WO2002003322A1 - Method for producing a card-type data carrier and a device for carrying out said method - Google Patents

Abstract

The aim of the invention is to produce card-type data carriers, on which electronic components, conductor strips and transmission elements are provided. To achieve this, the conductor strips and/or transmission elements are formed by the successive, continuous application of a conductive substance or dispersion along predetermined tracks on the carrier layer by means of a dispersion needle, an air-brush system or an inkjet system. This method even overcomes differences in height between the components.

Description

Verfahren zum Herstellen eines kartenförmigen Datenträgers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Method for producing a card-shaped data carrier and device for carrying out the method

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines kartenförmigen Datenträgers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing a card-shaped data carrier according to the preamble of patent claim 1.

Kartenförmige Datenträger haben mittlerweile in zahlreiche Anwendungsbereiche Einzug gehalten. Man kennt sie beispielsweise als Zahlungsmittel für den bargeldlosen Zahlungsverkehr in Form von Telefon-, EC- und Kreditkarten sowie als elektronischen Schlüssel zur Regelung der Zugangsberechtigung zu Räumlichkeiten und elektronischen Geräten. Der Bedarf an kartenförmigen Datenträgern für solche und weitere Anwendungen steigt stark an, so dass derartigen Datenträgern eine wachsende Bedeutung zukommt.Card-shaped data carriers have meanwhile found their way into numerous areas of application. It is known, for example, as a means of payment for cashless payments in the form of telephone, EC and credit cards, and as an electronic key for regulating access authorization to premises and electronic devices. The need for card-shaped data carriers for such and other applications is increasing rapidly, so that such data carriers are becoming increasingly important.

Kartenförmige Datenträger weisen in der Regel mindestens ein elektronisches Bauteil auf, beispielsweise einen Chip, das für die Datenverarbeitung zuständig ist, und das mit anderen Komponenten über Leiterbahnen verbunden ist. Die Verwendung bestimmter Bauteile und Komponenten sowie deren spezifische Anordnung auf einer Karte wird auch als Kartenarchitektur bezeichnet. Für den Transport der Daten zum elektronischen Bauteil sowie dessen Energieversorgung sind grundsätzlich zwei Möglichkeiten bekannt. Bei der ersten besitzt die Karte an ihrer Oberfläche frei zugängliche Kontaktstellen, die mittels Leiterbahnen mit den Anschlussflächen des Chips verbunden sind. Der Datenaustausch erfolgt hierbei durch Einführen der Karte in ein Lesegerät, das die Kontaktstellen abgreift. Der Nachteil dieser kontaktbehafteten Karten liegt darin, dass durch das mechanische Herstellen des Kontaktes zwischen Karte und Lesegerät die Kontaktstellen einem ständigen mechanischen Verschleiß unterworfen sind, was im Laufe der Zeit zu einer Verschlechterung des Kontaktes fuhrt und damit die Zuverlässigkeit dieser Karten beeinträchtigt. Weitere, die Funktionstuch- tigkeit einer Karte beeinträchtigende Faktoren sind umweltbedingt. So fuhren Staub und Feuchtigkeit sowie Korrosion an den Kontaktflachen zu Kontaktproblemen, die einen erhöhten Wartungsaufwand der Lesegerate bedingen.Card-shaped data carriers generally have at least one electronic component, for example a chip, which is responsible for data processing and which is connected to other components via conductor tracks. The use of certain parts and components and their specific arrangement on a card is also referred to as card architecture. Basically two options are known for the transport of the data to the electronic component and its energy supply. In the first, the card has freely accessible contact points on its surface, which are connected to the connection areas of the chip by means of conductor tracks. The data is exchanged by inserting the card into a reader that picks up the contact points. The disadvantage of these contact cards is that the contact points are subject to constant mechanical wear due to the mechanical establishment of the contact between the card and the reader, which increases over time deterioration of the contact leads to the reliability of these cards. Other factors that impair the functionality of a card are environmental. Dust and moisture as well as corrosion on the contact surfaces lead to contact problems, which increase the maintenance of the reading devices.

Aus diesem Grund werden oft beruhrungslose Karten bevorzugt, bei denen die Daten zwischen dem elektronischen Bauteil und einer Le- seemheit induktiv oder kapazitiv erfolgt. Solche Karten weisen für den Datenaustausch neben einem elektronischen Bauteil ein Ubertragungselement in Form einer Spule oder elektrisch leitender Schichten auf. Die Spule wirkt dabei wie eine Sende- und Empfangsantenne. Für den Datenaustausch und die Energieversorgung genügt es, in die Nahe einer Lese- bzw. Sendeeinheit zu kommen, die ein elektromagnetisches Feld erzeugt, mit Hilfe dessen die Kommunikation zwischen Karte und Leseeinheit ermöglicht wird.For this reason, contactless cards are often preferred, in which the data between the electronic component and an emitter are inductive or capacitive. In addition to an electronic component, such cards have a transmission element in the form of a coil or electrically conductive layers for data exchange. The coil acts like a transmitting and receiving antenna. For data exchange and power supply, it is sufficient to come close to a reading or transmitting unit that generates an electromagnetic field, which enables communication between the card and the reading unit.

Daneben sind sogenannte Dual-Interface-Karten bekannt, die sowohl kontaktbehaftete als auch beruhrungslose Ubertragungselemente in sich vereinen.In addition, so-called dual-interface cards are known, which combine both contact-based and contactless transmission elements.

Bei der Produktion kartenformiger Datenträger sind zahlreiche Herstellungsvarianten bekannt, wobei die zur Herstellung der Funktionalitat einer Karte erforderlichen Verfahrensschritte im wesentlichen auf das Herstellen von Kontakten im Bereich vorgegebener Anschlussflachen, auf das Herstellen von Leiterbahnen zur Datenleitung und auf das Herstellen von Spulen oder elektrisch leitender Flachen zur Datenübertragung zurückgeführt werden können.Numerous production variants are known in the production of card-shaped data carriers, the process steps required for the production of the functionality of a card essentially relating to the production of contacts in the area of predetermined connection surfaces, the production of conductor tracks for data transmission and the production of coils or electrically conductive surfaces Data transmission can be traced.

Sowohl die DE 44 31 605 AI als auch die DE 197 28 993 Cl setzen zur Herstellung von Spulen Wickelverfahren für Spulen aus Kupferdraht als bekannt voraus. Dabei wird der Kupferdraht in mehrere Windun- gen gelegt und auf der Oberflache einer Tragerschicht fixiert. Weiter offenbaren oben genannte Schriften additive Verfahren zur Herstellung von Spulen, wie zum Beispiel das Siebdruckverfahren, bei dem eine leitfahige Schicht außerhalb der durch eine Schablone abgedeckten Bereiche auf eine Tragerschicht aufgebracht wird oder Atzverfahren, bei denen eine leitfahige flachige Beschichtung in ungeschützten Teilbereichen weggenommen wird. Darüber hinaus nennt die DE 44 31 605 auch galvanisch aufgewachste Spulen.Both DE 44 31 605 AI and DE 197 28 993 Cl require winding methods for the production of coils for copper wire coils as known. The copper wire is twisted into several placed and fixed on the surface of a support layer. Furthermore, the abovementioned documents disclose additive processes for producing coils, such as, for example, the screen printing process, in which a conductive layer is applied to a carrier layer outside the areas covered by a stencil, or etching processes, in which a conductive flat coating is removed in unprotected partial areas. In addition, DE 44 31 605 also names galvanically waxed coils.

Die beschriebenen Verfahren eignen sich auch zur Herstellung von Leiterbahnen, die die Spulen mit den elektronischen Bauteilen verbinden und die vorteilhafterweise gleichzeitig mit der Spule hergestellt werden.The methods described are also suitable for producing conductor tracks which connect the coils to the electronic components and which are advantageously produced simultaneously with the coil.

Die grundsätzlichen Möglichkeiten, eine mit obigen Verfahren hergestellte Spule an ein elektronisches Bauteil anzuschließen, sind im wesentlichen in der DE 195 00 925 AI genannt. Bei gewickelten Spulen ist es beispielsweise bekannt, die Drahtenden direkt mit den Anschlussflachen eines elektronischen Bauteils (DE 44 31 605 AI) oder mit den Kontaktflachen eines Chiptragers zu verlöten. Anstelle des Lötens sind auch leitfahige Kleber bekannt, die sich zur Verbindung zweier Anschlussflachen beispielsweise zwischen einem elektronischen Bauteil und einer im Wege des Siebdrucks hergestellten Spule eignen. Dabei wird der leitfahige Kleber in Form einer Paste punktuell an den zu verbindenden Stellen aufgetragen.The basic possibilities of connecting a coil produced with the above method to an electronic component are essentially mentioned in DE 195 00 925 AI. In the case of wound coils, it is known, for example, to solder the wire ends directly to the connection surfaces of an electronic component (DE 44 31 605 AI) or to the contact surfaces of a chip carrier. Instead of soldering, conductive adhesives are also known which are suitable for connecting two connection surfaces, for example between an electronic component and a coil produced by means of screen printing. The conductive adhesive in the form of a paste is applied selectively to the points to be connected.

Weitere Möglichkeiten leitende Anschlüsse herzustellen sind das in der DE 195 00 925 AI und der DE 44 31 605 genannte Ultraschallschweißen sowie die Herstellung von Kontakten auf mechanische Weise. Letztere Möglichkeit ist beispielsweise in der DE 197 28 993 AI beschrieben, wo ein Chip auf einem Tragerelement mit Anschlussflachen angeordnet ist. Zur Herstellung des leitenden Kontaktes wird ein elektrisch leitender Stift durch die Anschlussfläche bis zu der Spule getrieben, wodurch die leitende Verbindung entsteht. Eine weite Verbreitung zur Herstellung mechanischer Kontakte ist auch im Zuge der Flip-Chip-Technologie erfolgt.Other possibilities for producing conductive connections are the ultrasonic welding mentioned in DE 195 00 925 AI and DE 44 31 605 as well as the production of contacts in a mechanical manner. The latter possibility is described, for example, in DE 197 28 993 AI, where a chip is arranged on a carrier element with connection surfaces. To manufacture the conductive Contact is an electrically conductive pin driven through the connection surface up to the coil, which creates the conductive connection. A wide spread for the production of mechanical contacts has also taken place in the course of flip-chip technology.

Ein wesentlicher Nachteil vorstehend beschriebener Verfahren zur Herstellung eines kartenförmigen Datenträgers ist zunächst darin zu sehen, dass mehrere Verfahrensschritte erforderlich sind, bis eine Karte funktionsfähig ist. So ist mit einem ersten Verfahrensschritt zunächst die Spule herzustellen, gegebenenfalls mit den dazugehörigen Leiterbahnen, bevor in einem weiteren Verfahrensschritt die Anschlüsse zu einem elektronischen Bauteil erfolgen können. Das macht den Herstellungsprozess umständlich und aufwendig, was sich nicht zuletzt in den Fertigungskosten niederschlägt.A major disadvantage of the above-described methods for producing a card-shaped data carrier is first of all to be seen in the fact that several method steps are required until a card is functional. In a first process step, the coil must first be produced, possibly with the associated conductor tracks, before the connections to an electronic component can be made in a further process step. This makes the manufacturing process cumbersome and expensive, which is not least reflected in the manufacturing costs.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren liegt in dem verfahrensbedingten starren Betriebsablauf. Ist die Architektur des Datenträgers einmal festgelegt, werden zur Herstellung der Karten auf diese Architektur ausgelegte Hilfswerkzeuge produziert. Das heißt, für gewickelte Spulen werden Wickelkerne mit den erforderlichen Abmessungen hergestellt, für Sieb- und Ätzverfahren werden entsprechende Schablonen und Masken hergestellt, mit Hilfe deren die Datenträger in großen Mengen produziert werden können. Mit der Veränderung der Architektur eines Datenträgers ist daher gleichzeitig das erneute Herstellen der Produktionshilfswerkzeuge verbunden, wodurch derartige Fertigungsmethoden sich nur schlecht an veränderte Rahmenbedingungen anpassen lassen. Insbesondere sind sie für die Produktion geringer Stückzahlen aus wirtschaftlicher Sicht ungeeignet.A further disadvantage of the known methods lies in the rigid operational sequence due to the method. Once the architecture of the data carrier has been determined, auxiliary tools designed for this architecture are produced for the production of the cards. This means that wound cores are produced with the required dimensions, and for sifting and etching processes, appropriate templates and masks are produced, with the aid of which the data carriers can be produced in large quantities. With the change in the architecture of a data carrier, the production of the production auxiliary tools is therefore connected at the same time, as a result of which such production methods are difficult to adapt to changing framework conditions. In particular, they are unsuitable for the economic production of small quantities.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das einerseits den Herstellungspro- zess vereinfacht und andererseits größtmögliche Flexibilität gewährleistet.Against this background, the object of the invention is to develop a method which, on the one hand, process is simplified and, on the other hand, the greatest possible flexibility is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the subclaims.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, Leiterbahnen, Spulen, leitende Flächen und Anschlüsse durch sukzessives und kontinuierliches Aufbringen einer leitfähigen Dispersion entlang vorgegebener Bahnen auf eine Trägerschicht herzustellen. Die Dispersion weist dabei eine Viskosität auf, die sie dazu eignet, mittels eines Hilfsmittels kontrolliert auf die Trägerschicht gegeben zu werden. Beispielsweise eignet sich dazu ein Dispenskopf mit einer Dispensnadel, aus der die Dispersion kontrolliert auf die Trägerschicht fließt. Dabei entstehen leitende Bahnen, deren Breite auf beispielsweise 100 μm bei entsprechender Dicke reduziert werden können.The basic idea of the invention is to produce conductor tracks, coils, conductive surfaces and connections by successively and continuously applying a conductive dispersion along predetermined tracks to a carrier layer. The dispersion has a viscosity which is suitable for being applied to the carrier layer in a controlled manner by means of an auxiliary. For example, a dispensing head with a dispensing needle from which the dispersion flows in a controlled manner onto the carrier layer is suitable for this purpose. This creates conductive tracks whose width can be reduced to, for example, 100 μm with a corresponding thickness.

Auf diese Weise gelingt es, Leiterbahnen und Übertragungselemente in nur einem Verfahrensschritt herzustellen und an ein elektronisches Bauteil anzuschließen, sofern dieses zuvor bereits auf der Trägerschicht angeordnet worden ist. Es entfällt ein zusätzlicher Arbeitsschritt, der nach dem Stand der Technik zumindest das Herstellen der Kontakte zum elektronischen Bauteil umfasst und der neben zusätzlichem Zeitaufwand auch eine eigens dafür geeignete Geräteausstattung erfordert.In this way, it is possible to produce conductor tracks and transmission elements in only one process step and to connect them to an electronic component, provided that this has already been arranged on the carrier layer. There is no additional work step which, according to the prior art, comprises at least the making of the contacts to the electronic component and which, in addition to the additional expenditure of time, also requires equipment which is specifically suitable for this.

Ein anderer Vorteil liegt in der großen geometrischen Flexibilität hinsichtlich der Kartenarchitektur, die ein erfindungsgemäßes Verfahren bietet. So ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren das Entwerfen einer Kartenarchitektur am Computer (CAD/CAM), d.h. dort werden die genaue Lage der Leiterbahnen, Übertragungselemen- te und elektronische Bauteile sowie deren Anschlussflachen festgelegt. Diese Daten fließen direkt in den Herstellungsprozess, wo sie zur Steuerung der Hilfsmittel zum Aufbringen der leitfahigen Dispersion verwendet werden. Dadurch kann jederzeit und beliebig oft ohne nennenswerten Zeitverlust die Kartenarchitektur geändert werden, ohne an den Produktionsmitteln Änderungen vornehmen zu müssen. Das eröffnet schon in der Entwicklungsphase von kartenförmigen Datenträgern große Vorteile, da sich in diesem Stadium die Kartenarchitektur bis zu deren Optimierung erfahrungsgemäß besonders oft ändert. Das erfmdungsgemaße Verfahren ermöglicht daher dem Anwender ein Rapid-Prototypmg.Another advantage lies in the great geometric flexibility with regard to the card architecture that a method according to the invention offers. The method according to the invention thus enables the design of a map architecture on the computer (CAD / CAM), ie the exact position of the conductor tracks, transmission elements te and electronic components and their connection surfaces. This data flows directly into the manufacturing process, where it is used to control the tools for applying the conductive dispersion. As a result, the map architecture can be changed at any time and as often as required without significant loss of time, without having to make any changes to the means of production. This opens up great advantages already in the development phase of card-shaped data carriers, since experience shows that the card architecture changes particularly often until it is optimized. The method according to the invention therefore enables the user to carry out a rapid prototype.

Es können aber auch wahrend der Herstellung eines bestimmten Kartentyps erforderliche Änderungen in sehr kurzer Zeit umgesetzt werden, indem entsprechende Änderungen nur am Computer vorgenommen werden. Entsprechendes gilt für das Herstellen verschiedener Kartentypen mit unterschiedlichen Kartenarchitekturen, die dank der Erfindung nunmehr ohne den Umbau der zur Herstellung erforderlichen Produktionsmittel erfolgen können. Das ermöglicht beispielsweise auch die wirtschaftliche Produktion kleiner Serien kartenformiger Datenträger.However, changes required during the production of a specific card type can also be implemented in a very short time by making corresponding changes only on the computer. The same applies to the production of different card types with different card architectures, which thanks to the invention can now be carried out without the conversion of the means of production required for the production. This also enables, for example, the economical production of small series of card-shaped data carriers.

Die große Flexibilität und der weite Einsatzbereich des erfm- dungsgemaßen Verfahrens ermöglichen eine wesentlich größere Fertigungstiefe von Seiten der Kartenhersteller. Bis jetzt waren die Kartenhersteller überwiegend auf Drittfirmen angewiesen, die ihnen vorgefertigte und mit Antenne, Leiterbahnen und Elektronikkomponenten, wie z. B. Chip, versehene Tragerschichten, sogenannte Inlets, lieferten. Dank der Erfindung entfallt nun dieser Zwischenschritt. Die Kartenhersteller fertigen Ubertragungselemente und Leiterbahnen selbst und kommen so in den Genuss der gesamten Wertschopfungskette . Darüber hinaus bleiben sie unabhängig von den Zulieferungen Dritter, was d e Produktionssicherheit erhöht. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Möglichkeit, hochkomplexe Kartenarchitekturen zu realisieren. Dies gelingt einerseits durch die gegebene Möglichkeit, die Dispersion hinsichtlich Lage, Menge und Konsistenz mikroprozessorgesteuert auf die Trägerschicht aufzubringen. Andererseits können Höhenunterschiede, die aus Kreuzungspunkten von Leiterbahnen oder Anschlüssen an Chips, Batterien oder anderen Elektronikkomponenten resultieren, überbrückt werden, was die Gestaltung dreidimensionaler Kartenarchitekturen erlaubt.The great flexibility and the wide range of applications of the method according to the invention enable a much greater vertical range of manufacture on the part of the card manufacturers. Up to now, the card manufacturers have mainly relied on third-party companies who have pre-fabricated and antenna, conductor tracks and electronic components such as. B. chip, provided support layers, so-called inlets. Thanks to the invention, this intermediate step is now eliminated. The card manufacturers manufacture transmission elements and conductor tracks themselves and thus enjoy the entire value chain. In addition, they remain independent of the supplies from third parties, which increases production reliability. Another advantage of the method according to the invention lies in the possibility of realizing highly complex map architectures. On the one hand, this is possible due to the possibility to apply the dispersion to the carrier layer in a microprocessor-controlled manner with regard to position, quantity and consistency. On the other hand, differences in height that result from crossing points of conductor tracks or connections to chips, batteries or other electronic components can be bridged, which allows the design of three-dimensional map architectures.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Leitfähigkeit der zuvor aufgebrachten Dispersion überprüft. Das kann beispielsweise mit Hilfe einer Ultraschalluntersuchung geschehen, wobei über die Geometrie der Leiterbahn und die Eigenschaften der Dispersion auf die Leitfähigkeit rückgeschlossen wird. Vorteilhafterweise erfolgt diese Überprüfung noch während der Flüssigphase der Dispersion. So kann im Falle einer mangelhaft hergestellten Leiterbahn sofort oder später eine Reparatur der Fehlstelle erfolgen, wodurch sich der Ausschuss an defekten Karten erheblich verringern lässt.According to an advantageous embodiment of the invention, the conductivity of the previously applied dispersion is checked. This can be done, for example, with the aid of an ultrasound examination, the conductivity being inferred from the geometry of the conductor track and the properties of the dispersion. This check is advantageously carried out during the liquid phase of the dispersion. In the case of a poorly manufactured conductor track, the defect can be repaired immediately or later, which can significantly reduce the number of defective cards.

Während der Aushärtphase der Dispersion wird entsprechend einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Trägerschicht mit einem Unterdruck und Temperatur beaufschlagt. Dies führt zu einer Beschleunigung derIn accordance with a further embodiment of the method according to the invention, a negative pressure and temperature are applied to the carrier layer during the hardening phase of the dispersion. This leads to an acceleration of the

Aushärtphase und einer Verdichtung der Dispersion, wobei der Kontakt zwischen deren leitenden Bestandteilen vergrößert wird. Auf diese Weise lässt sich die Leitfähigkeit der aufgebrachten Dispersion optimieren.Hardening phase and compression of the dispersion, whereby the contact between its conductive components is increased. In this way, the conductivity of the applied dispersion can be optimized.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die mit dem Dispenssystem aufgebrachte Substanz so ausgebildet, daß sie sehr kleine leitfähige Partikel aufweist, die gegebenen- falls gekapselt sind, so daß die Substanz im flüssigen Zustand über keine oder nur eine sehr geringe Leitfähigkeit verfügt und sich statisch aufladen läßt. Der Reaktionsprozeß der Aushärtung und Aktivierung der leitfähigen Partikel erfolgt dann vorzugsweise durch UV-Licht, sichtbares Licht oder durch Wärme. Diese Ausführungsform der Erfindung ist dann besonders vorteilhaft, wenn die leitfähige Substanz mit Hilfe eines Air- Brush-Kopfes oder mit Hilfe eines Tintenstrahl-Kopfes aufgebracht wird und der Substanznebel hierbei in seiner Strahlbreite und hinsichtlich seines Brennpunktes, beispielsweise durch eine elektrostatische Linse geregelt bzw. eingestellt wird. Hierbei kann man auch sukzessive aushärten, also die Leiterbahndicke schichtweise aufbauen und dazwischen immer wieder aushärten.In a further embodiment of the invention, the substance applied with the dispensing system is designed in such a way that it has very small conductive particles which if encapsulated, so that the substance in the liquid state has little or no conductivity and can be charged statically. The reaction process of curing and activation of the conductive particles is then preferably carried out by UV light, visible light or by heat. This embodiment of the invention is particularly advantageous if the conductive substance is applied with the aid of an air brush head or with the aid of an inkjet head and the substance mist is regulated or adjusted in terms of its beam width and focal point, for example by an electrostatic lens. is set. Here you can also harden successively, i.e. build up the conductor thickness in layers and harden again and again in between.

Nach der Aushärtphase besitzt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Karte bereits ihre volle Funktionalität hinsichtlich der gestellten Anforderungen. Die Überprüfung der Funktionalität in diesem frühen Herstellungsstadium ermöglicht ein sehr frühes Aussondern defekter Karten, so dass deren weitere Bearbeitung in nachfolgenden Verfahrensschritten, wie zum Beispiel dem Aufbringen weiterer Sicherheitsmerkmale, wie z.B. Hologramme, Signierfolie etc. und Personalisierung nicht mehr erfolgt und daher auch keine Kosten mehr verursacht.After the curing phase, a card produced by the method according to the invention already has its full functionality with regard to the requirements. Checking the functionality at this early stage of production enables defective cards to be sorted out very early, so that they can be further processed in subsequent process steps, such as the application of further security features, e.g. Holograms, marking foil etc. and personalization no longer take place and therefore no longer incur any costs.

Die Erfindung ist nicht nur auf ein Verfahren zur Herstellung kartenförmiger Datenträger beschränkt, sondern geht darüber hinaus und umfasst ganz allgemein das Herstellen einer leitenden Bahn oder Fläche durch sukzessives und kontinuierliches Aufbringen einer leitfähigen Dispersion auf ein Grundsubstrat.The invention is not only limited to a method for producing card-shaped data carriers, but also goes beyond and generally comprises the production of a conductive web or surface by successively and continuously applying a conductive dispersion to a base substrate.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Übersicht über das erfindungsgemäße Verfahren in schematischer Darstellung,The invention is explained below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it 1 shows an overview of the method according to the invention in a schematic representation,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verfahrensschrittes des Aufbringens der Dispersion,2 shows a schematic representation of the process step of applying the dispersion,

Fig. 3 eine Detailansicht eines Endes einer Dispensnadel beimFig. 3 is a detailed view of one end of a dispensing needle when

Aufbringen der Dispersion und Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Verteilersystem zum Aufbringen der Dispersion.Application of the dispersion and Fig. 4 is a plan view of a distribution system for applying the dispersion.

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Aufbringung einer Dispersion oder dergleichen Substanz, und5 shows a further embodiment of the invention for applying a dispersion or the like substance, and

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zum Aufbringen dieser Substanz.Fig. 6 shows another embodiment of the invention for applying this substance.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following description, the same reference numerals are used for the same and equivalent parts.

Weiterhin sei an dieser Stelle betont, daß gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung anstelle einer Dispensnadel bzw. eines Dispenskopfes auch ein Inkjetkopf bzw. eine Inkjeteinheit sowie Bubblejetkopf bzw. eine Bubblejeteinheit verwendet werden, wie sie insbesondere aus der Druckertechnik bekannt sind.It should also be emphasized at this point that, in accordance with other embodiments of the invention, instead of a dispensing needle or a dispensing head, an inkjet head or an inkjet unit as well as a bubblejet head or a bubblejet unit are used, as are known in particular from printer technology.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das erfindungsgemäße Verfahren in verschiedenen Stationen durchgeführt, die im vorliegenden Beispiel mit A, B, C und D gekennzeichnet sind. Die Pfeile 1, 2 und 3 geben dabei die Produktionsrichtung an.As can be seen from FIG. 1, the method according to the invention is carried out in various stations, which are identified by A, B, C and D in the present example. The arrows 1, 2 and 3 indicate the direction of production.

In der Station A werden die Trägerschichten 4 in Form übereinander gestapelter Bögen vorgehalten und bei Bedarf an die Station B übergeben. Die Bögen bestehen im vorliegenden Beispiel aus PVC, gleichermaßen sind aber auch andere Kunststoffe, wie z.B. ABS, oder Pappe geeignet. Ein Bogen einer Tragerschicht 4 eignet sich zur Herstellung einer Vielzahl von datenformigen Kartentragern, indem gleichzeitig 3x8 oder 3x7 Karten darauf Platz finden (siehe auch Fig. 4) .In station A, the carrier layers 4 are held in the form of sheets stacked one above the other and, if necessary, transferred to station B. The arches exist in the present example made of PVC, but other plastics such as ABS or cardboard are equally suitable. An arch of a carrier layer 4 is suitable for producing a multiplicity of data-shaped card carriers by simultaneously accommodating 3x8 or 3x7 cards (see also FIG. 4).

Die in der Station A gestapelten Tragerschichtbogen 4 sind bereits mit den erforderlichen elektronischen Bauteilen bestuckt, so dass im weiteren nur noch die Ubertragungselemente, Leiterbahnen und Anschlüsse an die elektronischen Bauteile hergestellt werden müssen.The support layer sheets 4 stacked in station A are already equipped with the necessary electronic components, so that only the transmission elements, conductor tracks and connections to the electronic components have to be made further on.

Dazu wird ein Tragerschichtbogen 4 an die Station B übergeben. Im vorliegenden Beispiel erfolgt das Aufbringen der Dispersion über ein Dispenssystem mit drei parallelen Produktionsbahnen 5, 5', 5". Jede der Produktionsbahnen 5, 5', 5" ist über eine Versorgungsleitung 6, 6', 6" an einen mit der leitfahigen Dispersion befullten Vorratsbehalter 7, 7', 7" angeschlossen. Der Auftrag der Dispersion erfolgt über die schematisch dargestellten Dispenskopfe 8, 8', 8" mit integrierter Kontrolleinheit, die in sich sowohl eine Dispensnadel als auch zum Überprüfen beispielsweise eine Ultraschallmesseinrichtung vereinen.For this purpose, a carrier sheet 4 is transferred to station B. In the present example, the dispersion is applied via a dispensing system with three parallel production lines 5, 5 ', 5 ". Each of the production lines 5, 5', 5" is connected via a supply line 6, 6 ', 6 "to one with the conductive dispersion filled storage container 7, 7 ', 7 "connected. The application of the dispersion takes place via the schematically represented dispensing heads 8, 8 ', 8 "with integrated control unit, which combine both a dispensing needle and, for example, an ultrasonic measuring device for checking.

Die Pfeile 9, 9', 9" und 10, 10 ', 10" versinnbildlichen eine fotoelektronische Justageeinrichtung, die eine exakte Justierung des Tragerschichtbogens 4 innerhalb der Station B und damit gegenüber den Dispenskopfen 8, 8' und 8" gewährleistet. Der Vorgang des Aufbπngens der Dispersion wird naher unter den Fig. 2, 3 und 4 erläutert.The arrows 9, 9 ', 9 "and 10, 10', 10" symbolize a photoelectronic adjustment device which ensures an exact adjustment of the support layer sheet 4 within the station B and thus relative to the dispensing heads 8, 8 'and 8 " Aufbπngens the dispersion is explained in more detail in FIGS. 2, 3 and 4.

Nach Übergabe des mit einer leitfahigen Dispersion versehenen Tragerschichtbogens 4 in Richtung des Pfeils 2 zu der Station C erfolgt dort die Aushartphase der sich noch in flussigem Zustand befindlichen Dispersion. Gegebenenfalls wird wahrend dieser Zeit der Tragerschichtbogen 4 einem Unterdruck und einer Temperaturerhöhung ausgesetzt, was zu einer Verkürzung der Aushartphase und einer Verdichtung der Dispersion fuhrt.After the transfer of the carrier layer sheet 4 provided with a conductive dispersion in the direction of the arrow 2 to the station C, the curing phase takes place there, which is still in a liquid state dispersion. If necessary, the carrier layer sheet 4 is exposed to a negative pressure and a temperature increase during this time, which leads to a shortening of the hardening phase and a densification of the dispersion.

Die sich anschließende Station D steht für alle nachfolgenden Bearbeitungsschritte. Dazu gehören optional die Überprüfung der Funktionalitat der spateren Karten und ansonsten das Zusammenfugen weiterer Schichten zu einem Cardbook sowie dessen Laminierung und anschließendem Ausstanzen der fertigen Karten aus den laminierten Bogen.The subsequent station D stands for all subsequent processing steps. This includes optionally checking the functionality of the later cards and otherwise joining further layers into a card book and laminating it and then punching out the finished cards from the laminated sheets.

In Fig. 2 sieht man eine in ihre funktionalen Bestandteile zerlegte Einrichtung zum Aufbringen einer leitfahigen Dispersion auf eine Tragerschicht 4. Eine solche Einrichtung umfasst eine Daten- verarbeitungseinheit 11, an der zunächst die Kartenarchitektur entworfen wird. Die dabei entstehenden Daten werden über ein Interface 12 an eine Dispensvorrichtung 13 weitergegeben und veranlassen dort die exakte mikroprozessorgesteuerte Steuerung der einzelnen Komponenten, die im wesentlichen aus einem in Fig. 2 nicht dargestellten Vakuumtisch bestehen, auf dem der Tragerschichtbogen 4 justiert und fixiert ist und einem Dispenskopf 8. Der Vakuumtisch und damit die Tragerschicht 4 ist in einer horizontalen Ebene in zwei zueinander orthogonalen Achsen (X,Y) verschieblich gelagert und wird mit Hilfe eines gesteuerten Antriebs entsprechend der Kartenarchitektur bewegt. Eine Bewegung in dazu senkrechter Richtung (Z-Achse) ist nur optional vorgesehen und erfolgt entweder über ein Anheben und Senken des Vakuumtisches oder aber des Dispenskopfes 8.2 shows a device, broken down into its functional components, for applying a conductive dispersion to a carrier layer 4. Such a device comprises a data processing unit 11, on which the card architecture is first designed. The resulting data are forwarded via an interface 12 to a dispensing device 13, where they trigger the exact microprocessor-controlled control of the individual components, which essentially consist of a vacuum table (not shown in FIG. 2) on which the carrier sheet 4 is adjusted and fixed and one Dispensing head 8. The vacuum table and thus the support layer 4 are displaceably mounted in a horizontal plane in two mutually orthogonal axes (X, Y) and are moved with the aid of a controlled drive in accordance with the card architecture. A movement in the direction perpendicular thereto (Z axis) is only provided as an option and is carried out either by raising and lowering the vacuum table or else the dispensing head 8.

Die Dispenseinheit 13 umfasst zunächst einen Behalter 14, in dem die leitfahige Dispersion bevorratet wird. Im Betrieb gelangt von dort die Dispersion zu einer Einheit 15, in der die Viskosität und Temperatur der Dispersion auf die erforderliche Sollgroße gebracht werden. In Fließrichung der Dispersion schließt sich ein Zwischenspeicher 16 für die Dispersion an, bevor sie zu einem Pumpenelement 17 gelangt, das ebenfalls mit einem Speichervolumen ausgestattet ist.The dispensing unit 13 initially comprises a container 14 in which the conductive dispersion is stored. During operation, the dispersion reaches a unit 15 in which the viscosity and temperature of the dispersion are brought to the required target size. Includes in the direction of flow of the dispersion Buffer 16 for the dispersion before it reaches a pump element 17, which is also equipped with a storage volume.

Auf dem Weg von dem Pumpenelement 17 bis zur Ausstoßmündung passiert die Dispersion ein weiteres Modul 18 zur Kontrolle der Viskosität und ein weiteres Modul 19 zur Kontrolle der Temperatur. Dadurch wird gewährleistet, dass die Dispersion in optimalem Zustand auf die Trägerschicht 4 aufgebracht wird. Im Anschluss an das Modul 19 ist ein weiteres Modul 34 vorgesehen, das die Anwesenheit der Dispersion 21 überprüft und bestätigt. Das untere, dem Tragerschichtbogen 4 zugewandte Ende des Dispenskopfes 8 weist eine Dispensnadel auf, durch welche die Dispersion die Dispensvorrichtung 13 verlässt.On the way from the pump element 17 to the discharge opening, the dispersion passes a further module 18 for checking the viscosity and a further module 19 for checking the temperature. This ensures that the dispersion is applied to the carrier layer 4 in an optimal state. Following the module 19, a further module 34 is provided which checks and confirms the presence of the dispersion 21. The lower end of the dispensing head 8 facing the carrier layer sheet 4 has a dispensing needle through which the dispersion leaves the dispensing device 13.

Der Vorgang des Dispersionsauftrags auf die Trägerschicht 4 ist in Fig. 3 verdeutlicht. Dort sieht man die Mündung 20 am freien Ende einer Dispensnadel 32, aus der die leitfähige flüssige Dispersion 21 austritt und kontinuierlich auf eine Trägerschicht 4 aufgebracht wird. Dabei ist es im Regelfall möglich, Höhensprünge auf der Oberfläche der Trägerschicht 4, wie beispielsweise im Bereich von Kreuzungspunkten oder Anschlussflächen an elektrische Bauteile und/oder Batterien ohne eine Höhenverstellung der Dispensnadel 32 oder des Vakuumtisches zu überbrücken. Zu diesem Zweck wird der Abstand der Mündung 20 zur Trägerschicht 4 entsprechend der jeweiligen Kartenarchitektur auf das am weitesten über die Trägerschichtebene reichende Bauteil abgestimmt. Bei der Verwendung von Batterien innerhalb der Karte wären beispielsweise ca. 500 μm ein geeigneter Abstand. Große Höhenversätze in der Kartenarchitektur können darüber hinaus durch eine entsprechende Höhenverstellung des Dispenskopfes 8 bzw. des Vakuumtisches berücksichtigt werden.The process of applying the dispersion to the carrier layer 4 is illustrated in FIG. 3. There, the mouth 20 can be seen at the free end of a dispensing needle 32, from which the conductive liquid dispersion 21 emerges and is continuously applied to a carrier layer 4. It is generally possible to bridge jumps in height on the surface of the carrier layer 4, for example in the region of crossing points or connection surfaces to electrical components and / or batteries, without adjusting the height of the dispensing needle 32 or the vacuum table. For this purpose, the distance between the mouth 20 and the carrier layer 4 is matched to the component which extends furthest over the carrier layer plane in accordance with the respective card architecture. When using batteries inside the card, approx. 500 μm would be a suitable distance. Large height offsets in the map architecture can also be taken into account by appropriate height adjustment of the dispensing head 8 or the vacuum table.

Deutlich geht aus Fig. 3 hervor, dass der Ausstoß der Dispersion 21 aus der Mündung 20 der Dispensnadel 32 in Form eines kontinuierlichen Flusses geschieht.3 clearly shows that the dispersion 21 is ejected from the mouth 20 of the dispensing needle 32 in the form of a continuous flow happens.

Eine derart aus der Dispersion 21 hergestellte Bahn kann als Leiterbahn 33 zur Verbindung verschiedener elektronischer Bauteile auf einer Karte dienen. Dabei können die Anschlüsse zu den Anschlussflächen der Bauteile auf einfache Weise ausgeführt werden, indem die Dispensnadel 32 mit ihrer Mündung 20 direkt bis über die Anschlussstelle fährt. Die Kontaktierung erfolgt also im Zuge der Herstellung der Leiterbahnen 33.A track produced in this way from the dispersion 21 can serve as a conductor track 33 for connecting various electronic components on a card. The connections to the connection surfaces of the components can be carried out in a simple manner in that the dispensing needle 32 moves with its mouth 20 directly over the connection point. The contacting thus takes place in the course of the production of the conductor tracks 33.

Daneben können solche Bahnen 33 auch direkt zur Bildung einer Spule als Ubertragungselement verwendet werden, indem entsprechende Relativbewegungen der Dispensnadel 32 zur Trägerschicht 4 ausgeführt werden. Elektrisch leitende Flächen beispielsweise zur kapazitiven Datenübertragung werden hergestellt, indem die Bahnen direkt nebeneinander angelegt werden. Da sich die Dispersion 21 noch in flüssigem Zustand befindet, wird auf diese Weise eine geschlossene leitfähige Fläche hergestellt.In addition, such tracks 33 can also be used directly to form a coil as a transmission element, by carrying out corresponding relative movements of the dispensing needle 32 with respect to the carrier layer 4. Electrically conductive surfaces, for example for capacitive data transmission, are produced by laying the tracks directly next to one another. Since the dispersion 21 is still in the liquid state, a closed conductive surface is produced in this way.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung von kartenförmigen Datenträgern 31, 31', 31" in großen Stückzahlen.4 shows a top view of an embodiment of the invention for producing card-shaped data carriers 31, 31 ', 31 "in large numbers.

Man sieht einen in Darstellungsebene beweglichen Vakuumtisch 22, auf dem ein Tragerschichtbogen 4 flächig fixiert ist. Die Justage erfolgt über fotoelektrische Sensoren, die mit 23 und 24 bezeichnet sind. Lediglich schematisch ist das System zum Aufbringen der Dispersion dargestellt. Es umfasst drei parallele Versorgungsleitungen 25, 25' und 25", die an die Vorratsbehälter 26, 26', 26" für die Dispersion angeschlossen sind und in lichtem Abstand über den Tragerschichtbogen 4 geführt sind. Von jeder Versorgungsleitung 25, 25', 25" zweigen über dem Tragerschichtbogen 4 acht in Reihe angeordnete Dispensköpfe 27, 27', 27" ab, denen jeweils eine Kontrolleinheit 28, 28', 28" zugeordnet ist. Zum Aufbringen der Dispersion bewegt sich lediglich der Vakuumtisch 22 in der Darstellungsebene, während die Dispensköpfe 27, 27', 27" und Kontrolleinheiten 28, 28', 28" ortsfest fixiert sind.One can see a vacuum table 22 which is movable in the plane of representation and on which a support layer sheet 4 is fixed in a planar manner. The adjustment takes place via photoelectric sensors, which are designated with 23 and 24. The system for applying the dispersion is shown only schematically. It comprises three parallel supply lines 25, 25 'and 25 ", which are connected to the storage containers 26, 26', 26" for the dispersion and are guided at a close distance over the support sheet 4. From each supply line 25, 25 ', 25 ", eight dispensing heads 27, 27', 27", which are each arranged in a row, branch off above the support sheet 4, to which a control unit 28, 28 ', 28 "is assigned. For application of the dispersion, only the vacuum table 22 moves in the display plane, while the dispensing heads 27, 27 ', 27 "and control units 28, 28', 28" are fixed in place.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist der Tragerschichtbogen 4 im Bereich einer jeden herzustellenden Karte bereits entsprechend der Kartenarchitektur mit einem Chip 29, 29', 29" bestückt. Die Dispensköpfe 27, 27', 27" stellen im Moment jeweils eine Spule 30, 30', 30" her, die direkt im Anschluss daran mit den Anschlussflächen des Chip 29, 29' 29" verbunden wird. Auf diese Weise entstehen gleichzeitig 24 datenförmige Kartenträger 31, 31', 31" auf einem Tragerschichtbogen 4.In the example shown in FIG. 4, the support layer sheet 4 is already equipped with a chip 29, 29 ', 29 "in the area of each card to be produced, in accordance with the card architecture. The dispensing heads 27, 27', 27" currently each provide a coil 30 , 30 ', 30 ", which is then connected directly to the connection areas of the chip 29, 29' 29". In this way, 24 data-shaped card carriers 31, 31 ', 31 "are formed simultaneously on a support layer sheet 4.

Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit folgenden Systemen erzielt :Excellent results were achieved with the following systems:

1. Dispenssystem1. Dispensing system

z . B . Techon TS 5000 oder Asymtek DV-7000e.g. B. Techon TS 5000 or Asymtek DV-7000

Das Dispensprinzip dieser Systeme basiert auf einem Förderschneckenventil (Rotations-Schrauben-Prinzip) . Das zu dispensende Material ( leitfähige Substanz ) wird in der Kartusche mit einem geringen Druck beaufschlagt und einer Präzisionsförderschnecke zugeführt .The dispensing principle of these systems is based on a screw conveyor valve (rotating screw principle). The material to be dispensed (conductive substance) is subjected to a low pressure in the cartridge and fed to a precision screw conveyor.

Das Dispenssystem besteht aus eine Dispenseinheit und Steuerung. Folgende Parameter können an diesem Vorrichtung eingestellt und variiert werden :The dispensing system consists of a dispensing unit and control. The following parameters can be set and varied on this device:

- Betriebsdruckluft auf Kartusche- Operating compressed air on the cartridge

- Dispenszeit- Dispensing time

- Steuerspannung (Regelung der Präzisionsförderschnecke)- control voltage (regulation of the precision screw conveyor)

2. Der Dispensnadel2. The dispensing needle

z.B. EFD Dispensnadel - Nadellange: 5/16"eg EFD dispensing needle - Needle length: 5/16 "

- Nadelinnendurchmesser 150 μm- Inner needle diameter 150 μm

Nadelaußendurchmesser 310 μmNeedle outer diameter 310 μm

3. Die leitfahige Substanz3. The conductive substance

z . B . Du Pont PTF 5028 , 5029 oder Delo ICABond PTF : Polymer Thick Film (Silbergefulltes Epoxidharz ) ICA : Isotropie Conductive Adhesive (modifiziertes Epoxidharz, silbergefullt )e.g. B. Du Pont PTF 5028, 5029 or Delo ICABond PTF: Polymer Thick Film (silver-filled epoxy resin) ICA: Isotropie Conductive Adhesive (modified epoxy resin, silver-filled)

Viskositatbereich : 100 . 000 - 200 . 000 mPas (am Rheometer bestimmt) Fullstof fanteil (Gew. % ) : 75Viscosity range: 100. 000-200. 000 mPas (determined on the rheometer) Fullstoff fanteil (wt.%): 75

Spezifischer elektrischer Widerstand (Ωcm) : 8 x l 0 ^{~ 4} Kontaktwiderstand (mΩ) : 5Specific electrical resistance (Ωcm): 8 xl 0 ^{~ 4} Contact resistance (mΩ): 5

Als Füllstoff eingebrachte Metallteilchen ( z . B . Silber) berühren sich und stellen durch metallische Kontakte Leitpfade her, über die ein elektrischer Strom fließen kann .Metal particles (e.g. silver) brought in as filler touch and create conductive paths through metallic contacts through which an electrical current can flow.

4. Substrate4. Substrates

z.B. PVC von Klockner Pentaplast Genotherm Card CC M230/18: Farbe 09/1380, Oberflache 493, Lucchesi Lucaprint WM IZ5 oder Melinex® (Polyester) von Du Pont de Nemourse.g. PVC from Klockner Pentaplast Genotherm Card CC M230 / 18: color 09/1380, surface 493, Lucchesi Lucaprint WM IZ5 or Melinex® (polyester) from Du Pont de Nemours

Subsrratdicke: 100- 150 μmSubsrick thickness: 100-150 μm

5. Aushärtung5. curing

Für die ausgewählten Leitklebstoffe waren sowohl thermisch hartende als auch UV-hartende Aushartevorrichtungen notwendig.Both thermally hardening and UV-hardening curing devices were necessary for the selected conductive adhesives.

z.B. UV-Aushartendevorrichtung Arccure BK200 UV-System, diee.g. UV curing device Arccure BK200 UV system, the

Aushärtung erfolgte im UV-B Bereich bei

z.B. Thermisch-Aushartevorrichtung: Binder Umlufttrockner oderCuring took place in the UV-B range

eg thermal curing device: Binder circulating air dryer or

Memmert Typ B26 bei T° von 60 bis 120°C. 6. Erzeugte LeiterbahngeometrienMemmert type B26 at T ° from 60 to 120 ° C. 6. Generated trace geometries

Durch gezieltes (d.h. gesteuertes) Variieren der Verfahrgeschwin- digkeit, Betriebsdruck und Spindeldrehzahl wurden z.B.:Through targeted (i.e. controlled) variation of the travel speed, operating pressure and spindle speed, e.g.:

- Linienbreiten in einem Spektrum von 92 bis 324 μm generiert- Line widths generated in a spectrum from 92 to 324 μm

- Linienhöhe in einem Spektrum von 5 bis 50 μm generiert- Line height generated in a spectrum from 5 to 50 μm

- 3-dimensionale Verbindungen in einem Spektrum von 10 bis -400 μm generiert (3-dimensionale Verbindungen sind mit Drucktechnik nicht möglich)- 3-dimensional connections in a range from 10 to -400 μm generated (3-dimensional connections are not possible with printing technology)

- die Mittenabstände zweier Linien in Bereich von 200 - 300 μm entsprechen der Auflösungsgrenze (Vorteile gegenüber Drucktechnik)- the center distances of two lines in the range of 200 - 300 μm correspond to the resolution limit (advantages over printing technology)

- Bei Antennenstrukture (Pnoximity-Anwendung) war eine Gute (Q- Faktor) von mindestens 23 feststellbar (Siebgedruckte Antennen Q-Faktor ~ 12 vor dem Laminiervorgang)- With antenna structures (pnoximity application) a good (Q-factor) of at least 23 was found (screen-printed antennas Q-factor ~ 12 before the lamination process)

Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen der Erfindung erläutert .Further embodiments of the invention are explained below.

In Figur 5 wird ein Dispenskopf dargestellt, der auf dem Prinzip des bekannten InkJet-Verfahrens basiert. Die leitfähige Substanz 103 fließt durch eine Düse und wird in einzelne Tropfen aufgelöst. Die Tropfen werden durch die Elektrode 116 mit ihrer Spannungsquelle 108 elektrisch geladen. Durch Anlegen einer Spannung 117 an die Ablenkungselektrode 118 wird der Tropfen 119 aus der Flußrichtung auf das Substrat 115 abgelenkt. Nichtabgelenkte Tropfen 120 werden durch einen kleinen Trichter 121 aufgefangen und durch eine Pumpe 122 wieder in den Substratbehälter 123 zurückgeführt. Die leitfähige Substanz wird durch die Pumpe 122 ständig durch das System gepumpt. Hierdurch wird das Sedimentieren der Substanz verhindert.FIG. 5 shows a dispensing head which is based on the principle of the known inkjet method. The conductive substance 103 flows through a nozzle and is dissolved into individual drops. The drops are electrically charged by the electrode 116 with its voltage source 108. By applying a voltage 117 to the deflection electrode 118, the drop 119 is deflected onto the substrate 115 from the direction of flow. Undeflected drops 120 are collected by a small funnel 121 and returned to the substrate container 123 by a pump 122. The conductive substance is continuously pumped through the system by the pump 122. This prevents sedimentation of the substance.

Direkt über dem Substrat 115 kann zusätzlich ein Spritzschutz 110 angebracht werden. Hier werden die eventuell vom Substrat 115 zuruckspritzenden Substanzpartikel eingefangen, um so eine unkontrollierte Verunreinigung zu verhindern.A splash guard 110 can additionally be attached directly above the substrate 115. Here they may be from the substrate 115 splashing back substance particles to prevent uncontrolled contamination.

Durch Beaufschlagung des Substrates 115 mit der Aktivierungsenergie, z. B. durch Beleuchten bzw. Erhitzen wahrend des Produktionsprozesses, kann dafür Sorge getragen werden, dass die aufgetragenen Schichten übereinander aufgebaut werden können, um somit den Leiterbahnquerschnitt je nach Bedarf zu erhohen.By applying the activation energy to the substrate 115, e.g. B. by lighting or heating during the production process, care can be taken to ensure that the applied layers can be built one on top of the other in order to increase the conductor cross-section as required.

Der Prozeß wird dadurch gesteuert, dass die Ablenkungsspannung 117 durch einen Rechner ein- bzw. ausgeschaltet wird. Durch wahlweises Verfahren des Kopfes über dem Substrat bzw. Verfahren des Substrates unter dem Dispenskopf werden die gewünschten Strukturen 112, 113 auf dem Substrat zur Verbindung mit Bauteilen 114 hergestellt.The process is controlled by turning the deflection voltage 117 on or off by a computer. The desired structures 112, 113 are produced on the substrate for connection to components 114 by optionally moving the head above the substrate or moving the substrate below the dispensing head.

In Figur 6 wird ein Dispenskopf 202 dargestellt, der auf dem Prinzip des Air-Brush-Verfahrens basiert. Durch Steuerung des Ventils 201 wird der Dispenskopf aktiviert. Durch Aufbringen von Ladungsteilchen auf die leitfahigen Substanztropfchen 204 des Substanznebels 205 wird die Substanz 203 elektrisch aufgeladen 208. Danach wird der Substanzstrahl durch eine Elektrode 207, in der Abbildung beispielsweise als Ringelektrode 207 ausgelegt, fokussiert. Hierdurch können sehr feine leitende Strukturen 212 erzeugt werden.FIG. 6 shows a dispensing head 202 which is based on the principle of the air brush method. The dispensing head is activated by controlling valve 201. The substance 203 is electrically charged 208 by applying charge particles to the conductive substance droplets 204 of the substance mist 205. The substance beam is then focused by an electrode 207, which in the illustration is designed as a ring electrode 207, for example. In this way, very fine conductive structures 212 can be produced.

Durch Verandern der Spannung 209 der Fokussionselektrode 207 kann die Leiterbahnenbreite 213 eingestellt bzw. moduliert werden. Hierdurch kann auch der Brennpunkt in der Z-Richtung verschoben werden, so dass Höhenunterschiede der Bauelemente 214 ausgeglichen werden können.The conductor track width 213 can be adjusted or modulated by changing the voltage 209 of the focus electrode 207. As a result, the focal point can also be shifted in the Z direction, so that differences in height of the components 214 can be compensated for.

Direkt über dem Substrat 215 kann zusatzlich ein Spritzschutz 210 angebracht werden. Hier werden die eventuell vom Substrat 215 zuruckspritzenden Substanzpartikel eingefangen, um eine un- Kontrollierte Verunreinigung zu verhindern. Durch Beaufschlagung des Substrates 215 mit der Aktivierungsenergie, z. B. durch Beleuchten bzw. Erhitzen während des Produktionsprozesses, kann dafür Sorge getragen werden, dass die aufgetragenen Schichten übereinander aufgebaut werden können, um somit den Leiterbahnenquerschnitt je nach Bedarf zu erhöhen. Ventil 201, Spannungsquelle 208 und 209 können durch einen Rechner angesteuert werden, so dass der Prozeß automatisiert wird. Durch wahlweises Verfahren des Kopfes über dem Substrat bzw. Verfahren des Substrates unter dem Dispenskopf, werden die gewünschten Strukturen auf dem Substrat hergestellt. A splash guard 210 can additionally be attached directly above the substrate 215. Here, the substance particles possibly splashing back from the substrate 215 are captured in order to To prevent controlled contamination. By applying the activation energy to the substrate 215, e.g. B. by lighting or heating during the production process, care can be taken to ensure that the applied layers can be built up one above the other so as to increase the conductor cross-section as required. Valve 201, voltage source 208 and 209 can be controlled by a computer, so that the process is automated. The desired structures are produced on the substrate by optionally moving the head over the substrate or moving the substrate under the dispensing head.

Claims

M/ICM-012-PC 02. Juli 2001Patentansprüche M / ICM-012-PC July 02, 2001Patent Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines kartenförmigen Datenträgers (31) mit mindestens einem elektronischen Bauteil (29) sowie damit über Leiterbahnen (33) verbundenen Übertragungselementen (30) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiterbahnen und/oder Übertragungselemente durch sukzessiv kontinuierliches Auftragen einer leitfähigen Dispersion entlang vorbestimmter Bahnen auf eine Trägerschicht mit Hilfe einer Dispensnadel gebildet werden, die entweder relativ zur Trägerschicht bewegt wird oder ortsfest gehalten wird, während die Trägerschicht entlang der vorbestimmten Bahnen bewegt wird.1. A method for producing a card-shaped data carrier (31) with at least one electronic component (29) and transmission elements (30) connected thereto via conductor tracks (33), characterized in that the conductor tracks and / or transmission elements by successively continuously applying a conductive dispersion along predetermined tracks be formed on a carrier layer with the aid of a dispensing needle, which is either moved relative to the carrier layer or is held stationary while the carrier layer is being moved along the predetermined paths.

2. Verfahren zum Herstellen eines kartenförmigen Datenträgers mit mindestens einem elektronischen Bauteil (114, 214) sowie damit über Leiterbahnen (112, 212) verbundenen Übertragungselementen d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiterbahnen und/oder Übertragungselemente durch sukzessiv kontinuierliches Auftragen einer leitfähigen Dispersion entlang vorbestimmter Bahnen auf eine Trägerschicht mit Hilfe eines Air-Brush-Kopfes oder mit Hilfe eines Tintenstrahl-Kopfes, welche Substanznebel erzeugen, gebildet werden, wobei der Substanznebel in seiner Strahlbreite und in seinem Brennpunkt durch eine elektrostatische Linse oder dergleichen Ablenkungssystem geregelt wird, wobei entweder der Air-Brush-Kopf oder Tintenstrahl-Kopf oder der Substanznebel relativ zur Trägerschicht bewegt wird oder ortsfest gehalten wird, während die Trägerschicht entlang der vorbestimmten Bahnen bewegt wird. 2. A method for producing a card-shaped data carrier with at least one electronic component (114, 214) and transmission elements connected to it via conductor tracks (112, 212), characterized in that the conductor tracks and / or transmission elements by successively continuously applying a conductive dispersion along predetermined tracks to one Carrier layer with the help of an air brush head or with the help of an ink jet head, which produce substance mist, are formed, the substance mist is regulated in its beam width and in its focal point by an electrostatic lens or the like deflection system, either the air brush - Head or ink jet head or the substance mist is moved relative to the carrier layer or is held stationary while the carrier layer is moved along the predetermined tracks.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägerschicht (4) vor Aufbringen der Dispersion (21) mit mindestens einem elektronischen Bauteil (29) bestückt ist.3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that the carrier layer (4) before application of the dispersion (21) is equipped with at least one electronic component (29).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Zuge der Herstellung der Leiterbahnen (33) die Kontakte zu den Anschlußflächen der elektronischen Bauteile (29) hergestellt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, so that the contacts to the pads of the electronic components (29) are made in the course of producing the conductor tracks (33).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Dispensnadel (32) und der Trägerschicht (4) ein Abstand von maximal 500 μm eingehalten wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, so that a distance of at most 500 μm is maintained between the dispensing needle (32) and the carrier layer (4).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß unmittelbar nach Aufbringen der Dispersion (21) eine Überprüfung der Leitfähigkeit der aufgebrachten Leiterbahn (33) erfolgt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, so that the conductivity of the applied conductor track (33) is checked immediately after application of the dispersion (21).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Überprüfung der aufgebrachten Leiterbahn (33) mit Hilfe einer Ultraschallmessung erfolgt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, that the checking of the applied conductor track (33) is carried out with the aid of an ultrasound measurement.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägerschicht (4) mit der aufgebrachten Dispersion (21) einer Aushärtphase ausgesetzt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier layer (4) with the applied dispersion (21) is exposed to a curing phase.

9. Verfahren nach Anspruch 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß während der Aushärtphase ein Unterdruck auf die Trägerschicht (4) mit der Dispersion (21) einwirkt.9. The method of claim 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a negative pressure acts on the carrier layer (4) with the dispersion (21) during the curing phase.

10. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aushärtphase mindestens teilweise während des Auf- bringens der Dispersion aktiviert und die Leiterbahn schichtweise aufgebaut wird.10. The method according to claim 8, so that the curing phase is activated at least partially during the application of the dispersion and the conductor track is built up in layers.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß während der Aushärtphase die Trägerschicht (4) mit der Dispersion (21) mit einer Temperaturerhöhung beaufschlagt wird.11. The method according to any one of claims 7 to 9, so that the carrier layer (4) with the dispersion (21) is subjected to a temperature increase during the curing phase.

12. Vorrichtung zur Herstellung eines kartenförmigen Datenträgers (31) mit mindestens einem elektronischen Bauteil (29) sowie damit über Leiterbahnen (33) verbundenen Übertragungselementen (30) , g e k e n n z e i c h n e t durch eine Dispensvorrichtung (23) mit einem Dispenskopf (8), über dessen Dispensnadel eine leitfähige Dispersion entlang vorbestimmter Bahnen auf eine Trägerschicht sukzessiv und kontinuierlich auftragbar ist, wobei entweder der Dispenskopf (8) relativ zur Trägerschicht (4) bewegbar ausgebildet oder die Trägerschicht (4) relativ zum Dispenskopf (8) bewegbar gehalten sind und durch eine Steuerung entlang der vorbestimmten Bahnen bewegbar sind.12. Device for producing a card-shaped data carrier (31) with at least one electronic component (29) and transmission elements (30) connected to it via conductor tracks (33), characterized by a dispensing device (23) with a dispensing head (8), via the dispensing needle of which one Conductive dispersion along predetermined tracks on a carrier layer can be applied successively and continuously, either the dispensing head (8) is designed to be movable relative to the carrier layer (4) or the carrier layer (4) is kept movable relative to the dispensing head (8) and is controlled along the predetermined tracks are movable.

13. Vorrichtung zur Herstellung eines kartenförmigen Datenträgers mit mindestens einem elektronischen Bauteil sowie damit über Leiterbahnen verbundenen Übertragungs- elementen, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Air-Brush- Kopf oder einen Tintenstrahl-Kopf zum Auftragen einer leitfähigen Dispersion entlang vorbestimmter Bahnen auf eine Trägerschicht in sukzessiver und kontinuierlicher Weise, wobei entweder der Air-Brush-Kopf bzw. der Tin- tenstrahlkopf relativ zur Trägerschicht bewegbar ausgebildet oder die Trägerschicht relativ zum Air-Brush- Kopf bzw. Tintenstrahlkopf bewegbar gehalten sind und durch eine Steuerung entlang der vorbestimmten Bahnen bewegbar sind, wobei weiterhin eine elektrostatische Linse derart ausgebildet und angeordnet ist, daß ein vom Air-Brush-Kopf bzw. vom Tintenstrahlkopf erzeugter Substanznebel in seiner Strahlbreite und/oder in seinem Brennpunkt einstellbar sind.13. Device for producing a card-shaped data carrier with at least one electronic component and transmission links connected therewith via conductor tracks elements, characterized by an air brush head or an ink jet head for applying a conductive dispersion along predetermined paths to a carrier layer in a successive and continuous manner, wherein either the air brush head or the ink jet head can be moved relative to the carrier layer formed or the carrier layer are held movable relative to the air brush head or ink jet head and can be moved by a control along the predetermined paths, wherein an electrostatic lens is also designed and arranged such that one of the air brush head or Ink jet head generated substance mist in its jet width and / or in its focus are adjustable.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Überprüfungseinrichtung zum Überprüfen der Leitfähigkeit der aufgebrachten Leiterbahn (33) vorgesehen ist .14. Device according to one of claims 12 or 13, so that a check device is provided for checking the conductivity of the applied conductor track (33).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Ultraschallmesseinrichtung zum Messen der aufgebrachten Leiterbahn15. Device according to one of claims 12 to 13, g e k e n n z e i c h n e t by an ultrasonic measuring device for measuring the applied conductor track

(33) .(33).

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks, der während der Aushärtphase auf die Trägerschicht (4) mit der Dispersion16. Device according to one of claims 12 to 14, g e k e n e z e i c h n e t by a device for generating a negative pressure, which during the curing phase on the carrier layer (4) with the dispersion

(21) einwirkt.(21) acts.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Erwärmungsein- richtung zum Erwärmen der Trägerschicht (4) mit der Dispersion (21) während der Aushärtphase. 17. Device according to one of claims 12 to 15, characterized by a heating Direction for heating the carrier layer (4) with the dispersion (21) during the curing phase.