DE69905930T2 - Selbstklebende elektronische schaltung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Anbringung bzw. Fixierung elektronischer Schaltungen.
  • Neuerdings sind Etiketten aufgekommen, welche durch ein Computer-Peripheriegerät lesbare Anzeigen tragen, wie beispielsweise einen durch einen optischen Analysator lesbaren Balken-Code. Ein derartiges System gestattet eine schnelle Identifizierung eines etikettierten Produkts. Zum Lesen eines Etiketts ist es erforderlich, dass dieses sich gegenüber bzw. vor dem Analysator befindet, was eine Handhabung des Erzeugnisses, dessen Etikett man lesen will, voraussetzt. Schließlich sind die in dem Balken-Code enthaltenen Informationen nicht veränderbar.
  • Ein elektronisches Etikett, welches eine mit einem Chip verbundene Antenne umfasst, gestattet mit Hilfe einer mit einem Computersystem gekoppelten elektromagnetischen Antenne das Lesen und Schreiben von Informationen in dem Chip. Für den Informationsaustausch ist es nicht erforderlich, dass sich das elektronische Etikett gegenüber der Antenne befindet. Dieser Etikett-Typ weist zahlreiche Vorteile auf, da man in ihm eine große Menge von unmittelbar neu einschreibbaren Informationen speichern kann, ohne hierfür das Objekt, dessen Etikett gelesen wird, handhaben zu müssen. Jedoch sind die bekannten elektronischen Vorrichtungen, welche einen Chip aufweisen, im allgemeinen zu starr, zu dick und zu kostspielig, als dass sie die Schaffung eines elektronischen Etiketts gestatten würden, das bei geringem Raumbedarf robust und billig ist. Des weiteren ist die Anbringung und Befestigung des Etiketts an dem Objekt stets ein Problem.
  • Die vorliegende Erfindung gestattet in einfacher Weise mit geringen Gestehungskosten die Herstellung von biegsamen, dünnen und leicht maschinell oder von Hand anbringbaren selbstklebenden elektronischen Etiketten.
  • Zur Erreichung dieses Ziels sieht die vorliegende Erfindung vor eine elektronische Schaltung mit einer ebenen Trägerbasis, einer auf einer ersten Fläche der Trägerbasis befestigten Antenne und einem mit der Antenne verbundenen Chip sowie mit einem mit einer der Flächen der Trägerbasis verklebten doppelseitig klebenden Klebeband, wobei in dem doppelseitig klebenden Klebeband eine Ausnehmung vorgesehen und der Chip wenigstens teilweise in dieser Ausnehmung angeordnet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Chip auf der ersten Fläche der Trägerbasis aufgeklebt und mit der Antenne über Verbindungsdrähte verbunden ist, und dass die Drähte und der Chip mit einem Harztropfen überdeckt sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die geätzte Oberfläche des Chips der ersten Fläche der Trägerbasis zugewandt ist und dass der Chip mit der Antenne mittels Lotkügelchen bzw. -perlen verbunden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die geätzte Oberfläche des Chips der Rückseite der ersten Fläche der Trägerbasis zugewandt ist, dass der Chip in einer durch die Trägerbasis hindurchgehenden Ausnehmung angeordnet ist, dass der Chip mit der Antenne mittels Lotkügelchen bzw. - perlen verbunden ist, und dass der Chip an der Trägerbasis durch einen Harztropfen befestigt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die geätzte Oberfläche des Chips der Rückseite der ersten Fläche der Trägerbasis zugewandt ist, dass der Chip mit der Antenne durch Lotkügelchen bzw. -perlen verbunden ist, die in die Trägerbasis durchsetzenden Verbindungsausnehmungen liegen, und dass der Chip mittels eines Harztropfens befestigt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Trägerbasis durch eine biegsame Folie gebildet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die nicht das doppelseitig klebende Klebeband aufnehmende Fläche der Trägerbasis zur Aufnahme einer Bedruckung mit einem Motiv, einem Text oder einem Code vorgesehen ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung der vorstehend erwähnten Art, welches die folgenden Verfahrensschritte bzw. -stufen umfasst: Bilden eines Rechtecks aus einem doppelseitig klebenden Klebeband, das eine Ausnehmung aufweist, Aufkleben des Klebeband-Rechtecks auf einen Schutz- und Verpackungsfilm, Lösen der Verklebung des Klebebandrechtecks von dem Schutzfilm und Aufbringen auf der Trägerbasis in solcher Weise, dass der Chip wenigstens teilweise in der genannten Ausnehmung angeordnet ist.
  • Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden nicht-einschränkenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele im einzelnen auseinandergesetzt, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren; in diesen zeigen:
  • 1 in Draufsicht ein Etikett gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2. eine Schnittansicht des Etiketts aus 1,
  • 3 in Draufsicht ein Etikett gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 4 in Schnittansicht das Etikett aus 3,
  • 5 in Draufsicht ein Etikett gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 6 eine Schnittansicht des Etiketts aus 5,
  • 7 in Draufsicht ein Etikett gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 8 eine Schnittansicht des Etiketts aus 7,
  • 9 eine Schnittansicht eines Etiketts gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 10 ein Verfahren zur Herstellung selbstklebender elektronischer Etiketten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sowie
  • 11 schematisch eine abschließende Abpackung von Etiketten gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In den verschiedenen Zeichnungsfiguren sind die gleichen Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die 1 und 2 geben in Draufsicht bzw. im Schnitt ein Etikett 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wieder. Dieses Etikett umfasst einen Chip 12, der mittels einer Kleberschicht 13 auf einer ersten Fläche einer Trägerbasis 14 befestigt ist. Ebenfalls auf der ersten Seite der Trägerbasis 14 ist eine Antenne 16 befestigt. Der Chip 12 ist elektrisch mit der Antenne 16 über Verbindungsdrähte bzw. -Leitungen 18 verbunden. Der Chip und die Drähte sind in einem Tropfen 19 aus einem Schutzharz eingeschlossen. Im folgenden wird mit dem Ausdruck ,doppelseitiger Kleber' bzw. doppelseitige Klebevorrichtung' ein Abschnitt eines Kunststoffbandes bezeichnet, das in bekannter Weise so behandelt ist, dass es auf seinen beiden Seiten klebt, oder ein Band aus festem Klebstoff bezeichnet. Ein mit einer durchgehenden Ausnehmung 21 durchbrochener doppelseitiger Kleber 20 ist mit einer ersten Seite mit der ersten Fläche der Trägerbasis 14 verklebt, derart, dass er diese erste Fläche mit Ausnahme des in der Ausnehmung 21 befindlichen Bereichs des Harztropfens 19 bedeckt. Eine abtrennbare bzw. abschälbare Folie 24 bedeckt die zweite Fläche des doppelseitigen Klebers 20.
  • Der Chip 12 kann mit der Trägerbasis mit Hilfe eines Epoxy- oder anderweitigen Klebers verklebt sein, die Verbindungsdrähte 18 können mittels einer herkömmlichen Verdrahtungsmaschine befestigt sein. Die Antenne 16 kann auf der Trägerbasis in bekannter Weise mittels metallischer Abscheidung und anschließender Ätzung gebildet sein. Der Harztropfen kann mittels Umhüllung, mittels Formguss oder mittels Abschottung ausgebildet werden. Die Trägerbasis 14 besteht aus einem biegsamen Material geringer Dicke, beispielsweise einem Stück Polyesterfolie.
  • Der doppelseitige Kleber hat eine größere Dicke als der Harztropfen und bildet sowohl den klebenden Teil des Selbstklebe-Etiketts wie das Schutzgehäuse für den Chip 12. Der doppelseitige Kleber wird aus einem biegsamen, leicht elastischen Material gefertigt, damit das selbstklebende Etikett (Haftetikett) mit einer nicht-ebenen Oberfläche verklebt werden kann und beständig gegen Vibrationen und Stöße ist. Der Klebstoff, mit dem die doppelseitige Klebevorrichtung überzogen ist, ist ein starker Kleber, der eine dauerhafte und sichere Verklebung gestattet. Es können doppelseitige Kleber verwendet werden, wie sie derzeit im Handel verfügbar sind, beispielsweise bei der Firma 3M, unter der Bezeichnung VHB.
  • Als Beispiel kann die Trägerbasis 14 eine Dicke von 75 μm besitzen, die Antenne 16 eine Dicke von 17 μm, der Kleber 13 eine Dicke von 20 μm, der Chip 12 eine Dicke von 180 μm, der Tropfen 19 eine Dicke von 300 μm und der doppelseitige Kleber 20 eine Dicke von 400 μm. Somit besitzt nach dieser Ausführungsform das Etikett 10 eine Dicke von ca. 500 μm. Die Dicke des doppelseitigen Klebers 20 ist hier sehr viel größer als die Höhe des Tropfens 19, damit eine Schwankung der Höhe des Tropfens bei seiner Bildung toleriert werden kann.
  • Die 3 und 4 stellen in Draufsicht bzw. in Schnittansicht ein Etikett 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführungsform sind die Verbindungsdrähte 18 und der Chip 12 durch einen Kunstharztropfen 22 geschützt, der durch Ausfüllung der Ausnehmung 21 mit Kunstharz gebildet ist. Die Bildung des Tropfens 22 ist hier rascher als bei der vorhergehenden Ausführungsform. Tatsächlich sind die in Verbindung mit den 1 und 2 genannten Verfahren zur Herstellung des Tropfens 19 langsam, während es hier genügt, die Ausnehmung 21 mit Kunstharz auszufüllen. In dieser Ausführungsform dient die Ausnehmung 21 in dem doppelseitigen Kleber zusätzlich zu den oben angegebenen Funktionen noch zur Begrenzung der Verteilung des Kunstharzes, das daher sehr flüssig gewählt werden kann.
  • Die 5 und 6 zeigen in Draufsicht bzw. in Schnittansicht ein Etikett 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorderseite oder geätzte Oberfläche des Chips 12, d. h. die Seite, welche die verschiedenen Behandlungen erfahren hat, die zur Bildung einer integrierten Schaltung in Planartechnik bestimmt sind, wird gegen die erste Fläche des Trägers 14 angelegt, gemäß einem als Flip-Chip bezeichneten Montageverfahren, derart dass er mittels Lotkügelchen bzw. -perlen 26 elektrisch mit der Antenne 16 verbunden wird. Um den Umfang des Chips herum wird ein Lotkragen 23 ausgebildet, zur dichtschließenden Versiegelung des Chips 12 auf der Trägerbasis 14. Diese Ausführungsform erfordert eine in der Durchführung delikate Montage mit Lotkügelchen bzw. -perlen, gestattet jedoch eine Verringerung der Dicke des Etiketts 10.
  • Als Beispiel wird in Betracht gezogen, dass die Lotkügelchen eine im wesentlichen konstante Dicke von 20 μm besitzen und dass man für die Tiefe der Ausnehmung 21 eine Toleranz von nur 10 μm vorsehen kann. Mit einer Dicke des Chips 12 von 180 μm kann man einen doppelseitigen Kleber mit einer Dicke von 210 μm verwenden. Wenn die Gesamtdicke von Trägerbasis 14 und Antenne 16 nahe 95 μm liegt, erhält man ein Etikett 10 mit einer Dicke von ca. nur 300 μm.
  • Die 7 und 8 zeigen in Draufsicht bzw, in Schnittansicht ein Etikett 10 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Antenne 16 ist hier auf der Seite bzw. Fläche der Trägerbasis 14 angeordnet, die nicht mit dem doppelseitigen Kleber 20 überzogen ist. Des weiteren ist die Trägerbasis 14 mit einer Ausnehmung 21 durchbrochen, welche im wesentlichen eine Fortsetzung der Ausnehmung 21 des doppelseitigen Klebers 20 ist. Der Chip 12 ist in der Ausnehmung 21 angeordnet, und zwar mit seiner geätzten Oberfläche der Rückseite der Antenne 16 zugewandt und mit dieser Rückseite der Antenne mittels Lötperlen bzw. -kügelchen 26 verbunden. Die Ausnehmung 21 in der Trägerbasis 14 und dem doppelseitigen Kleber 20 ist mit einem Kunstharztropfen 22 ausgefüllt. Diese Ausführungsform erfordert eine Ausnehmung 21 in der Trägerbasis und sodann eine Verbindung mittels Lötperlen, was delikate Arbeitsgänge sind, was jedoch eine Verringerung der Dicke des Etiketts 10 gestattet.
  • Beispielsweise kann man bei einer Dicke der Trägerbasis von 75 μm, einer Dicke der Antenne von ca. 20 μm, einer Dicke des Chips 12 von 180 μm und bei einer Dicke der Lötperlen 26 von ca. 20 μm einen Kleber von ca. 135 Mikrometern verwenden und so ein Etikett 10 mit einer Dicke in der Nähe von 230 μm erhalten. Diese Dicke ist im wesentlichen die Dicke eines herkömmlichen nichtelektronischen Selbstkleber-Etiketts.
  • 9 zeigt in Schnittansicht ein Etikett 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Antenne 16 ist auf derselben Seite der Trägerbasis 14 wie in den 7 und 8 angeordnet. Der Chip 12 ist in der Ausnehmung 21 des doppelseitigen Klebers 20 angeordnet, wobei die geätzte Oberfläche der Rückseite der Antenne 16 zugewandt und mit dieser Rückseite der Antenne mittels Lötkügelchen bzw. -perlen 26 durch in der Trägerbasis 14 vorgesehene Verbindungsöffnungen 25 verbunden ist.
  • 10 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung von selbstklebenden Etiketten gemäß der mit Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen Ausführungsform. Eine Reihe von (nicht dargestellten) Antennen wurde auf einem mechanisch indexierten Band 28 ausgebildet, das in eine Reihe von Trägerbasen zerschnitten werden soll. Ein Chip 12 wurde jeweils auf dem Niveau jeder Antenne auf das indexierte Band geklebt, das einer Laminiermaschine 30 zugeführt wird. Der Maschine wird auch ein doppelseitiger Kleber 20 zugeführt, der auf seinen beiden Seiten mit einem Schutzfilm überzogen ist. Ein Messwertfühler 32 ermittelt jeweils die Lage jedes Chips 12 und steuert eine Stanzvorrichtung 34 zur Ausbildung einer dieser Stellung entsprechenden Ausnehmung 21 in dem doppelseitigen Kleber. Der Schutzfilm 24 wird von einer ersten Fläche des ausgestanzten doppelseitigen Klebers 20 entfernt, der auf das indexierte Band laminiert und mit diesem verklebt wird. Jeder Chip 12 wird sodann jeweils mit der entsprechenden Antenne mittels (nicht dargestellten) Verbindungsdrähten verbunden, worauf die Ausnehmung 21 mit einem (nicht dargestellten) Kunstharztropfen ausgefüllt wird. Nach dem Zusammenbau der Etiketten wird das indexierte Band zur Bildung der Etiketten zerschnitten, die einzelnen Etiketten werden jeweils elektromagnetisch getestet und die funktionsfähigen Etiketten von ihrem Schutzstreifen getrennt und auf einem Verpackungsband angeordnet.
  • Eine Abwandlung des Herstellungsverfahrens besteht in der Verwendung von vorgestanzten und zugeschnittenen Rechtecken aus doppel seitigem Kleber 20 (die voneinander getrennt sind und die Ausnehmung 21 aufweisen), beispielsweise durch den Kleberhersteller. Diese rechteckigen Stücke doppelseitiger Kleber 20 werden sodann in durch einen Schutzfilm 24 zusammengehaltener Form geliefert und einzeln von dem Schutzfilm gelöst, durch eine Maschine oder durch eine Bedienungsperson, und sodann auf die Trägerbasen aufgeklebt. Die Etiketten können dann gemäß der Ausführungsform der 1 und 2 hergestellt werden. In diesem Fall werden die Verbindungen 18 und der Kunstharztropfen 19 zum Schutz des Chips und der Verbindungen vor der Verklebung des doppelseitigen Klebers auf der Trägerbasis 14 hergestellt. Die elektromagnetische Testung jeweils jedes einzelnen Chips 12 kann so vor dem Aufkleben des doppelseitigen Klebers erfolgen, mit der Folge, dass ein ausgeschiedenes defektes Stück einen weniger großen Verlust darstellt. Nach dieser Variante kann man auch die Etiketten der 3 bis 9 herstellen.
  • 11 zeigt ein Verpackungs- bzw. Handhabungsband 36 mit Etiketten 10, deren zweite Fläche mit einem Logo oder einem Code 38 überzogen wurde, in handelsfertiger Ausführung.
  • Die vorliegende Erfindung gestattet verschiedene Varianten und Abwandlungen, die sich für den Fachmann ergeben. So kann man beispielsweise bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 in der oberen Hälfte der Dicke der Trägerbasis 14 eine Aushöhlung zur Aufnahme des Chips 12 ausbilden, um so die Dicke des Etiketts zu verringern und die Anbringung des Tropfens 19 zu vereinfachen. Andererseits kann die nicht mit dem doppelseitigen Kleber verklebte Fläche der Trägerbasis bemalt oder bedruckt oder mit einem leicht zu bemalenden oder zu bedruckenden Material überzogen werden. Andererseits betreffen die vorstehenden Beschreibungen selbst-klebende Etiketten, jedoch eignet sich die vorliegende Erfindung auch zur Anwendung auf jegliche selbstklebende elektronische Schaltung, beispielsweise einen Messfühler. Hierzu kann man beispielsweise bei der Ausführungsform nach den 7 und 8 das herkömmlicherweise undurchsichtige Schutzharz 22 durch ein durch sichtiges Schutzharz ersetzen, wenn der Chip lichtempfindliche Schaltungen, wie beispielsweise photovoltaische Schaltungen oder Schaltungen mit Ladungskopplung aufweist. Man kann dann einem Teil des Kunstharztropfens 22 die Form einer Linse geben, zur besseren Aufnahme des Lichts durch den Chip.

Claims (8)

  1. Elektronische Schaltung, mit einer ebenen Trägerbasis (14), einer auf einer ersten Fläche der Trägerbasis befestigten Antenne (16) und einem mit der Antenne verbundenen Chip (12), dadurch gekennzeichnet, dass auf eine der Flächen der Trägerbasis ein doppelseitig klebendes Klebeband (20) aufgeklebt ist, und dass in dem doppelseitig klebenden Klebeband eine Ausnehmung (21) vorgesehen, in welcher der Chip wenigstens teilseise angeordnet ist.
  2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip auf der ersten Fläche der Trägerbasis aufgeklebt und mit der Antenne über Verbindungsdrähte (18) verbunden ist, und dass die Drähte und der Chip mit einem Harztropfen (18,22) überdeckt sind.
  3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geätzte Oberfläche des Chips der ersten Fläche der Trägerbasis zugewandt ist und dass der Chip mit der Antenne mittels Lotkügelchen bzw.perlen (26) verbunden ist.
  4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geätzte Oberfläche des Chips der Rückseite der ersten Fläche der Trägerbasis zugewandt ist, dass der Chip in einer durch die Trägerbasis hindurchgehenden Ausnehmung Ausnehmung (21) angeordnet ist, dass der Chip mit der Antenne mittels Lotkügelchen bzw. - perlen (26) verbunden ist, und dass der Chip an der Trägerbasis durch einen Harztropfen (22) befestigt ist.
  5. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geätzte Oberfläche des Chips der Rückseite der ersten Fläche der Trägerbasis zugewandt ist, dass der Chip mit der Antenne durch Lotkügelchen bzw. -perlen (26) verbunden ist, die in die Trägerbasis durchsetzenden Verbindungsausnehmungen (25) liegen, und dass der Chip mittels eines Harztropfens befestigt ist.
  6. Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbasis (14) durch eine biegsame Folie gebildet wird.
  7. Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht das doppelseitig klebende Klebeband aufnehmende Fläche der Trägerbasis zur Aufnahme einer Bedruckung mit einem Motiv, einem Text oder einem Code vorgesehen ist.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbringung des doppelseitig klebenden Klebebands auf der Trägerbasis die folgenden Verfahrensschritte bzw. -stufen umfasst: Bilden eines Rechtecks aus einem doppelseitig klebenden Klebeband (20), das eine Ausnehmung (21) aufweist, Aufkleben des Klebeband-Rechtecks auf einen Schutz- und Verpackungsfilm (24), Lösen der Verklebung des Klebebandrechtecks von dem Schutzfilm und Aufbringen auf der Trägerbasis (14) in solcher Weise, dass der Chip wenigstens teilweise in der genannten Ausnehmung angeordnet ist.
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