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Title:
METHOD FOR PRODUCING GALVANICALLY DEPOSITED ANTENNAE FOR RFID LABELS USING AN ADHESIVE THAT IS SELECTIVELY APPLIED
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/003258
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for producing a structured metal layer, as is used for example as an antenna for RFID labels. The structured metal layer is galvanically deposited on a cathode, on whose surface conductive and non-conductive areas are defined. An adhesive that fills a residual volume is applied to the deposited metal layer, said adhesive being used to glue the structured metal layer to a support layer.

Inventors:
SCHMID GUENTER (DE)
KLAUK HAGEN (DE)
HALIK MARCUS (DE)
ZSCHIESCHANG UTE (DE)
WEBER WERNER (DE)
MUELLER-HIPPER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001376
Publication Date:
January 08, 2004
Filing Date:
April 29, 2003
Export Citation:
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Assignee:
INFINEON TECHNOLOGIES AG (DE)
SCHMID GUENTER (DE)
KLAUK HAGEN (DE)
HALIK MARCUS (DE)
ZSCHIESCHANG UTE (DE)
WEBER WERNER (DE)
MUELLER-HIPPER ANDREAS (DE)
International Classes:
B42D15/10; C25D1/00; C25D5/02; C25D17/12; G06K19/07; G06K19/077; (IPC1-7): C25D7/00
Domestic Patent References:
WO2000011749A12000-03-02
Foreign References:
US4462873A1984-07-31
EP1289031A22003-03-05
EP1158074A12001-11-28
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 1996, Nr. 08, 30. August 1996 (1996-08-30) & JP 8 100288 A (FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO LTD), 16. April 1996 (1996-04-16)
Attorney, Agent or Firm:
Kottmann, Dieter (Hoffmann & Partner Innere Wiener Strasse 17, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Metall schicht, umfassend zumindest die folgenden Schritte : Bereitstellen einer Kathode, wobei auf der Oberfläche der Kathode leitende und nicht leitende Bereiche definiert sind, die eine Maskenstruktur bilden und einer Anode, wo bei Kathode und Anode in einem Elektrolyten angeordnet sind, der ein Substratmetall enthält ; Anlegen einer Spannung zwischen Kathode und Anode ; Abscheidung des Substratmetalls auf die leitenden Bereiche der Kathode ; Bereitstellen einer Trägerschicht und in Kontakt Bringen der Trägerschicht mit der Oberfläche der Kathode ; Übertragen des auf die Kathode abgeschiedenen Substratme talls auf die Trägerschicht, wobei die strukturierte Me tallschicht erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kathode eine zylin derförmige Geometrie aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die leitenden Be reiche der Kathode aus Edelstahl aufgebaut sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die nicht leitenden Bereiche der Kathode aus einem Kunststoff und/oder einer Keramik bestehen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die leitenden Bereiche der Kathodenoberfläche in Form einer An tennenstruktur angeordnet sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die A node das Substratmetall enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Substratmetall Kup fer ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ab scheidung des Substratmetalls so gesteuert wird, dass die Schichtdicke der strukturierten Metallschicht geringer ist als die Tiefe der Maskenstruktur, so dass ein Restvolumen ausgebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Klebstoff in das Restvolumen auf die strukturierte Metallschicht aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Klebstoff ein ther moplastischer Klebstoff oder ein Reaktionsklebstoff ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Elektrolyt Schwefelsäure und Kupfersulfat enthält.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Übertragen des auf die Kathode abgeschiedenen Sub stratmetalls auf die Trägerschicht die strukturiert Metall schicht durch einen Mikrochip zu einem RFIDEtikett ergänzt wird.
Description:
Beschreibung Verfahren zur Herstellung galvanisch abgeschiedener Antennen für RF-ID-Etiketten mittels selektiv eingebrachtem Kleber Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Metallschicht. Derartige strukturierte Me- tallschichten können beispielsweise als Antennen für RF-ID- Etiketten verwendet werden.

Die moderne Transpondertechnologie ermöglicht ein berüh- rungsloses Auslesen und Speichern von Daten von bzw. auf ei- nem Mikrochip mittels elektromagnetischer Trägerwellen als Transportmedium. Zu diesem Zweck ist der Mikrochip mit einer Antenne verbunden, welche die zum Beschreiben oder Lesen des Mikrochips erforderliche elektromagnetische Strahlung emp- fängt bzw. sendet. Über eine externe Sende-oder Empfangs- einheit kann dann mit dem Mikrochip kommuniziert werden. Im Allgemeinen verfügt der Mikrochip nicht über eine eigene E- nergieversorgung, so dass die zum Beschreiben oder Auslesen des Mikrochips verwendete elektromagnetische Strahlung auch zur Energieversorgung des Mikrochips verwendet wird. Die Herstellung der die Antenne und den Mikrochip umfassenden RF-ID-Etiketten war bisher jedoch relativ teuer. Aus diesem Grund ist die Transpondertechnologie bisher nur für verhält- nismäßig wertvolle oder langlebige Artikel eingesetzt wor- den. So wird die Transpondertechnologie beispielsweise zum Auffinden von vergrabenen Pipelines verwendet oder zum schnellen Erfassen von Tieren in großen Herden.

So werden beispielsweise in großen Rinderherden den Tieren ein Mikrochip unter die Haut implantiert. Werden diese Tiere an einer Sende-bzw. Empfangsstation vorbeigetrieben, so können die entsprechend präparierten Rinder durch die auf dem Mikrochip gespeicherten Daten problemlos identifiziert werden, da die Daten berührungslos ausgelesen werden. Neben dieser Anwendung sind auch andere Einsatzgebiete denkbar, wie beispielsweise die Kontrolle und Beobachtung von vom

Aussterben bedrohter Tierarten in der freien Wildbahn zu Forschungszwecken oder Verhaltensstudien, da die entspre- chenden Untersuchungen ohne eine größere Störung der Umge- bung des Tieres ablaufen können.

Daneben gibt es weitere Anwendungsgebiete, wie beispielswei- se die elektronische Diebstahlsicherung von teuren Luxusgü- tern wie Pelzmänteln, Parfums, CD-ROMs etc. Dabei muss der Einzelhandel jedoch mit entsprechenden Einrichtungen zum Auslesen der Mikrochips ausgestattet sein.

Die Transpondertechnologie wurde bislang vor allem für Güter eingesetzt, die sehr langlebig oder sehr hochwertig sind.

Eine Einführung der Transpondertechnologie auf breiter Basis wurde dabei durch die vergleichsweise hohen Kosten verhin- dert. Lassen sich die Kosten für die Herstellung des RF-ID- Etiketts drastisch senken, öffnet dies den Weg zu einer Vielzahl von Anwendungen, die unter einem hohen Kostendruck stehen.

So lässt sich an eine zu bürokratischen Zwecken dienliche Anwendung denken, wie beispielsweise die Überwachung von wichtigen Dokumenten und Aktenbeständen in Regierungs-oder Verwaltungsgebäuden, wobei die Akte an den einzelnen Bear- beitungsstationen elektronisch erfasst wird. Der Weg der Ak- te kann dann auf einfachem Weg verfolgt und die Akte bei Be- darf leicht wieder aufgefunden werden. Im einfachsten Fall wird hierzu die entsprechende Sende-oder Empfangsstation im Türrahmen angebracht, so dass die Akte elektronisch erfasst wird, wenn sie in das Zimmer hinein oder heraus gereicht wird.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Verwaltung und Ver- ladung von Gepäckstücken auf Flughäfen, Häfen oder Bahnhöfen oder anderen Güterumverteilungsstationen, wobei das Gepäck- stück zielgerichtet zu einem bestimmten Ort geleitet werden muss. Dabei gilt ein Stückpreis für ein RF-ID-Etikett, das einen Speicherchip sowie eine Sende-bzw. Empfangseinheit

umfasst, von 0,50 EURO für diese Anwendungen gerade noch als rentabel.

Ein großes Interesse an einer Variante dieser Technologie besteht auf einer Vielzahl von Gebieten, auf denen in kurzen Zeiträumen eine beträchtliche Zahl von Daten sicher erfasst werden sollen. Hierzu lassen sich eine Vielzahl von Beispie- len aus dem Alltag finden, wie beispielsweise die elektroni- sche Briefmarke oder die Verwendung elektronischer Etiketten zur Auszeichnung von Waren im Einzelhandel. In diesem Fall kann die in einem Einkaufswagen befindlichen Ware an einer elektronischen Kasse berührungslos erfasst und eine Rechnung über diese Güter erstellt werden. Ferner eröffnet sich da- durch auch die Möglichkeit der weiteren Übermittlung der Da- ten an die Lagerhaltung und einer automatischen Nachbestel- lung der verkauften Waren.

Die angesprochenen Konsum-und Verbrauchsartikel weisen im allgemeinen jedoch einen Marktwert von lediglich einigen we- nigen EURO auf, so dass um eine marktgerechte Einführung zu ermöglichen, die Kosten für die elektronischen Etiketten er- heblich gesenkt werden müssen. In diesem Zusammenhang wird über eine Kostengrenze von etwa 0,05 EURO pro Etikett disku- tiert.

Um die Herstellungskosten eines RF-ID-Etiketts senken zu können, stehen verschiedene Ansatzpunkte zur Verfügung. Es können die Kosten für den Mikrochip gesenkt werden, zum an- deren aber auch die Kosten, die für die Sende-und Empfangs- einheit, insbesondere die Antennenstruktur aufzubringen sind.

Als Antennenstruktur wird in Karten, wie sie beispielsweise für die Regelung des Zugangs zu sensiblen Bereichen in For- schungseinrichtungen oder Produktionsstätten verwendet wer- den, eine einfache Drahtspule verwendet. Für die oben be- schriebenen Anwendungen ist diese Form der Antennenstruktur jedoch bei weitem zu teuer. Daneben sind auch Antennen be-

kannt, welche aus Metallfolien gefertigt sind, wobei in die- sem Fall zunächst die Antennenstruktur hergestellt wird, um diese dann anschließend auf einen separaten Träger aufzu- bringen.

Die Antennenstruktur kann dabei durch verschiedene Arbeits- techniken hergestellt werden.

Eine Möglichkeit besteht darin, eine Metallfolie vollflächig auf den Träger zu laminieren und anschließend durch selekti- ves Ätzen substraktiv zu strukturieren. Die Antennenstruktur kann aber auch zunächstaus einer Metallfolie ausgestanzt und anschließend auf den Träger laminiert werden.

Bei diesen Verfahren wird die Antennenstruktur subtraktiv erzeugt, d. h. es wird zunächst eine vollflächige Kupfer- schicht erzeugt, die anschließend strukturiert werden muss.

Dabei entsteht eine erhebliche Menge an Kupferabfall, der zurückgewonnen werden muss.

Soll die Bereitstellung makroskopischer Ausgangsmaterialien wegen der aufwendigen Verarbeitung vermieden werden, so kann die Antennenstruktur auch unter Verwendung elektrisch leit- fähiger Pasten auf den Träger gedruckt oder gesprüht werden.

Dazu muss das Kupfer jedoch zunächst entsprechend aufberei- tet werden. Das Kupfer muss in ausreichend kleine Partikel zerkleinert werden, um eine druckfähige Paste herstellen zu können. Ausserdem müssen entsprechende Begleitsubstanzen, wie Binder oder Lösemittel hinzugefügt werden.

Schließlich bietet sich auch eine aus der Halbleitertechnik bekannte Technologie an, wobei auf den Träger, beispielswei- se unter Verwendung eines Fotolacks, zunächst fotolithogra- fisch eine Maske definiert wird. Anschließend werden die nicht durch die Maske bedeckten Zwischenräume auf dem Träger stromlos metallisiert. Das Verfahren benötigt also Arbeits- schritte, in denen der Fotolack aufgetragen und strukturiert wird. Ferner fallen Kosten für den Fotolack selbst an. Auch

dieses Verfahren ist daher nicht für die kostengünstige Her- stellung von Antennenstrukturen für RF-ID-Etiketten geeig- net.

Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Kupfer- schichten ist es bislang üblich, die Kupferschichten durch eine galvanische Abscheidung auf einer als Kathode geschal- teten Edelstahltrommel zu erzeugen. Die Haftung von Kupfer auf Edelstahl ist relativ gering, so dass die erzeugte Kup- ferfolie einfach von der Edelstahlmatrix abgelöst und im weiteren Verfahren auf einen entsprechenden Träger laminiert werden kann. Um die Ablösung des Kupfers von der Edelstahl- matrix zu erleichtern, können auf die Edelstahltrommel zu- nächst Zusatzstoffe, wie beispielsweise Graphit oder Molyb- dänsulfid aufgetragen werden, welche die Haftung des Kupfers auf der Edelstahlfläche weiter erniedrigen.

Entscheidend für eine möglichst kostengünstige Verarbeitung ist weiterhin, dass das abzuscheidende Kupfermaterial mög- lichst effizient auf der Kathode abgeschieden wird. Für die zur Diskussion stehende RF-ID-Etiketten werden pro Exemplar etwa 100 mg Kupfer benötigt. Das heißt, mit einer Material- menge von 1 kg Kupfer können bei effizienter Herstellungs- weise in etwa 10.000 Antennen hergestellt werden.

Bei den weiter oben beschriebenen subtraktiven Strukturie- rungsverfahren muss jedoch der als Verschnitt anfallende Kupferabfall im Kreis geführt werden, da der Preis für Kup- fer relativ hoch ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Her- stellung einer strukturierten Metallschicht, wie sie bei- spielsweise als Antennenstruktur in RF-ID-Etiketten verwen- det wird, zur Verfügung zu stellen, das einfach und preis- wert durchgeführt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Metallschicht, welches zumindest die folgenden Schritte umfasst :

- Bereitstellen einer Kathode, wobei auf der Oberfläche der Kathode leitende und nicht leitende Bereiche definiert sind, die eine Maskenstruktur bilden, und einer Anode, wo- bei Kathode und Anode in einem Elektrolyten angeordnet sind, der ein Substratmetall enthält ; - Anlegen einer Spannung zwischen Kathode und Anode ; - Abscheidung des Substratmetalls auf die leitenden Bereiche der Kathode ; - Bereitstellen einer Trägerschicht und in Kontakt Bringen der Trägerschicht mit der Oberfläche der Kathode ; - Übertragen des auf die Kathode abgeschiedenen Substratme- talls auf die Trägerschicht, wobei die strukturierte Me- tallschicht erhalten wird.

Durch die auf der Kathode vorgegebene Maskenstruktur wird bei der galvanischen Abscheidung des Substratmetalls bereits die gewünschte Struktur der Metallschicht erhalten. Die Me- tallschicht muss also nicht nachträglich strukturiert werden und es fällt folglich auch kein Verschnitt des Abfalls an.

Die auf der Kathode definierte Maskenstruktur wird in einer Dicke ausgeführt, die zumindest der Schichtdicke der zu er- zeugenden Metallschicht entspricht. Die Bedingungen für die galvanische Abscheidung werden so gewählt, dass selektiv nur das Substratmetall abgeschieden wird und die strukturierte Metallschicht in der gewünschten Schichtdicke hergestellt wird, also beispielsweise keine Überfüllung der durch die Maskenstruktur vorgegebenen Bereiche erfolgt. Das Substrat- metall liegt im Elektrolyt in ionischer Form vor und wird an der Kathode zum Substratmetall reduziert.

Nach der galvanischen Abscheidung wird die strukturierte Me- tallschicht, z. B. eine Antennenstruktur für ein RF-ID-Eti- kett, direkt auf die gewünschte Trägerschicht übertragen.

Weitere Transfer-, Druck-und Ätzkosten entfallen. Der Preis für die Herstellung einer Antennenstruktur für RF-ID-Eti- ketten, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren im Wesentli- chen nur durch die reinen Materialkosten bestimmt und ermög- licht daher eine kostengünstige Produktion bei hohen Stück- zahlen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Kathode eine zylinderförmige Geometrie auf. Die Kathode liegt also beispielsweise in Form einer Walze, Trommel oder Rollen vor. Mit einer solchen Kathode lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchführen. Die zylinderförmige Kathode wird mit ihrem un- teren Abschnitt in den Elektrolyten getaucht und kontinuier- lich gedreht. Ein bestimmter Abschnitt der Umfangsfläche tritt also in den Elektrolyten ein und wird durch diesen hindurch bewegt. Dabei scheidet sich das Substratmetall auf den leitenden Bereichen des Abschnitts ab. Die Rotationsge- schwindigkeit des Zylinders wird so eingestellt, dass der Abschnitt der Umfangsfläche solange im Elektrolyten ver- bleibt, dass sich die strukturierte Metallschicht in der ge- wünschten Schichtdicke abscheidet. Der Abschnitt der Um- fangsfläche wird durch weitere Rotation des Zylinders wieder aus dem Elektrolyt herausbewegt. Der Umfangsfläche wird nun kontinuierlich eine Trägerschicht zugeführt, so dass die auf dem Abschnitt der Umfangsfläche abgeschiedene strukturierte Metallschicht auf die Trägerschicht übertragen wird. Durch weitere Rotation der zylinderförmigen Kathode wird der Ab- schnitt der Umfangsfläche erneut in den Elektrolyten einge- taucht und der Zyklus beginnt erneut.

Die stetige Abscheidung der Kupferschicht und die stetige Übertragung der abgeschiedenen strukturierten Metallschicht auf die Trägerschicht ermöglicht somit eine kontinuierliche Arbeitsweise. Dadurch entfallen die bei einem unstetigen Verfahren zwangsläufig anfallenden Totzeiten, wodurch eine Steigerung des Durchsatzes ermöglicht wird.

Es ist vorteilhaft, wenn zumindest die leitenden Bereiche der Kathode aus Edelstahl aufgebaut sind. Edelstahl verfügt zum einen über eine ausreichend hohe Leitfähigkeit und ist zum anderen ausreichend korrosionsbeständig. Die hohe Leit- fähigkeit des Edelstahl ermöglicht eine effiziente Abschei- dung des Substratmetalls. Durch die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl erhalten die Kathoden eine hohe Lebensdauer auch unter extremen galvanischen Bedingungen. Ein Austausch der Kathode ist daher relativ selten erforderlich. Dadurch erhöht sich die Standzeit und der Nutzungsgrad der zur gal- vanischen Abscheidung des Substratmetalls verwendeten Vor- richtung.

Ferner kann Edelstahl relativ kostengünstig hergestellt und verarbeitet werden, wodurch auch für die Erzeugung der ent- sprechenden Kathodentrommeln der finanzielle Aufwand in ei- nem beschränkten Rahmen bleibt.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die nicht leitenden Be- reiche auf der Oberfläche der Kathode aus einem Kunststoff und/oder einer Keramik bestehen. Diese Werkstoffe sind zum einen sehr preisgünstig und weisen darüberhinaus einen hohen spezifischen Widerstand auf. Durch den hohen spezifischen Widerstand ergibt sich eine scharfe Konturierung der Masken- struktur gegenüber den leitfähigen Bereichen. Keramiken und Kunststoffe können mittlerweile sehr günstig hergestellt werden und zeigen ein gutes Verformbarkeitspotential, wo- durch sich eine mögliche Anwendung auf verschiedenste Katho- dengeometrien ergibt. Ein weiterer Vorteil ist auch die ver- hältnismäßig geringe Dichte dieser Materialien die eine Ge- wichtsersparnis und eine einfache Transportfähigkeit der eingesetzten Kathodenobjekte zur Folge hat.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die leitenden Bereiche der Kathodenober- fläche die Form einer Antennenstruktur auf. Das erfindungs- gemäße Verfahren ermöglicht die äußerst kostengünstige Her- stellung von Antennenstrukturen für RF-ID-Etiketten. Damit können die Kosten für die Herstellung solcher RF-ID-

Etiketten wesentlich gesenkt werden, so dass diese auch für Anwendungen eingesetzt werden können, die unter einem hohen Kostendruck stehen.

Bevorzugt enthält die Anode das Substratmetall. Die Anode wirkt dann neben ihrer Eigenschaft als Ladungspol auch als Reservoir für das Substratmetall. Somit entfällt in diesem Fall die sonst erforderliche kontinuierliche Zuführung des Substratmetalls in den Elektrolyt. Eine aufwendige Aufberei- tung des Substratmetalls entfällt, da das Substratmetall auch als ungereinigtes Rohmetall eingesetzt werden kann. Die Selektivität für die Abscheidung erfolgt dabei über eine ge- eignete Spannungsdifferenz zwischen Anode und Kathode. Auf diese Weise können störende bzw. auch schädliche oder gifti- ge Zwischenprodukte bei der Herstellung der Antennenstruktur vermieden werden. Ferner können die während der elektroche- mischen Abscheidung anfallenden Anodenschlämme zur Gewinnung wertvoller Edelmetalle verwendet werden und zur Reduzierung der Gesamtkosten beitragen. Diese Metalle sind elektroche- misch betrachtet edler als das Substratmetall, und verfügen demnach über ein höheres Oxidationspotential.

Vorteilhaft ist es, wenn das Substratmetall Kupfer ist. Kup- fer verfügt über eine sehr hohe Leitfähigkeit und ist rela- tiv preisgünstig zu erwerben. Der Preis für Kupfer beträgt derzeit etwa 1,8 EURO/kg. Die hohe Leitfähigkeit von Kupfer wird nur von sehr wenigen Metallen übertroffen, wobei diese Metalle in den Anschaffungskosten wesentlich teurer sind.

Das Verhältnis von Leitfähigkeit zu Preis ist bei Kupfer op- timal. Eine hohe Leitfähigkeit des Substratmetalls garan- tiert eine hohe Effizienz der Energieeinkopplung der elekt- romagnetischen Strahlung in die Antennenstruktur und somit einen hohen Wirkungsgrad für den Informationsaustausch.

Gleichzeitig sind die Ansprechzeiten relativ kurz und somit lässt sich ein hoher Informationsfluss bei geringer Störan- fälligkeit erreichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Abscheidung des Substratmetalls so ge- steuert, dass die Schichtdicke der strukturierten Metall- schicht geringer ist als die Tiefe der Maskenstruktur, so dass ein Restvolumen ausgebildet wird. Unter einem Restvolu- men wird der Raum verstanden, der zwischen einer Ebene, die durch die Oberfläche der nichtleitenden Bereiche der Masken- struktur und der freiliegenden Oberfläche der abgeschiedenen strukturierten Metallschicht definiert ist. Die Schichtdicke der strukturierten Metallschicht kann dabei über die ange- legte Stromdichte oder auch über die Verweilzeit der Kathode bzw. der leitenden Abschnitte der Maskenstruktur im Elektro- lyten geregelt werden.

Somit lassen sich mit der gleichen Abscheidevorrichtung bei geringem Aufwand verschiedene Schichtdicken realisieren. In das gebildete Restvolumen können verschiedene Hilfsmateria- lien eingefüllt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in das Restvolumen ein Klebstoff auf die strukturierte Metall- schicht aufgebracht.

Durch den Klebstoff kann die strukturierte Metallschicht einfach aus der Maskenstruktur entnommen werden, da eine ausreichende Haftung zur Trägerschicht erzeugt wird. Weiter erfolgt durch den Klebstoff eine dauerhafte Fixierung der strukturierten Metallschicht, bevorzugt einer Antennenstruk- tur, auf der Trägerschicht.

Der Klebstoff wird bevorzugt so ausgewählt, dass er auf der abgeschiedenen strukturierten Metallschicht haftet, jedoch nicht auf den nicht leitenden Bereichen der Maskenstruktur.

Nach dem Auftragen des Klebstoffs und dem Aufbringen der Trägerschicht lässt sich diese mit der darauf fixierten strukturierten Metallschicht dann ohne weiteres wieder abhe- ben. Ferner sollten die Klebstoffe keine giftigen Begleit- substanzen enthalten, um eine Gefährdung der Umwelt zu ver- meiden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Klebstoff ein thermo- plastischer Klebstoff oder ein Reaktionsklebstoff ist. Als Reaktionsklebstoff kann beispielsweise ein thermisch oder ein fotochemisch härtbarer Klebstoff verwendet werden. Bei- spiele für Reaktionsklebstoffe sind Polyethersulfone, Cyanu- rate, Epoxyverbindungen und ähnliche Verbindungsklassen.

Voraussetzung ist dabei, dass die entsprechenden Klebstoffe eine feste Verbindung zwischen der strukturierten Metall- schicht und der Trägerschicht ermöglichen, dabei jedoch die Struktur der strukturierten Metallschicht bezüglich Oberflä- che und Formstabilität nicht beeinträchtigen.

Wird Kupfer als Substratmetall verwendet, so ist es vorteil- haft, wenn der Elektrolyt Schwefelsäure und als kupferhalti- ges Salz Kupfersulfat enthält. Schwefelsäure erhöht wegen ihres hohen Dissoziationsgrades die Leitfähigkeit des Elekt- rolyten und verbessert die Abscheidequalität der Kupfer- schicht. Kupfersulfat weist eine hohe Löslichkeit in wässri- gen Systemen auf, so dass eine relativ hohe Kupferionenkon- zentration im Elektrolyten erreicht werden kann.

Darüberhinaus können im Elektrolyten noch weitere optimie- rende Zusätze wie Triisopropanolamin, Gelatine, Glue, Thio- harnstoff, Zellulose-Ether oder Chloridionen zu dem Elektro- lyten hinzugefügt werden. Die Wirkung dieser Zusätze besteht dabei entweder in einer Verbesserung der fluidynamischen Ei- genschaften der Elektrolytlösung (z. B. Erhöhung der Viskosi- tät) oder einer Erhöhung der Leitfähigkeit, die zu einer Verbesserung der Abscheidequalität führt. Zu den leitfähig- keitsverbessernden Zusätzen zählen beispielsweise Kupferflu- oroboratelektrolyte (z. B. Kupfer (II) tetrafluoroborat, Borflusssäure, Borsäure).

Für die Kupferabscheidung hat sich eine Badtemperatur von bis zu 75°C, Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 7 m/s bei einer Stromdichte von bis zu 150 A/dm2 als geeignet erwiesen.

Nach dem Transfer der als Antennenstruktur ausgebildeten strukturierten Metallschicht auf die Trägerschicht kann die Antennenstruktur durch einen Mikrochip zu einem RF-ID- Etikett ergänzt werden.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Fi- guren näher erläutert, dabei zeigt : Fig. 1 : eine schematische Darstellung der Prozessfolge zur Herstellung einer Antennenstruktur auf einer Trä- gerschicht Fig. 2 : eine vergrößerte Ansicht einer Schattenmaske für die Herstellung einer Antennenstruktur ; Fig. 3 : ein Radiofrequenz-Identifikationsetikett nach dem Stand der Technik ; Fig. 4 : eine schematische Darstellung einer Anlage zur Her- stellung der Antennenstrukturen für RF-ID Etiketten (isolierende Maskenstruktur als fixierte Kathoden- beschichtung ausgestaltet) Fig. 5 : eine schematische Darstellung einer Anlage zur Her- stellung der Antennenstrukturen für RF-ID-Etiketten (isolierende Maskenstruktur als flexible Folie aus- gestaltet) Fig. 1 zeigt schematische Arbeitsschritte, die bei der Her- stellung einer Antennenstruktur während des erfindungsgemä- ßen Verfahrens durchlaufen werden. Zunächst wird, wie in Fig. la dargestellt, eine Kathode 1 bereitgestellt, auf de- ren Oberseite stegförmige Abschnitte 2 angeordnet sind. Die stegförmigen Abschnitte 2 bestehen aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Dadurch werden auf der Oberfläche der Kathode 1 im Bereich der stegförmigen Abschnitte 2 e- lektrisch nichtleitende Bereiche und in den Abschnitten 3, in denen die Kathode 1 freiliegt, elektrisch leitende Berei-

che definiert. Die Struktur der Abschnitte 3 entspricht der Struktur der strukturierten Metallschicht, beispielsweise einer Antennenstruktur. Die Abschnitte 3 bilden Gräben, die seitlich jeweils durch die stegförmigen Abschnitte 2 be- grenzt werden. Die Flanken der in Fig. la im Querschnitt dargestellten stegförmigen Abschnitte 2 verlaufen im gezeig- ten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Oberfläche der Kathode 1. Es ist jedoch auch möglich, die als Gräben ausgestalteten Abschnitte 3 in der Form auszuführen, dass die Gräben sich in Richtung auf die Oberfläche der Kathode 1 verjüngen, so dass nach der Abscheidung eines Metalls die in den Abschnit- ten 3 ausgebildete strukturierte Metallschicht leichter aus den Gräben herausgelöst werden kann. In die Abschnitte 3 ei- ner auf der Kathode 1 aufgebrachten Maskenstruktur wird nun galvanisch ein Substratmetall 4, z. B. Kupfer abgeschieden.

Dabei wird die galvanische Abscheidung so durchgeführt, dass die in den Abschnitten 3 ausgebildeten Gräben nicht voll- ständig mit dem Substratmetall 4 ausgefüllt werden, so dass, wie in Fig. 1b dargestellt, im oberen Abschnitt der Gräben ein Restvolumen 5 verbleibt. Auf Schicht 4 des Substratme- talls wird im verbleibenden Restvolumen 5 ein Kleber 6 ein- gebracht. Der Kleber 6 füllt dabei das Restvolumen 5 voll- ständig aus. Im in der Fig. lc dargestellten Querschnitt werden nur die vom Restvolumen 5 gebildeten Abschnitte vom Kleber 6 ausgefüllt. Die oberen Flächen der stegförmigen Ab- schnitte 2 bleiben vom Kleber unbedeckt. Im Prinzip kann auch auf die oberen Fläche der stegförmigen Abschnitte 2 ein Kleber eingetragen werden. Wichtig ist jedoch, dass der Kle- ber auf dem Material der stegförmigen Abschnitte 2 nicht o- der nur in sehr geringem Ausmaß haftet.

Auf die Oberfläche der in Fig. lc dargestellten Struktur wird nur, wie in Fig. 1d dargestellt eine Trägerschicht 7 aufgelegt und gegebenfalls angepresst. Dabei gelangt der Kleber 6 mit der Oberfläche der Trägerschicht 7 in Kontakt und haftet an dieser fest. Wird die Trägerschicht 7 abgeho- ben, werden auch die Abschnitte des abgeschiedenen Substrat- metalls 7 mit abgehoben, so dass wie in Fig. le dargestellt,

eine Trägerschicht 7 erhalten wird, auf deren Oberfläche Stege aus einem elektrisch leitfähigen Substratmetall 4, z. B. Kupfer, durch einen Kleber 6 fixiert sind. Die Stege 4 entsprechen beispielsweise den Windungen einer Antennen- struktur.

Fig. 2 zeigt eine Maskenstruktur in Aufsicht, die zur Her- stellung der Antenntenstruktur im erfindungsgemäßen Verfah- ren auf einer Kathode aufgebracht wird. Die Maskenstruktur umfasst elektrisch nichtleitende Bereiche 8 z. B. aus Kunst- stoff/Keramik, die in der Fig. 2 schwarz dargestellt sind.

Elektrisch nichtleitende Bereiche 8 der Maskenstruktur be- grenzen Abschnitte 9, in welcher die Kathode freiliegt. Die- se Abschnitte 9 bilden eine Struktur, die den darzustellen- den Windungen der Antenne entspricht. In den Abschnitten 9 wird im galvanischen Verfahren das Substratmetall abgeschie- den. Die Maskenstruktur stellt also eine Negativstruktur der herzustellenden Antenne dar. Auf der quadratischen Elektro- denfläche 10 kann nach der Herstellung der Antenne ein Mik- rochip mit Hilfe eines elektrisch leitfähigen Klebers aufge- klebt werden.

Fig. 3 zeigt ein Radiofrequenz-Identifikationsetikett. Auf einer flexiblen Folie 11, die als Trägerschicht dient, ist eine aus mehreren Windungen aufgebaute Antennenstruktur 12 aufgebracht. Die Enden der Antennenstruktur 12 sind leitend mit einem Silizium-Mikrochip 13 verbunden. Die Trägerschicht 11 kann auf ihrer Rückseite mit einer Kleberschicht versehen sein, um das Etikett auf einem zu kennzeichnenden Gegens- tand, beispielsweise einer Akte, befestigen zu können. Die Antennenstruktur 12 wird zunächst mit dem oben beschriebenen Verfahren galvanisch hergestellt und anschließend auf die Folie 11 übertragen.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Vorrich- tung zur galvanischen Abscheidung von Antennenstrukturen für RF-ID-Etiketten. Auf der Umfangsfläche 19 einer Edelstahl- trommel 14 ist eine Maskenstruktur aus Kunststoff oder Kera-

mik (nicht dargestellt) angeordnet. In den Bereichen, in de- nen die Antennenstruktur ausgebildet werden soll, liegt die Umfangsfläche 19 der Edelstahltrommel 14 frei. Die Edel- stahltrommel 14 ist so in einem mit einem Elektrolyten 15 gefüllten Bad 16 eingetaucht, dass nur der untere Abschnitt der Edelstahltrommel 14 in den Elektrolyten 15 eintaucht. Im Bad 16 befindet sich weiter eine Hohlkopfelektrode 17, die als Anode wirkt. Die Hohlkopfelektrode 17 besteht aus Roh- kupfer. Die Edelstahltrommel 14 ist mit ihrer Achse 18 dreh- bar gelagert, so dass durch Rotation der Edelstahltrommel 14 deren Umfangsfläche 19 kontinuierlich durch den Elektrolyten 15 geführt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit der Edelstahl- trommel 14 wird so eingestellt, dass ein bestimmter Ab- schnitt auf der Umfangsfläche 19 der Edelstahltrommel 14 für etwa 1-2 Minuten im Elektrolyten verweilt bzw. wie zur Ab- scheidung der gewünschten Schichtdicke erforderlich ist.

Zwischen der als Kathode wirkenden Edelstahltrommel 14 und der als Anode wirkenden Hohlkopfelektrode 17 wird nun eine geeignete Spannung angelegt, so dass Kupfer an der Hohlkopf- elektrode 17 in Lösung geht und auf den elektrisch leitfähi- gen freiliegenden Abschnitten der Edelstahltrommel 14 das Kupfer abgeschieden wird. Z. B. beträgt bei einer Stromdichte von 100 A/dm2 und einem Wirkungsgrad von 70% die Abscheidera- te 9 um/min. Dabei kann die Verweilzeit der Kathode im E- lektrolyten 15 durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Edel- stahltrommel 14 kontrolliert werden. Die Zusammensetzung des Elektrolyten ist so gewählt, dass hohe Stromdichten bis 150 A/dm2 angewendet werden können. Anodenschlämme, die sich wäh- rend des Prozesses abscheiden, werden der Edelmetallverar- beitung zugeführt.

Um z. B. eine 10 um dicke Kupferschicht abzuscheiden, wird die Tiefe der Maskenstruktur zu 10. 5 um gewählt. Die durch die isolierende Maskenstruktur freigegebenen Flächen werden galvanisch mit einer 10 um dicken Kupferschicht beschichtet.

In der verbleibenden Resttiefe von 0.5 um wird dann der Kle- ber wie in einem Tiefdruckverfahren eingebracht. Ein be- stimmter Abschnitt auf der Umfangsfläche 19 wird also durch

Rotation der Edelstahltrommel 14 in den Elektrolyten 15 hin- eingeführt und durch diesen hindurch bewegt. Dabei wird auf den elektrisch leitfähigen freiliegenden Bereichen kontinu- ierlich Kupfer abgeschieden, bis durch eine weitere Rotation der Edelstahltrommel 14 dieser Abschnitt wieder aus dem E- lektrolyten 15 herausbewegt wird. Dabei wird die Abscheidung des Kupfers so eingestellt, dass in den elektrisch leitenden Bereichen noch ein Restvolumen für den Kleber verbleibt.

Nach dem der Abschnitt der Umfangsfläche 19 der Edelstahl- trommel 14 aus dem Elektrolyten 15 herausgeführt wurde, wird er zunächst an einer Spülvorrichtung 20 und einer Trocken- vorrichtung 21 vorbeigeführt. Anschließend wird mit einer mit einem Kleber versehenen Walze 22 ein Kleber auf die Um- fangsfläche 19 der Edelstahltrommel 14 aufgebracht. Über- schüssiger Kleber wird durch eine Abstreifvorrichtung 23 entfernt, so dass der Kleber im Wesentlichen nur in den Restvolumina auf dem zuvor abgeschiedenen Kupfer verbleibt.

Der mit dem Kleber versehene Abschnitt der Umfangsfläche 19 wird durch Rotation der Edelstahltrommel 14 weiterbewegt und gelangt zu einer Druckwalze 24. Über die Druckwalze 24 wird eine Trägerschicht 25, beispielsweise eine Papier-oder Kunststoffolienbahn, der Umfangsfläche 19 zugeführt und an dieser angepresst. Die mit der Klebeschicht versehene Anten- nenstruktur wird von der Umfangsfläche 19 auf die Träger- schicht 25 übertragen. Die Trägerschicht 25 mit der auf die- ser aufgebrachten Antennenstruktur (nicht dargestellt) wird durch die Druckwalze 24 kontinuierlich abtransportiert.

Fig. 5 zeigt als Querschnitt eine Vorrichtung bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weitere Frei- heitsgrade ausgebildet sind. Die Maskenstruktur auf der als Kathode ausgebildeten Edelstahltrommel 14 wird hierbei durch ein umlaufendes strukturiertes Band 26 erzeugt. Wie bei Fig.

4 erläutert, ist eine Edelstahltrommel 14 so angeordnet, dass bei Rotation um ihre Achse 18 die Umfangsfläche 19 durch einen Elektrolyten 15 bewegt wird. Dabei wird, wie o- ben erläutert, eine strukturierte Metallschicht in den frei- liegenden elektrisch leitfähigen Bereichen auf der Umfangs-

fläche 19 der Edelstahltrommel 14 abgeschieden. Um diese freiliegenden Abschnitte zu definieren, läuft ein Band 26 um die Umfangsfläche 19 der Edelstahltrommel 14. in das Band 26 sind Öffnungen eingebracht, die der darzustellenden Anten- nenstruktur entsprechen. Das Band 26 weist eine Dicke auf, die etwas größer als die Dicke der darzustellenden Antennen- struktur ist, um ein Restvolumen für den auf die Antennen- struktur aufzubringenden Kleber zu erhalten. Das Band 26 läuft kontinuierlich zwischen der Edelstahltrommel 14 und der Umlenktrommel 27 um. Zur Verbesserung der Abdichtung zwischen Trommel und Band sind magnetisierbare Partikel in das Band 26 eingearbeitet. In die Edelstahltrommel 14 werden Magneten integriert. Durch die magnetische Wechselwirkung liegt das Band eng an der Trommel an. Nach der galvanischen Abscheidung der Antennenstruktur wird die Oberfläche des Bandes 26 zunächst mit der Spülvorrichtung 20 gespült und mit der Trockenvorrichtung 21 getrocknet. Bei einer weiteren Rotation der Edelstahltrommel 14 wird das Band 26 zusammen mit der abgeschiedenen Antennenstruktur von der Umfangsflä- che 19 abgehoben. Das Band 26 wird einer Walze 22 zugeführt, mit welcher der Kleber auf die Oberfläche des Bandes 26 auf- gebracht wird. Damit das Band 26 gut an der Umfangsfläche der Walze 22 anliegt, sind auf der gegenüberliegenden Seite des Bandes 26 Stützwalzen 28 vorgesehen, durch welche das Band 26 an die Walze 22 angepresst wird. Überschüssiger Kle- ber wird anschließend mit einem Abstreifer 23 entfernt. Nach Umlaufen der Umlenktrommel 27 gelangt das Band 26 zu einer Druckwalze 24, über welche kontinuierlich eine Trägerschicht 25 der Oberfläche des Bandes 26 zugeführt wird. Um das Band mit ausreichendem Druck gegen die Druckrolle 24 zu pressen, sind auf der gegenüberliegenden Seite des Bandes 26 Stütz- rollen 29 vorgesehen. Durch den Kleber haftet die darge- stellte Antennenstruktur an der Oberfläche der Trägerschicht 25 und wird aus dem Band 26 herausgetrennt und auf die Trä- gerschicht 25 übertragen. Die Trägerschicht 25 mit der auf dieser angeordneten Antennenstruktur (nicht dargestellt) wird durch Rotation der Druckwalze 24 kontinuierlich abge- führt. Das Band 26 wird erneut der Edelstahltrommel 11 zuge-

führt, so dass eine weitere Antennenstruktur hergestellt werden kann.

In die Gesamtanlage können weitere Hilfsvorrichtungen einge- baut werden, um das Ausheben der Antennenstrukturen aus dem strukturierten Band zu erleichtern.

Bezugszeichenliste 1 Kathode 2 Stege 3 leitende Abschnitte 4 Substratmetall 5 Restvolumen 6 Kleber 7 Trägerschicht 8 nichtleitende Bereiche 9 Abschnitte 10 quadratische Elektrodenfläche 11 flexible Folie 12 Antennenstruktur 13 Silizium-Mikrochip 14 Edelstahltrommel 15 Elektrolyt 16 Bad 17 Hohlkopfelektrode 18 Achse 19 Umfangsfläche 20 Spülvorrichtung 21 Trockenvorrichtung 22 Walze 23 Abstreifvorrichtung 24 Druckwalze 25 Trägerschicht 26 Band 27 Umlenktrommel 28 Stützwalzen 29 Stützrollen