用于制造多層元件的方法和設(shè)備以及多層元件的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)技術(shù)方案I的前序部分的用于制造具有襯底和與襯底以表面方式連接的至少一個(gè)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的多層元件的方法，根據(jù)技術(shù)方案13的前序部分的用于制造這種多層元件的設(shè)備，以及可通過所述方法獲得的多層元件。
[0002]優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域是制造用于射頻識(shí)別系統(tǒng)的天線(RFID天線)或可借助于層疊制成并具有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的其它多層元件，例如用于電路，通過的是在輥到輥工藝中使用呈帶狀的柔性襯底。
[0003]在制造用于批量應(yīng)用的電氣或電子部件時(shí)，致力于以盡可能低的制造成本提供質(zhì)量良好的所需電氣功能。在一類制造方法中，層疊體被制造為中間產(chǎn)品，方法是將導(dǎo)體箔特別是金屬箔與襯底借助于處于其間的粘結(jié)劑層進(jìn)行連接。接下來，通過在預(yù)期在后期形成導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的那些區(qū)域的邊界處，以例如激光切割、沖裁等適當(dāng)?shù)姆蛛x工藝進(jìn)行切割，來使導(dǎo)體箔結(jié)構(gòu)化。在許多情況下，這涉及形成相對(duì)較大的箔片，其不屬于最終產(chǎn)品，因此必須在可進(jìn)行進(jìn)一步的方法步驟之前，從中間產(chǎn)品被移除。
[0004]歐洲專利EP O 790 123 BI和相應(yīng)的DE 697 34 328 T2描述了從圖案化的金屬箔和襯底制造層疊體的方法，其中通過以預(yù)定圖案在金屬箔與襯底之間引入粘結(jié)劑，來將金屬箔幅層疊到襯底上。所述圖案限定出存在粘結(jié)劑的區(qū)域以及不存在粘結(jié)劑的區(qū)域。接下來，金屬箔被切割成一種圖案，其對(duì)應(yīng)于包含粘結(jié)劑的區(qū)域的邊界?？梢岳缃柚谛D(zhuǎn)沖裁或通過激光切割來進(jìn)行切割。金屬箔的未通過粘結(jié)劑粘附至襯底的那些區(qū)域然后被移除，例如通過抽吸。
[0005]WO 2009/11845 Al公開了通用類型的其它方法。在一個(gè)方法變型的情況下，導(dǎo)體箔被選擇性地緊固至襯底材料，最終產(chǎn)品的形成最終導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所需區(qū)域以及最終產(chǎn)品的導(dǎo)電區(qū)域之間的狹窄區(qū)域借助于粘結(jié)劑連接至襯底，并且箔的預(yù)期在后期被移除的橫向延伸的區(qū)域保持在很大程度上不連接至襯底，使得它們最多在在后期結(jié)構(gòu)化步驟中被移除的周緣區(qū)域中連接至襯底。接下來，通過移除材料使導(dǎo)體箔結(jié)構(gòu)化，方法是從導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所需區(qū)域之間的狹窄區(qū)域以及從預(yù)期在后期從片材移除的較大箔區(qū)域的外周緣移除材料，以便形成導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。此后，不再緊固至襯底的箔片被移除，因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)化操作期間從這些箔片的外周緣被移除的這些箔片的周緣區(qū)域不再將箔片牢固地保持在襯底上。本方法的目標(biāo)之一是避免在粘結(jié)劑材料殘留于最終結(jié)構(gòu)的不導(dǎo)電區(qū)域中時(shí)出現(xiàn)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決問題的方法是提供一種用于制造在開篇處提及的通用類型的多層元件的方法和設(shè)備，其允許以低制造成本在高度的工藝可靠性的情況下制造高品質(zhì)的多層元件。制造出的最終產(chǎn)品預(yù)期在使用期間甚至是在機(jī)械負(fù)載下也具有一貫良好的功能。
[0007]為了解決這些問題，本發(fā)明提供了具有技術(shù)方案I的特征的方法。此外，還提供了具有技術(shù)方案13的特征的設(shè)備。有利的改進(jìn)在從屬技術(shù)方案中給出。所有權(quán)利要求的表述都通過引用構(gòu)成本說明書的內(nèi)容。
[0008]在本方法中，導(dǎo)體箔連接至襯底，通過的是將導(dǎo)體箔在第一區(qū)域中牢固地粘合至襯底，所述第一區(qū)域在最終產(chǎn)品中旨在具有所需的導(dǎo)電導(dǎo)體材料，并且襯底與導(dǎo)體箔之間的局部粘合接觸在橫向延伸的第二區(qū)域中在多個(gè)在延伸的第二區(qū)域內(nèi)分布的粘合區(qū)處形成，所述第二區(qū)域在最終產(chǎn)品上旨在是不導(dǎo)電的?！罢澈蠀^(qū)”在表面區(qū)域中通常是相對(duì)較小的，并且在處于表面區(qū)域中的至少一個(gè)方向上彼此橫向隔開。處于粘合區(qū)之間的是中間區(qū)域，其中與粘合區(qū)相比，沒有粘合力或只有大大降低的粘合力。第一區(qū)域中的堅(jiān)固粘合在這里可特別通過在襯底與導(dǎo)體箔之間建立表面的不間斷的連接來實(shí)現(xiàn)。
[0009]此后，通過沿著第一區(qū)域的邊界切割或分離導(dǎo)體箔來使導(dǎo)體箔結(jié)構(gòu)化，由此從先前鄰接的導(dǎo)體箔加工出在最終產(chǎn)品上形成所需導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的那些區(qū)域。在該結(jié)構(gòu)化操作中，導(dǎo)體箔的與具有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的區(qū)域鄰接的箔片殘留在橫向延伸的第二區(qū)域中。在橫向延伸的第二區(qū)域中，這些箔片最初仍然在依據(jù)指定圖案分布的粘合區(qū)的區(qū)域中附著于襯底或者粘結(jié)劑層。在結(jié)構(gòu)化操作之后，箔片從橫向延伸的第二區(qū)域被移除，并且襯底與導(dǎo)體箔之間的局部粘合接觸在粘合區(qū)的區(qū)域中被釋放。
[0010]對(duì)于本申請(qǐng)而言，“橫向延伸的第二區(qū)域”通常在多個(gè)方向上具有這樣的延伸度，其成倍地大于結(jié)構(gòu)化操作的切割寬度，例如為至少10倍或至少100倍或至少1000倍。橫向延伸區(qū)域的延伸度例如可以在最窄位置處為至少1_，和/或在最寬位置處為至少10_。例如，在沿周緣方向不間斷的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的情況下，如偶而用于天線或線圈的那樣，橫向延伸的第二區(qū)域可以處于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。較大的橫向延伸的第二區(qū)域也可以處于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在相同襯底上彼此間隔開地相鄰定位。通常還存在具有較小橫向尺寸的第二區(qū)域，例如在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的緊密相鄰地延伸的導(dǎo)體軌跡之間。在這些第二區(qū)域中，導(dǎo)體材料可能已經(jīng)在結(jié)構(gòu)化操作中被移除了，例如通過激光燒蝕(借助于激光輻射的材料移除)。
[0011]通過所提出的方法執(zhí)行方式，能可靠地避免由于非所需箔片的未限定的分離而出現(xiàn)的問題。在通過公知層疊方法制造通用類型的多層元件時(shí)，有時(shí)已被證實(shí)的是難以干凈地且不負(fù)面影響制造順序地移除過剩的箔材料。特別地，有時(shí)難以在工藝順序期間的精確限定的時(shí)間點(diǎn)處，在工藝鏈中的精確限定的位置處移除導(dǎo)體材料，比如金屬箔等。由箔片的不受控分離帶來的風(fēng)險(xiǎn)之一是，待移除的箔片的周緣在結(jié)構(gòu)化期間發(fā)生磨損或者覆蓋在仍待加工的區(qū)域之上，因此干擾制造工藝。這類問題在本發(fā)明的方法的情況下得到避免，因?yàn)樵跈M向延伸的第二區(qū)域中(其在最終產(chǎn)品上旨在不再具有任何導(dǎo)體材料)，導(dǎo)體箔最初在粘合區(qū)處仍然保持與襯底連接。
[0012]在延伸的第二區(qū)域內(nèi)的許多分散位置處的部分的局部受到限制的粘合接觸導(dǎo)致可良好定義的最終粘合力，通過它使得被切掉的箔片最初仍然牢固地保持在襯底上。在該粘合力可以通過指定粘合區(qū)在第二區(qū)域內(nèi)的數(shù)量、尺寸、形狀和/或分布而在寬范圍內(nèi)適應(yīng)于當(dāng)前的工藝，以便確保第二區(qū)域中的粘合力遠(yuǎn)低于以之在第一區(qū)域中將導(dǎo)體箔粘合至襯底用于形成導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的粘合力。作為結(jié)果，可靠地避免了在導(dǎo)體箔的結(jié)構(gòu)化仍然正在進(jìn)行的期間發(fā)生的已被切掉的箔片的意外分離或這類箔片的位移。只有在足夠強(qiáng)大的作用力在后期移除箔片期間作用于箔片時(shí)，它們才能從粘合區(qū)分離，從而被釋放。切掉的箔片在延伸的第二區(qū)域中的粘合區(qū)處的局部附著還具有以下作用，即確保在從襯底進(jìn)行所限定的移除步驟之前，材料不能以未限定的方式進(jìn)入設(shè)備，并在那里潛在地產(chǎn)生干擾。
[0013]在使用處于其間的粘結(jié)劑層來連接襯底與導(dǎo)體箔的實(shí)施例的情況下，還可以制造層疊的多層元件(層疊體)，其具有機(jī)械承載能力，其足以在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的區(qū)域中以及不導(dǎo)電的第二區(qū)域中滿足預(yù)期用途。在以常規(guī)方式制造的層疊體的情況下，可能的情況是，在最終產(chǎn)品上，不導(dǎo)電的第二區(qū)域比起導(dǎo)體結(jié)構(gòu)粘合至襯底的那些第一區(qū)域，在機(jī)械性能上不穩(wěn)定得多，并且承受載荷的能力更低。作為結(jié)果，可能在進(jìn)一步處理中出現(xiàn)困難。例如如果具有柔性RFID天線的應(yīng)答器元件被緊固至一件服裝，則沒有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的不太穩(wěn)定的區(qū)域通常會(huì)帶來最高的風(fēng)險(xiǎn)，即永久的動(dòng)態(tài)的材料疲勞，其結(jié)果是形成裂紋或發(fā)生斷裂，并且最后可能造成RFID天線的功能不可操作性。這可能導(dǎo)致有限的壽命。另一方面，如果在最終產(chǎn)品上，具有粘結(jié)劑層的區(qū)域仍然存在于第二區(qū)域中，則作為結(jié)果可以獲得第二區(qū)域的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0014]所述方法可以被實(shí)施成使得，橫向延伸的第二區(qū)域中的粘合區(qū)形成均勻或不均勻的點(diǎn)狀圖案或者均勻或不均勻的線狀圖案。在許多變型中，粘合區(qū)的空間分布基本上是均勻的，但是也可以是不均勻的，以便例如在粘合區(qū)的較高空間密度的區(qū)域之間，存在粘合區(qū)的較低密度的可更容易拆卸的區(qū)域。粘合區(qū)常常在至少一個(gè)方向上具有橫向延伸度，其小于相鄰粘合區(qū)之間在相應(yīng)方向上的橫向距離。點(diǎn)狀粘合區(qū)在數(shù)學(xué)意義上不是點(diǎn)狀的，而是具有橫向延伸度和相應(yīng)的位置，以在第二區(qū)域內(nèi)局部地所需粘合力。點(diǎn)狀粘合區(qū)沿周緣方向在所有側(cè)邊上被不能粘合或者只能略微粘合的中間區(qū)域環(huán)繞。點(diǎn)狀粘合區(qū)可以例如具有圓形、橢圓形或多邊形截面。線狀粘合區(qū)可以定位成彼此平行或彼此交叉，以便例如形成柵格狀矩形圖案或菱形圖案。線狀粘合區(qū)的線寬沿著線條可以是均勻的或變化的。粘合區(qū)在橫向延伸區(qū)域內(nèi)的面積比，即粘合區(qū)在橫向延伸的第二區(qū)域中的總面積與橫向延伸的第二區(qū)域的總面積之間的比值，可根據(jù)需要設(shè)定。在典型實(shí)施例的情況下，面積比為大約2%?大約80%，特別為大約5%?大約50%。不粘合或只欠佳地粘合的中間區(qū)域的總面積因此通常大于粘合區(qū)的總面積。
[0015]在優(yōu)選實(shí)施例的情況下，導(dǎo)體箔與襯底借助于處于其間的粘結(jié)劑層連接。相應(yīng)的設(shè)備因此具有至少一個(gè)粘結(jié)劑施加裝置。借助于粘結(jié)劑或粘結(jié)物質(zhì)的連接在許多情況下對(duì)于襯底和導(dǎo)體箔來說是特別無害的。此外，通常能夠在高生產(chǎn)率的情況下以相對(duì)較低的成本建立連接。替代地或附加地，可以使用其它適當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)。
[0016]存在用于形成粘結(jié)劑層的各種可能性。
[0017]在一些實(shí)施例的情況下，在所述導(dǎo)體箔與所述襯底連接之前，將橫向結(jié)構(gòu)化的粘結(jié)劑層施加至所述襯底或所述導(dǎo)體箔，粘結(jié)劑在所述第一區(qū)域中施加在整個(gè)表面區(qū)域之上，并在橫向延伸的第二區(qū)域中依據(jù)指定圖案被部分地施加以形成所述粘合區(qū)。在形成粘合區(qū)的區(qū)域之間不施加粘結(jié)劑，因此在那里導(dǎo)體箔或襯底在粘結(jié)劑施加期間保持沒有粘結(jié)劑。該方法的突出特點(diǎn)是特別低的粘結(jié)劑消耗。
[0018]為了形成橫向結(jié)構(gòu)化的粘結(jié)劑層，例如可以使用類似于噴墨印刷的噴射印刷工藝。該數(shù)字印刷工藝在設(shè)計(jì)待施加的粘結(jié)劑的橫向結(jié)構(gòu)化圖案時(shí)提供高度的靈活性，并且可用在特別是使用低粘度的粘結(jié)劑時(shí)。若合適，為此目的可以稀釋粘結(jié)劑。也可以通過柔版印刷工藝來施加粘結(jié)物質(zhì)的圖案，也就是說，通過幅材供給旋轉(zhuǎn)