DE2523002A1

DE2523002A1 - Verfahren fuer die massenfabrikation von ebenen elektrischen schaltungen mit elektrischen praezisionseigenschaften

Info

Publication number: DE2523002A1
Application number: DE19752523002
Authority: DE
Inventors: George Jay Lichtblau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1975-05-23
Publication date: 1975-12-04
Also published as: IT1032947B; CA1030271A; GB1476885A; FR2272571A1; JPS5615594B2; JPS51657A; DE2523002C2; FR2272571B1; US3913219A

Description

MÜLLER-BORE · GROEKIWG · DEÜFLL · SCHÖN · HERTEL

PATENTANWÄLTE

MÜNCHEN - BHAUNSCnWEIG - KÖLN

DR. W. MÜLLE R-BORE - B RAuNSCMWE

- MA/ 1975

George Jay Lichtblau, 106 West Wooster Street, Daηbury, Connecticut 06801/USA

Verfahren für die Massenfabrikation von ebenen elektrischen Schaltungen mit elektrischen Präzisionseigenschaften

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur !Massenfabrikation von ebenen (flachen) elektrischen Schaltungen mit elektrischen Präzisionseigenschaften, sie betrifft insbesondere die Herstellung von flexiblen, ebenen·gedruckten Schaltungen, speziell von ebenen (flachen) Resonanzkreisen mit elektrischen Präzisionseigenschaften, die für elektronische Sicherheitssysteme bzw. Warnsysteme verwendet werden können.

Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen und flexiblen gedruckten Schaltungen (Stromkreisen) sind bereits bekannt, diese Verfahren sind jedoch für die Massenproduktion von billigen Schaltungen, wie sie für viele Zwecke erforderlich

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sind, nicht ganz zufriedenstellend. So wird beispielsweise bei elektronischen Sicherheitssystemen (Warnsystemen bzw. Alarmsystemen), wie sie in der kanadischen Patentanmeldung Kr. 159 063 des Anmelders beschrieben sind, ein Resonanzkreis (Schwingkreis), der als Markierung bzw. Anhänger (tag) an dem zu schützenden Objekt befestigt ist, auf einem überwachten Gebiet elektronisch abgefragt, um die Anwesenheit der Markierung (des Anhängers) festzustellen und nach diesem Nachweis wird er elektronisch so verändert, daß die Resonanzeigenschaften des Markierungskreises bei seiner Nachweisfrequenz zerstört werden. Die Markierungs-Stronikreise (tag circuits) werden häufig gebraucht und nur einmal verwendet, beispielsweise auf Objekten bzw. Gegenständen, die in einem Kleinhandelsgeschäft verkauft werden, und sie sind in großen Mengen verwendbar. Deshalb sollten die Einheitskosten extrem niedrig sein, um die Wirtschaftlichkeit der Aufrechterhaltung eines elektronischen Sicherheitssystems nicht merklich zu beeinträchtigen. Bei den konventionellen Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen wird das Schaltmuster unter Anwendung von Seidenrasterverfahren oder von Photobearbeitungsverfahren auf ein Substrat aufgebracht. Das Seidenrasterverfahren ist langsam und erfordert häufig ein beträchtliches Geschick bei seiner Durchführung, insbesondere bei der Herstellung von Schaltungen mit hoher Genauigkeit. Die Photobearbeitungsverfahren sind kompliziert und machen die Verwendung von teuren Chemikalien erforderlich. Bei beiden Verfahren muß häufig eine spezielle Oberflächenbehandlung des Substrats und der aufgebrachten elektrisch leitenden Schichten angewendet werden, wodurch die Kompliziertheit des Herstellungsverfahrens noch erhöht wird. Bei den meisten konventionellen Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen werden nach jeder Stufe des Verfahrens Reinigungs- und Waschstufen angewendet, wodurch die Gesamtkosten und die Kompliziertheit des Verfahrens weiter erhöht werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren für die Massenpro-

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duktion von Schaltungen, insbesondere von Eesοnanz-Markierungs-Stromkreisen und anderen Stromkreisen mit einer hohen Genauigkeit bei extrem niedrigen Kosten auf weitgehend automatisiertem Wege. Bei der vorliegenden Erfindung wird von den Hochgeschwindigkeit s-Druckverfahreη Gebrauch gemacht, die in einer einzigartigen Bearbeitungsfolge verwendet werden, bei der keine speziellen Oberflächenbehandlungen während des Verfahrens erforderlich sind. In der Anfangsstufe des erfindungsgemäßen neuen Verfahrens wird ein elektrisch isolierendes Substrat hergestellt, dessen einander gegenüberliegende Oberflächen direkt mit einer elektrisch leitenden Folie verbunden sind. Die Dicke des isolierenden Substrats wird bei einer genauen Toleranz gehalten, die mit den gewünschten Resonanzeigenschaften · eines vervollständigten Markierungs-Stromkreises (tag circuit) übereinstimmt , der durch ebene Muster auf beiden elektrisch leitenden Oberflächen gebildet wird. Die dielektrischen Eigenschaften des Substrats werden auch so gewählt, daß der fertige Stromkreis die gewünschten elektrischen Eigenschaften aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine bildhafte Ansicht einer Seite eines erfindungsgemäß hergestellten Resonanz-Markierungs-Stromkreises;

Fig. 2 eine bildhafte Ansicht der gegenüberliegenden Seite des Resonanz-Markierungs-Stromkreises gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des entsprechenden elektrischen Stromkreises des Resonanz-Markierungs-Stromkreises gemäß den Fig. 1 und 2;

Fig. 4- eine schematische Darstellung der Herstellung des Stromkreissubstrat-Bandes;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Aufbringung einer elektrisch leitenden Oberfläche auf beide Seiten des Substrats;

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Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Druckstation, an der die Schaltmuster auf die elektrisch leitenden Oberflächen aufgebracht werden;

Fig. 7 eine bildhafte Darstellung einer Vielzahl von ebenen Schaltungen (Stromkreisen), die auf einer Oberfläche des Substratbandes erzeugt werden;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ätzstation, an der die Schaltmuster auf die elektrisch leitenden Oberflächen aufgeätzt werden;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Ultraschall-

. Schweißvorrichtung, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden kann;

Fig. 10 eine bildhafte Darstellung des Aufbaues einer bevorzugten Schweißdüse, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden kann;

Fig. 11 eine schematische Darstellung der Herstellung von einzelnen Markierungs-Stromkreisen zwischen Papierschichten; und

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Vielzahl von ebenen Schaltungen (Stromkreisen), die an einer Trennschicht haften.

Das erfindungsgemäße neue Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung von Resonanz-Markierungs-Stromkreisen (resonant tag circuits), wie sie beispielsweise in der obengenannten kanadischen Patentanmeldung beschrieben sind, die sich auf elektronische Sicherheitssysteme (Warnsysteme bzw. Alarmanlagen) für die Verhinderung der unerlaubten Entfernung von Gegenständen aus einem überwachten Gebiet bezieht·« Der Resonanz-Markierungs-Stromkreis selbst ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, die jeweils die einander entgegengesetzten ebenen Oberflächen des Markierungs-Stromkreises (tag) zeigen. Die Fig. 1 zeigt eine rechtwinkelige, spiralenförmige, elektrisch leitende Bahn 10, die sich zwischen einer äußeren, elektrisch

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leitenden Fläche 12 und einer inneren, elektrisch leitenden Fläche 14 erstreckt. Eine elektrisch leitende Bahn 16 erstreckt sich auch von der elektrisch leitenden Fläche 12 um den Umfang der Bahn 10 herum bis zu einer elektrisch leitenden Fläche 18.

Auf der entgegengesetzten Oberfläche des Markierungs-Stromkreises (tag), wie er in Fig. 2 dargestellt ist, sind elektrisch leitende Flächen 20 und 22 vorgesehen, die deckungsgleich über den jeweiligen elektrisch leitenden Flächen 12 und 14 liegen und durch eine elektrisch leitende Verbindung 24 miteinander verbunden sind. Eine elektrisch leitende Fläche liegt deckungsgleich über der elektrisch leitenden Fläche 18 und ist durch eine verhältnismäßig enge elektrisch leitende Verbindung 28 mit der Fläche 20 verbunden. Die elektrisch leitenden Flächen 12 und 14 kooperieren mit den entsprechenden elektrisch leitenden Flächen 20 und 22 unter Bildung der ersten und zweiten Kondensatoren für den Markierungs-Stromkreis. Die elektrisch leitenden Bahnen (Verbindungen) 10 und 16 stellen jeweils die ersten und zweiten Induktionsspulen (Drosseln) dar. Die elektrisch leitende Verbindung 28 dient als schmelzbares Verbindungsstück, das während des Betriebs des elektronischen Sicherheitssystems elektrisch zerstört werden kann, so daß sich die Resonanzeigenschaften des Markierungs-Stromkreises, wie in der obengenannten kanadischen Patentanmeldung angegeben, ändern. Eine elektrisch leitende Verbindung 21 verbindet die Flächen 18 und 26 miteinander unter Vervollständigung des Stromkreises.

Der Resonanzstromkreis des Markierungs-Kreises der Fig. 1 und 2 ist in elektrisch schematischer Form in der Fig. 3 dargestellt und es sei darauf hingewiesen, daß dieser Stromkreisaufbau zwei Resonanzfrequenzen liefert. Die elektrisch leitenden Bahnen 10 und 16 dienen als jeweilige Induktionsspulen (Drosseln) L2 und L1 des ResonanzStromkreises. Die elektrisch leitenden Flächen 12 und 20, die durch das dazwischenliegende

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Substrat getrennt sind, dienen als Kondensator C1, während der Kondensator C2 durch die elektrisch leitenden Flächen 14- und 22 gebildet wird. Die Reihenkombination, bestehend aus den Induktionsspulen (nachfolgend als Induktoren bezeichnet) L1, L2 und dem Kondensator C2, wird auf eine Nachweisfrequenz (Empfangsfrequenz) abgestimmt. Die'aus dem Induktor L1 und dem Kondensator C1 bestehende Schleife wird auf eine Zerstörungsfrequenz abgestimmt. Die Zerstörung der Resonanzeigenschaften des Markierungs-Stromkreises bei der Nachweisfrequenz wird durch Aufgabe von Energie mit der Zerstörungsfrequenz bewirkt, die das Schmelzen der Verbindungsstelle 28 bewirkt.

In dem elektronischen Sicherheitssystem (Warnsystem) der obengenannten kanadischen Patentanmeldung ist für den Nachweis der Anwesenheit des Markierungs-Stromkreises in einer überwachten Zone eine erste Resonanzfrequenz vorgesehen, während für die Zerstörung der schmelzbaren Verbindungsstelle des Markierungs-Stromkreises eine zweite Resonanzfrequenz vorgesehen ist, um so die Markierungsresonanz mit der ersten oder Nachweisfrequenz zu zerstören. Die Folge davon ist, daß die Anwesenheit eines Markierungs-Stromkreises in einer überwachten Zone mit einer nachweisbaren ersten Resonanzfrequenz ein Anzeichen für die unerlaubte Entfernung eines den Markierungs-Stromkreis tragenden Gegenstandes ist. Wenn ein den Markierungs-Stromkreis tragender Gegenstand auf zulässige Weise aus dem überwachten Bereich entfernt werden soll, wird zuerst die schmelzbare Verbindungsstelle durch Aufgeben einer Energie mit der zweiten Resonanzfrequenz zerstört, um die Resonanzeigenschaften des Markierungs-Stromkreises bei der Nachweisfrequenz zu zerstören, so daß der Markierungs-Stromkreis aus dem überwachten Gebiet entfernt werden kann, ohne einen Alarm auszulösen.

Die Resonanzstromkreise des vorstehend beschriebenen Typs müssen sehr genaue Dimensionen und Toleranzen haben, um die erforderlichen Resonanzeigenschaften zu erzielen. Die Substratmaterialdicke muß innerhalb sehr enger Toleranzen liegen

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ebenso wie die Dicke der auf die Substratoberflachen aufgebrachten elektrisch leitenden Filme und die Dimensionen der elektrisch leitenden Muster darauf. Darüber hinaus müssen verhältnismäßig enge Toleranzen im Rahmen einer Massenproduktion bei verhältnismäßig niedrigen Kosten erzielbar sein, um für die kommerzielle Verwendung wirtschaftlich realistisch zu sein, insbesondere wenn ein Markierungs-Stromkreis beispielsweise nach einer einmaligen Verwendung bereits verbraucht ist.

In der Anfangsstufe des erfindungsgemäßen neuen Verfahrens zur Herstellung eines Resonanz-Markierungs-Stromkreises, wie er beispielsweise vorstehend beschrieben worden ist, werden beide Seiten eines Bandes (einer Bahn) aus einem isolierenden Mate-" rial, welches das Substrat des Markierungs-Stromkreises bildet, mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet oder dieses wird auflaminiert, das als elektrisch leitende Oberfläche dient, in dem die Schaltmuster erzeugt werden. Bei dem Substrat handelt es sich um ein elektrisch isolierendes Material mit einem niedrigen Verlustfaktor bei einer interessierenden Frequenz und mit einer stabilen dielektrischen Konstanten; für diese Zwecke sind in der Regel Kunststoffmaterialien, wie Polyäthylen, Polypropylen, Teflon und Polyisobutylen_}geeignet. Wegen seiner geringen Kosten und seiner guten Bindung an eine Aluminiumfolie, die wegen ihrer verhältnismäßig niedrigen Kosten für die Herstellung der elektrisch leitenden Oberflächen bevorzugt verwendet wird, ist Polyäthylen besonders bevorzugt. Die elektrisch leitenden Oberflächen können auch aus anderen Materialien bestehen, vorausgesetzt, daß sie die gewünschte elektrische Leitfähigkeit haben, wie z. B. Silber oder Kupfer. Der Polyäthylenfilm weist in der Regel eine Dicke von 0,0254 mm (0,001 inches) mit einer Dickentoleranz von +5 % auf. Der Film wird durch Koronaentladung behandelt, indem man ihn zwischen zwei geladenen Platten hindurchführt, de eine ionisierende Atmosphäre dazwischen erzeugen, so daß eine konstante elektrostatische Entladung zwischen den Platten und durch den Film hindurch erfolgt. Diese Behandlung ähnelt derjenigen, die

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zur Erzielung einer bedruckbaren Oberfläche auf einem Kunststoffmaterial angewendet wird,und der Zustand der Oberfläche des Kunststoffes ist so, daß dieser leicht mit der Aluminiumfolie verbunden werden kann.

Die Herstellung des Substrats ist in der Fig. 4- schematisch dargestellt, in der ein Extruder 4-0 mit einer Extrusionsdüse 4-2 ein kontinuierliches Band 4-4 aus einem Polyäthylen mit hoher Dichte oder einem anderen geeigneten Material auf einer gekühlten Metallplatte 4-6 erzeugt. Der Film wird dann durch die Koronaentladungsbehandlungsvorrichtung 4-8 geführt, wobei die geladenen Platten 50 und 52 durch die Energiequelle 5^- angeregt werden, danach wird das Band auf eine Vorratsspule 56 aufgewickelt oder der nächsten Behandlungsstufe zugeführt.

Die auf beide Oberflächen des Substratbandes aufgebrachten Schichten aus einem elektrisch leitenden Material bestehen vorzugsweise aus Aluminium wegen dessen guter elektrischer Leitfähigkeit und seiner verhältnismäßig geringen Kosten. Wie in der Fig. 5 dargestellt, werden die Aluminiumfolienschichten 58 und 60, die von den Jeweiligen Spulen 62 und 64- zugeführt werden, auf die jeweiligen Seiten des von der Spule 66 zugeführten Äthylenbandes 44- auf laminiert, wobei die matte Seite der Folie mittels beheizter Druckwalzen 68 und 70 mit dem Substratband in Kontakt gebracht wird, worauf das beschichtete Band 72 dann auf eine Vorratsspule 7^- aufgewickelt wird. Die matte Seite der Aluminiumfolie steht mit dem Substratband in Kontakt, um eine bessere Bindung gegenüber dem Substrat als die gegenüberliegende glänzende Aluminiumoberfläche zu erzielen. Die matte Seite der Folie weist eine größere Oberflächenrauheit auf als die glänzende Oberfläche und deshalb besitzt sie eine größere spezifische Oberfläche für die Bindung an das Substrat. Darüber hinaus enthält die glänzende Oberfläche, die eine feinere Oberflächentextur aufweist als die matte Oberfläche, weniger Rückstandsöl aus dem Folienwalzverfahren und deshalb haftet Druckerfarbe (Farbe) leichter an der glänzenden

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Oberfläche. Das Bedrucken kann auch mit der matten Folienoberfläche durchgeführt werden, solange die Oberfläche genügend frei von Rückstandsölen ist, so daß die Druckerfarbe daran haftet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist keine chemische Reinigung der elektrisch leitenden Folie erforderlich. Beim Bedrucken der matten Oberfläche wäre in der Regel vor dem Auftragen der Druckerfarbe (Farbe) eine Behandlung mit Chemikalien oder eine ähnliche Reinigungsbehandlung erforderlich.

Eine Aluminiumfolie ist dicker als die andere, um einen niedrigeren elektrischen Widerstand für die Induktionsspulen zu erzielen, die als Teil des Resonanz-Markierungs-Stromkreises gebildet werden. Die dünnere Aluminiumfolie liefert das Material für das schmelzbare Verbindungsstück und setzt auch die Menge des für die Herstellung des Stromkreises erforderlichen Aluminiums auf ein Minimum herab, wodurch Kosten eingespart werden. In der Regel ist die dickere Folie 0,0508 mm (0,002 inches) dick, während die dünnere Folie 0,00889 mm (0,00035 inches) dick ist, wobei es sich bei dem Aluminium um ein solches vom totweichen Typ 1145 handelt. Das beschichtete Band wird für die nachfolgende Verarbeitung auf eine geeignete Breite zugeschnitten, wobei in der Regel eine Breite von 0,61 m (2 feet) angewendet wird und das Band irgendeine zweckmäßige Länge für die Lagerung auf einer Spule aufweisen kann.

Das beschichtete Band wird danach auf beiden Oberflächen der Aluminiumfolie mit den für die herzustellenden Resonanz-Markierungs-Stromkreise erforderlichen speziellen Mustern bedruckt. Es wird eine Vielzahl von Wiederholungsmustern auf die Breite des beschichteten Bandes aufgedruckt unter Bildung einer Vielzahl von Resonanz-Markierungs-Stromkreisen, die anschließend für die Einzelverwendung voneinander getrennt werden. Das Bedrucken wird vorzugsweise in einer Bandbeschickungs-Kupfertiefdruckpresse mit genauer Steuerung der Übereinstimmung von Vorder- und Rückseite erzielt. Bei der Druckerfarbe

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handelt es sich um eine solche eines Typs, der eine gute Deckung ergibt und praktisch frei von feinen Poren oder anderen Bruchstellen ist, welche die Herstellung einer Schaltung beeinträchtigen würden. Die Druckwalzen der Presse sind so gestaltet, daß sie eine ,maximale Farbendeckung fördern,und bei dieser Farbe handelt es sich vorzugsweise um einen mit EuJi gefüllten Lack auf Nitrocellulosebasis-oder um eine Farbe auf Vinylbasis. Es wurde beispielsweise eine schwarze Nitrocellulosefarbe der Firma Sun Chemical Co. Wr. 73795 verwendet, wobei die Farbe in einem Lösungsmittel verdünnt wurde, das etwa 1/3 Toluol, 1/3 Äthylacetat und 1/3 Äthylalkohol enthielt. Die Farbe wurde so lange verdünnt, bis sie die für die gewünschte Farbdeckung erforderliche Viskosität hatte,und das Aufdrucken der Schaltmuster auf die Aluminiumoberfläche wurde unter Verwendung einer Kupfertiefdruckpresse durchgeführt, die mit einer Bandgeschwindigkeit von 61 m/min (200 feet/min) betrieben wurde.

In der Fig. 6 wird das Schaltmuster mittels einer Druckwalze 78, die mit der Unterlagenwalze 80 kooperiert, auf die Aluminiumoberfläche 76 aufgedruckt, während auf die gegenüberliegende Oberfläche 82 mittels der Druckwalze 84 und der damit kooperierenden Unterlagenwalze (Gegenwalze) 86 das Schaltmuster aufgedruckt wird. Zum Trocknen der Farbe an der geweiligen Auftragsstation kann die Trocknungsvorrichtung 88 und 90 vorgesehen sein. Eine solche Vorrichtung kann Heizeinrichtungen zum Erhitzen der Farbe aufweisen, um ein besseres Aufschmelzen auf die Aluminiumoberfläche zu erzielen, wie dies bei bestimmten Farbtypen, beispielsweise einer Farbe auf Vinylbasis, erwünscht ist. Die Wärme reicht aus, um das Vinyl zu schmelzen, das in der Farbzusammensetzung in Suspension vorliegt, um ein Zusammenschmelzen der Vinylteilchen untereinander und zusammen mit dem Aluminium zu bewirken, um dadurch eine wirksamere Bindung der Farbe an die Aluminiumoberfläche zu erzielen.

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Die jeweiligen Schaltmuster werden auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen des beschichteten Bandes durch ständige Wiederholung erzeugt, wie es beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist, die eine Vielzahl von durch wiederholtes Bedrucken der Aluminiumoberfläche des Bandes hergestellten

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Schaltmustern/zeigt. Das entsprechende Schaltmuster auf der gegenüberliegenden Aluminiumoberfläche des Bandes wird in entsprechender Weise in übereinanderliegenden Positionen aufgedruckt, wobei die dargestellten Muster eine Wiederholungsanordnung von ebenen Schaltungen (Stromkreisen) bilden, die anschließend für die einzelne Verwendung voneinander getrennt werden können. Mit den Schaltmustern 91 können auch übereinanderliegende Markierungen 92 aufgedruckt werden, deren Kanten · (Ränder) photoelektrisch oder anderweitig auf bekannte Weise abgetastet werden können, um das deckungsgleiche Übereinanderliegen der Markierungs-Stromkreise mit der Behandlungsvorrichtung aufrechtzuerhalten. Ähnliche Registrierungsmarkierungen werden auf die gegenüberliegende Bandoberfläche mit entsprechend ausgerichteten Markierungen 92 aufgebracht. Für die mechanische Registrierung können Löcher 96 an vorher festgelegten Stellen durch das Band in bezug auf die aufgedruckten Markierungs-Stromkreise eingestanzt oder anderweitig erzeugt werden, wobei diese mechanische Registrierung im allgemeinen weniger teuer ist als die photoelektrischen Registriersysteme. Die Stelle, an-der die Registrierlöcher eingestanzt werden, kann auf photoelektrischem oder auf irgendeinem anderen geeigneten Wege zum Abtasten der Stelle, an der ein Loch eingestanzt werden soll, oder einerStelle, von der aus die Lochstelle bestimmt werden kann, festgelegt werden. So können beispielsweise die Löcher an Stellen eingestanzt werden, die durch Zielmarkierungen 9^ bestimmt werden, die zusammen mit dem Schaltmuster an den gewünschten Stellen aufgedruckt worden sind.

Je nach Auslegung der jeweiligen Behandlungsapparatur kann das Band anschließend in eine Ätzstation überführt werden oder es

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wird, wenn die Ätzvorrichtung sich an einer anderen Stelle des Bandes befindet, wieder aufgewickelt und zu der Ätzvorrichtung befördert. An einer Ätzstation wird, wie in Pig. 8 dargestellt, das bedruckte Band 98 durch eine kontinuierliche Sprühätzvorrichtung 100 mit einer Ätzmittelquelle 102, Pumpen 104 und 106 und Düsen 108 und 110, die den jeweiligen, einander gegenüberliegenden Oberflächen des Bandes 98 benachbart sind, hindurchgeführt, um die gesamte nicht-bedruckte Aluminiumfolie auf beiden Seiten des Bandes chemisch zu entfernen. Das Band wird dann durch eine Wasserspülvorrichtung 112 geführt, welche die restlichen Chemikalien abwäscht, danach wird das Band durch einen Lufttrockner 114 geführt, um das behandelte Band zu trocknen. Das Band kann dann für die Beförderung zu der nächsten Bearbeitungsvorrichtung auf eine Spule aufgewickelt werden oder es wird, wenn eine kontinuierliche Vorrichtung angewendet wird, direkt zu der nächsten Bearbeitungsstufe transportiert. Die Registriermarkierungen 92 bleiben nach dem Ätzen bestehen und die darunter liegenden Folienflächen verbinden die aneinander angrenzenden Schaltmuster und dienen der Verbesserung der Strukturfestigkeit derselben während der weiteren Verarbeitung.

Während des Ätzvorganges wird die Druckerfarbe nicht entfernt, wodurch beträchtliche Einsparungen an Behandlungszeit und Behandlungskosten erzielbar sind. Bei dem Ätzmittel handelt es sich in der Regel um eine verdünnte Eisen(lII)chloridlösung, die in Form eines Sprays bei genauer Kontrolle der Temperatur, der Konzentration und des Pumpdruckes in Verbindung mit der in dem. jeweiligen Verfahren angewendeten Bandgeschwindigkeit aufgebracht wird. Da die beiden Seiten des Aluminiums häufig verschiedene Dicken haben, ist es in der Regel zweckmäßig, verschiedene Pumpdrucke für das Aufbringen des Ätzmittels auf die jeweiligen Oberflächen des Bandes oder für die Erzeugung von größeren Linienbreiten auf der dünneren Aluminiumoberfläche anzuwenden, um die verschiedenen Ätzgeschwindigkeiten zu kompensieren.

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Die Rolle der geätzten Markierung-Stromkreise wird in der Regel anschließend in schmalere Rollenaufgespalten, beispielsweise bis auf eine Breite von zwei Markierungs-Stromkreisen, um die wirtschaftliche Bearbeitung in einer kommerziellen Standard-Markierungsbearbeitungsvorrichtung zu ermöglichen. Es sei darauf hingewiesen, daß eine solche Aufspaltung (Aufschlitzung) des Bandes keine Notwendigkeit ist, daß sie jedoch zweckmäßig ist, um die Verwendung von verfügbaren Arbeitsvorrichtungen zu erlauben.

Zur Erzielung einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden elektrisch leitenden Mustern der ebenen Resonanz-Schaltung werden die elektrisch leitenden Muster auf den jeweiligen Bandoberflächen durch das Druckerfarbenmuster und das Substrat, in der Regel durch Verschweißen der einander gegenüberliegenden elektrisch leitenden Oberflächen miteinander verbunden. Eine solche Verschweißung kann in der Weise durchgeführt werden, daß man jeden Markierungs-Stromkreis (tag circuit) zu einer Ultraschall-Verschweißungseinrichtung 116, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, befördert, die eine Schweißspitze 118 aufweist, welche den Stromkreis 120 an einer gewünschten Stelle zwischen der Spitze und einer erhitzten Basis 122 für eine vorher festgelegte Verweilzeit festhält (preßt). Die erhitzte Basis eignet sich zum Erweichen des Substratfilmes der Schaltung 120, um die Verwendung der wesentlich niedrigeren Ultraschall-Schweißenergie und der niedrigeren Festhalteenergie als wenn das Band während der Verschweißung nicht-erhitzt würde, zu erlauben. Die Ultraschall-Verschweißungsvorrichtung arbeitet in der Regel bei einer Frequenz von 40 kHz mit einer Energieaufnahme von 40 W. Die Verweilzeit, die Schweißzeit, die Temperatur und die Festhaltekraft sind jeweils variabel und können an die jeweiligen Materialien angepaßt werden, die für die Herstellung der Markierungs-Stromkreise verwendet werden. Vorzugsweise weist die Schweißspitze 118 eine ebene Endoberfläche auf, die in vier Sektoren 124, wie in Fig. 10 dargestellt, unterteilt ist. Durch Verwendung einer Schweißspitze

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mit dieser Sektoraufteilung wird der Spitzendruck erhöht und bei jedem Aufbringen der Schweißspitze auf den Markierungs-Stromkreis werden vier Versehweißungspunkte erzeugt. Die einzelnen Markierungs-Stromkreise können einzeln verschweißt werden oder es können zwei oder mehr Stromkreise gleichzeitig verschweißt werden, was von der' in den jeweiligen Verfahren verwendeten speziellen Verschweißungsvorrichtung abhängt.

Es können auch andere Schweißverfahren als die Ultraschall-Verschweißung angewendet werden, um die einander gegenüberliegenden elektrisch leitenden Oberflächen des Markierungs-Stromkreises elektrisch miteinander zu verbinden. Zur Durchführung dieser Stufe des erfindungsgemäüen Verfahrens können auch Kaltschweißverfahren angewendet werden. Ein solches Kaltschweißverfahren kann in der Weise durchgeführt werden, daß man ein Kaltschweißwerkzeug, das in der Regel eine meißelartige Spitzenkonfiguration hat, an der gewünschten Stelle in bezug auf einen Markierungs-Stromkreis anordnet, der auf einer geeigneten Unterlage aufliegt, und eine ausreichende Kraft auf das Kaltschweißwerkzeug ausübt, um das Werkzeug durch die Schichtstruktur hindurchzudrücken und die einander gegenüberliegenden elektrisch leitenden Oberflächen miteinander kalt zu verschweißen. Das KaItverschweißeη ist in vielen Fällen das bevorzugte Verfahren, da es in der Regel schneller als das Ultraschal1-Verschweißen ist und eine verhältnismäßig billigere und weniger komplizierte Schweißvorrichtung zur Erzielung einer zuverlässigen und wiederholbaren Verschweißung erfordert. Ss können auch andere Verbindungsverfahren zur Erzielung einer elektrisch leitenden Verbindung angewendet werden. Wenn die Erfindung zur Herstellung von Schaltungen (Stromkreisen) angewendet wird, bei denen keine elektrische Verbindung zwischen den einander gegenüberliegenden, elektrisch leitenden Mustern erforderlich ist, kann diese Verbindungsstufe dementsprechend auch weggelassen werden.

Die Markierungs-Stromkreise liegen nun in einem Zustand vor,

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in dem sie zu einzelnen Markierunsrs-Stromkreisen verarbeitet werden müssen. In der Fig. "11 wind das Band 126 mit den Schaltmustern gemäß Fig. 1 und 7 auf der oberen Oberfläche und den Schaltmustern gemäß Fig. 2 auf der unteren Oberfläche unter Verwendung eines Klebstoffes mit einem Papier oder einem anderen geeigneten Blattmaterial verbunden, indem man das Band zusammen mit einem Blatt Papier oder einem anderen Blatt 132 mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf der dem Band 126 gegenüberliegenden Oberfläche und zusammen mit einem Trennblatt 134-, das ebenfalls einen druckempfindlichen Klebstoff auf der dem Band 126 gegenüberliegenden Oberfläche aufweist, durch Druckwalzen 128 und I30 führt. Das beschichtete Band wird dann einer Rotationsstanz-vorrichtung 136 zugeführt, welche das Abfallmaterial ausschneidet, das nicht Teil der Markierungs-Stromkreise ist, nämlich die Registrie:qnaki£rungen 92, welche die einander benachbarten Schaltmuster miteinander verbinden, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Die Stanzvorrichtung schneidet die verschiedenen Schichten der Bahn durch, sie durchschneidet jedoch nicht das Trennblatt 134. Das an dem Blatt 132 haftende .Abfallmaterial wird von dem Blatt 132 abgezogen und auf eine Aufwickelspule 140 aufgewickelt oder anderweitig beseitigt. Die voneinander getrennten Markierungs-Stromkreise 138, die an dem Trennblatt 134 in der in Fig. 12 dargestellten Weise haften, werden auf eine Vorratsspule 142 aufgewickelt. Die Spule mit den Markierungs-Stromkreisen (tags) kann gewünschtenfalls in Längsrichtung geschlitzt werden, um jeweils Rollen von einzelnen Markierungsstromkreisen zu erhalten.

Für die Befestigung an den zu schützenden Gegenständen werden die einzelnen Markierungs-Stromkreise in der Regel auf beiden Seiten mit geeigneten äußeren Schichten aus Papier, Kunststoff oder einem anderen Material laminiert. Diese äußeren Oberflächen können aufgebracht werden durch Laminieren der Rolle der Markierungs-Stromkreise und anschließendes Abschneiden der einzelnen Markierungs-Stromkreise von der laminierten Rolle.

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Es sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Herstellung von anderen gedruckten Schaltungen als den vorstehend beschriebenen Resonanz-Markierungs-Schaltungen (Resonanz-Markierungs-Stromkreisen) angewendet werden kann. Das jeweils verwendete Substrat und die jeweils verwendete elektrisch leitende Folie hängen natürlich von den Anforderungen an die jeweilige Schaltung (den Stromkreis) ab, welche die Wahl der Materialien mit den erforderlichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften für den jeweiligen Zweck bestimmen. Bei der vorstehend beschriebenen Resonanz-Markierungsstromkreis-Herstellung wird die Aluminiumfolie in Form einer Schicht auf das Substrat aufgebracht ohne Verwendung von Klebstoffen, um die genaue Dickentoleranz und die erforderlichen dielektrischen Eigenschaften des Substrats zwischen den einen Abstand voneinander aufweisenden elektrisch leitenden Oberflächen aufrechtzuerhalten. Bei Schaltungen bzw. Stromkreisen, bei denen kein niedriger Verlustfaktor oder keine so präzise Dickentoleranz erforderlich ist, können zum Befestigen der elektrisch leitenden Folie an dem Substrat Klebstoffe verwendet werden. Außerdem kann dann, wenn die Dickentoleranz nicht kritisch ist, das Ausgangslaminat in der Weise hergestellt werden, daß man eine Schicht aus einem flüssigen Kunststoffmaterial zwischen zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Bändern aus Aluminium oder einer anderen elektrisch leitenden Folie extrudiert und dann das extrudierte Laminat durch gekühlte Walzen führt. Obgleich das Kupfertiefdruckverfahren für das Aufdrucken der Schaltmuster auf die elektrisch leitenden Folien bevorzugt ist, können auch andere Druckverfahren, wie z. B. trockene und nasse Offset-Verfehren, angewendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich in bezug auf seine einzelnen Aspekte variiert werden und auch mit anderen spezifischen Vorrichtungen durchgeführt werden, um die Anforderungen an ein spezielles Verfahren zur Herstellung von anderen Typen von Resonanz- oder anderen ebenen Schaltungen bzw.

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Stromkreisen anzupassen. Die Erfindung ist daher keineswegs auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, sondern diese können in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden, ohne daii dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1y Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von einzelnen ebenen Resonanz-Markierungsstromkreisen (resonant tags), von denen jeder mindestens einen in sich abgeschlossenen, operativ abgestimmten Stromkreis mit integral geformten Schaltelementen aufweist und mindestens einen Induktor und mindestens einen Kondensator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man

ein Band aus einem isolierenden Substratmaterial mit einer vorher festgelegten Dicke und mit vorher festgelegten dielektrischen Eigenschaften verwendet, das auf den einander gegenüberliegenden Seiten eine elektrisch leitende Oberfläche aufweist,

auf eine elektrisch leitende Oberfläche des Substratbandes mit einem Ätzmittel-Resist-Material ein erstes wiederholtes Schaltmuster aufdruckt, das die Bildung mindestens eines Induktois und einer elektrisch leitenden Fläche umfaßt, die als Teil mindestens eines Kondensators fungiert,

auf die andere elektrisch leitende Oberfläche des Substratbandes in einer vorher festgelegten Beziehung zu dem ersten wiederholten Schaltmuster mit einem Ätzmittel-Resist-Material ein zweites wiederholtes Schaltmuster aufdruckt, das die Bildung einer mit der elektrisch leitenden Fläche auf der einen elektrisch leitenden Oberfläche übereinstimmenden elektrisch leitenden Fläche umfaßt und als Teil dieses mindestens einen Kondensators fungiert,

wobei das erste und das zweite aufgedruckte Schaltmuster ebene Markierungs-Stromkreise bilden, in denen die elektrisch

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leitenden Flächen und das dazwischenliegende dielektrische Material aus dem Substratband den mindestens einen Kondensator bilden,

das erste und das zweite Schaltmuster ätzt, um die nicht-bedruckten Teile der elektrisch leitenden Oberflächen auf beiden Seiten des Substratbandes zu entfernen, um dadurch wiederholte erste und zweite kooperative, elektrisch leitende Schaltmuster zu erzeugen, die den aufgedruckten Schaltmustern entsprechen, und

die wiederholten kooperativen Schaltmuster voneinander trennt unter Bildung von einzelnen ebenen Resonanz-Markierungsstromkreisen (resonant tags).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem das erste und das zweite kooperative elektrisch leitende Schaltmuster jedes der ebenen Stromkreise durch das Substrat an mindestens einer gewählten Stelle elektrisch miteinander verbindet.
3. Verfahren nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Drucken zusammen mit den Schaltmustern Registriermarkierungen auf die elektrisch leitenden Oberflächen des Substratbandes aufdruckt.
4. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem ein oder mehrere Löcher an ausgewählten Stellen in bezug auf die ersten und zweiten Schaltmuster durch das Substratband stanzt, die als Registrierelemente dienen.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrische Verbindung in der Weise herstellt, daß man die ersten und zweiten kooperativen elektrisch leitenden Schaltmuster durch das Substrat an mindestens einer gewählten

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Stelle miteinander verschweißt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verschweißen in der Weise durchführt, daß man jedes der Schaltmuster auf eine erhitzte Unterlage legt, um das
Substrat zu erweichen, und auf das Schaltmuster an einer gewählten Stelle eine Ultraschallschweißspitze aufdrückt zur
Erzeugung der elektrischen Verbindung.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung der Verschweißung eine EaItverschweißung zwischen den ersten und zweiten elektrisch leitenden Schaltmustern an mindestens einer gewählten Stelle zur Erzeugung
der elektrischen Verbindung anwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung der Verschweißung eine Ultraschallverschweißung zwischen den ersten und zweiten elektrisch leitenden Schaltmustern an mindestens einer gewählten Stelle zur Erzeugung der elektrischen Verbindung anwendet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Ultraschallverschweißen eine operative Schweißspitze mit mehreren Sektoren verwendet, um mehrere Verschweißungspunkte zwischen den ersten und zweiten elektrisch leitenden Schaltmustern zu erzielen.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Drucken das Kupfertiefdrucken (Zylindertiefdrucken) der Schaltmuster anwendet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Drucken unter Verwendung einer schwarzen Nitrocellulosefarbe zur Herstellung der Schaltmuster durchführt.

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12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Trennung in der Weise durchführt, daß man die die kooperativen Schaltmusterpaare zwischen ersten und
zweiten Blättern enthaltende Bahn durch Laminieren herstellt, jedes Schaltmusterpaar ausstanzt und das die einzeln aus dem ersten Blatt ausgestanzten ebenen Schaltungen (Stromkreise) enthaltende zweite Blatt von dem ersten Blatt abtrennt zur Herstellung der einzelnen ebenen Resonanz-Markierungsstromkreise .
13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem das zweite Blatt in seiner Längsrichtung schlitzt unter Bildung der Jeweiligen Hollen von einzelnen ebenen Schaltungen.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Substratband aus Polyäthylen und als elektrisch leitende Oberflächen eine Aluminiumfolie verwendet.
15. Verfahren nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aluminiumfolie mit ihrer matten Seite mit dem Polyäthylenband verbindet.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Drucken mit einem Ätzmittel-Resist-Material die wiederholten Schaltmuster auf die glänzenden Oberflächen der Aluminiumfolie aufdruckt, ohne diese vorher zu reinigen.
17· Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Aluminiumfolien eine größere Dicke aufweist als die andere zur Erzielung eines vorher festgelegten niedrigeren elektrischen Widerstandes für ebene Induktoren, die als Teil des ebenen Stromkreises gebildet werden.

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18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man "beim Ätzen die Schaltmuster, die eine Aluminiumfolie einer größeren Dicke aufweisen, mit einer höheren Geschwindigkeit (Rate) ätzt als die anderen Schaltmuster, um eine gleiche Ätzzeit für die Folien verschiedener Dicke zu erzielen.
19· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Trennen das die kooperativen Schaltmuster enthaltende Band auf mindestens ein erstes Blatt auflaminiert, jedes der kooperativen Schaltmuster, das einen einzelnen ebenen Resonanz-Markierungsstromkreis darstellt, aus dem Abfallmaterial ausstanzt und das Abfallmaterial von dem die einzelnen ebenen Resonanz-MarkierungsStromkreise, enthaltenden ersten Blatt abtrennt.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Trennen das die kooperativen Schaltmuster enthaltende Band auf mindestens ein erstes Blatt auflaminiert, die jeweiligen kooperativen Schaltmuster, die einen einzelnen ebenen Resonanz-MarkierungsStromkreis darstellen, ausstanzt und die einzelnen ebenen Resonanz-Markierungsstromkreise von dem ersten Blatt entfernt.
21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung der elektrisch leitenden Oberfläche ein elektrisch isolierendes Band aus einem Material mit einer vorher festgelegten Dicke und einem niedrigen Verlustfaktor bei der interessierenden Frequenz und einer stabilen dielektrischen Konstanten herstellt, die einander gegenüberliegenden Oberflächen des Bandes behandelt, um die Haftung an diesen Oberflächen zu verbessern, und die erste und die zweite elektrisch leitende Folie jeweils auf die behandelten Oberflächen auflaminiert.

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22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Drucken die Eegistriermarkierungen zusammen mit den Schaltmustern auf die jeweiligen elektrisch leitenden Oberflächen des Substratbandes aufdruckt, wobei die Registriermarkierungen mit mindestens einem der benachbarten wiederholten Schaltmuster in physikalischer Verbindung stehen.
23. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man das Bedrucken durchführt, bevor man die elektrisch leitenden Oberflächen auf das Substratband aufbringt.
24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bedrucken durchführt, nachdem man die elektrisch leitenden Oberflächen auf das Substratband aufgebracht hat.
25· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ätzung ohne Entfernung des Ätzmittel-Resist-Materials, welches die Schaltmuster bildet, durchführt.
26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Drucken mit einem Ätzmittel-Resist-Material die wiederholten Schaltmuster auf die elektrisch leitenden Oberflächen aufdruckt, ohne die elektrisch leitenden Oberflächen vorher zu reinigen.
27. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Drucken unter Verwendung eines nicht-lichtempfindlichen Ätzmittel-Resist-Materials durchführt.
28. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in mindestens einer der Druckstufen mit dem Ätzmittel-Resist-Material eine Vielzahl von schmelzbaren Verbindungsstellen in jeder Schaltung mit einem der damit verbundenen wiederholten Schaltmuster aufdruckt.

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29. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Drucken ein Preßdrucken anwendet, bei dem man die Bahn mit hoher Geschwindigkeit zuführt.

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