DE10109030C2

DE10109030C2 - Kontaktloser Transponder

Info

Publication number: DE10109030C2
Application number: DE2001109030
Authority: DE
Inventors: Manfred Michalk
Original assignee: Cubit Electronics GmbH
Current assignee: HID Global GmbH
Priority date: 2001-02-24
Filing date: 2001-02-24
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2021-02-25
Also published as: DE10109030A1

Description

Die Erfindung betrifft einen kontaktlosen Transponder, insbesondere zur Verwendung für kontaktlose Chipkarten, wobei auf einer thermoplastischen Basisfolie mindestens ein Chip und eine elektrische Leiteranordnung angeord net sind, wobei sich in einem Durchbruch der Basisfolie ein Modul befindet, welches im Inneren mindestens ein Chip enthält und die Basisfolie aus einer oberen Basisfolie und einer darunter liegenden unteren Basisfolie besteht.

Sie findet vorzugsweise, Anwendung bei der Herstellung von kontaktlosen Chipkarten sowie von Transpondern zur Warenkennzeichnung.

In derartigen Fällen ist es erforderlich, auf einer thermoplastischen Basisfolie mindestens ein Chip und eine elektrische Leiteranordnung für die Ausbildung einer Antennenspule anzuordnen. Insbesondere bei der Kontaktierung der Spule mit dem Chip ergibt sich dabei die Notwendigkeit, die Leiterzüge so zu führen, dass sich elektrische Leiter kreuzen müssen, ohne dass diese elektri schen Kontakt haben dürfen. Die Herstellung von Spulen auf thermoplasti schen Folien erfolgt bevorzugt durch Ätzen oder Drahtlegen. Bei letztem Verfahren ist es üblich, das Einbringen von Draht in die Oberflächenschicht des thermoplastischen Substrates durch Wärmeeinwirkung und/oder Ultra schallschwingungen zu bewirken bzw. zu unterstützen.

Nach DE 44 10 732 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer einen Chip und eine Drahtspule aufweisenden Transpondereinheit und sowie eine Chipkarte mit entsprechend angeordneter Transpondereinheit bekannt, bei dem der Chip und die Drahtspule auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind und die Verbindung von Spulendrahtenden mit Anschlußflächen des Chips auf dem Substrat erfolgt, wobei die Ausbildung der Spule durch Verlegung eines Spulendrahts auf dem Substrat unter zumindest stellenweiser Verbindung des Spulendrahts mit dem Substrat erfolgt.

Nachteilig ist hierbei, dass das Drahtlegeverfahren und das Herstellen der Verbindung mit dem Chip unmittelbar miteinander erfolgen. Ferner ist nach teilig, dass der Verlegungspunkt und die Beendigung des Verlegens mit der Chipverbindung verknüpft ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich der Chip auf dem Substrat befindet, wodurch das künftige Laminieren der Folien erschwert wird.

In DE 199 16 180 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch isolier ten Leiterkreuzungen an einseitig mit Leiterstücken versehenen thermoplasti schen Trägern bekannt, bei dem die unteren Leiterstücke der zu erzeugenden elektrisch isolierten gekreuzten Leiteranordnung vor dem Aufbringen von darüber angeordneten weiteren Leiterstücken partiell im Kreuzungsbereich durch Druck- und Temperatureinwirkung in die thermoplastische Schicht abgesenkt und danach die oberen Leiterstücken in bzw. auf die Oberflächen schicht gebracht werden.

Weiterhin ist in DE 196 19 771 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Kartenmoduls für kontaktlose Chipkarten bekannt, wobei auf einer thermopla stischen Basisfolie ein Chip und eine elektrische Leiteranordnung angeordnet sind. Das Kartenmodul weist in der Basisfolie einen Durchbruch, in dem sich ein Chipmodul befinde, und eine elektrische Leiteranordnung, die in mehreren Ebenen verläuft, auf.

Nach DE 297 03 548 U1 ist es bekannt, Antennendrähte stegweise abzusenken, so dass sich nebeneinander liegende Antennenanschlussbereiche ergeben.

Bei diesen Anordnungen ist nachteilig, dass die Herstellung der Anordnungen aufwendige Verfahren erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln, insbesondere ohne dass zusätzliche Materialien oder aufwendige Druck- und Trocknungsvor gänge erforderlich sind, auf oder in einer thermoplastischen Basisfolie, die mindestens ein Chip und eine Leiteranordnung mit sich kreuzenden Leiterzü gen aus metallisch blankem Draht enthält, erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Transponder, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Transponder verläuft die Leiteranordnung in verschiedenen Ebenen innerhalb des thermoplastischen Trägermaterials, so dass elektrisch nicht isolierte Leiter gekreuzt werden können ohne einen elek trischen Kontakt zu bilden. Dabei werden die isoliert zu kreuzenden unteren Leiterstücke vor dem Aufbringung der weiteren Leiterstücke zumindest im Kreuzungsbereich durch Druck mit thermischer und/oder Ultraschallunterstüt zung in die thermoplastische Schicht abgesenkt und danach die oberen Leiter züge in bzw. auf die Oberflächenschicht gebracht.

Um eine geringe Dicke des Transponders zu ermöglichen, ist das Modul, in dem sich das Chip befindet, in einem Durchbruch des Trägermaterials angeordnet.

Der erfindungsgemäße Transponder und das zugehörige Herstellungsverfahren zeichnen sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierbei sind insbesondere zu nennen:

- Die Herstellung des Transponders ist mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich, ohne dass zusätzliche Materialien für das Erzeugen von isolierten Kreuzungen und ohne dass Druck- und Trocknungsvorgänge benötigt werden.
- Es können sehr dünne Transponder mit guter Oberflächenqualität hergestellt werden.
- Bei Aufbringen der oberen und unteren Leiterstücke wird die durch das Einpressen der unteren Leiterstücke zerstörte Thermoplaststruktur bereits wieder geglättet und ausreichend Isoliermaterial auf die korrespondierenden zu kreuzenden Leiterstücken gedrückt.
- Die zu kreuzenden unteren Leiterzüge bestehen aus metallisch blankem Draht.
- Das Verfahren kann sowohl für Leiterkreuzungen angewendet werden, bei denen die unteren Leiterzüge aus additiv erzeugten Leiterbahnen bestehen als auch für Leiterkreuzungen, bei denen die unteren Leiterzüge aus subtraktiv erzeugten Leiterbahnen bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel zur Herstel lung einer kontaktlosen Chipkarte näher erläutert. In der zugehörigen Zeich nung zeigen:

Fig. 1 Phasen der Herstellung einer erfindungsgemäßen Chip karte mit kontaktlosem Transponder im Schnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der aus zwei Folien bestehenden Basisfo lie im Bereich der Kontaktstelle von Spulendrahtende und Modulanschlussfläche,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Basisfolie im Bereich der Kontakt stelle von Spulendrahtende und Chipanschlußfläche bei der eine Folie am Modul befestigt ist,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Basisfolie, bei dem der Antennendraht in zwei Ebenen und mit einer Kreuzung verläuft, und

Fig. 5 die Draufsicht auf den Kreuzungsbereich.

Fig. 1 erläutert die Herstellung einer Chipkarte mit kontaktlosem Transpon der in mehreren Phasen.

Fig. 1a zeigt ein Modul 1, in dem ein Chip 2 eingebettet ist und dessen mit Leitkleber 6 versehene metallischen Anschlussflächen 1.1 Teil der Modulan schlüsse 2 sind, die seitlich aus dem Modul 1 herausragen.

In Fig. 1b ist die Basisfolie 4 dargestellt, auf der der Antennendraht 3 in drei Ebenen angebracht ist. Ein Teilbereich der Antenne verläuft dabei in der oberen Ebene 3.1 und ein Teilbereich in der darunter befindenden Ebene 3.2. Ein weiterer Teilbereich verläuft in der unteren Eben 3.3. Die obere Ebene 3.1 beinhaltet dabei die Kontaktfelder 3.4 des Drahtes 3, an denen der Draht 3 mit den Anschlussflächen 1.1 des Moduls 1 kontaktiert wird.

In Fig. 1c ist eine Phase der Chipkartenherstellung dargestellt, in der das Modul 1 mit der Basisfolie 4 verbunden ist. Die Verbindung erfolgt hierbei mit elektrisch leitendem Kleber 6, der sowohl die mechanische Verbindung von Modul 1 und Basisfolie 4 als auch die elektrisch leitende Verbindung der Anschlussflächen 1.1 des Moduls 1 mit dem Antennendraht 3 gewährleistet. Auf der Basisfolie 4 ist außerhalb des Bereiches, in dem sich das Modul 1 befindet, eine Ausgleichsfolie 5 angebracht. Bei der Verbindung des Moduls 1 mit der Basisfolie 4 drückt das Modul 1 die mittlere Ebene 3.2 des Antennen drahts 3 vollständig in die Basisfolie 4 ein.

In Fig. 1d ist die fertige Chipkarte dargestellt, bei der ober- und unterhalb des in Fig. 1c gezeigten Folienpakets Laminatschichten 7 angebracht sind. Beim Laminieren verteilt sich der Kleber 6 und stellt den endgültigen Kontakt der Anschlussflächen 1.1 des Moduls 1 mit den Kontaktbereichen des Antennen drahts 3 her.

Die Fig. 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungen zur Erzeugung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Anschlussflächen 1.1 des Moduls 1 und dem Antennendraht 3. Dargestellt ist jeweils ein Ausschnitt aus der thermoplastischen Basisfolie im Bereich der Kontaktstelle von Spulen drahtende und Chipanschlußfläche. Der Antennendraht 3 kann mit Hilfe von Ätzverfahren oder durch Drahtlegen aufgebracht werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die untere Ebene 3.2 des Antennen drahts 3 in die oben liegende Ebene einer unteren Basisfolie 4.2 eingedrückt ist. Darüber befindet sich eine obere Basisfolie 4.1, die eine geringere Dicke als die untere Basisfolie 4.2 aufweist, und in der Ausnehmungen eingestanzt sind, in denen die obere Ebene 3.1 des Antennendrahts 3 verläuft, der auf der Oberseite der unteren Basisfolie 4.2 angeordnet ist. Vorzugsweise enthalten diese Ausnehmungen die Kontaktbereiche 3.4 des Antennendrahtes 3. Die obere Basisfolie 4.1 und die untere Basisfolie 4.2 werden zweckmäßig durch teilweises oder vollständiges Laminieren verbunden.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Die obere Basisfolie 4.1 ist bei dieser Anordnung vor dem Auflegen auf die untere Basis folie 4.2 bzw. vor dem Laminieren mit dieser mit dem Modul 1 verbunden.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung werden elektrisch isolierte Leiterkreu zungen dadurch ermöglicht, dass der unterste Bereich 3.3 des Antennendrahts 3 auf die Unterseite der Basisfolie 4 gedrückt wird. Das Eindrücken von Teil bereichen des Antennendrahtes 3 erfolgt dadurch, dass ein messerkammförmi ges Werkzeug mit einer Werkzeugtemperatur von 150. . .300°C im Kreuzungsbereich auf den Antennendraht 3 in Richtung Basisfolienunterseite preßt. In der Figur ist der Zustand nach dem Eindrücken des oberen Bereichs 3.1 des Antennendrahts 3 in die Basisfolie 4 dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Endzustand der gekreuzten Leiteranord nung. Die oberen Bereiche des Antennendrahts 3 kreuzen elektrisch isoliert die auf die Unterseite der Basisfolie 4 gepresste untere Ebene 3.3 des Antennen drahts 3. Die Verbindung des Moduls 1 mit den Kontaktfeldern 3.4 des Anten nendrahts 3 erfolgt mit Hilfe der über die teilweise auf bzw. in der Oberseite der Basisfolie 4 befindlichen oberen Bereiche 3.1 des Antennendrahts 3.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Modul

1.1

Anschlussfläche des Modulanschlusses

1.2

Modulanschluss

2

Chip

3

Antennendraht

3.1

obere Ebene des Antennendrahts

3.2

mittlere Ebene des Antennendrahts

3.3

untere Ebene des Antennendrahts

3.4

Kontaktfeld des Antennendrahts

4

Basisfolie

4.1

obere Basisfolie

4.2

untere Basisfolie

5

Ausgleichsfolie

6

Leitkleber

7

Laminatschicht

Claims

1. Kontaktloser Transponder, insbesondere zur Verwendung für kontaktlose Chipkarten, wobei auf einer thermoplastischen Basisfolie (4) mindestens ein Chip (2) und eine elektrische Leiteranordnung angeordnet sind, wobei sich in einem Durchbruch der Basisfolie (4) ein Modul (1) befindet, welches im Inne ren mindestens ein Chip (2) enthält und die Basisfolie (4) aus einer oberen Basisfolie (4.1) und einer darunter liegenden unteren Basisfolie (4.2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchbruch in der oberen Basisfolie (4.1) und in der darunter liegenden unteren Basisfolie (4.2) angebracht ist,
die elektrische Leiteranordnung auf und in der unteren Basisfolie (4.2) in mehreren Ebenen verläuft, so dass sie teilweise in einer oberen Ebene (3.1) auf der unteren Basisfolie (4.2) verläuft und teilweise in einer der sich darunter befindlichen mittleren Ebene (3.2) oder unteren Ebene (3.3) verläuft,
die obere Basisfolie (4.1) Ausnehmungen aufweist, in denen die obere Ebene (3.1) des auf der unteren Basisfolie (4.2) angebrachten Antennendrahtes (3) verläuft,
im Bereich der Ausnehmungen die Kontaktbereiche (3.4) des Antennendrah tes (3) mit Modulanschlussflächen (1.1) des Moduls (1) verbunden sind,
oberhalb und unterhalb der Basisfolien (4.1 und 4.2) und des Moduls (1) weitere Laminatschichten (7) angebracht sind und
alle Basisfolien (4.1 und 4.2) und die Laminatschichten (7) ein kompaktes Laminat bilden.

2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussdrähte des Chips (2) zu Modulanschlüssen (1.2), die in Anschluss flächen (1.1) enden, geführt sind, die sich seitlich am Modul (1) befinden, und dass die Anschlussflächen (1.1) mittels Leitkleber (6) oder Druckkontakt mit Kontaktbereichen (3.4) eines Antennendrahts (3) elektrisch leitend verbunden sind.

3. Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennendraht (3) in Drahtlegetechnik eingebracht ist.

4. Transponder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Leiteranordnung mit mindestens einem Modulanschluss (1.2) kreuzt und im Kreuzungsbereich die Leiteranordnung durch die obere Basisfolie (4.1) vom Modulanschluss (1.2) elektrisch isoliert ist.