Identiv: Multikomponenten-Assembly als Basis für das IoT der Zukunft

Identiv erläutert, warum sich IoT-Tags von einfachen digitalen Identifikatoren zu kompakten elektronischen Systemen für die Sensorik, Verifizierung und Zustandsüberwachung entwickeln. Die Montage aus mehreren Komponenten wird zu einer zentralen Fertigungskompetenz für RFID- und IoT-Tags der nächsten Generation.

Von RFID-Tags zu intelligenten IoT-Systemen

Viele Jahre lang folgten RFID- und IoT-Tags einem einfachen Modell: Man brachte einen Funkchip an einem Objekt an, wies ihm eine digitale Identität zu und ermöglichte so die Identifizierung in großem Maßstab. Dieser Ansatz ermöglichte große Fortschritte bei der Bestandsverwaltung im Einzelhandel, der Transparenz im Lager und der grundlegenden Bestandsverfolgung.

Heute ändern sich die Anforderungen. Die Industrie will nicht mehr nur wissen, wo sich ein Artikel befindet. Sie muss auch wissen, wie er gehandhabt wurde, welchen Umgebungsbedingungen er ausgesetzt war und ob er noch sicher, authentisch oder gebrauchsfähig ist.

Dieser Wandel verändert die Rolle des IoT-Tags. Es entwickelt sich zu einem elektronischen Minisystem, das Bedingungen während des gesamten Produktlebenszyklus erfassen, interpretieren und überprüfen kann.

Warum die traditionelle RFID-Fertigung an ihre Grenzen stößt

Die klassische RFID-Fertigung wurde für die Hochgeschwindigkeitsproduktion einfacher Produkte entwickelt: Antenne, Chip, Substrat und hohe Stückzahlen. Dieses Modell ist für Standard-Identifikationsaufgaben nach wie vor effektiv, doch fortschrittliche IoT-Anwendungen erfordern mehr.

Anwendungen in den Bereichen Kühlkettenüberwachung, Verpackungen im Gesundheitswesen, Authentifizierung, Qualitätssicherung und Unterhaltungselektronik erfordern möglicherweise Sensoren, Antennen, Oszillatoren, Batterien, passive Komponenten und Schutzstrukturen in dünnen, langlebigen Formaten.

Diese Anforderungen übersteigen das, wofür traditionelle RFID-Fertigungslinien ursprünglich ausgelegt waren.

Multikomponenten-Montage als grundlegende Ebene

Die Mehrkomponentenfertigung (MCM) ermöglicht es, mehrere Komponenten auf flexiblen Substraten zu platzieren und zu integrieren. Anstatt nur einen Chip zu montieren, vereint MCM Chips, Sensoren, Quarze, Kondensatoren, Widerstände, Batterien und andere Elemente in einem koordinierten Prozess.

Diese Fähigkeit ist für IoT-Geräte unerlässlich, die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Lichteinwirkung, Vibrationen oder Stöße messen müssen. Diese Funktionen hängen von Komponenten ab, die über den Haupt-RFID- oder NFC-Chip hinausgehen. Die Zuverlässigkeit des gesamten Tags hängt daher davon ab, wie diese Elemente montiert, verbunden, geschützt und getestet werden.

Ausrüstung allein reicht nicht aus

Bei MCM geht es nicht nur um Maschinen. Spezielle Montageanlagen für Mehrkomponenten sind wichtig, schaffen aber nicht automatisch skalierbare Produktionskapazitäten.

Der Prozess erfordert die Abstimmung zwischen Produktdesign, Verfahrenstechnik, Materialwissenschaft, Testentwicklung und Zuverlässigkeitsmodellierung. Eine Änderung der Substratdicke kann das Klebeverhalten beeinflussen. Eine andere Batteriechemie kann einen neuen Aushärtungsprozess erfordern. Eine überarbeitete Antennengeometrie kann zu Änderungen bei den Inline-Tests führen.

Langjährige Fertigungserfahrung ist daher entscheidend. Platzierungstoleranzen, Aushärtungsprofile, Sensorintegration und Teststrategien bestimmen, ob komplexe IoT-Systeme zuverlässig in großem Maßstab produziert werden können.

Bedeutung für Kühlkette, Gesundheitswesen und Authentifizierung

Die Mehrkomponentenmontage ist besonders relevant, wenn IoT-Tags nicht nur zur Identifizierung, sondern auch zur Bereitstellung verifizierter Daten dienen müssen.

In der Kühlkettenlogistik müssen Tags unter Umständen den Temperaturverlauf oder Abweichungen von den Sollwerten dokumentieren. Im Gesundheitswesen und in pharmazeutischen Lieferketten muss die Verpackung möglicherweise die Produktintegrität während Transport und Lagerung bestätigen. Bei der Authentifizierung können vernetzte Etiketten und intelligente Verpackungen dabei helfen, die Echtheit zu überprüfen und Manipulationen oder Handhabungsereignisse zu erkennen.

Diese Anwendungsfälle hängen von robusten, dünnen und skalierbaren elektronischen Systemen ab, die unter mechanischer Beanspruchung, Temperaturschwankungen und realen Handhabungsbedingungen funktionieren.

Die Fertigung bestimmt, was das IoT leisten kann

Das nächste Jahrzehnt des IoT wird nicht allein von Software und Chipdesign geprägt sein. Auch Fertigungsprozesse werden bestimmen, was technisch und wirtschaftlich möglich ist.

Da vernetzte Produkte immer kontextsensibler werden, wird der Endpunkt zu einem entscheidenden Bestandteil der IoT-Architektur. Wenn das Tag während seiner Lebensdauer Daten nicht zuverlässig messen, speichern und übertragen kann, ist der Wert des vorgelagerten Cloud- oder Analysesystems begrenzt.

Quellenangabe

Dieser Artikel basiert auf „The Next Manufacturing Frontier for IoT: Why Multicomponent Assembly Will Define the Coming Decade“ von Manfred Mueller, Chief Strategy Officer bei Identiv, und Michael Zehnpfennig, Vice President of Engineering bei Identiv. Der Artikel wurde ursprünglich gemeinsam mit Manufacturing Engineering & Technology entwickelt und wird von Think WIoT mit Quellenangabe erneut veröffentlicht.

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