DE102018112476A1 - Method and production plant for producing a film substrate - Google Patents
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Abstract
Offenbart sind ein Verfahren und eine Fertigungsanlage zum Herstellen eines Transponder-Foliensubstrats, wobei ein Chipmodul mit Loop-Antenne oder ein „nackter“ Chip mit integrierter Loop-Antenne in ein Booster-Antennen-Substrat eingesetzt wird. Das Transponder-Foliensubstrat besteht vorzugsweise nur aus einem Layer mit einer geformten Kavität für die Aufnahme des Chipmodules oder des „nackten“ Chips. Disclosed are a method and a production plant for producing a transponder film substrate, wherein a chip module with loop antenna or a "naked" chip with integrated loop antenna is inserted into a booster antenna substrate. The transponder film substrate preferably consists only of a layer with a shaped cavity for receiving the chip module or the "bare" chip.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Foliensubstrats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 und eine Fertigungsanlage zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for producing a film substrate according to the preamble of
Derartige Foliensubstrate werden beispielsweise zum Herstellen von Transponderinlays von Kredit- und Bankkarten, eID-Karten, Sicherheitsausweisen, Pässen, Prestigekarten, etc. verwendet.Such film substrates are used, for example, for producing transponder inlays of credit and debit cards, eID cards, security cards, passports, prestige cards, etc.
Herkömmliche Standard-Inlays haben vier Schichten, die durch Einwirkung von Druck und/oder Temperatur während einer vorbestimmten Laminierzeit laminiert 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 einem aushärtenden Füllmaterial fixiert werden, wobei das Chipmodul nach unten hin über eine unterseitig aufgebrachte Overlayfolie abgestützt ist.Conventional standard inlays have four layers that are laminated by exposure to pressure and / or temperature for a predetermined lamination time. For receiving a chip module are punched out of the substrate window, in which the chip modules are inserted. To fix the position of the chip modules, they can be fixed with an adhesive metered into the punching window or with a hardening filling material, the chip module being supported downwards via an overlay foil applied on the underside.
Beispielsweise bei Bank- oder Kreditkarten wird mittels einer an sich bekannten Drahtverlegetechnik eine definierte Antenne in eine 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 ein weiteres Overlay und ein Deckbogen aufgebracht.By way of example, in the case of bank cards or credit cards, a defined antenna is welded into a core foil by means of a wire laying technique known per se and physically connected to the chip module. This bonding can be done for example by thermocompression welding by means of a tungsten electrode. In this construction with the underside overlay film, the punched out substrate, in which a plurality of windows is provided for receiving chip modules, then a further overlay and a cover sheet is applied after the gluing / casting.
Die Herstellung derartiger herkömmlicher Karten mit mechanischer/physikalischer Kontaktierung einer Antenne mit einem Chipmodul ist beispielsweise in den Druckschriften
Wie erläutert, besteht ein Nachteil derartiger Transponderinlays darin, dass ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich ist, um die Chipmodule nur mit den jeweiligen Antennen zu verbinden. Des Weiteren erfordert das Ausstanzen der Fenster in der Substratschicht zur Aufnahme der Chipmodule einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Materialeinsatz bei derartigen Transponderinlays sehr hoch ist, da beispielsweise ein Standardinlay aus vier Lagen besteht, so dass entsprechend ein großer logistischer und organisatorischer Aufwand erforderlich ist, um die jeweiligen Materialien der Standardinlays bereitzustellen.As explained, a disadvantage of such transponder inlays is that a considerable device complexity is required in order to connect the chip modules only to the respective antennas. Furthermore, the punching out of the window in the substrate layer for receiving the chip modules requires considerable device complexity. Another disadvantage is that the material used in such transponder inlays is very high, since, for example, a standard inlay consists of four layers, so that correspondingly a great logistical and organizational effort is required to provide the respective materials of the standard inlays.
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Bei all diesen Lösungen muss entweder in das Substrat ein Fenster zur Aufnahme des Chipmoduls gestanzt werden oder aber in relativ aufwendiger Weise eine Vertiefung eingebracht werden, in die das Chipmodul eingelegt werden kann. Beide Vorgehensweisen erfordern einen erheblichen verfahrenstechnischen Aufwand.In all these solutions, either a window for receiving the chip module has to be punched into the substrate or, in a relatively complex manner, a depression is to be introduced into which the chip module can be inserted. Both procedures require a considerable procedural effort.
Ein weiterer Nachteil derjenigen bekannten Verfahren, bei denen der Chip durch Kleben befestigt ist, besteht darin, dass diese Verfahren vorsehen, den Klebefilm im Bereich des Chips bzw des diesen am Chipmodul haltenden Globe Top in aufwändiger Weise auszusparen.Another disadvantage of those known methods in which the chip is attached by gluing, is that these methods provide to save the adhesive film in the region of the chip or this holding the chip module Globe Top in a complex manner.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Fertigungsanlage zu schaffen, durch die das Herstellen eines Foliensubstrats gegenüber den herkömmlichen Lösungen bei erhöhter Betriebssicherheit vereinfacht ist.In contrast, the invention has for its object to provide a method and a manufacturing plant, by which the production of a film substrate over the conventional solutions with increased reliability is simplified.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 oder durch ein Verfahren mit der Merkmalskombination des Patentanspruches 5 und im Hinblick auf die Fertigungsanlage durch die Merkmalskombination des nebengeordneten Patentanspruches 12 gelöst. This object is achieved in terms of the method by the combination of features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen eines Transponder-Foliensubstrats, das eine Vielzahl von Chipmodulen mit einer Loop-Antenne (siehe beispielsweise
In beiden Fällen der Verarbeitung des elektronischen Datenträgers werden diese gemäß einem Ausführungsbeispiel in eine bestimmte Position innerhalb einer Booster-Antenne platziert. Je nach Anwendung und Resonanzverhalten des Chips (Chipaufbau) ist ein bestimmtes Antennendesign mit einer passenden Güte und Qualität der Booster-Antenne erforderlich. Beide oben genannten Arten von elektronischen Datenträgern haben eine Loop-Antenne. Die Booster-Antennen-Geometrie hat ein definiertes Windungsfenster in das die elektronischen Datenträger genau eingesetzt werden müssen. Auf die unterschiedlichsten Geometrien der Booster-Antennen, oder unterschiedlichen Herstellungsarten von Booster-Antennen (drahtverlegt, gewickelt, geätzt, gedruckt, gestanzt, etc.) wird hier nicht eingegangen.In both cases of the processing of the electronic data carrier they are placed according to an embodiment in a specific position within a booster antenna. Depending on the application and resonance behavior of the chip (chip design), a specific antenna design with a suitable quality and quality of the booster antenna is required. Both types of electronic media mentioned above have a loop antenna. The booster antenna geometry has a defined winding window in which the electronic data carriers must be used exactly. The various geometries of the booster antennas, or different production methods of booster antennas (wire laid, wound, etched, printed, stamped, etc.) will not be discussed here.
Bei einer alternativen Lösung wird die Booster-Antenne auf einer Seite des Substrats angeordnet, während das Chipmodul mit der Loop-Antenne gegenüberliegend auf der Rückseite des Substrats positioniert ist. D. h., bei einer derartigen Lösung wird das Chipmodul mit der Loop-Antenne nicht in einem Windungsfenster der Booster-Antenne positioniert sondern die Anntennenbereiche liegen auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats und überlappen einander. Eine derartige Lösung hat den Vorteil, dass die Induktion gegenüber der erstgenannten Lösung verbessert ist.In an alternative solution, the booster antenna is placed on one side of the substrate while the chip module with the loop antenna is positioned opposite to the back of the substrate. That is, in such a solution, the chip module with the loop antenna is not positioned in a winding window of the booster antenna, but the antenna areas are on opposite sides of the substrate and overlap each other. Such a solution has the advantage that the induction is improved over the former solution.
Kommt ein Transponderinlay mit Booster-Antenne und Chipmodul mit Loop-Antenne oder mit einem „Chip und integrierter Loop-Antenne in ein elektronisches Feld (z. B. ein Lesegerät bei Passkontrollen, oder Türöffner, etc.) so wird eine „mini“ Induktionsspannung erzeugt. Mit dieser Minienergie wird nun über induktive Kopplung (Loop-Antenne/Datenträger-Booster-Antenne) der Chip mit Energie versorgt. Diese Energie ist ausreichend um den Chip „zum Leben zu erwecken“ und somit können die Daten des Chips via der Booster-Antenne an ein Lesegerät gesendet werden.If a transponder inlay with booster antenna and chip module with loop antenna or with a "chip and integrated loop antenna in an electronic field (eg a reader in passport controls, or door opener, etc.) will be a" mini "induction voltage generated. With this mini energy, the chip is now supplied with energy via inductive coupling (loop antenna / data carrier booster antenna). This energy is sufficient to bring the chip "to life" and thus the data of the chip can be sent via the booster antenna to a reader.
In diesem Zusammenhang sei nochmals erwähnt, dass der eingangs genannte Stand der Technik konventionelle Chipmodule betrifft, bei denen eine mechanisch, physikalische Verbindung des Chipmodules oder der Chips mit der Antenne notwendig ist. Mit der Verwendung von Chipmodulen mit induktiver Kopplung oder Chips mit integrierter Loop-Antenne ist diese mechanisch/physikalische Verbindung mit der Antenne nicht mehr notwendig. Das Kontaktieren, meistens Thermokompressionsschweißen mit einer Wolfram Elektrode oder auch ein Lötprozess entfällt komplett. Diese Kontaktierprozesse, wie das Thermokompressionsschweißen und das Löten, stellen auch heutzutage immer noch einen sehr kritischen Prozess in der Transponderfertigung dar.In this context, it should be mentioned again that the prior art mentioned above relates to conventional chip modules in which a mechanical, physical connection of the chip module or the chips to the antenna is necessary. With the use of chip modules with inductive coupling or chips with integrated loop antenna, this mechanical / physical connection to the antenna is no longer necessary. The contact, usually thermo-compression welding with a tungsten electrode or a soldering process is completely eliminated. These contacting processes, such as thermo-compression welding and soldering, are still a very critical process in transponder manufacturing today.
Die Erfindung befasst sich mit der Vereinfachung der Herstellung eines Transponder-Foliensubstrates, wobei eine induktive Kopplung von Datenträger und Booster-Antennen erfolgt. Wie beschrieben entfällt erfindungsgemäß die mechanisch/physikalische Verbindung des Datenträgers mit der Antenne. Eine weitere große Kosteneinsparung besteht in der Verarbeitung von Chips mit integrierter Loop-Antennen Layer, da dann zusätzlich die Modul- und Leadframe Kosten eingespart werden können. Ferner wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem nur ein Foliensubstrat notwendig ist um den Datenträger zu fixieren. Durch eine spezielle Kavitätenformung um Platz für den Datenträger zu schaffen, muss nicht gestanzt werden.The invention is concerned with the simplification of the production of a transponder film substrate, wherein an inductive coupling of data carrier and booster antennas takes place. As described, according to the invention eliminates the mechanical / physical connection of the data carrier with the antenna. Another major cost savings is the processing of chips with integrated loop antennas layer, since then the module and leadframe costs can be saved in addition. Furthermore, an embodiment is described in which only one film substrate is necessary to fix the data carrier. Due to a special cavity molding to make room for the disk, does not have to be punched.
Für die Verarbeitung von Chipmodulen mit Loop-Antennen werden die Chipmodule in Leadframe-Form bereitgestellt. Typischer Weise in genormten 35mm Bändern mit einer ebenfalls genormten Perforation. Blanke, beziehungsweise „nackte“ Chips mit integrierten Loop-Antennen im Chipaufbau werden im Wafer Format vereinzelt und dem Foliensubstrat zugeführt.For processing chip modules with loop antennas, the chip modules are provided in leadframe form. Typically in standardized 35mm tapes with a likewise standardized perforation. Blanke, or "bare" chips with integrated loop antennas in the chip structure are isolated in wafer format and fed to the film substrate.
Der Erfinder behält sich vor, ein eigenes Patentbegehren auf diese Verarbeitung von „nackten“ Chips mit integrierter Loop-Antenne in Waferform zu richten.The inventor reserves the right to direct his own patent application to this processing of "bare" chips with integrated loop antenna in wafer form.
Ein erster Verfahrensschritt zur Verarbeitung der Chipmodule ist die Bearbeitung der Bänder. In einer an sich bekannten Weise wird auf das Chipmodul-Leadframe ein hitzeaktivierbarer Klebefilm aufgebracht. Der hitzeaktivierbare Klebefilm befindet sich dabei auf einem siliconartigen Tape, dem sogenannten Release Tape. Die Druckschrift
Bei einer Variante der Erfindung kann vor dem Verkleben der jeweils verwendete Kleber/Klebefilm durch Ultraschall, Druck und/oder Wärme voraktiviert werden. Diese Voraktivierung erfolgt vorzugsweise mittels Druck und kurzzeitiger direkter Temperaturbeaufschlagung.In one variant of the invention, prior to bonding, the adhesive / adhesive film used in each case can be pre-activated by ultrasound, pressure and / or heat. This pre-activation is preferably carried out by means of pressure and brief direct temperature exposure.
Nach dem Verkleben kann ein Deckbogen auf das Foliensubstrat aufgebracht werden. Erfindungsgemäß kann dieser Deckbogen durch Temperaturbeaufschlagung oder durch Ultraschallbeaufschlagung fixiert werden. Der Deckbogen dient dabei in erster Linie als Schutzschicht für die Booster-Antenne, wobei Windungssprünge der Booster-Antenne überdeckt sind. Die Fixierpunkte des Deckbogens sind so ausgelegt, dass der Transponderbogen für den folgenden Fertigungsschritt einfach handzuhaben ist.After bonding, a cover sheet can be applied to the film substrate. According to the invention, this cover sheet can be fixed by applying temperature or by ultrasound. The cover sheet serves primarily as a protective layer for the booster antenna, wherein winding jumps of the booster antenna are covered. The fixing points of the cover sheet are designed so that the transponder sheet for the next manufacturing step is easy to handle.
Alternativ können die Windungssprünge der Booster-Antenne auch in das Substrat versenkt werden, so dass diese Windungssprünge und die gesamte Booster-Antenne planar zur Substratoberfläche verläuft. Dieses Versenken/Einbetten der Windungssprünge kann beispielsweise über ein erwärmtes Presswerkzeug oder ein geeignetes Ultraschallwerkzeug oder in sonstiger Weise erfolgen.Alternatively, the winding jumps of the booster antenna can also be sunk into the substrate so that these winding jumps and the entire booster antenna are planar to the substrate surface. This sinking / embedding of the winding jumps can take place, for example, via a heated pressing tool or a suitable ultrasonic tool or in some other way.
Der Anmelder behält sich vor, auf die Anordnung von Booster-Antenne und Loop-Antenne auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.Applicant reserves the right to make a separate independent claim on the arrangement of booster antenna and loop antenna on opposite sides of the substrate.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn vor dem Einlegen der Datenträger (Chipmodule) die Antennen, insbesondere die Booster-Antenne eine Qualitätsprüfung durchlaufen. Dabei kann beispielsweise mittels eines Netzwerk-Analyzers die Resonanzfrequenz oder der Q-Faktor oder sonstige spezifische Parameter der Antenne geprüft werden. Für den Fall das eine dieser Antennen fehlerbehaftet ist, werden entsprechend über eine geeignete Steuerung keine Datenträger in der fehlerhaften kritischen Antenne platziert.Furthermore, it is advantageous if the antennas, in particular the booster antenna, undergo a quality check before inserting the data carrier (chip modules). In this case, for example, by means of a network analyzer, the resonance frequency or the Q-factor or other specific parameters of the antenna are checked. In the event that one of these antennas is faulty, no data carriers are placed in the faulty critical antenna accordingly via a suitable control.
Das Leadframe-Tape besteht vorzugsweise aus drei Lagen: das Leadframe, der hitzeaktivierbare Kleberfilm und das Release Tape. Dieses dreilagige Leadframe-Tape wird beispielsweise einer Fertigungsanlage zugeführt und durch Stanzen werden die Chipmodule vom Leadframe vereinzelt und dem Folien Substrate zugeführt. Kurz vor dem Stanzen wird noch das Release Tape abgezogen. Der Stanzstempel stanzt auf der Chipseite das Chipmodul aus und ein Vakuum beaufschlagtes Abnahmewerkzeug positioniert den Datenträger in die Kavität des Foliensubstrates.The leadframe tape preferably consists of three layers: the leadframe, the heat-activatable adhesive film and the release tape. This three-layer leadframe tape, for example, supplied to a manufacturing facility and punching the chip modules are isolated from the leadframe and supplied to the films substrates. Shortly before punching, the release tape is removed. The punch punched on the chip side of the chip module and a vacuum applied removal tool positioned the disk in the cavity of the film substrate.
Die Kavitätenformung wird vorzugsweise mit einem Formwerkzeug unter vertikaler Kraft durchgeführt. Das Formwerkzeug prägt die Kavität für das Chip Modul, sodass das Chipmodul beispielsweise bündig mit der Oberkante des Foliensubstrates ist. Ein Ultraschallwerkzeug, das als Amboss dient, erwärmt das Material kurzzeitig, so dass das Prägen für das Material schonender vollzogen werden kann. Die Druckschrift
Die erfindungsgemäße Fertigungsanlage, die insbesondere zur Durchführung des oben genannten Verfahrens geeignet ist, hat eine Substratzuführung, wobei das Substrat vorzugsweise in Bogen- oder Endlos-Folienform zugeführt wird.The manufacturing plant according to the invention, which is particularly suitable for carrying out the above-mentioned method, has a substrate feed, wherein the substrate is preferably fed in sheet or endless film form.
Ein erster Prozessschritt ist, wie oben beschrieben, das Einbringen der Kavität mittels eines Kavitäten-Formpräge-Werkzeugs. Die Position der Kavität befindet sich beispielsweise etwa im entsprechenden Windungsfenster der Booster-Antenne. Durch die Geometrie der Booster- und Loop-Antennen entsteht eine induktive Kopplung. Die Geometrie des Windungsfensters der Booster-Antenne kann auch unterschiedliche Winkellagen haben, somit müssen die Kavitäten analog ebenfalls der Winkellage folgen. Folglich muss auch das Chipmodul mit einem drehbaren Abnahmewerkzeug der Winkellage folgen.A first process step is, as described above, the introduction of the cavity by means of a cavity molding tool. The position of the cavity is located, for example, in the corresponding winding window of the booster antenna. The geometry of the booster and loop antennas creates an inductive coupling. The geometry of the winding window of the booster antenna can also have different angular positions, thus the cavities must also follow the angular position analogously. Consequently, the chip module must follow the angular position with a rotatable removal tool.
Wie erläutert, kann das Chipmodul dann in das Windungsfenster der Booster-Antenne eingesetzt werden, so dass Loop-Antenne und Booster-Antenne auf der gleichen Seite angeordnet sind. Bei einer alternativen Lösung ist vorgesehen, die Booster-Antenne auf einer Seite des Substrats auszubilden, während das Chipmodul mit der Loop-Antenne bzw. der Chip mit integrierter Loop-Antenne gegenüberliegend auf der anderen Seite des Substrats eingesetzt ist. Die Kavität kann dann mit der Booster-Antenne überlappen.As explained, the chip module can then be inserted into the winding window of the booster antenna, so that the loop antenna and the booster antenna Antenna are arranged on the same side. In an alternative solution, it is provided to form the booster antenna on one side of the substrate, while the chip module with the loop antenna or the chip with integrated loop antenna is inserted opposite on the other side of the substrate. The cavity can then overlap with the booster antenna.
Wie schon bereits beschrieben, kann das Chipmodul an der Fertigungsanlage ausgestanzt werden. Mittels Vakuum wird das Chipmodul beispielsweise von dem Stanzwerkzeug abgenommen und direkt in die Kavität gepresst. Der hitzeaktivierbare Klebefilm befindet sich auf der Chipmodul-Seite. Mittels eines Ultraschallwerkzeugs, auf der gegenüberliegenden Seite der Kavität, wird der hitzeaktivierbare Klebefilm kurzzeitig aktiviert. Die Aktivierung des Klebefilms ist ausreichend, um das Chipmodul zu fixieren damit es für den kurzen Weitertransport des Substrates nicht verrutschen kann. Alternativ kann auch ein Kleberfilm verwendet werden, der anderweitig aktiviert werden kann, z. B. mit Druck und UV Licht oder Mikrowellen, etc.As already described, the chip module can be punched out at the production plant. By means of vacuum, the chip module is removed, for example, from the punching tool and pressed directly into the cavity. The heat-activatable adhesive film is located on the chip module side. By means of an ultrasonic tool, on the opposite side of the cavity, the heat-activatable adhesive film is activated for a short time. The activation of the adhesive film is sufficient to fix the chip module so that it can not slip for the short onward transport of the substrate. Alternatively, an adhesive film may be used that can be otherwise activated, e.g. B. with pressure and UV light or microwaves, etc.
Das Foliensubstrat mit dem in der Kavität fixierten Chipmodul wird vorzugsweise zu einer Aushärtestation transportiert. Heizstempel mit einer definierten Temperatur, Druck und Zeit aktivieren dann den hitzeaktivierbaren Klebefilm. In einem darauffolgenden Schritt wird das Chipmodul nochmals mit gekühlten Druckstempeln gepresst.The film substrate with the chip module fixed in the cavity is preferably transported to a curing station. Heating stamps with a defined temperature, pressure and time then activate the heat-activated adhesive film. In a subsequent step, the chip module is pressed again with cooled pressure punches.
Dabei kann jeder Prozessschritt mit einer Funktionskontrolle des Transponders kontrolliert werden. Am Ende der Fertigung könnte je nach Kundenanforderung noch eine Deckfolie oder ein Deckbogen aufgebracht werden. Dieser Deckbogen dient unter anderem dazu, Windungssprünge der Booster-Antenne zu überdecken.Each process step can be controlled by a functional check of the transponder. At the end of production, depending on the customer requirement, a cover film or a cover sheet could be applied. Among other things, this cover sheet is used to cover winding jumps of the booster antenna.
Bei einer alternativen Lösung können diese Windungssprünge der Booster-Antenne auch in geeigneter Weise in das Substrat versenkt werden. Dieses Versenken kann beispielsweise mittels eines erwärmten Pressstempels oder mittels eines Ultraschallwerkzeugs erfolgen.In an alternative solution, these winding jumps of the booster antenna can also be sunk in a suitable manner in the substrate. This countersinking can be done for example by means of a heated press ram or by means of an ultrasonic tool.
Diese Deckfolie oder dieser Deckbogen kann dann in geeigneter Weise auf der Kernfolie bzw. dem Substrat fixiert werden. Das Fixieren kann beispielsweise mittels eines Heizstiftes oder eines Ultraschallwerkzeugs erfolgen.This cover sheet or cover sheet can then be fixed in a suitable manner on the core film or the substrate. The fixing can be done for example by means of a heating pin or an ultrasonic tool.
Zum Schluss wird beispielsweise eine finale Funktionskontrolle durchgeführt und ggf. Schlechtteile markiert.Finally, for example, a final functional check is performed and, if necessary, bad parts are marked.
Das Transponder-Foliensubstrat, auch Transponderinlay genannt, ist nun fertig für die Weiterverarbeitung zum endgültigen Transponder Produkt.The transponder film substrate, also called transponder inlay, is now ready for further processing into the final transponder product.
Ähnlich wie die Chipmodul Verarbeitung wird auch die Verarbeitung von einem „nackten“ Chip mit integrierter Loop-Antenne durchgeführt. Lediglich wird, bevor der Chip in die Kavität eingelegt wird, ein Kleber in die Kavität dosiert. Anschließend wird der Chip eingelegt. Um einen Kleber zu aktivieren, können wiederum verschiedene Möglichkeiten in Betracht gezogen werden. Temperatur, Druck, UV Licht, Mikrowellen, etc.Similar to the chip module processing, the processing is carried out by a "bare" chip with integrated loop antenna. Only, before the chip is inserted into the cavity, an adhesive is dosed into the cavity. Then the chip is inserted. In turn, to activate an adhesive, various possibilities may be considered. Temperature, pressure, UV light, microwaves, etc.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Leadframe-Träger mit einem derartigen Chipmodul bereitgestellt. Des Weiteren wird in an sich bekannter Weise ein Substrat mit einer Vielzahl von Booster-Antennen bereit gestellt, wobei dieses Substrat erfindungsgemäß partiell umgeformt wird, so dass eine Kavität zur Aufnahme eines Chipmoduls ausgebildet wird. Eine derartige Kavität ist dabei jeweils im Bereich einer Booster-Antenne vorgesehen.According to one aspect of the invention, a leadframe carrier is provided with such a chip module. Furthermore, a substrate with a multiplicity of booster antennas is provided in a manner known per se, wherein this substrate is partially reshaped according to the invention, so that a cavity for receiving a chip module is formed. Such a cavity is provided in each case in the region of a booster antenna.
In einem sich anschließenden Verfahrensschritt wird ein Chipmodul vom Leadframe-Träger getrennt und in die Kavität eingelegt. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt dann das Verkleben des Chipmoduls in der Kavität.In a subsequent method step, a chip module is separated from the leadframe carrier and inserted into the cavity. In a further method step, the gluing of the chip module in the cavity then takes place.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch die Verwendung der oben genannten Chipmodule keine mechanische Verbindung zwischen dem Chipmodul und der Booster-Antenne hergestellt werden muss, da die Signalübertragung von der in den Chip integrierten kleinen Antenne (Loop-Antenne) auf die Booster-Antenne mittels Funktechnik oder dergleichen erfolgt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in dem Substrat kein Fenster ausgestanzt werden muss, da lediglich durch partielles Umformen/Prägen eine Kavität für das Chipmodul hergestellt wird.The inventive method is characterized by the fact that the use of the above-mentioned chip modules no mechanical connection between the chip module and the booster antenna must be made because the signal transmission from the built-in chip small antenna (loop antenna) on the booster Antenna takes place by means of radio technology or the like. Another advantage is that no window has to be punched out in the substrate, since a cavity for the chip module is produced only by partial forming / embossing.
Bei einer alternativen Lösung wird das Verfahren weiter vereinfacht, indem auch auf den Leadframeträger verzichtet wird und der „nackte“ Chip direkt in die Kavität eingesetzt wird. Ansonsten entspricht diese Variante dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.In an alternative solution, the process is further simplified by also dispensing with the leadframe carrier and the "bare" chip is inserted directly into the cavity. Otherwise, this variant corresponds to the above-described embodiment, so that further explanations are unnecessary.
Die erfindungsgemäße Fertigungsanlage, die insbesondere zur Durchführung der oben genannten Verfahren geeignet ist, hat eine Substratzuführung, wobei das Substrat vorzugsweise in Bogen- oder Folienform zugeführt wird. Des Weiteren ist eine Zuführung, insbesondere zur Zuführung eines Chipmoduls oder eines vorbeschriebenen „nackten“ Chips mit integrierter Loop-Antenne und optional eine Vereinzelungsstation zum Trennen eines Chipmoduls vom Leadframe vorgesehen. Zur Ausbildung der Kavität an dem Substrat ist eine Umformeinrichtung vorgesehen, wobei in die Kavität mittels einer Pick-and-Place Station das Chipmodul eingesetzt werden kann.The production plant according to the invention, which is particularly suitable for carrying out the abovementioned processes, has a substrate feed, wherein the substrate is preferably fed in sheet or foil form. Furthermore, a feed, in particular for feeding a chip module or a previously described "bare" chip with integrated loop antenna and optionally a separating station for separating a chip module from the leadframe is provided. For the formation of the cavity On the substrate, a forming device is provided, wherein the chip module can be inserted into the cavity by means of a pick-and-place station.
Die Fertigungsanlage hat des Weiteren eine Aktivierungseinrichtung zum Voraktivieren, Aktivieren/Aushärten eines Klebers, über den das Chipmodul oder der „nackte“ Chip in der Kavität lagefixiert ist.The manufacturing plant further has an activation device for pre-activating, activating / curing an adhesive, via which the chip module or the "bare" chip in the cavity is fixed in position.
Dieser Kleber kann beispielsweise als Kleberschicht oder Kleberfilm auf den Leadframe aufgetragen werden. Bei der Verarbeitung eines „nackten“ Chips wird es bevorzugt, den Kleber direkt in die Kavität einzubringen. Dieser Kleber kann flüssig dosiert werden oder aber auch als Kleberschicht in die Kavität eingebracht werden.This adhesive can be applied for example as an adhesive layer or adhesive film on the leadframe. When processing a "bare" chip, it is preferred to introduce the adhesive directly into the cavity. This adhesive can be metered in liquid or else introduced as an adhesive layer in the cavity.
Wie vorstehend erläutert, kann bei einer Variante der Erfindung das Leadframe chipseitig mit einer Kleberschicht versehen sein. Zur Vereinfachung der Fertigung wird es bevorzugt, dass die Kleberschicht mit einer Abdeckschicht ausgeführt ist, die vor dem Vereinzeln/Trennen abgezogen wird.As explained above, in a variant of the invention, the leadframe can be provided on the chip side with an adhesive layer. For ease of fabrication, it is preferred that the adhesive layer be made with a cover layer which is peeled off prior to singulation / separation.
Wie erläutert, kann alternativ der Kleber direkt in die Kavität eingebracht werden.As explained, alternatively, the adhesive can be introduced directly into the cavity.
Das Aktivieren oder Aushärten des Klebers oder der Kleberschicht erfolgt beispielsweise durch Wärme- oder Ultraschalleinwirkung und einer darauf folgenden Abkühlung.The activation or curing of the adhesive or of the adhesive layer takes place, for example, by the action of heat or ultrasound and subsequent cooling.
Das Umformen zum Ausbilden der Kavität erfolgt gemäß der Erfindung mittels eines Ultraschallwerkzeugs und eines Formwerkzeugs, wobei das Formwerkzeug vorzugsweise chipseitig und das Ultraschallwerkzeug vorzugsweise von der vom Chip abgewandten Seite her das Substrat beaufschlagen.The forming to form the cavity is carried out according to the invention by means of an ultrasonic tool and a mold, wherein the mold preferably on the chip side and the ultrasonic tool preferably act on the side facing away from the chip side of the substrate.
Je nach Anforderung kann nach dem Verkleben des Chipmoduls auf das Foliensubstrat eine Deckschicht aufgebracht werden, so dass Windungssprünge überdeckt sind.Depending on the requirements, after the chip module has been bonded to the film substrate, a cover layer can be applied so that winding jumps are covered.
Alternativ können die Windungssprünge auch ins Substrat versenkt werden.Alternatively, the winding jumps can also be sunk into the substrate.
Wie erwähnt, werden die einzelnen Schichten vorzugsweise Folien- oder Bogen- oder bandförmig verarbeitet.As mentioned, the individual layers are preferably processed film or sheet or ribbon.
Das vorbeschriebene Formwerkzeug ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass es in etwa der Kontur des Chipmoduls entspricht, so dass dies zuverlässig in der Kavität lagefixiert ist.The above-described molding tool is preferably designed such that it approximately corresponds to the contour of the chip module, so that it is reliably fixed in position in the cavity.
Zur Verbesserung der Fertigungsqualität kann die Fertigungsanlage noch mit einer oder mehreren Prüfstationen zur Funktionsprüfung der verarbeiteten Chipmodule ausgeführt sein. Diese Prüfstation kann beispielsweise ein Lesegerät zum Testen des jeweiligen Chipmoduls sein. Alternativ kann die Transponder-Prüfstation so ausgelegt sein, dass ein Betriebssystem oder ein Java-Applet auf einen Flash-Speicher des Chipmoduls mittels Transpondertechnologie kontaktlos geladen werden kann.In order to improve the manufacturing quality, the production plant can still be designed with one or more test stations for functional testing of the processed chip modules. This test station can be, for example, a reading device for testing the respective chip module. Alternatively, the transponder test station can be designed such that an operating system or a Java applet can be loaded contactlessly onto a flash memory of the chip module by means of transponder technology.
Prinzipiell kann das Chipmodul oder der Chip mit integrierter Loop-Antenne (auf Modul- oder Layer-Ebene) auch mit geätzten, gedruckten, gestanzten oder auf sonstigen Weise hergestellten Antennentypen betrieben werden. Der Patentanmelder behält sich vor, auf dieses Prinzip einen eigenen unabhängigen Patentanspruch zu richten.In principle, the chip module or the chip with integrated loop antenna (at the module or layer level) can also be operated with etched, printed, stamped or otherwise produced antenna types. The patent applicant reserves the right to apply this principle to its own independent claim.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 den Grundaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer Fertigungsanlage zur Herstellung eines Foliensubstrats; -
2 eine Leadframe-Zuführung der Fertigungsanlage gemäß1 ; -
3 ein Ultraschallwerkzeug und ein Formwerkzeug der Fertigungsanlage gemäß1 ; -
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage, bei der ein Kleber direkt in eine Kavität des Substrats dosiert wird; -
5 ein Foliensubstrat, das mit der Fertigungsanlage gemäß4 herstellbar ist; -
6 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß5 ; -
7 eine Abbildung zur Verdeutlichung der Unterschiede bei der Verarbeitung eines Chipmoduls bzw. eines Chips mit integrierter Loop-Antenne; -
8 einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Fertigungsanlage zur Verarbeitung von „nackten“ Chipmodulen; -
9 ein Foliensubstrat, das mit einer Fertigungsanlage gemäß7 verarbeitet wird; -
10 eine Einzeldarstellung eines Chipmoduls; -
11 einen Bogen mit derartigen Chipmodulen; -
12a ,12b ,12c Ansichten eines Zwischenproduktes bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
13a ,13b ein Presswerkzeug zum Versenken von Windungssprüngen; -
14 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß den13a ,13b und -
15 eine Presseinrichtung mit Presswerkzeugen gemäß den13 oder14 in der Serienfertigung.
-
1 the basic structure of a first embodiment of a manufacturing plant for producing a film substrate; -
2 a leadframe feeder of the manufacturing facility according to1 ; -
3 an ultrasonic tool and a mold of the manufacturing plant according to1 ; -
4 a further embodiment of a manufacturing plant according to the invention, in which an adhesive is metered directly into a cavity of the substrate; -
5 a film substrate compatible with themanufacturing plant 4 can be produced; -
6 a variant of the embodiment according to5 ; -
7 a figure to illustrate the differences in the processing of a chip module or a chip with integrated loop antenna; -
8th a part of another embodiment of a manufacturing plant for processing "bare" chip modules; -
9 a film substrate that is compatible with a production line according to7 is processed; -
10 a single representation of a chip module; -
11 a bow with such chip modules; -
12a .12b .12c Views of an intermediate in carrying out the method according to the invention; -
13a .13b a pressing tool for sinking winding jumps; -
14 a variant of the embodiment according to the13a .13b and -
15 a pressing device with pressing tools according to the13 or14 in series production.
Dieses Leadframetape
Wie in
Dieses Mehrschichtlaminat (Leadframetape
Wie in
Die Zuführung des Substrats
In einem nicht dargestellten Bearbeitungsschritt wird auf dem Substrat
Im Bereich von Windungsfenstern der auf dem Substrat
Der Grundaufbau dieser Umformeinrichtung
Das Formwerkzeug
Nach dem Ablösen und Aufwickeln des Abdeckbandes
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Qualität der Booster-Antennen
Die vereinzelten Chipmodule
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Pick-and-Place-Einheit 42 ein Rotationsdesign, um die Chipmodule
Die beispielsweise als HAF-Film ausgebildete Kleberschicht
In einer Prüfstation
Nach dieser Prüfung erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine weitere Aktivierung des Klebers mittels Heizstempeln
Je nach Kundenwunsch kann dann im Anschluss an das Aushärten des Klebers ein Deckbogen
Eine Aufgabe des Deckbogens
Wie im Folgenden näher erläutert wird, können diese Windungssprünge auch über ein geeignetes Werkzeug in das Substrat
Gemäß der Darstellung in
Das auf diese Weise mit den Chipmodulen
Wie vorstehend ausgeführt, kann eine Prüfstation
In einem finalen Test mittels einer weiteren, nicht dargestellten Prüfstation
In dem Fall, in dem „nackte“ Chips
Nach dem Dosieren des Klebers
Es erfolgt dann wiederum eine Kleberaktivierung in der vorbeschriebenen Weise mittels Temperatur, Zeit und Druck.It then takes place again an adhesive activation in the manner described above by means of temperature, time and pressure.
Prinzipiell kann die Aktivierung, insbesondere bei einer Dosierung eines Klebers
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Chipmodule
Der Unterschied zwischen einem einem Inductive-Coupling-Contactless-Chipmodul und einem „nackten“ Chip
In
Nach dieser Verklebung ist dann der „nackte“ Chip
Der große Vorteil der vorbeschriebenen Verfahren ist die Einfachheit des Prozesses, wobei das resultierende Transponderinlay (Substratfolie) extrem dünn mit einer Dicke von weniger als 200 µm ausgebildet werden kann.The great advantage of the above-described methods is the simplicity of the process, whereby the resulting transponder inlay (substrate foil) can be made extremely thin with a thickness of less than 200 μm.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antenne auf einem thermoplastischen Substrat/Inlay verlegt wird. Dies hat den Vorteil gegenüber einer durch Ätzen auf PET ausgebildeten Antenne, dass kein „Fremdkörper“ in dem kompletten Aufbau vorhanden ist.It is particularly advantageous if the antenna is laid on a thermoplastic substrate / inlay. This has the advantage over an antenna formed by etching on PET that there is no "foreign body" in the complete structure.
Des Weiteren ist die Verarbeitung derartiger PET-Substrate problematisch, da üblicher Weise Karten für Banking-, Transport-, eID-Produkte aus PVC oder PC bestehen und zudem synthetisches Papier (Teslin) enthalten ist und diese Materialien nur schwierig mit PET durch Laminieren oder Kleben zu verarbeiten sind.Furthermore, the processing of such PET substrates is problematic since cards for banking, transportation, eID products are usually made of PVC or PC and synthetic paper (Teslin) is included and these materials difficult to PET by lamination or gluing to be processed.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Loop-Antenne
Im Folgenden wird eine Variante beschrieben, bei der die Booster-Antenne
Die
Wie zuvor erläutert, dient der Deckbogen
Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, auf diesen Deckbogen
Offenbart sind ein Verfahren und eine Fertigungsanlage zum Herstellen eines Transponder-Foliensubstrats, wobei ein Chipmodul mit Loop-Antenne oder ein „nackter“ Chip mit integrierter Loop-Antenne in ein Booster-Antennen-Substrat eingesetzt wird. Das Transponder-Foliensubstrat besteht vorzugsweise nur aus einem Layer mit einer geformten Kavität für die Aufnahme des Chipmodules oder des „nackten“ Chips.Disclosed are a method and a production plant for producing a transponder film substrate, wherein a chip module with loop antenna or a "naked" chip with integrated loop antenna is inserted into a booster antenna substrate. The transponder film substrate preferably consists only of a layer with a shaped cavity for receiving the chip module or the "bare" chip.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fertigungsanlagemanufacturing plant
- 22
- Leadframetape mit ChipmodulenLeadframe tape with chip modules
- 44
- Leadframe-ZuführungLeadframe supply
- 66
- Substratsubstratum
- 88th
- Booster-AntenneBooster antenna
- 1010
- Leadframe-VorbereitungsstationLeadframe preparation station
- 1212
- Leadframe-SpeicherLead frame memory
- 1414
- Kleberschicht (HAF)Adhesive layer (HAF)
- 1616
- Heizplatteheating plate
- 1818
- AnpressrollenPinch Rollers
- 2020
- Chipmodulchip module
- 2121
- „nackter“ Chip mit integrierter Loop-Antenne"Naked" chip with integrated loop antenna
- 2222
- Speicherrollestorage roll
- 2424
- Abdeckbandmasking tape
- 2626
- Rollerole
- 2828
- Umformeinrichtungreshaping
- 30 30
- Formwerkzeugmold
- 3232
- Ultraschallwerkzeugultrasonic tool
- 3434
- Sonotrodesonotrode
- 3636
- Aktivflächeactive area
- 3838
- Profilprofile
- 4040
- Vereinzelungsstationseparating station
- 4242
- Pick-and-Place-EinheitPick-and-place unit
- 4444
- Visionsystemvision system
- 4848
- Aktivierungseinrichtungactivation device
- 5050
- Prüfstationinspection
- 5252
- Heizstempelheating die
- 5454
- Kühlstempelcooling piston
- 5656
- Deckbogencover sheet
- 5858
- Fixierstationfuser
- 6060
- Markierungseinrichtungmarker
- 6262
- Kleber-DosiereinrichtungAdhesive metering
- 6464
- Kavitätcavity
- 6666
- KleberGlue
- 6868
- Loop-AntenneLoop antenna
- 7070
- Zuschnitt/KleberCutting / adhesive
- 7272
- WindungsfensterWindungsfenster
- 7474
- Chipchip
- 7676
- WindungssprungWindungssprung
- 7878
- WindungssprungWindungssprung
- 8080
- Presswerkzeugpress tool
- 8282
- Auflageedition
- 8484
- PressenplattePress plate
- 8686
- Pressenkopfpress head
- 8888
- Presseinrichtungpresser
- 9090
- Portalportal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2588998 B1 [0005, 0025, 0063]EP 2588998 B1 [0005, 0025, 0063]
- DE 10110939 B4 [0005]DE 10110939 B4 [0005]
- EP 2074560 B1 [0005, 0032]EP 2074560 B1 [0005, 0032]
- EP 0724228 B1 [0005]EP 0724228 B1 [0005]
- EP 0826190 B1 [0007]EP 0826190 B1 [0007]
- US 2014/0263663 A1 [0008]US 2014/0263663 A1 [0008]
- US 2014004220 A1 [0009]US 2014004220 A1 [0009]
- US 2015/0053772 A1 [0010]US 2015/0053772 A1 [0010]
- US 2012024272 A1 [0011]US 2012024272 A1 [0011]
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2019/063496 WO2019224364A1 (en) | 2018-05-24 | 2019-05-24 | Method and production installation for producing a film substrate |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017112284 | 2017-06-02 | ||
DE102017112284.2 | 2017-06-02 | ||
DE102017118021 | 2017-08-08 | ||
DE102017118021.4 | 2017-08-08 |
Publications (2)
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