DE10140662C1

DE10140662C1 - Chipkarte mit integriertem Schalter

Info

Publication number: DE10140662C1
Application number: DE2001140662
Authority: DE
Inventors: Frank Osterwald; Carsten Senge; Ruediger Mentzer
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2021-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit integriertem Schalter mit DOLLAR A - einer Kavität, DOLLAR A - einem in der Kavität fixierten Kontaktpaar 3, DOLLAR A - einer in der Kavität angeordneten Kontaktbrücke 4 zum Schließen eines Kontaktes zwischen dem Kontaktpaar 3, DOLLAR A - einem in die Kavität hineinragenden Modul, DOLLAR A so dass bei Ausübung eines äußeren Drucks auf das Modul die Kontaktbrücke 4 gegen das Kontaktpaar 3 gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit integriertem Schalter sowie ein Verfahren zur Freigabe einer Transaktion mittels einer Chipkarte, insbesondere für die elektronische Bezahlung.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Chipkarten mit integrierten Schaltern bekannt: Aus der DE 199 14 587 A1 ist eine Chipkarte mit einer Tastatur mit einzelnen Tastenfeldern bekannt. Mit Hilfe der einzelnen Tastenfelder kann der Benutzer der Chipkarte dem integrierten Halbleiterbaustein Informationen zukommen lassen, die dieser dann verarbeitet und gegebenenfalls über eine Datenübertragungsvorrichtung anderen ergänzenden Einrichtungen zuleitet.

Aus der WO 99/16019 ist ein tragbarer Datenträger, insbesondere eine Chipkarte, mit Aktivierungsschalter bekannt. Zwischen einer Antenne und einem Halbleiterchip der Chipkarte ist ein durch einen Benutzer betätigbarer Schalter angeordnet, so dass ein Empfang von Daten nur nach einer Betätigung des Schalters möglich ist.

Aus der DE 197 00 848 C1 ist eine elektrische Schalteinrichtung für eine Smart Card bekannt. Die Schalteinrichtung kann so in die Smart Card integriert werden, dass diese von außen nicht sichtbar ist. Auf der Außenseite des Gehäuses der Smart Card muss dann im Bereich des Schaltelementes eine Markierung angebracht werden, damit der Benutzer weiß, auf welche Stelle er drücken muss, um einen Schaltvorgang durchzufüh ren.

Aus der DE 42 05 556 A1 ist eine Chipkarte mit externem Sicherheitsschalter bekannt. Der Schalter ist in die Chipkarte eingebaut, so dass er von außen bedienbar ist und es dem Nutzer der Karte gestattet, in die Funktion der Elektronik einzugreifen. Mit diesem Schalter kann die auf der Karte befindliche Stromquelle (Akku oder Batterie, aber auch Kondensator) ein- und ausgeschaltet werden. Derart bestimmt der Nutzer wahlfrei, wann die Karte ihre Signale abgibt. Dadurch ist eine definierte Sperrung sowie die Ak tivierung in Notsituationen möglich. Zwei auf der Oberfläche der Karte erkennbare Ausprägungen des Schalters offenbaren die Schalterstellung für den Benutzer.

Aus der DE 199 35 528 A1 ist ferner ein Tastschalter für Chipkarten bekannt, der in einem Kontaktbereich eine flexible Schaltmembran mit elektrisch leitender Kontaktflä che beinhaltet. Die Kontaktfläche weist im unbelasteten Zustand der Schaltmembran zu dem Kontaktbereich einen Abstand auf. Die flexible Schaltmembran hat eine Wölbung, beispielsweise einen geprägten Dom, der den Kontaktbereich überspannt.

Den aus dem Stand der Technik bekannten Chipkarten mit Schaltern ist der Nachteil gemeinsam, dass für den Schalter und das Chipkartenmodul zwei unterschiedliche Kavitäten in der Chipkarte vorhanden sein müssen. Außerdem muss zumindest eine Mar kierung für die Position des Schalters auf der Oberfläche der Chipkarte angebracht sein, um dem Nutzer die Tastfläche und/oder die Schalterstellung zu signalisieren. Dadurch wird der beispielsweise für den Aufdruck von Werbung auf der Oberfläche der Chipkar te zur Verfügung stehende Bereich eingeschränkt.

Aus der DE 196 45 083 A1 ist eine kontaktlose Chipkarte mit Transponderspule be kannt. Die Transponderspule ist in dem Kartenkörper angeordnet und weist ein An schlusskontaktpaar auf. Das Chipmodul der Chipkarte hat ein entsprechendes Paar An schlussflächen. Zwischen den Anschlussflächen des Chipmoduls und den Anschluss kontakten befindet sich ein Schaltelement aus druckempfindlich leitenden Gummimat ten.

Zur Betätigung des Schalters wird das Chipmodul heruntergedrückt, so dass über das Schaltelement ein Kontakt jeweils zwischen einer Anschlussfläche des Chipmoduls und einem Anschlusskontakt der Spule hergestellt wird. Auf diese Art und Weise wird die Spule an einen Ausgang des Chipmoduls geschaltet, so dass die Spule von dem Chip modul angesteuert werden kann.

Nachteilig bei dieser vorbekannten Chipkarte ist insbesondere, dass Kontakte sowohl innerhalb der Kavität als auch an dem Chipmodul angeordnet sein müssen. Dies ist fer tigungstechnisch sehr aufwendig und kostspielig. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, dass für die Aktivierung der Transponderspule der Tastschalter ständig betätigt werden muss. Für den Benutzer ist jedoch nicht erkennbar, welchen Zeitraum das Absenden einer Information von dem Chipmodul über die Transponderspule benötigt, so dass es zu Fehlfunktionen kommen kann. Ferner ist auch die Notwendigkeit, den Tastschalter für eine längere Zeit herunterdrücken zu müssen, für den Benutzer unbequem.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Chipkarte mit integ riertem Schalter sowie ein verbessertes Verfahren zur drahtlosen Übertragung einer In formation, beispielsweise für die drahtlose Bezahlung, zu schaffen.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhän gigen Patentansprüche jeweils gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen an gegeben.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es, die Funktion eines Schalters, insbesondere eines Tasters, in die Modulkavität einer Chipkarte zu integrieren. Dies hat den Vorteil, dass die gesonderte Montage eines kostenintensiven gesonderten Elements der Karte entfal len kann, in dem die Herstellungsschritte von Modulkavität und Tasterkavität zusam mengeführt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Schalter die zur Aufbrin gung einer Werbefläche zur Verfügung stehende Kartenoberfläche nicht beschränkt wird.

Die Erfindung erlaubt es einem Benutzer, durch kurzzeitige Betätigung des Schalters, d. h. durch Ausübung eines äußeren Drucks auf das Modul der Chipkarte, eine Eingabe vorzunehmen, beispielsweise zur Eingabe einer Willensbekundung oder -erklärung. Durch die kurzfristige Betätigung des Schalters zur Eingabe einer Willenserklärung ist es daher möglich, dass der integrierte Schaltkreis des Moduls nach Empfang eines ent sprechenden Impulses eine Transaktion frei gibt und entsprechende Daten überträgt.

Beispielsweise kann es sich hierbei um eine drahtlose Transaktion handeln. Hierfür ist die Ausbildung der erfindungsgemäßen Chipkarte als sogenannte Dual-interface-Karte vorteilhaft.

Ein bevorzugter Anwendungsfall hierfür ist die drahtlose Bezahlung, beispielsweise für die Entrichtung des Fahrpreises im öffentlichen Nahverkehr. Zunächst wird hierzu die Chipkarte über deren kontaktbehaftetes Interface mit einem Geldguthaben geladen. Die Entrichtung des Fahrpreises erfolgt dann bei Passieren eines entsprechenden drahtlosen Kartenlesegerätes, wenn gleichzeitig der Schalter durch den Benutzer kurzfristig betä tigt wird. Dies hat den Vorteil, dass z. B. beim mehrfachen Passieren desselben oder unterschiedlicher Kartenlesegeräte durch den Benutzer der Fahrpreis nicht mehrfach automatisch abgebucht wird, sondern nur nach Bestätigung der Transaktion durch Drü cken des Schalters seitens des Benutzers.

Die Erfindung ist aber keineswegs auf solche drahtlosen Anwendungen beschränkt. Vielmehr erlaubt es die Erfindung auch über den integrierten Schalter in der Chipkarte andere beliebige Kartenfunktionen zu aktivieren oder zu deaktivieren, beispielsweise Anzeigevorrichtungen, die Stromversorgung, Sensorfunktionen etc.

Von besonderem Vorteil bei der vorliegenden Erfindung ist, dass lediglich ein Kontakt paar entweder fest innerhalb der Kavität angeordnet oder an dem Modul selbst für die Realisierung der Schaltfunktion notwendig ist. Dies hat insbesondere große fertigungs technische Vorteile. Bei der Ausführung des Moduls in Flip-Chip-Technologie ist es besonders vorteilhaft, das Kontaktpaar an der Unterseite des Moduls zu integrieren, in dem es beispielsweise in einer Metallisierungsschicht des Trägers des Chips angeordnet wird. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige und flache Ausführung des mit dem Modul integrierten Tasters.

Im Weiteren wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der das Kontaktpaar in der Kavi tät angeordnet ist,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der das Kontaktpaar an dem Modul angeordnet ist,

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Eingabe einer Information in die Chipkarte.

Die Fig. 1 zeigt ein Modul 1 welches in der Kavität eines Kartenkörpers 2 einer Chip karte angeordnet ist. Dabei können unterschiedlichte Arten von Modulen verwendet werden, beispielsweise sogenannte TAB Module, Chip-on-flex-Module oder Flip-Chip- Module. Solche Module sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt, vergleiche hierzu "Handbuch der Chipkarten", Wolfgang Ranke, Wolfgang Effing, Karl-Hanser Verlag 1999, insbesondere Kapitel 3.2.2, Seite 71 ff.

Unterhalb des Moduls 1 befindet sich in der Kavität eine Kontaktbrücke. In dem Bei spiel der Fig. 1 ist die Kontaktbrücke durch einen Metallbügel 4, der von Silikon 5 um schlossen ist, gebildet. Bei dem Silikon 5 handelt es sich um ein isotrop leitfähiges Sili konformteil.

Alternativ kann auch ein isotrop leitfähiges Gummiformteil zur Einbettung des Metall bügels 4 verwendet werden. Es ist ferner ebenfalls möglich, auf dem Metallbügel 4 zu verzichten, so dass die Kontaktbrücke nur durch das isotrop leitfähige Silikon- oder Gummimaterial gebildet wird. Ebenso ist es möglich, die Kontaktbrücke lediglich durch einen Metallbügel zu realisieren.

Auf dem Boden der Kavität des Kartenkörpers 2 befinden sich zwei Kontakte 3, die ein Kontaktpaar bilden.

Zur Betätigung des Tastschalters übt der Benutzer auf die Oberfläche des Moduls 1 ei nen Druck aus, so dass die Kontaktbrücke, d. h. der in das Silikon 5 eingebettete Metall bügel 4, gegen die Kontakte 3 gedrückt wird. Dadurch wird eine leitfähige Verbindung zwischen den Kontakten 3 hergestellt, d. h. die Kontakte 3 werden kurzgeschlossen.

Durch den Kurzschluss der Kontakte 3 wird ein Impuls erzeugt, der durch Eingabe in den integrierten elektronischen Schaltkreis des Moduls 1 entsprechende Aktionen aus löst, beispielsweise eine Transaktion freigibt. Die Eingabe des Impulses kann durch eine in der Fig. 1 nicht gezeigte Leitungsverbindung von den Kontakten 3 zu dem Modul 1 erfolgen.

Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Elemente der Fig. 2, die Elementen der Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Im Gegensatz zu dem Modul der Fig. 1 ist das Modul 1 der Fig. 2 in sogenannter Flip- Chip-Technologie realisiert; zur Flip-Chip-Technologie vergleiche "Handbuch der Chipkarten", Wolfgang Ranke, Wolfgang Effing, Carl-Hanser Verlag 1999, Seiten 572, 573.

Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 1 befinden sich Kontakte 6 an dem Mo dul 1. Die Kontakte 6 können beispielsweise in einer Metallisierungsebene des Trägers des Chips des Moduls 1 realisiert werden, oder in einem gesonderten Fertigungsschritt auf die der Kontaktbrücke zugewandten Seite des Chips bzw. des den Chip umhüllen den Materials aufgebracht sein.

Wenn ein Druck auf das Modul 1 zur Betätigung des Tasters ausgeübt wird, werden die Kontakte 6 gegen die Kontaktbrücke, d. h. gegen den in dem Silikon 5 eingebetteten Metallbügel 4, gedrückt. Dadurch wird eine leitfähige Verbindung zwischen den Kon takten 6 hergestellt, d. h. diese werden kurzgeschlossen.

Durch diesen Kurzschluss kann ein Impuls erzeugt werden. Zur Erzeugung des Impul ses sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Kontakte 6 über Leiter bahnen auf einer Metallisierungsebene des Trägers mit einem Eingang des Chips ver bunden. Der durch das Niederdrücken des Moduls 1 erzeugte Kurzschluss zwischen den Kontakten 6 wird dann als Eingangsimpuls in den integrierten Schaltkreis des Chips des Moduls 1 eingegeben. Beispielsweise hat die Änderung der Eingangsimpedanz in dem integrierten Schaltkreis die Erzeugung eines entsprechenden Impulses zur Folge. Dar aufhin kann durch den integrierten Schaltkreis eine programmgesteuerte Aktion ausge löst werden, beispielsweise für die Freigabe und/oder Durchführung einer Transaktion.

Von besonderem Vorteil bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist, dass die Verwendung der Flip-Chip-Technologie einen besonders flachen Aufbau des Moduls und des Schal ters erlaubt. Dies erlaubt es auch weitere Formteile für die Tasterfunktion und/oder an dere Funktionen in der Kavität unterzubringen.

Ferner ist vorteilhaft, dass die Flip-Chip-Technologie die Erzeugung der kurzzuschlie ßenden Kontakte 6 mittels Siebdruck auf der Chiprückseite erlaubt.

Sowohl in der Ausführungsform der Fig. 1 als auch der Fig. 2 kann die Aktivierung des integrierten Schaltkreises beispielsweise zur Freigabe einer Transaktion sowohl als "ac tive high" oder als "active low" ausgeführt sein. Das heißt, der integrierte Schaltkreis kann je nach Ausführungsform entweder bei gedrücktem Taster (active high) oder bei ungedrücktem Taster (active low) aktiviert werden.

Die Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zur Eingabe einer Information in eine erfindungsge mäße Chipkarte für eine elektronische Transaktion. In dem Schritt 30 wird zunächst der Schalter durch den Benutzer betätigt, um beispielsweise seinen Willen zur Freigabe einer bestimmten Transaktion, zum Beispiel der Entrichtung eines Fahrpreises, zu be kunden. Hierbei genügt eine kurzfristige Betätigung des Schalters, d. h. es ist nicht er forderlich, den Schalter ständig gedrückt zu halten, bis die Transaktion abgeschlossen ist. Jedoch schadet auch eine längerfristige Betätigung des Schalters nicht, da in jedem Fall nur ein elektrisches Signal, z. B. ein einzelner Impuls, in dem nachfolgenden Schritt 31 erzeugt wird.

Vorzugsweise erfolgt die Impulserzeugung durch den integrierten Schaltkreis des Mo duls selbst, wenn durch die Betätigung des Schalters einer von dessen Eingängen kurz geschlossen wird. Durch einen solchen Kurzschluß wird eine Information, beispielswei se die besagte Willensbekundung des Benutzers eingegeben, so dass der integrierte Schaltkreis eine entsprechende Transaktion freigibt.

In dem Schritt 32 wird eine entsprechende Aktion in dem integrierten Schaltkreis zur Durchführung der Transaktion ausgelöst. Zur Durchführung der Transaktion werden beispielsweise in dem Schritt 33 nach Starten eines entsprechenden Programmmoduls des integrierten Schaltkreises, der beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein kann, entsprechende Daten vorzugsweise drahtlos ausgesendet, um von einem Empfän ger, zum Beispiel einem Kartenlesegerät, empfangen und ausgewertet zu werden.

Bezugszeichenliste

1

Modul

2

Kartenkörper

3

Kontakte

4

Metallbügel

5

Silikon

6

Kontakte

Claims

1. Chipkarte mit integriertem Schalter mit
einer Kavität,
einem in der Kavität fixierten Kontaktpaar (3),
einer in der Kavität angeordneten Kontaktbrücke (4) zum Schließen eines Kontaktes zwischen dem Kontaktpaar (3),
einem in die Kavität hineinragenden Modul,
so dass bei Ausübung eines äußeren Drucks auf das Modul die Kontaktbrücke (4) gegen das Kontaktpaar (3) gedrückt wird.

2. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 1, bei der das Kontaktpaar (3) in einem unteren Bereich der Kavität angeordnet ist.

3. Chipkarte mit integriertem Schalter mit
einer Kavität,
einem in die Kavität hineinragenden Modul,
einem an dem Modul fixierten Kontaktpaar (6),
einer in der Kavität angeordneten Kontaktbrücke zum Schließen eines Kontakts zwischen dem Kontaktpaar,
so dass bei Ausübung eines äußeren Drucks auf das Modul (1) die Kontaktbrücke (4) gegen das Kontaktpaar (6) gedrückt wird.

4. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 3, bei der das Modul (1) als Flip-Chip-Modul ausgebildet ist.

5. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 3 oder 4, bei der das Kontakt paar (6) auf einer Metallisierungsebene eines Trägers des Moduls (1) ausgebildet ist.

6. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 3 oder 4, bei der das Kontakt paar (6) auf der der Kontaktbrücke zugewandten Seite des Chips oder auf dem den Chip umhüllenden Material ausgebildet ist.

7. Chipkarte mit integriertem Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, bei der die Kontaktbrücke (4) als Metallbügel ausgebildet ist.

8. Chip arte mit integriertem Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, bei der die Kontaktbrücke (4, 5) als isotrop leitfähiges Silikon- oder Gum miformteil ausgebildet ist.

9. Chip arte mit integriertem Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, bei der die Kontraktbrücke (4, 5) durch einen in ein isotropleitfähiges Sili kon- oder Gummiformteil (5) eingebetteten Metallbügel (4) ausgebildet ist.

10. Chipkarte mit integriertem Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 mit Mitteln zur Erzeugung eines elektrischen Signals, beispielsweise eines Impuls, beim Schließen oder Öffnen des Schalters.

11. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 10 mit Mitteln zur Eingabe des elektrischen Signals in einen integrierten elektronischen Schaltkreis des Mo duls.

12. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 11, bei der der integrierte e lektronische Schaltkreis des Moduls zur automatischen Auslösung einer Aktion nach Eingabe des elektrischen Signals ausgebildet ist.

13. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 12, bei der der integrierte e lektronische Schaltkreis Computerprogrammmittel zur Ausgabe einer Information an einen Empfänger nach Erhalt des elektrischen Signals aufweist.

14. Chipkarte mit integriertem Schalter nach Anspruch 12 oder 13 mit drahtlosen Ü bertragungsmitteln.

15. Verfahren zur Freigabe einer Transaktion, inbesondere für die drahtlose elektro nischen Bezahlung, mit folgenden Schritten:

- Betätigung eines in eine Chipkarte nach einem der vorgehenden Ansprü che 1 bis 14 integrierten Schalters durch einen Benutzer zur Erzeugung eines elektrischen Signals, beispielsweise eines Impulses,
- Eingabe des elektrischen Signals in ein Modul der Chipkarte,
- Ausgabe einer Information für die Abwicklung der Transaktion von der Chipkarte, wobei die Ausgabe der Information vorzugsweise drahtlos an ein Kartenlesegerät erfolgt.