RFID auf Polymerbasis - All

LEITERPLATTENFERTIGUNG
Polymerelektronik aus Fürth
RFID auf Polymerbasis
Wurden mit der Erfindung des Barcodes Warenwirtschaft und Logistik nachhaltig revolutioniert, droht dem Barcode
die Ablösung durch ein noch intelligenteres System: Die RFID-Technologie. Dabei kommt eine preiswerte Fertigungstechnologie zum Tragen: Die sogenannte Polymerelektronik.
Der RFID-Datenträger, auch als Transponder bekannt, besteht aus einem Mikrochip mit Antenne, der mit einem Lesegerät kommuniziert. Alle Daten werden über
ein elektronisches Kopplungsverfahren via
Modulation transportiert. Mit Energie versorgen sich die Chips überwiegend per
Kopplung. Die Einsatzmöglichkeiten der
Chips sind vielfältig. Je nach Aufbauart
übernehmen sie unterschiedliche Funktionen. So z. B. als Schutz vor Diebstahl,
als Erkennungsmerkmal bei Identifikationen, Chiffrierung oder Authentifizierung
oder auch als Chipkarten mit einer höheren Sicherheit bei der Verschlüsselung.
Es genügt nicht nur RFID-Chips einzusetzen, sie müssen auch gelesen, also erkannt
werden können (Bild 1). Und je nach Chipqualifikation kann er entweder nur gelesen oder gelesen und auch zusätzlich beschrieben werden. Dazu dient ein Lesegerät
mit einer Lese/Schreibeinheit. Von dort
werden alle Informationen des Transponderchips eingelesen und alle weiteren Verfügungen wie speichern oder andere Aufgaben erteilt.
Einer der Anbieter solcher RFID-Lösungen
ist die PolyIC, die sich selbst als die Chipprinter bezeichnen. Sie verwenden anstelle Silizium organische Polymerhalbleiter. Denn die heute üblicherweise
eingesetzten Elektronikbauteile erfordern
naturgemäß komplexe und kostenintensive Herstellverfahren, die sich wiederum
aus vielen Einzelschritten zusammensetzen.
Die Polymerelektronik gründet im Kern
auf löslichen Polymeren (Bild 2). Damit
wird die Herstellung erheblich einfacher.
˘ AUTOR
Manfred Frank, Redaktionsbüro
Frank, [email protected]
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Bild 1: So funktioniert RFID
Bild 2: Der Polymer-Feldeffekttransistor
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ÜBER POLYIC
PolyIC wurde 2003 als Joint Venture zwischen der Leonhard Kurz GmbH & Co.
KG, Drucktechnologie und der Siemens AG,
Elektronik für die Entwicklung und Produktion der gedruckten Polymerelektronik in Erlangen gegründet. Der heutige
Standort ist Fürth. Im Dezember 2004 erfolgte die Gründung der OE-A, Organic
Electronics Association, der weltweit führenden Interessenvertretung im Bereich
So sind z. B. PET-Folien für ihre guten elektrisch isolierenden Eigenschaften bekannt.
Um aber elektronische Schaltungen herzustellen, wird leitfähiges Material und
außerdem Material benötigt, das hinsichtlich seiner Leitfähigkeit beeinflusst
werden kann, wie z. B. durch das Anlegen
einer elektrischen Spannung. Das übernehmen in der klassischen Elektronik die
Halbleiter aus Silizium. Doch seit einiger
Zeit ist es gelungen, Polymermoleküle zu
synthetisieren, die entsprechend ihrer
Struktur ebenfalls leitfähige oder halbleitende Eigenschaften besitzen: Polyanilin
und Polythiophen. Zusammen mit den isolierenden Polymeren lassen sich damit auf
der Grundlage löslicher Polymere elektronische Schaltungen herstellen.
organischer Elektronik mit zur Zeit 80
Mitgliedern. Vorstandsvorsitzender ist
Wolfgang Mildner von der Poly IC. Schwerpunkte sind auch Aus- und Weiterbildung. Zur Zeit bewegt sich die organische Elektronik an der Grenze zwischen
Laborverfahren und kommerzielle Nutzung. Enge Zusammenrbeit besteht bereits mit den USA. In Japan wird im Moment ein weiteres Netzwerk aufgebaut.
Inzwischen hat die PolyIC einen weiteren
entscheidenden großen Schritt nach vorne getan: Die ersten Prototypen 13 MHz RF
Tags wurden im Rolle-zu-Rolle-Druckprozess aus polymerelektronischen Komponenten hergestellt, die auf folienbasierten Antennen aufgebracht sind (Bild 3)
Ebenso wurden logische Schaltungen wie
z. B. in Form von Ringoszillatoren mit diesem Verfahren realisiert.
Im eigenen Reinraumlabor hat die PolyIC
inzwischen sowohl 32-Bit als auch 64-Bit
RFID Chips mit üblichen Materialien aufgebaut. Das zeigt deutlich die noch in dem
Verfahren schlummernden Möglichkeiten
auf. Denn auch Chips mit noch größerer
Speichertiefe lassen sich auf Basis des polymeren Polythiophen Halbleiters herstellen.
productronic 11 - 2007
LEITERPLATTENFERTIGUNG
RFID-Chips brauchen 14 V Versorgungsspannung und die heute daraus hergestellten RFIDs erzielen 30 mm Reichweite
mit induktiver Kopplung.
Der erwähnte Ringoszillator ist eine relativ einfache Schaltung. In ihm kommen
viele Inverter zum Einsatz. Typscherweise
besteht er aus einer Serienschaltung einer
ungeraden Anzahl von Invertern. Ihr Ausgang ist jeweils mit dem Eingang des folgenden Inverters verbunden. Wird eine
Gleichspannung angelegt, dann beginnt
der Ringoszillator bei einer gestimmten
Frequenz zu oszillieren. Und er kann somit
zur Herstellung eines Taktsignals verwendet werden.
PolyIC testet damit unter anderem auch die
Performance Grenzen organischer Materialien. Die bisher höchste veröffentlichte
Frequenz lag bei 600 kHz.
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Bild 3: Druck von Polymerelektronik
infoDIRECT
www.all-electronics.de
˘ Link zu PolyIC
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