패턴 형성 금속 구조를 캐리어 기판에 제조하는 방법

수십년동안, RFID 는 창고에서 비접촉식의 전자 도난방지 장치에 사용되는 기술이었다(EAS: electronic article surveilance). 가장 단순하게는, RFID 적용에 적합한 장치는 검출장치 및 판독장치뿐만 아니라 안전수단 또는 트랜스폰더 (transponder) 로서 언급되는 태그 (tag) 의 안테나로 이루어진다. 이에 의해, 판독장치는 전자기장을 발생시키며, 또한 트랜스폰더에 의해 변조된 전자기장을 검출하는 기능을 한다. 이 경우, 사용된 트랜스폰더는 트랜스폰더의 안테나 전방을 판독장치가 통과함에 따라 판독장치의 교번 자기장 (alternating magnetic field) 에 공명 효과에 의해 영향을 미치는 LC 진동자이다. 그 결과, 판독장치 내의 발전기 코일 에서의 전압 강하가 약한 변화되며, 이에 의해 판독장치의 교번 자기장에서 트랜스폰더의 존재를 나타낸다. 그러나, 이러한 1-비트 트랜스폰더는 단지 전술된 적용분야 또는 이와 유사한 것에만 적합하다. 예컨대 억세스 시스템으로서 은행권, 동물, 환자 등의 식별, 물품 및 재고 관리, 위치 식별 및 전자식 이모빌라이저 시스템에 사용하는 다른 적용분야를 위해서, 전술한 1-비트 트랜스폰더는, 이들 트랜스폰더가 단지 "존재함" 또는 "존재하지 않음" 의 정보만을 포함하며, 많은 복잡한 정보를 포함하지 않기 때문에 적합하지 않다. 이를 위해, 트랜스폰더는 소망하는 정보를 제공하기 위해 데이터 캐리어 (data carrier) 를 가져야만 한다. 통상, 전자 반도체 메모리 (칩) 가 데이터 캐리어로서 사용된다. 데이터 캐리어로부터 저장된 정보를 판독하기 위해서는, 트랜스폰더는 판독장치에 근접하게 배치되어야만 한다. 또한, 트랜스폰더용으로 배터리가 제공되어 칩을 작동시킨다는 것도 공지되어 있다. 그러나, 이는 고가이므로, 많은 적용분야에서 가능하지는 않다. 그러므로, 판독장치에 의해 전송된 전자기장에 저장된 에너지가 전기 배터리 대신에 사용될 수 있다. 이를 위해, 트랜스폰더의 안테나에 의해 흡수된 에너지가 정류되어 칩에 공급된다. 다수의 경우, 판독장치는 수십 MHz 까지의 주파수 범위에 있는 교번 전자기장을 사용하고 있다. 통상적으로 사용되는 주파수는 13.56 MHz 이다. 이러한 방사의 파장은 수십 내지 수천 미터에 이른다 (13.56 MHz은 22.1 m). 13.56 MHz 의 주파수의 전자기 방사가 사용될 때, 트랜스폰더 자체는 통상 판독장치의 근처에 있기 때문에, 트랜스폰더의 사이트에서 판독장치에 의해 방출된 전자기장은 교번 전자기장으로 고려된다. 따라서, 판독장치와 트랜스폰더의 안테나 사이의 동력 전송은 1-비트 트랜스폰더와 유사한 방식으로 이루어진다. 교번 전자기장은 트랜스폰더 내의 부하 변조 (load modulation) 에 의해 영향을 받으므로, 부하 변조에 의해 유도된 변화 또한 판독장치에서 검출될 수 있다. 이러한 부하 변조는 칩에 의해 전송되는 정보를 전달한다. 수십 MHz 까지의 주파수 범위에서 작동하는 RFID 시스템은 아주 큰 안테나를 필요로 한다. 게다가, 이러한 기술의 효율은 매우 낮다. 그러나, 이는 많은 적용분야에서 이롭지 않다. 따라서, UHF 주파수 범위 (UHF: ultra high frequency, 통상 주파수: 0.3 ~ 3 GHz, 파장: 10 ㎝ ~ 1 m 으로 알려진 주파수) 에서 작동하는 시스템이 개발되고 있다. RFID 용으로 준비된 UHF 주파수는 유럽에서는 868 MHz 이며, 미국에서는 915 MHz 이다. 판독장치로부터 트랜스폰더를 분리하는 거리가 이 경우 파장보다 상당히 크므로, 트랜스폰더의 안테나는 판독장치의 방출 안테나 근처에 있지 않는다. 따라서, 트랜스폰더의 사이트에서 판독장치에 의해 방출된 전자기장은 교번 전자기장으로 고려될 수 없다. 판독장치에 의해 방출된 전자기 방사는 오히려 트랜스폰더의 안테나에 의해 반사된다. 트랜스폰더 내의 부하 저항을 변화시킴으로써, 그 반사 용량이 변경될 수 있으므로, 칩에 저장된 정보는 반사된 전자기 방사를 변조시켜 판독장치에 의해 수신될 수 있다. RFID 적용분야를 위해 트랜스폰더 제조에서 다양한 제안들이 이루어지고 있다. 많은 경우에, 방법의 가장 중요한 평가 기준중 하나는 안테나 구조를 저가로 제조하는 것이다. 이를 고려하여 많은 제안들이 이루어지고 있다. 적어도 다음의 단계를 포함하는 조직화된 금속 층을 제조하는 방법이 DE 102 29 166 A1 에 개시되어 있다: 마스크 구조를 형성하는 도전성 및 비도전 영역의 표면에 캐소드와 애노드를 제공하며, 상기 캐소드와 애노드는 기판 금속을 포함하는 전해물에 배치되는 단계, 캐소드와 애노드 사이에 전압을 인가하는 단계, 캐소드의 도전 영역 위에 기판 금속을 배치하는 단계, 캐리어 층을 제공하는 단계 및 캐소드의 표면과 캐리어 층을 접촉시키고, 캐리어 층 위로 캐소드에 증착된 기판 금속을 전달하여, 조직화된 금속 층이 준비되는 단계를 포함한다. 이를 위해, 플라스틱 재료 또는 세라믹으로 제조되는 마스크 구조가 제공되는 스테인리스 강 드럼이 캐소드의 예로서 사용된다. 드럼 위에 구리가 증착됨으로써 형성되는 구리 구조에는 접착제가 제공되며, 이후 캐리어 층으로서 종이 또는 플라스틱 호일 웹이 가압되며, 구리 구조는 웹으로 전달된다. DE 101 45 749 A1 에는 캐리어 본체에 금속층을 제조하는 방법이 개시되어 있는데, 접착제층은 상기 캐리어 본체의 표면 상에 적어도 부분적으로 적용되며, 금속 호일 또는 금속 분말은 접착제층이 제공되는 캐리어 본체의 표면 위에 증착되고, 기계적으로 제거되는 접착제층에 접착되지 않는 금속 호일 또는 분말의 영역 및 상기 접착제층에 상기 금속 호일 또는 분말이 고정되므로, 접착제층에 접착하는 금속 호일 또는 분말의 영역만이 캐리어 본체에 구조로서 유지된다. 이를 위해, 예컨대, 플라스틱제 캐리어 본체에는 접착제가 제공된다. 이후, 예컨대, 구리 금속 호일이 접착제층에 적용된다. 다음으로, 접착제가 코팅되지 않은 캐리어 영역에 적용되었던 구리층이 브러싱 등에 의해 기계적으로 제거된다. 구조화된 구리층은 화학적 및/또는 전해도금에 의해 보강될 수 있다. 변형된 방법에서, 금속층은 플라스틱 호일 위에 금속층을 가압함으로써 적용될 수도 있고, 구조화된 스탬프가 이를 위해 사용되고 있다. 금속층은 플라스틱 호일 위에 금속층을 가압하는 스탬프 영역에 접착된다. 이후, 가압되지 않은 금속층이 브러싱 등에 의해 기계적으로 제거된다. DE 100 65 540 A1 에서, 기판상에 스트립 컨덕터를 제조하는 방법에 대해 개시되어 있으며, 여기서 스트립 컨덕터는 마스크 또는 포커싱 스프레이 장치를 사용하는 금속 입자 현탁액으로서 기판 위에 분무된다. 금속 입자 현탁액은 적어도 구리 입자를 조금 포함한다. 이 현탁액은 기판의 표면 위에 두께가 점진적으로 증가하게 분무되는 래커(lacquer) 종류이다. DE 101 24 772 C1 은 반도체 칩에 장착되는 안테나를 형성하는 방법에 대해 개시하고 있으며, 여기서 납땜 재료로부터 제조된 구조화된 안테나층은 캐리어 상에 안테나의 형상으로 형성되며, 이후 상기 반도체칩은 상기 캐리어 위에 적용되어 상기 안테나층과 상기 용융된 안테나층을 납땜하여 안테나를 형성한다. 바람직하게는, 적어도 대략 공융 (eutectic) 조성을 갖는 재료, 예컨대 Sn, In, Bi 및 Ga 군에서 선택된 원소중 하나 이상을 포함하는 합금 또는 금속간 화합물로부터 제조된 납땜 입자를 바람직하게 포함하는 납땜 페이스트가 이를 위해 사용된다. 납땜 페이스트는 상기 캐리어 위에 인쇄된다. DE 101 45 750 A1 은 캐리어 본체에 금속층을 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 여기서 도전성 입자가 캐리어 본체의 표면에 적용되므로, 표면에 고정되고, 입자를 갖춘 상기 캐리어 본체는 금속 도금조에서 화학적으로 및/또는 전해도금에 의해 도금된 금속이다. 이를 위해, 구리 또는 철 입자와 같은 도전성 입자가 그 위에 고정되는 구조화된 접착제층은 예컨대 캐리어 본체 위에 먼저 증착된다. 이후, 접착제층에 고정된 입자를 갖춘 캐리어 본체가 금속 도금조에 위치되며, 금속층이 병치된 입자상에 화학적으로 및/또는 전해도금에 의해 형성된다. 접착제층 이외에, 접착 특성이 제공되는 캐리어 본체가 사용될 수도 있다. 화학적으로 및/또는 전해도금에 의해 생성된 금속층은 예컨대, 구리층일 수도 있다. DE 102 54 927 A1 은 캐리어 상에 도전성 구조체를 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 여기서 캐리어의 표면에는 먼저 도전성 입자가 적어도 부분적으로 덮이며, 다음으로 패시베이션층이 도전성 입자에 의해 형성된 입자층 위에 증착되며, 상기 패시베이션층은 도전성 구조의 네가티브로서 형성되며, 마지막으로 도전성 구조가 패시베이션층으로 덮이지 않은 영역에 형성된다. 이를 위해, 바람직하게 철입자로 형성된 비도전층이 캐리어의 전체 표면에 날리게 되고 (blown), 분무되거나 인쇄된다. 비도전성 표면을 가짐에 따라 이웃하는 도전성 입자 사이에 전기 도전성이 없을 수도 있다. 이들 입자는 예컨대 접착체에 의해 캐리어에 접착된다. 다음으로, 패시베이션층이 인쇄 등에 의해 적용된다. 이후, 노출된 (bare) 영역에는 이온 교환에 의해 구리조에서 구리 도금될 수 있으며, 이온 교환은 귀중한 철이 더 귀중한 구리로 교환되지 않아도 된다. DE 35 15 985 A1 은 기판 상에 납땜가능한 코팅의 제조에 관한 것으로, 이 방법은 전기 절연된 기판 위에 도전체 스트립 및/또는 접촉 영역의 형태에서 납땜가능한 금속 층을 적용하는 단계를 포함한다. 이 방법은 기판 위에 도전체 스트립 및/또는 접촉 영역의 형태로 도전 바니시(특히, 금속 입자를 포함) 의 제 1 층을 적용하는 단계, 제 1 층을 경화하는 단계, 제 1 층 위에 금속의 제 2 층을 화학적으로 증착하기 위해 납땜가능한 금속의 이온을 함유하는 용액 내에 경화된 제 1 층을 갖는 기판을 침지하는 단계를 포함한다. 바니시에서의 금속 입자는 예컨대 철 입자일 수도 있다. 용액은 산성일 수도 있으며, 예컨대 황산 및 구리 이온을 포함할 수도 있다. 용액은 대안으로 염화구리 용액일 수도 있다.