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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Produktion von Kunststoffgegenständen und
insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Kunststoffgegenstände, in
die eine Elektronikkomponente, insbesondere ein Halbleiterbauelement,
das üblicherweise
als ein Chip bezeichnet wird, eingebettet ist.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer allgemein mit 10 bezeichneten
Chipkarte. Die Karte 10 umfasst einen planaren Kunststoffkörper 12 und
einen Chip 14. Der Chip 14 befindet sich in einer Vertiefung
in einer Seite der Karte 10, so dass eine Fläche 16 des
Chips im Wesentlichen bündig
mit der Seite liegt. Die Chipfläche 16 kann üblicherweise
bis zu 20 Mikrometer von der Karte vorstehen oder in die Karte vertieft
sein. Der Körper 12 umfasst üblicherweise
einen starren Kunststoffkern, der informationstragende Etiketten
aufweist, die mit seinen gegenüberliegenden
Seiten verbunden sind.
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Die
Karte 10 wird üblicherweise
durch eine Spritzgussoperation gebildet. Die Etiketten, die der Form
der fertigen Karte 10 entsprechen, wobei eines der Etiketten
den Chip 14 trägt,
werden in einem Werkzeug angeordnet. Die Etiketten können mit
irgendwelchen geeigneten Mitteln, z. B. elektrostatisch, mechanisch
und/oder durch Ansaugen, in dem Werkzeug angeordnet werden. Wenn
die Etiketten an ihrer Stelle sind, wird das Werkzeug geschlossen und
ein thermoplastisches Material zwischen die Etiketten eingespritzt.
Wenn das thermoplastische Material erstarrt ist, werden die Etiketten
mit ihm verbunden, wobei die fertige Karte aus dem Werkzeug ausgestoßen werden
kann.
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Da
die genaue Ausrichtung der Etiketten sowohl in Bezug auf das Werkzeug
als auch aufeinander nicht immer möglich ist, wird das oben beschriebene
Verfahren als alles andere als ideal angesehen. Beim Formen mehrerer
Gegenstände
in einem gemeinsamen Werkzeug ist es üblicherweise notwendig, mehrere
Etiketten genau zu positionieren, was, wie anerkannt wird, zeitaufwändig ist
und die Möglichkeit
erhöht,
dass eine Fehlausrichtung auftreten kann.
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US 5030407 ist auf ein Verfahren
zur Herstellung einer Karte gerichtet, die einen Körper mit zwei
Hauptflächen
und mindestens einem Graphikelement aufweist.
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Die
Karte wird dadurch hergestellt, dass auf den gegenüberliegenden
Seiten eines Films auf einer Seite oder auf beiden Seiten eines
Werkzeugs Filme angeordnet werden und dass durch eine Wand davon
ein Kunststoffmaterial in das Werkzeug eingespritzt wird.
US 5350553 beschreibt ein
Verfahren zur Produktion eines dekorativen Musters auf einer Kunststoffkarte,
die eine elektronische Schaltung aufnimmt, in einer Spritzgussmaschine.
Das Verfahren nutzt einen Stößel oder
Kolben, der zum Aufdrücken
eines Chips auf eine Oberfläche
der Kunststoffkarte verwendet werden kann.
US 5417905 ist auf ein Verfahren für die Herstellung
einer Kunststoffkreditkarte gerichtet, das die Schritte des Bereitstellens
eines Werkzeugs mit zwei Werkzeugschalen enthält. Das Kunststoffmaterial
wird durch eines der Werkzeugschalen eingespritzt. In
EP 0649719 ist ein Verfahren zur Herstellung
einer Chipkarte beschrieben. Das Verfahren enthält den Schritt des Bereitstellens eines
Trägerbands,
an dem ein Elektronikmodul angebracht ist, und des Einarbeitens
des Trägerbands in
die Chipkarte während
dessen Formens.
JP 01163038 ist
auf eine Vorrichtung zum Positionieren eines Druckfilms für die Mehrfarbformung
gerichtet. Der Film wird unter Verwendung eines Führungsstifts und
eines entsprechenden Führungslochs
in Bezug auf ein Werkzeug positioniert.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Formen eines Gegenstands geschaffen, der eine Elektronikkomponente
enthält,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen
eines Werkzeugs mit einem Werkzeughohlraum;
Bereitstellen eines
ersten Films mit einer darauf angebrachten Elektronikkomponente;
Bereitstellen
eines zweiten Films, wobei einer der Filme eine Länge aufweist,
die größer ist
als der Werkzeughohlraum;
Ausrichten der Filme relativ zueinander
derart, dass die Elektronikkomponente des ersten Films in dem Hohlraum
angeordnet ist;
Einspritzen eines Thermoplastmaterials zwischen
die Filme, um einen geformten Gegenstand zu produzieren, der die
Elektronikkomponente und Filme enthält; und
Entfernen des
Gegenstands aus dem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt
des Einspritzens eines thermoplastischen Materials zwischen die Filme
den Schritt des Einspritzens des thermoplastischen Materials durch
einen der Filme umfasst.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Gegenstand in einer durch die Filme gebildeten Bahn enthalten.
Auf diese Weise kann eine kontinuierliche Bahn mit mehreren geformten
Gegenständen darin
produziert werden. In einer solchen Ausführungsform kann das Verfahren
die folgenden zusätzlichen
Schritte umfassen: Bewegen der Filme relativ zu dem Werkzeug, um
den Gegenstand aus dem Werkzeug zu entfernen, und Ausrichten der
Filme relativ zueinander über
den Werkzeughohlraum hinweg derart, dass mindestens eine der Elektronikkomponenten
des ersten Films in dem Hohlraum angeordnet wird.
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Daraufhin
kann die Formoperation wiederholt werden, um einen weiteren Gegenstand
zu formen. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen beide Filme
eine Länge
auf, die größer ist
als der Werkzeughohlraum. Beide Filme können mit Elektronikkomponenten
versehen sein.
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Vorzugsweise
weist das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Lösens
des geformten Gegenstands von der Bahn auf. Der Gegenstand kann durch
jedes beliebige geeignete Mittel einschließlich z. B. einer Press-, einer
Schneide- und/oder
einer Stanzoperation gelöst
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der geformte
Gegenstand planar und kann mehrere darin geformte Elektronikkomponenten
enthalten. In einer solchen Ausführungsform
kann der erste Film so konfiguriert sein, dass er vor dem Formen
mehr als eine Elektronikkomponente in dem Hohlraum anordnet. Zusätzlich kann
der zweite Film mit mehreren beabstandeten Elektronikkomponenten
versehen sein, von denen mindestens eine vor dem Formen in dem Werkzeughohlraum
angeordnet wird. Der Film kann mit einer Öffnung oder mit einem verdünnten Gebiet
versehen sein, die/das auf einen Spritzgussanschluss des Werkzeugs
ausgerichtet werden kann.
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Die
Filme können
flächenhaft
sein und ein Kunststoffsubstrat mit darüber liegenden gedruckten Tinten-
und Lackschichten umfassen. Die gedruckte Tintenschicht übermittelt
vorzugsweise Informationen in Form einer Beschriftung oder von Bildern.
In einer alternativen Ausführungsform
können
die Filme ein Kunststoffsubstrat, eine Kunststoffverschleißschicht
und eine Schicht aus gedruckter Tinte dazwischen umfassen. Bei Betrachtung
des Beispiels, in dem das Werkzeug so konfiguriert ist, dass ein
planarer Gegenstand produziert wird, aus dem durch eine Schneidoperation
einer oder mehrere weitere Gegenstände gelöst werden, wird die gedruckte
Tintenschicht vorzugsweise so konfiguriert, dass sie mit Gebieten
von Tinte versehen wird, deren Größe und Form den weiteren Gegenständen entsprechen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
bedeckt das oder jedes gedruckte Tintengebiet eine Fläche, die etwas
größer ist
als die des durch die Schneidoperation zu lösenden Gegenstands.
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Die
Elektronikkomponente kann in einer Vertiefung des ersten Films,
z. B. in einem Durchgangsloch, aufgenommen sein. Alternativ können die
Elektronikkomponenten eine äußere Oberfläche des
ersten Films überdecken.
Das elektronische Bauelement kann durch Kleber an dem Film angebracht werden.
Die Elektronikkomponente kann ein Halbleiterbauelement sein.
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Der
erste Film kann eine oder mehrere Antennen in elektrischem Kontakt
mit dem Halbleiterbauelement aufweisen. Die Antennen können durch eine
auf den ersten Film aufgebrachte Schicht aus elektrisch leitender
Tinte ausgebildet werden. In einer solchen Ausführungsform kann das Halbleiterbauelement
unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebers an dem ersten
Film angebracht werden. In einer alternativen Ausführungsform
kann das Halbleiterbauelement unter Verwendung eines nicht leitenden
Klebers angebracht werden. In einer solchen Ausführungsform kann der Halbleiter
so ausgelegt sein, dass er während
des Formens des Gegenstands in elektrischem Kontakt mit der Antenne
gebracht wird. In einer solchen Ausführungsform kann der elektrische
Kontakt dadurch erzielt werden, dass auf den Film und auf das Halbleiterbauelement
in dem Werkzeug während
des Formens ein mechanischer Druck ausgeübt wird.
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Der
Schritt des Ausrichtens der Filme nutzt vorzugsweise ein Ausrichtglied
des Werkzeugs und umfasst den Schritt des Bewegens des Ausrichtglieds
in Kontakt mit Ausrichtmerkmalen dieser Filme. Die Ausrichtmerkmale
können Öffnungen
der Filme umfassen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Werkzeug zur
Verwendung beim Formen eines Gegenstands geschaffen, wobei das Werkzeug zwei
Werkzeugglieder umfasst, die relativ zueinander bewegt werden können, wobei
das Werkzeug einen Spritzgussanschluss für das Einspritzen eines thermoplastischen
Materials und eine einen Werkzeughohlraum definierende Vertiefung aufweist,
wobei das Werkzeug so ausgelegt ist, dass es zwei Filme aufnimmt,
wobei die Filme während des
Formens in einen Gegenstand eingearbeitet werden, wobei das Werkzeug
Ausrichtmittel enthält,
die betätigt
werden können,
um die Filme vor dem Formen eines Gegenstands relativ zu den Werkzeuggliedern
auszurichten, wobei die Ausrichtmittel zwischen den Werkzeuggliedern
und vom Werkzeughohlraum entfernt vorgesehen sind, wobei die Ausrichtmittel
einen Vorsprung an einem der Werkzeugglieder und einen federbelasteten
Sitz am anderen Werkzeugglied umfassen.
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Vorzugsweise
wird die Ausrichtung der Filme dadurch erzielt, dass der Vorsprung
in Ausrichtvertiefungen der Filme aufgenommen wird, wobei der Eingriff
der Seiten der Vertiefungen mit dem Vorsprung dazu dient, die Filme
in eine gewünschte
Ausrichtung zu bewegen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat der Sitz die Form eines Zylinders. Der Sitz kann durch irgendwelche
geeigneten Mittel, z. B. durch eine oder mehrere mechanische Federn
oder alternativ durch Anwendung von Fluiddruck, federbelastet sein.
Der Vorsprung kann konisch sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
hat der Vorsprung einen konischen Vorderabschnitt und einen im Wesentlichen
parallelen Hinterabschnitt.
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Das
Werkzeug kann mit mehreren Werkzeughohlräumen versehen sein, die durch
Kanäle verbunden
sind, die so ausgelegt sind, dass sie das Kunststoffmaterial während des
Formens zu den Hohlräumen
führen.
In einer solchen Ausführungsform
ist der Spritzgussanschluss vorzugsweise auf einen oder mehrere
der Führungskanäle ausgerichtet.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektronikkomponententragemittel
zur Verwendung beim Formen von Gegenständen geschaffen, die eine Elektronikkomponente
enthalten, wobei die Tragemittel eine Oberflächenschicht des Gegenstands
während
des Formens bilden und einen länglichen
Film mit beabstandeten mehreren darauf vorgesehenen Elektronikkomponenten
umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Film eine Öffnung enthält, die
bei Verwendung auf einem Werkzeugeinspritzanschluss ausgerichtet
werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge der
Tragemittel größer als
der Werkzeughohlraum und können
die Tragemittel eine größere Breite
als der Werkzeughohlraum aufweisen. Die Elektronikkomponenten können Halbleiterbauelemente
sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Tragemittel ein Kunststoffmaterial. Die Tragemittel können flächenhaft
sein und z. B. ein Kunststoffsubstrat mit darüber liegenden gedruckten Tinten- und
Lackschichten aufweisen. Die gedruckte Tintenschicht übermittelt
vorzugsweise Informationen in Form einer Beschriftung oder von Bildern.
In einer alternativen Ausführungsform
können
die Tragemittel ein Kunststoffsubstrat, eine Kunststoffverschleißschicht
und eine Schicht aus gedruckter Tinte dazwischen umfassen.
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Die
Halbleiterbauelemente können
in einer Vertiefung der Tragemittel, z. B. in einem Durchgangsloch,
aufgenommen sein. Alternativ können
die Halbleiterbauelemente eine äußere Oberfläche der Tragemittel überdecken
und durch Kleber an den Tragemitteln angebracht sein. Die Tragemittel
können
außerdem
mit einer oder mit mehreren Öffnungen
versehen sein, die bei Verwendung auf einen Spritzgussanschluss
eines Werkzeugs ausgerichtet werden können. In einer alternativen
Ausführungsform
können
die Tragemittel mit einem oder mit mehreren verdünnten Gebieten versehen sein,
die bei Verwendung auf einen Spritzgussanschluss eines Werkzeugs
ausgerichtet werden können.
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Die
Tragemittel können
eine oder mehrere Antennen in elektrischem Kontakt mit dem oder
jedem Halbleiterbauelement enthalten. Die Antennen können durch
eine auf den Tragemitteln aufgebrachte Schicht aus elektrisch leitender
Tinte gebildet sein. In einer solchen Ausführungsform kann das oder jedes
Halbleiterbauelement unter Verwendung eines elektrisch leitenden
Klebers an den Tragemitteln angebracht werden. In einer alternativen
Ausführungsform
kann das oder jedes Halbleiterbauelement unter Verwendung eines
nicht leitenden Klebers angebracht werden. In einer solchen Ausführungsform kann
der Halbleiter so ausgelegt sein, dass er während des Formens einer Formoperation
in elektrischem Kontakt mit der Antenne gebracht wird. In einer
solchen Ausführungsform
kann der elektrische Kontakt durch mechanischen Druck erzielt werden, der
auf die Tragemittel und auf die Halbleiterbauelemente in dem Werkzeug
während
des Formens ausgeübt
wird.
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Es
werden nun Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Chipkarte zeigt;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer Formvorrichtung gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
Querschnittsansicht eines Werkzeugs gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Chiptragefilms
zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Chiptragefilms
zeigt;
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6 eine
Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines Chiptragefilms
zeigt;
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7 eine
Draufsicht einer Antennenkonfiguration zeigt;
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8 eine
Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform eines Chiptragefilms
zeigt;
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9 eine
Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform
eines Chiptragefilms zeigt;
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10 eine
Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform eines Chiptragefilms zeigt;
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11 eine
perspektivische Ansicht einer Filmkonfiguration zeigt;
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12 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen Filmkonfiguration zeigt;
und
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13 eine
perspektivische Ansicht von Chipkarten zeigt, die gemäß der vorliegenden
Erfindung geformt worden sind.
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Zunächst anhand
der 2 und 3 ist eine Formvorrichtung für das Formen
von Gegenständen,
z. B. von Chipkarten, gezeigt. Die Vorrichtung umfasst ein Werkzeug 22 und
Beschickungsmittel 24, das so ausgelegt ist, dass es dem
Werkzeug 22 auf im Wesentlichen ununterbrochene Weise längliche
Filme 26, 28 zuführt. In der Ausführungsform
sind die Filme 26, 28 auf Rollen 30, 32 gelagert, wobei
die Filme 26, 28 aber selbstverständlich auf eine
beliebige geeignete Weise gelagert sein können. In der gezeigten Ausführungsform
ist die obere Rolle 30 mit dem Film 26 geladen,
an dem mehrere beabstandete Chips 34 angebracht sind. Die
untere Rolle 32 ist mit dem Film 28 geladen, an
dem keine Chips angebracht sind. Die Struktur der Filme 26, 28 wird
im Folgenden ausführlicher
diskutiert.
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Der
Begriff "Chip" soll verschiedene
Halbleiterbauelemente umfassen, die in einem geformten Gegenstand
enthalten sein können.
Der Chip kann einen geätzten
Silicium-Wafer umfassen, der vor der Anbringung an einen Film in
einem Gehäuse
montiert wird. Alternativ kann der Chip von dem Typ sein, der üblicherweise
als ein "Flip-Chip" bezeichnet wird.
Ein Flip-Chip umfasst einen geätzten
Silicium-Wafer, der ohne Notwendigkeit eines Halters direkt an einem Substrat
befestigt werden kann. Das Halbleiterbauelement kann so ausgelegt
sein, dass es in dem geformten Gegenstand eine gewünschte Funktion
bereitstellt. Anhand des Beispiels einer Chipkarte kann das Halbleiterbauelement
so ausgelegt sein, dass es Informationen speichert, die sich auf
den Inhaber der Karte beziehen. Der geformte Gegenstand kann die Form
einer Telekommunikations-SIM-Karte des Typs annehmen, der so ausgelegt
ist, dass er in ein Mobiltelephon eingebaut werden kann, so dass
das Halbleiterbauelement so ausgelegt sein kann, dass es solche
Informationen wie Textnachrichten und Telephonnummern speichert.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform
kann der geformte Gegenstand eine Speicherkarte für eine Vorrichtung
wie etwa eine Digitalkamera definieren. Dementsprechend kann das
Halbleiterbauelement dafür
ausgelegt sein, digitale Bilddaten zur späteren Wiedergewinnung zu speichern.
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Als
eine Alternative zu Chips kann die vorliegende Erfindung außerdem für das Formen
einer oder mehrerer Elektronikkomponenten, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf, Widerständen,
Kondensatoren, Induktionsspulen, Transistoren und dergleichen, genutzt
werden.
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Das
Werkzeug 22 umfasst eine obere und eine untere Werkzeughälfte 36, 38,
die aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können (Pfeile 40, 42).
Die obere Hälfte 36 ist
mit einer Vertiefung versehen, die bei Verwendung einen Werkzeughohlraum 41 definiert,
während
die untere Hälfte 38 mit
einem Spritzgussanschluss 43 versehen ist.
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Bei
Verwendung werden die Filme 26, 28 in das Werkzeug 22 vorgeschoben,
bis eine gewünschte
Filmausrichtung in Bezug auf das Werkzeug 22 erreicht worden
ist. Daraufhin werden die Werkzeughälften 36, 38 zusammengebracht,
um das Werkzeug 22 zu schließen, und wird über den
Spritzgussanschluss 43 ein thermoplastisches Material in
den Hohlraum 41 eingespritzt. Das Kunststoffmaterial wird
zwischen die Filme 26, 28 eingespritzt, während der
Film 28, der gegen die untere Werkzeughälfte 38 anliegt, mit
einer Öffnung
oder mit einem verdünnten Gebiet
versehen ist, die/das bei Verwendung auf den Spritzgussanschluss 43 ausgerichtet
wird. Das Einleiten des Kunststoffmaterials zwischen die Filme 26, 28 drängt die
Filme 26, 28 gegen ihre jeweiligen Werkzeughälften 36, 38.
Das Kunststoffmaterial bindet die Filme 26, 28 daran
und kapselt den Chip 34, um einen geformten Gegenstand 44,
in diesem Fall eine Chipkarte, zu bilden, die der Form des Werkzeughohlraums 41 entspricht.
In der gezeigten vereinfachten Ausführungsform sind das Werkzeug 22 und
die Filme 26, 28 so konfiguriert, dass pro Formoperation
eine einzelne Chipkarte hergestellt wird. Allerdings kann das Werkzeug 22 selbstverständlich alternative
Konfigurationen aufweisen. Zum Beispiel können das Werkzeug 22 und
die Filme 26, 28 so konfiguriert sein, dass eine
planare Kachel oder ein planarer Rohling mit mehreren darin gekapselten Chipkarten
hergestellt wird. Nachfolgend können
die Chipkarten durch eine geeignete Schneidoperation gelöst werden.
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Wenn
sich das Kunststoffmaterial abgekühlt hat und dimensionsstabil
ist, kann das Werkzeug 22 geöffnet werden und der geformte
Gegenstand 44 entnommen werden. Das Werkzeug 22 und
die Filme 26, 28 sind so konfiguriert, dass der geformte
Gegenstand 44 in einer durch die Filme 26, 28 gebildeten Bahn 46 gehalten
wird. Somit kann selbstverständlich
eine längliche
Bahn 46 produziert werden, in der mehrere geformte Gegenstände 44 gehalten
sind. Die Bahn 46 und die geformten Gegenstände 44 können von
dem Werkzeug 22 im Wesentlichen auf ununterbrochene Weise
zur Weiterverarbeitung weitergeleitet werden.
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In
der in 2 gezeigten Ausführungsform sind beide Filme 26, 28 auf
Rollen bereitgestellt, wobei aber, wie oben angemerkt wurde, andere
Lager- und Lieferverfahren verwendet werden können. In 11 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Filmanordnung gezeigt,
die einen länglichen Film 28 des
Typs, der auf einer Rolle gelagert werden kann, und einen diskreten
planaren Filmabschnitt 94, der mehrere Halbleiterbauelemente 34 trägt, umfasst.
Bevor beide Filme 28, 94 in das Werkzeug 20 eingeführt werden,
wird der planare Film 94 an dem länglichen Film 28 angebracht.
Die Anbringung der Filme kann durch irgendwelche geeigneten Mittel,
z. B. durch Heftschweißen
oder durch Ultraschallschweißen
an den Ecken des planaren Films 94, ausgeführt werden.
Auf diese Weise werden die Filme 28, 94 einander
zugeordnet, wobei sie sich aber während der nachfolgenden Formoperation
entweder vollständig
oder teilweise trennen können.
Die Filme 28, 94 weisen Ausrichtöffnungen 60, 62 auf,
die die Filme 28, 94, wie im Folgenden beschrieben
wird, relativ zu dem Werkzeug 20 lokalisieren, die aber
auch für
Ausrichtzwecke genutzt werden können,
wenn die Filme 28, 94 aneinander angebracht werden.
In einer alternativen Ausführungsform
kann der Filmabschnitt 94 kürzer als die Länge des
Werkzeughohlraums sein.
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12 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer abermals weiteren alternativen
Anordnung, in der die Filme zwei diskrete planare Filmabschnitte 94, 96 umfassen,
von denen einer mehrere Halbleiterbauelemente 34 trägt. Wie
zuvor können
diese Filme 94, 96 vor ihrer Einführung in
das Werkzeug 20 aneinander angebracht werden. Selbstverständlich ist
die Länge
der Filme 94, 96 größer als die entsprechenden
Dimensionen des Werkzeugs. Wie oben beschrieben wurde, können die
Filme 94, 96 vor Einführung in das Werkzeug 20 aneinander
angebracht werden. Obgleich klar ist, dass die Nutzung diskreter Filme 94, 96 dieses
Typs nicht die Bereitstellung mehrerer aufeinander folgender geformter Gegenstände in einer
im Wesentlichen ununterbrochenen Bahn ermöglichen würde, können dem Werkzeug 20 automatische
Beschickungs- und Liefersysteme zugeordnet sein, die die Filmpaare 94, 96 gleichzeitig mit
der Entnahme eines zuvor geformten Gegenstands einführen.
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In 3 ist
nun eine ausführlichere
Ansicht des Werkzeugs 22 gezeigt. Wie zuvor umfasst das Werkzeug 22 zwei
Hälften 36, 38,
die mit einem Hohlraum 41 bzw. mit einem Spritzgussanschluss 43 versehen
sind. In der gezeigten Ausführungsform
ist das Werkzeug 22 mit zwei Hohlräumen 41 versehen,
die in Bezug auf den Spritzgussanschluss 43 seitlich versetzt
sind. Ferner ist das Werkzeug 22 mit einem Führungskanal 48 versehen,
der auf den Spritzgussanschluss 43 ausgerichtet ist, wobei
der Führungskanal 48 das
Kunststoffmaterial bei Verwendung zu den Hohlräumen 41 befördert. Auf
diese Weise bildet der Einspritzpunkt keinen Teil eines in einem
Werkzeughohlraum 41 gebildeten Gegenstands.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann das Werkzeug 22 mit einem einzigen Hohlraum versehen
sein, der so konfiguriert ist, dass ein einziger, im Wesentlichen
planarer Gegenstand produziert wird. In einer solchen Ausführungsform
sind selbstverständlich
keine Führungskanäle erforderlich.
Wo es erwünscht
ist, aus einem solchen planaren Gegenstand nachfolgend einen oder
mehrere weitere Gegenstände
zu schneiden, ist das Werkzeug vorzugsweise so konfiguriert, dass
der Spritzgussanschluss entfernt von dort ist, wo in dem geformten planaren
Gegenstand die weiteren Gegenstände
geschnitten werden sollen.
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Ferner
ist das Werkzeug 22 mit allgemein mit 50 bezeichneten
Ausrichtmitteln versehen, die die richtige Ausrichtung der Filme 26, 28 in
Bezug auf das Werkzeug 22 sicherstellen. Die Ausrichtmittel 50 sind
nahe einem Rand des Werkzeugs und somit von den Hohlräumen 41 entfernt
positioniert. Die Ausrichtmittel umfassen einen konischen Stift 52 einer der
Werkzeughälften 36,
der in einer Vertiefung 54 der anderen der Werkzeughälften 38 aufgenommen werden
kann. Die Vertiefung 54 enthält eine zylindrische Buchse 56,
die in der Werkzeughälfte 38 gehalten
ist. Die Buchse 36 ist durch eine Schraubenfeder 58 von
der Werkzeughälfte 38 nach
außen
vorbelastet. Selbstverständlich
kann jedes beliebige geeignete Vorbelastungsmittel, z. B. pneumatische
Mittel, genutzt werden.
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Bei
Verwendung wirkt der Stift 52 mit den Öffnungen 60, 62 der
Filme 26, 28 zusammen, um die Filme 26, 28 in
Bezug auf das Werkzeug 22 auszurichten. Während die
Werkzeughälften 36, 38 zusammengebracht
werden, gelangt der konische Vorderabschnitt 64 des Stifts 52 mit
den Filmöffnungen 60, 62 in
Eingriff. Die weitere Schließbewegung
der Werkzeughälften 36, 38 bewegt
die Filmöffnungen 60, 62 zu
dem parallelen Abschnitt 66 des Stifts 52 und
beseitigt somit jegliche Fehlausrichtung zwischen den Filmen 26, 28 und
dem Werkzeug 22. Die Ausrichtmittel 50 stellen
sicher, dass eine Einspritzöffnung 67 des
unteren Films 28 so auf den Spritzgussanschluss 43 ausgerichtet
ist, dass das Einspritzen des Kunststoffmaterials zwischen die Filme 26, 28 ermöglicht wird.
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Die 4 bis 6 und 8 bis 10 zeigen
sechs Ausführungsformen
der Chiptragefilme 26, die an die Verwendung mit der vorliegenden
Erfindung angepasst sind. In 4 ist ein
Film 26 gezeigt, der für
die Produktion einer Chipkarte vom Kontaktkartentyp geeignet ist.
Der Film 26 weist eine Dreischichtkonstruktion auf und
umfasst ein Kunststoffsubstrat 68, auf dem eine Schicht
aus gedruckter Tinte 70 und eine Schicht aus Klarlack 72 vorgesehen
sind. Der Film 26 hat eine typische Dicke von etwa 57 Mikrometern.
Der Chip 34 umfasst einen Körper 74, auf dem ein
Kontaktfeld 76 vorgesehen ist. Wie zu sehen ist, ist der
Chip 34 im Querschnitt im Wesentlichen "T"-förmig, wobei
das Kontaktfeld 76 breiter als der Körper 74 ist und einen
Flanschabschnitt 78 definiert. Der Chip 34 ist
in einem Durchgangsloch 80 des Films 26 aufgenommen,
so dass der Flanschabschnitt 78 an der Lackschicht 72 anliegt.
Der Chip 34 wird unter Verwendung eines geeigneten Klebers
an der Unterseite des Flanschabschnitts 78 in dem Durchgangsloch 80 gehalten.
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5 zeigt
einen Film 26, der für
die Produktion einer Chipkarte vom Kombikartentyp geeignet ist.
Wie zuvor umfasst der Film 26 Schichten aus Kunststoff 68,
gedruckter Tinte 70 und Lack 72 sowie einen Chip 34,
der in einem Durchgangsloch 80 vorgesehen ist. Ferner weist
der Film 26 eine Schicht leitender Tinte 82 an
der Unterseite der Kunststoffschicht 68 auf. Die leitende
Tinte ist so konfiguriert, dass sie eine Antenne definiert, die
bei Verwendung in einer aus dem Film 26 geformten Karte
enthalten ist. Die Antenne ist über
zusätzliche
Durchgangsöffnungen 84 des
Films 26, die mit der Unterseite des Flanschabschnitts 78 in
Verbindung stehen und mit leitender Tinte gefüllt sind, mit dem Chip 34 verbunden.
In dieser Ausführungsform
wird der Chip unter Verwendung von elektrisch leitendendem Kleber
an der Unterseite des Flanschabschnitts 78 an dem Film 26 gehalten.
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6 zeigt
eine dritte Ausführungsform
eines Films 26, die an die Verwendung bei der Produktion
von Chipkarten vom kontaktlosen Typ angepasst ist. Der Film 26 umfasst
hier wieder die drei Schichten aus Kunststoff 68, leitender
Tinte 70 und Lack 72, wobei der Chip 34 aber
eher an der Unterseite der Kunststoffschicht 68 angebracht
ist, als in einem Durchgangsloch aufgenommen zu sein. Der Chip 34 ist
wieder mit einem Flanschabschnitt 78 versehen, der aber
eine Schicht leitender Tinte 82 überdeckt, die an der Unterseite
der Kunststoffschicht 68 eine Antenne definiert. Wie zuvor
wird der Chip 34 durch die Bereitstellung eines elektrisch
leitenden Klebers an dem Film 26 gehalten.
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8 zeigt
eine vierte Ausführungsform
eines Films 26, der zur Verwendung bei der Produktion einer
Chipkarte vom Kontaktkartentyp angepasst ist, wobei das Kontaktfeld 76 von
dem Chip 34 beabstandet und an der dem Chip 34 gegenüberliegenden Seite
des Films 26 vorgesehen ist. Der Chip 34 ist an der
Unterseite des Films 26 befestigt und mit einem leitenden
Streifen 98 verbunden, der an dem Film 26 vorgesehen
ist. Der Streifen 98 kann einen Streifen aus leitendem
Metall wie etwa Kupfer umfassen, der durch eine Ätzoperation auf dem Film abgelagert worden
ist. Das Kontaktfeld 76 ist auf der gegenüberliegenden
Seite des Films 26 vorgesehen und kann vorteilhaft ebenfalls
durch eine Ätzoperation
auf dem Film abgelagert werden. Das Kontaktfeld 76 und
der leitende Streifen 98 sind über einen Abschnitt aus elektrisch
leitendem Material 100 verbunden, der dazwischen durch
den Film 26 verläuft.
Obgleich dies nicht gezeigt ist, kann der Film 26 mit der
oben erwähnten
Tintenschicht und Lackschicht versehen sein.
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Als
eine Alternative zur Bereitstellung der Tinten- und Lackschicht,
die auf dem Film 26 aufgebracht sind, kann auf den Film
vor dem Formen eines Gegenstands ein gedrucktes Klebeetikett 102 aufgebracht
werden. Das Etikett 102 kann eine Beschriftung und/oder
Bilder tragen, die auf der äußeren Oberfläche des
geformten Gegenstands vorhanden sind. Außerdem kann das Etikett 102 dazu
dienen, eine Antenne, einen leitenden Streifen, eine Elektronikkomponente
oder eine Kombination davon zu verdecken, die durch den Film getragen
werden und die andernfalls in dem geformten Gegenstand sichtbar sein
könnten.
In der gezeigten Ausführungsform
enthält
das Etikett 102 ein Fenster oder eine Öffnung 114, das/die
bei Verwendung das Kontaktfeld 76 umgibt. Selbstverständlich können auf
beiden Filmen solche Etiketten 102 vorgesehen sein.
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9 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform
eines Films 26. Hier sind der Chip 34 und eine
Antenne 86 an der Außenseite
des Films 26 vorgesehen und daran angepasst, vor dem Formen
eines Gegenstands mit einem Klebeetikett 102 bedeckt zu
werden. Das Etikett dient dazu, sowohl den Chip 34 als auch
die Antenne 86 zu schützen
und Informationen auf dem geformten Gegenstand anzuzeigen, ohne dass
es notwendig ist, direkt auf den Film 26 zu drucken. Das
Etikett 102 ist mit einer Öffnung 114 versehen,
die bei Verwendung einen Abschnitt des Chips 34 überdeckt.
Somit kann die Öffnung
den Zugang zu der Oberfläche
des Chips in dem geformten Gegenstand zulassen. Selbstverständlich kann
die Öffnung 114 so
positioniert sein, dass sie über
den dem Chip zugeordneten Kontaktfeldern oder über einem Abschnitt einer auf
dem Film 26 aufgebrachten Metallschicht liegt.
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10 zeigt
eine allgemein mit 104 bezeichnete sechste Ausführungsform
eines Films. Der Film 104 umfasst eine geätzte Schicht
aus Metall 106 wie etwa Kupfer, die eine Antenne oder einen
elektrischen Leitungsweg definiert, eine Kleberschicht 108, eine
gedruckte Tintenschicht 110 und eine Polyesterfilmschicht 112.
Die Polyesterfilmschicht 112 ist so ausgelegt, dass sie
bei Verwendung die äußere Oberfläche des
geformten Gegenstands umfasst. Die Tintenschicht 110 wird
vor Aufbringen der Kleberschicht 108 auf die Polyesterschicht
aufgebracht. Die Kleberschicht 108 ist undurchsichtig,
so dass sie einen Hintergrund bereitstellt, gegen den die Tintenschicht 110 betrachtet
werden kann. Daraufhin wird auf den Kleber eine Schicht 106 aus
Metall aufgebracht, die daraufhin geätzt wird, um eine gewünschte Konfiguration
bereitzustellen. Die Kleberschicht 108 dient zum Schutz der
Tintenschicht 110 während des Ätzprozesses.
Auf die Metallschicht 106 kann nach Bedarf auf eine beliebige
geeignete Weise ein Chip 34 aufgebracht werden.
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7 zeigt
eine spiralartige Anordnung für eine
auf einen Film 26 gedruckte Antenne 86, wobei der
Chip 34 so positioniert ist, das er ihre Enden 88, 90 überbrückt. Die
Antenne 86 ist so gezeigt, dass sie der durch die gestrichelte
Linie 92 angegebenen Form der Karte folgt, die aus dem
Film 26 produziert werden kann. Die Antenne 86 kann
mit jedem beliebigen geeigneten Mittel auf dem Film bereitgestellt werden.
Zum Beispiel kann die Antenne 86, wie oben ebenfalls beschrieben
wurde, auf den Film 26 gedruckt werden. Alternativ kann
die Antenne 86 durch eine Ätzoperation auf dem Film abgelagert
werden. In einer solchen Operation wird durch Kleber eine Dünnschicht
aus Metall an dem Film befestigt und die geforderte Form der Antenne
durch ein geeignetes Maskierungsmittel maskiert. Daraufhin wird
das unmaskierte Metall auf bekannte Weise entfernt. In einer abermals
weiteren Ausführungsform
kann Metall, das eine Antenne bildet, durch eine Elektroplattierungsoperation
auf dem Film abgelagert werden. Die Form der Antenne kann hier mit
einer üblicherweise als
eine Seeding-Tinte bezeichneten Tinte auf den Film gedruckt werden.
Während
einer nachfolgenden Plattierungsoperation wird Metall auf der Seeding-Tinte
abgelagert. In diesen Plattierungs- und Ätzausführungsformen umfasst die Antenne 86 eine Dünnschicht
eines leitenden Metalls wie etwa z. B. Aluminium, Kupfer oder eine
Kombination der beiden. Alternativ kann die Metallschicht eine gegenüber der
Funktion einer Antenne alternative Funktion haben. Zum Beispiel
kann die Metallschicht als ein Heizelement arbeiten.
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Selbstverständlich hat
der chipfreie zweite Film 28, der in der vorliegenden Erfindung
genutzt wird, eine ähnliche
Konstruktion wie der Chipfilm 26, z. B. die eines Dreilagenschichtstoffs
aus einem Kunststoffsubstrat mit darüber liegender Tinten- und Lackschicht.
Die Verwendung von Filmen 26, 28 mit ähnlichen
Eigenschaften hat die Wirkung, dass Schrumpfspannungen ausgeglichen
werden, die von der Karte während
des Formens erfahren werden.
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13 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Bahn 46, in der vier
geformte Gegenstände 44 oder
Rohlinge mit darin eingebetteten Chips 34 enthalten sind.
Um aus jedem Rohling 44 eine Chipkarte 10 herzustellen,
kann eine Schneid-, Präge-
oder Stanzoperation genutzt werden. Es ist klar, dass der Rohling 44 etwas
größer als
die Chipkarte 10 ist, die daraus gebildet werden kann.
Dementsprechend können
jegliche gedruckten Bilder, die auf den Filmen 26, 28 getragen
werden und auf der Chipkarte angezeigt werden sollen, ähnlich überdimensioniert
sein. Dies stellt sicher, dass jede Seite vollständig dekoriert ist, wenn aus
dem Rohling 44 eine Chipkarte 10 gestanzt wird.
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Obgleich
sich die oben beschriebenen Ausführungsformen
auf die Herstellung von Gegenständen
beziehen, die ein Halbleiterbauelement oder einen Chip enthalten,
ist klar, dass das Formungsverfahren gleichfalls auf die Herstellung
chiploser Gegenstände
anwendbar ist, in denen die Filme in Oberflächen eines geformten Gegenstands
eingearbeitet werden. Ferner ist klar, dass beide Filme mit einem oder
mit mehreren Halbleiterbauelementen versehen sein können, so
dass Gegenstände
mit einem Halbleiterbauelement in oder auf gegenüberliegenden Flächen geformt
werden können.