DE10127477A1

DE10127477A1 - Chipkarte und Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung einer Chipkarte sowie Umformstempel zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10127477A1
Application number: DE2001127477
Authority: DE
Inventors: Thies Janczek; Joerg Zander
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einem einseitig ein Funktionselement (1) aufweisenden Label (2), wobei in den Label eine Ausnehmung (3) eingebracht ist, die wenigstens eine Kontaktzunge (4, 5) aufweist, welche zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zu einem in die Chipkarte (6) einbringbaren Chipmodul (7) in Richtung des Chipmoduls derart umgeformt ist, dass die Kontaktflächen (8, 9) des Chipmoduls und die korrespondierenden Bereiche der Kontaktzunge aneinander zur Anlage gebracht sind sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung einer derartigen Chipkarte. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: DOLLAR A - Ein Umformstempel (11), dessen Länge ungleich seiner Breite ist, wird von der Seite des Funktionselementes (1) her durch die Ausnehmung (3) gedrückt, DOLLAR A - durch Drehung des Umformstempels um seine Längsachse (12) und anschließende Bewegung entgegen der Einführrichtung erfolgt die Verformung der Kontaktzunge bis zu ihrer Anlage am Label. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßer Umformstempel zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung einer Chipkarte weist eine konische oder kegelstumpfförmige Oberseite (13) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte, ein Verfahren zur Herstellung einer Kontak tierung einer derartigen Chipkarte, sowie einen Unformstempel zur Durchführung des Verfahrens.

Chipkarten sind sowohl als kontaktbehaftete als auch als kontaktlose Datenüber tragungsmittel bekannt. Sie weisen ein Chipmodul auf, das in der Regel Träger eines Halbleiterchips zur Steuerung und/oder Durchführung der kartenbezogenen Anwendungen ist.

Kontaktbehaftete Chipkarten verfügen an zumindest einer ihrer Oberflächen über Kontaktzonen, welche mit den korrespondierenden Signalgebern beziehungs weise Signalaufnehmern von Kartenautomaten oder Kartenlesegeräten zusam menwirken. In den Kartenautomaten werden diese Kontaktzonen abgetastet, sodass die erforderliche Kommunikation zwischen Kartenautomat und Chipkarte möglich wird. Bei kontaktlos, in der Regel induktiv arbeitenden Systemen erfolgt die Datenübermittlung durch elektromagnetische Wechselfelder, mittels wenig stens eines in der Chipkarte beziehungsweise im Kartenträger angeordneten Funktionselementes, das eine Induktionsspule oder eine Antenne sein kann.

Es sind darüber hinaus Kombikarten bekannt, welche beide der zuvor erwähnten Systeme in einer Chipkarte vereinen. Eine derartige Kombikarte verfügt somit sowohl über eine Kontaktzone für die kontaktbehaftete Übertragung von Daten, als auch über einen induktiv koppelbaren Kontakt.

Die Herstellung bekannter Chipkarten ist jedoch verhältnismäßig aufwendig. So geht beispielsweise aus der DE 197 09 985 A1 eine Chipkarte hervor, welche einen mehrschichtigen Grundaufbau aufweist. Auf einem Label ist eine Folie als Träger eines Funktionselementes aufgebracht. Die Struktur der Funktions elemente kann durch an sich bekannte Verfahren wie Ätzen oder mechanische Herauslösung erzeugt werden, sodass sich eine Antenne oder Spule aus der metallisierten oder metallischen Folie herausbilden lässt. Die auf dem Label aufgebrachten Funktionselemente weisen zur Kontaktierung mit einem Chipmodul Kontaktflächen auf. Gemäß der Offenbarung der genannten Schrift erfolgt im Bereich der Kontakte des später einzusetzenden Chipmoduls eine Material anhäufung der Kontaktzonen. Im Anschluss an das Aufgießen weiterer Schichten der Chipkarte, muss dann in einem aufwendigen mechanischen Verfahren eine Modulkavität aus dem Chipkartenkörper herausgefräst werden. Bei dem Heraus fräsen der Modulkavität werden die zuvor aufgebrachten Materialanhäufungen in dem Kontaktbereich teilweise wieder abgetragen, sodass nach dem Einsetzen des Chipmoduls eine Durchkontaktierung ermöglicht ist.

Ein Derartiges in der DE 197 09 985 A1 beschriebenes Verfahren zur Kontak tierung eines Chipmoduls mit den auf der Chipkarte angeordneten Funktions elementen, ist sehr aufwendig und erfordert zudem äußerst geringe Toleranzen der miteinander zu kontaktierenden Kontaktzonen. Können diese Toleranzen nicht eingehalten werden, bleibt lediglich die Möglichkeit, die Kontaktzonen entsprechend groß zu gestalten. Somit vergrößert sich insgesamt der Bauraum für das Chipmodul, was letztlich wiederum nachteilig für die Chipkarte als solche ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Chipkarte bereit zu stellen, die in einfacher Weise herstellbar ist und dabei mit nur wenigen Arbeitsschritten mittels eines ebenfalls durch die Erfindung bereitzustellenden Verfahrens eine Kontak tierung zwischen Funktionselementen und dem Chipmodul der Chipkarte zu ermöglichen.

Diese Aufgabenstellung wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentan sprüche gelöst.

Weitere Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der sich anschließenden Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Chipkarte besteht von ihrem grundsätzlichen Aufbau her aus zumindest einem Label, welches wenigstens einseitig ein Funktionselement aufweist. Der Begriff "Label" ist dabei nicht eng auszulegen. Vielmehr handelt es sich allgemeiner betrachtet um eine tragende Schicht der Chipkarte. Selbstver ständlich kann eine erfindungsgemäße Chipkarte mehrere Label übereinander aufweisen. In das Label ist zumindestens eine Ausnehmung eingebracht. Diese weist wenigstens eine Kontaktzunge auf, welche zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zu einem in die Chipkarte einbringbaren Chipmodul in Richtung des Chipmoduls derart umgeformt ist, dass die Kontaktflächen des Chipmoduls und die mit ihnen korrespondierenden Bereiche der Kontaktzunge aneinander zur Anlage gebracht sind.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Chipkarte ist gegenüber bekannten Ausführungen erheblich vereinfacht worden. Die Verbindungsherstellung zwischen Chipmodul und Funktionselement wird durch einen einfachen mecha nisch bewirkten Vorgang erreicht. Neben einem vereinfachten Aufbau der erfin dungsgemäßen Chipkarte ergibt sich damit selbstverständlich eine erhebliche Kostenreduktion in der Herstellung. Darüber hinaus sind Toleranzen nahezu unerheblich, sodass stets eine zuverlässige und sichere Kontaktierung zwischen Chipmodul und Funktionselement erreicht werden kann, was bei bislang bekannten Systemen nicht immer der Fall war, sodass häufig hohe Ausschuss quoten bei der Chipkartenherstellung verzeichnet wurden. Die Kontaktierung des Chipmoduls mit den erforderlichen Anschlüssen des Funktionselementes wird erfindungsgemäß somit bereits bei der Herstellung des Labels vorbereitet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Ausneh mung in besonders einfacher Weise als Ausstanzung des Labels auszuführen.

Wie auch bei bislang bekannten Chipkarten wird das Chipmodul in eine Modul kavität eingesetzt. Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung soll diese Modulkavität jedoch in der Draufsicht eine Rechteckform aufweisen, sodass ihre Diagonale größer als ihre Breite ist. Diese Ausbildung der Modulkavität, die entscheidend durch die Ausnehmung beziehungsweise die Form dieser Ausneh mung geprägt ist, ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, das nachfolgend erläuterte Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung einer Chipkarte.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekenn zeichnet. Zunächst wird ein Umformstempel, dessen Länge ungleich seiner Breite ist, von der Seite des Funktionselementes her durch die Ausnehmung gedrückt.

Anschließend erfolgt eine Drehung des Umformstempels um seine Längsachse. Nachfolgend wird der Umformstempel entgegen seiner Einführrichtung zurück bewegt, sodass er durch diese Rückstellbewegung eine Verformung der Kontakt zunge bis zu ihrer Anlage am Label bewirkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontaktierung einer Chipkarte, erfolgt mithin durch Umformung der Kontaktzunge in zwei Schritten zu jeweils etwa 90°.

Gemäß einer Ausgestaltung dieser verfahrensgemäßen Merkmale wird der Umformvorgang der Kontaktzonen dadurch abgeschlossen, dass diese, bezogen auf ihre Ausgangsposition, während der Aufbringung des Chipmoduls auf den Label um circa 180° umgeformt werden. Der Chipmodul wird dementsprechend mit einem gewissen Druck auf die umgeformten Kontaktzungen aufgesetzt und legt diese in ihrer Endlage fest. Somit ist die erfindungsgemäße Chipkarte in ihrem Grundprinzip fertig gestellt und das erfindungsgemäße Verfahren nahezu beendet.

Selbstverständlich ist es gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, das Chipmodul innerhalb der Chipkarte zu fixieren. Was mit einem flüssigen oder pastösen Kunststoff beziehungsweise Klebstoff möglich ist. Das Chipmodul wird somit in die Chipkarte integriert und eingegossen.

Einem weiteren Erfindungsgedanken folgend, wird ein Umformstempel zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung einer Chipkarte bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der eine konische oder kegelstumpfförmige Oberseite aufweist. Durch diese Gestaltung des Umform stempels kann er sehr zielgenau in die Ausnehmung des Labels eingeführt werden. Das Einführen des Umformstempels erfolgt in der Regel von der Seite des Funktionselementes her. Durch die zuvor beschriebene kegelstumpfförmige oder konische Oberseite des Umformstempels wird eine langsam ansteigende Belastung des umzuformenden Abschnittes bewirkt, sodass eine Bruchstelle im Bereich der Biegung des Labels beziehungsweise des Funktionselementes wirk sam vermieden werden kann.

Zur Unterstützung und Verbesserung der Umformung kann zusätzlich eine Erwärmung dieses Bereiches vorgesehen werden, die selbstverständlich auch nur partiell möglich ist. Zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Erwärmung jedoch nicht zwingend erforderlich.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Umformstempel in der Draufsicht annähernd rechteckförmig gestaltet. Diese rechteckförmige Gestalt ermöglicht sein Einführen in die Ausnehmung des Labels, wobei seine anschließende Drehung von etwa 90° um die Längsachse des Umformstempels dazu führt, dass seine längere Seite auf die Kontaktzungen aufsetzbar ist. Während der Rückführbewegung entgegen der Einführrichtung kommt damit der bereits um 90° umgeformte Bereich der Kontaktzunge auf dem Label zur Anlage. Für diesen Umformvorgang ist ein Umformstempel mit der zuvor genannten recht eckförmigen Gestalt sinnvoll.

Dementsprechend ist entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung der Umformstempel im Querschnitt entlang seiner Längsrichtung gesehen, mit einer T-förmigen oder H-förmigen Gestalt ausgestattet. Die T-förmige beziehungsweise H-förmige Gestalt ermöglicht das zuvor beschriebene Umformverfahren in vorteil hafter Weise, wie es auch durch zumindest eine im Umformstempel vorhandene Aussparung möglich ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Chipkarte wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Rahmen dieser Erläu terung lässt sich auch das erfindungsgemäße Verfahren in sinnfälliger Weise darstellen, sowie der erfindungsgemäße Umformstempel und seine Anwendung detailliert beschreiben. Die nachfolgenden Ausführungen sind selbstverständlich als ein mögliches Beispiel zu verstehen und beschränken keineswegs den Umfang der vorliegenden Erfindung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Chipkarte in der Draufsicht,

Fig. 2 bis 5 einen Stadienplan der Durchführung des erfindungsgemäßen Umformverfahrens und

Fig. 6 ausschnittsweise einen Querschnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen Chipkarte.

In den Figuren ist eine insgesamt mit 6 bezeichnete Chipkarte dargestellt. Diese weist zumindestens einen Label 2 auf, in welchem eine Ausnehmung 3 einge bracht ist. Die Ausnehmung 3 weist eine Kontur auf, welche - wie dies anschau lich aus der Fig. 1 hervorgeht - einander gegenüberliegend zwei Kontaktzungen 4, 5 ausbildet. Eine Modulkavität 10 zur späteren Aufnahme eines Chipmodules 7 ist in der Draufsicht rechteckförmig, sodass ihre Diagonale D größer als ihre Breite B ist. Diese Ausbildung der Modulkavität 10 folgt der Form der Ausnehmung (3).

Aus der Querschnittsdarstellung in Fig. 2, die dem Schnittverlauf II-II in Fig. 1 entspricht, wird ersichtlich, dass auf der Unterseite des Labels 2 ein Funktions element 1 aufgebracht ist. Dies wurde vorliegend als eine aus einer metallisierten Folie herausgearbeitete Antenne gestaltet. Eine derartige Antenne dient bei erfin dungsgemäßen Chipkarten zur kontaktlosen Übermittlung von Daten. Von der Seite des Funktionselementes 1 her, wird ein Umformstempel 11 in Richtung Ausnehmung 3 bewegt. Der Umformstempel 11 weist an seiner dem Funktions element 1 zugewandten Oberseite 13 eine kegelstumpfförmige Kontur auf. Dadurch wird, wie dies aus der Fig. 2 anschaulich hervorgeht, ein sicheres und zuverlässiges Einführen der Oberseite 13 des Umformstempels 11 in die Ausnehmung 3 gewährleistet. Zudem ermöglicht die kegelstumpfförmige Gestal tung ein langsames, stetig anwachsendes Umformen des Kontaktzungen bereiches 4, 5.

In dem Stadienplan, welcher insgesamt in den Fig. 2 bis 5 gezeigt wird ist in der Fig. 3 zunächst ein erster Schritt der Bearbeitung gezeigt. Dabei hat sich der Umformstempel 11 so weit in Pfeilrichtung des Pfeiles "A" in die Ausnehmung 3 eingearbeitet, dass die Kontaktzungen 4, 5 um etwa 90° umgeformt sind. Der Umformstempel 11 wird anschließend vollständig durch die Ausnehmung 3 hindurch geführt, bis seine Aussparung 14 beziehungsweise 15 freigelegt ist. Diese Aussparung befindet sich nunmehr oberhalb der Oberkante der umge formten Kontaktzungen 4, 5, was anschaulich aus der Darstellung in Fig. 4 hervorgeht.

Der nächste Bearbeitungsschritt zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Chip karte, besteht in einer Drehung des Umformstempels 11 um seine Längsachse 12 um etwa 90°, also in Pfeilrichtung des Pfeiles "C" in Fig. 5. Da der Umform stempel eine größere Länge als Breite aufweist und somit in der Draufsicht gese hen eine Rechteckkontur hat, ist es möglich, dass er nunmehr mit seiner im Quer schnitt T-förmigen Kontur die umgeformten Kontaktzungen 4, 5 überlappt.

Durch eine nachfolgende, entgegen der Einführrichtung des Umformstempels 11 gerichtete Bewegung desselben, erfolgt nunmehr die vollständige Umformung der Kontaktzungen 4, 5 bis diese am Label 2 zur Anlage kommen. Dieser Vorgang ist ebenfalls sehr anschaulich in der Darstellung der Fig. 5 erkennbar. Die umge formten Kontaktzungen 4, 5 weisen somit mit der Funktionselementseite nach oben.

Von dieser Seite her kann nun entsprechend der Darstellung in Fig. 6 das Chipmodul 7 in die entstandene Modulkavität 10 eingesetzt werden. Die Kontakt flächen 8, 9 des Chipmoduls 7 kommen dabei unmittelbar mit den Kontaktflächen des Funktionselementes 1 in Berührung, sodass eine funktionierende, toleranz unempfindliche und sehr zuverlässige Kontaktierung zwischen dem Chipmodul und dem entsprechenden Funktionselement 1 gewährleistet ist.

Zur Versiegelung der Karte und zur endgültigen Festlegung des Chipmoduls 7 in der Modulkavität 10 ist es möglich, abschließend einen flüssigen oder pastösen Werkstoff aufzubringen, sodass das Chipmodul 7 in die Chipkarte 6 vollständig integriert wird. Dabei ist es gemäß der erfindungsgemäßen Lösung ebenso möglich die Oberseite des Chipmoduls 7 an den dafür erforderlichen Stellen frei zu lassen, sodass beispielsweise eine unmittelbare Kontaktierung zur kontakt behafteten Datenübertragung auch mit einer derartigen Karte als Kombikarte möglich wird.

Vorzugsweise ist die Modulkavität 10 rechteckförmig, wobei die Diagonale D größer ist als die Breite B bzw. die Breite B unterschiedlich zu der Länge der Modulkavität 10 ist.

Bezugszeichenliste

1

Funktionselement

2

Label

3

Ausnehmung

4

Kontaktzunge

5

Kontaktzunge

6

Chipkarte

7

Chipmodul

8

Kontaktfläche

9

Kontaktfläche

10

Modulkavität

11

Umformstempel

12

Längsachse

13

Oberseite

14

Aussparung

15

Aussparung

Claims

1. Chipkarte mit einem einseitig ein Funktionselement (1) aufweisenden Label (2), wobei in den Label eine Ausnehmung (3) eingebracht ist, die wenigstens eine Kontaktzunge (4, 5) aufweist, welche zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zu einem in die Chipkarte (6) einbringbaren Chipmodul (7) in Richtung des Chip moduls derart umgeformt ist, dass die Kontaktflächen (8, 9) des Chipmoduls und die korrespondierenden Bereiche der Kontaktzunge aneinander zur Anlage gebracht sind.

2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3) eine Ausstanzung ist.

3. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Chipmodul (7) in eine Modul kavität (10) der Chipkarte (6) eingesetzt ist, die in der Draufsicht eine Rechteckform aufweist, sodass ihre Diagonale (D) größer als ihre Breite (B) ist.

4. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1) eine Spule oder eine Antennenschleife ist.

5. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1) integraler Bestandteil einer einseitig auf den Label aufgebrachten Schichtfolie ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung einer Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- ein Umformstempel (11) dessen Länge ungleich seiner Breite ist, wird von der Seite des Funktionselementes (1) her durch die Ausnehmung (3) gedrückt
- durch Drehung des Umformstempels um seine Längsachse (12) und anschließende Bewegung entgegen der Einführrichtung erfolgt die Verformung der Kontaktzunge bis zu ihrer Anlage am Label.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung der Kontaktzunge in zwei Schritten zu jeweils etwa 90° erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung der Kontaktzungen (4, 5) um annähernd 180° durch Aufbringung des Chipmodules (7) abgeschlossen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Fixierung des Chipmoduls (7) dieser mit einem flüssigen oder pastösen, Kunststoff oder Klebstoff versiegelt wird.

10. Umformstempel zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung einer Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel (11) eine konische oder kegelstumpfförmige Oberseite (13) aufweist.

11. Umformstempel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel (11) in der Draufsicht eine annähernd rechteck förmige Gestalt aufweist.

12. Umformstempel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, dass der Umformstempel (11) im Querschnitt entlang seiner Längsrichtung gesehen eine annähernd T-förmige oder H- förmige Gestalt aufweist.

13. Umformstempel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel (11) zumindest eine Aussparung (14, 15) aufweist.