DD227822A1 - Tragbare karte mit integrierten schaltkreisen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen tragbaren kartenfoermigen Datentraeger mit eingearbeiteten integrierten Schaltkreisen, vorzugsweise als Geld- oder Identifikationskarte. Mit dem Ziel kostenguenstig den unterschiedlichen Zwecken gerecht werdende tragbare Karten (Chipkarten) herzustellen, ist es Aufgabe der Erfindung, eine derartige Chipkarte mit mehreren integrierten Schaltkreisen auszuruesten und dazu ein geeignetes Traegermaterial zu entwickeln. Geloest wird die Aufgabe, indem das Traegerelement Aussparungen fuer Chiptraeger und einen Kontakttraeger aufweist und mit einem Leiternetz mit in die Aussparungen hineinragenden Leiterenden und Aussenkontakten versehen ist, dass der Kontakttraeger aus der Ebene des Traegerelements verschoben wird, wozu das Leiternetz formdehnbare Bereiche besitzt, und dass das Traegerelement als Vergussblock, der gegebenenfalls einschliesslich Chips rueckseitig abgeschliffen werden kann, in den Kartentraeger eingesetzt wird. Fig. 2

Description

13. 09. 1984 ES 311-Schl/Si

Tragbare Karte mit integrierten Schaltkreisen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen tragbaren kartenförmigen Datenträger mit eingearbeiteten integrierten Schaltkreisen. Dieser als Chip- oder IC-Karte bezeichnete Datenträger findet vorzugsweise Anwendung als Geld- oder Identifikationskarte sowie als anderweitiger personifizierter oder unpersonifizierter Informationsträger.

Bekannte technische Lösungen

Chipkarten der obengenannten Art sind bereits in vielfältigen Erscheinungsformen bekannt geworden. Im allgemeinen besitzen sie einen mehrschichtigen Aufbau, zu dem im wesentlichen eine obere und eine untere Deckschicht sowie ein sogenanntes Inlay gehören. Stütz- oder Stabilisierungsschichten, Wärmeleitschichten, Abschirmschichten u.a. ergänzen in Berücksichtigung spezieller Erfordernisse die Konstruktion. Für die Chipimplementierung stehen wiederum eine Reihe von Verfahren zur Verfügung, von denen sich die Trägerfilmtechnik als eine günstige Variante erwiesen hat. Der Chip selbst wird dabei - wie z.B. in der DE-OS 31 51 dargelegt - in einer Aussparung einer Trägerfolie untergebracht und mit Leiterbahnen innengebondet. Der so entstandene Chipträger kann nachfolgend mit einer die Außenkontakte tragenden zweiten Folie zu. einem Trägerelement verbunden werden, welches letztendlich in einem entsprechenden Hohlraum

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des Kartenkörpers eingebracht -und mit diesem durch Klebe-, Heißlaminier- oder Heißkaschiertechnik zu einem Verbund vereinigt wird* ( Ein Nachteil dieser Verbindetechnik, wie sie in ähnlicher Weise, auch in der EP-Patentanmeldung 71255 dargelegt ist, besteht darin, daß.in der Karte nur ein einziger Chip angeordnet werden kann.

Ziel der Erfindung

Die- Erfindung verfolgt das Ziel, den aufgezeigten Nachteil zu beseitigen, da es sich für bestimmte Fälle und Einsatzgebiete als zweckmäßig erwiesen hat, Chipkarten mit mehr als einem Schaltkreis zu bestücken..

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, eine tragbare Karte mit mehreren integrierten Schaltkreisen (Chips) auszurüsten und dazu ein Trägerelement zu entwickeln, welches zwei oder mehrere Halbleiterchips aufzunehmen und mit den äußeren Kontaktstellen zu verbinden in der Lage ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Trägerelement Aussparungen für die Chipträger und einen Kontaktträger aufweist und mit einem Leiternetz mit in die Aussparungen hineinragenden Leiterenden und Außenkontakten versehen ist, daß der Kontaktträger aus der Ebene des Trägerelementes herausragt und daß das Trägerelement als Vergußblock in den Kartenkörper eingesetzt ist» Die Außenkontakte befinden sich dabei auf einem separaten Kontaktträger und sind über Verbindungsstege mit dehnbaren Bereichen mit dem übrigen Leiternetz des Trägerelements verbunden. Vorzugsweise ist das Trägerelement auf Seiten des Leiternetzes partiell mit einer Abdeckschicht versehen. Die Verlagerung des Kontaktträgers auf ein Niveau außerhalb der Ebene des übrigen Trägerelelments wird vorteilhafterweise mit Kleber fixiert. Das Trägerelement kann mit den in

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Vergußmasse eingeschlossenen oder teilweise herausragenden Chips vor dem -Einbringen, in den Kartenkörper rückseitig abgeschliffen werden,

Ausführungsbeispiel

Anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Es .zeigen:

Pig. 1: eine Außenansicht einer tragbaren Karte mit integrierten Schaltkreisen,

Fig. 2: eine Draufsicht der Karte mit abgenommener oberer Deckfolie,

Pig. 3: eine Schnittdarstellung eines Teils der Karte,

Fig. 4: einen kompletten ^chipträger,

Fig. 5: ein Trägerelement,

Fig. 6: ein Trägerelement mit montiertem Chipträger,

Fig. 7: Ausführungen von Dehnungsbereichen,

Fig. 8: einen Schnitt des Trägerelements mit bearbeitetem Kontaktträger,

Fig. 9: ein fertiggestelltes Trägerelement als kompletter Vergußblock.

In Fig. 1 ist eine tragbare Karte in einer Ansicht von oben dargestellt. Erkennbar sind ein Kartenkörper 1 und Außenkontakte 2, die das physische Interface der Karte bilden. Lage und Anzahl der Kontakte 2 können beliebig gewählt werden und sie können kompatibel zu vorhandenen Systemen ausgeführt sein,

Die tragbare Karte besitzt keinerlei Verdickungen oder Ausprägungen. In ihren Abmessungen kann sie den Normen und Stan-

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dards für Plastkarten mit Magnetstreifen entsprechen. Auf letzteren wurde im Ausführungsbeispiel bewußt verzichtet. Gemäß der a.Z. geltenden europäischen Scheckkartennorm weist die Karte eine Breite von 53,98 ± 0,05 min, eine Länge von 85,60 ± 0,12 mm und eine Dicke von 0,76 i 0,08 mm auf.

In Pig. 2 ist die Karte ohne obere Deckfolie dargestellt. Dadurch wird ein Vergußblock 3 sichtbar, zu dem neben den auf einem Kontaktträger 22 befindlichen Kontakten 2 Verbindungsstege 7 mit in Fig« 7 näher dargestellten Dehnungsbereichen sowie Halbleiterchips 4, 5 unterschiedlicher Größe und Struktur - beispielsweise ein Mikrorechner-Chip 4 und ein Speicherchip 5 - gehören. Ein ebenfalls erkennbares Inlay 6 enthält eine Aussparung, die der Größe des Vergußblockes 3 entspricht. Es kann an anderen Stellen weitere Aussparungen, z.B. für die Unterbringung eines Lichtbildes, enthalten. Das Inlay 6 kann bedruckt sein sowie spezielle Sicherheit smerkmale enthaltene

In Pig. 3 ist die Karte im Bereich des Vergußblockes 3 geschnitten dargestellt. Eeben dem Vergußblock 3 besteht sie aus einer oberen Deckfolie 8 mit Aussparungen für die Kontakte 2, einer unteren Deckfolie 9, dem Inlay 6 und einer Wärmeleitfolie 10. Letztere enthält partielle Öffnungen, durch welche sich untere Deckfolie 9 und Inlay 6 beim Laminieren verkleben. Der Vergußblock 3 selbst wird bei der Kartenlaminierung auf die Wärmeleitfolie 10, die beispielsweise aus Aluminium bestehen kann, mittels einer Klebeschicht 11 aufgeklebt.

Die Pig. 4 bis 9 geben die einzelnen technologischen Schritte zur Herstellung des Vergußblockes 3 wieder.

Pig. 4 zeigt dazu einen von zwei in die Karte einzubringenden Chipträger 12. Die Herstellung eines derartigen Chipträgers 12 erfolgt nach der bekannten Trägerfilm-Iechnologie. Der

Chip 4 mit Bondhügeln 13 -und Passivierungsschicht 14 wird dabei durch simultane Innenbondung mit Leiterenden 15 einer auf den Trägerfilm 16 aufgeklebten und geätzten Metallfolie 17 verbunden. Als Material für den Trägerfilm 16 kommen Polyester- oder Polyimidfolien zur Anwendung, während die Metallfolie 17 vorzugsweise als Kupferfolie einer Dicke von 0,035 mm ausgeführt ist» Beide Chips 4, 5 werden zu jeweils .einem solchen Chipträger 12 vorgefertigt, der vor seiner Weiterverarbeitung alle für die Schaltkreisherstellung typischen Prüfungs- und Voralterungsprozesse durchläuft. Die brauchbaren Chipträger 12 werden danach ausgesondert und mit Bondhügeln 18 versehen.

Die Implementierung der Chipträger 12 in die Karte erfolgt nicht unmittelbar, sondern mit Hilfe eines in Pig· 5 dargestellten Trägerelements 20. Dieses besteht aus einem Trägerfilm 23 mit aufgeklebter und geätzter Metallfolie und wird vorzugsweise mit dem gleichen Ausgangsmaterial und nach der gleichen Technologie wie die Chipträger 12 hergestellt. Vor dem Aufbringen der Metallfolie -wird der Trägerfilm 23 mit rechteckigen Aussparungen 21 für die Aufnahme der beiden Chipträger 12 und einer Aussparung 19 für den Kontaktträger 22 versehen. Der beim Ausstanzen der Aussparung 19 anfallende Kern wird verkleinert und als Kontaktträger .22 mittig in die Aussparung 19 eingelegt und lagefixLert. Es entsteht dadurch ein Spalt zwischen Trägerelement 20 und Kontaktträger 22, über den sich nach dem Aufkleben und Ätzen der Metallfolie zur Erzeugung eines internen Leiternetzes und der Außenkontakte 2 die Verbindung 7 mit ihren Dehnungsbereichen 30 (Pig. 7) erstrecken.

Die geätzten Außenkontakte 2 sind zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit mit einer verstärkenden Metallbeschichtung 31, beispielsweise einer galvanisch aufgebrachten Chromschicht versehen« . Das Ergebnis der Zwischenstufe, in der die Chipträger 12 . durch simultane Außenbondung innerhalb der Aussparungen 21 des Trägerelements 20 über die Leiterenden 32 mit dem Leiternetz 24 elektrisch und mechanisch verbunden wurden,ist in Pig. 6 wiedergegeben. Der zweite, räumlich hinter dem

mit dem Chip 4 angeordnete Chipträger 12 ist dabei nicht dargestellt. Auf der Seite des in die Metallfolie eingeätzten Leiternetzes 24 erfolgt nach Auftrag eines Klebers das Aufbringen einer Abdeckschicht 25. Die Abdeckschicht 25, welche eine Aussparung 26 für die Anhebung des Kontaktträgers 22 aufweist, dient dazu, dem Vergußblock 3 eine ebene Oberfläche zu verleihen, damit beim Laminieren der Karte keine Einbrüche der oberen Deckschicht auftreten können.. Desweiteren verhindert die beispielsweise aus einer thermostabilen Plastfolie bestehende Abdeckschicht 25 ein Abreißen der Verbindungsstege 7 vom internen Leiternetz bzw. ein Abheben des Leiternetzes 24 vom Trägerfilm 23 während der Verschiebung des Kontaktträgers 22 und der damit verbundenen Verformung der Dehnungsbereiche 30, deren Ausbildung in I¹Xg* 7 aufgezeigt ist. Einfachheitshalber wurden verschiedene Ausführungsformen der Verbindungsstege 7 mit 0-, V-, U- und 'Z-förmigen Dehnungsbereichen 30 in einem Trägerelement 20 integriert gezeichnet. Bei Verschiebung des Kontaktträgers 22 gegenüber der Ebene des internen Leiternetzes 24 - wie sie in Fig. 8 bereits vorgenommen wurde - erfolgt eine Foradehnung dieser Dehnungsbereiche 30, d.h., eine Verlängerung der Verbindungsstege 7.

Die Anhebung.des Kontakt,trägers 22 auf ein Uiveau, welches die Außenkontakte 2 entsprechend der Dicke der oberen Deckfolie 8 über die Abdeckschicht 25 hinausragen läßt, erfolgt, nachdem die Aussparung 19 zwischen Kontaktträger 22 und Trägerfilm 23 mit einer portionierten Menge Kleber 27 gefüllt wurde,, während des anschließenden Eindrückens einer Einlage 28. Bis zur.Aushärtung des Klebers 27 ist eine Lagefixierung notwendig.

In Fig. 9 schließlich ist das fertiggestellte, kompakt vergossene Trägerelement als Vergußblock 3 nach Ausfüllen aller Hohlräume mit Vergußmasse 29 - z.B. Polyesterharz mit den entsprechenden Härtern und Füllstoffen - dargestellt. Bei dem Prozeß des Vergießens verhindert die Abdeckschicht 25 vor-

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teilhafterweise ein Auslaufen der Vergußmasse 29. Die Abdeckschicht 25 kann weitere Schichten als Schutz vor Zugriff smanipiilationen, zur Wärmeableitung oder als Schutz vor elektrostatischen Aufladungen enthalten. Die Dicke des fertigen Vergußblockes 3 kann, in Abhängigkeit der Dicken der verwendeten Halbleiterchips 4, 5, die vorgesehene Dicke der Karte bzw. die Höhe des in der Karte zur Verfügung stehenden Unterbringungsräumes überschreiten. Um dennoch die Unterbringung des Vergußblockes 3 in der Karte zu gewährleisten, erfolgt erfindungsgemäß ein teilweise rückseitiges Abtragen, z.B. durch Abschleifen des Vergußblockes 3 zusammen mit den eingebetteten Halbleiterchips 4» 5 oder der gegebenenfalls aus der Vergußmasse 29 hervorstehenden Halbleiterchips 4, 5.

Um eine gute mechanische Stabilität des Vergußblockes zu erreichen, sollte der zu seiner Unterbringung in der Karte zur Verfügung stehende Raum in seiner Höhe voll genutzt werden. Da der Vergußblock selbst mechanisch starr ist, werden keine weiteren Stabilisierungsschichten in der Karte benötigt.

Die Laminierung der IC-Karte erfolgt entsprechend den üblichen Laminier-Technologien. Dabei muß die obeoe Deckfolie Aussparungen für die Aufnahme der Kontakte aufweisen, die sich nach dem Laminieren in einer Ebene mit der Kartenoberfläche befinden. Die Verbindungsstege an den Kontakten, die die elektrische Verbindung zum internen Leiternetz des Vergußblockes bilden, werden dabei vollständig vom Material der oberen Deckfolie umhüllt.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung der Implementierung von mehreren Chips in eine Karte ist deren Herstellung nicht auf spezielle Monochips angewiesen, sondern kann unter Verwendung unterschiedlicher Standardtypen variiert und dem jeweiligen Anwendungsgebiet angepaßt werden. Dabei lassen sich nicht nur die Speicherkapazitäten erhöhen, sondern

auch Halt)leiterchips beliebiger, unterschiedlicher Dicke verwenden, da mit einfachen technologischen Mitteln ohne Gefahr von Beschädigung oder 'Zerstörung der Chips diese mechanisch oder chemisch abgedünnt werden können

Durch die Verwendung von geprüften-, voll funktionstüchtigen Chip trägern 12 wirken sich Chipherstellungsfehler o. dgl. nicht mehr auf die Ausbeute des Vergußblockes 3 aus, Sowohl Chipträger als auch die nach gleicher Technologie herzustellenden Trägerelemente lassen eine weitgehendst automatische Fertigung zu.

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch

   1. Tragbare Karte, die ein Trägerelement mit zwei oder mehreren Halbleiterchips enthält und mit äußeren elektrischen Anschlüssen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterchips (4» 5). einzeln innerhalb von Chipträgern (12) angeordnet sind, daß das Trägerelement (20) Aussparungen (21) für die Aufnahme der Chipträger (12), ein Leiternetz (24) mit in die Aussparungen (21) hineinragenden Leiterenden und äußeren Anschlußkontakten (2) sowie einen aus der Ebene des Leiternetzes (24) verschiebbaren, die äußeren Anschlußkontakte (2) tragenden Kontaktträger (22) aufweist und daß das Trägerelement (20) als Vergußblock (3) in den Kartenkörper (1) eingesetzt ist.
2. 2. Tragbare Karte nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem separaten Kontaktträger (22) befindlichen Außenkontakte (2) über Verbindungsstege (7) mit dehnbaren Bereichen (30) mit dem Leiternetz (24) des Trägerelements (20) verbunden sind.
3. 3. Trägbare Karte nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dehnbaren Bereiche (30) o-, v-, u-, oder zförmig ausgebildet sind.
4. 4. Tragbare Karte nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (20) auf Seiten des Leiternetzes (24) partiell mit einer Abdeckschicht (25) versehen ist«
5. 5. Tragbare Karte nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Außenkontakten (2) versehene Kontaktträger (22) nach seiner unter Formdehnung der dehnbaren Bereiche (30) erfolgten Verlagerung (Verschiebung) auf ein Niveau außerhalb der Ebene des .!Leiternetzes (24) mittels Kleber (27) lagefixiert ist.
6. 6. Tragbare Karte nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägerelement (20) Chipträger (12) mit Halbleiterchips (4, 5) beliebiger Dicke einsetzbar sind und daß die in die Vergußmasse eingebetteten, gegebenenfalls aus der Vergußmasse hervorstehenden Halbleiterchips (4, 5) rückseitig abgetragen werden.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen