专利名称：具有导电轨迹的印刷板的金属化设备及相关金属化方法
技术领域：
本发明涉及一种具有导电轨迹的印刷板(printed form)的金属化设备及相关的金属化方法。本发明更具体地涉及一种用于导电轨迹连续图案的金属化设备，这些导电轨迹具有低导电率并印刷在介电撑板上。在一个示例中，该图案具体代表平面天线。本发明还涉及通过印刷导电轨迹的任何技术(例如凹版照相技术、平板印刷、绢网印刷等)获得的印刷电路的领域。
背景技术：
在文献EP-A-0 839,667(D1)中，已知一种利用导电墨水或凹版照相印刷技术进行印刷的工艺。该印刷技术使用刻辊和反压辊，在该刻辊与该反压辊之间布置有介电撑板，以对其进行印刷。将刻辊设计成在绕同一辊的转轴旋转的同时部分地浸入装有导电墨水的容器中。将反压辊设计成也在绕该辊的另一转轴旋转的同时，将介电撑板压到刻辊上。将刻辊和反压辊设计成相配合，使得刻辊能够将导电墨水轨迹印刷到介电撑板上。
凹版照相印刷技术因其可获得精确的导电轨迹而受到特别的关注。凹版照相印刷技术还可以获得厚度非常小(例如1μm数量级)的导电轨迹。但是，通过凹版照相印刷技术获得的导电轨迹具有较高的电阻。
文献US-A-4,119,516(D2)描述了一种能够利用电解技术使金属淀积在不同的导电轨迹上的电解设备。在已将印刷电路印刷了导电轨迹后可以使用该设备。在文献D2中描述的电解设备具有一个阴极和一对阳极，该阴极被设计成与导电轨迹相接触，该对阳极被设计成浸入在包括电解槽的电解质容器中，将该阴极与负电势相连，将该阳极对与正电势相连，利用直流电压发生器，将电解金属淀积在导电轨迹上。
然而，这种金属化技术具有这样的缺点所获得的金属化会受到通过前述的印刷技术获得的印刷导电轨迹的低导电率的干扰。其结果是淀积在轨迹上的金属厚度的分布较差。有时甚至会使该金属化工艺停止。
因此，通过此金属化技术获得的金属化印刷电路不能充分地发挥作用，因而不能有效地从/由印刷电路(该印刷电路与例如智能卡或电子标签的集成电路相关)发送/检测电磁信号。
发明内容
为了解决上述问题同时可使用用于导电轨迹的同一印刷技术(尤其是凹版照相印刷技术)，本发明提供了一种用于金属化的设备，在设备中，将与第一电势相连接的至少两个第一电极布置在具有相同图案的两个相对的轨迹部分处，并且所述图案被设计成部分地浸入这两个第一电极之间的电解槽中。将所述两个第一电极制造成相互分开一段距离，该距离小于或等于图案的一个尺寸，该尺寸是相对于撑板在电解槽中的移动方向而测得的。更确切地说，使该两个第一电极相互分开，其分开距离小于或者等于相对于撑板在槽中的移动方向、沿着两个第一电极之间的撑板测得的图案的长度。所述两个第一电极相对彼此的位置能够确保使具有相同图案的所有轨迹都被金属化，这是通过借助与这些图案接触的这些第一电极使这些轨迹处于等电势来实现的。将所述两个第一电极连接到具有与第二电势相反极性的第一电势，将设计成向所述电解槽提供第二电势的第二电极连接到第二电势。
本发明的主题是一种用于覆有导电轨迹图案的介电撑板的金属化设备，该金属化设备包括电解装置；该电解装置包括电解槽；第一电极，与第一电势源相连，所述第一电势具有与第二电势相反的极性，通过所述电解装置的一个或多个第二电极将第二电势施加给所述电解槽，其特征在于介电撑板浸入所述电解槽中，使得具有同一图案的轨迹短路地连接到第一电势和第二电势，并且至少两个第一电极与同一图案的相对图案部分相连，而该同一图案的中间部分浸入该电解槽中。
本发明的主题还是一种用于覆有导电轨迹图案的介电撑板的金属化方法，该方法的特征在于a)通过将介电撑板浸入电解槽中，并且通过将轨迹短路地连接到第一电势源，使至少一个导电轨迹图案经历电解槽的处理，该第一电势的极性与施加给电解槽的第二电势的极性相反；并且b)利用至少两个电极将第一电势施加给同一图案的相对图案部分，同时将所述图案的中间部分浸入电解槽中。
通过阅读以下说明并且研究附图后，将更好地理解本发明。这些附图仅以示例的方式示出而非限制本发明。这些附图示出图1是根据本发明的金属化设备的示意图；图2是根据本发明的介电撑板的示意图；图3是根据本发明的金属化设备的变型例的示意图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的用于介电撑板2的金属化设备1。介电撑板例如可以是由PET、PVC、聚碳酸酯、ABS、浸渍纸或非浸渍纸、环氧玻璃、聚酰亚胺、LCP等制造的介电基板。介电撑板2由多个元件3形成(见图2)，每个元件3覆有导电轨迹图案4。可以利用至少一个链接轨迹(例如37)将各图案连接在一起。导电轨迹图案4可以代表平面天线(如图2所示)或任何其他形式的印刷电路。可以以简单的方式将平面天线集成在智能卡或电子标签中，并利用常规工艺(例如线焊、倒装芯片安装等)将其与该集成电路相连。如图2所示，由连续的同心螺环形成平面天线，各螺环形成导电轨迹30。
通过使用凹版印刷装置5(图1)的凹版照相印刷技术可以获得该导电轨迹的图案。或者可以通过例如前述的绢网印刷或平版印刷技术的其他技术可以获得该导电轨迹图案。在一个示例中，凹版照相印刷技术可获得1μm厚的轨迹，因为非常薄，所以能够获得很高的轨迹密度。
根据本发明，金属化设备1包括电解装置6，并且可将该电解装置6布置在凹板照相印刷装置5的下游。电解装置6包括电解槽7，以浸泡介电撑板2。电解装置6还包括多个第一电极和至少一个第二电极。在图1的优选示例中，电解装置包括五个第一电极8、9、10、11、12(全部连接在一起)和一个第二电极13。该第一电极使这些轨迹短路，并通过将这些轨迹连接到第一电势源14，而使这些轨迹能够处于等电势。第二电极使得能够对电解槽7提供第二电势源15。电势差可以说是这样产生将第一电极连接到具有与第二电势15相反极性的第一电势14，而将第二电极与第二电势15相连。例如由电压整流器16或电压发生器产生第一电势和第二电势。
优选地，通过基于酸介质中的硫化铜的结构形成电解槽7，或通过可在电解过程中释放金属的任何其它溶液来形成。第一电极的极性和第二电极的极性依赖于电解槽中包含的溶液的性质。在由硫酸铜形成溶液的情况下，将第二电极与正电极电势15相连接，而将第一电极与负极性的第一电势14相连，从而使铜离子在电解过程中向这些第一电极移动，由此向这些轨迹移动。因此，将第一电极设计成与这些轨迹相接触，于是使得这些轨迹形成吸引阳离子的阴极，而第二电极形成吸引阴离子的阳极。
此处，将第一电极布置为它们位于电解槽的外侧。随后在两个第一电极与电解槽之间进行电解处理，接着使至少一个第一电极8(或9)接触到导电轨迹图案4，并且随后将该导电轨迹的至少一部分浸入电解槽7中。
如图1和2中的箭头所示，两个第一电极8和9相互分开一段距离，该距离小于或等于相对于该撑板移动的方向沿撑板或绝缘板测得的图案4的长度21。具体地，将至少两个第一电极8和9连接到同一图案4的相对图案部分17和18(图2)。图案4包括第一图案部分17和第二图案部分18，各部分或各端彼此相对。所述两个相对的部分由居中或中间图案部分19间隔开。在撑板2的移动过程中，通过将图案4的第一部分17连接到电极8且浸入电解槽7中，首先对第一部分17进行电解，而最后对图案4的第二部分18进行电解。当利用电极8对部分18进行电解时，则通过电极9对部分17进行电解。
金属化设备还具有用于板2的驱动装置22和从其中进出板2的连续的槽部分。该连续的槽部分与图案在该槽中的移动相结合能够改善在轨迹上的金属淀积。
根据图1所示的本发明的第一优选实施例，驱动装置22可以由位于所述电解槽外侧的一系列第一辊(例如8到11)和位于电解槽内的一系列第二辊26形成。在图1所示的示例中，驱动装置由例如26的四个第二辊形成。在本发明的优选实施例中，第一辊是金属的，并形成第一电极8、9、10、11和12。第二辊优选地是绝缘的并确保在所述板的移动过程中，将至少两个第一电极之间的该板浸入电解槽中。所有这些辊可以由同一横杆(未示出)支撑。沿从第一辊到第二辊等的连续通道来驱动板2。从第一辊到第二辊等的这些连续通道能够在撑板在电解槽中移动时，改善轨迹上的金属淀积。如果该板受到过大的张力而且该张力可能使其变形，则可将这些辊安装在轴承上和/或使其机动化，从而减少各辊之间的张力。
在本实施例的变型例中，驱动装置可以包括第一系列的第一辊8、9、10、11、12和与该第一系列的第一辊相对应地安装，并且由其支撑的第二系列的第一辊27。第一系列的第一辊对应于前述的第一辊，而第二系列的第一辊由图1中的虚线示出。这两个系列第一辊可使印刷绝缘板2的第一面24和/或第二面25经历电解处理，第一面和第二面分别覆有至少一个导电轨迹图案。将第一系列的第一辊布置为使第一面24与这些第一辊相接触，并且将第二系列的第一辊形成为使第二面25与这些第二系列的第一辊相接触。
对第一辊提供第一电势14，而优选地使第二辊绝缘。如图1中的虚线所示，也可以对第二辊提供第一电势。这样，在电解过程中第二辊被金属逐渐覆盖，就可以有规律地替换这些第二辊。
为驱动所述板，将辊机动化。然而，仅需将几个辊机动化，以使该板被充分地移动。调节辊的旋转速率，从而使总通过时间足以形成所期望的厚度。
为了获得印刷有导电轨迹图案的介电撑板，通过执行以下的步骤来获得绝缘板2的金属化工艺。首先，通过凹板照相印刷技术将导电轨迹图案(互连或不互连的)印刷在板上。为此，如前所述，凹板照相印刷装置5包括刻辊31和反压辊32。刻辊31包括开口33，将其设计成将导电轨迹印刷在撑板2上。刻辊和反压辊相抵地相互支撑，其间布置有介电撑板。刻辊和反压辊围绕它们各自的轴旋转，同时可在绝缘板A上获得精细的印刷轨迹。提供刮擦器34以在介电撑板上获得精确的印刷轨迹。在反压辊将导电轨迹的图案印在由该反压辊压抵的撑板上之前，刮擦器34能够去除位于刻辊的开口外部的多余墨水。
一旦印刷上导电轨迹，接着通过将介电撑板浸入与具有正极性的第二电势相连的槽中，并通过将轨迹短路地连接到具有负极性的第一电势源，使这些导电轨迹经历电解槽7的处理。利用在先标定的距离来确保在该板在辊之间移动的过程中同一图案上的电解的连续性，所述在先标定的距离是与两个第一电极相对应的至少两个第一辊之间的距离，所述两个第一辊之间的距离是这样的其对应的长度小于或等于相对于该撑板在电解槽中移动的方向、沿板2测得的撑板的图案4的长度21。
也可将形成第一电极的辊制造成它们在相对于与撑板在槽中的移动方向垂直的方向上测得的长度至少等于图案4的宽度38，图案4的该宽度是相对于与撑板在槽中的移动方向垂直的相同方向而在撑板上测得的。更确切地说，在与撑板在池中的移动方向相垂直的方向上，第一电极或第一辊的长度可以覆盖至少该同一图案4的所有轨迹。第一辊或第一电极的长度依赖于撑板2上具有的图案的数目。
在该示例中，电解步骤的重复次数为浸入装置6的元件3的个数，这是因为沿着撑板2测量出的第一辊8与9(或9与10、10与11、11与12)之间的距离小于或等于图案4的尺寸。
根据图1的本发明的优选实施例，由于将例如26的辊都浸入在同一电解槽中，所以在同一电解槽中重复这些步骤。
作为变型例，可以使用一系列间隔区(compartment)28，每个间隔区包括一个电解槽(图4)。在该示例中，根据该变型例的金属化设备具有一系列的三个间隔区(例如28)。这些间隔区被创建为使得介电撑板2经由狭缝通过。根据本发明，每个间隔区的尺寸都小于图案4。将各撑板元件的轨迹30连接到至少两个第一柱状电极29和35。这些第一电极29和35通过位于间隔区28外部的多个块与各个轨迹相接触。在另一示例中，可用辊代替这些块。相互连接的电极29和35分别与部分18和17相接触。相类似的配置也适用于其他间隔区。在撑板进入各间隔区的期间，由电极36保证其与电解槽的接触。
可在图1中布置电解槽的电平传感器C，以防止可能产生的电平降低，该电平的降低将妨碍对图案4的正确电解。
优选地，连续地依次执行能够最终实现正确金属化的印刷步骤5和电解步骤6，以防止中间中断(wrapping up)所必然导致的印迹分离。板在印刷步骤中的移动速度可以与板在电解步骤中的移动速度不同；可以为板的移动速度提供适配器39，如图1示意性地示出的，可将该适配器布置在凹板照相印刷装置5与电解装置6之间。在一个示例中，在通过凹板照相进行的印刷步骤中，板的移动速度是每分钟50米到100米；在电解步骤中是每分钟1米到50米。
实践中，以介于每分钟1米到10米之间的速度进行可以实现正确金属化的电解步骤6。
权利要求
1.一种用于覆有导电轨迹图案(4)的介电撑板(2)的金属化设备(1)，该金属化设备包括电解装置(6)；该电解装置包括电解槽(7)；与第一电势源(14)相连的第一电极(8、9、10、11、12)，所述第一电势(14)具有与第二电势(15)相反的极性，由所述电解装置的一个或多个第二电极(13)对所述电解槽施加第二电势，其特征在于所述介电撑板被浸入所述电解槽中，使得同一图案的轨迹与所述第一电势和所述第二电势短路相连，并且至少两个所述第一电极连接到该同一图案的相对图案部分(17、18)，而该同一图案的中间部分(19)浸入在所述电解槽中。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征还在于所述两个第一电极以小于相对于所述撑板在所述电解槽中的移动方向、沿着所述撑板测量得的所述图案(4)的长度(21)的距离而相互分开。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括用于所述介电撑板的驱动装置(22)，以及从其中进出所述撑板的连续的电解槽部分。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括位于所述电解槽外部的一系列第一辊，和位于所述电解槽内部的一系列第二辊；所述介电撑板交替地从所述第一辊到所述第二辊等通过；所述第一辊被提供有所述第一电势；所述第二辊优选地绝缘。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征还在于，所述辊被机动化。
6.根据权利要求1到5中的任一项所述的设备，其特征还在于，所述电解槽是基于酸介质中的硫化铜的结构。
7.根据权利要求1到6中的任一项所述的设备，其特征还在于，所述介电撑板位于第一系列的第一电极(8-12)与第二系列的第一电极(27)之间。
8.根据权利要求1到7中的任一项所述的设备，其特征还在于，所述这些图案的每一个通过至少一个连接轨迹(37)连接在一起。
9.一种用于覆有导电轨迹图案(4)的介电撑板(2)的金属化方法，其特征在于a)通过将所述介电撑板浸入电解槽(7)中，并通过将所述轨迹短路连接到第一电势源(14)，来使至少一个导电轨迹图案经受电解槽(7)中的处理，所述第一电势(14)具有与施加给所述电解槽的第二电势(15)相反的极性；b)通过至少两个电极向同一图案的相对的图案部分(17、18)施加所述第一电势，而将所述图案的中间部分(19)浸入所述电解槽中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征还在于重复步骤a)和步骤b)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征还在于使用同一电解槽进行所述重复。
12.根据权利要求9到11中的任一项所述的方法，其特征还在于所述电解槽是基于酸介质中的硫化铜的结构。
13.根据权利要求9到12中的任一项所述的方法，其特征还在于所述步骤a)和步骤b)以介于每分钟1米到10米的速度在时间上连续。
全文摘要
本发明涉及一种具有导电轨迹并可通过凹板印刷获得的印刷电路。凹板印刷可用于获得厚度非常薄的导电轨迹，使得所述轨迹具有较高电阻。为了减少由此获得的轨迹(30)的电阻，本发明包括将至少两个第一电极(9，8)连接到同一轨迹的相对的部分(17、18)，而将所述轨迹的中部(19)浸入电解槽(7)中。此外，将电解槽与第二电极(26)相连，第二电极(26)又与第二电势(15)相连，所述第二电势具有与连接到第一电极的第一电势(14)相反的极性。
文档编号C25D7/06GK1745609SQ200380109263
公开日2006年3月8日 申请日期2003年11月27日 优先权日2002年11月27日
发明者克里斯托夫·马蒂厄, 让-雅克·米施勒 申请人:Fci公司