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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Modul, welches eine Kontaktschnittstelle,
einen integrierten Schaltkreis und ein Display umfasst, sowie einen
portablen Datenträger mit einem solchen Modul. Die Erfindung
betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden
Moduls und eines entsprechenden Datenträgers.
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Portable
Datenträger, insbesondere in Form von Chipkarten, Schlüsselanhänger
oder Karten-Token, mit einem Display werden als Ausweiskarten, Kreditkarten,
Telefonkarten oder dergleichen sowie als so genannte "elektronische
Geldbörsen" für den bargeldlosen Zahlungsverkehr
eingesetzt.
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Es
hat sich gezeigt, dass ein Aufbau von Chipkarten mit Display im
Mehrlagenverfahren, bei welchem mehrere Lagen von Kunststofffolien
unter Druck und Hitze zu einem Kartenkörper zusammengefügt
werden, technisch aufwändig und kostenintensiv ist. Die
Funktionsschichten des Displays müssen dabei während
des Produktionsprozesses in die jeweiligen Lagen eingefügt
werden und sind demnach einer hohen Druckbelastung ausgesetzt, welche
das Display bereits bei der Herstellung beschädigen oder
gar zerstören kann.
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Die
DE 102 10 606 A1 beschreibt
ein Displaymodul, bei welchem unmittelbar auf ein Displaysubstrat
ein Ansteuerchipmodul aufkontaktiert ist. Das Ansteuerchipmodul
beinhaltet dabei die Ansteuerelektronik zum Ansteuern der einzelnen
Elemente des Displays. Der Ansteuerchip ist auf einer Leiterbahnanordnung
aufkontaktiert und mit einer Vergussmasse vor Umwelteinflüssen
und mechanischen Beanspruchungen geschützt. Das Displaymodul
kann als Steckmodul ausgebildet sein, welches von einem Nutzer in
die Chipkarte eingesetzt und daraus entfernt werden kann. Eine Einrichtung,
mittels derer ein integrierter Schaltkreis der Chipkarte mit dem
Displaymodul elektronisch kontaktiert werden kann, muss in der Chipkarte
separat vorgesehen werden.
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Die
EP 1 411 467 A1 beschreibt
eine Chipkarte, die außerhalb einer Hauptbiegelinie der
Chipkarte eine gemeinsame Kavität für ein Chipmodul und
ein Display besitzt, wobei das Chipmodul eine Kontaktschnittstelle
und einen damit kontaktierten integrierten Schaltkreis umfasst.
Das Chipmodul und das Display sind elektronisch miteinander verbunden und
können zu einem einheitlichen Modul vergossen sein, welches
dann als ein Bauelement in die gemeinsame Kavität der Chipkarte
eingesetzt wird. Dabei ist die elektronische Kontaktierung von Display und
integriertem Schaltkreis bereits in dem einheitlichen Modul ausgebildet.
Wegen seiner räumlichen Ausdehnung ist vor allem das einheitliche
Modul, zu welchem Chipmodul und Display vergossen sind, trotz seiner
Anordnung außerhalb der Hauptbiegelinie der Chipkarte weiterhin
anfällig für eine Beschädigung durch
Biegebelastungen, die auf die Chipkarte wirken.
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Es
ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum kostengünstigen Herstellen eines robusten portablen
Datenträgers mit einem Display vorzuschlagen sowie ein
dazu geeignetes Modul mit Display und einen geeigneten Datenträger
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Modul, einen Datenträgerkörper
und einen Datenträger sowie durch Verfahren zur Herstellung
des Moduls, des Datenträgerkörpers und des Datenträgers
mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Demnach
umfasst ein erfindungsgemäßes Modul zum Einsetzen
in einen Datenträgerkörper eine Kontaktschnittstelle
mit einer Kontaktfläche, zumindest einen integrierten Schaltkreis
und eine Anzeigeeinrichtung mit einer Anzeigefläche, wobei
die Kontaktschnittstelle, der zumindest eine Schaltkreis und die
Anzeigeeinrichtung miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß sind
die Kontaktschnittstelle und die Anzeigeeinrichtung in dem Datenträgerkörper
derart anordnbar, dass die Kontaktfläche der Kontaktschnittstelle
und die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung in entgegengesetzte
Richtungen weisen. Die Kontaktschnittstelle, der zumindest eine Schaltkreis
und die Anzeigeeinrichtung können auf vielfältige
Weise miteinander zu dem Modul verbunden werden, wobei die Verbindung
mechanischer und/oder elektronischer Art sein kann, wesentlich ist dabei
nur, dass diese Einzelkomponenten des Moduls nicht mehr separat
vorliegen.
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Bei
der Kontaktschnittstelle ist es alternativ möglich, daß diese
auf der Kartenoberfläche keine Kontaktflächen
aufweist. Anstatt der Kontaktfläche kann eine Abdeckplatte
vorhanden sein. Damit kann das Modul beliebig auf oder in der Karte
platziert werden. Falls die Kontaktschnittstelle Kontaktflächen hat,
dann muß das Modul in der Position platziert werden, die
von einer Norm, z. B. der ISO 7816 vorgegeben ist.
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Ein
erfindungsgemäßer flächiger Datenträgerkörper
zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Moduls besitzt
demnach eine durchgehende Öffnung oder eine Kavität,
in welche das Modul derart einsetzbar ist, dass die Kontaktschnittstelle
und die Anzeigeeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten
des Datenträgerkörpers angeordnet sind und die
Kontaktfläche der Kontaktschnittstelle und die Anzeigefläche der
Anzeigeeinrichtung eines eingesetzten Moduls in entgegengesetzte
Richtungen weisen.
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Dementsprechend
umfasst ein erfindungsgemäßer portabler Datenträger
einen erfindungsgemäßen Datenträgerkörper
und ein in die durchgängige Öffnung des Datenträgerkörpers
derart eingesetztes erfindungsgemäßes Modul, dass
die Kontaktschnittstelle und die Anzeigeeinrichtung auf gegenüberliegenden
Seiten des Datenträgerkörpers angeordnet sind
und die Kontaktfläche der Kontaktschnittstelle und die
Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung in entgegengesetzte
Richtungen weisen.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen
des Moduls werden demnach die Kontaktschnittstelle, der zumindest
eine integrierte Schaltkreis und die Anzeigeeinrichtung miteinander zu
einem Modul verbunden, welches derart in dem Datenträgerkörper
anordnbar ist, dass die Kontaktfläche der Kontaktschnittstelle
und die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung in entgegengesetzte
Richtungen weisen. Dabei ist es einerseits möglich, dass
das Modul bereits vor dem Einsetzen in die Öffnung des Datenträgerkörpers
eine feste, definierte Form aufweist, gemäß der
die Anzeigeeinrichtung und die Kontaktschnittstelle an gegenüberliegenden
Seiten des Moduls angeordnet sind. Andererseits ist es möglich,
dass die Einzelkomponenten des Moduls flexibel oder bewegbar verbunden
sind und die gegenüberliegenden Seiten des Moduls erst
durch das Einsetzen des Moduls in die Öffnung des Datenträgerkörpers
definiert werden. D. h., das Modul besitzt vor dem Einsetzen in
die Öffnung noch eine variable, veränderbare Form,
die es jedoch gestattet, das Modul in der Weise in die Öffnung
des Datenträgerkörpers einzusetzen, dass die Kontaktschnittstelle
und die Anzeigeeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten
des Datenträgerkörpers angeordnet sind und die Kontaktfläche
der Kontaktschnittstelle und die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung
in entgegengesetzte Richtungen weisen.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen
des Datenträgerkörpers zum Aufnehmen der Kontaktschnittstelle,
des zumindest einen integrierten Schaltkreises und der Anzeigeeinrichtung
in der Öffnung des Datenträgerkörpers
wird die Öffnung als durchgängige, sich vollständig
durch den Datenträgerkörper hindurch erstreckende Öffnung derart
ausgebildet, dass die Kontaktschnittstelle und die Anzeigeeinrichtung
auf gegenüberliegenden Seiten des Datenträgerkörpers
anordnbar sind und die Kontaktfläche der angeordneten Kontaktschnittstelle und
die Anzeigefläche der angeordneten Anzeigeeinrichtung dann
in entgegengesetzte Richtungen weisen.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen
des Datenträgers wird ein erfindungsgemäßer
flächiger Datenträgerkörper mit durchgängiger Öffnung
sowie eine Kontaktschnittstelle, zumindest ein integrierter Schaltkreis
und eine Anzeigeeinrichtung bereitgestellt. Die Kontaktschnittstelle,
der zumindest eine integrierte Schaltkreis und die Anzeigeeinrichtung
werden miteinander verbunden und in der Öffnung des Datenträgerkörpers
derart angeordnet, dass die Kontaktschnittstelle und die Anzeigeeinrichtung
auf gegenüberliegenden Seiten des Datenträgerkörpers
so angeordnet sind, dass die Kontaktfläche der Kontaktschnittstelle
und die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung in entgegengesetzte Richtungen
weisen.
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Mit
Hilfe der beschriebenen Verfahren kann in effektiver und kostengünstiger
Weise ein robuster portabler Datenträger mit einer Anzeigeeinrichtung hergestellt
werden. Die Ausgestaltung des Moduls erlaubt die beschriebene vorteilhafte
Anordnung der Bauteile in der Öffnung des Datenträgerkörpers.
Dadurch sind die Bauteile vor Druck- und Biegebelastungen gut geschützt,
da das in die Öffnung des Datenträgerkörpers
eingesetzte Modul eine sehr kompakte Form annimmt. Sensible Bauteile
sind im Innern des Datenträgerkörpers verborgen
und die Ausbreitung des Moduls in der Fläche ist minimiert.
Auf diese Weise können vor allem die Auswirkungen von Biegebelastungen
auf das Modul gering gehalten werden. Das Modul kann aus Standardkomponenten oder
speziellen Bauteilen zusammengestellt und als Halbzeug unabhängig
von dem Datenträgerkörper hergestellt werden.
Das gleiche gilt für den Datenträgerkörper.
Die beschriebene Anordnung von Anzeigeeinrichtung und Kontaktschnittstelle
auf gegenüberliegenden Seiten des Datenträgerkörpers
erlaubt es zudem, dass die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung
leicht abgelesen werden kann, während der Datenträger über
die Kontaktschnittstelle von einem entsprechend eingerichteten Kontakt-Lesegerät
kontaktiert wird.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform ist das Modul als eine flexible
Leiterplatte ausgebildet, auf der die Kontaktschnittstelle, der
zumindest eine integrierte Schaltkreis und die Anzeigeeinrichtung
angeordnet und elektronisch miteinander verbunden sind. Aufgrund
der flexiblen Form des Moduls kann es zum Einsetzen in verschiedene
Datenträgerkörper verwendet werden, wobei die
endgültige Form des Moduls erst beim Einsetzen definiert
wird.
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Es
ist auch möglich, das Modul mittels eines Vergussmaterials
derart auszugießen, dass die Kontaktschnittstelle und die
Anzeigeeinrichtung derart auf einander gegenüberliegenden
Seiten des vergossenen Moduls angeordnet sind, dass das Modul in der
oben beschriebenen Weise in den Datenträgerkörper
eingesetzt werden kann. Das Modul erhält somit seine definierte
Form und kann auf einfachem Weg in eine entsprechend ausgeformte Öff nung
eines Datenträgerkörpers eingesetzt werden. Eine
derartige Formgebung des Moduls kann auch durch geeignetes Verkleben
oder Verlöten der Leiterplatte erreicht werden.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform umfasst das Modul zwei Leiterplatten,
die elektronisch miteinander verbunden sind. Auf der ersten Leiterplatte
ist die Kontaktschnittstelle angeordnet, auf der zweiten Leiterplatte
die Anzeigeeinrichtung. Auf diese Weise ist es möglich,
das Modul aus Standardkomponenten herzustellen, die dann nur noch
geeignet elektronisch miteinander verbunden werden müssen.
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Das
Modul kann genau einen integrierten Schaltkreis enthalten, der dann
auf der ersten Leiterplatte angeordnet ist, wenn z. B. ein Standardchipmodul
mit einer Kontaktschnittstelle und/oder einer Kontaktlosschnittstelle
und einem mit dieser Schnittstelle kontaktierten und vergossenen
integrierten Schaltkreis auf einer ersten Leiterplatte und ein gewöhnliches
Display als Anzeigeeinrichtung auf einer zweiten Leiterplatte verwendet
werden, wobei das Display über den einen integrierten Schaltkreis
des Chipmoduls angesteuert wird. Als Kontaktlosschnittstelle könnte
man auf einer oder beiden Leiterplatten auch eine Antenne integrieren.
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Andererseits
kann das Modul auch zumindest zwei integrierte Schaltkreise umfassen,
beispielsweise zusätzlich einen separaten zur Ansteuerung
der Anzeigeeinrichtung und/oder einen Kryptochip oder dergleichen.
Die Schaltkreise können sowohl auf der ersten Leiterplatte
als auch auf der zweiten Leiterplatte oder ausschließlich
auf einer der beiden Leiterplatten angeordnet sein. In einer solchen Ausgestaltung
ist es möglich, ein Modul an die speziellen Anforderungen
eines herzustellenden Datenträgers anzupassen.
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Neben
den integrierten Schaltkreisen können sich auf einer oder
beiden Leiterplatten auch zusätzliche passive Bauelemente,
wie z. B. Kondensatoren befinden.
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Die
beiden Leiterplatten können auf vielfältige Weise
elektronisch miteinander verbunden werden, beispielsweise mittels
einer die beiden Leiterplatten kontaktierenden anisotropen Kontaktleiste. Es
ist auch möglich, ein Drahtgitter mit den beiden Leiterplatten
zu verbinden, beispielsweise durch Verlöten, Verkleben
oder Verschweißen, wobei dann das Drahtgitter die elektronische
Verbindung zwischen den beiden Leiterplatten herstellt. Das Drahtgitter
besteht aus mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Drähten,
die sich gegenseitig nicht berühren. Schließlich
können die beiden Leiterplatten mittels Bond-Drähten
elektronisch verbunden werden.
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Andere
Arten der Verbindung der beiden Leiterplatten sind gleichfalls möglich.
Zumindest eine der beiden Leiterplatten kann als flexible Leiterplatte ausgebildet
werden. Diese flexible Leiterplatte kann dann mit der anderen Leiterplatte
mittels Verlöten, Verkleben oder Verschweißen
oder auf eine andere geeignete Weise elektronisch und/oder mechanisch verbunden
werden.
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Die
integrierten Schaltkreise in dem Modul sind in der Regel dadurch
vor eventuell schädigendem Lichteinfall geschützt,
dass sie in dem Modul zwischen der Kontaktschnittstelle und der
Anzeigeeinrichtung angeordnet sind. In den Fällen, in denen die
Schaltkreise an einer anderen Stelle angeordnet sind, z. B. auf
der gleichen Seite einer Leiterplatte wie die Anzeigeeinrichtung
und neben derselben oder auf der Seite der Leiterplatte gegenüber
der Anzeigeeinrichtung, jedoch nicht verdeckt durch die Anzeigeeinrichtung,
können die Schaltkreise mit zusätzlichen Einrichtungen
vor Lichteinfall ge schützt werden. Es ist z. B. möglich,
die Schaltkreise mittels eines Lichtschutz-Vergussmaterials zu vergießen
oder die Leiterplatte an der entsprechenden Stelle auf der Seite gegenüber
den Schaltkreisen mit einer Lichtschutzschicht, z. B. einer dünnen
Kupferschicht, zu überziehen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Modul Vergussmaterial derart
angeordnet, dass die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte voneinander
beabstandet und/oder räumlich zueinander angeordnet in
dem Datenträgerkörper anordnbar sind. D. h., das
Vergussmaterial bestimmt nicht notwendig die endgültige
Form des Moduls, solange dieses nicht in die Öffnung des
Datenträgerkörpers eingesetzt ist, sondern wirkt
als formgebend für das Modul erst in dem Moment, in dem
das Modul tatsächlich in die Öffnung eingesetzt
wird. Es ist z. B. möglich, jeweils die Seite der ersten
und/oder zweiten Leiterplatte, die der Kontaktschnittstelle bzw.
der Anzeigeeinrichtung gegenüberliegt, mit Vergussmaterial
zu vergießen und dieses geeignet plan zu formen. Neben
einem Schutz für die eventuell vergossenen integrierten
Schaltkreise, die auf den jeweiligen Leiterplatten angeordnet sind,
können so die beiden Leiterplatten beim Einsetzen in die Öffnung
des Datenträgerkörpers beabstandet werden, indem
die jeweiligen Vergussmaterialien aneinander stoßen bzw.
ein Vergussmaterial auf einer Leiterplatte an die nicht vergossene
andere Leiterplatte stößt. Das Modul erreicht
dadurch, wenn es in die Öffnung eingesetzt wird, im Wesentlichen
die gleiche Dicke wie der Datenträgerkörper.
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Um
dem Modul schon vor dem Einsetzen in die Öffnung des Datenträgerkörpers
seine endgültige Form zu geben, kann das Vergussmaterial
entsprechend in dem Modul ausgeformt und mit den Komponenten im
Modul verbunden werden. Es ist z. B. möglich, die beiden
vorstehend beschriebenen vergossenen Seiten der beiden Leiterplatten
miteinander zu verkleben oder eine nicht vergossene Leiterplatte
mit dem Vergussmaterial auf der anderen, vergossenen Leiterplatte
zu verkleben. Dabei ist die nicht vergossene Leiterplatte vorzugsweise
flexibel ausgebildet, so dass sie sich der Form des Vergussmaterials
auf der anderen Leiterplatte anpassen kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist das Vergussmaterial in einem vergossenen
Modul oder in einem in dem Datenträgerkörper angeordneten
Modul zwischen der Kontaktschnittstelle und der Anzeigeeinrichtung
stufenförmig ausgebildet. Dementsprechend ist die durchgehende Öffnung
in dem Datenträgerkörper komplementär
dazu ebenfalls stufenförmig ausgebildet. Auf diese Weise
wird das Fixieren des Moduls in der Öffnung erleichtert,
wenn das Modul z. B. in die Öffnung geklebt wird. Die Stufen
können hierbei als Klebeflächen dienen.
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In
dem Datenträgerkörper kann zusätzlich auf
einer der Stufen eine Kontaktlos-Schnittstelle, z. B. in Form einer
Antennenspule, aufgebracht sein, beispielsweise aufgedruckt. Das
Modul besitzt dann auf einer der Leiterplatten mindestens einen
Kontakt zum Kontaktieren der Kontaktlos-Schnittstelle beim Einsetzen
des Moduls in die Öffnung des Datenträgerkörpers.
Ein Schaltkreis des Moduls kann dadurch auch kontaktlos mit einem
entsprechenden Lesegerät kommunizieren und der Datenträger
wird zum Dual-Interface-Datenträger. Falls die Kontaktflächen
an der Position einer Norm, z. B. ISO 7816 fehlen,
dann wird der Datenträger nicht zu einem Dual-Interface-Datenträger,
weil dann nur eine Kontaktlosschnittstelle vorhanden ist.
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Das
Modul kann weiterhin eine Eingabeeinrichtung, z. B. einen Knopf,
zum manuellen Eingeben von Daten umfassen. Die Eingabeeinrichtung
ist mit dem zumindest einen Schaltkreis und der Anzeigeeinrichtung
elektronisch verbunden und die Eingabeeinrichtung und die Anzeigeeinrichtung
sind in dem Datenträgerkörper derart anordnbar,
dass die Eingabeeinrichtung und die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung
in die gleiche oder in eine unterschiedliche Richtung weisen. Durch
Betätigen der Eingabeeinrichtung kann ein Nutzer des Datenträgers
eine Funktionalität des Datenträgers anstoßen,
z. B. das Erzeugen eines Einmal-Passworts. Es ist dann zweckmäßig,
dass die Anzeigeeinrichtung gleichzeitig eingesehen werden kann,
z. B. zum Lesen des generierten Einmal-Passworts, ohne den Datenträger dazu
umwenden zu müssen.
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Vorzugsweise
umfasst das Modul auf einer der Leiterplatten Kontakte zum Kontaktieren
von Batterieanschlüssen einer in den Datenträgerkörper
vorzugsweise integrierten Batterie, wobei die Anschlüsse
der Batterie in die durchgängige Öffnung des Datenträgerkörpers
hineinragen. Auf diese Weise können die integrierten Schaltkreise
und die Anzeigeeinrichtung und andere elektronische Einheiten, z.
B. ein Fingersensor auch unabhängig von einem Lesegerät,
welches den Datenträger mit Energie versorgen kann, über
die Batterie betrieben werden.
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Beim
Verfahren zum Herstellen des Datenträgers können
die Kontaktschnittstelle, der zumindest eine Schaltkreis und die
Anzeigeeinrichtung in Form eines vorstehend beschriebenen Moduls
wie beschrieben in die Öffnung des Datenträgerkörpers eingesetzt
werden, d. h. insbesondere, dass diese Einzelkomponenten vor dem
Anordnen in der Öffnung des Datenträgerkörpers
verbunden werden. Es ist gleichfalls möglich, dass eine
Einzelkomponente, beispielsweise eine auf einer Leiterplatte angeordnete
Anzeigeeinrichtung, zuerst in der Öffnung angeordnet wird
und dann erst mit einer anderen Einzelkomponente, z. B. einem auf
einer anderen Leiterplatte angeordneten Chipmodul mit Kontaktschnittstelle,
verbunden wird, wonach schließlich auch die andere Einzelkomponente
in der Öffnung angeordnet wird. Auf diese Weise kann in
manchen Fällen die Qualität der Verbindung zwischen
den Komponenten des Moduls und dem Datenträgerkörper
verbessert werden.
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Der
Datenträger kann auf der Seite des Datenträgerkörpers,
auf der die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung angeordnet
ist, mit einer Schutzschicht überzogen werden, um die Anzeigeeinrichtung
und gegebenenfalls auch die vorstehend beschriebene Eingabeeinrichtung
zu schützen.
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Als
Kontaktschnittstelle eignet sich z. B. ein Kontaktfeld gemäß ISO/IEC
7816 oder eine USB-Schnittstelle. Als Kontaktlosschnittstelle
eignet sich z. B. eine Antenne. Bei der Kontaktlosschnittstelle
befindet sich an der Stelle der Kontaktflächen eine Abdeckung,
z. B. ein Tape, auf dem sich z. B. eine optische Darstellung eines
Firmenlogos befinden kann. Als Anzeigeeinrichtung eignet sich z.
B. ein Display oder eine LED oder ein Feld von LEDs. Der Datenträgerkörper
kann die Maße einer Chipkarte gemäß ISO/IEC
7816 besitzen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beispielhaft beschrieben. Darin zeigen:
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1 einen
Querschnitt einer ersten Ausgestaltung einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Moduls, eingesetzt in
eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Datenträgerkörpers;
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2A einen
Querschnitt einer zweiten Ausgestaltung der ersten Ausführungsform
des Moduls, eingesetzt in eine zweite Ausgestaltung des Datenträgerkörpers;
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2B den
Datenträgerkörper aus 2A im
Querschnitt ohne das eingesetzte Modul;
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2C den
Datenträgerkörper aus 2B in
Draufsicht;
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3 einen
Querschnitt einer ersten Ausgestaltung einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Moduls, eingesetzt in eine
dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Datenträgerkörpers;
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4 einen
Querschnitt einer zweiten Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform
des Moduls;
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5 einen
Querschnitt einer dritten Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform
des Moduls;
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6 einen
Querschnitt einer vierten Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform
des Moduls;
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7A einen
Querschnitt einer fünften Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform
des Moduls;
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7B das
Modul aus 7A in Untersicht;
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8 einen
Querschnitt einer sechsten Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform
des Moduls; und
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9 einen
Querschnitt einer siebten Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform
des Moduls.
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Mit
Bezug auf 1 umfasst eine erste Ausgestaltung
eines Moduls 10 eine Kontaktschnittstelle 20,
integrierte Schaltkreise 30 und 30', eine Anzeigeeinrichtung 40,
hier in Form eines Displays, mit Anzeigefläche 42 und
eine Eingabeeinrichtung 50 in Form eines Eingabeknopfs,
wobei die Eingabeeinrichtung 50 im Prinzip optional ist.
Diese Bauteile sind auf einer flexiblen Leiterplatte 60 angeordnet
und miteinander elektronisch zu dem Modul 10 verbunden. Die
flexible Leiterplatte 60 kann beispielsweise mittels einer
Polyimidfolie hergestellt werden, die das Ausbilden von besonders
feinen Kupferbahnen erlaubt. Die Schaltkreise 30 und 30' sind
mittels Bond-Drähten 32 mit den Kontaktflächen 22 der
Kontaktschnittstelle 20 kontaktiert. Es ist genauso möglich,
die Schaltkreise 30, 30' mittels des so genannten flip-chip-Verfahrens
mit der Leiterplatte elektrisch zu verbinden. Die elektrisch leitfähigen
Verbindungen der Bauelemente können durch Drahtbonden oder Löten,
z. B. durch sog. solderbumps, oder andere geeignete elektrische
leitfähige Verbindungen hergestellt werden. Das Modul 10 ist
mittels eines Vergussmaterials 70 vergossen, wodurch das
Modul 10 derart ausgeformt ist, dass die Kontaktflächen 22 der Kontaktschnittstelle 20 und
die Anzeigefläche 42 des Displays 40 in
entgegengesetzte Richtungen weisen.
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Das
Modul 10 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
in eine durchgängige Öffnung 120 eines
flächigen Datenträgerkörpers 110 eingesetzt, welche
nach dem Einsetzen des Moduls 10 mit Vergussmaterial 72,
wie in 1 gezeigt, vergossen worden ist. Grundsätzlich
kann das Modul auch in eine Kavität eingesetzt werden,
die ausgefräst wird oder durch ein entsprechendes Herstellungsverfahren
des Kartenkörpers hergestellt wird. Als Datenträger 100 wird
der Datenträgerkörper 110 mit eingesetztem
Modul 10 bezeich net. Die Öffnung 120 ist
in den Datenträgerkörper 110 gefräst.
Es ist auch möglich, die Öffnung 120 beim
Bilden des Datenträgerkörpers 110 mittels
Spritzgießens auszusparen. Die Seite des Datenträgerkörpers 110,
auf der das Display 40 angeordnet ist, ist mit einer transparenten Schutzfolie 130 überzogen,
um das Display 40 und den Knopf 50 zusätzlich
zu schützen. Die Folie 130 kann aber auch fehlen.
Die Schutzfolie 130 kann auch ein Teil des Datenträgerkörpers 110 sein
und eine Öffnung 120 aufweisen. Das Modul 10 weist eine
derartige Dicke auf, dass das Display 40 und der Knopf 50 auf
der einen Seite des Datenträgerkörpers 110 plan
mit demselben abschließen und die Kontaktflächen 22 der
Kontaktschnittstelle 20 auf der anderen Seite des Datenträgerkörpers 110 leicht
aus demselben herausragen, um von entsprechenden Gegenkontakten
eines Kontakt-Lesegeräts (nicht gezeigt) zuverlässig
kontaktiert werden zu können.
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Der
integrierte Schaltkreis 30 steuert den Datenträger 100 und
ist eingerichtet, über die Kontaktschnittstelle 20 Daten
mit einem externen Kontakt-Lesegerät auszutauschen und
zu verarbeiten. Der Schaltkreis 30' steuert das Display 40.
Es ist gleichfalls möglich, dass der Schaltkreis 30 das
Steuern des Displays 40 mit übernimmt, wodurch
auf den Schaltkreis 30' verzichtet werden kann. Die Schaltkreise 30 und 30' müssen
nicht bei den Kontaktflächen 22 liegen, sie können
sich auch beim Display 40 befinden. Die Elektronik kann
aber auch in der Weise vereinfacht werden, dass das Display 40 ausschließlich
von einem Kontakt-Lesegerät über die Kontaktschnittstelle 20 angesteuert
wird. Auch eine so genannte "discrete component", also ein Bauteil,
welches nur aus einem Schaltkreis besteht, wird im Rahmen dieser
Erfindung als integrierter Schaltkreis bezeichnet, z. B. ein LED.
Zudem ist es möglich, dass ein oder mehrere weitere integrierte
Schaltkreise, also auch "discrete components", auf der flexiblen Leiterplatte 60 angeordnet
werden, bei spielsweise ein Kryptochip, der speziell zum Entschlüsseln
und Verschlüsseln von Daten eingerichtet ist.
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Die
Kontaktschnittstelle 20 ist als Kontaktfeld nach ISO/IEC
7816 ausgebildet. Eine andere Ausgestaltung der Kontaktschnittstelle 20 ist
möglich.
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Der
Eingabeknopf 50 dient zur manuellen Eingabe von Daten in
den Datenträger 100. Dazu ist der Knopf 50 mit
dem integrierten Schaltkreis 30 und dem Display 40 über
die Leiterplatte 60 verbunden. Durch das Betätigen
des Knopfs 50 kann ein Nutzer des Datenträgers 100 beispielsweise
das Generieren eines Einmalpassworts in dem Schaltkreis 30 und das
Anzeigen des generierten Einmalpassworts auf dem Display 40 veranlassen.
Weitere oder alternative Funktionen des Datenträgers 100 können
mittels des Knopfs 50 abrufbar sein. Es ist möglich,
dass als Eingabeeinrichtung 50 eine Mehrzahl von Knöpfen oder
dergleichen vorgesehen sind. Der Knopf 50 ist in dem Modul 10 auf
derselben Seite wie das Display 40, also gegenüber
der Kontaktschnittstelle 20, angeordnet. Auf diese Weise
kann der Nutzer das Display 40 betrachten, während
er den Knopf 50 betätigt. Die Anordnung des Displays 40 in
der beschriebenen Weise, also auf der der Kontaktschnittstelle 20 gegenüberliegenden
Seite des Moduls 10, ermöglicht es z. B., das
Display 40 abzulesen, während der Datenträger 100 mit
einem geeignet eingerichteten Kontakt-Lesegerät (nicht
gezeigt), z. B. einem Chipkartenleser, kontaktiert ist.
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In 2A ist
eine zweite Ausgestaltung der ersten Ausführungsform des
Moduls 10 mit einer flexiblen Leiterplatte 60 gezeigt.
Die 2B und 2C zeigen
den entsprechenden Datenträgerkörper 110 ohne
das Modul 10, wobei 2B einen Querschnitt
entlang der Linie B-B des in 2C in Draufsicht
dargestellten Datenträgerkörpers 110 zeigt.
Bauteile, die identisch sind mit den in 1 beschriebenen
Bauteilen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden
hier und im Folgenden nicht mehr näher beschrieben. Das
Vergussmaterial 70 ist in der in 2A illustrierten
Ausgestaltung stufenförmig ausgebildet. Dementsprechend besitzt
auch die durchgehende Öffnung 120 (2B) im
Datenträgerkörper 110 eine stufenförmige
Gestalt. Das Modul 10 wird in die Öffnung 120 geklebt,
wobei die Stufen 150 der Öffnung 120 als
Klebestellen dienen. Auf diese Weise kann ein guter Kompromiss zwischen
der Biegsamkeit des Datenträgerkörpers 110 und
der Zuverlässigkeit der Verbindung des Moduls 10 mit
dem Datenträgerkörper 110 erreicht werden.
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Der
Datenträger 100 umfasst weiterhin eine Energiequelle,
z. B. eine Batterie 140, die in Form einer Flachbatterie
in den Datenträgerkörper 110 integriert
ist oder ein entsprechend großer Kondensator. Batterieanschlüsse 142 ragen
in die Öffnung 120 derart hinein, dass sie von
entsprechenden Kontakten 62 auf der flexiblen Leiterplatte 60 kontaktiert
werden. Ein weiterer Kontakt 64 auf der Leiterplatte 60 kontaktiert
eine Kontaktlos-Schnittstelle 160, die in Form einer Antennenspule
auf eine der Stufen 150 der Öffnung 120 aufgebracht
worden ist und ihrerseits einen Gegenkontakt 162 aufweist
(2C). Für eine Kontaktlosschnittstelle
werden zwei Kontakte benötigt.
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3 zeigt
eine erste Ausgestaltung einer zweiten Ausführungsform
des Moduls 10, eingesetzt in einen Datenträgerkörper 110 gemäß einer
dritten Ausgestaltung. Die durchgängige Öffnung 120 des Datenträgerkörpers 110 ist,
wie vorstehend in den 2A–2C illustriert,
stufenförmig ausgebildet. Das Modul 10 umfasst
zwei Leiterplatten 60' und 60''. Die Leiterplatten 60', 60'' können
z. B. aus FR4-Material (mit Epoxidharz gebundenes Glasfasergewebe)
hergestellt sein, solange sie eine gewissen Steifigkeit aufweisen
sollen und nicht allzu flexibel sein müssen. Zur Herstellung
einer flexiblen Leiterplatte kann, wie vorstehend beschrieben, z.
B. eine Polyimidfolie herangezogen werden. Auf der ersten Leiterplatte 60' ist
z. B. die Kontaktschnittstelle 20 aufgebracht, auf der
zweiten Leiterplatte 60'' die integrierten Schaltkreise 30 und 30' und
das Display 40. Die Leiterplatten 60' und 60'' sind
z. B. mittels einer anisotropen Kontaktleiste 200 elektronisch
miteinander kontaktiert, wobei alternativ zur anisotropen Kontaktleiste 200 auch
eine Silberpaste verwendet werden kann. Dabei ist die Leiterplatte 60'' mit
dem Datenträgerkörper 110 auf einer zweiten
Stufe der Öffnung 120 in einem ersten Schritt
und die Leiterplatte 60' auf einer ersten Stufe der Öffnung 120 in
einem zweiten Schritt verklebt.
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Eine
solche Ausführungsform des Moduls 10 mit zwei
miteinander elektronisch verbundenen Leiterplatten 60 und 60' kann
auch mittels eines Standardchipmoduls und/oder eines Standarddisplaymoduls,
z. B. eines LED-Moduls gebildet sein, die mittels der Kontaktleiste 200 oder
einer anderen geeigneten Verbindungseinrichtung, wie sie nachstehend
beispielhaft mit Bezug auf die 4 bis 7B dargestellt
werden, elektronisch verbunden sind. Dabei umfasst das Standardchipmodul
auf der ersten Leiterplatte 60' einen mit der Kontaktschnittstelle 20 kontaktierten
und dann vergossenen integrierten Schaltkreis 30 und das
Standarddisplaymodul auf der zweiten Leiterplatte 60'' außer
dem Display 40 z. B. noch den integrierten Schaltkreis 30' zum
Ansteuern der Anzeigeelemente des Displays 40.
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Mit
Bezug auf 4 umfasst das Modul 10 gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform wieder
zwei Leiterplatten 60' und 60''. Auf die Leiterplatte 60' sind
die Kontaktschnittstelle 20 und die integrierten Schaltkreise 30 und 30' aufgebracht,
welche mittels eines ersten Vergussmaterials 70' vergossen
sind. Auf der zweiten Leiterplatte 60'' ist in dieser Ausgestaltung
lediglich das Display 40 angeordnet. Die Leiterplatten 60' und 60'' sind
mittels eines Drahtgitters 210 elektronisch miteinander
verbunden. Dabei ist das Drahtgitter seinerseits mit einem zweiten
Vergussmaterial 70'' teilweise vergossen und mit den Leiterplatten 60', 60'' mittels
eines leitfähigen Klebers verklebt. Es ist auch möglich,
die Leiterplatten 60' und 60'' mit dem Drahtgitter 210 zu verlöten
oder zu verschweißen.
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5 zeigt
eine dritte Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform des
Moduls 10 mit den zwei Leiterplatten 60' und 60''.
Das Modul 10 umfasst hier drei integrierte Schaltkreise 30, 30' und 30'',
die auf die beiden Leiterplatten 60' und 60'' verteilt
sind. Die Schaltkreise 30, 30' und 30'' sind
mit Vergussmaterialien 70' und 70'' vergossen,
welche eine plane Oberfläche haben. Alternativ zur planen
Oberfläche können zum Fixieren und Positionieren
der Vergußmaterialien 70' und 70'' auch
Befestigungseinrichtungen z. B. in Form von Nut und Feder vorgesehen sein.
Dabei könnte beispielsweise eine Feder des Vergußmaterials 70' in
eine Nut des Vergußmaterials 70'' eingreifen.
Auf diese Weise ist es möglich, die vergossenen Leiterplatten 60' und 60'' miteinander zu
verkleben. Dadurch können die Leiterplatten 60' und 60'' geeignet
beabstandet werden, d. h. das Modul 10 besitzt dann eine
Dicke, die im Wesentlichen einer Dicke eines Datenträgerkörpers 110 entspricht, in
den das Modul 10 eingesetzt werden soll. Die Leiterplatten 60' und 60'' sind
mittels Bond-Drähten 220 elektronisch miteinander
verbunden. Es ist auch möglich, das Modul 10 nach
dem Bonden erneut zu vergießen, um die Bond-Drähte 220 und
ihre Kontaktstellen mit den Leiterplatten 60' und 60'' zu
schützen.
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Anstatt
des Vergießen mit einem Vergussmaterial 70 kann
auch eine mit einem Klebstoff oder einem anderen, vorzugsweise flüssigen
oder teigigen, Material gefüllte Dose (nicht gezeigt) auf
einer oder beiden Leiterplatten 60', 60'' angeordnet
werden, wobei das Material im Inneren der Dose die auf der entsprechenden
Leiterplatte 60', 60'' angeordneten Schaltkreise
umgibt wie zuvor das Vergussmaterial 70', 70''.
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6 zeigt
eine vierte Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform mit
den beiden Leiterplatten 60' und 60''. Hier ist
nur die erste Leiterplatte 60' auf der Seite, auf der die
integrierten Schaltkreise 30 und 30' angeordnet
sind, mit einem Vergussmaterial 70' vergossen. Die zweite
Leiterplatte 60'', auf der das Display 40 angeordnet
ist, ist als flexible Leiterplatte 60'' ausgebildet und
mit der ersten Leiterplatte 60' durch Verlöten
elektronisch verbunden. Es ist auch möglich, dass die beiden
Leiterplatten 60' und 60'' elektrisch leitend
verklebt oder verschweißt werden. Zusätzlich ist
die zweite Leiterplatte 60'' mit dem Vergussmaterial 70',
das, wie vorstehend beschrieben, geeignet plan geschliffen worden
ist, verklebt. Auch auf diese Weise können die beiden Leiterplatten 60' und 60'' bereits
vor dem Einsetzen in einen Datenträgerkörper derart
räumlich zueinander angeordnet werden, dass sie an gegenüberliegenden
Seiten des Moduls 10 angeordnet sind. Das Vergussmaterial 70' ist
einseitig stufenförmig ausgebildet, wodurch ein Verkleben
des Moduls 10 beim Einsetzen in eine entsprechende Öffnung
eines Datenträgerkörpers 110 erleichtert
wird. Es ist möglich, das Vergussmaterial 70' auf
der Seite, auf der die beiden Leiterplatten 60' und 60'' verbunden
sind, angeschrägt oder auch stufig auszuformen, um die
Verbindung der Leiterplatten 60', 60'' zu vereinfachen.
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Mit
Bezug auf die 7A und 7B ist eine
fünfte Ausgestaltung der Ausführungsform mit den
beiden Leiterplatten 60' und 60'' dargestellt. 7B zeigt
eine Untersicht des Moduls 10 aus 7A und 7A zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 7B. Im
Gegensatz zu der Ausgestaltung in 6 ist hier
die flexible Leiterplatte 60'' einseitig mit Kupferkontakten
beschichtet. Durchkontaktierungen, wie sie in der Ausgestal tung
aus 6 notwendig waren, können hier vermieden
werden. Das Vergussmaterial 70' ist beidseitig stufenförmig
ausgebildet. Prinzipiell kann auch keine Stufe vorhanden sein.
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Für
alle Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die vorstehend
mit Bezug auf die 3 bis 7B beschrieben
worden sind, gilt, dass eine der beiden Leiterplatten 60', 60'' auch
in einen entsprechenden Datenträgerkörper 110 eingesetzt werden
kann, bevor die Leiterplatten (60', 60'') mittels
einer der beschriebenen Einrichtungen elektronisch miteinander verbunden
werden. Auf diese Weise ist es möglich, beim Herstellen
des Datenträgers 100 auf Einzelkomponenten und
nicht auf vorgefertigte Module, bei denen die Leiterplatten 60', 60'' bereits
elektronisch verbunden sind, zurückzugreifen. In manchen
Fällen kann zudem eine geforderte Zuverlässigkeit
der Verbindung der Einzelkomponenten in der Öffnung 120 des
Datenträgerkörpers 110 mit dem Datenträgerkörper 110 besser
gewährleistet werden, wenn beispielsweise die Leiterplatte 60'' mit dem
Display 40 und die Leiterplatte 60' mit der Kontaktschnittstelle 20 in
separaten Schritten in die Öffnung 120 geklebt
werden (4). Geklebt wird dabei auf den
Stufen.
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Mit
Bezug auf 8 sind in einer sechsten Ausgestaltung
der Ausführungsform die beiden Leiterplatten 60' und 60'' direkt
miteinander verklebt oder anders geeignet elektronisch verbunden. Grundsätzlich
können die beiden Leiterplatten 60' und 60'' auch
durch eine Leiterplatte hergestellt werden. Die Schaltkreise 30, 30', 30'' sind
auf der gleichen Seite der Leiterplatte 60'' angeordnet
wie das Display 40. In den Modulen 10 gemäß den
vorstehenden, mit Bezug auf die 1 bis 7 beschriebenen Ausgestaltungen waren die
Schaltkreise 30, 30', 30'' gegen Lichteinfluss
stets durch die Kontaktschnittstelle 20 und das Display 40 geschützt,
zwischen denen die Schaltkreise 30, 30', 30'' angeordnet
waren. In dem Modul aus 8 werden die Schaltkrei se 30, 30', 30'' zu
diesem Zweck mit einem Lichtschutz-Vergussmaterial 71 vergossen,
welches gleichzeitig für eine plane Oberfläche
des Moduls 10 auf der Seite des Moduls 10 sorgt,
auf der das Display 40 angeordnet ist. Prinzipiell kann
das Lichtschutz-Vergußmaterial 71 dünner
sein, als das Display 40. Ferner kann das Lichtschutz-Vergußmaterial 71 eine
Stufe ausbilden, was Vorteile für die Montage des Displays 40 hat.
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In
dem Modul 10, welches in 9 dargestellt
ist, sind die Schaltkreise 30, 30' auf der Leiterplatte 60'' zwar
auf der Seite gegenüber dem Display 40 angeordnet,
jedoch nicht hinter dem Display 40, sondern daneben, vergossen
mit einem Vergussmaterial 70'', welches auch ein Lichtschutz-Vergussmaterial
sein kann. Um die Schaltkreise 30, 30' zusätzlich
gegen Lichteinfall zu schützen, ist die flexible Leiterplatte 60'' auf
der Seite gegenüber den Schaltkreisen 30, 30' mit
einer Lichtschutzschicht 80, z. B. in Form einer Kupferschicht, überzogen.
Das Anordnen der Schaltkreise 30, 30' auf der
Leiterplatte 60'' auf der gegenüberliegenden Seite
des auf der Leiteplatte 60'' angeordneten Displays 40 schützt
das Display 40 zusätzlich vor Beschädigung,
wenn die Schaltkreise 30, 30' z. B. auf die Leiterplatte 60'' gelötet
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10210606
A1 [0004]
- - EP 1411467 A1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ISO 7816 [0009]
- - ISO 7816 [0028]
- - ISO/IEC 7816 [0033]
- - ISO/IEC 7816 [0033]
- - ISO/IEC 7816 [0050]