DE10134989B4

DE10134989B4 - Chipkarte mit einem Kartenkörper

Info

Publication number: DE10134989B4
Application number: DE2001134989
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Stampka; Andreas Karl; Harald Dr. Gundlach
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: WO2003009223A1; DE10134989A1

Abstract

Chipkarte mit einem Kartenkörper (50), der ein erstes Elastizitätsmodul und eine Ausnehmung (51) aufweist und einem gehäusten Chip (11), wobei der Chip (11) eine integrierte Schaltung und einen auf einer Oberfläche flächig ausgebildeten Sensor aufweist und das Gehäuse (40) den Chip (11) derart umgibt, dass der flächige Sensor nicht abgedeckt ist und in die Ausnehmung (51) des Körpers (50) eingesetzt ist, wobei der Chip in dem Gehäuse (40) mit seiner Oberfläche, die der Oberfläche auf der der Sensor ausgebildet ist gegenüber liegt, auf einer Unterlage (20) angeordnet ist, die ein zweites Elastizitätsmodul aufweist, das größer ist als das erste Elastizitätsmodul.

Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte nach Anspruch 1 mit einem Kartenkörper, der ein erstes Elastizitätsmodul und eine Ausnehmung aufweist und einem gehäusten Chip.

Chipkarten, insbesondere Geldkarten oder Zugangsberechtigungskarten für Gebäude oder Computer, finden eine immer weitere Verbreitung. Damit entsteht das Bedürfnis, neben der integrierten Schaltung weitere Elemente, wie z. B. Eingabevorrichtungen oder Anzeigevorrichtungen, auf der Chipkarte zu integrieren. Zur Identifizierung bzw. als Berechtigungsnachweis werden in aller Regel sogenannte PIN (persönliche Identifikationsnummer) verwendet, die sich der Kartenbenutzer merken und angeben muß, um die Karte benutzen zu können. Dieses Sicherheitssystem hat den Nachteil, daß die PIN ausgespäht werden kann oder in Vergessenheit geraten kann. Als Alternative ist es daher z. B. aus der DE 199 21 231 A1 bekannt, Fingerabdrucksensoren zur Identifizierung des Benutzers bzw. als Berechtigungsnachweis einzusetzen und zu diesem Zweck in die Chipkarte zu integrieren.

Die genannten elektrischen Bauteile – Fingerabdrucksensoren, Eingabe- und Anzeigevorrichtung – weisen im Vergleich zu der integrierten Schaltung große Abmaße in Länge, Breite und Tiefe auf. Hierdurch ergeben sich besondere Probleme, da diese elektrische Bauteile in eine Chipkarte integriert werden müssen, die einer ISO-Norm (ISO 10373) genügen müssen. Insbesondere ist hierbei die Dicke der Chipkarte, die 0,8 mm nicht übersteigt, zu berücksichtigen.

Die Kartenkörper einer Chipkarte werden in der Regel aus einem Kunststoff hergestellt, welcher eine gewisse Elastizität mit einem ersten Elastizitätsmodul aufweist. Hierdurch bedingt werden die oben genannten, verhältnismäßig großen Bau teile, mechanischen Belastungen ausgesetzt, die eine Funktionsstörung bedingen können.

Zum Schutz eines Fingerabdrucksensors in einer Chipkarte bei mechanischer Beanspruchung, bei Biegung und Torsion der Chipkarte, schlägt die DE 199 21 231 A1 vor, den Fingerabdrucksensor in eine Anzahl benachbarter Segmente aufzuteilen, die über einer elastisch kompressiblen Unterlage angeordnet sind. Insbesondere paßt sich hierbei die aus den Segmenten bestehende Sensorfläche an die Fingergeometrie an. Gleichzeitig können jedoch auch mechanische Belastungen abgefedert werden. Das Vorsehen der elastisch kompressiblen Unterlage schwächt jedoch die Gesamtstabilität der Chipkarte, so daß der Finderabdrucksensor gegen mechanische Belastung, wie z. B. punktuellem Druck, empfindlicher wird.

Aus der Zusammenfassung der JP 10138671 A ist bekannt, eine Metallplatte zur Verstärkung an die Rückseite einer integrierten Schaltung zu kleben, wobei die Metallplatte einen Elastizitätsmodul aufweist, der um ein Vielfaches größer ist als das der integrierten Schaltung.

In der US 5,682,294 ist ebenfalls eine Verstärkungsstruktur zum Befestigen und Schützen einer integrierten Schaltung in einer Chipkarte beschrieben. Die Verstärkungsstruktur hat einen höheren Elastizitätsmodul als die Karte.

In der DE 196 024 36 A1 ist ein Chipmodul angegeben, das ein Trägerelement, einen Chip und einen den Chip schützend umgebenden Versteifungsrahmen aufweist.

Aus der DE 196 40 304 C2 ist eine sockelartige Erhebung bekannt, auf die ein Versteifungsrahmen aufsetzbar ist. Die sockelartige Erhebung umläuft eine integrierte Schaltung ganz oder teilweise, sodass für den Versteifungsrahmen eine Auflagefläche geschaffen werden kann, die unabhängig von sonstigen Strukturen auf der Oberfläche des Trägers eine Auflagefläche für den Versteifungsrahmen bildet.

Aus der US 6,239,976 B1 ist ein verstärktes Mikromodul bekannt, in dem ein Verstärkungselement eine integrierte Schaltung in einer Chipkarte schützt. Das Verstärkungselement ist steif und besitzt einen Elastizitätsmodul, das höher ist als das Elastizitätsmodul der Chipkarte. Das Mikromodul wird in eine Aussparung der Chipkarte eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Schutz eines elektrischen Bauteiles, bzw. eines Chips welches zum Einbau in einen Körper mit vorgegebenem ersten Elastizitätsmodul vorgesehen ist, weiter zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Chipkarte mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß ist das in dem elektrischen Bauteil enthaltene Bauelement, das zwei gegenüberliegende Hauptseiten und die Hauptseiten verbindende Stirnseiten aufweist, mit einer der Hauptseiten auf einer biegesteifen Unterlage mit einem gegebenen zweiten Elastizitätsmodul angeordnet, wobei das zweite Elastizitätsmodul größer als das erste Elastizitätsmodul ist, in welchen das elektrische Bauteil eingebaut werden soll.

Die biegesteife Unterlage, die z. B. aus einem dünnen Federstahl-Stück bestehen kann, nimmt die auf den Körper einwirkende Biegebelastung auf, so daß selbst bei einem punktuellen Druck das elektrische Bauelement unversehrt bleibt. Die Unterlage kann prinzipiell aus jedem beliebigen Material bestehen, welches ein größeres Elastizitätsmodul als das des Körpers aufweist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Unterlage Materialeigenschaften aufweist, die sehr viel härter sind, als diejenigen des Körpers, in dem das Bauteil eingebaut oder eingesetzt wird.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Unterlage über zumindest eine der Stirnseiten des Bauelementes hinausragt. Hierdurch kann auf einfache Weise eine sichere Verankerung des elektrischen Bauteiles mittels der seitlich überstehenden Randbereiche der Unterlage in dem Körper sichergestellt werden.

Für einen verbesserten Schutz des elektrischen Bauelementes ist ein Rahmen vorgesehen, der das Bauelement umgibt. Der Rahmen kann dabei auf der Unterlage in ihrem Randbereich angeordnet sein. Alternativ ist denkbar, daß ein Gehäuse vorgesehen ist, das das Bauelement und die Unterlage umgibt.

Eine besonders gute mechanische Befestigung zwischen Rahmen und Unterlage bzw. Gehäuse und Unterlage ist dann möglich, wenn die Unterlage in ihrem Randbereich zumindest eine Ausnehmung aufweist. In diesem Fall können an dem Gehäuse oder an dem Rahmen vorgesehene Vorsprünge in jeweils eine der Aus nehmungen der Unterlage eingreifen, wodurch eine gute Fixierung erzielt wird.

Bei dem elektrischen Bauelement handelt es sich vorzugsweise um eine Sensoreinrichtung zur Erfassung biometrischer Merkmale. Die Sensoreinrichtung zur Erfassung der biometrischen Merkmale kann dabei kapazitive, optische, thermosensitive, druckempfindliche oder elektrisch leitende Sensoren umfassen. Sensoreinrichtungen der genannten Art sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik seit langem bekannt, so daß an dieser Stelle auf eine genauere Beschreibung verzichtet wird. Das elektrische Bauelement könnte alternativ auch eine Anzeigeeinrichtung oder eine große integrierte Schaltung sein.

Die Erfindung kann im Zusammenhang mit jeder der eingangs genannten Bauelemente verwendet werden und wird nachfolgend nur beispielhaft an Hand der 1 bis 5 mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung biometrischer Merkmale erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bauteiles, welches in den Kartenkörper einer Chip karte integriert ist,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines integrierten Bauteiles, welches in den Kartenkörper einer Chip karte integriert ist,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteiles, welches in den Kartenkörper einer Chipkarte integriert ist,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines integrierten Bauteiles, welches im Querschnitt dargestellt ist und
5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauteil.
1 zeigt den Querschnitt eines Auschnitts eines Kartenkörpers 50 einer Chipkarte. Der Kartenkörper 50 weist eine Aussparung 51 auf, in welcher ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauteil 10 eingesetzt ist. Die Befestigung des elektrischen Bauteiles 10 in der Aussparung 51 des Kartenkörpers 50 kann beispielsweise durch Kleben erfolgen. Das elektrische Bauteil 10 weist ein elektrisches Bauelement 11 auf, welches im vorliegenden Fall eine Sensoreinrichtung zur Erfassung biometrischer Merkmale ist. Die Sensoreinrichtung 11 weist zwei gegenüberliegende Hauptseiten 12, 13 und jeweils die Hauptseiten verbindende Stirnseiten 14, 15 auf. Mit der Hauptseite 13 ist die Sensoreinrichtung 11 auf eine Unterlage 20 angeordnet. Die Unterlage 20 weist ein zweites Elastizitätsmodul auf. Das zweite Elastizitätsmodul ist erfindungsgemäß größer als das Elastizitätsmodul des Kartenkörpers 50. Dies bedeutet, die Unterlage 20 ist wesentlich biegesteifer als als der Kartenkörper 50. Hierdurch bedingt nimmt die Unterlage 20 Biege-Belastungen auf, wodurch der Sensor selbst bei einem punktförmigen Druck unversehrt bleibt.
Die Unterlage 20 und die Sensoreinrichtung 11 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 1 von einem Gehäuse 40 umgeben. Das Gehäuse 40 umgibt die Unterlage 20 und die Sensoreinrichtung 11. Das Gehäuse 40 weist im Bereich der Sensoreinrichtung 11 ein durchgehendes Fenster auf, so daß die aktive Fläche (Hauptseite 12) der Sensoreinrichtung 11 im Bereich des Fensters liegt und durch das Fenster des Gehäuses 40 hindurch zugänglich ist.
Die elektrische Verbindung der Sensoreinrichtung 11 mit anderen (in der Figur nicht gezeigten) elektrischen Bauelementen der Chipkarte kann beispielsweise über ein Flexleiterband 30 erfolgen, welches von der Sensoreinrichtung 11 beispielsweise zum Boden des Gehäuses 40 führt und dort auf entsprechende Kontakte am Boden der Aussparung 51 trifft. Die elektrische Kontaktierung eines Sensorchips mittels eines Flexleiterbandes ist beispielsweise aus der WO 00/060/23 oder der WO 00/07420 bekannt. Bezüglich der genauen Details die für die Erfindung nicht in Bedeutung sind, wird auf diese beiden Druckschriften verwiesen.
Das Ausführungsbeispiel der 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 lediglich dadurch, daß die Unterlage 20 über beide Stirnseiten 14, 15 der Sensoreinrichtung hinausragt. Die hierdurch entstehenden Randbereiche 21 ermöglichen eine bessere Verankerung der Unterlage und somit des elektrischen Bauteils 10 mit dem Gehäuse 40.
In dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der 3 sind in den Randbereichen 21 jeweils Ausnehmungen 22 vorgesehen, in welchen (in der Figur nicht dargestellten) Vorsprünge des Gehäuses eingreifen können. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Verankerung von dem Gehäuse und der Unterlage 20. Vorzugsweise ist das Gehäuse dabei zweiteilig ausgeführt, wobei entweder das Ober- oder das Unterteil die Vorsprünge aufweist.
Das elektrische Bauteil muß nicht zwangsweise von einem Gehäuse 40 umgeben sein. In der 4 ist im Querschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauteiles dargestellt, wobei zur Stabilisierung der Anordnung ein auf den Randbereichen 21 aufgesetzter Rahmen, welcher die Sensoreinrichtung 11 umgibt, vorgesehen ist.
Die Sensoreinrichtung 11 liegt vorzugsweise sowohl im Falle eines umlaufenden Rahmen 60 als auch eines umgebenden Gehäuses 40 im Verhältnis zur Oberfläche des Rahmens/Gehäuses bzw. des Kartenkörpers tieferliegend.
In 5 ist schließlich eine Draufsicht auf das elektrische Bauteil gemäß der 3 dargestellt. Aus dieser Figur ist gut ersichtlich, daß die Unterlage 20 über alle Stirnseiten der Sensoreinrichtung 11 hinausragt. Beispielhaft sind vier Aussparungen 22 dargestellt, mit denen die mechanische Verbindung zu dem Gehäuse oder auf dem Rahmen herstellbar ist. Darüber hinaus ist ein Flexleiterband 30 erkennbar, auf welchem eine Mehrzahl an Leiterbahnen 31 verlaufen, und die an geeigneter Stelle auf entsprechende Kontakte in dem Kartenkörper 50 treffen.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen elektrischen Bauelementen, wie die bereits genannten Anzeigevorrichtungen, Eingabevorrichtungen oder großflächigen integrierten Schaltungen anwendbar ist. Die Erfindung ist ebenfalls nicht auf Chipkarten beschränkt, sondern ebenso anwendbar im Zusammenhang mit Körpern, welche im Vergleich zu dem elektrischen Bauteil nur wenig dicker sind. Wesentlicher Aspekt hierbei ist, daß das elektrische Bauelement des elektrischen Bauteiles auf einer Unterlage angeordnet ist, deren Materialeigenschaften wesentlich biegesteifer als die Materialeigenschaften des Körpers, in welchen das Bauteil eingebracht wird, ist.

10: elektrisches Bauteil
11: elektrisches Bauelement
12: Hauptseite
13: Hauptseite
14: Stirnseite
15: Stirnseite
20: Unterlage
21: Randbereich
22: Ausnehmung
30: Flexleiterband
31: Leiterbahnen
40: Gehäuse
41: Vorsprung
50: Kartenkörper
51: Aussparung
60: Rahmen
61: Vorsprung

Claims

Chipkarte mit einem Kartenkörper (50), der ein erstes Elastizitätsmodul und eine Ausnehmung (51) aufweist und einem gehäusten Chip (11), wobei der Chip (11) eine integrierte Schaltung und einen auf einer Oberfläche flächig ausgebildeten Sensor aufweist und das Gehäuse (40) den Chip (11) derart umgibt, dass der flächige Sensor nicht abgedeckt ist und in die Ausnehmung (51) des Körpers (50) eingesetzt ist, wobei der Chip in dem Gehäuse (40) mit seiner Oberfläche, die der Oberfläche auf der der Sensor ausgebildet ist gegenüber liegt, auf einer Unterlage (20) angeordnet ist, die ein zweites Elastizitätsmodul aufweist, das größer ist als das erste Elastizitätsmodul.
Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage (20) über zumindest eine der Stirnseiten (12, 13) des Chips (11) ragt.
Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmen (60) vorgesehen ist, der den Chip (11) umgibt.
Chipkarte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen auf der Unterlage (20) angeordnet ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage (20) in ihrem Randbereich (21) zumindest eine Ausnehmung (22) aufweist.
Chipkarte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) oder der Rahmen (60) Vorsprünge (61) aufweisen, die jeweils in eine der Ausnehmungen (22) der Unterlage (20) eingreifen.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (11) eine Sensoreinrichtung zur Erfassung biometrischer Merkmale ist.
Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung kapazitive Sensoren umfaßt.
Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung optische Sensoren umfaßt.
Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung thermosensitive Sensoren umfaßt.
Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung druckempfindliche Sensoren umfaßt.
Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung elektrisch leitende Sensoren umfaßt.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Rahmen (60) oder das Gehäuse (40) eben mit der Oberfläche des Kartenkörpers (50) abschließt.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die von der Unterlage (20) abgewandte Oberfläche des Chips (11) im Verhältnis zur Oberfläche des Kartenkörpers (50) tiefer liegend angeordnet sind.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der Chip (11) durch Verkleben der Unterlage (20) oder des Gehäuses (40) in der Aussparung (51) des Kartenkörpers fixiert ist.