DE102005052594A1

DE102005052594A1 - Datenträger und Kontaktierungsverfahren

Info

Publication number: DE102005052594A1
Application number: DE200510052594
Authority: DE
Inventors: Enrico Dr. Hahn; Christian Dipl.-Ing. Kuhn; Carsten Dipl.-Ing. Senge
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: WO2007051438A1; DE102005052594B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Datenträger mit einer Antenneneinrichtung, enthaltend ein Substrat und eine auf demselben angeordnete Antenne mit mindestens einer Antennenwindung und mit mindestens einem Antennenanschluss, mit einer Chipeinrichtung, enthaltend einen Chip mit mindestens einem Chipanschluss, mit einem elektrisch leitenden Verbindungsmittel zur Kontaktierung des Antennenanschlusses an den Chipanschluss, wobei ein Veränderungsmittel vorgesehen ist, derart, dass durch Einwirkung eines externen Aktivierungsmittels oberhalb einer Schwellentemperatur zumindest teilweise die physikalische Eigenschaft des Veränderungsmittels modifiziert wird zur Bildung eines Sicherheitsmerkmals und/oder zur Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der mechanischen Haftfähigkeit desselben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Datenträger mit einer Antenneneinrichtung enthaltend ein Substrat und eine auf demselben angeordneten Antenne mit mindestens einer Antennenwindung und mit mindestens einem Antennenanschluss, mit einer Chipeinrichtung enthaltend einen Chip mit mindestens einem Chipanschluss, mit einem elektrisch leitenden Verbindungsmittel zur Kontaktierung des Antennenanschlusses an den Chipanschluss.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kontaktierung einer Antenneneinrichtung mit einer Chipeinrichtung in einem Datenträger, wobei ein elektrisch leitendes Verbindungsmittel auf Antennenanschlüssen der Antenneneinrichtung und/oder auf Chipanschlüssen der Chipeinrichtung aufgebracht wird.

Aus der EP 0 842 491 B1 ist ein Datenträger mit einer Antenneneinrichtung und einer Chipeinrichtung bekannt, bei der zur Kontaktierung der Antennenanschlüsse an die Chip anschlüsse als elektrisch leitendes Verbindungsmittel eine Silberleitpaste auf ein Substrat der Antenneneinrichtung aufgebracht wird. Das elektrisch leitende Verbindungsmittel wird mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht und ermöglicht eine elektrisch leitende und mechanisch feste Verbindung an der Kontaktierungsstelle. Nachfolgend wird der Herstellungsprozess des Datenträgers durch Verbindung der Kartenschichten mittels der Heißklebetechnik oder Kaltklebetechnik fortgesetzt.

Aus der EP 1 016 036 B1 ist ein Datenträger mit einer Antenneneinrichtung und einer Chipeinrichtung bekannt, bei der Antennenwindungen bzw. Antennenanschlüsse durch eine mittels Siebdruck oder Offsetdruck aufgebrachten leitfähigen Tinte gebildet sind. Zur Kontaktierung der Chipanschlüsse an den Antennenanschlüssen ist ein leitfähiger Kleber vorgesehen. Der Chipanschluss kann beispielsweise als ein mit Silber geladener Thermoplast ausgebildet sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Datenträger und ein Verfahren zur Kontaktierung von Chipanschlüssen an Antennenanschlüssen derart weiterzubilden, dass die Langzeitstabilität des Datenträgers, insbesondere die Langzeitstabilität der Kontaktierungsstelle, verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Veränderungsmittel vorgesehen ist, derart, dass durch Einwirkung eines externen Aktivierungsmittels oberhalb einer Schwellentemperatur zumindest teilweise die physikalische Eigenschaft des Veränderungsmittels modifiziert wird zur Bildung eines Sicherheitsmerkmals und/oder zur Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der mechanischen Haftfähigkeit desselben.

Nach der Erfindung sind das elektrisch leitende Verbindungsmittel und/oder die Antennenwindungen und/oder die Antennenanschlüsse als ein Veränderungsmittel ausgebildet, wobei die Funktion derselben mittels eines externen Aktivierungsmittels ausgelöst wird. So kann die elektrisch leitende Wirkung der Antennenanschlüsse bzw. eines gegebenenfalls zusätzlichen Verbindungsmittels unabhängig vom Datenträgeraufbau nach Fertigstellung desselben erfolgen. Durch die zeitlich nachgelagerte Einstellung der gewünschten physikalischen Eigenschaft der Antennenwindungen, der Antennenanschlüsse bzw. des elektrisch leitenden Verbindungsmittels kann der Einfluss weiterer Prozessschritte, beispielsweise des Laminiervorgangs, auf die Wirksamkeit derselben verringert werden. Darüber hinaus können das verbindungsmittel bzw. die Antennenwindungen bzw. die Antennenanschlüsse sich während der Herstellung des Datenträgers in einem anderen Aggregatszustand befinden als nach dem Aktivierungszeitpunkt. Somit kann das Aufbringen der Antennenwindungen bzw. der Antennenanschlüsse bzw. des Verbindungsmittels auf einfache Weise im flüssigen Aggregatszustand erfolgen. Durch spätere Beaufschlagung des Datenträgers mittels eines externen Aktivierungsmittels können sie in einen festen Aggregatzustand verbracht werden, in dem sie die gewünschte physikalische Eigenschaft aufweisen. Auf diese Weise kann beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit und die mechanische Haftfähigkeit aktiviert werden. Darüber hinaus kann durch Beaufschlagung des Datenträgers mittels eines externen Aktivierungsmittels das eingebrachte Mittel als Sicherheitsmerkmal deaktiviert oder aktiviert werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die in den Datenträger eingebrachten Mittel (Verbindungsmittel) als eine Suspension und/oder ein Aerosol mit einem Trägermaterial und leitfähigen Partikeln ausgebildet. Die leitfähigen Partikel sind vorzugsweise in einem Nanometer-Bereich oder in einem Mikrometer-Bereich dimensioniert. Die Veränderung der physikalischen Eigenschaften dieser Suspension kann durch Beaufschlagung derselben mittels einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere einer ultravioletten Strahlung oder Laserstrahlung oder Infrarotstrahlung erfolgen. Das vorzugsweise als auf Wasser basierende oder Lösungsmittel basierende Tinte ausgebildete Veränderungsmittel wird beispielsweise durch thermische Beaufschlagung über eine vorgegebene Schwellentemperatur die elektrische Leitfähigkeit aktiviert, so dass die Funktion der Datenträgerkarte gewährleistet ist. Alternativ kann durch thermische Beaufschlagung oberhalb einer vorgegebenen Schwellentemperatur das als Sicherheitsmerkmal dienende Veränderungsmittel zerstört werden, beispielsweise durch Veränderung eines sicherheitsrelevanten Bildes.

Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung erst mittels eines auf das Verbindungsmittel einwirkenden externen Aktivierungsmittels aktiviert wird.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Verbindungsmittel während des Herstellungsprozesses des Datenträgers auf einfache Weise in einem flüssigen oder zähflüssigen Zustand an die Kontaktierungsstelle verbracht werden kann. Erst nach Fertigstellung des Datenträgers erfolgt eine Verfestigung des Verbindungsmittels, wobei gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit desselben aktiviert wird. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine zeitliche Entkopplung zwischen dem Aufbringen des Verbindungsmittels an einer Kontaktierstelle und der gewünschten Wirkung des Verbindungsmittels, nämlich der Bereitstellung einer elektrischen Leitfähigkeit, herbeizuführen. Vorteilhaft kann hierdurch eine langlebige Kontaktwirkung eines kontaktbehafteten oder kontaktlosen Datenträgers ermöglicht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:
1 ein Schnitt durch ein Zwischenprodukt des Datenträgers mit einer Trägerfolie für die Antenne sowie einer laminierten Boden- und Deckschicht,
2 einen Schnitt durch das Zwischenprodukt, nachdem eine Ausnehmung ausgefräst worden ist, zur Aufnahme eines Chipmoduls,
3 einen Schnitt durch das Zwischenprodukt, wobei in ausgefrästen Vertiefungen in Höhe von Antennenanschlüssen ein flüssiges Verbindungsmittel aufgebracht worden ist, und
4 ein Schnitt durch einen fertig gestellten Datenträger, wobei das Verbindungsmittel durch externe thermische Strahlung in einen elektrisch leitenden Zustand verbracht worden ist.
Der erfindungsgemäße Datenträger kann als Ausweiskarte oder als Smart-Label (RFID-Tags), beispielsweise für Passagier- und Gepäckabfertigung in Flughäfen, verwendet werden. Der erfindungsgemäße Datenträger kann beispielsweise lediglich einen kontaktlos auszulesenden Chip aufweisen. Alternativ kann der erfindungsgemäße Datenträger als Dual- Interface-Karte ausgebildet sein, die ein oder mehrere kontaktlos und kontaktbehaftet betreibbare Chips enthält.
Ein kontaktbehafteter Datenträger 1 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 weist eine Antenneneinrichtung 2, eine Chipeinrichtung 3 sowie eine Bodenschicht 4 und eine Deckschicht 5 auf. Die Antenneneinrichtung 2 weist ein als Trägerfolie ausgebildetes Substrat 6 sowie auf dasselbe durch Drucken oder durch Ätzen oder durch Wickeln oder durch Sputtern oder durch Legen aufgebrachte Antenne 7 mit einer Mehrzahl von Antennenwindungen 8 und zwei endseitigen Antennenanschlüssen 9 auf. Die Antennenanschlüsse 9 können aus einem zu den Antennenwindungen 9 unterschiedlichen Material bestehen.
Die Chipeinrichtung 3 ist als Chipmodul ausgebildet, das in üblicher Weise einen Chip mit einem Vergusshügel 3' sowie Chipanschlüssen 11 aufweist. Der Chip bzw. die Chipanschlüsse 11 sind auf einem flächigen Chipträgerelement 12 angeordnet, dessen Dimension wesentlich kleiner ist als die Dimension der Trägerfolie 6. Auf einer der Antenne 7 abgewandten Seite des Chipträgerelementes 12 sind Kontaktflächen 13 angeordnet, die im Wesentlichen bündig zu einer Oberseite 14 der Deckschicht 5 verlaufen. Die Kontaktflächen 13 dienen zur Kontaktierung des Chips 10 an korrespondierende Kontakte eines Kartenlesegerätes.
Die Deckschicht 4 weist eine Aussparung zur Aufnahme des Chipmoduls 3 auf und korrespondiert in ihren Außenabmessungen zu der Trägerfolie 6 sowie der Bodenschicht 4. Ein nicht dargestellter Rand der Bodenschicht 4, der Deckschicht 5 sowie der Trägerfolie 6 verläuft rechteckförmig entsprechend der ISO-Norm 7810 bzw. 7816.
Die Herstellung des kontaktbehafteten Datenträgers 1 wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
In einem ersten Schritt wird die Antenne 7 durch Aufdrucken oder Legen auf die Trägerfolie 6 aufgebracht. Nachfolgend wird die Trägerfolie 6 auf einer der Antenne 7 abgewandten Seite mit der Bodenschicht 4 und auf einer der Antenne 7 zugewandten Seite mit der Deckschicht 5 laminiert oder kalt verklebt, siehe 1. In einem nächsten Schritt wird unter Freilegung der Antennenanschlüsse 9 eine Aussparung 15 ausgefräst zur Aufnahme des Chipmoduls 3. Im Bereich der Antennenanschlüsse 9 wird eine Mulde 16 ausgefräst, so dass eine Oberseite der Antennenanschlüsse 9 einen Boden der Mulde 16 bilden, siehe 2.
In einem weiteren Schritt wird ein elektrisch leitendes verbindungsmittel 17, das sich in einem flüssigen oder zähflüssigen Aggregatzustand befindet, in die Mulde 16 verbracht, wobei die Oberfläche des Verbindungsmittels 17 zu einer Schulter 18 der Aussparung 15 korrespondiert. Das Verbindungsmittel 17 füllt dabei die Mulde 16 vollständig aus. Befindet sich das Verbindungsmittel 17 in einem flüssigen Zustand, kann überschüssiges Verbindungsmittel 17 seitlich abgetragen werden.
Das Verbindungsmittel 17 kann als eine Suspension ausgebildet sein mit einem Trägermaterial und leitfähigen Partikeln. Vorzugsweise liegt die Dimension der leitfähigen Partikel in einem nm-Bereich. Beispielsweise kann das Verbindungsmittel 17 als eine auf Wasser basierende oder auf Lösungsmittel basierende Tinte ausgebildet sein. Alternativ kann das Verbindungsmittel auch als kollodiale Lösung ausgebildet sein. In dem eingelassenen Zustand des Verbindungsmittels 17 ist dieses noch nicht elektrisch leitfähig. Es kann jedoch insbesondere im zähflüssigen Zustand eine klebende Wirkung haben. Infolgedessen kann in einer alternativen Ausführungsform das Ausfräsen einer Mulde 16 vermieden werden.
Alternativ kann die Dimension der leitfähigen Partikel auch im μ-Bereich liegen. Alternativ können die leitfähigen Partikel auch in einem Aerosol vorliegen.
In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß 3 wird das Chipmodul 3 unter haftendem Ansatz der Chipanschlüsse 11 in die Aussparung 15 eingesetzt, wobei Kontaktflächen 13 des Chipmoduls 3 im Wesentlichen bündig zu der Oberfläche der Deckschicht 5 verlaufen. In diesem Verfahrensstadium besteht noch keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Chipanschlüssen 11 und den Antennenanschlüssen 9. Die verbindungsmittel 17 werden erst durch ein Aktivierungsmittel, nämlich durch eine thermische Strahlung 19, die auf die Verbindungsmittel 17 gerichtet ist, aktiviert und damit elektrisch leitend gemacht. In Abhängigkeit von der Konsistenz des Verbindungsmittels 17 kann zur Aktivierung eine Laserstrahlung oder auch eine ultraviolette Strahlung als Aktivierungsmittel eingesetzt werden. Die Aktivierung des Verbindungsmittels 17 wird bei Überschreiten einer ersten Schwellentemperatur, die beispielsweise in einem Bereich von 100° C liegen kann, aktiviert. Die Schwellentemperatur muss beispielsweise für eine Dauer von 15 Minuten aufrechterhalten werden. Nachfolgend hat sich das Verbindungsmittel 17 verfestigt und ist dauerhaft elektrisch leitend.
Alternativ kann das Verbindungsmittel 17 auch als Sicherheitsmerkmal dienen, in dem zumindest der Bereich des Datenträgers, in dem das Verbindungsmittel 17 positioniert ist, auf eine zweite Schwellentemperatur erwärmt wird, die oberhalb der ersten Schwellentemperatur liegt. Durch Er reichen der zweiten Schwellentemperatur mittels der thermischen Strahlung 19 wird das Verbindungsmittel 17 deaktiviert, das heißt die elektrische Leitfähigkeit des Verbindungsmittels 17 geht verloren und es weist Isolatoreigenschaften auf zwischen den Antennenanschlüssen 9 und den Chipanschlüssen 11. Eine unerwünschte Manipulation des Datenträgers wird somit erkennbar.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform des Datenträgers können verteilt innerhalb der Karte 1 eine oder mehrere flüssige Veränderungsmittel bestehend aus einer flüssigen Tinte unterschiedlichen Typs vorgesehen sein, die jeweils bei einer und/oder mehreren Schwellentemperaturen aktivierbar sind. Die als Sicherheitselement dienende flüssige Tinte kann beispielsweise in einer Mulde einer Kartenschicht positioniert sein, wobei die Mulde durch zumindest eine Deckschicht abgedichtet ist. Die Deckschicht kann beispielsweise auch als eine transparente Overlay-Schicht ausgebildet sein. Durch Überschreiten der Schwellentemperatur verändert sich die Struktur des Veränderungsmittels, so dass vorzugsweise eine versuchte Manipulation des Datenträgers optisch erkennbar ist.
Das Veränderungsmittel kann beispielsweise als eine mit Pigmenten versehene Tinte ausgebildet sein.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Verbindungsmittel und/oder das Veränderungsmittel auch in einem kontaktlosen Datenträger integriert sein, der über keine äußeren Kontaktflächen verfügt.
Das erfindungsgemäße Verbindungsmittel kann für die ganze Antenneneinrichtung und/oder nur für die Kontaktierung der Antenneneinrichtung 2 zum Chip verwendet werden.

Claims

Datenträger mit einer Antenneneinrichtung enthaltend ein Substrat und eine auf demselben angeordneten Antenne mit mindestens einer Antennenwindung und mit mindestens einem Antennenanschluss, mit einer Chipeinrichtung enthaltend einen Chip mit mindestens einem Chipanschluss, mit einem elektrisch leitenden Verbindungsmittel zur Kontaktierung des Antennenanschlusses an den Chipanschluss, dadurch gekennzeichnet, dass ein Veränderungsmittel (17) vorgesehen ist, derart, dass durch Einwirkung eines externen Aktivierungsmittels (19) oberhalb einer Schwellentemperatur zumindest teilweise die physikalische Eigenschaft des Veränderungsmittels (17) modifiziert wird zur Bildung eines Sicherheitsmerkmals und/oder zur Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der mechanischen Haftfähigkeit desselben.
Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Veränderungsmittel (17) als Verbindungsmittel zwischen dem Antennenanschluss (9) der Antenne (7) und dem Chipanschluss (11) der Chipeinrichtung (3) positioniert ist.
Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Veränderungsmittel (17) die Antennenwindungen (8) und/oder die Antennenanschlüsse (9) bildet.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Veränderungsmittel (17) aus einer Suspension und/oder einem Aerosol mit einem Trägermaterial und leitfähigen Partikeln besteht.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimension der leitfähigen Partikel in einem nm-Bereich liegt.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (19) durch elektromagnetische Strahlung, insbesondere durch ultraviolette Strahlung oder durch Laserstrahlung oder durch Infrarotstrahlung gebildet ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Veränderungsmittel (19) als eine wasserbasierende oder lösungsmittelbasierende Tinte (17) ausgebildet ist, derart, dass bei Überschreiten einer ersten Schwellentemperatur die elektrische Leitfähigkeit der Tinte (17) aktiviert und bei Überschreiten einer zweiten Schwellentemperatur, die höher ist als die erste Schwellentemperatur, die elektrische Leitfähigkeit der Tinte (17) deaktiviert wird.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (6) als eine Trägerfolie ausgebildet ist, an der die Antenneneinrichtung (2) und gegebenenfalls die Chipeinrichtung (3) haftend angebracht ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Chipeinrichtung (3) als ein Chipmodul ausgebildet ist, das über eine an einer zur Oberseite einer Deckschicht (5) des Datenträgers (1) bündig verlaufende Kontaktfläche (13) verfügt.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Veränderungsmittel (17) durch eine Mehrzahl von unterschiedlichen Tinten mit jeweils unterschiedlicher materieller Zusammensetzung und/oder Aktivierungseigenschaften gebildet ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das veränderungsmittel (17) als eine kollodiale Lösung ausgebildet ist.
Verfahren zur Kontaktierung einer Antenneneinrichtung (2) mit einer Chipeinrichtung (3) in einem Datenträger (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein elektrisch leitendes Verbindungsmittel (17) auf Antennenanschlüssen (9) der Antenneneinrichtung (2) und/oder auf Chipanschlüssen (11) der Chipeinrichtung (3) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung erst mittels eines auf das Verbindungsmittel (17) einwirkenden externen Aktivierungsmittels (19) aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antenne (7) auf eine Trägerfolie (6) durch Drucken oder Legen oder Aufätzen aufgebracht wird, dass die Trägerfolie (6) auf einer der Antenneneinrichtung (2) abgewandten Seite mit einer Bodenschicht (4) und auf einer der Antenneneinrichtung (2) zugewandten Seite mit einer Deckschicht (5) verbunden wird, dass zumindest im Bereich der Antennenanschlüsse (9) eine Mulde (16) gebildet wird, in die nachfolgend das flüssige oder zähflüssige Verbindungsmittel (17) eingebracht wird, dass die Chipanschlüsse (11) der Chipeinrichtung (3) unter Anlage an das haftende Verbindungsmittel (17) an die Antennenanschlüsse (9) angebracht werden und dass später die elektrisch leitende Wirkung des Verbindungsmittels (17) durch Beauf schlagung eines externen Aktivierungsmittels (19) aktiviert wird.
Verwendung eines Verbindungsmittels (17) in einem Datenträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als ein flüssiges Sicherheitselement, das zwischen zwei Schichten (6, 5) des Datenträgers (1) in einer Mulde (16) positioniert ist und das nach Überschreiten einer Schwellentemperatur verfestigt wird.