Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Produktion von RFID-Inlays: Der Prozess muss sitzen

23.08.2007
Dipl.-Ing. Florian Hierl, Branchenmanager RFID, DELO Industrie Klebstoffe

RFID – das Schlagwort und die Hoffnung vieler Anwender, insbesondere im Supply Chain Management und in Logistikprozessen, hat sich in 2006 eine kleine Pause in seiner Entwicklung gegönnt. Die Gründe hierfür waren technologischer, aber auch systematischer Natur.


Exemplarische Darstellung eines typischen Fertigungsprozesses für RFID-Inlays: Im ersten Schritt erfolgt der Klebstoff-Auftrag, dann wird der Chip gesetzt. In der folgenden Thermodenstation wird die Kontaktierung sichergestellt.

Im Wesentlichen wurden in 2006 technologische Herausforderungen (z.B. im Bereich UHF) geklärt und durch eine allgemeine und weltweite Ausweitung von RFID-Anwendungen konnte der Wertbeitrag, den RFID für Produktion, Logistik und Anti-Counterfeiting bedeutet, einem breiten Anwenderspektrum verdeutlicht werden. Durch das horizontale Ausweiten auf eine weitere Nutzerbasis und durch das erlangte Wissen zur Umsetzung von RFID sind die Vorzeichen für eine nachhaltige Entwicklung in 2007 gegeben.

DELO Industrie Klebstoffe trägt in der Wertschöpfungskette wesentlich dazu bei, den Anforderungen hinsichtlich Produktivität in der Fertigung von RFID-Inlays sowie der Produktqualität der Inlays in der Anwendung gerecht zu werden. Die von DELO erforschten und entwickelten Klebstoffe zur Kontaktierung des Chips auf dem Antennensubstrat spielen dabei eine Schlüsselrolle zur Funktionsfähigkeit von HF- oder UHF-Inlays.

... mehr zu:
»Antenne »Inlay »Klebstoff »RFID »RFID-Inlay

Zur Verdeutlichung der Aufgabenstellung an den Klebstoff ist nachfolgend exemplarisch ein Reel-to-Reel-Fertigungsprozess von RFID-Inlays dargestellt.

Die in Vorprozessen produzierte Antenne wird von der Rolle dem Fertigungsautomaten zugeführt. Die Antennen werden zumeist aus PET-Basislaminaten mit entweder Kupfer- oder Aluminium-Metallisierung zur Verfügung gestellt. Weiterhin finden mit Silbertinten bedruckte Antennen ihren Einsatz. Substratvarianten bieten üblicherweise papier- oder polyimidbasierte Antennen.

Fertigung im Sekundentakt

Bei der Fertigung von Inlays wird in einem ersten Schritt der Klebstoff auf die Kontaktierungsfläche der Antenne, auf die der Chip später gesetzt werden soll, aufgetragen. Dies erfolgt entweder über Nadeldispensen oder über Siebdruckverfahren bei parallel auf dem Substrat angeordneten Antennen, also bei größeren Webbreiten. Danach wird der Chip im Flip-Chip- Verfahren vom Wafer in den Klebstoff auf der Antenne gesetzt. Flip-Chip deshalb, weil die aktive Seite des Chips mit den Bumps (Kontaktierungsstellen) aus der Chipfertigung offen nach oben liegts, in der Anwendung allerdings nur durch Zuwendung zur Antenne eine Funktionalität geschaffen wird, so dass der Chip gedreht werden muss.

Nach dem Platzieren des Chips folgt eine Pufferstation, um den Klebstoff anschließend in einer Thermodenstation auszuhärten. Dabei wird die Temperatur über jeweils einen oberen und unteren heißen Stempel (Thermode) in das System eingebracht. Die Thermoden übernehmen neben dem Wärmeeintrag die Funktion, den Chip mit einer definierten Kraft auf die Antenne zu pressen und die elektrische Kontaktierung sicherzustellen. Nachfolgend ist ein Inspektionsschritt (Funktionalitätsprüfung) angeschlossen, um mögliche Fehlteile zu detektieren und für Folgeprozesse (z. B. Konvertierung zu einem Etikett) erkennbar zu machen.

Der Klebstoff, entweder als nicht leitender Die-Attach-Klebstoff oder anisotrop leitend (in eine Raumrichtung leitend), übernimmt grundsätzlich die Aufgabe, den Mikrochip zuverlässig und an definierter Position auf der Antenne zu fixieren. Neben den rein mechanischen Aufgaben wird durch den Klebstoff zusätzlich die elektrische Kontaktierung gewährleistet.

Bei Chips mit Stud- oder Pd-Bumps erfolgt die elektrische Kontaktierung nur indirekt durch den Klebstoff. Diese Bumpvarianten zeichnen sich durch eine sehr scharfkantige Geometrie und inhomogene Oberflächen aus, sodass beim Setzen des Chips auf dem Antennensubstrat die Bumps direkt in die Metallisierungsschicht eindringen und der elektrische Kontakt geschlossen ist. Der Klebstoff, in Form des nicht leitenden Produkts (NCP = Non Conductive Paste), sichert in diesem Fall ausschließlich die Positionsgenauigkeit des Chips in alle drei Raumrichtungen. Bereits ein minimales Abheben des Chips vom Substrat öffnet den Kontakt und würde zu einem Funktionsausfall des Inlays führen.

Die zweite Variante Klebstoff, so genannter ACP (Anistropic Conductive Paste), stellt neben der mechanischen Fixierung und Positionierung die elektrische Kontaktierung unmittelbar sicher. Dies erfolgt durch eine mit speziellen Partikeln gefüllte polymere Harzmatrix. Anwendung finden ACP zumeist bei geometrisch sehr homogenen und flach aufgebauten Au- oder NiAu-Bumps am Chip, die nicht in die Metallisierungsschicht der Antenne penetrieren können. Natürlich müssen diese Klebstoffe hinsichtlich ihrer Performance dieselben Anforderungen erfüllen wie die NCP und dürfen eine Relativbewegung des Chips zur Antenne in keine Raumrichtung zulassen.

Kostenoptimierung durch neue Klebstoffe

Mittlerweile stehen bei der Firma DELO drei Generationen an Klebstoffen zur Verfügung, die einerseits höchsten Zuverlässigkeitsansprüchen gerecht werden und gleichzeitig schnellste Aushärtegeschwindigkeit bei geringen Temperaturen erreichen. So können die Klebstoffe auf gängigen Fertigungsanlagen bei 140 °C Thermodentemperatur in 5 s ausgehärtet werden. Gängige Temperaturbereiche gingen bislang bis 210 °C, Zykluszeiten im Bereich 10 s waren die Regel. Durch die stark beschleunigten Klebstoffsysteme von DELO könnten einerseits die Produktivität gängiger Anlagen auf ca. 25.000 Teile pro Stunde gesteigert werden, andererseits können durch die geringeren Aushärtetemperaturen kostengünstigere, da weniger hitzestabilisierte Substrate eingesetzt werden.

Beides spart Kosten im Herstellungsprozess des Inlays, wodurch DELO einen aktiven Beitrag zur Kostenoptimierung in dieser preissensitiven Branche leistet. Natürlich werden die Klebstoffklassen durch unterschiedlichste Varianten an Partikeln und Partikelabmischungen ergänzt, sodass für annähernd jede Kombination aus Antenne, Chip, Prozessanforderungen und Zuverlässigkeitsanforderung ein optimales Paket geschnürt werden kann.

Jennifer Bader | DELO Industrie Klebstoffe
Weitere Informationen:
http://www.delo.de

Weitere Berichte zu: Antenne Inlay Klebstoff RFID RFID-Inlay

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Mikroplastik in Meeren: Hochschule Niederrhein forscht an biologisch abbaubarer Sport-Kleidung
18.09.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Flexibler Leichtbau für individualisierte Produkte durch 3D-Druck und Faserverbundtechnologie
13.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie