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Die
Erfindung betrifft ein Transpondermodul mit einer Trägerschicht,
die auf einer Oberseite ein Übertragungselement
mit einem ersten und einem zweiten Anschlussende aufweist, wobei
zumindest das erste Anschlussende mittels einer quer zugeschlossen
angeordneten Abschnitten des Übertragungselementes
erstreckenden Kontaktierungsbrücke
mit einer Anschlussfläche
eines Halbleiterbausteins elektrisch verbindbar ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung einen Identifikationsträger, insbesondere Smartlabel
oder Chipkarte, bestehend aus einem mehrschichtigen Kunststoff-Kartenkörper, der
mindestens eine die Oberfläche
des Kartenkörpers
bildende Deckschicht und eine durch Laminieren mit der Deckschicht
verbundene Kernschicht aufweist.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Transponders.
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Aus
der
DE 198 40 220
A1 ist ein Transpondermodul mit einer Trägerschicht
bekannt, das auf einer Oberseite der Trägerschicht ein Übertragungselement
mit einem ersten und zweiten Anschlussende aufweist. Das Übertragungselement
ist als Antennenspule mit einer Mehrzahl von spiralförmig angeordneten
Windungen ausgebildet. Zur Kontaktierung der Antennenspule an dem
Halbleiterbaustein ist eine Kontaktierungsbrücke vorgesehen, die sich quer zu
den Windungen der Antennenspule zumindest zwischen einem ersten
Anschlussende der Antennenspule einerseits und einer Anschlussfläche des Halbleiterbausteines
andererseits erstreckt. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses der zumindest
in dem Bereich der von der Kontaktierungsbrücke durch dieselbe überdeckten
Windungen ist eine Isolationsschicht zwischen der Kontaktierungsbrücke einerseits
und den Windungen anderseits vorgesehen. Zwar ermöglicht das
bekannte Transpondermodul einen relativ flachen Aufbau. Nachteilig
an dem Transpondermodul ist jedoch, dass es einen mehrschichtigen
Aufbau erfordert, so dass der Fertigungsaufwand relativ hoch ist.
Insbesondere müssen
in mehreren Prozesschritten zwei sich in unterschiedlicher Ebene
erstreckende Metallschichten aufgebracht werden.
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Aus
der
EP 0 992 939 A1 ist
ein Transpondermodul bekannt, das aus zwei Teilmodulen zusammengesetzt
ist. Ein erstes Teilmodul ist gebildet aus eine Trägerfolie,
auf der über
eine metallisierte Schicht ein Halbleiterbaustein befestigt ist.
Das zweite Teilmodul ist gebildet aus einer Trägerschicht, auf der eine Antennenspule
als Übertragungselement aufgebracht
ist. Das zweite Teilmodul weist ferner auf einer der Trägerschicht
abgewandten Seite in einem Teilbereich der Windungen eine Isolationsschicht
auf, damit nach dem Zusammensetzen der beiden Teilmodule, bei der
entsprechende Anschlussenden der Antennenspule mit Anschlussflächen des
Halbleiterbausteines kontaktiert werden, kein Kurzschluss auftritt.
Nachteilig an dem bekannten Transpondermodul ist, dass der Fertigungsaufwand
relativ hoch ist. Es ist erforderlich, dass zwei Teilmodule in getrennten Fertigungsabläufen hergestellt
werden, die passgenau zusammengesetzt werden müssen.
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Aus
der
DE 43 19 878 A1 ist
ein Transpondermodul mit einer Trägerschicht bekannt, auf der zum
einen ein Halbleiterbaustein (Chip) und zum anderen ein Übertragungselement
(Dipol-Antenne) angeordnet sind. Die Dipol-Antenne erstreckt sich
mit jeweils einem Streifen zu beiden Seiten des Halbleiterbausteins.
Da die Dipol-Antenne linienförmig
verläuft
und somit keine Windungen aufweist, ist zur Kontaktierung von Anschlussenden
der Dipol-Antenne an dem Halbleiterbausteine eine die Erstreckung der
Dipol-Antenne überdeckende
Kontaktierungsbrücke
nicht erforderlich.
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Aus
der
DE 196 09 149
A1 ist eine Chipkarte mit einer Trägerschicht für ein Übertragungselement sowie
mit einem Halbleiterbaustein bekannt. Der Halbleiterbaustein ist
auf einem Chipträgerelement angeordnet.
Das Chipträgerelement
weist elektrische Leiter auf, die mit dem Halbleiterbaustein elektrisch leitend
verbunden sind. Bei Aufsetzen des Chipträgerelementes auf die Trägerschicht
des Übertragungselementes
kontaktieren die Anschlussenden des Chipträgerleiters direkt Anschlussenden
des Übertragungselementes.
Eine quer zu den Windungen des Übertragungselementes
angeordnete Kontaktierungsbrücke
ist daher nicht notwendig.
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Aus
der
US 5 541 399 A ist
ein Transpondermodul mit einer Trägerschicht bekannt, auf der
ein Übertragungselement
und ein Halbleiterbaustein angeordnet sind. Der Halbleiterbaustein
ist auf einer inneren Seite des Übertragungselementes
direkt angeordnet, wobei eine Anschlussfläche des Halbleiterbausteins
direkt mit einem Anschlussende des Übertra gungselementes elektrisch
verbunden ist. Eine andere Anschlussfläche des Halbleiterbausteinelementes
ist über
eine quer zu den Windungen des Übertragungselementes
verlaufende Kontaktierungsbrücke mit
einem anderen Anschlussende des Übertragungselementes
verbunden. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses im Bereich der Kontaktierungsbrücke ist
eine Isolationsschicht zwischen der Kontaktierungsbrücke einerseits
und den Windungen des Übertragungselementes
andererseits vorgesehen. Durch den mehrschichtigen Aufbau des Transpondermoduls
ist der Fertigungsaufwand relativ hoch.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Transpondermodul und
einen Identifikationsträger
derart weiterzubilden, dass mit geringem Fertigungsaufwand ein Transpondermodul
bzw. ein Identifikationsträger
mit einem flachen Aufbau ermöglicht
wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist das Transpondermodul in Verbindung mit dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsbrücke einstückig mit
den Abschnitten des Übertragungselementes
verbunden ist, dass die Kontaktierungsbrücke als eine bereichsweise
von der Trägerschicht
trennbare oder getrennte Kontaktierungszunge ausgebildet ist, derart,
dass die Kontaktierungszunge um eine vorgegebene Sollknicklinie
verschwenkbar ist, so dass ein freies Ende der Kontaktierungszunge
unter Anlage einer elektrisch leitenden Kontaktfläche der
Kontaktierungszunge an dem ersten Anschlussende des Übertragungselementes
mechanisch haftend auf der Trägerschicht angeordnet
ist.
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Der
besondere Vorteil des Transpondermoduls besteht darin, dass das
Aufbringen einer zusätzlichen
Metallisierungsschicht zur Erzeugung einer Kontaktierungsbrücke wegfällt. Erfindungsgemäß wird durch
das Aufbringen einer Metallisie rung oder einer Metallisierungsstruktur
in einem Prozesschritt zum einen ein Übertragungselement und zum
anderen eine Kontaktierungszunge gebildet. Durch eine weitere einfach
zu kontrollierende Maßnahme
kann die Kontaktierungszunge bereichsweise von der Trägerschicht
getrennt bzw. trennbar ausgestaltet sein, so dass sie aus der Ebene
der Trägerschicht
herausschwenkbar und dann in einem zu der Sollknicklinie gegenüberliegenden
Bereich des Übertragungselementes
in einer zu der Trägerschicht
parallelen Festlegebene festlegbar ist. Grundgedanke der Erfindung ist
es, die Metallstruktur in einer einzigen Ebene auf die Trägerschicht
aufzubringen, wobei durch Vorsehen einer die Kontaktierungszunge
begrenzenden Materialschwächungslinie,
die im Extremfall als Freistanzung ausgebildet sein kann, auf einfache
Weise ein Verschwenken der Kontaktierungszunge ermöglicht wird.
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Nach
einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung korrespondiert die Länge
der Kontaktierungszunge im Wesentlichen zur Quererstreckung des Übertragungselementes.
Die Länge
der Kontaktierungszunge ist daher nur so lang, wie es erforderlich
ist, um mit einem kontaktbehafteten freien Ende der Kontaktierungszunge
die erste Anschlussfläche des Übertragungselementes
zu erreichen. Dadurch, dass das mit dem freien Ende zu verbindende
erste Anschlussende des Übertragungselementes
verbreitert ausgebildet ist, wird eine sichere elektrische Verbindung
gewährleistet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Kontaktierungszunge
einen verbreiterten Basisabschnitt auf, mittels dessen die Sollknicklinie vorgegeben
ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Basisabschnitt mit einer rechtwinklig
zu der Erstreckung der Kontaktierungszunge verlaufenden Querkante, die
die Knicklinie bildet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kontaktierungszunge ausgehend
von dem Basisabschnitt durch eine Sollbruchlinie oder durch eine Freistanzung
begrenzt. Durch das Vorsehen einer solchen Materialschwächungslinie
ist die Sollknicklinie bereits vorgegeben, die im Wesentlichen geradlinig
und parallel zu den Abschnitten der mittels der Kontaktierungszunge
zu überdeckenden
Abschnitte des Übertragungselementes
verläuft.
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Nach
einer ersten Ausführungsform
ist ein Halbleiterbaustein entfernt von der Kontaktierungszunge
auf der Trägerschicht
angeordnet, wobei eine Verbindungsleitung zu dem Basisabschnitt
der Kontaktierungszunge verläuft.
Die Kontaktierungszunge kann vollflächig mit einer Metallisierungsschicht
behaftet sein. Durch Verschwenken derselben und Kontaktierung des
freien Endes an der ersten Anschlussfläche des Übertragungselementes kann auf
einfache Weise eine Kontaktierungsbrücke gebildet werden. Sofern
das Übertragungselement
nicht aus einem oxidierten und damit isolierenden Metallwerkstoff
gebildet ist, muss bei Verschwenken der Kontaktierungszunge in Richtung
der die Metallstruktur aufweisenden Oberseite der Trägerschicht
zusätzlich eine
Isolierschicht zwischen den Abschnitten des Übertragungselementes einerseits
und der umgelegten Kontaktierungszunge andererseits angeordnet sein.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist der Halbleiterbaustein auf der Kontaktierungszunge
aufgebracht, wobei die Kontaktierungszunge zwei voneinander isolierte
Kontaktflächen
aufweist. Die Kontaktflächen
dienen einerseits zur Kontaktierung mit den jeweiligen Anschlussflächen des
Halbleiterbausteins und zum anderen dienen sie zur Kontaktierung
der Anschlussenden des Übertragungselementes.
Die dem Basisabschnitt der Kontaktierungszunge zugewandte Kontaktfläche geht
in eine Anschlussfläche
des Übertragungselementes über.
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Zur
Lösung
der Aufgabe ist ein Identifikationsträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12
vorgesehen.
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Weiterhin
ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines
Transpondermoduls derart anzugeben, dass auf fertigungstechnisch
einfache Weise die Voraussetzung geschaffen ist, einen flachen Aufbau
des Transpondermoduls zu erzielen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahrend die Merkmale
des Patentanspruchs 13 auf.
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Der
besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass zur Erzeugung einer für
die Verbindung eines Halbleiterbausteins mit einem Übertragungselement
erforderlichen Kontaktierungsbrücke
nur das Aufbringen einer Metallisierungsschicht in einem einzigen
Arbeitsschritt erforderlich ist. Dadurch, dass eine so gebildete
Kontaktierungszunge umfangsseitig mit einem Materialverdünnungsabschnitt
versehen wird, kann durch das Verschwenken derselben eine elektrische Überbrückung erzielt,
die herstellungstechnisch einfach steuer- und kontrollierbar ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein Transpondermodul nach einer ersten Ausführungsform,
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2 einen
Teilschnitt durch das Transpondermodul gemäß der Linie II-II in 1 mit
einem auf einer Kontaktierungszunge aufgebrachten Halbleiterbaustein
in einem Ausgangszustand der Kontaktierungszunge,
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3 einen
Teilschnitt durch das Transpondermodul gemäß der Linie II-II in 1,
nachdem die Kontaktierungszunge um 180° verschwenkt worden ist,
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4 eine
Draufsicht auf ein Transpondermodul nach einer zweiten Ausführungsform,
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5 eine
Teildraufsicht auf ein Transpondermodul nach der zweiten Ausführungsform,
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6 einen
Teilschnitt durch das Transpondermodul gemäß der Linie VI-VI in 5 in
einem Ausgangszustand einer Kontaktierungszunge,
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7 einen
Teilschnitt durch das Transpondermodul gemäß Linie VI-VI in 5 während eines Verschwenkvorganges
in Richtung einer von dem Übertragungselement
abgewandten Unterseite einer Trägerschicht
des Transpondermoduls,
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8 einen
Teilschnitt durch das Transpondermodul gemäß der Linie VI-VI in 5 in
einer Endstellung der Kontaktierungszunge, wobei die gemäß 7 verschwenkte
Kontaktierungszunge an einem freien Ende mit der Trägerschicht
mechanisch verbunden ist,
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9 einen
Teilschnitt durch das Transpondermodul gemäß der Linie VI-VI in 5,
während die
Kontaktierungszunge in Richtung einer das Übertragungselement aufweisenden
Oberseite der Trägerschicht
verschwenkt wird, und
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10 einen
Teilschnitt durch das Transpondermodul gemäß Linie VI-VI in 5,
wobei die gemäß 9 verschwenkte
Kontaktierungszunge an einem freien Ende mit einem Anschlussende
des Übertragungselementes
elektrisch und mechanisch verbunden ist.
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Ein
Transpondermodul 1 besteht im Wesentlichen aus einer isolierenden
Trägerschicht 2,
die aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist und einer auf die
Trägerschicht 2 aufgebrachten
Metallstruktur 3. Die Metallstruktur 3 kann durch
Bedrucken oder Ätzen
auf die Trägerschicht 2 aufgebracht
sein.
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Nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
gemäß den 1 bis 3 ist
die Metallstruktur 3 als ein Übertragungselement 4,
vorzugsweise einer durch eine Mehrzahl von spiralförmig verlaufenden Windungen
gebildete Antennenspule mit einem ersten Anschlussende 5 und
einem innen liegenden zweiten Anschlussende 6 einerseits
und einer Kontaktierungszunge 7 andererseits ausgebildet.
Die Kontaktierungszunge 7 ist in einem Eckbereich der Antennenspule 4 quer
zu den als Windungen ausgebildeten Eckabschnitten der Antennenspule 4 orientiert.
Die Kontaktierungszunge 7 weist zwei voneinander isolierten
Kontaktflächen 8 auf,
wobei eine den Windungen der Antennenspule 4 zugewandte
erste Kontaktfläche 9 das
zweite Anschlussende 6 der Antennenspule 4 enthält. Ausgehend
von der ersten Kontaktfläche 9 ist
die Kontaktierungszunge 7 durch eine Materialschwächungslinie 10 begrenzt,
die die Kontaktierungszunge 7 in einem überstumpfen Winkelbereich umgibt.
Die Materialschwächungslinie 10 kann
als eine trennbare Perforationslinie, als eine Einkerbung oder als
eine Materialverdünnungslinie ausgebildet
sein.
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Alternativ
kann die Materialschwächungslinie 10 auch
als Freistanzung ausgebildet sein, so dass das Verschwenken der
Kontaktierungszunge 7 um eine durch die erste Kontaktfläche 9 verlaufende Sollknicklinie 11 verschwenkbar
ist.
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Wie
aus 2 deutlich wird, dienen die ersten Kontaktfläche 9 sowie
eine im Bereich eines freien Endes 12 der Kontaktierungszunge 7 angeordnete
zweite Kontaktfläche 13 jeweils
als Anschlussflächen
für einen
Halbleiterbaustein 14, der im Ausgangszustand der Kontaktierungszunge 7 elektrisch kontaktierbar
auf die Kontaktflächen 9, 13 der
Kontaktierungszunge 7 aufgesetzt wird.
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Zur
Kontaktierung des ersten Anschlussendes 5 der Antennenspule 4 mit
der zweiten Kontaktfläche 13 des
Halbleiterbausteins 14 wird die Kontaktierungszunge 7 in
Richtung einer das die Antennenspule 4 aufnehmenden Oberseite 15 der
Trägerschicht 2 verschwenkt,
bis die zweite Kontaktfläche 13 an
das erste Anschlussende 5 zur Anlage kommt. Nachfolgend
wird das freie Ende 12 der Kontaktierungszunge 7 elektrisch
und/oder mechanisch mit dem ersten Anschlussende 5 und/oder
der Trägerschicht 2 verbunden.
Die Verbindung kann beispielsweise durch Krimpen oder Lasern erfolgen.
In der zu sammengefügten
Endstellung der Kontaktierungszunge 7 liegt diese flächig auf
der Oberseite 15 der Trägerschicht 2 auf.
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Der
Halbleiterbaustein 14 dient als Abstandhalter zwischen
den Kontaktflächen 9, 13 einerseits und
den Windungen des Übertragungselementes 4 andererseits,
wobei eine unerwünschte
elektrische Kontaktierung der Kontaktflächen 9, 13 mit
den Windungen des Übertragungselementes 4 vermieden wird.
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Nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel des
Transpondermoduls gemäß den 4 bis 10 sind
im Unterschied zu dem vorhergehenden Beispiel der Halbleiterbaustein 14 sowie
die Kontaktierungszunge unterschiedlich ausgebildet.
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Ein
Transpondermodul 16 weist in Übereinstimmung zu dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel
eine Trägerschicht 17 sowie
eine Metallstruktur 18 auf. Die Metallstruktur 18 wird
in gleicher Weise aufgebracht und weist zum einen ein Übertragungselement 19 mit
einem ersten Anschlussende 20 und einem zweiten Anschlussende 21 auf,
die zu beiden Seiten der spiralförmig
angeordneten Abschnitte bzw. Windungen des Übertragungselements 19 angeordnet
sind. Die Windungen erstrecken sich vorzugsweise in einem Randbereich
des Transpondermoduls 16.
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Im
Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterbaustein 14 entfernt
von einer mit einer durchgehenden Metallisierung versehenen Kontaktierungszunge 22 angeordnet.
Wie aus 5 deutlich wird, ist eine erste Kontaktfläche 23 und
eine zweite Kontaktfläche 24 zur
Kontaktierung mit dem Halbleiterbaustein auf einer inneren Seite
des Übertragungselements 19 angeordnet,
wobei die ersten Kontaktfläche 23 über eine
Verbindungsleitung 25 mit einem Basisabschnitt 26 der
Kontaktierungszunge 22 verbunden ist. Die zweite Kontaktfläche 24 wird
durch das zweite Anschlussende 21 des als Antennenspule
ausgebildeten Übertragungselementes 19 gebildet.
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Zur
Verbindung der ersten Kontaktfläche 23 des
Halbleiterbausteins mit dem ersten Anschlussende 20 der
Antennenspule 19 wird die im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel
durch gleichartige Mittel, durch eine Materialschwächungslinie 27,
begrenzte balkenförmige
Kontaktierungszunge 22 aus der Ebene der Trägerschicht 17 verschwenkt,
bis sie nach Überstreichen
eines Winkel von 180° flächig auf einer
Ober- oder Unterseite der Trägerschicht 17 zur Anlage
kommt. Durch Kontaktierung eines freien Endes 29 der Kontaktierungszunge 22 an
dem ersten Anschlussende 20 ist eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen der ersten Kontaktfläche 23 und dem ersten
Anschlussende 20 gegeben.
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Zur
Ermöglichung
eines vereinfachten Knickens der Kontaktierungszunge 22 ist
der Basisabschnitt 26 verbreitert ausgebildet unter Bildung
einer Querkante 32, die eine Sollknicklinie 30 bildet.
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Nach
einer ersten Schwenkart gemäß 7 und 8 wird
die Kontaktierungszunge 2 in Richtung einer zu den Windungen
der Antennenspule 19 abgewandten Unterseite 28 der
Trägerschicht 17 verschwenkt,
bis die Kontaktierungszunge 22 mit ihrem rückwärtigen Abschnitt
unmittelbar auf der Trägerschicht 17 zur
Anlage kommt. In dieser Position befindet sich die Kontaktierungszunge 2 in
einer zu der Träger schicht 2 parallelen
Festlegebene. Durch Anwenden einer mechanischen Verbindungsart,
beispielsweise durch Krimpen, kann eine elektrische Kontaktierung
der ersten Kontaktfläche 23 mit
dem ersten Anschlussende 20 herbeigeführt werden.
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Nach
einer alternativen Schwenkart gemäß 9 und 10 wird
die Kontaktierungszunge 22 in Richtung der die Windungen
des Übertragungselementes 19 aufweisenden
Oberseite 31 der Trägerschicht 17 verschwenkt,
bis die erste Kontaktfläche 23 mit
dem ersten Anschlussende 20 zur Anlage kommt und mit demselben
mechanisch und/oder elektrisch verbunden wird.
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Dadurch,
dass die Metallstruktur 18 durch einen oxidierten Metallwerkstoff
gebildet ist, vorzugsweise oxidiertem Aluminium, sind die Kontaktflächen 23, 24 elektrisch
isoliert zu den Windungen bzw. zum ersten Anschlussende 20 ausgebildet.
Für den
Fall, dass die Metallstruktur 18 nicht isolierend wirkt,
muss zwischen der flächigen
Metallstruktur auf der Kontaktierungszunge 22 und den Windungen
bzw. dem ersten Anschlussende 20 zusätzlich eine Isolierschicht als
Zwischenschicht vorgesehen sein.
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Das
Transpondermodul 1, 16 kann in einem Identifikationsträger, insbesondere
einem Smartlabel oder einer Chipkarte integriert sein. Der Identifikationsträger besteht
vorzugsweise aus einem mehrschichtigen Kunststoff-Kartenkörper, der
mindestens eine die Oberfläche
des Kartenkörpers
bildende Deckschicht und eine durch Laminieren mit der Deckschicht
verbundene Kernschicht aufweist. Die Kernschicht oder ein Teil der
Kernschicht wird durch das Transpondermodul 1, 16 gebildet.