DE10117994A1

DE10117994A1 - Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten

Info

Publication number: DE10117994A1
Application number: DE10117994A
Authority: DE
Inventors: Carsten Senge
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-10-24
Also published as: US20040173377A1; WO2002084585A8; BR0208833A; WO2002084585A1; EP1377933A1; CN1511302A; CN1286058C; RU2255374C1

Abstract

Es wird eine Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen oder Verbindungsbrücken versehenen Leiterbahn (2) vorgestellt, bei dem die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehende Teilflächen (7) und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen (8) aufweisen. Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung lassen sich in Folge unterschiedlicher Dehnungsfähigkeit des Trägerfolienmaterials und des Anschlussbereichsmaterials entstehende Verwerfungen herabsetzen und gleichzeitig in den Anschlussbereichen die Adhäsionskräfte zwischen einer Kunststoffabdeckung und dem eigentlichen Trägerfolienmaterial erhöhen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Chipkarte mit der erfindungsgemäßen Trägerfolie sowie ein Verfahren zur Herstellung der Trägerfolie.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen zur Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen oder Verbindungsbrücken versehenen Leiterbahn. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Chipkarte mit einem Chipkartenkörper, mindestens einem elektronischen Bauelement (Chip) und einer in den Chipkartenkörper einlaminierten Trägerfolie für elektronische Bauelemente mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen zur Verbindung mit dem elektronischen Bauelement versehenen, Leiterbahn. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trägerfolie. Die erwähnte Trägerfolie kann entsprechend einer vorteilhaften Verwendung insbesondere als Antennenträgerfolie für kontaktlose Chipkarten eingesetzt werden, wobei in diesen Fall die Leiterbahn als Antennenspule ausgebildet ist.

Bei Chipkarten, die bereits in vielfältigem Umfang und für unterschiedliche Verwen dungszwecke im Stande der Technik eingesetzt werden, so beispielsweise als Tele fonkarten, Zugangsberechtigungskarten, Geldkarten oder dergleichen, unterscheidet man prinzipiell im Hinblick auf den Datenaustausch zwischen dem auf der Chipkarte angeordneten elektronischen Bauelement (Chip) und eventuell vorhandenen weiteren Bauelementen wie Displays oder Taster mit externen Lesegeräten zwischen drei verschiedenen Ausführungsformen. Bei sehr vielen Chipkarten findet der ange sprochene Datenaustausch mit externen Lesegeräten über Kontaktflächen statt, welche sich außen auf der Chipkarte befinden. Eine weitere Möglichkeit des Datenaustausches erfolgt mit Hilfe von Lesegeräten, welche mit einer kontaktlosen Daten übertragung arbeiten. Hierzu weist die Chipkarte in ihrem Chipkartenkörper ein entsprechendes Bauelement zur kontaktlosen Datenübertragung auf, beispielsweise eine Antenne in Form einer Antennenspule. Für eine derartige Antennenspule wird eine vergleichsweise große Fläche benötigt, so dass eine Unterbringung im Chip modul nur unter großen Schwierigkeiten möglich ist. Daher werden Antennenspulen separat im Chipkartenkörper untergebracht, wobei der Herstellungsvorgang es vorsieht, die Antennenspule gemeinsam mit dem Chip oder separat auf einer speziellen Antennenträgerfolie anzuordnen, welche in einem getrennten Arbeitsgang hergestellt und anschließend mittels eines Laminierprozesses in den Chipkartenkörper implantiert wird. Hierzu wird die Trägerfolie auf ihrer Ober- und Unterseite mit einer oder mehreren Kunststoffschichten überdeckt und mittels Druck und Wärme zum Chipkartenkörper getilgt.

Als dritte Variante in Bezug auf den Datenaustausch zwischen Chipkarte und Lese geräten existieren Chipkarten, die sowohl Kontaktflächen zum kontaktbehafteten Datenaustausch als auch Antennenspulen zum kontaktlosen Datenaustausch aufwei sen.

Die im Innern der Chipkarte auf der Trägerfolie angeordnete Antenne besitzt zur elektrischen Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen, beispielsweise einem Chipmodul oder Anzeigevorrichtungen, aus leitfähigem Material bestehende Anschlussbereiche, die mit der oder den Leiterbahnen, welche die eigentliche Antennenspule und weitere elekrischen Verbindungen zwischen den Bauelementen bilden, verbunden sind. Diese Anschlussbereiche sind üblicherweise als rechteckförmige Vollflächen ausgeführt, bestehen wie die Leiterbahnen vorzugs weise aus einer Kupferschicht und besitzen üblicherweise Seitenabmessungen von ca. 0,5 × 0,5 mm oder größer. Darüberhinaus können die Anschlussbereiche aber auch eine runde oder ovale Form aufweisen, wobei das Flächenmäß im Bereich von 0,25 mm² oder größer liegt.

Bei der Herstellung der Trägerfolie mit Leiterbahnen und Anschlussbereichen ergibt sich im Stand der Technik die Problematik, dass durch die verschiedene Wärmeausdehnung des Trägerfolienmaterials sowie des leitfähigen Materials der Anschlussbereiche sich bei Erwärmung ein dem Bimetalleffekt ähnlicher Effekt einstellt. Dies bedeutet, dass sich die Trägerfolie bzw. das Anschlussflächenmaterial während des Laminiervorganges zur Herstellung des Chipkartenkörpers verwölbt. Diese Verwölbungen sind insoweit nachteilig, dass auf der Oberfläche der fertig laminierten Chipkarte die Bereiche der Anschlussflächen mit bloßem Auge oft deutlich erkennbar sind, da sich die Verwölbung nach dem Abkühlen nicht vollständig zurückbildet.

Darüber hinaus hat es sich als nachteilig erwiesen, dass die Adhäsionskräfte zwischen dem leitfähigen Material der Anschlussflächen und der im Rahmen des Laminierprozesses über der Trägerfolie angeordneten Kunststoffschicht äußerst gering sind, was den Verbund zwischen Anschlussflächen und Kunststoffschicht innerhalb des Kartenkörpers gegebenenfalls wesentlich beeinträchtigen kann.

Ausgehend von den angesprochenen aus dem Stand der Technik bekannten Nach teilen besteht die erfindungsgemäße Aufgabe darin, sowohl bezüglich einer Verbes serung der Endqualität der Chipkarten als auch im Hinblick auf eine Verbesserung der Haltekräfte zwischen den Anschlussbereichen der Trägerfolie und der sie umgebenden Kunststoffschicht Abhilfe zu schaffen.

Diese Aufgaben werden durch eine Trägerfolie und eine Chipkarte mit einer entsprechenden Trägerfolie gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen gelöst. Die erfindungsgemäße Trägerfolie ist durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch herstellbar.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, dass die Anschlussbereiche eine Mehr zahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teil flächen und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen aufweisen. Die Anschlussbereiche bestehen somit nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt, aus einer Vollfläche, sondern sind mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen versehen, wodurch zum einen die Dehnung der Anschlussbereiche in Folge von Wärmezufuhr erheblich herabgesetzt wird. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Gestaltung der Anschlussbereiche für die die Trägerfolie überdeckende Kunststoffschicht die Möglichkeit, dass die an den nicht mit dem leitfähigen Material beschichteten Bereichen der Anschlussbereiche mit dieser eine wesentlich bessere Haftung eingehen kann.

Spezielle Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Trägerfolie ergeben sich aus den auf den diesbezüglichen Hauptanspruch bezogenen Unteransprüchen. Eine besonders vorteilhafte und kostengünstige Gestaltung sieht hierbei vor, dass die miteinander verbundenen Teilflächen als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwischen liegenden rechteckförmigen freien Flächen ausgebildet sind.

Darüber hinaus hat es sich insbesondere bei den für den Anschluss an Chipmodule vorgesehenen Anschlussbereichen als vorteilhaft herausgestellt, diese Anschluss bereiche als rechteckförmig ausgebildete aus leitfähigem Material bestehende Teil flächen und daran angrenzende von einer mit dieser Teilfläche verbundenen Leiter bahn umschlossene freie Flächen zu gestalten. Hierdurch lässt sich insbesondere im Randbereich der aus leitfähigem Material bestehenden Teilflächen durch die im Flächenverhältnis großzügigen Durchbrechungen die Haftung der überdeckenden Kunststoffschicht wesentlich erhöhen.

Die Erfindung findet ihren Einsatz vorwiegend bei Dual Interface Karten (DIC), ist selbstverständlich jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Anhand der beige fügten Zeichnungen wird im Folgenden der Gegenstand der Erfindung näher erläu tert. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Trägerfolie mit darauf angeordneter Antennenspule,

Fig. 1a eine vergrößerte Darstellung der Trägerfolie aus Fig. 1 im Bereich von für eine Verbindungsbrücke vorgesehenen Anschlussbereichen und

Fig. 1b eine vergrößerte Darstellung der Trägerfolie aus Fig. 1 im Bereich von zur Verbindung mit einem Chipmodul vorgesehenen Anschlussbereichen.

Die in der Fig. 1 in einer Draufsicht dargestellte Trägerfolie besteht aus einem Trägerfolienkörper 1 aus Kunststoff, auf dem als Antenne zur kontaktlosen Datenübertragung eine oder mehrere Leiterbahnen 2 im Wesentlichen ringförmig angeordnet sind. In einem Teilbereich des Leiterbahnringes ist seitlich der Leiterbahn 2 jeweils ein Anschlussbereich 3 bzw. 4 angeordnet. Die Anschlussbereiche 3, 4 sind in Bezug auf ihre Grundfläche im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und dienen zur Herstellung einer so genannten Verbindungsbrücke zwischen den Anschlussbereichen, wobei die Verbindungsbrücke eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlussbereichen 3, 4 herstellt, ohne gleichzeitig die zwischen den Anschlussbereichen befindliche Leiterbahn bzw. Leiterbahnen zu verbinden. Zu diesem Zweck wird die Verbindungsbrücke vorzugsweise als zweiteiliger Steg ausgeführt, wobei bei der Herstellung in einem ersten Arbeitsgang zwischen den Anschlussbereichen 3, 4 eine nicht leitende Isolierschicht auf der Leiterbahn 2 angeordnet und danach über dieser Isolierschicht eine Brücke aus Leitpaste gelegt wird.

Aus der Fig. 1 ist darüber hinaus ersichtlich, dass die Trägerfolie zwei weitere Anschlussbereiche 5, 6 aufweist, welche zum Anschluss eines hier nicht näher dargestellten elektronischen Bauelementes, beispielsweise des Chipmoduls einer Chipkarte, dienen, in welche die Antennenträgerfolie einlaminiert wird.

Die angesprochenen Anschlussbereiche 3 bis 6 weisen, wie dies der Fig. 1 zu entnehmen ist, eine wesentlich größere Flächenausdehnung auf als die zugehörigen auf der Antennenträgerfolie angeordneten Leiterbahnen. Da der Ausdehungskoeffi zient zwischen dem Anschlussflächen/Leiterbahnmaterial, welches üblicherweise Kupfer ist, und dem Material der Trägerfolie unterschiedlich ist, besteht bei der Einlaminierung der Trägerfolie in einen Chipkartenkörper auf Grund der hierbei notwendigen Wärmezufuhr die Gefahr, dass im Bereich der Anschlussflächen 3 bis 6 Welligkeiten auftreten, die auch im fertigen Chipkartenkörper als solche noch zu erkennen sind. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind die angesprochenen Anschluss flächen 3, 4 erfindungsgemäß so gestaltet, dass sie eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflächen 7 und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen 8 aufweisen. Die spezielle Gestaltung geht insbesondere aus der vergrößer ten Detaildarstellung der Fig. 1a hervor. Die Teilflächen 7 in Verbindung mit den Flächen 8 bilden im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Netzmuster, wobei die miteinander verbundenen Teilflächen 7 als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwi schen liegenden rechteckförmigen freien Flächen 8 ausgebildet sind. Natürlich ist es auch denkbar, die zwischen den miteinander verbundenen Teilflächen 7 liegenden freien Bereiche 8 mit einem kreisförmigen Grundriss zu versehen. Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Gestaltung ist es, dass bei einer nach wie vor bestehenden annä hernd gleich großen Grundfläche wie bei Anschlussbereichen herkömmlicher Art keine zusammenhängende Fläche aus leitfähigem Material mehr besteht, was zu einen einer abdeckenden Kunststoffschicht eine bessere Verbindung mit dem Trägerfolienkörper 1 an den freien Flächen ermöglicht und gleichzeitig den Effekt der unterschiedlichen Wärmedehnung (z. B. ein Verbiegen der Chipkarte) der Anschlussbereiche 3 und 4 und der Trägerfolie insbesondere beim Laminierprozess erheblich herabsetzt.

In der Fig. 1b ist eine andere Ausgestaltungsmöglichkeit des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Bei den hier dargestellten Anschlussbereichen 5, 6 ist auf Grund technischer Rahmenbedingungen für den Anschluss der hier vorgesehenen Chipmodule eine gewisse Anschlussbereichsgröße notwendig. Um auch in diesem Bereich die Haftung zwischen dem Material der Anschlussbereiche und dem abde ckenden Kunststoff zu erhöhen, besitzen die Anschlussbereiche 5, 6 ebenfalls freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen 9, welche von Leiterbahnen 10 umschlossen sind, welche wiederum mit den zum Spulenring gehörenden Leiter bahnen 2 verbunden sind. Durch diese Gestaltung entsteht auch bei den Anschluss bereichen 5, 6 eine Erhöhung der Haftung zur Verbesserung des Kartenaufbaus der mit den erfindungsgemäßen Antennenspulen versehenen Chipkarten.

Bezugszeichenliste

1

Trägerfolienkörper

2

Leiterbahn

3

Anschlussbereich

4

Anschlussbereich

5

Anschlussbereich

6

Anschlussbereich

7

Teilfläche

8

Fläche

9

Fläche

10

Leiterbahn

Claims

1. Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper (1) angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen versehenen Leiterbahn (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflächen (7) und zwischen diesen Teilflächen (7) angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen (8, 9) aufweisen.

2. Trägerfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn auf der Trägerfolie als Antennenspule gestaltet ist.

3. Trägerfolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Teilflächen (7) als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwischenliegenden rechteckförmigen freien Flächen (8) ausgebildet sind.

4. Trägerfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Flächen (8) einen im Wesentlichen kreisförmigen Grundriss aufweisen.

5. Trägerfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das leitfähige Material Kupfer ist.

6. Trägerfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) aus leitfähigem Material bestehende Teilflächen (7) und angrenzende von einer mit dieser Teilfläche (7) verbundenen Leiterbahn umschlossene freie Flächen (9) aufweisen.

7. Trägerfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die umschlossene freie Fläche (9) einen im Wesentlichen dreieckförmigen Grundriss aufweist.

8. Chipkarte mit einem Chipkartenkörper, mindestens einem elektronischen Bauelement (Chip) und einer in den Chipkartenkörper einlaminierten Trägerfolie für weitere elektronische Bauelemente mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit dem oder den elektronischen Bauelement(en) versehenen Leiterbahn (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflächen (7) und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen (8, 9) aufweisen.

9. Verfahren zur Herstellung einer Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in eine Chipkarte, bei der mit die Trägerfolie einen Trägerfolienkörper (1) mit mindestens einer darauf angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschluss bereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit einem elektronischen Bauele ment versehenen, Leiterbahn (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) mit einer Mehrzahl von mitein ander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflächen (7) und zwischen diesen Teilflächen angeordneten freien, nicht mit dem leitfähigen Material beschichteten Flächen (8, 9) versehen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Teilflächen (7) als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwischenliegenden vorzugsweise rechteckförmigen freien Flächen (8) ausgebildet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche als vorzugsweise rechteckförmige, aus leitfähigem Material bestehende Teilflächen (7) und als angrenzende, von einer mit dieser Teilfläche verbundenen Leiterbahn umschlossene freie Flächen (8) ausgebildet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund riss der umschlossenen freien Fläche (9) im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet wird.