Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine KlebstoffZusammensetzung enthaltend: ein Bindemittel enthaltend ein organisches Polymer oder mehrere verschiedene organische Polymere, elektrisch leitfähige Partikel, eine Verwendung einer solchen KlebstoffZusammensetzung sowie ein Sicherheitsund/oder Wertdokument enthaltend eine solche

KlebstoffZusammensetzung .

Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung.

Sicherheits- und/oder Wertdokumente, wie beispielsweise Personalausweise, Reisepässe, ID-Karten,

Zugangskontrollausweise, Visa, Tickets, Führerscheine, Kraftfahrzeugpapiere, personalisierte Wertpapiere

Kreditkarten, oder personalisierte Chipkarten, weisen zunehmend elektronische Schaltkreise, und sonstige aktive und passive elektronische Bauelemente, wie beispielsweise integrierte Halbleiter (ICs) , aber auch Chipmodule,

Displays, Batterien, Spulen, Kondensatoren,

Kontaktstellen, usw., auf. In diesem Zusammenhängen ist es oft notwendig, auf oder innerhalb des Sicherheitsund/oder Wertdokumentes leitfähige Strukturen (elektrische Leitungen) , beispielsweise Leiterbahnen,

einzurichten, welche elektronische Komponenten miteinander elektrisch verbinden oder auch eigenständige Funktionen innerhalb eines Schaltkreises ausüben. Letzteres ist beispielsweise im Falle einer RFID Antenne gegeben.

Die Kontaktierung zwischen Kontaktbereichen eines

Schaltkreises und zugeordneten Kontaktbereichen der elektrischen Leitungen kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Besonders in den Fällen, wo der Schaltkreis als nackter Chip, und nicht als Modul, in das Sicherheitsund/oder Wertdokument integriert wird, geschieht dies typischerweise in dem sogenannten Flip-Chip Verfahren.

Dabei werden die Kontaktstellen des Schaltkreises mit den Kontaktstellen der elektrischen Leitungen mittels eines Isotropie Conductive Adhesive (ICA) oder Anisotropie Conductive Adhesive (ACA) elektrisch kontaktiert und mechanisch verbunden, oder mittels eines NCA (Non

Conductive Adhesive) mechanisch so verbunden, dass nur zwischen den Bumps/Pads der Chips und der

Substratmetallisierung eine elektrisch leitfähige

Kontaktierung erfolgt. ICAs und ACAs enthalten im

Wesentlichen eine polymere Bindermatrix mit elektrisch leitfähigen Partikeln. NCA' s sind nicht leitfähige

Materialien (allgemeiner Kommentar: NCA' s sind elektrisch nicht leitfähige Materialien, d.h. sie sind nicht mit elektrisch leitfähigen Partikeln gefüllt. Diesbezüglich lassen sich in die Matrix des Klebers geeignete leitfähige Partikel einfacher einbauen, es gibt damit geringere „Störungen" und „Überlagerungseffekte" als mit den bei ICA und NCA für die Leitfähigkeit verantwortlichen Partikeln. ICAs leiten Strom nach Aushärtung der Klebverbindung in alle drei Raumrichtungen, während ACAs den Strom nur in eine Raumrichtung leiten, nämlich zwischen den einander gegenüberliegenden Kontaktbereichen des Schaltkreises und der elektrischen Leitungen. ICAs und ACAs können als

Pasten aber auch als Filme vorliegen. Die

KlebstoffZusammensetzungen müssen per se nicht

notwendigerweise leitfähig sein. Die elektrisch leitfähige Verbindung kann nämlich auch erst im Zuge der Herstellung der Klebeverbindung, meist durch kombinierte Anwendung von Druck und Temperatur, entstehen. Dies ist insbesondere bei ACAs der Fall, da dabei Druck in Richtung einer

Verbindunglinie einander zugeordneter und elektrisch zu kontaktierender Kontaktbereiche ausgeübt wird. Beide, ICAs und ACAs sind in vielen Varianten aus dem Stand der

Technik bekannt. Lediglich als Beispiele seien genannt WO 2006/055161 und US 6,592,783.

Die insofern bekannten KlebstoffZusammensetzungen haben lediglich die Funktion, sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Verbindung zwischen einander zugeordneten Kontaktbereichen herzustellen.

Insbesondere bei Sicherheits- und/oder Wertdokumenten mit integrierten Schaltkreisen stellt sich das Problem, dass insbesondere die Schaltkreise empfindlich gegenüber der Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung sind, sei es im IR-Bereich, dem sichtbaren Bereich, oder dem

Röntgenbereich. Eine solche Einstrahlung kann einerseits im Zuge der Herstellung des Sicherheits- und/oder

Wertdokumentes stattfinden, beispielsweise bei der

Personalisierung mittels Lasergravur. Weiterhin kann eine solche Einstrahlung von einer unbefugten Person bewirkt werden, beispielsweise mit dem Ziel der Zerstörung der Funktionalität des Schaltkreises oder der Ausforschung des Schaltkreises, letzteres beispielsweise um eine

Chipstruktur des Schaltkreises zu evaluieren. Zwar kann ein Schutz gegen solche Einstrahlungen durch Abdeckung mit für die Strahlung intransparenten Folien, Lacken oder sonstigen Beschichtungen erfolgen, dies ist aber nicht immer praktikabel.

Es wäre daher wünschenswert, einen Schutz eines in ein Sicherheits- und/oder Wertdokument integrierten

Schaltkreises vor Einstrahlung elektromagnetischer

Strahlung einzurichten, ohne dass hierzu separate

Maßnahmen erforderlich sind.

Technisches Problem der Erfindung

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zu

Grunde, eine KlebstoffZusammensetzung zur elektrischen

Kontaktierung anzugeben, welche zugleich eine Funktion als Schutz gegen Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise zum Zwecke der Analyse oder Zerstörung der kontaktierten elektrischen Komponenten im Bereich der Kontakte, umfasst.

Grundzüge der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung eine KlebstoffZusammensetzung enthaltend: ein Bindemittel enthaltend ein organisches Polymer oder mehrere

verschiedene organische Polymere, elektrische

Leitpartikel, und/oder elektromagnetische Strahlung absorbierende oder reflektierende elektrisch leitfähige oder nicht-leitfähige Partikel.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass im Bereich der mittels der KlebstoffZusammensetzung kontaktierten

Kontakte zu Manipulations-, Observations- oder

Zerstörungszwecken eingestrahlte elektromagnetische

Strahlung absorbiert oder reflektiert wird und so solche zu solchen Zwecken ergriffene Maßnahmen ohne Erfolg bleiben.

Bei der KlebstoffZusammensetzung kann es sich insbesondere um ein ACA oder ICA handeln. Die KlebstoffZusammensetzung kann neben den

elektromagnetische Strahlung absorbierenden oder

reflektierenden elektrisch leitfähigen oder nicht- leitfähigen Partikel auch im Rahmen der ACA und ICA

Technologien übliche und von besagten Partikeln

verschiedene elektrische Leitpartikel enthalten. In dem Fall, dass es sich bei den elektromagnetische Strahlung absorbierenden oder reflektierenden Partikeln um

elektrisch leitfähige Partikel handelt, können weitere hiervon verschiedene Leitpartikel aber auch abwesend sein. Das Bindemittel enthält vorzugsweise ein Polymer aus der Gruppe bestehend aus „Epoxy, Acryl, Methacryl, Polyester, Novolac, Phenoxy, und Mischungen oder Copolymere solcher Polymere" oder besteht hieraus. Das Bindemittel kann insbesondere eine Mischung aus einem Epoxypolymer und einem thermoplastischen Polymer aus der Gruppe bestehend aus „Acryl, Methacryl, (ungesättigte) Polyester, Novolac, Phenoxy, und Mischungen oder Copolymere solcher Polymere" enthalten oder hieraus bestehen. Generell sind alle dem Fachmann einschlägig bekannten Bindemittelsysteme

einsetzbar und sowohl vernetzende als auch

thermoplastische Systeme sind denkbar.

Die leitfähigen Partikel (sowohl die elektromagnetische Strahlung absorbierenden oder reflektierenden Partikeln, als auch hiervon eventuell verschiedenen elektrischen Leitpartikel) können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus „Kohlenstoffpartikel und Metallpartikel, insbesondere Partikel aus Metallen der Haupt-, Neben- und Übergangsgruppe der 5., 6. und 7. Periode des

Periodensystems der Elemente. Diese Elemente besitzen in der Regel mit steigender Ordnungszahl einen erhöhten

Abschwächungskoeffizienten für Röntgenstrahlen (Vgl.

Handbook of Chemistry and Physics, 86th Edition 2005-2006, Kapitel 10-234 ff.). Namentlich erwähnt seien Blei,

Silber, Kupfer, Gold, Indium, Zinn, Antimon, Zink, Platin, Palladium, Eisen, Wolfram, Wismuth, Molybdän, Gadolinium und Legierungen solcher Metalle, sowie Partikel bestehend aus einem Kern sowie einem Mantel aus einem der

vorstehenden Materialien". Vorzugsweise haben die elektrischen Leitpartikel einen mittleren volumengewichteten Partikeldurchmesser im

Bereich von 2 bis 40 μι , insbesondere von 3 bis 20 pm. Die elektromagnetische Strahlung absorbierenden oder

reflektierenden elektrisch leitfähigen oder nicht- leitfähigen Partikel haben typischerweise mittlere

volumengewichtete Partikeldurchmesser im Bereich von 0,01 bis 2 um, insbesondere von 0,1 bis 1 um, im Falle der leitfähigen Partikel und von 0,01 bis 40 um, insbesondere von 0,1 bis 10 um.

Interessant im Rahmen der Erfindung sind auch nicht leitfähige Partikel, die fein verteilt in der Bindermatrix die leitfähigen Partikel umhüllen. Bevorzugt sollten die nicht leitfähigen Partikel aus Oxiden, Sulfoxiden,

Silikaten, Boraten, Vanadaten, Sulfaten, Phosphaten oder Halogeniden der Haupt-, Neben- und Übergangsgruppe der 5., 6. und 7. Periode des Periodensystems der Elemente

bestehen. Namentlich erwähnt seien BaTi0 ₃ , BaS0 ₄ Ti0 ₂ , Pb0 ₂ , oder Ni ₂ 0 ₃ . Das Größenverhältnis der

Partikeldurchmesser zwischen leitfähigen und nicht

leitfähigen Kleberbestandteilen sollte > 2:1, besser > 5:1 sein. Nichtleitfähige NIR bzw. IR-absorbierende Materialen können auch organischer Natur sein. Beispiel wären

Lumogen® IR 788 und Lumogen® IR 765 (BASF) oder S 2058 und S 2007 (FEW) sowie hochkondensierte, ausgedehnte

aromatische π-Elektronensysteme, wie Pentarylenbis (di- carboximid) [A] , Quaterrylenedicarboximid [B] , oder

Octarylendicarboximid [C]

Bevorzugt ist es, wenn die Zusammensetzung einen thermisch aktivierbaren Vernetzungskatalysator enthält. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung einer erfindungsgemäßen KlebstoffZusammensetzung zur

Kontaktierung eines Schaltkreises mit elektrischen

Leitungen, wobei ein Substrat mit den elektrischen

Leitungen versehen wird, wobei Kontaktbereiche des

Schaltkreises und/oder der elektrischen Leitungen mit der KlebstoffZusammensetzung kontaktiert werden, wobei die Kontaktbereiche der elektrischen Leitungen und die

Kontaktbereiche des Schaltkreises mit der Maßgabe

übereinander angeordnet werden, dass die

KlebstoffZusammensetzung dazwischen liegt, und wobei die Kontaktbereiche der elektrischen Leitungen und die

Kontaktbereiche des Schaltkreises Druck und/oder Wärme ausgesetzt werden, wobei die KlebstoffZusammensetzung ausgehärtet wird.

Die Erfindung lehrt schließlich ein Sicherheits- und/oder Wertdokument mit einem Substrat enthaltend elektrische Leitungen mit Kontaktbereichen sowie zumindest einen

Schaltkreis mit Kontaktbereichen, wobei die

Kontaktbereiche der Leitungen mit zugeordneten

Kontaktbereichen des Schaltkreises mittels einer

erfindungsgemäßen KlebstoffZusammensetzung elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.

Im Einzelnen sind die folgenden Varianten möglich.

Während als Substrat grundsätzlich jedes beliebige

Material in Frage kommt, ist es im Rahmen von Sicherheits- und/oder Wertdokumenten bevorzugt, wenn es sich um ein organisches Polymer, vorzugsweise ausgewählt aus der

Gruppe bestehend aus "PC ( Polycarbonat, insbesondere

Bisphenol A Polycarbonat), PET

(Polyethylenglykolterephthalat) , PET-G, PET-F, PETix, PMMA (Polymethylmethacrylat ) , ABS (Acrylnitril-Butadien-

Styrol), PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PI (Polyimid oder Poly-trans-Isopren) , PVC (Polyvinylchlorid) und

Copolymere solcher Polymere", handelt. Insbesondere PC ist bevorzugt auf Grund seiner in diesem technologischen

Bereich bekannten vorteilhaften sonstigen Eigenschaften.

Dann kann das Substrat beispielsweise eine Folie oder ein Folienverbund eines Sicherheits- und/oder Wertdokumentes, insbesondere eines Personalausweises, Reisepasses, einer ID-Karte, eines Zugangskontrollausweises, Visums, Tickets, Führerscheines, Kraftfahrzeugpapiers, personalisierten Wertpapiers, einer Kreditkarte, oder personalisierte

Chipkarten, sein. Grundsätzlich kann mit leitfähigen Schichten eine

beliebige elektrische Funktion realisiert werden. So können beispielsweise Leiterbahnen zur „drahtgebundenen" Übertragung von elektrischen Signalen und/oder

elektrischer Energie ausgebildet und gestaltet sein. Es kann sich bei einer leitfähigen Schicht aber auch um eine Spulenstruktur, genauer gesagt Antennenstruktur handeln, insbesondere eine Antennenstruktur, die Teil eines RFID Schaltkreises ist. Typische Schichtdicken einer Beschichtung mit der

erfindungsgemäßen KlebstoffZusammensetzung liegen im Bereich von 0,5 - 100 pm, insbesondere 5 - 50 μπι, meist 10 - 30 m .

Gut geeignete Bindemittel sind beispielsweise in den

Literaturstellen WO 2006/055161 AI oder WO 96/00969 beschrieben .

Geeignete fertige per se leitfähige Zubereitungen, welchen die erfindungsgemäß eingesetzten elektromagnetische

Strahlung absorbierenden oder reflektierenden Partikel zugesetzt werden können, sind beispielsweise einschlägig bekannte Zubereitungen wie Conductor Paste DuPont 5029 oder 5028 oder 5033. Diese enthalten bereits Leitpartikel. Die Aufbringung der KlebstoffZusammensetzung kann mit allen einschlägig bekannten Druckverfahren (z.B. Durch-, Tief-, Hoch- und Flachdruck aber auch Tintenstrahldruck, insbesondere Siebdruck) erfolgen. Aber auch andere in der Beschichtungstechnologie üblichen Aufbringungsverfahren, wie Spritzen, Streichen, Rakeln, Tauchen, etc. sind einsetzbar. Bevorzugt sind Siebdruck und Schablonendruck.

Die elektromagnetische Strahlung absorbierenden oder reflektierenden Partikel, ggf. zusätzlich zu hiervon verschiedenen Leitpartikel, können in der

KlebstoffZusammensetzung mit 1 bis 70 Gew.-%, insbesondere 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 30 Gew.-%, zugegen sein, bezogen auf das Gesamtgewicht der

KlebstoffZusammensetzung. Die Absorption und/oder Reflektion elektromagnetischer Strahlung kann im IR-Bereich, im sichtbaren Bereich, im UV-Bereich, und/oder im Röntgenbereich erfolgen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines lediglich eine Ausführungsform darstellenden Beispiels näher erläutert .

Beispiel 1: ICA mit elektromagnetische Strahlung

absorbierenden Partikeln

Eine handelsübliche KlebstoffZusammensetzung,

beispielsweise ein ICA, wird mit elektromagnetische

Strahlung absorbierenden Partikeln, beispielsweise Carbon Black (Ruß) , ausgestattet, und zwar vorzugsweise mit 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Die

mittlere Partikelgröße beträgt vorzugsweise unter 0,2 pm. Durch das Carbon Black absorbiert die

KlebstoffZusammensetzung elektromagnetische Strahlung über einen weiten Wellenlängenbereich des sichtbaren und NIR- Lichtes. Wird nunmehr eine mittels dieser

KlebstoffZusammensetzung kontaktierte Struktur mit

intensiver elektromagnetischer Strahlung in dem genannten Wellenlängenbereich bestrahlt, so ist die Struktur im

Bereich der KlebstoffZusammensetzung abgeschirmt und so gegen eine „Lichtattacke" geschützt. Mit der Wahl dieses Materials für die Partikel in der angegebenen Menge werden keine Kurzschlüsse in der Anisotropie der

KlebstoffZubereitung erzeugt. Beispiel 2: ACA mit elektromagnetische Strahlung (diffus) reflektierenden Partikeln Eine handelsübliche KlebstoffZusammensetzung,

beispielsweise ein ACA, wird mit einer elektrisch nicht leitenden Partikelspezies, beispielsweise einem Pigment, insbesondere einem Weißpigment, wie z.B. Titanoxid (T1O2) ausgestattet, und zwar vorzugsweise mit 7 Gew.-%, bezogen auf die GesamtZusammensetzung. Die mittlere Partikelgröße beträgt vorzugsweise unter 1,0 μπι. Durch das Weißpigment reflektiert die KlebstoffZusammensetzung

elektromagnetische Strahlung über einen weiten

Wellenlängenbereich des sichtbaren und NIR-Lichtes. Wird nunmehr eine mittels dieser KlebstoffZusammensetzung kontaktierte Struktur mit intensiver elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise intensiver, kohärenter

Strahlung, beispielsweise Laserlicht, in dem genannten Wellenlängenbereich bestrahlt, so ist die Struktur im Bereich der KlebstoffZusammensetzung auf Grund der

Reflexion dieser Strahlung abgeschirmt und so gegen eine „Lichtattacke" geschützt. Mit der Wahl beispielsweise dieses Materials für die Partikel und beispielsweise in der angegebenen Menge wird sichergestellt, dass die

KlebstoffZubereitung nicht elektrisch isolierend wird.

Beispiel 3: ACA mit Röntgenstrahlung absorbierenden

Partikeln Eine handelsübliche KlebstoffZusammensetzung, beispielsweise ein ACA, wird elektromagnetische Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, absorbierenden Partikeln, beispielsweise mit Pb, Pb0 ₂ , BaS0 ₄ oder Ni ₂ 0 ₃ Partikel, ausgestattet, und zwar vorzugsweise mit 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung . Die mittlere Partikelgröße beträgt vorzugsweise unter 1,0 μιη. Durch diese Partikel absorbiert die KlebstoffZusammensetzung Röntgenstrahlung. Wird nunmehr eine mittels dieser KlebstoffZusammensetzung kontaktierte Struktur mit Röntgenstrahlung bestrahlt, beispielsweise um eine darunter liegende Chipstruktur (Bumps etc.) zu betrachten, so ist die Struktur im Bereich der KlebstoffZusammensetzung auf Grund der Absorption dieser Strahlung abgeschirmt und es ist lediglich ein „schwarzer" Fleck bei einer Auswertung einer

Röntgenaufnahme des Bereiches erkennbar.

Beispiel 4: ACA mit Mikrowellen-induzierbaren Stoffen

Der Kleber, insbesondere ein ACA, wird mit Nano-Ferrit- Teilchen oder Kern-Schale Partikeln (beispielsweise CdSe- Kern/ZnS-Schale) versetzt. Wenn nun Mikrowellen

entsprechender Energiedichte appliziert werden, erfolgt in der Regel eine irreparable Schädigung des Chips, da metallische Flächen besonders Mikrowellen-sensitiv sind. Sind dem Kleber die o.g. Nanoteilchen zugesetzt, so absorbieren diese ebenfalls die Energie und unterlaufen dabei eine StoffUmwandlung, die zu einer Größenveränderung führt. Aufgrund der Größenänderung weisen die Nanopartikel ein differenziertes Absorptions- bzw. Lumineszenzverhalten auf. Diesen Effekt nennt man Größenquantifizierungsef Die Kombination von Nanoferriten mit Nano-Kern-Schale Partikeln dürfte dabei sehr sensitiv sein.

In dieser Ausführungsform wird neben ggf. einem Schutz des Schaltkreises bzw. seiner Kontaktstellen auch ein Mittel zum Nachweis von Angriffen mit Mikrowellen geschaffen. Denn die Größenänderung in Verbindung mit dem

Größenquantifizierungseffekt ermöglicht es, anhand der so geänderten Absorptions- bzw. Lumineszenzeigenschaften eine Mikrowellenexposition nachzuweisen. Auch wenn die

vorstehende Schutzfunktion nicht erfüllt werden sollte, so ermöglicht diese Ausführungsform zumindest den Nachweis eines Manipulationsversuches mit Mikrowellen. Dadurch werden auch unberechtigte Reklamationen von Personen, welche absichtlich einen Defekt durch

Mikrowellenexposition hervorufen und dann einen

technischen Defekt und Gewährleistungsansprüche behaupten, aufgedeckt .