WO2012019713A1 - Folienelement - Google Patents

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WO2012019713A1 PCT/EP2011/003778 EP2011003778W WO2012019713A1 WO 2012019713 A1 WO2012019713 A1 WO 2012019713A1 EP 2011003778 W EP2011003778 W EP 2011003778W WO 2012019713 A1 WO2012019713 A1 WO 2012019713A1
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conductor track
film element
parallel
conductor
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PCT/EP2011/003778
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Sascha Mario Epp
John Anthony Peters
Ulrich Schindler
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OVD Kinegram AG
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Definitions

  • the invention relates to a film element with a dielectric carrier layer and at least one arranged on the carrier layer, electrically conductive layer, and a method for producing such a film element.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Coating by applying a current flow in an electrolyte containing a dissolved coating metal is deposited on the conductive layer.
  • DE-A-102006029397 describes a plastic carrier film with a plastic carrier film arranged thereon
  • Layer composite in the area of the security element shows an orange peel effect in such a way that the security element appears wavy on its entire surface. This problem is caused by tempering the carrier film before
  • the invention is based on the object of specifying an improved film element and a method for producing such a film element.
  • a film element comprising a dielectric carrier layer which spans an xy plane of a Cartesian coordinate system having an x-axis, a y-axis and a z-axis, and at least one electrically conductive layer arranged on the carrier layer, in the in a frame-shaped region of the film element, which is formed by the surface of a larger, outer rectangle with each parallel to the x-axis or y-axis extending sides, from which the surface of a smaller, inner
  • a method for producing a film element comprising the steps: providing a dielectric support layer, which is an xy plane of a Cartesian
  • Coordinate system spans with an x-axis, a y-axis and a z-axis, wherein a mechanical property of the carrier layer along the x-axis and the y-axis is different; Applying at least one electrically conductive layer to a surface of the carrier layer; and forming a conductor track in the at least one electrically conductive layer in a frame-shaped region of the film element, which is formed by the surface of a larger, outer rectangle with sides parallel to the x-axis or y-axis, from which the surface of a smaller, inner rectangle with the same orientation as the outer rectangle is recessed, wherein the frame-shaped portion is divided into two parallel to the x-axis and two parallel to the y-axis frame sections, each of a limiting side of the outer rectangle and one of the delimiting side of outer edges of immediately adjacent and parallel side of the inner rectangle are limited and subdivide the conductor into conductor track sections, such that at least one conductor track section, seen parallel to the z-axi
  • One or more trace portions may be associated with a particular frame portion.
  • One aspect of the invention is based on the known fact that an industrially produced carrier layer in the form of a plastic film usually has two excellent directions in a plane spanned by the carrier layer, the so-called main relaxation directions in which the
  • Carrier layer has very different mechanical properties.
  • One of these two excellent directions for plastic films can be the
  • Direction of rotation which corresponds to a production direction in which the film is moved during its production.
  • the other excellent direction at Plastic films preferably runs transversely to the direction of travel.
  • the running direction is referred to as the longitudinal direction or machine direction ("Machine Direction", abbreviated to MD) and the direction preferably perpendicular thereto as the transverse direction ("Transverse Direction", abbreviated TD).
  • MD longitudinal direction or machine direction
  • Transverse Direction Transverse Direction
  • Alignment of the paper fibers refers parallel to the direction of the paper machine.
  • BOPP Biaxially Oriented Polypropylene.
  • the conductor track which is z. B. forms a copper antenna coil, on the major part of its length the Haupttrelaxationsraumen.
  • the extent to which this waviness appears depends on the thickness of the carrier layer, the thickness of the conductive layer and the exact course of the conductor track on the carrier layer. With sufficiently thick carrier films with more than 300 .mu.m, preferably more than 500 .mu.m thick thickness due to the stability of the films no or only slightly pronounced, tolerable waves. However, if the layer thickness of the carrier layer lies in a range of less than 300 ⁇ m, the ripple appears disturbing. Depending on the thickness of the carrier layer, the waviness is also influenced by the thickness of the conductive layer applied to the carrier layer. If the thickness of the conductive layer is relatively large compared to the carrier layer, the resulting ripple is comparatively strong, i. the ripple appears to a high degree.
  • the resulting ripple is comparatively small, i. the ripple appears to a small extent. This is due to the fact that a conductive layer thick relative to the carrier layer has a high mechanical stability and thus generates undesirable mechanical stresses between the carrier layer and conductive layer, which interfere during or after the lamination disturbing appearance. The thicker and more stable the support layer is relative to the conductive layer deposited thereon, the lower the level during or after lamination
  • ripple For example, the waviness of a carrier layer with a thickness of about 300 .mu.m, to which a conductive layer having a thickness of about 10 .mu.m is applied, is only slightly noticeable. For example, however, the resulting ripple of a carrier film with about 50 pm thickness, to which a conductive layer is applied with about 10 pm thickness, more noticeable.
  • This phenomenon is that stress states between the carrier layer and the at least one electrically conductive layer arranged thereon, in particular the one or more conductor tracks, in the As a result, relaxation of the material of the carrier layer occurs, which, however, can not follow the material of an overlying electrically conductive layer, which leads to the observed ripple.
  • the film element according to the invention is now distinguished from conventional film elements in that an essential part of at least one conductor track section of the conductor track, preferably more than 50% of its length, does not extend in the main relaxation directions of the carrier layer but in directions deviating therefrom, ie. H. at an angle to the
  • Temperatures in a range of about 100 ° C or more exposed, for example, during a lamination process, for arranging further film layers on the film element or when connecting a chip module with the formed as an antenna coil, is characterized by
  • Another aspect of the invention is based on an increase in the track length resulting from the predominantly oblique course of the track with respect to the x-axis and the y-axis.
  • the conductor track with the increasing electrical resistance of the conductor corresponds, if the conductor as an antenna, for. B. a transponder antenna for RFID tags, is formed, a lowering of the quality factor Q, also called Schwingnikgüte or Q-factor ("Q-value")., While especially in a double-sided antenna a very high quality factor in the range Q> 30 is for certain
  • the film element according to the invention offers greater design freedom in finding an antenna layout which is optimally adapted to the respective application than a conventional film element. It is to be regarded as favorable that an oblique, z. B. curved, conductor track guide has no significant change in the inductance of the conductor track.
  • the film element according to the invention is particularly suitable for
  • Mass-produced products such as RFID tags, credit cards, smart cards, passport books and the like, which require cost-effective production in a small footprint
  • At least one electrode surface which is electrically connected to the conductor track is formed in the at least one electrically conductive layer.
  • the at least one electrode surface may serve as a contact point for a chip module and / or as a via-contact point to an electrode surface arranged on the opposite surface of the carrier layer.
  • the layer thickness of the carrier layer is preferably between 12 and
  • the carrier layer here preferably consists of a plastic film such as a PET, PET-G, PVC, PC, PP, PS, PEN, ABS, or a BOPP film, of synthetic paper or a laminate composite of two or more such layers
  • PET-G PET with glycol
  • PVC polyvinyl chloride
  • PC polycarbonate
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • PEN polyethylene naphthalate
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • the carrier layer to be multilayered and to consist, for example, of a plastic film and one or more decorative layers.
  • the film element according to the invention preferably has a substantially rectangular shape and the y direction corresponds to the direction of the longer dimension of the carrier layer.
  • the layer thickness of the electrically conductive layer is preferably between 1 and 30 ⁇ m, more preferably between 8 and 20 ⁇ m.
  • the layer thickness of the electrically conductive layer may in this case be constant or not constant.
  • the at least one electrically conductive layer is preferably composed of layers or contains a metallic, electrically conductive material, for example aluminum, copper, silver, chromium, gold or a
  • the frame-shaped region forms a circumferential, self-contained corridor, preferably the
  • the at least one conductor track section is at least 80%, preferably at least 90%, of its length oblique to the x-axis and the y-axis runs.
  • the undesirable waviness of the film element negatively correlates with the portion of the conductor track in which the conductor does not run along the main relaxation directions; in other words, the greater the ratio of the sum of the sections in which the track runs obliquely to the x-axis and the y-axis, to the total length of the track, the lower the waviness forming on the film element.
  • the at least one conductor track section in its inclined portion wave or zigzag, z.
  • the at least one conductor track section forms a track pattern that consists of a plurality of similar, interconnected individual elements
  • the y-direction indicates the machine direction of the carrier layer and the x-axis indicates the transversely extending transverse direction of the carrier layer.
  • Properties such as birefringence or dichroism can be determined.
  • the modulus of elasticity short: modulus of elasticity, tensile strength, elongation at break, elongation at break or impact resistance, but also the thermal instability or shrinkage on average significantly deviating measured values.
  • the mechanical property is a deformation behavior such as a compressive or tensile strength, an internal stress in the material of the carrier layer or a relaxation behavior, e.g. B. a stress relaxation, in particular a occurring during a thermal treatment at elevated temperatures relaxation of the material of the carrier layer, for. B. during a
  • the conductor strip comprises a coil, in particular as an electromagnetic coupling element, for. B. an antenna, serving coil forms, wherein at least one turn of the coil rotates the inner rectangle.
  • the coil preferably has 1 to 10, more preferably 1 to 4 turns. There is one turn of the coil in each case in four
  • Divided conductor sections which extend over each one of the frame sections.
  • the length of a first side of the inner rectangle is at least 50%, preferably at least 60%, the length of a side of the outer rectangle parallel thereto, and the length of a side of the inner perpendicular to the first side of the inner rectangle Rectangles is at least 70%,
  • the frame-shaped region forms a narrow circumferential surface band, in which the conductor track is arranged.
  • the length of a first side of the inner rectangle is in the range of 30 to 40 mm and the length of a side of the outer rectangle parallel thereto is in the range of 45 to 55 mm. It is further preferable that the length of a side of the inner rectangle perpendicular to the first side of the inner rectangle is in the range of 60 to 70 mm and the length of a side of the outer rectangle parallel thereto is in the range of 75 to 85 mm. It is further preferred if the circumferential surface band formed by the frame-shaped region has a width in the range of 5 to 10 mm.
  • the film element comprises a first electrically conductive layer, in which a first conductor track is formed in the frame-shaped region of the film element, and a second electrically conductive layer, in which a second conductor track is formed in the frame-shaped region.
  • the carrier layer is arranged between the first and second electrically conductive layer.
  • the first and the second conductor track are coupled to one another to form an antenna structure, preferably by a through-connection penetrating the carrier layer.
  • Track section of the first and second conductor track has the said oblique course.
  • the coupled first and second conductor tracks preferably form a coil, in particular a serving as an antenna coil, z. B. an antenna of an RFID transponder.
  • a first and a second electrode surface are formed, each with the first and / or second
  • Conductor are electrically connected.
  • the first and the second conductor track are preferably connected to one another via at least one electrically conductive through-connection through the carrier layer and / or capacitively or inductively coupled to one another.
  • a first, coil-shaped interconnect may comprise two turns and a second, coil-shaped interconnect may comprise one turn, wherein Winding of the second conductor track, seen parallel to the z-axis, runs between the two turns of the first conductor track and overlaps them from both sides.
  • the preferably first conductor track preferably has a conductor track width of 0.5 to 5 mm, more preferably 1 to 2 mm. It is possible that the width of the first conductor track is greater than or equal to or smaller than the width of the second conductor track. For example, a reduction of the overlapping area between the first and second conductor track can be achieved by a reduction of the conductor track width of the second conductor track. In this way, electrical properties such as the capacitance C or the resonant frequency f of the antenna can be changed and adapted to a specific application.
  • the period of the structuring function is preferably selected smaller than twice the length of the respective frame section, in particular smaller than the single length of the frame section.
  • a frame section has half the period of the structuring function, in particular a complete period of the structuring function.
  • the frame sections preferably have lengths between 20 mm and 120 mm, more preferably between 35 mm and 80 mm.
  • period of a periodic structuring function be chosen the smaller the higher the anisotropy of the mechanical
  • the at least one periodically structured conductor track section comprises the more periods the higher the anisotropy of the mechanical properties of the carrier layer. It is preferred if the structuring function F (x or y) is formed such that the ratio of a sum of the partial lengths of the at least one
  • Track section in which the track section extends obliquely to the x-axis and the y-axis, to a total length of the at least one
  • Conductor track section is maximum.
  • a conductor track section designed as a sine curve runs only in the maxima and minima of the sine curve parallel to the x-axis or y-axis, ie only in two individual points per period. The proportion of at least one
  • At least two conductor track sections show the said oblique course, wherein at least one parameter defining the structuring function F (x or y) has different values in the at least two conductor track sections.
  • Parameters defining the substructuring function may be: amplitude, frequency, phase and shape of the
  • Structuring functions F (x or y) to be coordinated if the distance between the two conductor track sections a certain threshold
  • Structuring function F (x or y) changes continuously so that the
  • preferably wavy or zigzag in the same frame section extending conductor track sections have a constant distance from each other.
  • all the conductor track sections running parallel to the x-axis or all of the conductor track sections running parallel to the y-axis are predominantly oblique to the x-axis and the y-axis. It is also possible that all conductor track sections show the said oblique course.
  • two conductor track sections which run in two different, parallel frame sections, to be symmetrical with respect to an axisymmetric axis extending parallel to the two parallel frame sections or with respect to a point symmetry point. It is also possible for two conductor track sections, which run in two different, parallel frame sections, to be substantially identical,
  • the length of the at least one conductor track section is greater by approximately 0.5 to 30% than the length of a corresponding, not obliquely running conductor track section, in particular a track track section running parallel to the x-axis or y-axis.
  • the electrical resistance R of the conductor increases. If on the two
  • the carrier layer in each case one conductor track, d. H. a first and a second conductor track, which overlap each other, the oblique course of the conductor tracks also increases the absolute overlap area of the two conductor tracks. As a result, the electrical capacitance C of the conductor tracks increases. If the first or second interconnect forms an antenna or the first and second interconnect are coupled together to form an antenna, the frequency f of the antenna decreases due to the oblique course of the interconnect (s).
  • the electrical properties of the printed conductor formed as an antenna can be influenced. It is possible that the increase in the conductor track length, which results from the predominantly oblique course of the conductor track, results in a higher antenna capacitance with a practically constant antenna inductance. It is possible to adapt the capacity of the antenna, in particular to reduce it by the overlapping area between two, preferably on two different surfaces of the
  • Carrier layer arranged conductor tracks is selected, in particular by a reduction of the conductor track width of one of the conductor tracks.
  • An increase in the electrical antenna resistance resulting from the enlargement of the conductor track length, which results from the predominantly oblique course of the conductor track, can be achieved by increasing the layer thickness of the conductor track, for example by increasing the thickness of the conductor track. B. by building a thicker copper layer, again reduced.
  • the present invention thus offers, via the design of the oblique course of the conductor track (s), a variety of possibilities for adapting the electrical properties of the conductor track (s), in particular one formed thereby
  • a structured electrically conductive base layer is applied to a first and a second surface of the carrier layer and then a galvanic reinforcing layer is applied to each of the base layers in a galvanic bath.
  • the electroplating bath may have several partial baths and be currentless or else current-carrying, whereby individual partial baths may be currentless and other partial baths may be current-carrying.
  • the electrically conductive base layer is in this case preferably by means of a
  • a conductive material for example a conductive ink or paste
  • the base layer is applied in a first step over the entire surface of the first and second surfaces of the carrier layer, for. B. by means
  • the base layer is removed in the areas not covered by the etching resist by means of an etching agent, for example a lye, and then the etching resist is likewise removed. Further, it is also possible, the base layer by printing an etchant on the full-surface base layer or printing a washing mask before applying the etching agent.
  • a dielectric barrier layer which prevents the galvanic deposition of the galvanic reinforcing layer in these areas.
  • structured base coat can also be directly laminated or hot stamped or cold stamped.
  • the application of the conductive printing materials, the etching resist layer, the etchant and the dielectric barrier layer is preferably carried out by means of two synchronized printing units, wherein the one printing unit, the first surface of the carrier layer and the second printing unit imprints the opposite second surface of the carrier layer.
  • the printing units are in this case preferably opposite each other on different sides of
  • Carrier layer arranged and coupled to each other via mechanical or electrical means or detected by means of sensors at the printing units register marks on the carrier layer to register accurate, d. H. to work in harmony with each other.
  • Gravure printing, offset printing, screen printing, tampon printing or inkjet printing are preferably used as the printing method.
  • FIG. 1 shows plan views of a first printed conductor, a second printed conductor and an overlay of the first and the second printed conductor in a conventional film element.
  • Fig. 2 to 4 show schematic, not to scale sectional views of film bodies for explaining the inventive
  • Fig. 5 shows a plan view of a conductor according to a first
  • Fig. 6 shows plan views of the conductor track according to Fig. 5, a second
  • FIGS. 7 to 12 show plan views of a conductor track, of a second conductor track and of a superimposition of the first and the second conductor track according to further exemplary embodiments of the invention.
  • Fig. 1 shows conductor tracks of a conventional film element.
  • part a) is a plan view of a first conductor 27 of the conventional film element
  • part b) is a plan view of a second conductor 37 of the conventional
  • Foil element and in part c) a plan view of a superposition of the first and the second conductor track according to the conventional film element shown.
  • the first printed conductor 27 is arranged on a first surface of a carrier layer, not shown, which extends along an xy-plane E of a Cartesian coordinate system with an x-axis 61, a y-axis 62 and a z-axis 63.
  • the second conductor 37 is on a second surface of the carrier layer opposite the first surface
  • the first and the second conductor track 27, 37 are arranged such that the conductor tracks 27, 37, as shown in part c), overlap, according to a PWO antenna design.
  • First contact surfaces 28, which are electrically connected to the first conductor track 27, are arranged on the first surface of the carrier layer.
  • second contact surfaces 38 are arranged, which are electrically connected to the second conductor 37.
  • the first and / or second contact surfaces 28, 38 serve as end faces of vias through the carrier layer to provide an electrical connection between the first trace 27 and the second trace 37 or as contact points for contacting a chip module to an electrical connection between the chip module and the first conductor 27 and / or the second conductor 37 to create.
  • 4 shows a multilayer film element 1 with a carrier layer 10, a first electrically conductive layer 20 arranged on a first surface of the carrier layer 10, a first electrically conductive layer 20
  • the carrier layer 10 is made of a plastic film, preferably a PET,
  • the carrier layer 10 here preferably consists of a transparent plastic film.
  • the protective layers 43 and 44 are protective lacquer layers of a thickness of 1 to 5 ⁇ m. However, it is also possible that it is in the
  • the decorative layers 41 and 42 are at least in a partial area around pattern-shaped color coat layers.
  • the decorative layers 41 and 42 show one or more optically variable effects which serve as a security feature.
  • the decorative layers 41 and 42 from a
  • the decorative layers 41 and 42 are preferably designed in a pattern and in this case preferably also show different representations.
  • the electrically conductive layers 20 and 30 are preferably layers or layer packages or contain a metallic, electrically conductive material, for example aluminum, copper, silver, chromium, gold or a metal alloy. Furthermore, it is also possible for the electrically conductive layers 20 and 30 to consist of or contain another electrically conductive material, for example an electrically conductive polymer or a transparent, electrically conductive material, for example ITO.
  • an electrically conductive base layer is applied to the layers in the xy plane E
  • FIG. 2 shows the carrier layer 10, on one surface thereof a base layer 21 and on the
  • the base layers 21 and 31 preferably consist of an electrically conductive printing material, for example of a metal particle, in particular silver particles or iron particles, containing electrically conductive ink or paste.
  • the base layers 21 and 31 are in this case on the
  • Carrier layer 10 printed by a printing process, preferably by means of a gravure printing process in an order thickness of between 0.5 and 5 ⁇ printed and then dried.
  • the imprinting of the base layers 21 and 31 preferably takes place here by means of two synchronized printing units, wherein the one printing unit is arranged on one side of the carrier layer 10 and the second printing unit is arranged opposite to the first printing unit on the other side of the carrier layer 10.
  • the synchronization of the two printing units is carried out by a mechanical coupling of the printing units or by a corresponding electrical coupling, d. H. exchange
  • the thickness of the base layers 21 and 31 after drying is preferably 0.3 to 3 ⁇ .
  • the film body comprising the carrier layer 10 and the base layers 21 and 31 is fed to a galvanic station, in which a galvanic reinforcing layer in the region in which the electrically conductive base layers 21 and 31 are provided
  • Electroplating process is deposited.
  • the electrically conductive base layers 21 and 31 are contacted by electrodes and with a
  • a galvanic reinforcing layer 22 and 32 is deposited on the base layers 21 and 31, as shown in Fig. 3.
  • the deposition of the galvanic reinforcing layers 32 and 22 is preferably carried out in parallel in one and the same electroplating bath, whereby further advantages are achieved, as already explained above.
  • the galvanic reinforcing layers 22 and 32 are preferably made of a metallic material, which differs from the electrical conductive material of the base layers 21 and 31 is different.
  • the layer thickness of the galvanic reinforcing layers 22 and 32 is preferably between 0.7 and 25 ⁇ , so that the total thickness of the electrically conductive layers 20 and 30 is between 1 and 30 ⁇ .
  • FIG. 1 b illustrates an embodiment of the electrically conductive layer 30 achieved thereby.
  • the sections of FIGS. 2 to 4 show a mutual arrangement of the FIGS Conductor tracks 20 and 30 according to a FWO antenna design, wherein the width of the conductor track 30 is smaller than the width of the conductor track 20.
  • Fig. 5 shows a plan view along a z-axis 63 of a Cartesian
  • the film element 1 comprises a carrier layer 10 which is parallel to the xy plane E of the coordinate system.
  • the carrier layer 10 is oriented so that a mechanical
  • the film element 1 also comprises a on a first surface, for. B. a front side, the carrier layer 10 arranged conductor 27. Die
  • Conductor 27 is formed in a frame-shaped region 5 of the film element 1, which by the surface of a larger outer rectangle 80, represented by the dashed boundary line, with two parallel to the x-axis 61 extending sides 81, 83 and two parallel to the y-axis 62
  • Boundary line with the same orientation as the outer rectangle 80 is recessed.
  • the film element 1 further comprises arranged on the first surface of the carrier layer 10 contact surfaces 38a, 38b, 38c, z. B. in the form of
  • the frame-shaped region 5 is in two parallel to the x-axis 61 extending frame portions 51, 53 and two parallel to the y-axis 62 extending
  • the conductor track 27 is in the form of a coil, the coil comprising a first winding 71, a second winding 72 and a contact auxiliary structure 73d.
  • the auxiliary contact structure 73d may serve to galvanically strengthen the contact surface 38c connected to the auxiliary contact structure 73d.
  • the frame portions 51, 52, 53, 54 divide the conductor 27 in
  • Frame section 53 the conductor track sections 71c and 72c and a fourth frame section 54, the conductor track sections 71 d, 72d and 73d assigned.
  • the printed conductor sections 71b, 72b, 71d, 72d, 73d extend, as seen parallel to the z-axis 63, over more than 50% of their length obliquely to the x-axis 61 and the y-axis 62.
  • the printed conductor sections 71b and 72b are wavy with the same and constant period, with the same and constant amplitude, with the same phase and with a constant distance to each other.
  • the shape of the waves changes between a wave crest and a following wave trough.
  • the conductor track portions 71b and 72b are wavy with the same period and constant distance from each other.
  • the waveform has about 6 periods. The shape of the waves changes between a wave crest and a following wave trough.
  • the printed conductor sections 71 d and 72 d extend in substantially the same way as the opposite printed conductor sections 71 b and 72 b, only in mirrored orientation with respect to a mirror axis running parallel to the y-axis 62.
  • the trace portions 73d are also waved with constant amplitude, with the same period and the same phase as the
  • Fig. 6 shows in part a) a plan view of the first conductor 27 of FIG. 5, seen against the direction of the z-axis 63.
  • Fig. 6 shows in part b) is a plan view of a second conductor 37, which on a second surface, for. B. a back side, the carrier film 10 is arranged, in the same direction as in part a).
  • the second conductor 37 is divided by the frame sections 51 to 54 in the conductor track sections 74a to 74d.
  • the second trace 37 has approximately 6 periods of the waveform in the trace portions 74b to 74d, respectively.
  • contact surfaces 39a, 39b and 39c are arranged on the second surface of the carrier film 10, of which only the
  • Contact surfaces 39b and 39c are electrically connected to the second conductor 37.
  • Fig. 6 shows in part c) a plan view of a superposition of the first conductor 27 and the second conductor 37, in the manner as they are arranged on the carrier film 10, in the same direction as in part a) and in part b).
  • FIG. 7 to FIG. 12 show further embodiments of the conductor tracks 27, 37 in the representation of Fig. 6.
  • Table 1 also contains comparative values to a conventional film element of FIG.
  • the measured values indicated therein relate to the superimposition of the first printed conductor 27 and the second printed conductor 37 according to part c) of FIGS. 1 and 7 to 12.
  • Antenna related measurements refer to the antenna formed by the coupling of the first and second traces.
  • the thickness given in line 1 indicates the thickness of the galvanized copper conductor tracks in the unit ⁇ .
  • the frequency indicated in line 3 indicates the resonance frequency f of the antenna of the unit MHz.
  • the resistance given in line 4 indicates the electrical resistance of the antenna in the unit ohms.
  • the Q-factor given in line 5 indicates the quality factor of the antenna.
  • the inductance indicated in line 6 indicates the inductance of the antenna in the unit ⁇ .
  • the amplitude given in line 7 indicates the amplitude of the waves in percent.
  • the quantity "rank, waves” indicated in line 12 indicates a ranking with respect to the number of waves of the antennas described, with the antenna with the highest number of waves receiving the highest number.
  • Antenna with the highest frequency receives the highest number.
  • the quantity "rank, Q-factor" given in line 15 indicates a ranking with respect to the figure of merit of the antennas described, with the antenna with the highest figure of merit receiving the highest number.
  • the length given in line 16 indicates the length of the antenna in percent.
  • the size "rank, length” indicated in line 17 indicates a ranking with respect to the length of the described antennas, with the antenna of the smallest length receiving the highest number.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Folienelement (1) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Folienelements. Das Folienelement (1) umfasst eine dielektrische Trägerschicht (10), die eine xy-Ebene (E) eines kartesischen Koordinatensystems mit einer x-Achse (61), einer y-Achse (62) und einer z-Achse (63) aufspannt, und mindestens eine auf der Trägerschicht (10) angeordnete, elektrisch leitfähige Schicht, in der in einem rahmenförmigen Bereich (5) des Folienelements (1) eine Leiterbahn (27) ausgeformt ist. Der rahmenförmige Bereich (5) ist gebildet durch die Fläche eines größeren, äußeren Rechtecks (80) mit jeweils parallel zur x- Achse (61) oder y-Achse (62) verlaufenden Seiten (81, 82, 83, 84), aus der die Fläche eines kleineren, inneren Rechtecks (90) mit gleicher Orientierung wie das äußere Rechteck (80) ausgespart ist. Der rahmenförmige Bereich (5) ist in zwei parallel zur x-Achse und zwei parallel zur y-Achse verlaufende Rahmenabschnitte (51, 52, 53, 54) unterteilt, welche jeweils von einer begrenzenden Seite (81, 82, 83, 84) des äußeren Rechtecks (80) und einer der begrenzenden Seite (81, 82, 83, 84) des äußeren Rechtecks (80) unmittelbar benachbarten und dazu parallelen Seite (91, 92, 93, 94) des inneren Rechtecks (90) begrenzt sind und die Leiterbahn in Leiterbahnabschnitte (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d) unterteilen. Eine mechanische Eigenschaft der Trägerschicht (10) ist entlang der x-Achse (61) und der y-Achse (62) unterschiedlich. Mindestens ein Leiterbahnabschnitt (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d) verläuft, parallel zu der z-Achse (63) gesehen, auf mehr als 50 % seiner Länge schräg zu der x-Achse (61) und der y-Achse (62).

Description

Folienelement
Die Erfindung betrifft ein Folienelement mit einer dielektrischen Trägerschicht und mindestens einer auf der Trägerschicht angeordneten, elektrisch leitfähigen Schicht, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Folienelements.
DE-B-102007030414 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einem dielektrischen Trägersubstrat, wie einer PET-Folie (PET = Polyethylenterephthalat). Dabei wird zunächst eine leitfähige Schicht, eine sogenannte Keimschicht („seed layer"), in Form einer Leiterbahn, beispielsweise einer RFID-Antenne, durch musterförmiges Drucken eines leitfähigen
Druckstoffes, beispielsweise in einem Dispersionsmittel gebundene Metallpartikel, auf der Oberfläche des Trägersubstrats ausgebildet (RFID = Radio Frequency Identification). Nachfolgend wird die aufgedruckte Keimschicht zur Bildung der elektrisch leitfähigen Struktur galvanisch verstärkt, indem eine metallische
Beschichtung durch Anlegen eines Stromflusses in einem Elektrolyt, das ein gelöstes Beschichtungsmetall enthält, auf der leitfähigen Schicht abgeschieden wird.
Es ist bekannt, dass Folienelemente, die erhöhten Temperaturen unterworfen werden, beispielsweise während eines Laminationsprozesses, wellig werden können, was erhebliche Nachteile zur Folge haben kann. So beschreibt die DE-A- 102006029397 eine Kunststoff-Trägerfolie mit einem darauf angeordneten
Sicherheitselement, wobei die Trägerfolie nach einem Überlaminieren der
Trägerfolie mit einer weiteren Kunststofffolie und einem Abkühlen des
Schichtverbunds im Bereich des Sicherheitselements einen Orangenhauteffekt zeigt derart, dass das Sicherheitselement auf seiner ganzen Fläche wellig erscheint. Dieses Problem wird durch Tempern der Trägerfolie vor dem
Aufbringen des Sicherheitselements gelöst, da dies offenbar eine lokale
Reduzierung der inneren Spannung in der Trägerfolie bewirkt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Folienelement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Folienelements anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Folienelement, umfassend eine dielektrische Trägerschicht, die eine xy-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse aufspannt, und mindestens eine auf der Trägerschicht angeordnete, elektrisch leitfähige Schicht, in der in einem rahmenförmigen Bereich des Folienelements, welcher durch die Fläche eines größeren, äußeren Rechtecks mit jeweils parallel zur x-Achse oder y-Achse verlaufenden Seiten gebildet ist, aus der die Fläche eines kleineren, inneren
Rechtecks mit gleicher Orientierung wie das äußere Rechteck ausgespart ist, eine Leiterbahn ausgeformt ist, wobei der rahmenförmige Bereich in zwei parallel zur x-Achse und zwei parallel zur y-Achse verlaufende Rahmenabschnitte unterteilt ist, welche jeweils von einer begrenzenden Seite des äußeren Rechtecks und einer der begrenzenden Seite des äußeren Rechtecks unmittelbar benachbarten und dazu parallelen Seite des inneren Rechtecks begrenzt sind und die
Leiterbahn in Leiterbahnabschnitte unterteilen, wobei eine mechanische
Eigenschaft der Trägerschicht entlang der x-Achse und der y-Achse
unterschiedlich ist, und wobei mindestens ein Leiterbahnabschnitt, parallel zu der z-Achse gesehen, auf mehr als 50 % seiner Länge schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft. Diese Aufgabe wird weiter von einem Verfahren zur Herstellung eines Folienelements gelöst, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer dielektrischen Trägerschicht, die eine xy-Ebene eines kartesischen
Koordinatensystems mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse aufspannt, wobei eine mechanische Eigenschaft der Trägerschicht entlang der x- Achse und der y-Achse unterschiedlich ist; Aufbringen mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht auf eine Oberfläche der Trägerschicht; und Ausformen einer Leiterbahn in der mindestens einen elektrisch leitfähigen Schicht in einem rahmenförmigen Bereich des Folienelements, welcher durch die Fläche eines größeren, äußeren Rechtecks mit jeweils parallel zur x-Achse oder y-Achse verlaufenden Seiten gebildet ist, aus der die Fläche eines kleineren, inneren Rechtecks mit gleicher Orientierung wie das äußere Rechteck ausgespart ist, wobei der rahmenförmige Bereich in zwei parallel zur x-Achse und zwei parallel zur y-Achse verlaufende Rahmenabschnitte unterteilt ist, welche jeweils von einer begrenzenden Seite des äußeren Rechtecks und einer der begrenzenden Seite des äußeren Rechtecks unmittelbar benachbarten und dazu parallelen Seite des inneren Rechtecks begrenzt sind und die Leiterbahn in Leiterbahnabschnitte unterteilen, derart, dass mindestens ein Leiterbahnabschnitt, parallel zu der z- Achse gesehen, auf mehr als 50 % seiner Länge schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft. Ein Leiterbahnabschnitt verläuft in einem einzigen Rahmenabschnitt. Es existiert also eine Zuordnung eines Leiterbahnabschnitts zu einem bestimmten
Rahmenabschnitt. Einem bestimmten Rahmenabschnitt können ein oder mehrere Leiterbahnabschnitte zugeordnet sein. Ein Aspekt der Erfindung basiert auf der bekannten Tatsache, dass eine industriell produzierte Trägerschicht in Form einer Kunststofffolie in der Regel zwei ausgezeichnete Richtungen in einer durch die Trägerschicht aufgespannten Ebene besitzt, die sogenannten Hauptrelaxationsrichtungen, in denen die
Trägerschicht sehr unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweist. Eine dieser zwei ausgezeichneten Richtungen bei Kunststofffolien kann die
Laufrichtung sein, die einer Produktionsrichtung entspricht, in der die Folie während ihrer Herstellung bewegt wird. Die andere ausgezeichnete Richtung bei Kunststofffolien verläuft vorzugsweise quer zur Laufrichtung. Üblicherweise wird bei Kunststofffolien die Laufrichtung als Längsrichtung oder Maschinenrichtung („Machine Direction", kurz: MD) und die vorzugsweise senkrecht dazu verlaufende Richtung als Querrichtung („Transverse Direction", kurz: TD) bezeichnet. Eine vergleichbare Situation existiert bei maschinell gefertigten Papieren: Die
Laufrichtung ist eine bei Papieren gebräuchliche Angabe, die sich auf die
Ausrichtung der Papierfasern parallel zur Laufrichtung der Papiermaschine bezieht. Diese Anisotropie des Kunststofffolie ist bekannt, z. B. von biaxial orientierten Polypropylenfolien, kurz BOPP-Folien (BOPP = Biaxially Oriented Polypropylene). Zahlreiche Eigenschaften von Polypropylenfolien, wie Mechanik, Optik und Barrierewirkung, können durch ein Verstrecken der Folie verbessert werden. Das Verstrecken führt zu einer nachweisbaren gerichteten Molekülorientierung und damit zu dem anisotropen Charakter der Folie.
Bei herkömmlichen Folienelementen mit einer dielektrischen Trägerschicht und mindestens einer darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Schicht, in der in einem rahmenförmigen Bereich des Folienelements eine Leiterbahn ausgeformt ist, folgt die Leiterbahn, die z. B. eine Kupfer-Antennenspule bildet, auf dem größten Teil seiner Länge den Hauptrelaxationsrichtungen. Bei der Herstellung von Laminationsprodukten oder Laminationszwischenprodukten wie eines „prelaminated inlay" (kurz:„Prelam") oder eines„electronic passport cover" (Hülle für ein ID-Dokument mit RFID-Inlay) unter Verwendung dieser herkömmlichen Folienelemente kann sich eine Welligkeit auf dem Produkt abbilden, so dass das Produkt nicht mehr weiter verwendbar ist (ID = Identification).
Diese Welligkeit kann bereits an dem herkömmlichen Folienelement erkennbar sein, ist aber in der Regel noch nicht störend. Erst nachdem das herkömmliche Folienelement erhöhten Temperaturen ausgesetzt wurde, z. B. während einer Lamination mit Temperaturen von ca. 100 °C, kann diese Welligkeit so
ausgeprägt werden, dass sie nicht mehr tolerierbar ist. Dabei kann die Welligkeit bis auf äußere Schichten eines Laminats durchschlagen und dort als optisch und/oder taktil wahrnehmbare, störende Wellen in Erscheinung treten.
Das Ausmaß, in dem diese Welligkeit in Erscheinung tritt, ist abhängig von der Dicke der Trägerschicht, von der Dicke der leitfähigen Schicht und vom genauen Verlauf der Leiterbahn auf der Trägerschicht. Bei ausreichend dicken Trägerfolien mit mehr als 300 pm, vorzugsweise mehr als 500 pm Dicke entstehen aufgrund der Stabilität der Folien keine oder lediglich schwach ausgeprägte, tolerierbare Wellen. Liegt die Schichtdicke der Trägerschicht aber in einem Bereich von weniger als 300 pm, tritt die Welligkeit störend in Erscheinung. Abhängig von der Dicke der Trägerschicht wird die Welligkeit auch von der Dicke der auf der Trägerschicht aufgebrachten leitfähigen Schicht beeinflusst. Ist die Dicke der leitfähigen Schicht im Vergleich zur Trägerschicht relativ groß, so ist die resultierende Welligkeit vergleichsweise stark, d.h. die Welligkeit tritt in einem hohen Ausmaß in Erscheinung. Ist die Dicke der leitfähigen Schicht im Vergleich zur Trägerschicht relativ klein, so ist die resultierende Welligkeit vergleichsweise gering, d.h. die Welligkeit tritt in einem geringen Ausmaß in Erscheinung. Dies ist darin begründet, dass eine relativ zur Trägerschicht dicke leitfähige Schicht eine hohe mechanische Stabilität aufweist und damit unerwünschte mechanische Spannungen zwischen Trägerschicht und leitfähiger Schicht erzeugt, die während oder nach der Lamination als Welligkeit störend in Erscheinung treten. Je dicker und stabiler die Trägerschicht relativ zu der darauf aufgebrachten leitfähigen Schicht ist, desto geringer kann die während oder nach der Lamination
auftretende Welligkeit sein. Beispielsweise macht sich die Welligkeit einer Trägerschicht mit etwa 300 pm Dicke, auf die eine leitfähige Schicht mit etwa 10 pm Dicke aufgebracht ist, nur wenig bemerkbar. Beispielsweise ist jedoch die resultierende Welligkeit einer Trägerfolie mit etwa 50 pm Dicke, auf die eine leitfähige Schicht mit etwa 10 pm Dicke aufgebracht ist, stärker bemerkbar. Eine Erklärung für dieses Phänomen ist, dass Spannungszustände zwischen der Trägerschicht und der mindestens einen darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Schicht, insbesondere der oder den Leiterbahnen, in dem Folienelement quasi„eingefroren" sind, durch die erhöhten Temperaturen aber freigesetzt werden. Dabei kommt es zu einer Relaxation des Materials der Trägerschicht, der jedoch das Material einer darüber liegenden elektrisch leitfähigen Schicht nicht folgen kann, was zu der beobachteten Welligkeit führt.
Das erfindungsgemäße Folienelement zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Folienelementen nun dadurch aus, dass ein wesentlicher Teil mindestens eines Leiterbahnabschnitts der Leiterbahn, vorzugsweise mehr als 50 % seiner Länge, nicht in den Hauptrelaxationsrichtungen der Trägerschicht verläuft, sondern in davon abweichenden Richtungen, d. h. schräg zu den
Hauptrelaxationsrichtungen. Wird das erfindungsgemäße Folienelement
Temperaturen in einem Bereich von ca. 100 °C oder darüber ausgesetzt, beispielsweise während eines Laminationsprozesses, zum Anordnen weiterer Folienschichten auf dem Folienelement oder beim Verbinden eines Chipmoduls mit der als einer Antenne ausgebildeten Spule, wird durch den
erfindungsgemäßen Verlauf der Leiterbahn eine Ausbildung einer Welligkeit in dem Folienelement vermieden. Mit dem erfindungsgemäßen Folienelement wird somit das von herkömmlichen Folienelementen mit einer dielektrischen
Trägerschicht und einer darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Struktur bekannte Phänomen vermieden, dass das Folienelement abhängig von der Dicke der Trägerschicht bei einer thermischen Behandlung während der
Weiterverarbeitung wellig werden kann. Die schräg zur x-Achse und y-Achse verlaufenden Teile der Leiterbahn bilden also Spannungsausgleichselemente, die im Folienelement vorliegende Spannungen ausgleichen können.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung beruht auf einer Erhöhung der Leiterbahnlänge, die aus dem überwiegend schrägen Verlauf der Leiterbahn in Bezug auf die x- Achse und die y-Achse resultiert. Der mit der Leiterbahnlänge wachsende elektrische Widerstand der Leiterbahn entspricht, falls die Leiterbahn als eine Antenne, z. B. eine Transponderantenne für RFID-Tags, ausgebildet ist, einer Erniedrigung des Gütefaktors Q, auch Schwingkreisgüte oder Q-Faktor („Q- value") genannt. Während vor allem bei einer doppelseitigen Antenne ein sehr hoher Gütefaktor im Bereich Q > 30 vorliegen kann, ist für bestimmte
Anwendungen, bei denen eine sehr hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit verwendet wird, ein verminderter Gütefaktor für die Kommunikationsstabilität vorteilhaft. Das erfindungsgemäße Folienelement bietet also bei Anwendungen, bei denen eine Modifikation, insbesondere eine Verringerung, des Gütefaktors von Vorteil ist, eine höhere Designfreiheit bei der Findung eines optimal an die jeweilige Anwendung angepassten Antennenlayouts als ein herkömmliches Folienelement. Dabei ist es als günstig zu bewerten, dass eine erfindungsgemäße schräge, z. B. geschwungene, Leiterbahnführung keine signifikante Veränderung der Induktivität der Leiterbahn zur Folge hat.
Das erfindungsgemäße Folienelement eignet sich insbesondere für
Massenprodukte wie RFID-Tags, Kreditkarten, Smart Cards, Passbücher und ähnlichem, bei denen eine kostengünstige Fertigung bei geringem Platzbedarf gefordert ist
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der mindestens einen elektrisch leitfähigen Schicht mindestens eine Elektrodenfläche ausgebildet, die mit der Leiterbahn elektrisch verbunden ist. Die mindestens eine Elektrodenfläche kann als ein Kontaktpunkt für ein Chipmodul und/oder als ein Durchkontaktierungspunkt zu einer auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Trägerschicht angeordneten Elektrodenfläche dienen.
Die Schichtdicke der Trägerschicht beträgt vorzugsweise zwischen 12 und
250 μηι, weiter bevorzugt zwischen 50 und 100 pm. Die Trägerschicht besteht hierbei vorzugsweise aus einer Kunststofffolie wie einer PET-, PET-G-, PVC-, PC- , PP-, PS-, PEN-, ABS-, oder einer BOPP-Folie, aus synthetischem Papier oder einem Laminatverbund von zwei oder mehreren solche Schichten (PET-G = PET mit Glycol; PVC = Polyvinylchlorid; PC = Polycarbonat; PP = Polypropylen; PS = Polystyrol; PEN = Polyethylennaphthalat; ABS = Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymerisat). Weiter ist es auch möglich, dass die Trägerschicht mehrschichtig ausgebildet ist und beispielsweise aus einer Kunststofffolie und ein oder mehreren Dekorschichten besteht.
Vorzugsweise besitzt das erfindungsgemäße Folienelement eine im Wesentlichen rechteckförmige Form und die y-Richtung entspricht der Richtung der längeren Abmessung der Trägerschicht. Die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 30 pm, weiter bevorzugt zwischen 8 und 20 pm. Die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht kann hierbei konstant oder nicht konstant sein. Bei der mindestens einen elektrisch leitfähigen Schicht handelt es sich vorzugsweise um Schichten bestehend oder enthaltend ein metallisches, elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Chrom, Gold oder eine
Metalllegierung. Weiter ist es auch möglich, dass die mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material bestehen oder ein solches enthalten, beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Polymer, Graphen oder ein transparentes, elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise ITO (= Indium Tin Oxide).
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung fällt der
Diagonalenschnittpunkt des inneren Rechtecks mit dem des Außenrechtecks zusammen, so dass die jeweils gegenüberliegenden Rahmenabschnitte dieselbe Breite aufweisen. Dabei ist es auch möglich, dass alle Rahmenabschnitte des Rahmens dieselbe Breite aufweisen. Der rahmenförmige Bereich bildet einen umlaufenden, in sich geschlossenen Korridor, der vorzugsweise den
Diagonalenschnittpunkt eines aus dem Folienelement gebildeten Produkts mit rechteckförmiger Formgebung, z. B. einer Smart Card, umläuft.
Es ist vorteilhaft, wenn der mindestens eine Leiterbahnabschnitt auf mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %, seiner Länge schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft. Die unerwünschte Welligkeit des Folienelements korreliert negativ mit dem Anteil der Leiterbahn, in dem die Leiterbahn nicht entlang den Hauptrelaxationsrichtungen verläuft; mit anderen Worten, je größer das Verhältnis der Summe der Teilstrecken, in denen die Leiterbahn schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft, zu der Gesamtlänge der Leiterbahn ist, umso geringer ist die sich auf dem Folienelement bildende Welligkeit.
Es ist möglich, dass der mindestens eine Leiterbahnabschnitt in seinem schräg verlaufenden Anteil wellen- oder zickzackförmig, z. B. dreieckförmig oder sägezahnförmig, verläuft. Eine wellenförmige oder eine zickzackförmige
Leiterbahn hat nur unwesentlich geringe bzw. keine Bahnanteile, in denen die Leiterbahn entlang den Hauptrelaxationsrichtungen verläuft. Daher ist eine wellenförmig oder eine zickzackförmig verlaufende Leiterbahn vorteilhaft, um eine unerwünschte Welligkeit des Folienelements zu vermeiden. Es ist möglich, dass der mindestens eine Leiterbahnabschnitt ein Bahnmuster ausbildet, das aus einer Vielzahl gleichartiger, miteinander verbundener Einzelelemente
zusammengesetzt ist.
Es ist vorteilhaft, wenn die y-Richtung die Maschinenrichtung der Trägerschicht und die x-Achse die quer dazu verlaufende Querrichtung der Trägerschicht angibt. Diese beiden in der Trägerschicht ausgezeichneten Richtungen sind durch eine bevorzugte molekulare Orientierung im Material der Trägerschicht
charakterisiert, die z. B. spektroskopisch oder durch Messung optischer
Eigenschaften wie Doppelbrechung oder Dichroismus bestimmt werden kann. Entlang der Maschinenrichtung und der quer dazu verlaufenden Querrichtung der Trägerschicht weisen mechanische Eigenschaften wie das Elastizitäts-Modul, kurz: E-Modul, die Zugfestigkeit, die Bruchdehnung, die Bruchdehnung oder die Stoßfestigkeit, aber auch die thermische Instabilität bzw. der Schrumpf im Mittel signifikant voneinander abweichende Messwerte auf.
Es ist möglich, dass die mechanische Eigenschaft ein Verformungsverhalten wie eine Druck- oder Zugfestigkeit, eine Eigenspannung im Material der Trägerschicht oder ein Relaxationsverhalten, z. B. eine Spannungsrelaxation, insbesondere eine bei einer thermischen Behandlung bei erhöhten Temperaturen auftretende Relaxation des Materials der Trägerschicht, z. B. während eines
Laminationsprozesses bei Temperaturen von ca. 100 °C, ist.
Es ist bevorzugt, dass das Leiterband eine Spule, insbesondere eine als ein elektromagnetisches Koppelelement, z. B. eine Antenne, dienende Spule ausbildet, wobei mindestens eine Windung der Spule das innere Rechteck umläuft. Die Spule weist vorzugsweise 1 bis 10, weiter vorzugsweise 1 bis 4 Windungen auf. Dabei ist eine Windung der Spule jeweils in vier
Leiterbahnabschnitte unterteilt, die sich über je einen der Rahmenabschnitte erstrecken.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Länge einer ersten Seite des inneren Rechtecks mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 60 %, der Länge einer dazu parallelen Seite des äußeren Rechtecks, und die Länge einer zu der ersten Seite des inneren Rechtecks senkrecht verlaufenden Seite des inneren Rechtecks beträgt mindestens 70 %,
vorzugsweise mindestens 75 %, der Länge einer dazu parallelen Seite des äußeren Rechtecks. In diesem Fall bildet der rahmenförmige Bereich ein schmales umlaufendes Flächenband, in dem die Leiterbahn angeordnet ist.
Es ist bevorzugt, wenn die Länge einer ersten Seite des inneren Rechtecks im Bereich von 30 bis 40 mm und die Länge einer dazu parallelen Seite des äußeren Rechtecks im Bereich von 45 bis 55 mm liegt. Es ist weiter bevorzugt, wenn die Länge einer zu der ersten Seite des inneren Rechtecks senkrecht verlaufenden Seite des inneren Rechtecks im Bereich von 60 bis 70 mm und die Länge einer dazu parallelen Seite des äußeren Rechtecks im Bereich von 75 bis 85 mm liegt. Weiter bevorzugt ist es, wenn das durch den rahmenförmigen Bereich gebildete umlaufende Flächenband eine Breite im Bereich von 5 bis 10 mm aufweist. Es ist weiter möglich, dass das Folienelement eine erste elektrisch leitfähige Schicht, in der in dem rahmenförmigen Bereich des Folienelements eine erste Leiterbahn ausgeformt ist, und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht, in der in dem rahmenförmigen Bereich eine zweite Leiterbahn ausgeformt ist, umfasst. Dabei ist die Trägerschicht zwischen der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet. Außerdem sind dabei die erste und die zweite Leiterbahn miteinander zu einer Antennenstruktur gekoppelt, vorzugsweise durch eine die Trägerschicht durchdringende Durchkontaktierung. Und mindestens ein
Leiterbahnabschnitt der ersten und zweiten Leiterbahn weist dabei den besagten schrägen Verlauf auf. Die gekoppelten ersten und zweiten Leiterbahnen bilden vorzugsweise eine Spule aus, insbesondere eine als Antenne dienende Spule, z. B. eine Antenne eines RFID-Transponders.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der ersten und/oder der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht eine erste und eine zweite Elektrodenfläche ausgebildet, die jeweils mit der ersten und/oder zweiten
Leiterbahn elektrisch verbunden sind. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Leiterbahn hierbei über mindestens eine elektrisch leitfähige Durchkontaktierung durch die Trägerschicht miteinander verbunden und/oder kapazitiv oder induktiv miteinander gekoppelt.
Durch eine Veränderung der gegenseitigen Überdeckung, z. B. durch einen Versatz der ersten Leiterbahn relativ zu der zweiten Leiterbahn oder eine
Änderung der Breite einer oder beider Leiterbahnen, können elektrische
Eigenschaften wie die elektrische Kapazität C oder die Resonanzfrequenz f der Antenne verändert und an eine bestimmte Anwendung angepasst werden. Es ist möglich, dass die erste und zweite Leiterbahn sich vollständig überdecken, entsprechend einem sogenannten„Füll Width Overlap" (= FWO). Es ist auch möglich, dass die erste und zweite Leiterbahn sich nur bereichsweise
überdecken, entsprechend einem sogenannten„Partial Width Overlap" (= PWO). Beispielsweise kann eine erste, spulenförmige Leiterbahn zwei Windungen und eine zweite, spulenförmige Leiterbahn eine Windung umfassen, wobei die Windung der zweiten Leiterbahn, parallel zu der z-Achse gesehen, zwischen den zwei Windungen der ersten Leiterbahn verläuft und diese von beiden Seiten her überlappt. Die vorzugsweise erste Leiterbahn weist vorzugsweise eine Leiterbahnbreite von 0,5 bis 5 mm, weiter bevorzugt von 1 bis 2 mm auf. Es ist möglich, dass die Breite der ersten Leiterbahn größer oder gleich oder kleiner als die Breite der zweiten Leiterbahn ist. Beispielsweise kann eine Reduzierung der Überlappungsfläche zwischen der ersten und zweiten Leiterbahn durch eine Verminderung der Leiterbahnbreite der zweiten Leiterbahn erzielt werden. Auf diese Weise können elektrische Eigenschaften wie die Kapazität C oder die Resonanzfrequenz f der Antenne verändert und an eine bestimmte Anwendung angepasst werden.
Es ist möglich, dass der Verlauf des mindestens einen Leiterbahnabschnitts durch {x;y}-Koordinatenpaare beschrieben wird, die durch eine vorzugsweise
periodische Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) definiert sind. Diese {x;y}- Koordinatenpaare beziehen sich auf das kartesische Koordinatensystem, in dessen xy-Ebene sich die Trägerschicht erstreckt. In den sich parallel zu der x- Achse erstreckenden Rahmenabschnitten wird der Verlauf des mindestens einen Leiterbahnabschnitts durch {x;y}-Koordinatenpaare beschrieben, die durch eine Strukturierungsfunktion y=F(x) definiert sind. In den sich parallel zu der y-Achse erstreckenden Rahmenabschnitten wird der Verlauf des mindestens einen
Leiterbahnabschnitts durch {x;y}-Koordinatenpaare beschrieben, die durch eine Strukturierungsfunktion x=F(y) definiert sind.
Im Falle einer periodischen Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) wird die Periode der Strukturierungsfunktion vorzugsweise kleiner als die doppelte Länge des jeweiligen Rahmenabschnittes insbesondere kleiner als die einfache Länge des Rahmenabschnittes gewählt. Dadurch weist ein Rahmenabschnitt eine halbe Periode der Strukturierungsfunktion, insbesondere eine vollständige Periode der Strukturierungsfunktion auf. Die Rahmenabschnitte weisen vorzugsweise Längen zwischen 20 mm und 120 mm, besonders bevorzugt zwischen 35 mm und 80 mm auf.
Es ist bevorzugt, dass die Periode einer periodischen Strukturierungsfunktion umso kleiner gewählt wird je höher die Anisotropie der mechanische
Eigenschaften der Trägerschicht ist. Auf diese Weise umfasst der mindestens eine periodisch strukturierte Leiterbahnabschnitt um so mehr Perioden, je höher die Anisotropie der mechanische Eigenschaften der Trägerschicht ist. Es ist bevorzugt, wenn die Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) so ausgebildet ist, dass das Verhältnis einer Summe der Teillängen des mindestens einen
Leiterbahnabschnitts, in denen der Leiterbahnabschnitt schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft, zu einer Gesamtlänge des mindestens einen
Leiterbahnabschnitts maximal ist.
Es ist bevorzugt, wenn die Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) eine Sinusfunktion der Form y = F(x) = A*sin (2*π*Γχ + <p) bzw. x = F(y) = A*sin (2*TT*f*y + φ) ist, wobei A eine Amplitude, f eine Frequenz und φ ein Phasenwinkel ist. Ein als Sinuskurve ausgebildeter Leiterbahnabschnitt verläuft nur in den Maxima und Minima der Sinuskurve parallel zu der x-Achse bzw. y-Achse, d. h. nur in zwei einzelnen Punkten pro Periode. Der Anteil des mindestens einen
Leiterbahnabschnitts, in dem der Leiterbahnabschnitt entlang den
Hauptrelaxationsrichtungen verläuft, ist bei dieser Ausgestaltung also derart gering, dass die Welligkeit der Trägerschicht praktisch minimal ist. Daher bildet eine Sinuskurve einen bevorzugten Verlauf der Leiterbahn.
Es ist möglich, dass mindestens zwei Leiterbahnabschnitte den besagten schrägen Verlauf zeigen, wobei mindestens ein die Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) definierender Parameter in den mindestens zwei Leiterbahnabschnitten jeweils verschiedene Werte besitzt. Parameter, die die Substrukturierungsfunktion definieren, können sein: Amplitude, Frequenz, Phase und Form der
Strukturierungsfunktion F. Bei zwei in demselben Rahmenabschnitt verlaufenden Leiterbahnabschnitten, in denen die Leiterbahn jeweils überwiegend schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft, müssen die Frequenzen oder die
Amplituden der dem jeweiligen Leiterbahnabschnitt zugeordneten
Strukturierungsfunktionen F(x bzw. y) aufeinander abgestimmt sein, wenn der Abstand der zwei Leiterbahnabschnitte einen bestimmten Schwellwert
unterschreitet. Andernfalls kann es nämlich zu einem einen Kurzschluss bildenden Kontakt zwischen den Leiterbahnabschnitten kommen. Es kann daher vorgesehen sein, dass sich die Frequenz oder die Form der
Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) kontinuierlich ändert, so dass die
vorzugsweise wellenförmig oder zickzackförmig in demselben Rahmenabschnitt verlaufenden Leiterbahnabschnitte einen konstanten Abstand voneinander haben.
Es ist möglich, dass alle parallel zur x-Achse verlaufenden Leiterbahnabschnitte oder alle parallel zur y-Achse verlaufenden Leiterbahnabschnitte überwiegend schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft. Es ist auch möglich, dass alle Leiterbahnabschnitte den besagten schrägen Verlauf zeigen.
Es ist möglich, dass zwei Leiterbahnabschnitte, die in zwei verschiedenen, parallelen Rahmenabschnitten verlaufen, bezüglich einer parallel zu den zwei parallelen Rahmenabschnitten verlaufenden Achsensymmetrieachse oder bezüglich eines Punktsymmetriepunkts symmetrisch ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass zwei Leiterbahnabschnitte, die in zwei verschiedenen, parallelen Rahmenabschnitten verlaufen, weitgehend identisch ausgebildet sind,
insbesondere ihre Strukturierungsfunktionen dieselbe Frequenz, dieselbe
Amplitude und dieselbe Phase aufweisen.
Es ist möglich, dass die Länge des mindestens einen Leiterbahnabschnitts um ca. 0,5 bis 30 % größer ist als die Länge eines entsprechenden, nicht schräg verlaufenden Leiterbahnabschnitts, insbesondere eines parallel zur x-Achse oder y-Achse verlaufenden Leiterbahnabschnitts. Dadurch, dass die Leiterbahn in dem mindestens einen Leiterbahnabschnitt, parallel zu der z-Achse gesehen, überwiegend schräg zu der x-Achse und der y-Achse verläuft, z. B. in einer Wellenform, erhöht sich die Leiterbahnlänge gegenüber einer herkömmlich ausgebildeten Leiterbahn, welche in dem mindestens einen Leiterbahnabschnitt überwiegend parallel zu der x-Achse oder der y-Achse verläuft. Somit erhöht sich der elektrische Widerstand R der Leiterbahn. Falls auf den beiden
gegenüberliegenden Oberflächen, d. h. Front- und Rückseite, der Trägerschicht jeweils eine Leiterbahn, d. h. eine erste und eine zweite Leiterbahn, angeordnet ist, die sich gegenseitig überlappen, erhöht sich durch den schrägen Verlauf der Leiterbahnen auch die absolute Überlappungsfläche der beiden Leiterbahnen. Infolgedessen steigt die elektrische Kapazität C der Leiterbahnen. Bildet die erste oder zweite Leiterbahn eine Antenne oder sind die erste und zweite Leiterbahn miteinander zu einer Antenne gekoppelt, nimmt aufgrund des schrägen Verlaufs der Leiterbahn(en) die Frequenz f der Antenne ab.
Durch eine erfindungsgemäße Strukturierung der Leiterbahn und eine Wahl der Schichtdicke der Leiterbahn können die elektrischen Eigenschaften der als eine Antenne ausgebildeten Leiterbahn beeinflusst werden. Es ist möglich, dass durch die Vergrößerung der Leiterbahnlänge, die aus dem überwiegend schrägen Verlauf der Leiterbahn resultiert, eine höhere Antennen-Kapazität bei praktisch gleich bleibender Antennen-Induktivität resultiert. Es ist möglich, die Kapazität der Antenne anzupassen, insbesondere zu reduzieren, indem die Überlappungsfläche zwischen zwei, vorzugsweise auf zwei verschiedenen Oberflächen der
Trägerschicht angeordneten Leiterbahnen gewählt wird, insbesondere durch eine Reduktion der Leiterbahnbreite einer der Leiterbahnen. Einer sich durch die Vergrößerung der Leiterbahnlänge, die aus dem überwiegend schrägen Verlauf der Leiterbahn resultiert, ergebende Erhöhung des elektrischen Antennen- Widerstands kann durch eine Erhöhung der Schichtdicke der Leiterbahn, z. B. durch Aufbau einer dickeren Cu-Schicht, wieder reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung bietet über das Design des schrägen Verlaufs der Leiterbahn(en) also vielfältige Möglichkeiten zur Anpassung der elektrischen Eigenschaften der Leiterbahn(en), insbesondere einer dadurch gebildeten
Antenne. Zur Aufbringung und/oder Strukturierung einer ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht auf die Trägerschicht werden vorzugsweise miteinander synchronisierte Verfahren eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn in einem ersten Schritt auf eine erste und eine zweite Oberfläche der Trägerschicht jeweils eine strukturierte elektrisch leitfähige Grundschicht aufgebracht wird und sodann in einem Galvanikbad auf jede der Grundschichten eine galvanische Verstärkungsschicht aufgebracht wird. Das Galvanikbad kann dabei mehrere Teilbäder aufweisen und stromlos oder auch strombehaftet sein, wobei einzelne Teilbäder stromlos und andere Teilbäder strombehaftet sein können. Die elektrisch leitfähige Grundschicht wird hierbei vorzugsweise mittels eines
Druckverfahrens strukturiert. So ist es beispielsweise möglich, dass ein leitfähiges Material, beispielsweise eine leitfähige Tinte oder Paste, in den Bereichen auf die erste und zweite Oberfläche des Trägersubstrats aufgedruckt wird, in denen später in der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht die erste Leiterbahn bzw. die zweite Leiterbahn ausgeformt sein sollen. Im weiteren ist es auch möglich, dass die Grundschicht in einem ersten Schritt vollflächig auf die erste und zweite Oberfläche der Trägerschicht aufgebracht wird, z. B. mittels
Bedampfung oder mittels Laminierung als dünne Metallschicht, und sodann ein Ätz-Resist in den Bereichen aufgedruckt wird, in denen die erste oder zweite Leiterbahn in der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht ausgeformt werden soll. Anschließend wird die Grundschicht in den nicht mit dem Ätz-Resist bedeckten Bereichen mittels eines Ätz-Mittels, beispielsweise einer Lauge, entfernt und anschließend der Ätz-Resist ebenfalls entfernt. Weiter ist es auch möglich, die Grundschicht durch Aufdrucken eines Ätzmittels auf die vollflächige Grundschicht oder Aufdrucken einer Waschmaske vor Aufbringen der
vollflächigen Grundschicht zu strukturieren oder auf eine elektrisch leitfähige Grundschicht in den Bereichen, in denen in der ersten und zweiten leitfähigen Schicht keine elektrisch leitfähigen Bereiche ausgeformt sein sollen, eine dielektrische Sperrschicht aufzudrucken, welche die galvanische Anlagerung der galvanischen Verstärkungsschicht in diesen Bereichen verhindert. Die strukturierte Grundschicht kann auch beispielsweise direkt laminiert oder heißgeprägt oder kaltgeprägt werden.
Das Aufbringen der leitfähigen Druckstoffe, der Ätz-Resistschicht, des Ätzmittels und der dielektrischen Sperrschicht erfolgt hierbei vorzugsweise mittels zweier miteinander synchronisierter Druckwerke, wobei das eine Druckwerk die erste Oberfläche der Trägerschicht und das zweite Druckwerk die gegenüberliegende zweite Oberfläche der Trägerschicht bedruckt. Die Druckwerke sind hierbei bevorzugt einander gegenüberliegend auf unterschiedlichen Seiten der
Trägerschicht angeordnet und über mechanische oder elektrische Mittel oder über mittels Sensoren an den Druckwerken detektierter Registermarken auf der Trägerschicht miteinander verkoppelt, um registergenau, d. h. lagegenau zueinander zu arbeiten. Als Druckverfahren wird hierbei vorzugsweise Tiefdruck, Offset-Druck, Siebdruck, Tampon-Druck oder Tintenstrahldruck eingesetzt.
Durch diese Vorgehensweise wird zum einen eine kostengünstige registrierte, d. h. zueinander lagegenaue Strukturierung der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht erzielt. Weiter ist es hierdurch möglich, die galvanischen Verstärkungsschichten der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht gleichzeitig in einem gemeinsamen Galvanik-Prozess zu fertigen, wodurch zum einen die Produktionskosten und die Produktionszeit verringert werden kann und zum anderen Durchkontaktierungen zur Verbindung der leitfähigen Schichten durch die Trägerschicht ohne zusätzliche Aufwendungen mitgefertigt werden können, und somit die hierzu notwendigen Prozessschritte eingespart werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt Draufsichten einer ersten Leiterbahn, einer zweiten Leiterbahn und einer Überlagerung der ersten und der zweiten Leiterbahn bei einem herkömmlichen Folienelement. Fig. 2 bis 4 zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Schnittdarstellungen von Folienkörpern zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung eines mehrschichtigen Folienelements.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterbahn gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Folienelements.
Fig. 6 zeigt Draufsichten der Leiterbahn nach Fig. 5, einer zweiten
Leiterbahn und einer Überlagerung der ersten und der zweiten Leiterbahn gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 7 bis 12 zeigen Draufsichten einer Leiterbahn, einer zweiten Leiterbahn und einer Überlagerung der ersten und der zweiten Leiterbahn gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt Leiterbahnen eines herkömmlichen Folienelements. Im Teil a) ist eine Draufsicht auf eine erste Leiterbahn 27 des herkömmlichen Folienelements, im Teil b) eine Draufsicht auf eine zweite Leiterbahn 37 des herkömmlichen
Folienelements, und im Teil c) eine Draufsicht auf eine Überlagerung der ersten und der zweiten Leiterbahn gemäß dem herkömmlichen Folienelement dargestellt. Die erste Leiterbahn 27 wird auf einer ersten Oberfläche einer nicht dargestellten Trägerschicht angeordnet, die sich entlang einer xy-Ebene E eines kartesischen Koordinatensystems mit einer x-Achse 61 , einer y-Achse 62 und einer z-Achse 63 erstreckt. Die zweite Leiterbahn 37 wird auf einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Trägerschicht
angeordnet. Dabei werden die erste und die zweite Leiterbahn 27, 37 so angeordnet, dass die Leiterbahnen 27, 37, wie in Teil c) gezeigt, überlappen, gemäß einem PWO-Antennendesign.
Auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht sind erste Kontaktflächen 28 angeordnet, die mit der ersten Leiterbahn 27 elektrisch verbunden sind. Auf der zweiten Oberfläche der Trägerschicht sind zweite Kontaktflächen 38 angeordnet, die mit der zweiten Leiterbahn 37 elektrisch verbunden sind. Die ersten und/oder zweiten Kontaktflächen 28, 38 dienen als Stirnflächen von Durchkontaktierungen durch die Trägerschicht, um eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Leiterbahn 27 und der zweiten Leiterbahn 37 zu schaffen oder als Kontaktpunkte zur Kontaktierung eines Chipmoduls, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Chipmodul und der ersten Leiterbahn 27 und/oder der zweiten Leiterbahn 37 zu schaffen. Fig. 4 zeigt ein mehrschichtiges Folienelement 1 mit einer Trägerschicht 10, einer auf einer ersten Oberfläche der Trägerschicht 10 angeordneten ersten elektrisch leitfähigen Schicht 20, einer die erste elektrisch leitfähige Schicht 20
überdeckenden ersten Dekorschicht 41 , einer auf die erste Dekorschicht 41 aufgebrachten ersten Schutzschicht 43, einer auf einer zweiten Oberfläche der Trägerschicht 10 angeordneten zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 30, einer die zweite elektrisch leitfähige Schicht 30 überdeckenden zweiten Dekorschicht 42 und einer auf der zweiten Dekorschicht 42 aufgebrachten zweiten Schutzschicht 44. Die Trägerschicht 10 wird von einer Kunststofffolie, vorzugsweise einer PET-,
PET-G, PVC-, ABS-, Polycarbonat- oder einer BOPP-Folie, synthetischem Papier oder einem Laminatverbund von zwei oder mehreren solche Schichten mit einer Dicke zwischen 12 und 250 μπι, vorzugsweise zwischen 50 und 100 μιτι gebildet. Die Trägerschicht 10 besteht hierbei vorzugsweise aus einer transparenten Kunststofffolie.
Bei den Schutzschichten 43 und 44 handelt es sich um Schutzlackschichten einer Dicke von 1 bis 5 pm. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei den
Schutzschichten 43 und 44 um eine Kunststofffolie, synthetisches Papier oder ein Laminatverbund von beiden, mit einer Dicke zwischen 12 und 100 m, bevorzugt von etwa 50 μιτι handelt. Bei den Dekorschichten 41 und 42 handelt es sich im einfachsten Fall wenigstens in einem Teilbereich um musterförmig ausgeformte Farblackschichten. Es ist jedoch auch möglich, dass die Dekorschichten 41 und 42 ein oder mehrere optisch variable Effekte zeigen, welche als Sicherheitsmerkmal dienen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Dekorschichten 41 und 42 aus einem
Bindemittel mit damit vermischten optisch aktiven Pigmenten, insbesondere Effektpigmenten wie Metall-Pigmenten und/oder Dünnfilmschicht-Pigmenten und/oder Flüssigkristallpigmenten, oder UV- oder IR-aktivierbare, lumineszente Pigmente, besteht (UV = Ultraviolett; IR = Infrarot). Auch in diesem Fall sind die Dekorschichten 41 und 42 bevorzugt musterförmig ausgestaltet und zeigen hierbei bevorzugt auch unterschiedliche Darstellungen.
Bei den elektrisch leitfähigen Schichten 20 und 30 handelt es sich vorzugsweise um Schichten oder Schichtpakete bestehend oder enthaltend ein metallisches, elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Chrom, Gold oder eine Metalllegierung. Weiter ist es auch möglich, dass die elektrisch leitfähigen Schichten 20 und 30 aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material bestehen oder ein solches enthalten, beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Polymer oder ein transparentes, elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise ITO.
Die Herstellung der elektrisch leitfähigen Schichten 20 und 30 sowie deren Ausgestaltung wird im Folgenden anhand der Figuren Fig. 1 bis Fig. 4 erläutert. Zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Schichten wird in einem ersten Schritt eine elektrisch leitfähige Grundschicht auf die sich in der xy-Ebene E
erstreckende Trägerschicht 10 aufgebracht. So zeigt Fig. 2 die Trägerschicht 10, auf deren einen Oberfläche eine Grundschicht 21 und auf deren
gegenüberliegenden, anderen Oberfläche die Grundschicht 31 aufgebracht ist.
Die Grundschichten 21 und 31 bestehen hierbei vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Druckstoff, beispielsweise aus einer Metallpartikel, insbesondere Silberpartikel oder Eisenpartikel, enthaltenden elektrisch leitfähigen Tinte oder Paste. Die Grundschichten 21 und 31 werden hierbei auf die
Trägerschicht 10 mittels eines Druckverfahren aufgedruckt, vorzugsweise mittels eines Tiefdruckverfahren in einem Auftragdicke von zwischen 0,5 und 5 μιτι aufgedruckt und sodann getrocknet. Vorzugsweise erfolgt das Aufdrucken der Grundschichten 21 und 31 hierbei mittels zweier synchronisierter Druckwerke, wobei das eine Druckwerk auf der einen Seite der Trägerschicht 10 angeordnet ist und das zweite Druckwerk gegenüberliegend zum ersten Druckwerk auf der anderen Seite der Trägerschicht 10 angeordnet ist. Die Synchronisation der beiden Druckwerke erfolgt durch eine mechanische Kopplung der Druckwerke oder durch eine entsprechende elektrische Kopplung, d. h. Austausch
entsprechender Synchronisationsdaten. Durch diese Vorgehensweise wird zum einen eine hohe Registergenauigkeit, d. h. Lagegenauigkeit, beim Aufdruck der Grundschichten 21 und 31 erzielt und zum anderen eine hohe
Produktionsgeschwindigkeit erzielt. Die Dicke der Grundschichten 21 und 31 nach Trocknung beträgt vorzugsweise 0,3 bis 3 μητι.
In einem zweiten Schritt wird der die Trägerschicht 10 und die Grundschichten 21 und 31 umfassende Folienkörper einer Galvanik-Station zugeführt, in der in dem Bereich, in dem die elektrisch leitfähigen Grundschichten 21 und 31 vorgesehen sind, eine galvanische Verstärkungsschicht durch einen strombehafteten
Galvanikprozess abgeschieden wird. Hierzu werden die elektrisch leitfähigen Grundschichten 21 und 31 durch Elektroden kontaktiert und mit einem
Spannungspotential beaufschlagt, sodass aus dem Elektrolyt des Galvanik-Bads eine galvanische Verstärkungsschicht 22 bzw. 32 auf den Grundschichten 21 und 31 abgeschieden wird, wie in Fig. 3 dargestellt. Das Abscheiden der galvanischen Verstärkungsschichten 32 und 22 erfolgt hierbei vorzugsweise parallel in ein und demselben Galvanik-Bad, wodurch weitere Vorteile erzielt werden, wie bereits oben erläutert.
Vorzugsweise bestehen die galvanischen Verstärkungsschichten 22 und 32 hierbei aus einem metallischen Material, welches sich von dem elektrisch leitfähigen Material der Grundschichten 21 und 31 unterscheidet. Die Schichtdicke der galvanischen Verstärkungsschichten 22 und 32 beträgt vorzugsweise zwischen 0,7 und 25 μηι, sodass die Gesamtdicke der elektrisch leitfähigen Schichten 20 und 30 zwischen 1 und 30 μητι beträgt.
Nach einem Reinigungsprozess und einer Trocknung werden sodann die
Dekorschichten 41 und 42 und die Schutzlackschichten 43 und 44 aufgebracht und sodann die Folienelemente mit einem anderen Teil eines
Sicherheitsdokuments integriert oder vorerst durch einen Schneid- oder
Stanzprozess vereinzelt.
Auf das Aufbringen ein oder mehrerer der Schichten 41 , 42, 44 und 44 kann jedoch auch verzichtet werden. Die Ausformung der elektrisch leitfähigen Schichten 20 und 30 wird hierbei durch den anhand von Fig. 2 beschriebenen Druckprozess gesteuert. Fig. 1a
verdeutlicht hierbei prinzipiell eine hierdurch erzielte Ausformung der elektrisch leitfähigen Schicht 20 und Fig. 1b eine hierdurch erzielte Ausformung der elektrisch leitfähigen Schicht 30. Im Gegensatz zu dem PWO-Antennendesign der Fig. 1c zeigen die Schnitte der Fig. 2 bis 4 eine gegenseitige Anordnung der Leiterbahnen 20 und 30 gemäß einem FWO-Antennendesign, wobei die Breite der Leiterbahn 30 kleiner als die Breite der Leiterbahn 20 ist.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht entlang einer z-Achse 63 eines kartesischen
Koordinatensystems mit einer x-Achse 61 , einer y-Achse 62 und der z-Achse 63 auf ein erfindungsgemäßes Folienelement 1. Das Folienelement 1 umfasst eine Trägerschicht 10, die parallel zu der xy-Ebene E des Koordinatensystems verläuft. Die Trägerschicht 10 ist so orientiert, dass eine mechanische
Eigenschaft, z. B. das E-Modul der Trägerschicht 10, entlang der x-Achse 61 und der y-Achse 62 unterschiedlich ist. Das Folienelement 1 umfasst außerdem eine auf einer ersten Oberfläche, z. B. einer Vorderseite, der Trägerschicht 10 angeordnete Leiterbahn 27. Die
Leiterbahn 27 ist in einem rahmenförmigen Bereich 5 des Folienelements 1 ausgeformt, welcher durch die Fläche eines größeren, äußeren Rechtecks 80, wiedergegeben durch die gestrichelte Begrenzungslinie, mit zwei parallel zur x- Achse 61 verlaufenden Seiten 81 , 83 und zwei parallel zur y-Achse 62
verlaufenden Seiten 82,84 gebildet ist, aus der die Fläche eines kleineren, inneren Rechtecks 90, wiedergegeben durch die strich-punktierte
Begrenzungslinie, mit gleicher Orientierung wie das äußere Rechteck 80 ausgespart ist.
Das Folienelement 1 umfasst ferner auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht 10 angeordnete Kontaktflächen 38a, 38b, 38c, z. B. in Form von
Durchkontaktierungsflächen oder sogenannten Bond Pads zum Anordnen eines elektrischen Bauelements wie eines Chipmoduls, das mit der Leiterbahn 27 elektrisch verbunden wird. Die Kontaktflächen 38a, 38b, 38c sind mit der
Leiterbahn 27 galvanisch verbunden.
Der rahmenförmige Bereich 5 ist in zwei parallel zur x-Achse 61 verlaufende Rahmenabschnitte 51 , 53 und zwei parallel zur y-Achse 62 verlaufende
Rahmenabschnitte 52, 54 unterteilt, die jeweils von einer begrenzenden Seite 81 ,
82, 83, 84 des äußeren Rechtecks 80 und einer der begrenzenden Seite 81 , 82,
83, 84 des äußeren Rechtecks 80 unmittelbar benachbarten und dazu parallelen Seite 91 , 92, 93, 94 des inneren Rechtecks 90 begrenzt sind.
Die Leiterbahn 27 ist spulenförmig ausgebildet, wobei die Spule eine erste Windung 71 , eine zweite Windung 72 und eine Kontakthilfsstruktur 73d umfasst. Die Kontakthilfsstruktur 73d („auxiliary line") kann dazu dienen, dass die mit der Kontakthilfsstruktur 73d verbundene Kontaktfläche 38c galvanisch verstärkt werden kann. Die Rahmenabschnitte 51 , 52, 53, 54 unterteilen die Leiterbahn 27 in
Leiterbahnabschnitte 71a bis 71 d, 72a bis 72d und 73d. So sind einem ersten Rahmenabschnitt 51 die Leiterbahnabschnitte 71a und 72a, einem zweiten Rahmenabschnitt 52 die Leiterbahnabschnitte 71b und 72b, einem dritten
Rahmenabschnitt 53 die Leiterbahnabschnitte 71c und 72c und einem vierten Rahmenabschnitt 54 die Leiterbahnabschnitte 71 d, 72d und 73d zugeordnet.
Die Leiterbahnabschnitte 71b, 72b, 71d, 72d, 73d verlaufen, parallel zu der z- Achse 63 gesehen, auf mehr als 50 % ihrer Länge schräg zu der x-Achse 61 und der y-Achse 62. Die Leiterbahnabschnitte 71b und 72b verlaufen wellenförmig mit gleicher und konstanter Periode, mit gleicher und konstanter Amplitude, mit gleicher Phase und mit konstantem Abstand zueinander. Dabei ändert sich die Form der Wellen zwischen einem Wellenberg und einem folgenden Wellental. Die Leiterbahnabschnitte 71b und 72b verlaufen wellenförmig mit gleicher Periode und konstantem Abstand zueinander. Die Wellenform weist ca. 6 Perioden auf. Dabei ändert sich die Form der Wellen zwischen einem Wellenberg und einem folgenden Wellental.
Die Leiterbahnabschnitte 71 d und 72d verlaufen im Wesentlichen in gleicher Weise wie die gegenüberliegenden Leiterbahnabschnitte 71b und 72b, nur in gespiegelter Orientierung bezüglich einer parallel zur y-Achse 62 verlaufenden Spiegelachse. Der Leiterbahnabschnitte 73d verläuft ebenfalls wellenförmig mit konstanter Amplitude, mit derselben Periode und derselben Phase wie die
Leiterbahnabschnitte 71 b, 72b, 71 d und 72d, aber mit einer anderen Wellenform.
Fig. 6 zeigt im Teil a) eine Draufsicht der ersten Leiterbahn 27 nach Fig. 5, entgegen der Richtung der z-Achse 63 gesehen. Fig. 6 zeigt im Teil b) eine Draufsicht einer zweiten Leiterbahn 37, die auf einer zweiten Oberfläche, z. B. einer Rückseite, der Trägerfolie 10 angeordnet ist, in derselben Blickrichtung wie in Teil a). Die zweite Leiterbahn 37 ist durch die Rahmenabschnitte 51 bis 54 in die Leiterbahnabschnitte 74a bis 74d unterteilt. Die zweite Leiterbahn 37 weist in den Leiterbahnabschnitten 74b bis 74d jeweils ca. 6 Perioden der Wellenform auf. Neben der zweiten Leiterbahn 37 sind auch Kontaktflächen 39a, 39b und 39c auf der zweiten Oberfläche der Trägerfolie 10 angeordnet, von denen nur die
Kontaktflächen 39b und 39c mit der zweite Leiterbahn 37 elektrisch verbunden sind.
Fig. 6 zeigt im Teil c) eine Draufsicht auf eine Überlagerung der ersten Leiterbahn 27 und der zweiten Leiterbahn 37, in der Weise, wie sie auf der Trägerfolie 10 angeordnet werden, in derselben Blickrichtung wie im Teil a) und im Teil b).
Aufgrund des ähnlichen Verlaufs der Leiterbahnen 27, 37 in den
Rahmenabschnitten 51 bis 54 überlappen die Leiterbahnen 27, 37 registergenau, jedoch nur teilweise, wobei die Fläche der Leiterbahn 37 jeweils teilweise mit den Flächen zweier benachbarter Leiterbahnen 27 und mit deren Zwischenraum überlappt (Partial Width Overlap = PWO) Fig. 7 bis Fig. 12 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Leiterbahnen 27, 37 in der Darstellungsart nach Fig. 6. Die Unterschiede dieser Ausführungsbeispiele sind in der Tabelle 1 zusammengefasst, die auch Vergleichswerte zu einer herkömmlichen Folienelement nach Fig. 1 enthält. Dabei beziehen sich die darin angegebenen Messwerte auf die Überlagerung der ersten Leiterbahn 27 und der zweiten Leiterbahn 37 gemäß Teil c) der Fig. 1 und 7 bis 12 beziehen. Auf eine Antenne bezogene Messwerte beziehen sich auf die Antenne, die durch die Kopplung der ersten und zweiten Leiterbahnen gebildet wird.
Tabelle 1
Figure imgf000028_0001
Im Folgenden wird eine Erläuterung der Tabelle 1 gegeben.
Die in Zeile 1 angegebene Dicke gibt die Dicke der aufgalvanisierten Kupfer- Leiterbahnen in der Einheit μιη an.
Die in Zeile 2 angegebene Symmetrie gibt an, ob Leiterbahnabschnitte in gegenüberliegenden Rahmenabschnitten zueinander symmetrisch (= S) oder asymmetrisch (= AS) sind.
Die in Zeile 3 angegebene Frequenz gibt die Resonanzfrequenz f der Antenne der Einheit MHz an.
Der in Zeile 4 angegebene Widerstand gibt den elektrischen Widerstand der Antenne in der Einheit Ohm an.
Der in Zeile 5 angegebene Q-Faktor gibt den Gütefaktor der Antenne an. Die in Zeile 6 angegebene Induktivität gibt die Induktivität der Antenne in der Einheit μΗ an.
Die in Zeile 7 angegebene Amplitude gibt die Amplitude der Wellen in Prozent an. Die in Zeile 8 angegebene Größe„Wellen, oben" gibt die Anzahl der Wellen (=Periodenanzahl) im oberen Rahmenabschnitt an.
Die in Zeile 9 angegebene Größe„Wellen, unten" gibt die Anzahl der Wellen (=Periodenanzahl) im unteren Rahmenabschnitt an.
Die in Zeile 10 angegebene Größe„Wellen, links" gibt die Anzahl der Wellen (=Periodenanzahl) im linken Rahmenabschnitt an.
Die in Zeile 11 angegebene Größe„Wellen, rechts" gibt die Anzahl der Wellen (=Periodenanzahl) im rechten Rahmenabschnitt an.
Die in Zeile 12 angegebene Größe„Rang, Wellen" gibt eine Rangfolge in Bezug auf die Anzahl der Wellen der beschriebenen Antennen an, wobei die Antenne mit der höchsten Anzahl von Wellen die höchste Zahl erhält.
Die in Zeile 13 angegebene Größe„Rang, Frequenz" gibt eine Rangfolge in
Bezug auf die Resonanzfrequenz f der Antenne in der Einheit MHz an, wobei die
Antenne mit der höchsten Frequenz die höchste Zahl erhält.
Die in Zeile 14 angegebene Größe„Rang, Widerstand" gibt eine Rangfolge in
Bezug auf den elektrischen Widerstand der beschriebenen Antennen an, wobei die Antenne mit dem höchsten Widerstand die höchste Zahl erhält.
Die in Zeile 15 angegebene Größe„Rang, Q-Faktor" gibt eine Rangfolge in Bezug auf den Gütefaktor der beschriebenen Antennen an, wobei die Antenne mit dem höchsten Gütefaktor die höchste Zahl erhält.
Die in Zeile 16 angegebene Länge gibt die Länge der Antenne in Prozent an. Die in Zeile 17 angegebene Größe„Rang, Länge" gibt eine Rangfolge in Bezug auf die Länge der beschriebenen Antennen an, wobei die Antenne mit der kleinsten Länge die höchste Zahl erhält. Bezugszeichenliste
1 Folienelement
5 rahmenförmiger Bereich
10 Trägerschicht
20 erste elektrisch leitfähige Schicht
21 Grundschicht
22 Verstärkungsschicht
27 Leiterbahn
28 Kontaktfläche
30 zweite elektrisch leitfähige Schicht
31 Grundschicht
32 Verstärkungsschicht
37 Leiterbahn
38, 39 Kontaktfläche
41 , 42 Dekorschicht
43, 44 Schutzlackschicht
51-54 (erster bis vierter) Rahmenabschnitt
61 x-Achse
62 y-Achse
63 z-Achse
70 Spule
71a-d Leiterbahnabschnitte
72a-d Leiterbahnabschnitte
73d Leiterbahnabschnitt, Hilfsstruktur
74a-d Leiterbahnabschnitte
80 äußeres Rechteck
81-84 (erste bis vierte) Seite
90 inneres Rechteck
91-94 (erste bis vierte) Seite
E xy-Ebene

Claims

Patentansprüche
Folienelement (1), umfassend eine dielektrische Trägerschicht (10), die eine xy-Ebene (E) eines kartesischen Koordinatensystems mit einer x-Achse (61), einer y-Achse (62) und einer z-Achse (63) aufspannt, und mindestens eine auf der Trägerschicht (10) angeordnete, elektrisch leitfähige Schicht (20, 30), in der in einem rahmenförmigen Bereich (5) des Folienelements (1), welcher durch die Fläche eines größeren, äußeren Rechtecks (80) mit jeweils parallel zur x-Achse (61) oder y-Achse (62) verlaufenden Seiten (81 , 82, 83, 84) gebildet ist, aus der die Fläche eines kleineren, inneren
Rechtecks (90) mit gleicher Orientierung wie das äußere Rechteck (80) ausgespart ist, eine Leiterbahn (27, 37) ausgeformt ist, wobei der
rahmenförmige Bereich (5) in zwei parallel zur x-Achse und zwei parallel zur y-Achse verlaufende Rahmenabschnitte (51 , 52, 53, 54) unterteilt ist, welche jeweils von einer begrenzenden Seite (81 , 82, 83, 84) des äußeren
Rechtecks (80) und einer der begrenzenden Seite (81 , 82, 83, 84) des äußeren Rechtecks (80) unmittelbar benachbarten und dazu parallelen Seite (91 , 92, 93, 94) des inneren Rechtecks (90) begrenzt sind und die
Leiterbahn in Leiterbahnabschnitte (71a bis 71 d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) unterteilen,
wobei eine mechanische Eigenschaft der Trägerschicht (10) entlang der x-
Achse (61) und der y-Achse (62) unterschiedlich ist, und
wobei mindestens ein Leiterbahnabschnitt (71a bis 71 d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d), parallel zu der z-Achse (63) gesehen, auf mehr als 50 % seiner Länge schräg zu der x-Achse (61) und der y-Achse (62) verläuft.
Folienelement (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Leiterbahnabschnitt (71a bis 71 d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) auf mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %, seiner Länge schräg zu der x-Achse (61) und der y-Achse (62) verläuft.
Folienelement (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Leiterbahnabschnitt (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) in seinem schräg verlaufenden Anteil wellen- oder zickzackförmig verläuft.
Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die y-Richtung (62) die Maschinenrichtung der Trägerschicht (10) und die x-Achse (61) die quer dazu verlaufende Querrichtung der Trägerschicht (10) angibt.
Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mechanische Eigenschaft ein Verformungsverhalten, eine
Eigenspannung oder ein Relaxationsverhalten ist.
Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge einer ersten Seite (91, 92, 93, 94) des inneren Rechtecks (90) mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 60 %, der Länge einer dazu parallelen Seite (81, 82, 83, 84) des äußeren Rechtecks (80) und die Länge einer zu der ersten Seite (91, 92, 93, 94) des inneren Rechtecks (90) senkrecht verlaufenden Seite (91, 92, 93, 94) des inneren Rechtecks (90) mindestens 70 %, vorzugsweise mindestens 75 %, der Länge einer dazu parallelen Seite (81, 82, 83, 84) des äußeren Rechtecks (80) beträgt.
Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Folienelement (1) eine erste elektrisch leitfähige Schicht (20), in der in dem rahmenförmigen Bereich (5) des Folienelements (1) eine erste Leiterbahn (27) ausgeformt ist, und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (30), in der in dem rahmenförmigen Bereich (5) eine zweite Leiterbahn (37) ausgeformt ist, umfasst, wobei die Trägerschicht (10) zwischen der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (20, 30) angeordnet ist, die erste und die zweite Leiterbahn (27, 37) miteinander zu einer Antennenstruktur gekoppelt sind und mindestens ein Leiterbahnabschnitt (71a bis 71 d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) der ersten und zweiten Leiterbahn (27, 37) den besagten schrägen Verlauf zeigt.
Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verlauf des mindestens einen Leiterbahnabschnitts (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) durch {x;y}-Koordinatenpaare beschrieben wird, die durch eine Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) definiert sind.
Folienelement (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) so ausgebildet ist, dass das Verhältnis einer Summe der Teillängen des mindestens einen
Leiterbahnabschnitts (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d), in denen der Leiterbahnabschnitt schräg zu der x-Achse (61) und der y-Achse (62) verläuft, zu einer Gesamtlänge des mindestens einen Leiterbahnabschnitts (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) maximal ist. Folienelement (1) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) eine Sinusfunktion der Form y = F(x) = A*sin (2*TT*f*x + φ) bzw. x = F(y) = A*sin (2*π γ + φ) ist, wobei A eine Amplitude, f eine Frequenz und φ ein Phasenwinkel ist.
Folienelement (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens zwei Leiterbahnabschnitte (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) den besagten schrägen Verlauf aufweisen, wobei mindestens ein die Strukturierungsfunktion F(x bzw. y) definierender Parameter in den mindestens zwei Leiterbahnabschnitten (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) jeweils verschiedene Werte besitzt. 12. Folienelement (1) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Substrukturierungsfunktion definierende Parameter sind:
Amplitude, Frequenz, Phase, Form. 13. Folienelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle parallel zur x-Achse (61) verlaufenden Leiterbahnabschnitte (71a, 71c, 72a, 72c, 74a, 74c) oder alle parallel zur y-Achse (62) verlaufenden Leiterbahnabschnitte (71b, 71d, 72b, 72d, 73d, 74b, 74d) den besagten schrägen Verlauf zeigen.
14. Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle Leiterbahnabschnitte (71a bis 71 d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) den besagten schrägen Verlauf zeigen.
15. Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zwei Leiterbahnabschnitte (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d), die in zwei parallelen Rahmenabschnitten (51, 52, 53, 54) verlaufen, bezüglich einer parallel zu den zwei parallelen Rahmenabschnitten (51, 52, 53, 54) verlaufenden Achsensymmetrieachse oder bezüglich eines
Punktsymmetriepunkts symmetrisch ausgebildet ist.
Folienelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge des mindestens einen Leiterbahnabschnitts (71a bis 71 d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) um ca.0,5 bis 30 % größer ist als die Länge eines entsprechenden, nicht schräg verlaufenden Leiterbahnabschnitts.
Verfahren zur Herstellung eines Folienelements (1), umfassend die Schritte: Bereitstellen einer dielektrischen Trägerschicht (10), die eine xy-Ebene (E) eines kartesischen Koordinatensystems mit einer x-Achse (61), einer y- Achse (62) und einer z-Achse (63) aufspannt, wobei eine mechanische Eigenschaft der Trägerschicht (10) entlang der x-Achse (61) und der y- Achse (62) unterschiedlich ist;
Aufbringen mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht (20, 30) auf eine Oberfläche der Trägerschicht (10); und
Ausformen einer Leiterbahn (27, 37) in der mindestens einen elektrisch leitfähigen Schicht (20, 30) in einem rahmenförmigen Bereich (5) des Folienelements (1), welcher durch die Fläche eines größeren, äußeren Rechtecks (80) mit jeweils parallel zur x-Achse (61) oder y-Achse (62) verlaufenden Seiten (81, 82, 83, 84) gebildet ist, aus der die Fläche eines kleineren, inneren Rechtecks (90) mit gleicher Orientierung wie das äußere Rechteck (80) ausgespart ist, wobei der rahmenförmige Bereich (5) in zwei parallel zur x-Achse und zwei parallel zur y-Achse verlaufende
Rahmenabschnitte (51, 52, 53, 54) unterteilt ist, welche jeweils von einer begrenzenden Seite (81, 82, 83, 84) des äußeren Rechtecks (80) und einer der begrenzenden Seite (81, 82, 83, 84) des äußeren Rechtecks (80) unmittelbar benachbarten und dazu parallelen Seite (91 , 92, 93, 94) des inneren Rechtecks (90) begrenzt sind und die Leiterbahn in
Leiterbahnabschnitte (71a bis 71d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d) unterteilen, derart, dass mindestens ein Leiterbahnabschnitt (71a bis 71 d, 72a bis 72d, 73d, 74a bis 74d), parallel zu der z-Achse (63) gesehen, auf mehr als 50 % seiner Länge schräg zu der x-Achse (61) und der y-Achse (62) verläuft.
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