DE102005030715B4

DE102005030715B4 - Datenträger und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102005030715B4
Application number: DE200510030715
Authority: DE
Inventors: Horst Kober; Jürgen Dr. Günther
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-07-02
Also published as: DE102005030715A1

Abstract

Bei einem Datenträger sollen dessen Modulbereiche, die gegebenenfalls aus der Oberfläche (10) des Kartenkörpers (2) herausstehend oder in ihr abgesenkt sind, vor mechanischer, thermischer, chemischer und/oder elektrischer Belastung geschützt sein, ohne dass ein zusätzliches Auflaminieren einer Overlayfolie und/oder eine Erhöhung der Dicke des Kartenkörpers (2) erforderlich ist. Dazu sind der Kartenkörper (2) und das Funktionsmodul (6) durch ein Dichtungsformteil (16) zumindest teilweise abgedeckt, und das Dichtungsformteil (16) dichtet einen gegebenenfalls vorhandenden Montagespalt (12) zwischen Funktionsmodul (6) und Kartenkörper (2) ab und/oder lässt eine Öffnung (21) über einer aktiven Fläche (20) des Funktionsmoduls (6) frei, und das Dichtungsformteil (16) definiert eine Aussparung, in welcher das Funktionsmodul (6) aufnehmbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Datenträger, insbesondere eine Chipkarte, umfassend einen Kartenkörper und mindestens ein Funktionsmodul. Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Datenträgers.

Stand der Technik

Solche Chipkarten sind allgemein bekannt beispielsweise aus der DE 196 09 149 C2 . Chipkarten im ISO-Scheckkarten-Format gelangen beispielsweise als Telefonkarten, Krankenkassenkarten oder Zutrittskontrollkarten zur Anwendung. Weit verbreitet sind reine Kontakt-Chipkarten, die einen Kartenkörper und ein mit Kontaktflächen versehenes Modul aufweisen. Dieses Kontaktmodul schließt dabei bündig mit der Kartenoberfläche ab, damit die genormte Kartendicke nicht überschritten wird und die Karte in die genormten Leseschlitze eines Schreib-/Lesegeräts gesteckt werden kann. Diese Karten können über ihre Kontakte Energie und Daten mit dem Schreib-/Lesegerät austauschen.

Das Kontaktmodul wird üblicherweise in einem letzten Fertigungsschritt in die vorgefräste Montageöffnung der Chipkarte positionsgenau eingeklebt. Aufgrund der notwendigen Fertigungstoleranzen ist die Montageöffnung immer etwas größer als die maximale Abmessung des Kontaktmoduls. Dadurch entsteht ein Spalt, der sogenannte Montagespalt, zwischen Kartenkörper und Kontaktmodul. Dieser Spalt neigt beispielsweise zur Verschmutzung. Durch den Spalt können aber auch Feuchtigkeit und Flüssigkeit in den Kartenkörper eindringen. Dies kann zur Funktionsstörung oder zum kompletten Ausfall der Chipkarte führen.

Bei Chipkarten, die keine Höhenunterschiede zwischen der Oberfläche des Moduls und der Oberfläche des Kartenkörpers aufweisen, wird üblicherweise zur Abdeckung des Montagespalts eine thermoplastische Overlayfolie auf die Chipkarte laminiert. Dazu wird die Overlayfolie zum Beispiel durch Ausstanzen mit einer Aussparung versehen, die durch genaues Positionieren dieser Aussparung zum Modul im Falle des Kontaktmoduls die Kontakte freilässt, aber den Spalt des Kontaktmoduls abdeckt.

Bei diesem Verfahren kann der Kartenkörper nicht vor dem Ausfräsen der Montageöffnung mittels Heißsiegelverfahren kleberlos mit der Overlayfolie kaschiert werden, sondern es ist ein nachträglicher Laminiervorgang nach der Kontaktmodulmontage erforderlich, wobei die Overlayfolie eine zusätzliche Kleberschicht benötigt, um eine sichere Befestigung auf dem Kartenkörper und auf dem Modul zu gewährleisten.

Das Dokument DE 43 17 184 C1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Chipkarten, bei dem ein Kleber in eine bodenseitig geschlossene Aufnahmeöffnung dosiert eingebracht, eine zusätzliche Schicht aus Kunststofffolie mit einer Ausnehmung auf die Oberfläche der Chipkarte aufgebracht wird und danach ein Chip-Modul eingedrückt wird, das mit seiner Oberfläche im Wesentlichen bündig zur Oberfläche der Chipkarte befestigt wird.

Das Dokument DE 101 32 893 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einbau eines Displayelements in einen Kartenkörper eines Datenträgers, bei welchem das Displayelement mittels einer Verbindungsmasse mit dem Kartenkörper verbunden wird.

Das Dokument DE 199 63 165 C1 beschreibt einen Datenträger mit einem Kartenkörper und einer Anzeigeeinrichtung, die zwei mechanisch flexible Trägerschichten und dazwischen eine Funktionsschicht zum Darstellen von Information umfasst.

Chipkarten, die von außen zugängliche Funktionsmodule aufweisen, wie zum Beispiel Fingerprint-Sensoreelemente, die wegen ihrer Dicke im montierten Zustand teilweise über die Kartenoberfläche hinausragen, werden bisher wie folgt hergestellt.

In der einen Kartenhälfte mit dem Kontaktmodul wird die Karte mit Normdicke hergestellt. In der anderen Kartenhälfte wird das Funktionsmodul eingesetzt, wobei der Modulbereich durch Auflaminieren weiterer Kernfolien derart verstärkt wird, dass die Oberfläche des verstärkten Kartenbereichs bündig mit der Oberfläche des Funktionsmoduls abschließt. Für diese partielle Erhöhung der Kartendicke sind zusätzliche Arbeitsgänge notwendig, und es ist ein zusätzlicher Materialeinsatz erforderlich. Ferner ist nachteilhaft, dass die gestufte Kartenoberfläche nur schwer zu bedrucken ist. Außerdem neigt der unsymmetrische Kartenaufbau zur Verwindung und Verwölbung des Kartenkörpers. Des Weiteren ist bei dieser Konstruktion von Nachteil, dass der Montagespalt zwischen Funktionsmodul und Kartenkörper nicht vor Umwelteinwirkungen geschützt ist.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Datenträger, insbesondere eine Chipkarte, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Datenträgers bereitzustellen, dessen Modulbereiche vor mechanischer, thermischer, chemischer und/oder elektrischer Belastung geschützt sind, ohne dass ein zusätzliches Auflaminieren einer Overlayfolie und/oder eine Erhöhung der Dicke des Kartenkörpers erforderlich ist. Die Modulbereiche können dabei möglicherweise, aber nicht zwingend, aus der Oberfläche des Kartenkörpers herausstehende oder in ihr abgesenkte Bereiche aufweisen, die beispielsweise durch Bauteil- oder Montagestörungen verursacht wurden oder beispielsweise auch einfach durch die Konstruktion der Module bedingt sind. Dabei sollen gegebenenfalls vorhandene Höhenunterschiede zwischen den Modulbereichen des Funktionsmoduls und der Oberfläche des Kartenkörpers ausgeglichen werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung auch für Module gedacht, deren Oberfläche bündig und/oder eben zu der Kartenoberfläche abschließt.

Die vorgenannte Aufgabe wird bezüglich des Datenträgers erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 und bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 17 oder 18 gelöst.

Bezüglich des Datenträgers sind der Kartenkörper und das Funktionsmodul dazu durch ein Dichtungsformteil zumindest teilweise abgedeckt. Das Dichtungsformteil dichtet einen gegebenenfalls vorhandenen Montagespalt zwischen Funktionsmodul und Kartenkörper ab und/oder lässt eine Öffnung über einer aktiven Fläche des Funktionsmoduls frei.

Zudem definiert das Dichtungsformteil eine Aussparung, in welcher das Funktionsmodul aufnehmbar ist.

Die Öffnung über der aktiven Fläche des Funktionsmoduls definiert dabei vorteilhafterweise ein Fenster. Zur Befestigung der aktiven Fläche des Funktionsmoduls und/oder zur Abdichtung gegenüber der aktiven Fläche des Funktionsmoduls bildet das Dichtungsformteil als Rand des Fensters vorzugsweise einen Rahmen.

Um vielseitige Einsatzbereiche des Datenträgers, beispielsweise im technischen Analytik-Bereich oder in einem beliebigen Zugangskontrollbereich, zu ermöglichen, sind das Funktionsmodul und das Dichtungsformteil in besonders vorteilhafter Ausgestaltung so angeordnet, dass Interaktionen eines Kontaktmoduls mit einem Schreib-/Lesegerät ermöglicht sind.

Eine hermetische Abdichtung des Montagespalts und/oder zwischen der aktiven Fläche des Funktionsmoduls und dem Kartenkörper verhindert das Eindringen von Schmutzpartikeln oder von Feuchtigkeit, wie beispielsweise beim Eintauchen der Karte in Prüf- und/oder Waschflüssigkeiten, die die Funktion der Chipkarte mehr oder weniger beeinträchtigen können.

Um insbesondere einen mechanischen Schutz zu gewährleisten, kann durch eine geeignete Formwahl des Dichtungsformteils ein Ausgleich der Höhenunterschiede zwischen den Modulbereichen des Funktionsmoduls und der Oberfläche des Kartenkörpers erzielt werden.

Das Funktionsmodul umfasst vorzugsweise ein Sensorelement, beispielsweise ein Fingerprint-Sensorelement oder ein pH-Sensorelement, oder eine Elektronikkomponente, beispielsweise eine SMD (surface mounted device)-Komponente, oder eine Elektronikbaugruppe oder ein Anzeigemodul oder eine schaltbare Batteriekomponente.

Enthält die aktive Fläche eines derartigen Funktionsmoduls vorteilhafterweise eine Sensorfläche und/oder eine Anzeigemoduloberfläche bzw. eine Displayoberfläche, dann ist das Funktionsmodul beispielsweise vor starker mechanischer Scherbelastung durch geeignete Form- und Materialwahl des Dichtungsformteils zu schützen.

Vorzugsweise umfasst das Dichtungsformteil einen Grundkörper, der eine Dichtfläche zum Kartenkörper und eine Dichtfläche zum Funktionsmodul oder zur aktiven Fläche des Funktionsmoduls aufweist.

Für eine besonders sichere, hermetische Abdichtung des Montagespalts zwischen Funktionsmodul und Kartenkörper und/oder der Öffnung zur aktiven Fläche des Funktionsmoduls ist das Dichtungsformteil damit vorteilhafterweise durch Ultraschallschweißung, Kleben, einen flüssigen Elastomer und/oder über eine Dichtschicht oder eine Dichtlippe mit Elastomereigenschaften formschlüssig und/oder unter Spannung verbunden.

Chipkarten, die beispielsweise mit Anzeige- oder Sensorfunktionen ausgestattet sind bzw. kontaktlose Karten mit hoher Datenübertragungsrate und großer Reichweite, benötigen eine eigene Stromversorgung. Für solche Karten definiert das Dichtungsformteil eine Aussparung, in welcher das Funktionsmodul, vorzugsweise eine Batterie, aufnehmbar ist, insbesondere für den Betrieb des Datenträgers. Weiterhin weist der Kartenkörper vorzugsweise einen Kontakt für einen zugeordneten Kontakt der Batterie auf.

Beispielsweise zum Ausgleich der Toleranzen zwischen Minus- und Pluspol einer Knopfzelle umfasst zumindest eine Anschlussfläche des Kontakts des Kartenkörpers vorzugsweise ein Federelement, insbesondere ein Federblech.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die Aussparung des Dichtungsformteils zumindest teilweise mit einer elastischen Schicht, vorzugsweise mit einer Elastomerfolie, ausgelegt. Dadurch ist im Falle einer Knopfzelle ein Anpressen der Pole der Knopfzelle an die korrespondierende Anschlussfläche des Kartenkörpers besonders einfach ermöglicht.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Boden der Aussparung im Lagerbereich der Batterie gedünnt und/oder elastisch als Tast- oder Druckschalter ausgebildet zur Kontaktierung eines Batteriepols mit einer Anschlussfläche des Kartenkörpers.

Zur lösbaren Verbindung des Dichtungsformteils mit dem Kartenkörper und/oder mit dem Funktionsmodul ist vorteilhafterweise eine mechanische Befestigungsvorrichtung, vorzugsweise Führungs- und/oder Befestigungsstifte oder -scharniere, und/oder ein Dichtelement, vorzugsweise eine Runddichtung oder Flachdichtung, vorgesehen.

Eine dauerhafte, unlösbare Verbindung des Dichtungsformteils mit dem Kartenkörper und/oder mit dem Funktionsmodul ist vorzugsweise mit Flüssigkleber, Flüssigelastomer oder Klebefolie vorgesehen.

In Kartenkörpern mit integrierten elektronischen Komponenten oder Energieerzeugern oder elektrischen Verbindungen und Anschlussflächen für das jeweilige Funktionsmodul sind mit den freigelegten Anschlussflächen vorzugsweise elektrisch und/oder mechanisch, besonders vorteilhaft mit anisotropem Leitkleber, verbunden.

Abhängig von der Funktion und von dem Einsatzgebiet ist der Datenträger einer unterschiedlichen mechanischen, thermischen, chemischen und/oder elektrischen Belastung ausgesetzt. Dafür ist das Dichtungsformteil, unabhängig vom eingesetzten Kartenmaterial, vorzugsweise aus duroplastischem, thermoplastischem, elastomerem und/oder aus metallischem Material gefertigt.

Als Duroplast finden beispielsweise Phenolharze und Epoxyharze Anwendung, als Thermoplast Polyamide und Polyvinylchloride, als Elastomer Silikonkautschuk, und Polyurethane und/oder als Metall Edelstähle.

Bezüglich des Herstellungsverfahrens eines Datenträgers wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst,

– dass zumindest eine Montageöffnung für zumindest ein Funktionsmodul in den Kartenkörper eingebracht wird,
– dass das Funktionsmodul in die vorbereitete Montageöffnung eingesetzt wird,
– dass der Kartenkörper und das Funktionsmodul durch ein Dichtungsformteil zumindest teilweise abgedeckt wird, wobei durch das Dichtungsformteil ein gegebenenfalls vorhandener Montagespalt zwischen Funktionsmodul und Kartenkörper abgedichtet wird und/oder eine Öffnung über einer aktiven Fläche eines Funktionsmoduls freigelassen wird, und
– dass das Dichtungsformteil eine Aussparung definiert, in welcher das Funktionsmodul aufgenommen wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Funktionsmodul derart angeordnet, dass Interaktionen mit einem Schreib-/Lesegerät ermöglicht sind.

Weiterhin ist das Verfahren bevorzugt derart ausgestaltet, dass gegebenenfalls integrierte elektronische Komponenten oder Energieerzeuger oder elektrische Verbindungen und Anschlussflächen für das jeweilige Funktionsmodul mit den freigelegten Anschlussflächen eines Kontaktmoduls elektrisch und/oder mechanisch, vorzugsweise mit anisotropem Leitkleber, verbunden werden.

Ausführung der Erfindung
Die prinzipielle Gestaltung und die Befestigung des Dichtungsformteils auf einem Datenträger, insbesondere einer Chipkarte, werden nachfolgend an verschiedenen Beispielen aufgezeigt.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine bekannte Chipkarte,
2 eine Draufsicht auf eine Chipkarte mit einem pH-Sensorelement,
3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A durch die Chipkarte aus 2 mit einem Dichtungsformteil in montiertem Zustand,
4 einen Schnitt durch einen Ausschnitt der Chipkarte aus 2 mit dem Dichtungsformteil in unmontiertem Zustand,
5a einen Schnitt durch einen Ausschnitt einer Chipkarte mit einer Elektronikkomponente und mit einem Dichtungsformteil in unmontiertem Zustand,
5b einen Schnitt durch einen Ausschnitt der Chipkarte aus 5a mit dem Dichtungsformteil in montiertem Zustand,
6a einen Schnitt durch einen Ausschnitt einer Chipkarte mit einem Dichtungsformteil mit einer Batterie in unmontiertem Zustand,
6b einen Schnitt durch einen Ausschnitt der Chipkarte mit dem Dichtungsformteil mit der Batterie aus 6a in montiertem Zustand,
7 einen Schnitt durch einen Ausschnitt einer Chipkarte mit einer schaltbaren Batteriekomponente und mit einem Dichtungsformteil in montiertem Zustand und
8 einen Schnitt durch einen Ausschnitt einer Chipkarte mit einem Anzeigemodul bzw. Display und mit einem Dichtungsformteil in montiertem Zustand.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Datenträger 1, insbesondere eine bekannte Chipkarte 1', gezeigt. Ein derartiger tragbarer Datenträger 1 umfasst einen Kartenkörper 2, wobei eine Kartenhälfte 3 ein Kontaktmodul 4 aufweist und, die andere Kartenhälfte 5 ein Funktionsmodul 6 umfasst. Die eine Kartenhälfte 3 mit dem Kontaktmodul 4 besitzt eine Normdicke von 0,8 mm. Die andere Kartenhälfte 5 ist durch Auflaminieren von Folien 7 soweit verstärkt, bis die Oberfläche 8 der verstärkten Kartenhälfte 5 bündig mit der Oberfläche 9 des Funktionsmoduls 6 abschließt.
Für diese partielle Aufdichtung der Chipkarte 1' sind zusätzliche Arbeitsgänge notwendig, und es ist ein zusätzlicher Materialeinsatz erforderlich. Ferner ist nachteilhaft, dass die gestufte Kartenoberfläche 10 nur schwer zu bedrucken ist. Außerdem neigt der unsymmetrische Kartenaufbau zur Verwindung und Verwölbung des Kartenkörpers 2.
Das Funktionsmodul 6 wird üblicherweise in einem letzten Fertigungsschritt in eine vorgefräste Montageöffnung 11 der Chipkarte 1' eingebracht. Aufgrund der notwendigen Fertigungstoleranzen ist die Montageöffnung 11 immer etwas größer als die maximale Abmessung des Funktionsmoduls 6. Dadurch entsteht ein Spalt, der sogenannte Montagespalt 12, zwischen Kartenkörper 2 und Funktionsmodul 6. Dieser Montagespalt 12 neigt beispielsweise zur Verschmutzung. Durch den Montagespalt 12 können aber auch Feuchtigkeit und Flüssigkeit in den Kartenkörper 2 eindringen, insbesondere wenn das Funktionsmodul ein Sensorelement ist, das mit Prüfflüssigkeit beaufschlagt wird. Dies kann zur Funktionsstörung oder zum kompletten Ausfall der Chipkarte 1' führen.
Die 2 und 3 zeigen eine Chipkarte 1'' mit einer Normdicke von 0,8 mm, bei der das Funktionsmodul 6 ein Sensorelement 6'', insbesondere ein pH-Sensorelement, umfasst, das aus einem Aluminiumoxidkörper von 1 mm Dicke gefertigt ist. Das Sensorelement 6'', das Anschlussflächen 13 (s. 3) aufweist, ist in die Montageöffnung 11'' eingesetzt und beispielsweise über einen Schaltungsträger 14 und mit nicht dargestelltem anisotropem Leitkleber mit den freigelegten Anschlussflächen 15 des Kontaktmoduls 4'' verbunden.
Da das Sensorelement 6'', wie in 3 gezeigt, über die Kartenoberfläche 10'' hinausragt und beispielsweise beim Eintauchen der Chipkarte 1'' in Prüf- oder Waschflüssigkeiten in Berührung mit der Flüssigkeit kommt, ist der Kontaktbereich des Sensorelements 6'' abgedichtet, gleichzeitig der Montagespalt 12'' durch das Dichtungsformteil 16 sicher abgedichtet, und gleichzeitig ist das Sensorelement 6'' durch ein Dichtungsformteil 16 vor starker mechanischer Scherbelastung geschützt.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das Dichtungsformteil 16 einen Grundkörper 17, der eine Dichtfläche 18 zum Kartenkörper 2'' und eine Dichtfläche 19 zum Sensorelement 6'' bzw. zur aktiven Fläche 20 des Sensorelements 6'' aufweist. Das Dichtungsformteil 16 lässt eine Öffnung 21 über der aktiven Fläche 20 des Sensorelements 6'' frei, die ein Fenster für die aktive Fläche 20 des Sensorelements 6'' definiert, und wobei der Rand des Fensters einen Rahmen 22 bildet.
Bestehen das Dichtungsformteil 16 und der Kartenkörper 2'' aus schweißbarem Kunststoff, dann kann zum Beispiel die Dichtfläche 18 zum Kartenkörper 2'' mit Ultraschall verschweißt werden. Die Öffnung 21 im Dichtungsformteil 16 zu der aktiven Fläche 20 des Sensorelements 6'' kann gedichtet werden, indem die Dichtfläche 19 zum Sensorelement 6'' bzw. zur aktiven Fläche 20 des Sensorelements 6'' einen Kleber aufweist oder indem die Dichtfläche 19 als Dichtschicht oder als Dichtlippe mit Elastomereigenschaften ausgebildet ist, so dass eine formschlüssig Verbindung unter Spannung entsteht.
Das Dichtungsformteil 16 kann unabhängig vom eingesetzten Kartenmaterial aus duroplastischem, thermoplastischem, elastomerem, metallischem Material oder aus einer Kombination verschiedener Materialien gefertigt sein, je nach Einsatzbereich und damit verbundener mechanischer, thermischer, chemischer und/oder elektrischer Belastung.
Darüber hinaus kann das Dichtungsformteil 16 (in 4 nicht dargestellte) mechanische Befestigungsvorrichtungen, wie z.B. Befestigungsscharniere, zum Kartenkörper 2'' und/oder zum Sensorelement 6'' aufweisen.
Für eine dauerhafte, unlösbare Verbindung des Dichtungsformteils 16 mit dem Kartenkörper 2'' und/oder mit dem Sensorelement 6'' sind beispielsweise Flüssigkleber, Flüssigelastomer oder Klebefolie einsetzbar.
In 5a ist ein Ausschnitt einer Chipkarte 1''' gezeigt, wobei das Funktionsmodul 6 eine Elektronikkomponente 6''' aufweist, und wobei ein Dichtungsformteil 16''' für die Elektronikkomponente 6''' in unmontiertem Zustand dargestellt ist.
Die Elektronikkomponente 6''' ragt über die Kartenoberfläche 10''' hinaus. Das Dichtungsformteil 16''' weist eine Aussparung 23 für die Elektronikkomponente 6''' auf, die passgenau zur Elektronikkomponente 6''' ausgestaltet ist.
Dadurch kann im montierten Zustand des Dichtungsformteils 16''', wie in 5b gezeigt, eine hermetisch dichte Abdeckung der Elektronikkomponente 6''' zur Umgebung erreicht werden. Die Befestigung des Dichtungsformteils 16''' mit dem Kartenkörper 2''' und mit der Elektronikkomponente 6''' kann mit den vorstehend angeführten Befestigungsvorrichtungen erfolgen. Das Dichtungsformteil 16''' fungiert durch eine entsprechende Materialwahl und Konstruktion somit als Versteifung oder als elektrische Abschirmung oder als Verkapselung.
Chipkarten mit Anzeige- oder Sensorfunktion bzw. kontaktlose Karten mit hoher Datenübertragungsrate und großer Reichweite benötigen eine eigene Stromversorgung. In den 6a, b ist gezeigt, wie sich durch den Einsatz eines Dichtungsformteils 16'''' eine marktübliche Batterie 24, insbesondere eine Knopfzelle, für eine aktive Chipkarte 1'''' einsetzen lässt. Das Dichtungsformteil 16''' definiert dafür eine Aussparung 23'''', in welcher die Batterie 24, insbesondere eine Knopfzelle, für den Betrieb der Chipkarte 1'''' aufnehmbar ist.
Zum Anpressen der Batterie 24 an eine Anschlussfläche 25 der Chipkarte 1'''' für einen Mittenpol 26 der Knopfzelle 24 und an eine Anschlussfläche 27 der Chipkarte 1'''' für einen Außenpol 28 der Batterie 24 ist in die Aussparung 23'''' im Dichtungsformteil 16'''' eine elastische Schicht 29, beispielsweise aus einer Elastomerfolie, eingebracht. Zum Ausgleich der Toleranzen zwischen Minus- und Pluspol (26, 28) der Knopfzelle 24 sind die Anschlussflächen 27 aus Federblech ausgeführt.
Zur Abdichtung der Batteriekavität kann eine Runddichtung 30 zwischen dem Dichtungsformteil 16'''' und der Kartenoberfläche 10'''' eingelegt sein. Die Batterie 24 wird, wie in den 6a, 6b gezeigt, in der Aussparung 23'''' des Dichtungsformteils 16'''' aufgenommen.
Das Dichtungsformteil 16'''' wird mit Hilfe von mechanischen Befestigungsvorrichtungen 31 positionsgenau auf der Chipkarte 1'''' befestigt. Mit als Klinken bzw. Befestigungsscharnieren 32 ausgestalteten Befestigungvorrichtungen 31 ist eine leichte Lösbarkeit des Dichtungsformteils 16'''' zum Austausch der Batterie 24 ermöglicht, dadurch, dass diese beispielsweise in Öffnungen 33 des Kartenkörpers 2'''' einklinkbar ist.
In 7 ist ein Dichtungsformteil 16''''' für eine schaltbare Batteriekomponente 6''''', beispielsweise eine Knopfzelle, gezeigt. Dabei ist das Dichtungsformteil 16'''' beispielsweise aus einem Elastomer, vorzugsweise aus Silikonkautschuk gefertigt, und mit einer Aussparung 23''''' zur Aufnahme der Batteriekomponente 6''''' versehen. Dabei ist im Lagerbereich der Batteriekomponente 6''''' der Boden 34 der Aussparung 23''''' gedünnt und elastisch ausgestaltet, um die Batteriekomponente 6''''' von außen in die Montageöffnung 11''''' der Chipkarte 1''''' des Kartenkörpers 2''''' drücken zu können und in Verbindung mit der Anschlussfläche 25''''' für den Mittenpol 26''''' der Knopfzelle und der Anschlussfläche 27''''' für ein Federelement 35 auf dem Schaltungsträger 14''''' im Kartenkörper 2''''' zu bringen. Diese Anordnung wirkt als Tastschalter, wenn das Federelement 35, beispielsweise eine Spiralfeder, zum Toleranzausgleich und zur Kontaktierung eines Batteriepols (26''''', 28''''') so ausgelegt ist, dass eine ausreichend große Rückstellkraft aufgebaut wird, die die Batteriekomponente 6''''' wieder in den Ausgangszustand zurückdrückt und den Stromkreis zur Anschlussfläche 25''''' wieder unterbricht. Befestigt wird das Dichtungsformteil 16''''' mit einer Gegenplatte 36 und mit Führungsstiften 37 als Befestigungsvorrichtung 31''''', die in Bohrungen 38 zur Aufnahme der Befestigungsvorrichtungen 31''''' des Dichtungsformteils 16''''' gepresst sind. Das Dichtungsformteil 16''''' kann somit positionsgenau montiert und auf die Kartenoberfläche 10''''' gedrückt werden, so dass die Batteriekavität abgedichtet wird.
Durch die elastomeren Eigenschaften des Dichtungsformteils 16''''' und durch geeignete konstruktive Ausformung der Führungsstifte 37 und der Bohrungen 38 im Dichtungsformteil 16''''' ist dieser Pressitz im Falle eines Batteriewechsels wieder lösbar.
Ein Dichtungsformteil 16'''''' mit als Führungsstiften 37'''''' ausgestalteten Befestigungsvorrichtungen 31, wie in 8 gezeigt, kann zum Niveauausgleich und als Rahmen 22'''''' von aktiven Flächen 20, wie Sensorflächen, beispielsweise von Fingerprint-Sensorflächen, oder wie Anzeigemoduloberflächen bzw. Displayoberflächen 20'''''' eingesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel wird nach einem bekannten Verfahren eine Montageöffnung 11'''''' für ein Display 6'''''' in den Kartenkörper 2'''''' eingebracht. Das Display 6''''' wird in die vorbereitete Montageöffnung 11'''''' nach einem bekanntem Verfahren eingesetzt, wobei die Anschlussflächen 13'''''' für das Display 6'''''' freigelegt bleiben und mit Hilfe von anisotropem Leitkleber 39 kontaktiert und befestigt werden.
Dann wird das Dichtungsformteil 16'''''' mit Hilfe der Führungsstifte 37'''''' positioniert und mechanisch befestigt. Dabei lässt das Dichtungsformteil 16''''' die Öffnung 21'''''' über der Displayoberfläche 20'''''' frei. Die Öffnung 21'''''' definiert ein Fenster für die Displayoberfläche 20'''''' und der Rand des Fensters bildet den Rahmen 22''''''.
Zur Dichtung des Montagespalts 12''''' ist das als Rahmen 22'''''' ausgebildete Dichtungsformteil 16'''''' beispielsweise als Elastomerteil mit Dichtflächen 18'''''' zum Kartenkörper 2'''''' und mit Dichtflächen 19'''''' zum Display 6'''''' bzw. zur Displayoberfläche 20''''' versehen. Im Falle der Ausgestaltung des Dichtungsformteils 16'''''' als Metallrahmen oder duroplastischer Kunststoffrahmen können die Dichtflächen 18'''''', 19'''''' mit Flachdichtungen oder mit Kleber versehen werden.

1: Datenträger
1': Chipkarte
2: Kartenkörper
3: Kartenhälfte für das Kontaktmodul 4
4: Kontaktmodul
5: Kartenhälfte für das Funktionsmodul 6
6: Funktionsmodul
6'': Sensorelement
6''': Elektronikkomponente
6'''''': schaltbare Batteriekomponente
6'''''': Display
7: Folien
8: Oberfläche der Kartenhälfte 5
9: Oberfläche des Funktionsmoduls 6
10: Kartenoberfläche
11: Montageöffnung
12: Montagespalt
13: Anschlussflächen des Funktionsmoduls/Sensorelements 6
14: Schaltungsträger
15: Anschlussflächen 15 des Kontaktmoduls 4
16: Dichtungsformteil
17: Grundkörper
18: Dichtfläche zum Kartenkörper 2
19: Dichtfläche zum Funktionsmodul/Sensorelement 6
20: aktive Fläche des Funktionsmoduls/Sensorelements 6
20'''''': Displayoberfläche
21: Öffnung über der aktiven Fläche 20
22: Rahmen
23: Aussparung
24: Batterie
25: Anschlussfläche der Chipkarte 1 für den Mittenpol 26 der Batterie 24
26: Mittenpol
27: Anschlussfläche der Chipkarte 1 für den Außenpol 28 der Batterie 24
28: Außenpol
29: elastische Schicht
30: Runddichtung
31: Befestigungsvorrichtung
32: Klinke bzw. Befestigungsscharnier
33: Öffnungen im Kartenkörper 2
34: Boden der Aussparung 23
35: Federelement
36: Gegenplatte
37: Führungsstift
38: Bohrung
39: anisotroper Leitkleber

Claims

Datenträger (1), insbesondere Chipkarte (1'), umfassend einen Kartenkörper (2) und mindestens ein Funktionsmodul (6), – wobei der Kartenkörper (2) und das Funktionsmodul (6) durch ein Dichtungsformteil (16) zumindest teilweise abgedeckt sind, und – wobei das Dichtungsformteil (16) einen Montagespalt (12) zwischen Funktionsmodul (6) und Kartenkörper (2) abdichtet oder eine Öffnung (21) über einer aktiven Fläche (20) des Funktionsmoduls (6) freilässt, und – wobei das Dichtungsformteil (16) eine Aussparung (23) definiert, in welcher das Funktionsmodul (6) aufnehmbar ist.
Datenträger (1), insbesondere Chipkarte (1'), umfassend einen Kartenkörper (2) und mindestens ein Funktionsmodul (6), – wobei der Kartenkörper (2) und das Funktionsmodul (6) durch ein Dichtungsformteil (16) zumindest teilweise abgedeckt sind, und – wobei das Dichtungsformteil (16) einen Montagespalt (12) zwischen Funktionsmodul (6) und Kartenkörper (2) abdichtet und eine Öffnung (21) über einer aktiven Fläche (20) des Funktionsmoduls (6) freilässt, und – wobei das Dichtungsformteil (16) eine Aussparung (23) definiert, in welcher das Funktionsmodul (6) aufnehmbar ist.
Datenträger (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung (21) ein Fenster für die aktive Fläche (20) des Funktionsmoduls (6) definiert, und wobei der Rand des Fensters einen Rahmen (22) bildet.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Funktionsmodul (6) und das Dichtungsformteil (16) so angeordnet sind, dass Interaktionen eines Kontaktmoduls (4) mit einem Schreib-/Lesegerät ermöglicht sind.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Funktionsmodul (6) ein Sensorelement, vorzugsweise ein Fingerprint-Sensorelement oder ein pH-Sensorelement, oder eine Elektronikkomponente, vorzugsweise eine SMD (surface mounted device)-Komponente, oder eine Elektronikbaugruppe oder ein Anzeigemodul oder eine schaltbare Batteriekomponente umfasst.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die aktive Fläche (20) des Funktionsmoduls (6) eine Sensorfläche und/oder eine Anzeigemoduloberfläche bzw. eine Displayoberfläche enthält.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Dichtungsformteil (16) einen Grundkörper (17) umfasst, der eine Dichtfläche (18) zum Kartenkörper (2) und eine Dichtfläche (19) zum Funktionsmodul (6) oder zur aktiven Fläche (20) des Funktionsmoduls (6) aufweist.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Dichtungsformteil (16) durch Ultraschallschweißung, Kleben, einen flüssigen Elastomer und/oder über eine Dichtschicht oder eine Dichtlippe mit Elastomereigenschaften den Montagespalt (12) zwischen Funktionsmodul (6) und Kartenkörper (2) und/oder die Öffnung (21) zur aktiven Fläche (20) des Funktionsmoduls (6) formschlüssig und/oder unter Spannung abdichtet.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Dichtungsformteil (16) eine Aussparung (23) definiert, in welcher eine Batterie (24) aufnehmbar ist, insbesondere für den Betrieb des Datenträgers (1), und wobei der Kartenkörper (2) vorzugsweise einen Kontakt für einen zugeordneten Kontakt der Batterie (24) aufweist.
Datenträger (1) nach Anspruch 9, wobei der Kontakt zumindest eine Anschlussfläche (25, 27) für die Batterie (24) aufweist, die ein Federelement (35) umfasst.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Aussparung (23) zumindest teilweise mit einer elastischen Schicht (29), vorzugsweise mit einer Elastomerfolie, ausgelegt ist.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei ein Boden (34) der Aussparung (23) im Lagerbereich der Batterie (24) gedünnt und/oder elastisch als Tast- oder Druckschalter zur Kontaktierung eines Batteriepols mit einer Anschlussfläche (25, 27) des Kartenkörpers (2) ausgebildet ist.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Dichtungsformteil (16), insbesondere lösbar, über eine mechanische Befestigungsvorrichtung (31), vorzugsweise über Führungs- und/oder Befestigungsstifte (37) oder -scharniere (32), und/oder über ein Dichtelement, vorzugsweise über eine Runddichtung (30) oder Flachdichtung, mit dem Kartenkörper (2) und/oder mit dem Funktionsmodul (6) verbunden ist.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Dichtungsformteil (16), insbesondere dauerhaft, mit Flüssigkleber, Flüssigelastomer oder Klebefolie mit dem Kartenkörper (2) und/oder mit dem Funktionsmodul (6) verbunden ist.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei in dem Kartenkörper (2) integrierte elektronische Komponenten oder Energieerzeuger oder elektrische Verbindungen und Anschlussflächen (13) für das jeweilige Funktionsmodul (6) mit den freigelegten Anschlussflächen (15) eines Kontaktmoduls (4) elektrisch und/oder mechanisch, vorzugsweise mit anisotropem Leitkleber (39), verbunden sind.
Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Dichtungsformteil (16) aus duroplastischem, thermoplastischem, elastomerem und/oder metallischem Material gefertigt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Datenträgers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, – bei dem zumindest eine Montageöffnung (11) für zumindest ein Funktionsmodul (6) in den Kartenkörper (2) eingebracht wird, – bei dem das Funktionsmodul (6) in die vorbereitete Montageöffnung (11) eingesetzt wird, – bei dem der Kartenkörper (2) und das Funktionsmodul (6) durch ein Dichtungsformteil (16) zumindest teilweise abgedeckt wird, wobei durch das Dichtungsformteil (16) ein Montagespalt (12) zwischen Funktionsmodul (6) und Kartenkörper (2) abgedichtet wird oder eine Öffnung (21) über einer aktiven Fläche (20) eines Funktionsmoduls (6) freigelassen wird, und – bei dem das Dichtungsformteil (16) eine Aussparung (23) definiert, in welcher das Funktionsmodul (6) aufgenommen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Datenträgers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, – bei dem zumindest eine Montageöffnung (11) für zumindest ein Funktionsmodul (6) in den Kartenkörper (2) eingebracht wird, – bei dem das Funktionsmodul (6) in die vorbereitete Montageöffnung (11) eingesetzt wird, – bei dem der Kartenkörper (2) und das Funktionsmodul (6) durch ein Dichtungsformteil (16) zumindest teilweise abgedeckt wird, wobei durch das Dichtungsformteil (16) ein Montagespalt (12) zwischen Funktionsmodul (6) und Kartenkörper (2) abgedichtet wird und eine Öffnung (21) über einer aktiven Fläche (20) eines Funktionsmoduls (6) freigelassen wird, und – bei dem das Dichtungsformteil (16) eine Aussparung (23) definiert, in welcher das Funktionsmodul (6) aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem das Funktionsmodul (6) so angeordnet wird, dass Interaktionen mit einem Schreib-/Lesegerät ermöglicht sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem integrierte elektronische Komponenten oder Energieerzeuger oder elektrische Verbindungen und Anschlussflächen (13) für das jeweilige Funktionsmodul (6) mit den freigelegten Anschlussflächen (15) eines Kontaktmoduls (4) elektrisch und/oder mechanisch, vorzugsweise mit anisotropem Leitkleber (39), verbunden werden.