseitig der Substratbahn angeordnet werden. In entsprechender Weise sind dann auch zwei Bestückungsköpfe 16 vorgesehen. Diese können jeweils mit vier Saugköpfen ausgeführt sein, so dass insgesamt acht Chipmodule auf einmal platziert werden können. Das Ultraschallwerkzeug 20 ist dabei auf einer Y-Achse gelagert, über die ein Verstellen quer zur Substrattransportrichtung möglich ist. Dies wird anhand 2 erläutert.
In dieser Darstellung sieht man das Substrat 4, auf das in der vorbeschriebenen Weise die Antenne 8 im Drahtverlegeverfahren aufgebracht ist. Mit dem Bezugszeichen 30 ist dabei derjenige Bereich gekennzeichnet, in den das Chipmodul 32 eingesetzt und kontaktiert wird. Wie erwähnt, sind die Chipmodule 32 als Rollen- oder Bogenmaterial auf einem Träger 34 angeordnet. Dieses Rollenmaterial wird über die Zuführeinrichtung 12 parallel zur Substratbewegungsbahn zugeführt. Wie vorstehend erwähnt, kann auch auf der in 2 oben liegenden Seite der Substratbahn eine Zuführeinrichtung 12 vorgesehen sein.
Über die vorbeschriebene Stanzeinrichtung 14, die mit einem Stanzstempel ausgeführt ist, werden die Chipmodule 32 vereinzelt und dann über den Bestückungskopf 16 in den jeweiligen Bereichen 30 der Antennen 8 platziert. Der Bestückungskopf 16 kann dabei einen Saugkopf aufweisen, über den das Chipmodul 32 durch Anlegen eines Vakuums nach dem Stanzen vom Rest des Trägers 34 in Z-Richtung angehoben und dann durch Querverfahren in Y-Richtung auf den vorbestimmten Bereich 30 abgesetzt werden kann. Wie erwähnt, kann der Saugkopf mit mehreren Saugelementen versehen sein, so dass entsprechend mehrere Chipmodule 32 platziert werden.
Nach dem Platzieren wird dann mittels des ebenfalls in Querrichtung und in Z-Richtung verfahrbaren Ultraschallwerkzeuges 20 das Substrat 4 in dem Bereich 30 aufgeschmolzen/erweicht. Prinzipiell kann zur Vereinfachung des fertigungstechnischen Aufwandes auch auf die Verstellung des Ultraschallwerkzeugs 20 in Z-Richtung verzichtet werden.
Die Ultraschallschwingung kann dabei senkrecht oder waagrecht oder aber auch in einer Kombination dieser Beaufschlagungsrichtungen mit Bezug zur Substratebene ausgerichtet sein.
Mit dem Bezugszeichen 36 ist in der Darstellung gemäß 2 ein Konverter des Ultraschallwerkzeuges 20 bezeichnet. Eine Sonotrode 39 des Ultraschallwerkzeuges 20 greift dabei von unten her, d.h. von der vom Chipmodul 32 abgewandten Seite her am Substrat 4 an, während der Pressstempel 38 chipseitig angreift.
Parallel zur Ultraschallbeaufschlagung wird über diesen Pressstempel 38 das Chipmodul 32 gegen den erweichten Bereich gepresst. Die Zustellachse (Z-Achse) des Pressstempels 38 ist dabei geregelt, so dass die Eindringtiefe des Chipmoduls 32 in den erweichten Bereich präzise steuerbar ist. Der Pressstempel 38 kann dabei Teil des Bestückungskopfs 16 sein.
Nach der Vorfixierung wird – wie erläutert – über die Deckfolienaufbringstation 22 die Deckfolie 24 aufgelegt, die dann die auf den Antennen 8 des Substrats 4 aufgesetzten Chipmodule 32 überdeckt.
Wie in 2 weiter dargestellt, ist der Zuführeinrichtung 12 eine Kontrollstation 28a zugeordnet, über die die Funktion der jeweiligen Chipmodule 32 vor dem Stanzen getestet wird. Fehlerhafte Chips können dadurch rechtzeitig nach dem Stanzvorgang auf der Basis von über die Kontrollstation 28a abgegebenen Signalen ausgesondert werden.
Gemäß der Darstellung in 3 ist eine derartige Kontrollstation 28b auch im Bereich zwischen der Laminierstation 26 und der Deckfolienaufbringstation 22 angeordnet. Dabei wird nach dem partiellen Laminieren die Funktion wiederum geprüft und alle Parameter über die UID dem jeweiligen Bauteil zugewiesen. Dabei läuft beispielsweise ein Timer während des gesamten Prozesses, der ebenfalls in der UID vermerkt wird. So kann im Nachhinein festgestellt werden, ob zwischen den Prozessen der einzelnen Komponenten irgendwelche Fertigungsunterbrechungen erfolgten, die beispielsweise zu unvorhergesehenen Stillstandszeiten führten. Des Weiteren kann die komplette Funktionsprüfung über eine Schnittstelle an einen zentralen Leitstand der Fertigungsanlage übertragen werden, so dass die Produktion und deren Yield auch von außerhalb der Fertigungsanlage verfolgt werden kann. Diese gesamte Produktionsverfolgung ist vor allem bei eID- und Payment-Applikationen vorteilhaft. Wichtig ist dies insbesondere dann, wenn der Chipmodul schon mit dem Betriebssystem OS geflasht und initialisiert ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn das OS auf ein Flash-Memory aufgespielt wird (OS-Flashen) – dies ist eine Abkehr vom herkömmlichen Verfahren, bei der das OS fest im Chip eingebrannt wurde.
Je nach Sicherheitseinrichtung der einzelnen Inlay-Herstellungsfirmen ist es auch möglich, das OS auf den Flash-Speicher zu laden. Prinzipiell kann auch das Initialisieren an der Inlay-Produktionsmaschine durchgeführt werden.
Der Patentanmelder behält sich vor, auf die Art des Funktionsprüfungsverfahrens mit Speicherung der Prozessparameter zu den jeweiligen UIDs und/oder das Flashen des OS und/oder das Initialisieren des Chips einen eigenes unabhängiges Patentbegehren zu richten.
Die Laminierstation 26 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass das vorbeschriebene partielle Laminieren durch Wärmeeinwirkung erfolgt. Demgemäß hat die Laminierstation 26 zwei Heizköpfe 40, 42, von denen der eine Heizkopf 42 von der Unterseite her und der andere Heizkopf 40 von der Oberseite (chipseitig) angreift.
4 zeigt eine Einzeldarstellung des Heizkopfes 40 bzw. 42. Dieser hat ein an einem Gehäuse gehaltenes Heizelement 44, das beispielsweise als PTC-Heizkörper ausgeführt sein kann und das auf eine Schmelz-/Erweichungstemperatur erwärmt sein kann. Die maximale Erwärmung kann beispielsweise etwa 250ºC betragen. Da in diesem Temperaturbereich das Substratmaterial und auch das Deckfolienmaterial (Polycarbonat, PVC) aufschmelzen kann, ist eine direkte Kontaktierung des Heizelementes 44 mit dem Laminat zu vermeiden. Aus diesem Grund wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen das Heizelement 44 und das Laminat ein Band 46 angeordnet, das beispielsweise als Metallband ausgeführt ist und – wie in 4 dargestellt – entweder umlaufend ausgebildet ist oder von einer Rolle abgerollt wird. Bei einem umlaufenden Band 46 kann in dem mit dem Bezugszeichen 48 gekennzeichneten Bereich eine Reinigungseinrichtung vorgesehen sein, über die am Band 46 anhaftende Substratrückstände abgereinigt werden. Zur Führung des Bands 46 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Umlenkrollen 50 ausgebildet, von denen zumindest eine angetrieben ist. Die Ansteuerung des Bandvorschubs erfolgt dabei derart, dass diese zwischen der Wärmebeaufschlagung der vorgesehenen Bereiche jeweils getaktet sind, so dass beim partiellen Laminieren stets ein „sauberer“ Abschnitt des Bands 46 zwischen dem Heizelement 44 und dem Substrat 4 liegt. Dabei wird das Substrat 4 über beidseitig angeordnete Niederhalter 52, 54 gegen seine Führungsbahn gedrückt, so dass dieses beim Zurückfahren des oder der Heizköpfe 40, 42 nicht mitgenommen wird. Dementsprechend sind die beiden Heizköpfe 40, 42 in Vertikalrichtung (Z-Achse) bewegbar an einer nicht dargestellten Führung geführt.
Die Wirkfläche des Heizelementes 44 ist entsprechend der Geometrie der jeweiligen Funktionselemente, im vorliegenden Fall der Chipmodule 32 ausgelegt, wobei die Heizfläche etwas größer als die Grundfläche des Chipmoduls 32 ist, so dass entsprechend ein um das Chipmodul 32 und den Bereich 30 herum angeordneter Abschnitt des Laminats partiell laminiert wird, während die übrigen Bereiche unlaminiert bleiben. Dieser partiell laminierte Bereich ist in 4 rechts gestrichelt angedeutet und mit dem Bezugszeichen 56 versehen, wobei die Wirkfläche des Heizelementes 44 dann diesem Bereich 56 entspricht.
In der Darstellung gemäß 4 sind des Weiteren noch Antriebe und Steuereinheiten der Niederhalter 52, 54 und des Heizelementes 44 mit dem Bezugszeichen 58, 60 versehen. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Heizköpfe 40, 42 identisch aufgebaut.
Im Anschluss an dieses partielle Laminieren des Laminats lediglich im Bereich 56 kann dann die dritte Kontrollstation 28c vorgesehen werden, um die Funktion der einzelnen Transpondereinheiten zu überprüfen. Dabei und in allen folgenden Bearbeitungsgängen sind die Chipmodule 32 zuverlässig zwischen dem Substrat 4 und der Deckfolie 24 eingebettet, so dass keine Verschiebung mehr stattfinden kann.
An einer in 3 nicht dargestellten Station erfolgt dann das Ablängen des Laminats auf ein vorbestimmtes Bogenformat und ein Stapeln zur Zwischenlagerung der Bögen.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage (Fertigungslinie).
Der Grundaufbau entspricht wieder demjenigen des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels. D.h. auch bei der Variante gemäß 5 wird das Substrat 4 mittels der Substratzuführung 2 zugeführt. Auf dem Substrat 4 werden dann mittels der Antennenverlegeeinheit 6 die Antennen 8 aufgebracht. Zum Ausgleich unterschiedlicher Bearbeitungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Stationen ist die Substratführung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 mit einem einen Speicher ausbildenden Durchhang 62 ausgeführt. An diesen schließt sich dann die vorbeschriebene Vorfixierstation 18 an, in der die Chipmodule 32 auf den Antennen 8 bzw. dem Substrat 4 platziert und mittels Ultraschall vorfixiert werden.
Im Anschluss daran wird die Deckfolie 24 mittels der Deckfolienaufbringstation 22 aufgebracht und der Schichtaufbau in der Laminierstation 26 partiell laminiert. Nach dieser Laminierstation 26 ist wiederum ein einen Speicher ausbildender Durchhang 64 vorgesehen. Das Vorlaminat wird dann bei der in 5 dargestellten Fertigungslinie einer Station 66 zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen zugeführt. Im Anschluss daran wird das Laminat wiederum abgelängt und gestapelt.
6 zeigt eine Einzeldarstellung der Antennenverlegeeinheit 6 der Fertigungslinie gemäß 5. Diese Antennenverlegeeinheit 6 ist so ausgebildet, dass die Verarbeitung von „Rolle zu Rolle“ erfolgt. D.h. bei dieser Variante ist eine Zwischenspeicherung des mit Antennen 8 versehenen Substrats 4 auf einer Speicherrolle 68 vorgesehen. Die Einheit 6 kann dann als Stand-Alone-Einheit ausgebildet sein oder aber auch in die Fertigungslinie gemäß 5 integriert sein.
7 zeigt eine Variante einer Antennenverlegeeinheit 6, bei der das mit den Antennen 8 versehene Substrat 4 im Bogenformat abgelängt wird („Rolle zu Bogen“.
Bei beiden Varianten ist die Antennenverlegeeinheit 6 mit einem Gantryantrieb 70 versehen, durch den die Drahtführungsmundstücke 10 entlang einer X-Achse verstellbar sind. Diese sind des Weiteren an einer Y-Führung quer verfahrbar.
Zusätzlich ist eine Vertikalverstellung in Z-Richtung vorgesehen, so dass die Drahtführungsmundstücke 10 der Antennenverlegeeinheit 6 in der Ebene des Substrats 4 verstellbar sind, um die Antennen 8 zu verlegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere, derartiger Drahtführungsmundstücke 10 neben einander liegend angeordnet, so dass mit einem Takt mehrere, in Y-Richtung neben einander liegende Antennen 8 auf das Substrat 4 aufgebracht werden können. Nach jeweils einem Takt wird dann über den beidseitigen Gantryantrieb 70 die Antennenverlegeeinheit 6 in X-Richtung verstellt, so dass die nächste Antennenreihe verlegt werden kann. Dieser Takt-Vorschub in Y-Richtung kann auch durch Ansteuerung des Substratvorschubs erfolgen
Ein derartiger Aufbau ermöglicht es, eine Vielzahl von Antennen 8 in kurzer Zeit auf dem Substrat 4 aufzubringen.
Wie in der Darstellung gemäß 6 erkennbar, ist zum Ausbilden eines Puffers nach der Zuführung 2 und vor der Speicherrolle 68 jeweils ein Durchhang 72, 74 vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist ein derartiger Durchhang 72 lediglich im Anschluss an die Zuführung 2 des Substrats 4 vorgesehen.
8 zeigt eine Einzeldarstellung der Vorfixierstation 18 und der Laminierstation 26 der Fertigungsanlage 1 gemäß 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind – wie auch vorstehend erläutert – beidseitig des Substrats 4 Zuführeinrichtungen 12a, 12b für Chipmodule 32 vorgesehen, die jeweils wiederum auf einem Träger 34 angeordnet sind, der als Rollenmaterial zur Verfügung gestellt ist. Die Chipmodule 32 werden dann über jeweils eine vorbeschriebene Stanzeinrichtung 14a, 14b vereinzelt und dann über die in Y- und Z-Richtung verfahrbaren Bestückungsköpfe 16a, 16b auf den jeweiligen Antennen 8 platziert und mittels der beschriebenen Ultraschallwerkzeuge 20 und den in Z-Richtung verstellbaren Pressstempeln 38 vorfixiert. Mit dem Bezugszeichen 76 ist ein Portal bezeichnet, an dem die Y-Führung und die Z-Führung der Bestückungsköpfe 16 und des Pressstempels 38 vorgesehen sind. Eine entsprechende Querführung ist auch für die von unten angreifende Sonotroden 39 des Ultraschallwerkzeugs 20 (nicht sichtbar in 8) vorhanden.
Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nach der Vorfixierung mittels der Vorfixierstation 18 die Deckfolie 24 aufgebracht. Im Anschluss daran ist die Laminierstation 26 vorgesehen, deren Aufbau anhand der 9 bis 11 erläutert wird.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Laminierstation 26 zwei Laminier- oder Heizköpfe 40, 42, deren Aufbau etwas anders als bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gewählt ist. Der Grundaufbau der beiden Köpfe 40, 42 entspricht jedoch demjenigen, wie er anhand 4 erläutert ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind Niederhalter 52, 54 vorgesehen, die das Vorlaminat, d.h. das mit den Antennen 8 und den Chipmodulen 32 versehene Substrat 4 zurückhalten, so dass es nicht an dem Heizkopf 40 oder 42 haften bleibt. Derartige Niederhalter 52, 54 können auf der in 9 sichtbaren Oberseite und auch von unten her am Laminat angreifen.
In Bewegungsrichtung des Substrats 4 nach den Heizköpfen 40, 42 ist gemäß der Darstellung in 9 eine Heftstation 78 vorgesehen, über die zusätzlich zu dem vorbeschriebenen partiellen Laminieren ein punktuelles Heften des Laminats erfolgt. Dieses Heften erfolgt mittels einer Ultraschalleinheit, deren Sonotrode 80 ebenfalls in Y- und Z-Richtung (und ggfs. auch in X-Richtung) verstellbar an einer nicht dargestellten Führung geführt ist. Ein Konverter ist in der Darstellung gemäß 9 mit dem Bezugszeichen 82 versehen. Die Sonotrode 80 wird nach dem partiellen Laminieren über die Heizköpfe 40, 42 zum Heften in Anlage an das Laminat gebracht, so dass um das vorfixierte Chipmodul 32 herum Heftpunkte 84 ausgebildet werden, die die Lagefixierung des Chipmoduls 32 innerhalb des Laminats weiter verbessern sowie die beiden Substratlagen zusätzlich weiter punktuell verschweißen. Die Heftpunkte 84 können gleichmäßig oder individuell auf dem gesamten Bogenformat gesetzt werden. Somit können die Heftpunkte 84 bei einer Substrat-Zweilayer-Struktur derart platziert werden, dass der Schichtaufbau bei der Weiterverarbeitung bei den folgenden Handlingsprozessen (z. B. Vakuumansaugen der Bogenware) durch einen stabilen, gehefteten Bogen verbessert wird.
Einzelheiten der Heizköpfe 40, 42 werden anhand der 10 und 11 erläutert.
10 zeigt den chipseitigen Kopf 40. Auch dieser hat ein Heizelement 44, dessen Wirkfläche an die Grundfläche des Chipmoduls 32 angepasst ist und das beispielsweise als PTC-Heizelement ausgeführt ist. Das Heizelement 44 kann dabei – ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel – über einen Z-Antrieb senkrecht zur Großfläche des Laminats verstellt werden. Zur Vermeidung eines direkten Kontaktes der Wirkfläche des Heizelementes 44 ist wiederum ein umlaufendes Band 46 vorgesehen, das bei diesem Ausführungsbeispiel nicht an einem rechteckförmigen Rahmen sondern an einem etwa trapezförmigen, sich zum Substrat 4 hin verjüngenden Rahmen 86 geführt ist. An den Eckpunkten des Rahmens 86 sind wiederum Umlenkungen 50 für das Band 46 vorgesehen. Der Antrieb des Bandes 46 erfolgt über einen Bandantrieb 88, der beispielsweise als Reibantrieb oder dergleichen ausgeführt ist Der Bandantrieb 88 kann beispielsweise mit einem Vorschubzylinder 94 ausgeführt werden, der mit einem Klemmkopf 92 am Band 46 angreift. Die Betätigung des Vorschubzylinders 94 erfolgt vorzugsweise pneumatisch. Der Bandantrieb 88 ist so ausgeführt, dass er einen getakteten Vorschub des Bandes 46 ermöglicht, so dass bei jedem Z-Hub des Heizelementes 44 ein „sauberer“ Bandabschnitt zwischen der Stirnfläche des Heizelementes 44 und dem Laminat zu liegen kommt.
In dem Bereich zwischen den beiden oben liegenden Umlenkrollen 50a, 50b ist eine Spanneinheit 90 vorgesehen, über die das umlaufende Band 46 vorgespannt wird, so dass stets eine flächige Anlage an das Laminat gewährleistet ist. Auch der Kopf 40 ist mit einer nicht dargestellten Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Bands 46 ausgeführt.
Der in 9 unten liegende Kopf 42 hat einen entsprechenden Aufbau. Dieser ist in der Darstellung gemäß 11 um 180º zur Wirkposition in 9 dargestellt, so dass die einander entsprechenden Bauelemente besser erkennbar sind. Dementsprechend besteht ein Unterschied zwischen den Köpfen 40 und 42 darin, dass der unten liegende Kopf 42 nicht mit einem Z-Antrieb ausgeführt ist und somit stets in Anlage am Laminat gehalten wird. Der sonstige Aufbau mit dem Heizelement 44, dem umlaufenden Band 46, der Spanneinheit 90, dem trapezförmigen Rahmen 86, der Reinigungseinrichtung und dem Bandantrieb 88 mit einem Klemmkopf 92 und einem Vorschubzylinder 94 entspricht dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Die beiden Heizköpfe 40, 42 können entlang einer Y-Führung verstellbar am Rahmen der Laminierstation 26 geführt sein, so dass durch Quervertakten die quer zur Vorschubrichtung des Substrats 4 angeordneten Laminatbereiche partiell laminiert werden.
Zur Vermeidung eines Zeitverlustes bei einem derartigen Quervertakten ist in 12 ein Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, bei dem eine Vielzahl von Heizköpfen 40, 42 nebeneinander liegend angeordnet sind, so dass sämtliche in Querrichtung angeordneten Bereiche, in denen jeweils ein Chipmodul 32 eingebettet ist, in einem Takt gleichzeitig partiell laminierbar sind. Der Aufbau der einzelnen Köpfe entspricht dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel.
Wie erwähnt, kann bei allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen das Band 46 aus Edelstahl gefertigt sein. Anstelle eines umlaufenden Bandes 46 kann auch ein kontinuierlich zugeführtes Band verwendet werden, das nach der Benutzung entsorgt oder aufbereitet wird.
Die Betriebssicherheit der Laminierstation 26 lässt sich weiter verbessern, wenn die mit einer Z-Achse versehenen Köpfe 40 jeweils mit einem Messsensor ausgeführt sind, der das Einsinken des Chipmoduls 32 in das Substrat 4 erfasst, so dass das partielle Laminieren entsprechend überwachbar ist. Eine entsprechende Messsensoranordnung ist vorzugsweise auch an den Z-Achsen der Pressstempel 38 der Vorfixierstation 18 vorgesehen, um das Einsinken/Einbetten der Chipmodule 32 zu steuern.
Zur Vermeidung von Problemen bei einem Stillstand der Fertigungslinie kann im Bereich des auflageseitigen Teils der Laminierstation 26 (Heizkopf 42) eine Blasstation vorgesehen sein, die während des Stillstands Blasluft einbläst, so dass ein direkter Kontakt des Substrates mit dem Band 46 verhindert wird. Prinzipiell ist es auch vorstellbar, die Blasstation so auszulegen, dass Blasluft auf beide Seiten der Laminierstation 26 (Heizköpfe 40, 42) aufgebracht wird.
13 zeigt die Einheit 66 zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen. Wie erläutert, werden insbesondere bei Identifikationsdokumenten (eID), Sicherheitsausweisen, Pässen, Prestigekarten, Bank- und Kreditkarten, etc. Sicherheitsmerkmale in den Kartenbody eingebracht. Erfindungsgemäß können diese Sicherheitsmerkmale bereits in das Prelaminat eingebracht werden. Derartige Sicherheitsmerkmale können unterschiedliche Materialaufbauten aufweisen, transparent sein und/oder mit Hologrammen oder Kinegrammen usw. bedruckt sein.
Das Einbringen der Sicherheitsmerkmale erfolgt in der in 13 dargestellten Einheit 66. Dabei wird in einem ersten Schritt aus dem nach der Laminierstation 26 vorliegenden Prelaminat 96 in einer Stanzstation 98 jeweils ein Fenster für das Sicherheitsmerkmal ausgestanzt. Dabei befindet sich ein Stanzwerkzeug auf einem Achsensystem 100, das ein Verstellen von Stanzköpfen in X-, Y-Richtung ermöglicht, so dass alle Fenster über eine Bogenbreite von beispielsweise 650 mm gestanzt werden können. Die genaue Stanzposition wird dabei mittels eines Bildverarbeitungssystems 102 erfasst und die Stanzstation 98, bzw. deren Stanzkopf oder -köpfe entsprechend angesteuert. Der dabei anfallende Stanzabfall wird über einen mit Luft beaufschlagten Kanal entsorgt und fällt direkt in einen Behälter unterhalb des Laminats 96.
In einem zweiten Schritt wird von der Unterseite her (Ansicht gemäß 13) eine transparente Substratfolie 104 über eine Folienzuführung 106 aufgebracht, die die ausgestanzten Fenster von unten her überdeckt.
In einem dritten Schritt wird über eine hinsichtlich der Geometrie im Wesentlichen identisch zur Stanzstation 98 aufgebaute Stanzeinrichtung 108 aus einem Füllmaterial ein Element ausgestanzt und dann direkt über deren nicht dargestellten Stanzstempel in die zuvor eingebrachte Fensterstanzung eingebracht. Dieses Stanzen und Einbringen wird wiederum über ein Bildverarbeitungssystem 110 überwacht und gesteuert. Nach dem Einsetzen des Füllmaterials wird dieses mittels eines Ultraschallkopfes 112 von unten her mit der transparenten Substratfolie 104 verbunden, wobei für einen kurzen Moment der Stanzkopf als Ambos für das Ultraschallheften verwendet wird. Die Stanzeinrichtung 108 hat entsprechend der Stanzstation 98 wiederum eine Führung 114, entlang der die Stanzeinrichtung 108 bzw. deren Stanzkopf in X-, Y- und Z-Richtung verfahrbar ist. Wie erwähnt, wird dabei die exakte Positionierung über das Bildverarbeitungssystem 110 überwacht. Der Vorschub des zu stanzenden Materials kann beispielsweise über einen pneumatischen Bandvorschub oder dergleichen erfolgen.
In einem weiteren Schritt wird dann eine transparente Deckfolie 116 auf den Schichtaufbau aufgebracht. In einem abschließenden Schritt wird der Schichtaufbau, insbesondere die transparente Deckfolie und das Füllmaterial mittels eines weiteren Ultraschallkopfes 118 geheftet. Auch dieser weitere Ultraschallkopf 118 ist in der X-, Y- und Z-Ebene verfahrbar, so dass auch weitere Heftpunkte gesetzt werden können, um dem Laminataufbau eine gute Stabilität für die weitere Bearbeitung zu geben. Prinzipiell können bei einer Vier-Substrat-Layerstruktur oder einer Zwei-Layer-Struktur mittels des Ultraschallkopfs 118 individuelle Heftpunkte gesetzt werden, um den Handlingsprozess für die Weiterverarbeitung zu vereinfachen. Im Anschluss daran erfolgt dann wiederum das Ablängen auf das Bogenformat und ggf. eine Zwischenlagerung.
14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laminierstation 26. In dieser erfolgt das partielle Laminieren nicht über Heizköpfe sondern über eine einseitig oder zwei beidseitig des Substrats 4 angeordnete Ultraschalleinheiten 120. Jede dieser Ultraschalleinheiten 120 hat zwei Ultraschallköpfe 122, 124 mit jeweils einer Sonotrode 126 und einem Konverter 128 (nur bei dem Ultraschallkopf 122 mit Bezugszeichen versehen). Der in 14 von der Unterseite, d.h. von der vom Chipmodul 32 entfernten Seite am Laminat angreifende Ultraschallkopf 124 ist stationär ausgeführt. Die Sonotrode 126 liegt jedoch nicht direkt am Laminat an sondern über einen unteren Klemmring 130, der beispielsweise über eine Kühlung verfügt. Diese Kühlung kann mittels Blasluft oder dergleichen erfolgen.
In entsprechender Weise liegt auch die Sonotrode 126 des Ultraschallkopfes 122 nicht direkt sondern über einen oberen Klemmring 134 an, der zwischen der Sonotrode 126 und dem Laminat angeordnet ist. Dieser Klemmring 134 kann wiederum mit einer Kühlung versehen sein. Der obere, chipmodulseitige Ultraschallkopf 122 ist über einen Servoantrieb 136 in Z-Richtung verstellbar. Dabei wird über ein Messsystem oder ein Encodersignal des Servoantriebs 136 das Einsinken des Chipmoduls 32 bei der Erweichung des Substrats 4 erfasst, so dass dann entsprechend die Laminierparameter, d.h. diejenigen Parameter, mit denen die Ultraschallköpfe 122, 124 betrieben werden, einregelbar sind. Wie bereits vorstehend erwähnt, erfolgt die Ansteuerung des Ultraschallwerkzeuges 20 der Vorfixierstation 18 in entsprechender Weise.
Bei der Variante in 14 sind zwei Ultraschalleinheiten in Querrichtung neben einander liegend angeordnet, die beide entlang einer X-, Y-Führung verstellbar sind, so dass das partielle Laminieren in kurzer Zeit erfolgen kann.
15 zeigt eine Einzeldarstellung des Ultraschallkopfes 122 oder 124. Dargestellt ist der oben liegende Konverter/Ultraschall-Transducer 128, der beispielsweise in der Amplitude und in der Frequenz regelbar eingestellt ist. Die Frequenz beträgt beispielsweise 40 kHz. Die eigentliche Sonotrode 126 beinhaltet ein keramisches Heizelement 138, das ebenfalls als PTC-Heizelement ausgeführt sein kann und dessen Temperatur regelbar ist. Dementsprechend erfolgt das Laminieren durch Überlagerung einer Ultraschallbeaufschlagung und einer Erwärmung. Die über das Heizelement 138 einstellbare Temperatur liegt beispielsweise bei maximal 150ºC.
Anstelle eines derartigen Heizelementes kann auch eine Induktionsschleife um die Sonotrodenaußenkontur gelegt werden, so dass das Aufheizen durch eine induktive Heizung erfolgt. Eine derartige induktive Heizung hat den Vorteil, dass die Temperaturbereiche dynamischer einstellbar sind.
Die Wirkfläche der Sonotrode 126 ist – wie in 4 rechts dargestellt – etwas größer als die Grundfläche des Chipmoduls 32 und des Bereiches 30 der Antenne 8 ausgebildet.
Wie vorstehend ausgeführt, besteht die Ultraschalleinheit 120 im Prinzip aus den beiden Ultraschallköpfen 122, 124. Für die genaue Positionierung zentrisch zum Chipmodul 32 wird ein Vision-System eingesetzt. Eine dementsprechende Illumination sorgt für die Erkennung des Chipmoduls 32 zwischen dem Laminataufbau (Deckfolie, Substrat). Prinzipiell können auch Sensoren eingesetzt werden, die in der Lage sind, den Bereich 30 der Antenne 8 und auch die entsprechenden elektronischen Bauteile zu erkennen.
Zum Steuern der Vorfixiereinheit 18 und der Laminiereinheit 26 stehen eine Vielzahl von Parametern zur Verfügung. Diese sind beispielsweise die Amplituden, Temperatur, Einwirkzeit, der Druck, die Kühlluftzufuhr usw., so dass der Laminierprozess durch entsprechende Wahl dieser Parameter in der vorbestimmten Weise „sanft“, d.h. ohne Beschädigung der Bauelemente und somit mit minimalem Ausschuss durchgeführt werden kann.
Wie bereits erwähnt, behält es sich der Anmelder vor, auf die Vorfixierung mittels Ultraschall (Erweichen des Substrats und Einpressen der funktionalen Komponente in das Substrat), die Laminierstation zum partiellen Laminieren und die Einheit zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen jeweils unabhängige Patentansprüche zu richten oder diese auf dem Wege einer Teilanmeldung weiter zu verfolgen.
Alle der vorbeschriebenen Fertigungs-/Prozesseinheiten können auch im Stand-Alone-Betrieb eingesetzt werden.
16 zeigt eine Variante der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele, wobei beispielhaft eine Fertigungsanlage gezeigt ist, bei der das partielle Laminieren mit einem oberen und einem unteren Heizkopf 40, 42 gemäß 12 erfolgt. Selbstverständlich kann das partielle Laminieren auch gemäß den sonstigen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgen.
Bei dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Substrat wiederum als Rollenbahn oder bogenförmig zugeführt, wobei jeweils einer Reihe acht Antennen 8 angeordnet sind, auf denen die beschriebenen Chipmodule 32 positioniert werden. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Chipmodule 32 auf einem Träger 34 (Lead Frame) angeordnet, der mittels der Zuführeinrichtung 12 zugeführt wird. Dabei sind auf dem Träger 34 jeweils zwei Chipmodule 32 nebeneinander liegend angeordnet. Die Vereinzelung der Chipmodule erfolgt – wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen – mittels der Stanzeinrichtung 14, deren Stanzwerkzeug so ausgebildet ist, dass mit einem Stanzhub acht Chipmodule 32 ausgestanzt werden.
Während des Stanzens wird die Stanzeinrichtung 14 mit einem Vakuum beaufschlagt, so dass die ausgestanzten Chipmodule 32 in ihrer Position gehalten werden.
Die Positionierung und Vereinzelung der acht ausgestanzten Chipmodule 32 (8ter-Format) erfolgt über die Bestückungseinrichtung, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Bestückungsköpfen 16a, 16b (siehe auch 17) ausgeführt ist. Über diese Bestückungsköpfe 16a, 16b werden jeweils vier Chipmodule 32 mittels Vakuum aufgenommen und mit einer definierten Kraft auf das Substrat und somit gegen das von unten angreifende Ultraschallwerkzeug (nicht dargestellt) gedrückt. Letzteres ist in Y-Richtung verfahrbar, während die Bestückungsköpfe 16a, 16b zumindest in Z- und in Y-Richtung, optimaler Weise auch in X-Richtung verfahrbar sind. Die Zuführung 2 des Substrates 4 ist so ausgelegt, dass jeweils eine 8ter-Formation der Antennen 8 in ihre Wirkposition mit Bezug zu den Bestückungsköpfen 16a, 16b verfahrbar ist. Diese Wirkposition ist so ausgelegt, dass die Chipmodule 32 über die Bestückungsköpfe 16a, 16b mit möglichst geringen Verfahrwegen in das Mündungsfenster der Antenne 8 eingelegt werden kann.
Die Bestückungseinheit ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass die Chipmodule 32 in einem einstellbaren Winkel mit einer gewissen Schrägstellung auf dem Substrat 4 abgelegt werden können – es hatte sich gezeigt, dass durch eine derartige Schrägstellung eine Beschädigung des Chipmoduls 32 bei einer Torsion und Verbiegung des Substrats verhindert werden kann.
Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, ist die Bestückungseinheit zudem mit einem Visionsystem 142 ausgeführt, über das während der Bestückung die exakte Positionierung der Chipmodule 32 in dem jeweiligen Windungsfenster der Antenne 8 überwacht und gesteuert wird.
Eine Besonderheit des in 16 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass vor der Vereinzelung der Chipmodule 32 auf diese das Betriebssystem und/oder Java Applets oder dergleichen geladen und/oder eine Initialisierung der Chipmodule 32 durchgeführt wird. Hierfür ist die in 17 vergrößert dargestellte Einheit 140 zum Laden und Initialisieren vorgesehen.
Gemäß 17 ist die Einheit 140 so ausgelegt, dass eine kontaktbehaftete Übertragung der Informationen erfolgt. Hierzu ist die Einheit 140 mit einem Ladekopf 144 und einem Initialisierungskopf 146 ausgeführt, wobei die Kontaktierung zur Datenübertragung jeweils über gefederte Kontaktpins 148 erfolgt. Entsprechend sind jedem Chip zwei gefederte Kontaktpins 148 zugeordnet, die an einem Kontaktpinträger 150, 152 gehalten sind. Jeder der Köpfe 144, 146 hat pro Chipmodul 32 ein Lesegerät, so dass bei der Ausführung gemäß den 16 und 17 der Ladekopf 144 und der Initialisierungskopf 146 jeweils mit acht Lesegeräten ausgeführt ist. Diese Lesegerätanordnung ist in der Darstellung gemäß 17 mit den Bezugszeichen 154, 156 versehen. Die Darstellung gemäß 17 zeigt des Weiteren noch eine Abschirmung 158, die beim Laden/Initialisieren in Wirkeingriff gelangt. Die gesamte Elektronik der Lesegeräte sind in zwei Steuereinheiten 160, 162 aufgenommen, die in der Vertikalen (Z-Richtung) verfahrbar sind. Dies ist erforderlich, weil die abgeschirmten Spezialkabel, die sich vom Lesegerät zur Elektronik erstrecken, keinen Bewegungen im Dauereinsatz standhalten. Diese individuelle Vertikalbewegung der Steuereinheiten 160, 162 mit den jeweiligen Kontaktpinträgern 150, 152 kann mittels eines Zylinder- oder Exzenterantriebs erfolgen.
Wie erwähnt, wird über den Ladekopf 144 das Betriebssystem und/oder Java-Applets auf das jeweilige Chipmodul geladen. Mittels des Initialisierungskopfs 146 erfolgt die Initialisierung der Chipmodule 32.
Die Einheit 140 mit den beiden Köpfen 144, 146 ermöglicht es auch, die UID, (Unique-Identification-Number) der einzelnen Chipmodule 32 auszulesen und in einem Datenspeicher abzulegen, der beispielsweise in die Steuereinheiten (160, 162) integriert ist. Alle bei der folgenden Fertigung wesentlichen Prozessparameter werden dann den einzelnen UIDs zugeordnet. Wie vorstehend erläutert, wird auch der Produktionsablauf mit einer Timerfunktion aufgezeichnet und registriert. Hierzu sind jeweils geeignete Einheiten zum Auslesen der UIDs und zur Abspeicherung der entsprechenden Informationen vorgesehen.
Auf diese Weise kann beispielsweise bei einem Ausfall des Bauteils auch noch nach mehreren Jahren nachgewiesen werden, dass die Fertigung mit der hinreichenden Qualität erfolgte.
Ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, ist auch bei der Variante gemäß den 16 und 17 zwischen den einzelnen Fertigungs-/Prozessschritten jeweils eine Kontrollstation 28b, 28c vorgesehen. Entsprechende Kontrollstationen können auch im Bereich der Zuführung der Chipmodule 32 vor oder nach dem Initialisieren/Laden vorgesehen sein. Diese Kontrollstationen ermöglichen ein kontaktloses Testen nach jedem Prozess. Dabei kann jede Kontrollstation eine Markiereinheit für das Markieren von fehlerhaften Teilen aufweisen. Diese nicht dargestellte Markiereinheit kann ein einfacher Tampo-Print-Drucker, ein Inkjet-Drucker oder dergleichen sein. Prinzipiell ist es auch möglich, eine elektronische Markierung anzubringen, die über ein entsprechendes Lesegerät ausgelesen wird. Nach dem eingangs beschriebenen partiellen Laminieren erfolgt dann ein finaler Test, wodurch sichergestellt ist, dass nach dem Ablängen auf die spezifizierte Länge das Transponder-Inlay ohne Fehler fertig zur Weiterverarbeitung bereitgestellt ist.
Wie erwähnt, ist die Bestückungseinheit so ausgelegt, dass sie den gesamten Bereich des Substrats 4 in Y-Richtung überfahren kann. Das Bestücken mit den Chipmodulen 32 erfolgt dann reihenweise durch einen Hub in Z-Richtung. In X-Richtung kann die Bestückungseinheit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zum Kompensieren um beispielsweise 80 mm verfahren werden.
Nach jeder reihenweiser Bestückung wird das Substrat 4 um einen Takt weiter transportiert, wobei über das Visionsystem 142 stets die genaue Position für die Bestückung erfasst wird.
Bei dem anhand der 16 und 17 erläuterten Ausführungsbeispiel erfolgt das Laden des Betriebssystems und/oder das Initialisieren durch Kontaktieren mittels der Kontaktpins 144. Dies setzt voraus, dass die Chipmodule 32 mit entsprechenden Kontaktflächen ausgebildet sind. In jüngster Zeit besteht ein Trend dahingehend, die Fläche derartiger Chipmodule 32 immer weiter zu verkleinern, da diese auch noch Platz für eine Loop-Antenne benötigen, verbleibt nur noch sehr wenig Kontaktfläche für derartige Kontaktpins 144. In diesem Fall kann anstelle der mechanischen Kontaktierung eine berührungslose Transpondertechnik verwendet werden, um die jeweiligen Daten auf die Chipmodule 32 zu übertragen oder Prozessparameter auf der jeweiligen UID zu speichern.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 18 wird anstelle der mit mechanischen Kontaktpins 144 arbeitenden Einheit 140 eine berührungslose Einheit 140 verwendet. Der prinzipielle Grundaufbau ist der gleiche wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. D. h., diese Einheit 140 hat Steuereinheiten 160, 162, denen jeweils eine Lesegerätanordnung 154, 156 zugeordnet ist, die wiederum einen Initialisierungskopf 146 bzw. einen Ladekopf 144 haben. Jeder dieser Köpfe hat zum kontaktlosen Übertragen der Daten eine Mikro- oder Ferrit-Mikro-Spule 164, die jeweils einem Chipmodul 32 zugeordnet ist. D. h., an jedem Ladekopf, Initialisierungskopf 144, 146 sind jeweils acht derartiger Spulen 164 angeordnet. Diese werden mit einem vorbestimmten Abstand über dem Lead-Frame (Träger 34) angeordnet, wobei die gesamte Einheit 140 in Z-Richtung verfahrbar ist. Durch Ansteuerung über die Steuereinheiten 160, 162 erfolgt dann die berührungslose Datenübertragung/Initialisierung auf die Chipmodule 32. Diese Spulen 164 sind bei dem in 18 dargestellten Ausführungsbeispiel in Einsätze der jeweiligen Köpfe 144, 146 eingesetzt und sind so gegenüber einer Stirnfläche 168 des jeweiligen Kopfs 144, 146 zurückgesetzt. Dies ermöglicht es, die Einheit 144 mit den Stirnflächen 168 in Anlage an den Träger 34 zu bringen, wobei die Spulen dann immer noch im Abstand zum Chipmodule 32 bleiben. Die Spulen sind dabei wiederum über Ferriteinsätze der Köpfe 144, 146 gegeneinander abgeschirmt, so dass keine Interferenzen entstehen. Nach außen hin kann wiederum eine Abschirmung 158 vorgesehen sein.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 18 erfolgt die berührungslose Datenübertragung lead-frame-seitig. 19 zeigt eine Variante, bei der die vorbeschriebene Einheit substratseitig, d. h., nach dem Platzieren und partiellen Laminieren der Chipmodule 32 angeordnet ist. Der prinzipielle Aufbau der Einheit entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß den 17 und 18. Bei der in 19 dargestellten Variante sind des Weiteren Ferrit-Platten 168, 170 vorgesehen. Des Weiteren hat die Einheit 140, ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel jeweils eine Ferrit-Abschirmung für jede einzelne Readerantenne, um Interferenzen zu vermeiden.
Dabei kann durch den kontaktlosen Datenaustausch über die Einheit 140 auch die Funktion der jeweiligen Chipmodule 32 überprüft werden. In entsprechender Weise kann bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen als Kontrollstation 28c eine Multi-Testeinheit verwendet werden, über die die Funktionsfähigkeit der einzelnen Transponder-Inlays geprüft und ggf. die verschiedenen Prozessparameter auf den jeweiligen UIDs abgelegt werden. Im Übrigen entsprechen die Ausführungsbeispiele gemäß den 16 bis 19 den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Offenbart ist ein Verfahren zum Herstellen eines Prelaminats und eine für ein derartiges Verfahren geeignete Fertigungsanlage, bei der das Vorfixieren einer funktionalen Komponente auf einem Substrat mittels Ultraschall erfolgt. Die Anordnung mit dem Substrat und der funktionalen Komponente kann in einer Laminierstation partiell, d.h. im Bereich um die Komponente herum laminiert werden. Des Weiteren kann das Laminat mittels einer Einheit mit Sicherheitsmerkmalen versehen werden.
Offenbart ist des Weiteren eine Einheit zum Laden eines Betriebssystems und/oder von Java-Applets und zum Initialisieren der Chipmodule.
Bezugszeichenliste

1: Fertigungsanlage
2: Zuführung
4: Substrat
6: Antennenverlegeeinheit
8: Antenne
10: Drahtführungsmundstück
12: Zuführeinrichtung
14: Stanzeinrichtung
16: Bestückungskopf
18: Vorfixierstation
20: Ultraschallwerkzeug
22: Deckfolienaufbringstation
24: Deckfolie
26: Laminierstation
28: Kontrollstation
30: Bereich
32: Chipmodul
34: Träger
36: Konverter
38: Pressstempel
39: Sonotrode
40: Heizkopf
42: Heizkopf
44: Heizelement
46: Band
48: Reinigungseinrichtung
50: Umlenkrolle
52: Niederholer
54: Niederholer
56: partiell laminierter Bereich
58: Antrieb
60: Antrieb
62: Speicher
64: Speicher
66: Einheit zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen
68: Speicherrolle
70: Gantryantrieb
72: Durchhang
74: Durchhang
76: Portal
78: Heftstation
80: Sonotrode
82: Konverter
84: Heftpunkt
86: Rahmen
88: Bandantrieb
90: Spanneinheit
92: Klemmkopf
94: Vorschubzylinder
96: Laminat
98: Stanzstation
100: Achsensystem
102: Bildverarbeitungssystem
104: transparente Substratfolie
106: Folienzuführung
108: Stanzeinrichtung
110: Bildverarbeitungssystem
112: Ultraschallkopf
114: Bildverarbeitungssystem
116: transparente Deckfolie
118: weiterer Ultraschallkopf
120: Ultraschalleinheit
122: Ultraschallkopf
124: Ultraschallkopf
126: Sonotrode
128: Konverter
130: unterer Klemmring
134: oberer Klemmring
136: Servoantrieb
138: Heizelement
140: Einheit zum Laden und Initialisieren
142: Visionsystem
144: Ladekopf
146: Initialisierungskopf
148: Kontaktpin
150: Kontaktpin-Träger
152: Kontaktpin-Träger
154: Lesegerätanordnung
156: Lesegerätanordnung
158: Abschirmung
160: Steuereinheit
162: Steuereinheit
164: Spule
166: Stirnfläche
168: Ferritplatte
170: Ferritplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2483848 B1 [0007]
EP 2079107 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Prelaminats mit einem Substrat (4), auf das eine funktionale Komponente, bspw. ein Chipmodul (32) und dann eine Deckfolie (24) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass funktionale Komponente durch partielles Aufschmelzen/Erweichen des Substrats (4) in dem vorgesehenen Auflagebereich der funktionalen Komponente vorfixiert wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die funktionale Komponente zum Vorfixieren mittels eines Pressstempels (38) oder dergleichen in den aufgeschmolzenen Bereich gedrückt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Aufschmelzen/Erweichen mittels eines Ultraschallwerkzeuges (20) erfolgt, über das das Substrat (4) von der von der funktionalen Komponente abgewandten Seite her beaufschlagt wird, wobei vorzugsweise ein Pressstempel (38) zum Beaufschlagen der funktionalen Komponente komponentenseitig angreift.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei vor dem Aufschmelzen/Erweichen auf das Substrat (4) eine Antenne (8) aufgebracht wird.
Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei die Antenne (8) eine Drahtantenne ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei nach dem Aufbringen der Deckfolie (24) das Laminat lediglich partiell im Bereich der funktionalen Komponente laminiert wird.
Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei das partielle Laminieren durch Wärmebeaufschlagung mittels einer Heizkopfanordnung oder durch Ultraschallbeaufschlagung mittels einer Ultraschalleinheit (120) erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 7, wobei das Laminat beidseitig mit Wärme und/oder Ultraschall beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei nach dem partiellen Laminieren ein Heften des Schichtaufbaus im Bereich der funktionalen Komponente erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei nach dem partiellen Laminieren mittels einer Einheit (66) Sicherheitsmerkmale eingebracht werden.
Fertigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Zuführung (2) für das Substrat (4), einer Bestückungsstation zum Platzieren der funktionalen Komponente, insbesondere des Chipmoduls (32) auf dem Substrat (4), einer Vorfixierstation (18) mit einer Einheit zum partiellen Aufschmelzen/Erweichen des Substrats (4) und zum Eindrücken der funktionalen Komponente in den erweichten/aufgeschmolzenen Bereich, einer Station zum Aufbringen der Deckfolie (24) und einer Laminierstation (26) zum partiellen Laminieren des Substrats (4) und der Deckfolie (24) im Bereich der funktionalen Komponente.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 11, wobei die Vorfixierstation (18) ein Ultraschallwerkzeug (20) und einen Pressstempel (38) hat.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 11 oder 12, wobei die Laminierstation (26) eine Laminierkopfanordnung zum partiellen Laminieren hat.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 13, wobei die Laminierkopfanordnung einen festen Kopf hat, der von der von der funktionalen Komponente abgewandten Seite angreift und einen in Auflagerichtung (Z-Richtung) verstellbaren Kopf hat, der komponentenseitig angreift.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 14, wobei der feste und der verstellbare Kopf jeweils ein Heizkopf (40, 42) oder ein Ultraschallkopf (122, 124) sind.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 12, 14 oder 15, wobei der Pressstempel (38) und/oder der verstellbare Kopf mit einer geregelten Z-Achse ausgeführt sind.
Fertigungsanlage nach einem der Patentansprüche 11 bis 16, mit einer Einheit (66) zum Einbringen von Sicherheitsmerkmalen.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 17, wobei die Einheit (66) eine erste Stanzstation (98) zum Ausstanzen eines Fensters aus dem Schichtaufbau, eine Zuführeinrichtung für ein transparentes Substrat (104), eine Füllmaterialzuführeinrichtung und eine Zuführeinrichtung für eine transparente Deckfolie (116) sowie eine Heftstation zum Laminieren des das Sicherheitsmerkmal ausbildenden Laminats aufweist.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 18, wobei die Füllmaterialzuführeinrichtung eine weitere Stanzeinrichtung (108) zum Ausstanzen und Zuführen eines Füllmaterialpatches in das ausgestanzte Fenster des Schichtaufbaus hat.
Fertigungsanlage nach Patentanspruch 18 oder 19, wobei die Heftstation einen Ultraschallkopf (112) hat.
Fertigungsanlage nach einem der Patentansprüche 11 bis 20, wobei das Substrat (4), die Deckfolie (24), die funktionalen Komponenten sowie ggf. die an der Einheit (66) zu verarbeitenden Materialien Bogen- oder Rollenware sind.
Fertigungsanlage nach einem der Patentansprüche 11 bis 21, wobei zwischen benachbarten Stationen eine Kontrollstation (28) zur Funktionsprüfung angeordnet ist.
Fertigungsanlage nach einem der Patentansprüche 11 bis 22, mit einer Antennenverlegeeinheit (6).
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die funktionale Komponente ein Chipmodul (32) ist.
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Einheit (140) zum Laden von Software, insbesondere eines Betriebssystems oder Java-Applets oder dgl. und zum Initialisieren der Chipmodule (32).