DE10130393C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Freilegen von Anschlußflächen einer Leiterbahn - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freilegen von Anschlußflächen (21) einer Leiterbahn (20) in wenigstens einer unfertigen Chipkarte (7), umfassend die Schritte Positionieren der wenigstens einen Chipkarte (7) unterhalb eines Werkzeugträgers und spanabhebendes Abtragen einer Isolatorschicht der wenigstens einen Chipkarte (7) an wenigstens zwei Stellen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Freilegen von Anschlußflächen (21) einer Leiterbahn (20) an wenigstens einer unfertigen Chipkarte (7), umfassend eine Fördereinrichtung zum Zuführen der wenigstens einen unfertigen Chipkarte (7) und ein erstes und ein zweites spanabhebendes Werkzeug (10, 11). Die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugeben, welche ein wirtschaftliches und zuverlässiges Freilegen von Anschlußflächen einer Leiterbahn in einer Chipkarte ermöglichen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der Werkzeugträger zwei Werkzeuge (10, 11) aufweist, die jeweils an den zwei Stellen der Chipkarte (7) die Isolatorschicht gleichzeitig abtragen, daß jedes der beiden Werkzeuge (10, 11) über eine elektrische Schaltung (17, 18) miteinander verbunden sind, und daß die Bearbeitung beendet wird, nachdem die elektrische Schaltung (17, 18) eine elektrische Verbindung über die Leiterbahn (20) detektiert hat. Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß das erste und das zweite Werkzeug (10, 11) elektrisch voneinander isoliert sind, ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Freilegen von Anschlußflächen einer Leiterbahn in wenigstens einer unfertigen Chipkarte, umfassend die Schritte Positionieren der wenigstens einen Chipkarte unterhalb eines Werkzeugträgers; und Spanabhebendes Abtragen einer Isolatorschicht der wenigstens einen Chipkarte an wenigstens zwei Stellen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff das Anspruch 11 zum Freilegen von Anschlußflächen einer Leiterbahn in wenigstens einer unfertigen Chipkarte, umfassend eine Fördereinrichtung zum Zuführen der wenigstens einen unfertigen Chipkarte und ein erstes und ein zweites spanabhebendes Werkzeug

In der Praxis der Herstellung von Chipkarten mit Antenne wird zunächst ein Grundkörper aus mehreren flächigen Schichten laminiert, von denen eine einen Leiterdraht aufweist, der auf verschiedene Weise verlegt sein kann, welcher an seinen beiden Enden zur Kontaktierung mit einem Chip (Mikroprozessor oder dgl.) bestimmt ist. Zum Einlassen des Chips ist während der Herstellung der unfertigen Chipkarte eine Ausnehmung in einer Oberfläche der Chipkarte vorgesehen, die oberhalb der beiden zu kontaktierenden Drahtenden der Leiterbahn liegt. Um die Anschlüsse des Chips mit den Enden der Leiterbahn verbinden zu können ist es notwendig, im Bereich der Enden der Leiterbahn die Isolatorschicht der Laminatebene zwischen der Ausnehmung für den Chip und der Leiterbahn abzutragen. In einem späteren Bearbeitungsschritt wird dann der Chip in die Ausnehmung eingeklebt und über ein leitfähiges Medium der dem Leiterbahnende zugeordnete Anschluß des Chip mit diesem verbunden.

DE 198 31 565 C1 beschreibt ein Verfahren zum Freilegen von Antennen­ anschlußflächen, bei dem die zwischen der Ausnehmung und den Anschluß­ flächen vorgesehene Schutzschicht mittels Laser verdampft und abgetragen wird. Ein erster Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zum Erreichen vertretbarer Taktzeiten auf einer Bearbeitungsanlage die Leistung des Lasers entsprechend hoch einzustellen ist, wodurch die Leiterbahn beschädigt werden könnte. Des weiteren sind für die entsprechende Montagelinie wegen des Einsatzes von Laserlicht aufwendige Arbeitsschutzmaßnahmen erforderlich. Ferner müssen die zerstäubten abgetragenen Isoliermaterialien, bei denen es sich auch um chlorierte Kohlenwasserstoffe handeln kann, abgesaugt werden, wobei zerstäubtes Material sich auf zum Teil funktionswesentliche Teile niederschlägt und dort schwer entfernbare Verunreinigungen bewirkt.

Die DE 198 31 565 C1 beschreibt als weiteren Lösungsansatz zum Freilegen der Antennenanschlußflächen, daß die Kontaktflächen nach dem Freilegen elektronisch über eine Widerstandsmessung detektiert werden, wobei diese Vorgehensweise sehr aufwendig ist, weshalb sie sich zur Zeit in der Praxis nicht durchsetzen kann.

DE 197 20 226 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Chipkarten, bei dem in eine Oberfläche eines Kartenkörpers mit eingebetteter Leiterbahn im Bereich einer Anschlußfläche der Leiterbahn eine Ausnehmung eingefräst wird, wobei während des Fräsvorgangs eine mindestens zweistufige Messung eines Abstands zwischen der Anschlußfläche und dem Fräswerkzeug vorgenommen wird. Hierzu wird eine mit einer Elektrode versehene Halteeinrichtung im Bereich der Leiterbahn auf der der Ausnehmung abgekehrten Fläche positioniert und zunächst eine Impedanzmessung vor dem Beginn des Fräsvorgangs vorgenommen, und nachfolgend eine Veränderung der Meßwerte als Indikator dafür gewertet, daß das an Masse gelegte Fräswerkzeug die Anschlußfläche erreicht hat. Ein Nachteil besteht hierbei darin, daß die Ausnehmungen nur nacheinander gefräst werden können, wodurch die Taktzeit verdoppelt wird. Ferner wird die aufwendige Elektrode durch weitere metallische Teile im Bereich der Fertigung beeinflußt, so daß die Meßergebnisse verfälscht werden können.

Aus der Praxis ist ein Verfahren bekannt, die zwischen der Kavität für den Chip und den Anschlußenden vorgesehene Zwischenschicht nacheinander durch ein Bohrwerkzeug oder ein Fräswerkzeug abzutragen, wobei die Eindringtiefe der Werkzeuge aufgrund der Kenntnis der Tiefe der Lage der Leiterbahn voreingestellt ist. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht in der hohen Arbeitsgeschwindigkeit und damit dem Einhalten vorgegebener Taktzeiten, jedoch ist wegen des geringen Abstands zwischen den beiden vorzusehenden Bohrungen das Vorsehen von zwei normal zur Ebene der Chipkarte verlagerbaren Spindeln nicht möglich, so daß die beiden Bohrungen nacheinander auszuführen sind. Die Taktzeit wird entsprechend erhöht.

Schließlich ist allen bekannten Verfahren der Nachteil gemeinsam, daß eine zuverlässige Prüfung, ob die Leiterdrahtenden tatsächlich erreicht wurden, erst im Anschluß an das Freilegen überprüft werden kann, wobei die Nachbearbeitung von fehlerhaft bearbeiteten Chipkarten im taktgebundenen Betrieb nicht wirtschaftlich sinnvoll ist und zu entsprechend hohem Ausschuß führt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 anzugeben, welche ein wirtschaftliches und zuverlässiges Freilegen von Anschlußflächen einer Leiterbahn in einer Chipkarte ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Werkzeugträger zwei Werkzeuge aufweist, die jeweils an den zwei Stellen der Chipkarte die Isolatorschicht gleichzeitig abtragen, daß jedes der beiden Werkzeuge über eine elektrische Schaltung miteinander verbunden ist, und daß die Bearbeitung beendet wird, nachdem die elektrische Schaltung eine elektrische Verbindung über die Leiterbahn detektiert hat. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 11 dadurch gelöst, daß das erste und das zweite Werkzeug elektrisch voneinander isoliert sind, daß wenigstens einem der beiden Werkzeuge eine Einrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung zugeordnet ist, und daß eine Einrichtung zum Detektieren einer elektrischen Verbindung der beiden Werkzeuge über die Leiterbahn vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Abtragen einer Isolatorschicht zwischen der Ausnehmung für den Chip und der Ebene, in der die Leiterbahn angeordnet ist, durch spanabhebende Werkzeuge, die hohe Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglichen und damit entsprechende Taktzeiten zulassen. Hierbei sind zwei Werkzeuge an einem gemeinsamen Werkzeugträger angeordnet, die gleichzeitig die Isolatorschicht abtragen. Die Dimensionierung der Werkzeuge ist zweckmäßiger Weise so ausgewählt, daß bei Verlagerung des Werkzeugträgers, an dem die Werkzeuge angeordnet sind, diese übereinstimmende Eindringtiefen bewerkstelligen, so daß bei unterstellter Anordnung der Leiterbahn in einer Ebene die freizulegenden Anschlußflächen im wesentlichen zeitgleich erreicht werden. Die beiden Werkzeuge sind über eine elektrische Schaltung miteinander verbunden, so daß bei Erreichen der Leiterbahn die über die Leiterbahn hergestellte elektrische Verbindung detektiert werden kann. Diese elektrische Verbindung, die über den Umfang des Werkzeugs, das selbst oder zumindest dessen Beschichtung aus einem elektrisch leitendem Material besteht, detektiert wird, ermöglicht eine Anpassung der Eindringtiefe der Werkzeuge an die Toleranzen unterworfene Lage der Leiterbahn, wobei zugleich ein unerwünschtes vollständiges Entfernen der Anschlußfläche oder ein nur punktueller Kontakt dadurch vermieden wird, daß die Qualität der elektrischen Verbindung durch die Berührungssituation zwischen Umfang des Werkzeugs und Leiterbahn nachvollziehbar ist.

Entsprechend ist es möglich, den Vorschub des Werkzeugträgers mit den beiden Werkzeugen in Abhängigkeit von dem detektieren Signal zu steuern, ebenso die Vorschubgeschwindigkeit. So ist es zweckmäßig, daß mit einer großen Vorschubgeschwindigkeit die Werkzeuge in einer von der Leiterbahn entfernteren Region die Isolatorschicht abtragen, während ab einem voreingestellten Schwellenwert die Vorschubgeschwindigkeit reduziert wird, wobei ferner eine weitere Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeit (bis Null) möglich ist, wenn für die Werkzeuge eine elektrische Verbindung mit der Leiterbahn detektiert wurde. Unterdessen bleibt die Drehzahl der Werkzeuge konstant.

Bei den eingesetzten Werkzeugen handelt es sich zweckmäßiger Weise um rotierende Werkzeuge wie beispielsweise Bohrer oder Fräser. Da die beiden Anschlußflächen sehr nahe beieinander liegen, ist es in der Regel nicht möglich, Spindeln zur Aufnahme der Werkzeuge, bei denen die Werkzeugachse normal zur Ebene der Chipkarte liegt, ausreichend nahe beieinander anzuordnen. Zweckmäßiger Weise sind daher die Drehachsen der beiden Werkzeuge nicht parallel zueinander angeordnet, sondern schließen, wenn die Achsen nicht zusammen fallen, einen Winkel ein, und wenigstens eine Werkzeugachse weist einen Winkel zur Normalen der Ebene der Chipkarte auf. Damit ist es vorteilhaft möglich, die Lagerung der Bearbeitungswerkzeuge trotz des engen Bauraums derart unterzubringen, daß sie gleichzeitig die Isolatorschicht abtragen können. Somit ergibt sich ein Merkmal einer bevorzugten erfindungsgemäßen Weiterbildung daraus, daß wenigstens eines der Werkzeuge überwiegend mit seinem Umfang die Isolatorschicht abträgt. Die Schneiden des wenigstens einen Werkzeugs können entsprechend geschliffen sein, um eine an die Isolatorschicht anzupassende, abzutragende Eingriffstelle zu definieren.

Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Scheibenfräsern, die den Materialabtrag mit auf dem Umfang der Scheibe angeordneten Schneiden bewirken. Diese können vorteilhaft auf einer gemeinsamen Welle sehr nahe beieinander angeordnet sein, wobei zwischen den beiden Scheibenfräsern ein ausreichender Abstand verbleibt, um einen Teil der Isolatorschicht zu belassen. Die Scheibenfräser weisen vorzugsweise denselben Umfang auf, so daß aufgrund der Lagerung auf derselben angetriebenen Welle bei Vorschub des Werkzeugträgers stets im wesentlichen dieselbe Eindringtiefe erreicht wird.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können zwei Fräswerkzeuge mit unterschiedlichem Durchmesser geneigt zur Normalen der Ebene der Chipkarte derart koaxial und zugleich angetrieben sein, daß diese mit je einem Eingriffsbereich gleichzeitig die Leiterbahnen freilegen.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung können die beiden Werkzeuge, beispielsweise Schaftfräser, in zwei verschiedenen Spindeln des Werkzeugträgers angeordnet und selektiv jeweils axial verlagerbar sein.

Grundsätzlich ist es möglich, die Werkzeuge für eine bessere Messung bei Erreichen der Leiterbahn still zu setzen. Vorzugsweise wird jedoch, auch um hohe Taktzeiten gewährleisten zu können, vorgesehen sein, daß die Messung während der rotierenden Bewegung der Werkzeuge erfolgt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß auf der der Kavität abgekehrten Seite der Chipkarte wenigstens ein Pressaktor angeordnet ist, bei dem es sich beispiels­ weise um eine Hubeinrichtung handelt, der selektiv zum Ausführen eines Hubs ansteuerbar ist. Vorzugsweise ist ein Pressaktor im Bereich der freizulegenden Anschlußflächen normal zur Ebene der Chipkarte angeordnet, alternativ kann auch jeweils unmittelbar unter der freizulegenden Anschlußfläche jeweils ein Pressaktor vorgesehen sein. Diese Pressaktoren sind mit ihrer Stirnseite in Anlage gegen die Oberfläche der Chipkarte oder einer die Chipkarte tragenden Fixiereinrichtung oder Platte, z. B. einer Vakuumplatte zum Fixieren der Chipkarte während der Bearbeitung gebracht und können derart angesteuert werden, daß sie einen definierten Hub ausführen und damit die Chipkarte um eine entsprechende Wegstrecke anheben. Demgemäß kann bei Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe, die zweckmäßiger Weise abhängig vom Detektieren der elektrischen Verbindung ist, der Vorschub der Werkzeuge gestoppt werden und durch Zuführen der Chipkarte aufgrund der Betätigung der Pressaktoren ein definierter weiterer Abtrag ermöglicht werden. Besonders vorteilhaft gelangen Pressaktoren dann zum Einsatz, wenn mehr als nur ein Werkzeugpaar für die Bearbeitung von einer Chipkarte an dem Werkzeugträger angeordnet ist, beispielsweise zum gleichzeitigen Bearbeiten von zwei oder vier Chipkarten, bei denen der Vorschub aller Werkzeuge zugleich stattfindet und demnach eine individuelle Anpassung der Eindringtiefe der Werkzeuge durch die selektiv ansteuerbaren Pressaktoren ermöglicht ist. So ist es möglich, den Vorschub aller Werkzeuge aufgrund des Detektierens einer ersten elektrischen Verbindung zu stoppen und mittels wenigstens eines Pressaktors, von denen jeweils wenigstens einer jeder der Chipkarten zugeordnet ist, einen kontinuierlichen Hub zu gewährleisten, bis die zugeordneten Anschlußflächen der Chipkarte freigelegt sind. Die einem Werkzeugpaar jeweils zugeordnete Auswerteschaltung ermöglicht die Überprüfung, ob tatsächlich alle Anschlußflächen freigelegt sind und ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Werkzeugen hergestellt ist. Somit lassen sich auch bei der gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Chipkarten Toleranzen in der Lage bzw. Tiefe des Leiterdrahts ausgleichen.

Vorzugsweise werden jeweils vier Chipkarten gleichzeitig bearbeitet, wobei im Falle des Einsatzes von Scheibenfräsern bei entsprechender Anordnung der angetriebenen Welle der Scheibenfräser zwei oder mehr Werkzeugpaare auf derselben Welle angeordnet sein können. Vorzugsweise werden für die Bearbeitung von vier Chipkarten zwei Wellen mit jeweils zwei Werkzeugpaaren parallel zueinander vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Freilegen von Anschlußflächen ist zweckmäßigerweise in einer integrierten Einrichtung zum Herstellen von Chipkarten angeordnet, und stellt eine Bearbeitungsstation von mehreren miteinander verketteten Bearbeitungsstationen dar. Die unfertigen Chipkarten werden dabei getaktet von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation gefördert, wobei wahlweise eine oder mehrere, beispielsweise zwei oder vier Chipkarten bzw. Chipkartenrohlinge oder Vielfache davon gleichzeitig in einer Bearbeitungsstation bearbeitet werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein erstes spanabhebendes Werkzeug und ein zweites spanabhebendes Werkzeug, welche beiden Werkzeuge elektrisch voneinander isoliert sind. Wenigstens eines der beiden Werkzeuge ist mit einer Einrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung versehen, wobei das Werkzeug aus einem elektrisch leitfähigem Material oder zumindest aus einer Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigem Material besteht. Die Einrichtung zum Anlegen oder zum Abgreifen einer elektrischen Spannung kann bei einem rotierenden Werkzeug beispielsweise durch Bürsten realisiert werden, die an einer rotierenden Fläche anliegen und damit eine elektrische Verbindung ermöglichen. Das entsprechend kontaktierte Werkzeug sowie das weitere Werkzeug, das wahlweise ebenfalls über Bürsten kontaktiert ist oder in elektrisch leitender Verbindung mit dem Werkzeugträger steht, sind mit einem Meßgerät verbunden, das detektiert, ob die beiden Werkzeuge über die Leiterbahn elektrisch miteinander verbunden sind. Hierbei kann berücksichtigt werden, daß aufgrund der Ausgestaltung von Schneiden des Werkzeugs die elektrische Verbindung intermittierend erfolgt, d. h. daß nur dann, wenn eine eine elektrische Leitung ermöglichende Berührung mit einem entsprechenden Schneidrücken des Werkzeugs besteht, ein elektrischer Kontakt entsteht.

Zweckmäßigerweise sind die beiden Werkzeuge und das Meßgerät als Auswerteschaltung in Reihe geschaltet, so daß der Stromkreis durch Kontaktieren der Leiterbahn geschlossen wird. Alternativ kommt beispielsweise eine Widerstandsmessung in Betracht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch mit anderen Vorrichtung durchgeführt werden.

Zweckmäßigerweise sind die beiden Werkzeuge rotierend antreibbar und in einer gemeinsamen Baueinheit, die als Werkzeugträger dient, aufgenommen. Gemäß einer ersten Alternative wird durch den Vorschub des Werkzeugträgers sichergestellt, daß beide Werkzeuge simultan verlagert werden. Alternativ ist es möglich, zwei separat verlagerbare Aufnahmen in dem gemeinsamen Werkzeugträger vorzusehen, was insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn die beiden Werkzeuge eine Neigung zueinander aufweisen.

Zweckmäßigerweise ist die Einrichtung zum Anlegen oder Messen einer elektrischen Spannung mit einer Steuerelektronik verbunden, die den Vorschub der Werkzeuge oder des Werkzeugträgers in Abhängigkeit von dem Erreichen der Leiterbahn regelt. Es ist möglich, daß dieser Steuerung ferner Mittel zum Bestimmen des elektrischen Widerstands des Leiterdrahts zugeordnet sind, mit deren Hilfe gleichzeitig mit dem Freilegen der Anschlußflächen die Funktions­ fähigkeit der Leiterbahnen überprüft werden kann. Zweckmäßigerweise werden die gemessenen Werte mit voreingestellten Toleranzschwellen verglichen.

Die Steuerung ist zweckmäßigerweise mit einer Anlagensteuerung verbunden, die auch die Fördereinrichtung, in der die Chipkarten mit einer nach oben weisenden Ausnehmung liegend durch entsprechende Mitnehmer gefördert werden, zu verbinden, um taktgebundene Arbeiten parallel zu weiteren Bearbeitungsstationen ausführen zu können und bei Störungen der Anlage ein entsprechendes Stoppen der Bearbeitung zu veranlassen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auf der den beiden Werkzeugen abgekehrten Seite der Chipkarte wenigstens ein Pressaktor je Chipkarte vorgesehen, vorzugsweise je freizulegender Kontaktfläche ein Pressaktor, der durch die Steuerung zu einer Hubbewegung veranlaßt werden kann. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, einen präzisen kontinuierlichen weiteren Hub einzustellen, beispielsweise nach Detektieren eines elektrischen Kontakts der beiden Werkzeuge über die Leiterbahn.

Um einen Kurzschluß zwischen den beiden Werkzeugen zu unterbinden ist wenigstens eines der beiden Werkzeuge von dem Werkzeugträger elektrisch isoliert, wobei dies bei Ausgestaltung der Werkzeuge als Bohrwerkzeuge oder als Schaftfräser durch eine entsprechende Aufnahme aus Kunststoff realisiert sein kann, während es bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung der Werkzeuge als Scheibenfräser durch eine entsprechende Ringbuchse aus Kunststoff verwirklicht werden kann. Die elektrische Kontaktierung des Werkzeugs erfolgt dann jeweils zweckmäßigerweise über einen Schleifring bzw. Bürsten. Alternativ kann, wenn das Werkzeug eine elektrisch leitende Beschichtung aufweist, die Beschichtung derart unterbrochen sein, daß keine leitfähige Verbindung zum dem Werkzeugträger mehr besteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die beiden Werkzeuge und das Meßgerät sowie eine Gleichspannungs­ quelle in Reihe geschaltet, wobei die Leiterbahn in der Art eines Schalters den Stromkreis schließt, wenn die Werkzeuge mit den Kontaktflächen der Leiterbahn in Kontakt stehen. Die Isolatorschicht unterbricht somit den Stromkreis.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird an die beiden Werkzeuge eine Spannungsdifferenz angelegt, insbesondere eine Gleichspannung. Alternativ kann eines der beiden Werkzeuge, vorzugsweise eines, das mit dem Werkzeugträger in leitender Verbindung steht, an Masse gelegt sein. Über eine Widerstandsmessung läßt sich feststellen, wann die Leiterbahn einen Kurzschluß zwischen den beiden Werkzeugen bewirkt. Es ist möglich, durch Schalten eines Kondensators den Widerstand des Leiterdrahts zu bestimmen. Alternativ ist es möglich, eine Wechselspannung an die Werkzeuge anzulegen und über eine Induktionsmessung des Antennendrahts eine leitende Verbindung zu detektieren. Es ist ferner möglich, die Werkzeuge mit Mikropulsströmen mit hoher Frequenz zu beaufschlagen, die bei einer elektrisch leitenden Verbindung detektiert würden.

Zweckmäßigerweise sind die Zähne der beiden Werkzeuge, bei denen es sich vorzugsweise um Werkzeuge mit identischen Schneidengeometrien handelt und gemäß der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung um Scheibenfräser derart miteinander ausgerichtet, daß die Zähne des ersten Werkzeugs und die Zähne des zweiten Werkzeugs miteinander ausgefluchtet sind. Hierdurch ist sichergestellt, daß ein symmetrisches Abtragen der Isolierschicht erfolgt und ein symmetrischer Kontakt zwischen Leiterbahn und Umfang der Werkzeuge entsteht, so daß durch den Versatz der Schneiden keine Schwankungen in den Meßergebnissen zu befürchten sind.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die drehangetriebenen Werkzeuge auf zwei unterschiedlichen Wellen angeordnet sind, die derart einstellbar sind, daß sie mit unterschiedlichen Geschwindig­ keiten drehen. Hierdurch kann insbesondere dann, wenn die Synchronisierung der in Eingriff befindlichen Schneiden der beiden Werkzeuge aufgrund von zu großen Spiel bei der Lage der Schneiden, Schlägen oder dgl. schwierig ist, durch Antreiben der beiden Werkzeuge mit unterschiedlicher Geschwindigkeit eine wiederkehrender zumindest zeitweises gleichzeitiger Eingriff herbeigeführt werden, der das Detektieren einer elektrischen Verbindung ermöglicht.

Werden mehrere Chipkarten gleichzeitig in jeder Bearbeitungsstation bearbeitet, kann insbesondere bei der Ausgestaltung der Werkzeuge als Scheibenfräser eine Mehrzahl von Werkzeugen auf der selben angetriebenen Welle angeordnet werden, wobei jeweils eines der beiden Werkzeuge mit der Welle in elektrischer Verbindung steht und zum Beispiel an Masse gelegt ist, während das jeweils andere Werkzeug einzeln elektrisch kontaktiert ist, um eine spezifische Messung einer elektrischen Verbindung bei jeder einzelnen Chipkarte zu ermöglichen. Auf diese Weise läßt sich bei großen Stückzahlen von Chipkarten die die Anschlußflächen der Leiterbahn bedeckende Isolatorschicht abtragen und trotzdem für jede einzelne Chipkarte das Bestehen einer elektrischen Verbindung detektieren. Es versteht sich, daß in diesem Fall die Chipkarten in einer gemeinsamen Ebene gefördert werden sollten, wobei aufgrund der vorhergehenden Fertigungsschritte in der Regel sichergestellt ist, daß alle Leiterbahnen sich im wesentlichen in derselben Ebene bzw. Tiefe befinden und damit denselben Abstand zu den Werkzeugen aufweisen. Werden in der Bearbeitungsstation mehrere Chipkarten in Förderrichtung nebeneinander liegend gleichzeitig bearbeitet, sind entsprechend der hintereinander angeordneten Anzahl von Chipkarten, beispielsweise zwei, im Falle der Bearbeitung mit Scheibenfräsern, Wellen vorzusehen. Die zugleich hintereinander in der Bearbeitungsstation angeordneten Chipkarten können mit Scheibenfräsern bearbeitet werden, die auf derselben Welle angeordnet sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anlage zum Bearbeiten von Chipkarten mit einer Station, in der eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt die Station, in der eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist, in weiteren Einzelheiten.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Bearbeitungsanlage für Chipkarten dargestellt, die mehrere Bearbeitungsstationen 2, 3, 4, 5 aufweist, in der durch den Pfeil 6 dargestellten Förderrichtung einer Mehrzahl von Chipkartenrohlingen oder unfertigen Chipkarten 7 hintereinander angeordnet sind. Die Chipkarten 7 werden entweder einzeln oder über noch nicht abgegitterte Stege miteinander verbunden in Richtung des Pfeils 6 getaktet gefördert, wobei die Verweilzeit in jeder Bearbeitungsstation identisch ist. So wird beispielsweise in der Bearbeitungsstation 5 geprüft, ob die Chipkarte richtig dimensioniert ist, in der Bearbeitungsstation 4 wird mittels eines Schaftfräsers eine Kavität oder Ausnehmung 8 für einen Chip ausgefräst, in der Bearbeitungsstation 3, auf die nachstehend noch im einzelnen eingegangen wird, werden die Anschlußflächen einer Leiterbahn freigelegt, und in der Station 2 beispielsweise eine Funktionsprüfung durchgeführt oder aber ein Chip in die Kavität 8 eingeklebt.

Die Bearbeitungsstationen 2 bis 5 sind mit einer gemeinsamen Steuerung 90 verbunden, die ferner mit den Antriebseinrichtungen, beispielsweise einem Förderband, für die Chipkarten 7 in Verbindung steht. Die Chipkarten 7 werden hierbei mit ihrer Längsrichtung in Förderrichtung orientiert. Unter den Chipkarten ist in den Bearbeitungsstationen zum Einspannen während der Bearbeitung eine Vakuumplatte 80 angeordnet, die durch Ansaugen der Chipkarte diese gegen Verrutschen aufgrund der Bearbeitungskräfte sichert. Die Betätigung der Vakuumplatte 80 erfolgt ebenfalls auf Veranlassung der Steuerung 90.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Bearbeitungsstation 3, in der die Anschlußflächen einer Leiterbahn in der Chipkarte 7 freigelegt werden, sowie Einzelheiten der in der Bearbeitungsstation 3 hierfür vorgesehenen Vorrichtung 9. Die Vorrichtung 9 umfaßt einen ersten Scheibenfräser 10 und einen zweiten Scheibenfräser 11, die beide auf einer gemeinsamen angetriebenen Welle 12 gelagert sind, welche Welle 12 in einem Werkzeugträger gehaltert ist und gemäß dem Doppelpfeil 13 vertikal verlagerbar ist. Die beiden Scheibenfräser 10, 11 werden durch einen (nicht dargestellten) Antrieb der Welle 12 in Rotations­ bewegung versetzt, und ihre mit Schneiden versehenen Umfangsflächen 14 dienen zum spanabhebenden Abtrag von laminierten Schichten der Chipkarte 7.

Der Scheibenfräser 11 ist über eine Kunststoffbuchse 15 von der Welle 12 elektrisch isoliert, während der Scheibenfräser 10 mit der elektrisch leitenden Welle 12 in Verbindung steht. Über eine Bürsteneinrichtung 16 wird an demjenigen Teil des Scheibenfräsers 11, der elektrisch von der Welle 12 entkoppelt ist sowie an der Welle 12 jeweils ein Kontakt bereitgestellt, der vorliegend von einer Gleichspannungsquelle 17 eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Scheibenfräsern 10, 11 anlegt. Eine Auswerteeinrichtung 18, die ein Meßgerät umfaßt, prüft, ob in der aus den beiden Werkzeugen 10, 11, der Spannungsquelle 17 und der Auswerteeinrichtung 18 ein Strom fließt, der Stromkreis also geschlossen ist. Dies ist ein Signal für eine Kontaktierung beider Anschlußflächen 21 durch die Werkzeuge 10, 11, so daß der Leiterdraht 20 den Stromkreis schließt. Die Ergebnisse der Messung werden ferner an die Steuerung 90 geleitet.

Alternativ ist es möglich, z. B. die Änderungen des Widerstands zu detektieren, um festzustellen, ob ein Strom zwischen beiden Scheibenfräsern 10, 11 fließt.

Auf der den Werkzeugen 10, 11 abgewandten Seite 7a der Chipkarte 7 ist unter der Vakuumplatte 80 ein Pressaktor 19 angeordnet, dessen Stirnseite sich gegen die Oberfläche der Vakuumplatte 80 abstützt und der einen Hub ermöglicht, der durch die gestrichelte Linie 19a angedeutet ist. Eine entsprechende Verlagerung von Vakuumplatte 80 und Chipkarte 7 wird dadurch bewirkt, und somit eine ergänzende Relativbewegung zwischen Werkstück 7 und Werkzeug 10, 11.

Die Chipkarte 7 weist einen Mehrzahl von umlaufenden Windungen einer Leiterbahn 20 auf, deren jeweilige Anschlußflächen 21 unterhalb der Ausnehmung 8 zum Einsetzen eines Chips angeordnet sind. Der Abstand der Mitten der beiden Anschlußflächen 21 entspricht dem Abstand der beiden Mittelebenen der Scheibenfräser 10, 11.

Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
In einem ersten Schritt werden einer oder mehrere Chipkarten in die Bearbeitungsstation 3 verlagert, wobei die Chipkarten stets in derselben Lage in der Bearbeitungsstation zum Stehen kommen, so daß die freizulegenden Anschlußflächen 21 unter den Scheibenfräsern 10, 11 liegen. Die Vakuumplatte 80 fixiert jeweils eine die Chipkarte 7 lokal.

In einem nächsten Schritt werden die beiden Scheibenfräser 10 11, die wahlweise während der Förderbewegung der Chipkarten 7 weiter rotieren oder erneut in Drehbewegung versetzt werden, gemäß dem Doppelpfeil 13 abgesenkt, wobei eine Wegstrecke mit hoher Vorschubgeschwindigkeit erfolgt und kurz vor Berührung der Oberfläche 8a der Kavität 8 die Vorschubgeschwindigkeit reduziert wird. Sodann dringen die Scheibenfräser 10, 11 in die Oberfläche 8a der Kavität 8 ein und tragen mit ihren am Umfang 14 angeordneten Schneiden Späne des Isoliermaterials, aus dem die oberhalb der Leiterbahn 20 vorgesehene Schicht besteht, ab.

Unterdessen wird mittels der Spannungsversorgung 17 eine Spannungs­ differenz an die Werkzeuge 10, 11 angelegt und gemessen, ob ein Strom in dem Stromkreis fließt. Voraussetzung hierfür ist das Bestehen einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden Werkzeugen 10, 11 über den Leiterdraht 20. Üblicherweise werden die beiden Scheibenfräser 10, 11 in etwa zeitgleich erste Berührungen der Flanken ihrer Schneiden mit den Anschlußflächen 21 der Leiterbahn 20 haben, und hierdurch zumindest für bestimmte Winkelsegmente, die den Schneidrücken entsprechen, Kurzschlüsse verursachen, die durch die Erfassungseinrichtung 18 gemessen werden. Dies ist für die Erfassungseinrichtung 18 und die hieran angeschlossene Steuerung 90 der Nachweis, daß eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Werkzeugen hergestellt wurde und somit die Anschlußflächen 21 der Leiterbahn 20 erreicht wurden. Zugleich wird hierdurch ermittelt, daß ein Strom durch die Leiterbahn 20 fließt. Anhand einer Widerstandsmessung kann ferner determiniert werden, ob die Eigenschaften der Leiterbahn 20 innerhalb voreingestellter Schwellenwerte liegen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann der Vorschub der Scheiben­ fräser 10, 11 bzw. des Werkzeugträgers, der die gemeinsame Welle 12 haltert, gestoppt, und die Steuerung 90 veranlaßt den Pressaktor 19 zu einer Hubbewegung, durch die die Vakuumplatte 80 mit darauf fixierter Chipkarte 7 im Bereich der Anschlußflächen 21 kontinuierlich angehoben wird, bis beispielsweise ein Hub 19a erreicht wird. Der Pressaktor wird solange weiter ausgefahren, bis eine zufriedenstellende elektrische Verbindung erzielt wurde.

Sind die in der Erfassungseinrichtung 18 vor und/oder nach Betätigung des Pressaktors 19 gemessenen Leitfähigkeitswerte in der Leiterbahn 20 in Ordnung, kann in einer der nächsten Bearbeitungsstationen ein Chip eingeklebt werden. Sind die Parameter außerhalb der voreingestellten Toleranzen, wird dies in der Steuerung 90 festgehalten und die spätere Aussonderung der nicht anforderungsgemäßen Chipkarte 7 bewirkt.

In einem nächsten Schritt werden die Werkzeuge 10, 11 wieder angehoben, der Unterdruck der Vakuumplatte 80 wird aufgehoben und die Chipkarte 7 steht bereit zur Abförderung in die nächste Bearbeitungsstation, während zugleich eine nächste Chipkarte 7 zugeführt wird, deren Abschlußflächen 21 noch nicht freigelegt sind.

Es versteht sich, daß wenn mehrere Chipkarten 7 in Förderrichtung hinter­ einander liegen und in die Bearbeitungsstation 3 eingelegt werden, die Paare von Werkzeugen 10, 11 mehrere Chipkarten 7 auf derselben Welle gelagert sein können. Dasselbe gilt, wenn die Karten um 90° verdreht gefördert werden, und nebeneinander liegen, oder wenn die Anschlußflächen 21 für den Chip nicht in Förderrichtung hintereinander, sondern nebeneinander angeordnet sind.

Werden mehrere Chipkarten 7 gleichzeitig bearbeitet, wird der jeweils der einzelnen Chipkarte 7 zugeordnete Pressaktor 19 in Abhängigkeit von der Detektierung der elektrischen Verbindung über den Leiterdraht betätigt, während der Vorschub der Werkzeuge 10, 11 bereits bei Detektierung des ersten elektrischen Kontakts stoppt.

Die Erfindung ist vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Freilegen von Anschlußflächen einer Leiterbahn beschrieben worden. Es versteht sich, daß die Umsetzung des Erfindungsgedankens im Einzelnen auf verschiedene Weise ausgeführt sein kann.

Die Erfindung ist vorstehend anhand einer Spule beschrieben worden, bei der der Leiterdraht körperlich verlegt ist. Es versteht sich, daß die Spule ebenso geätzte oder gedruckte Leiterdrähte umfassen kann.

Claims (24)

1. Verfahren zum Freilegen von Anschlußflächen (21) einer Leiterbahn (20) in wenigstens einer unfertigen Chipkarte (7), umfassend die Schritte
Positionieren der wenigstens einen Chipkarte (7) unterhalb eines Werkzeugträgers; und
Spanabhebendes Abtragen einer Isolatorschicht der wenigstens einen Chipkarte (7) an wenigstens zwei Stellen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkzeugträger zwei Werkzeuge (10, 11) aufweist, die jeweils an den zwei Stellen der Chipkarte (7) die Isolatorschicht gleichzeitig abtragen,
daß jedes der beiden Werkzeuge (10, 11) über eine elektrische Schaltung (17, 18) miteinander verbunden ist, und
daß die Bearbeitung beendet wird, nachdem die elektrische Schaltung (17, 18) eine elektrische Verbindung über die Leiterbahn (20) detektiert hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger zum Abtragen wenigstens eines Teils der Isolatorschicht beide Werkzeuge (10, 11) gemeinsam vorschiebt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (10, 11) drehangetrieben sind, und daß beide Werkzeuge (10, 11) auf einer gemeinsamen Welle (12) sitzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeuge (10, 11) als Fräswerkzeuge ausgebildet sind, und daß die Fräswerkzeuge (10, 11) die Isolatorschicht mit ihrem Umfang (14) abtragen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Mehrzahl von Chipkarten (7) gleichzeitig in einer Bearbeitungsstation (2-5) positioniert werden, und daß jeweils eine Mehrzahl von Paaren von Werkzeugen (10, 11) an dem Werkzeugträger angeordnet sind und gleichzeitig die Anschlußflächen der Mehrzahl von Chipkarten (7) freilegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung fortgesetzt wird, bis alle Anschlußflächen (21) der Mehrzahl von Karten (7) detektiert worden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Paaren von Werkzeugen (10, 11) gemeinsam angetrieben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Anschlußfläche (21) abgekehrten Seite der Chipkarte (7) wenigstens ein Pressaktor (19) angeordnet ist, der zum Anheben der Chipkarte (7) betätigbar ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressaktor (19) von einer Steuerung (90) zum Ausführen eines kontinuierlichen Hubs veranlaßt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressaktor (19) erst betätigt wird, wenn der Vorschub des Werkzeugträgers beendet wurde.

11. Vorrichtung zum Freilegen von Anschlußflächen (21) einer Leiterbahn (20) in wenigstens einer unfertigen Chipkarte (7), umfassend eine Fördereinrichtung zum Zuführen der wenigstens einen unfertigen Chipkarte (7) und ein erstes und ein zweites spanabhebendes Werkzeug (10, 11), dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Werkzeug (10, 11) elektrisch voneinander isoliert sind,
daß wenigstens einem der beiden Werkzeuge (10, 11) eine Einrichtung (17) zum Anlegen einer elektrischen Spannung zugeordnet ist, und
daß eine Einrichtung (18) zum Detektieren einer elektrischen Verbindung der beiden Werkzeuge (10, 11) über die Leiterbahn (20) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeuge (10, 11) in einem gemeinsamen Werkzeugträger angeordnet und gemeinsam antreibbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (90) vorgesehen ist, um den Vorschub in Abhängigkeit von dem Erreichen der Leiterbahn (20) zu regeln.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fördereinrichtung die wenigstens eine Chipkarte (7) liegend mit einer nach oben weisenden Ausnehmung (8) für den Chip (7) fördert.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der den beiden Werkzeugen (10, 11) abgekehrten Seite der Chipkarte (7) unterhalb einer die Chipkarte (7) fixierenden Halteeinrichtung (80) wenigstens ein Pressaktor (19) im Bereich der freizulegenden Anschlußflächen (21) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung eine Vakuumplatte (80) ist, und daß der Pressaktor (19) normal zur Ebene der Chipkarte (7) und der Vakuumplatte (80) wirkt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der Werkzeuge (10, 11) von einer beide Werkzeuge (10, 11) antreibenden Welle (12) elektrisch isoliert ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wenigstens einem der beiden Werkzeuge (11) zugeordnete Einrichtung (17) zum Anlegen einer elektrischen Spannung einen Schleifring (16) umfaßt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Spannungsdifferenz an die beiden Werkzeuge (10, 11) angelegt ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Spannungsquelle, die beiden Werkzeuge (10, 11), und eine Meßeinrichtung hintereinander geschaltet sind und einen Stromkreis definieren, der durch Freilegen der Anschlußflächen (21) des Leiterdrahts (12) schließbar ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zähne des ersten Werkzeugs (10) und des zweiten Werkzeugs (11) zueinander ausgerichtet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei angetriebene Wellen (12) vorgesehen sind, denen jeweils zwei Werkzeugpaare (10, 11) zum gleichzeitigen Freilegen von vier Chipkarten (7) zugeordnet sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, gekennzeichnet durch eine Auswerteschaltung (18) zur Prüfung der Leiterbahn.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkzeuge (10, 11) als Scheibenfräser ausgebildet sind.