Weltneuheit Beta Layout industrialisiert RFID-Embedding in die Leiterplatte

Als Informationsträger für smarte Objekte für die Industrie 4.0 kann die Leiterplatte dienen, in die ein UHF-RFID-Tag eingebettet ist. Murata liefert dafür das RFID-Bauteil »Magicstrap« und Beta Layout hat als Weltneuheit das Einbettverfahren mit einer Applikationsmaschine industrialisiert. Zu sehen ist die Neuentwicklung erstmals auf der productronica.

Das Herzstück des zum Patent angemeldeten Verfahrens ist die Magic Application Machine - der Name leitet sich von Magic-PCB ab -, die Beta Layout mit Fördermitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft entwickelt hat. Die MAM, so die Abkürzung, bettet automatisch RFID-Chips in das FR4-Leiterlattenmaterial ein. Dafür wird in die Leiterplatte ein Schlitz gefräst, in den der RFID-Chip am Rand des Boards eingebettet wird. Somit lässt sich der Magicstrap als RFID-Baustein bereits bei der Leiterplattenherstellung in Serie integrieren. Der Chip wird mit Epoxydharz vergossen und ist nun fest und fast unzerstörbar in die Leiterplatte eingebettet. Viel Platz braucht der Chip auch nicht – er ist schließlich nur 3.2 x 1.6 Millimeter groß.

Derzeit bietet Beta Layout das Verfahren inhouse als Dienstleistung an. Künftig stellt Beta Layout das Verfahren in Lizenz auch anderen Leiterplattenherstellern zur Verfügung. Die Maschine für das Einbettverfahren produziert der Maschinenbauer Schmoll. Im nächsten Jahr soll das erste Exemplar ausgeliefert werden. Die Magic Application Machine produziert dann an jedem beliebigen Ort der Welt die RFID-Magic-PCBs unter der Lizenz von Beta Layout.

Wie so eine Magic Application Machine funktioniert und was sie kann, das zeigt Beta Layout unter dem Motto »Embedded RFID – Future Now« auf der productronica. Dort erwarten die Besucher live Demos und Videos zu den embedded RFID-Anwendungen. »Ziel soll es sein, die Industrie für dieses neue Einbettverfahren zu interessieren und die Vorteile des RFID-Chips in der Leiterplatte aufzuzeigen«, erklärt Hartmut Pfromm, Sales & Marketing Manager von Beta Layout. »Unsere Hauptzielgruppe für dieses Produktionsverfahren sind weltweit tätige Industriebetriebe aus der Elektronikbranche.« Mit der industriellen Serientauglichkeit ihres Einbettverfahrens hat Beta Layout eine große Hürde für die neue RFID-Technologie aus dem Weg geräumt. Denn innovativ und praktisch ist die Technologie in der Tat: »Wer bin ich?« - Diese und viele weitere Fragen beantwortet die nackte Leiterplatte mit ihrem »Gedächtnis« auf dem integrierten RFID-Tag: So lassen sich zum Beispiel Stückliste, Revisionsinformation, Firmware-Version, Schaltpläne und Layout-Datei Informationen, Dokumentations-Link, Datums-Code, Fertigungsstätte, Fertigungsablauf, Kundendaten, Reparaturhistorie und für welches Endprodukt die Leiterplatte geeignet ist. »Das sind nur einige von vielen Informationen, die auf dem RFID-Chip gespeichert werden können.«, erklärt Alexander Schmoldt, Business Development Manager von Murata.

Die integrierte Frontendschaltung im Magicstrap ermöglicht es dabei, die Massefläche, also eine bereits vorhandene Metallisierung, als Antenne zu nutzen. Es ist also kein Antennendesign mehr notwendig. Dabei sind laut Schmoldt je nach den Gegebenheiten Kommunikationsdistanzen von mehreren Metern selbst durch das Gerätegehäuse und eine Umverpackung möglich – und das, ohne dass das Gerät dabei eingeschaltet sein muss, denn die notwendige Energie stammt aus dem Feld des Reader-Writers, der dem Scanner bei Barcode Systemen entspricht. »Wir sprechen hier also über ein Energy-Harvesting Verfahren«, unterstreicht Schmoldt. »Als Ausblick in die Zukunft möchte ich noch erwähnen, dass es mit einer neuen Produktvariante dank einer digitalen Schnittstelle bereits möglich ist, über eine serielle Leitung mit dem Microcontroller oder der CPU zu kommunizieren. RFID wird damit zur kostengünstigen Funkschnittstelle als Alternative zu Bluetooth oder Zigbee.«

Wenn das Einbettverfahren nicht in Frage kommt oder das UHF-RFID Modul nachträglich integriert werden soll, dann lässt sich das Murata-Bauteil als SMD-Komponente auch einfach im Standard-SMT Prozess auf die Leiterplatte bestücken und löten. Ab diesem Moment ist die Leiterplatten in ein RFID-Tag verwandelt und kann als smartes Objekt fungieren.