DE102010019121A1 - Shielding an integrated circuit in a value or security document - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Wert- oder Sicherheitsdokument 10 mit einem integrierten Schaltkrei verbundenen Antenne 14, wobei das Wert- oder Sicherheitsdokument 10 eine Abschirmung 18 des integrierten Schaltkreises 12 aufweist, welche den integrierten Schaltkreis 12 gegen Angriffe mit elektromagnetsicher Strahlung schützt, wobei die Abschirmung durch jeweils eine weichmagnetische Ferrite enthaltende und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckende Schicht und/oder durch einen faradayschen Käfig gebildet ist.The subject matter of the invention is a value or security document 10 with an antenna 14 connected to an integrated circuit, the value or security document 10 having a screen 18 of the integrated circuit 12, which protects the integrated circuit 12 against attacks with electromagnetic radiation in each case a layer containing soft magnetic ferrites and covering the integrated circuit on both sides and / or formed by a Faraday cage.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Gegenstand der Erfindung ist ein Wert- oder Sicherheitsdokument mit einem integrierten Schaltkreis und einer mit dem integrierten Schaltkreis verbundenen Antenne.The invention relates to a value or security document with an integrated circuit and an antenna connected to the integrated circuit.
Stand der TechnikState of the art
Wert- und Sicherheitsdokumente werden in zunehmendem Maße durch die Integration elektronischer Komponenten abgesichert. Eine besondere Bedeutung hat die Verwendung von RFID (Radio-frequency identification, funkbasierte Identifikation) insbesondere in elektronischen Reisedokumenten erhalten. Anwendung finden hier vor allem ICs gemäß
Aus diesem Grund werden seit Kurzem gedünnte ICs auf Siliziumbasis verwendet. Hierzu wird der Siliziumträger des ICs soweit gedünnt, dass der IC eine Dicke von nur noch 1 bis 80 μm aufweist. Hierdurch wird der IC flexibel und kann gut in ein Dokument integriert werden, ohne dass ein Herausbrechen des ICs möglich ist. Nachteilig ist jedoch, dass der IC dadurch gegenüber der Umgebung nicht abgeschirmt ist. Dadurch kann die Funktionsweise des ICs beeinträchtigt sein. Durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit einer Wellenlänge von weniger als 1100 nm, können im Silizium des integrierten Schaltkreises freie Ladungsträger erzeugt werden. Dies führt zur Fehlfunktion und kann gegebenenfalls für einen gezielten Angriff auf den IC genutzt werden. Weiter ist bekannt, dass elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Mikrowellenstrahlung, welche eine Wellenlänge zwischen 1 m und 1 mm aufweist, einen IC irreversibel beschädigen kann.For this reason, silicon-based thinned ICs have recently been used. For this purpose, the silicon carrier of the IC is thinned so far that the IC has a thickness of only 1 to 80 microns. This makes the IC flexible and can be easily integrated into a document without breaking the IC. The disadvantage, however, is that the IC is thus not shielded from the environment. This may affect the operation of the IC. By irradiation with electromagnetic radiation, in particular with a wavelength of less than 1100 nm, free charge carriers can be generated in the silicon of the integrated circuit. This leads to a malfunction and can be used if necessary for a targeted attack on the IC. It is also known that electromagnetic radiation, for example microwave radiation, which has a wavelength between 1 m and 1 mm, can irreversibly damage an IC.
Aus der
Aus der
Aus der
Problem nach dem Stand der Technik und Aufgabe der ErfindungProblem of the prior art and object of the invention
Bei Dokumenten gemäß dem Stand der Technik ist es nicht möglich, einen integrierten Schaltkreis flexibel in ein Wert- oder Sicherheitsdokument zu integrieren und gleichzeitig den integrierten Schaltkreis optimal gegen Angriffe zu schützen.In prior art documents, it is not possible to flexibly integrate an integrated circuit into a value or security document while optimally protecting the integrated circuit against attacks.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Wert- oder Sicherheitsdokument zu schaffen, welches einen flexiblen und gegen Angriffe mit elektromagnetischer Strahlung in einem möglichst breiten Frequenzbereich geschützten integrierten Schaltkreis aufweist.It is therefore an object to provide a value or security document, which has a flexible and protected against attacks with electromagnetic radiation in the broadest possible frequency range integrated circuit.
Beschreibung der Erfindung und bevorzugte AusführungsformenDescription of the invention and preferred embodiments
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved by an article according to claim 1. Preferred embodiments are described in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Wert- oder Sicherheitsdokument weist eine Vorder- und eine Rückseite auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Wert- oder Sicherheitsdokument um einen Personalausweis handeln. Die Vorderseite trägt dann zum Beispiel das Passbild sowie den Namen des Inhabers. Die Rückseite kann weitere Angaben enthalten, zum Beispiel die Anschrift. Hierbei ist es jedoch nicht erfindungswesentlich, welche Seite als Vorder- und welche als Rückseite definiert wird. Ferner weist das Wert- oder Sicherheitsdokument einen integrierten Schaltkreis und eine Antenne auf. Der integrierte Schaltkreis ist mit der Antenne verbunden. Der integrierte Schaltkreis ist typischerweise parallel zur Vorder- und Rückseite des Wert- oder Sicherheitsdokument angeordnet. Um den integrierten Schaltkreis gegen Angriffe zu schützen, weist das Dokument eine Abschirmung für den integrierten Schaltkreis auf. Die Abschirmung des integrierten Schaltkreises ist erfindungsgemäß durch einen faradayschen Käfig oder durch jeweils eine weichmagnetische Ferrite enthaltende und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckende Schicht oder eine Kombination dieser beiden Abschirmungen gebildet.The value or security document according to the invention has a front and a back. For example, the value or security document may be an identity card. The front then carries, for example, the passport photo and the name of the owner. The reverse side may contain further information, for example the address. However, it is not essential to the invention, which side is defined as the front and which as the back. Furthermore, the value or security document has an integrated circuit and an antenna. The integrated circuit is connected to the antenna. The integrated circuit is typically parallel to the front and back of the value or Security document arranged. To protect the integrated circuit from attack, the document includes a shield for the integrated circuit. The shielding of the integrated circuit according to the invention is formed by a Faraday cage or by a respective soft magnetic ferrite containing and the integrated circuit on both sides covering layer or a combination of these two shields.
Elektromagnetische Strahlung kann über die Wechselwirkung des elektrischen und/oder magnetischen Feldes mit einer Abschirmung abgeschirmt werden. Durch die elektrische Leitfähigkeit des faradayschen Käfigs einerseits wird ein elektrisches Feld derart verändert, dass im Inneren ein feldfreier Raum entsteht oder dass das elektrische Feld im Inneren zumindest stark abgeschwächt ist. Diese Art der Abschirmung ist sehr effizient für niedrige Frequenzen, insbesondere für Mikrowellen, Radiowellen und elektrische Entladungen.Electromagnetic radiation can be shielded by the interaction of the electrical and / or magnetic field with a shield. Due to the electrical conductivity of the Faraday cage, on the one hand, an electric field is changed in such a way that a field-free space arises in the interior or that the electric field in the interior is at least greatly attenuated. This type of shielding is very efficient for low frequencies, especially for microwaves, radio waves and electrical discharges.
Elektromagnetische Strahlung kann andererseits über die Wechselwirkung des magnetischen Feldes mit einer Abschirmung abgeschirmt werden. Durch eine Abschirmung aus weichmagnetische Ferrite enthaltenden und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckenden Schichten befindet sich der integrierte Schaltkreis in einem Bereich, in welchem das magnetische Feld stark gedämpft ist. Weichmagnetische Ferrite zeichnen sich durch eine sehr geringe Koerzitivfeldstärke aus. Das bedeutet, dass diese ein magnetisches Feld sehr gut abschirmen, jedoch keine große Dämpfung für den aus Antenne und integriertem Schaltkreis gebildeten Schwingkreis verursachen. Um eine Absorption und Emission von elektromagnetischer Strahlung über die Antenne zu ermöglichen, ist es auch notwendig, die räumliche Begrenzung der Abschirmung möglichst klein zu halten, damit die Antenne möglichst wenig gestört wird.Electromagnetic radiation, on the other hand, can be shielded by the interaction of the magnetic field with a shield. By a shield of soft magnetic ferritic containing and the integrated circuit on both sides covering layers, the integrated circuit is in an area in which the magnetic field is strongly attenuated. Soft magnetic ferrites are characterized by a very low coercive field strength. This means that they shield a magnetic field very well, but do not cause much attenuation for the resonant circuit formed by the antenna and the integrated circuit. In order to enable absorption and emission of electromagnetic radiation via the antenna, it is also necessary to keep the spatial limit of the shield as small as possible, so that the antenna is disturbed as little as possible.
Darüber hinaus weisen metallische Strukturen reflektierende Eigenschaften im Bereich des sichtbaren Lichts auf, welche als metallischer Glanz bekannt sind. Ferrite weisen dagegen eine starke Absorption im sichtbaren Spektralbereich auf. Somit ist die Abschirmung auch im sichtbaren Spektralbereich effektiv.In addition, metallic structures have reflective properties in the range of visible light, which are known as metallic luster. In contrast, ferrites have a strong absorption in the visible spectral range. Thus, the shield is also effective in the visible spectral range.
Die weichmagnetische Ferrite enthaltenden und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckenden Schichten und/oder der faradaysche Käfig können drucktechnisch erzeugt sein. Besonders bevorzugt erfolgt der Druck mittels Siebdruck. Um die Abschirmung besonders effektiv auszuführen, können mehrere Abschirmungen vorhanden sein. Beispielsweise können mehrere Abschirmungen drucktechnisch auf gegenüberliegende Seiten einer Folie aufgebracht sein.The magnetically soft ferrite-containing and the integrated circuit on both sides covering layers and / or the Faraday cage can be produced by printing technology. Particularly preferably, the printing takes place by means of screen printing. In order to perform the shield particularly effective, several shields may be present. For example, several shields can be applied by printing technology to opposite sides of a film.
Vorteil dieser Ausführungsform ist zum einen die in einem Druckgang erzielte doppelte Schichtstärke der Druckschicht und somit eine besonders wirksame Abschirmung. Zum anderen kann hierdurch eine Struktur erzeugt werden, welche gegenüber bestimmten Frequenzen des elektromagnetischen Spektrums Interferenzeffekte erzeugt, welche über die Dicke der Folie eingestellt werden können.The advantage of this embodiment is, on the one hand, the double layer thickness of the printed layer achieved in one printing pass, and thus a particularly effective shielding. On the other hand, this can produce a structure which generates interference effects with respect to certain frequencies of the electromagnetic spectrum, which effects can be adjusted via the thickness of the film.
Weiter kann die Abschirmung in Form einer Folie in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht sein. Die Folie kann zum Beispiel aus einem elektrisch leitfähigen oder einem weichmagnetischen Material bestehen. Als weichmagnetische Ferrite können insbesondere mit Mangan, Nickel und/oder Zink dotierte Eisenoxide eingesetzt werden, welche in eine Polymermatrix der Folie eingebettet sind.Further, the shield may be incorporated in the form of a film in the security or value document. The foil may for example consist of an electrically conductive or a soft magnetic material. As soft-magnetic ferrites, in particular iron oxides doped with manganese, nickel and / or zinc can be used, which are embedded in a polymer matrix of the film.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Abschirmung des integrierten Schaltkreises weichmagnetische Ferrite, wobei es sich bei den Ferriten um mit Mangan, Nickel und/oder Zink dotierte Eisenoxide handelt. Die weichmagnetischen Ferrite werden bevorzugt drucktechnisch auf eine Folie aufgebracht, das zusammen mit anderen Folien das Wert- oder Sicherheitsdokument bildet. Als Druckverfahren eignen sich Hoch-, Flach-, Tief- und Durchdruckverfahren, insbesondere Siebdruck und Dispensen.In a preferred embodiment of the invention, the shield of the integrated circuit contains soft magnetic ferrites, the ferrites being iron oxides doped with manganese, nickel and / or zinc. The soft magnetic ferrites are preferably applied by printing on a film that forms the value or security document together with other films. Suitable printing methods are high-speed, flat, gravure and through-printing methods, in particular screen printing and dispensing.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Abschirmung des integrierten Schaltkreises durch einen faradayschen Käfig gebildet, wobei jeder Bestandteil, aus dem der faradaysche Käfig gebildet ist, bevorzugt einen spezifischen Flächenwiderstand von 10–2 bis 108 Ohm/Quadrat aufweist, besonders bevorzugt von 10–2 bis 106 Ohm/Quadrat, ganz besonders bevorzugt von 10–1 bis 3 × 10–1 Ohm/Quadrat. Wesentlich für den faradayschen Käfig ist, dass die Bestandteile des faradayschen Käfigs, das heißt beispielsweise ein oberhalb des integrierten Schaltkreises angeordneter Käfigbestandteil und ein unterhalb des integrierten Schaltkreises angeordneter Käfigbestandteil, elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. So kann der faradaysche Käfig zum Beispiel durch ein elektrisch leitfähiges Gewebe gebildet werden, das den integrierten Schaltkreis von oben und von unten abdeckt (oberer und unterer Käfigbestandteil), wobei die beiden Abdeckungen elektrisch miteinander verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform kann der faradaysche Käfig aus zwei im Wesentlichen planparallelen Ebenen, beispielsweise aus Druckschichten, bestehen, welche wenigstens einen elektrischen Kontakt miteinander aufweisen. Der elektrische Kontakt kann beispielsweise über wenigstens eine Durchkontaktierung erzeugt sein. Ist der spezifische Flächenwiderstand der einzelnen Käfigbestandteile größer als 108 Ohm/Quadrat, so ist die Abschirmung gegen elektrische Felder nur sehr gering. Ist der spezifische Flächenwiderstand kleiner als 10–2 Ohm/Quadrat, so werden durch die in der Antenne fließenden Ströme zu starke Wirbelströme in der Abschirmung induziert, sodass die Antenne dem IC nicht ausreichend Leistung zur Verfügung stellen kann. Beispielsweise liegt die Dämpfung bei einem Flächenwiderstand von 0,1 bis 0,3 Ohm/Quadrat bei einer Frequenz für eine RFID-Anwendung von 13,56 MHz in einem Bereich von 87 bis 117 dB.In a further preferred embodiment of the invention, the shield of the integrated circuit is formed by a Faraday cage, wherein each constituent element of which the Faraday cage is formed preferably has a sheet resistivity of 10 -2 to 10 8 ohms / square, more preferably of 10 -2 to 10 6 ohms / square, most preferably from 10 -1 to 3 x 10 -1 ohms / square. Essential for the Faraday cage is that the components of the Faraday cage, that is, for example, a cage component arranged above the integrated circuit and a cage component arranged below the integrated circuit, are electrically conductively connected to one another. For example, the Faraday cage may be formed by an electrically conductive fabric that covers the integrated circuit from above and below (upper and lower cage components), the two covers being electrically connected together. In another embodiment, the Faraday cage may consist of two substantially plane-parallel planes, for example of printed layers, which have at least one electrical contact with each other. The electrical contact can be generated, for example, via at least one plated-through hole. If the sheet resistivity of the individual cage components is greater than 10 8 ohms / square, the shielding against electric fields is very limited low. If the sheet resistivity is less than 10 -2 ohms / square, the currents flowing in the antenna induce excessive eddy currents in the shield, so that the antenna can not provide enough power to the IC. For example, with a sheet resistance of 0.1 to 0.3 ohms / square at a frequency for an RFID application of 13.56 MHz, the attenuation is in a range of 87 to 117 dB.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der faradaysche Käfig durch wenigstens ein Material, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ruß, Graphit, ein- und mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (single-walled carbon nanotubes, SWCNT, und multiwalled carbon nanotubes, MWCNT), Fullerene, Nickel, Kupfer und Silber gebildet.In another preferred embodiment of the invention, the Faraday cage is formed by at least one material selected from the group consisting of carbon black, graphite, single and multi-walled carbon nanotubes (SWCNT, and multiwalled carbon nanotubes, MWCNT), fullerenes, nickel , Copper and silver formed.
Der faradaysche Käfig kann in einer alternativen Ausführungsform durch ein elektrisch leitfähiges Gewebe gebildet werden. Als elektrisch leitfähige Gewebe können Gewebe eingesetzt werden, welche aus Metalldrähten gewoben sind oder welche aus elektrisch leitfähigen Polymeren, insbesondere Polyanilin, bestehen.The Faraday cage may be formed by an electrically conductive fabric in an alternative embodiment. As electrically conductive fabrics can be used, which are woven from metal wires or which consist of electrically conductive polymers, in particular polyaniline.
Bei der Auslegung der Abschirmung ist zu beachten, dass elektromagnetische Strahlung, welche eine Wellenlänge aufweist, welche kleiner ist als die von Öffnungen bzw. Löchern in der Abschirmung, nicht oder nicht vollständig abgeschirmt werden. Da die Abschirmung wenigstens im Bereich der Leiterbahnen der Antenne nicht geschlossen sein kann, kann keine vollständige Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung mit sehr hoher Frequenz erzielt werden. Eine Abschirmung gegen Mikrowellenstrahlung, welche Wellenlängen im cm-Bereich aufweist, ist jedoch mit einer Abschirmung sehr effizient möglich, die Öffnungen im Bereich bis zu 1 mm aufweist.When designing the shield, it should be noted that electromagnetic radiation having a wavelength which is smaller than that of openings or holes in the shield, not or not completely shielded. Since the shield can not be closed at least in the area of the tracks of the antenna, complete shielding against very high frequency electromagnetic radiation can not be achieved. However, a shield against microwave radiation, which has wavelengths in the cm range, is very efficiently possible with a shield having openings in the range up to 1 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen der wenigstens eine erste Bereich (oberhalb des integrierten Schaltkreises) und der wenigstens eine zweite Bereich (unterhalb des integrierten Schaltkreises) jeweils wenigstens zwei Stromsammelbalken auf. Die Stromsammelbalken stehen mit der elektromagnetischen Abschirmung des faradayschen Käfigs in dem ersten Bereich bzw. dem zweiten Bereich in einem elektrischen Kontakt und stellen dadurch eine elektrische Kontaktierung der elektromagnetischen Abschirmungsbereiche dar. Die Stromsammelbalken grenzen hierzu vorzugsweise unmittelbar an mindestens eine Seite der jeweiligen Felder der elektromagnetischen Abschirmungsbereiche an. Durch die Stromsammelbalken wird die elektrische Leitfähigkeit der gesamten Abschirmung verringert, wobei jedoch nur eine geringe Menge hochleitfähigen Materials für die Stromsammelbalken eingesetzt werden muss. Die Stromsammelbalken des wenigstens einen ersten und des wenigstens einen zweiten Bereichs sind durch wenigstens eine Durchkontaktierung elektrisch miteinander verbunden. Bevorzugt sind die einerseits oberhalb und andererseits unterhalb des integrierten Schaltkreises angeordneten Stromsammelbalken an vier Stellen zumindest punktuell miteinander verbunden. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Abschirmung in dem wenigstens einen ersten Bereich und die Abschirmung in dem wenigstens einen zweiten Bereich einen verhältnismäßig hohen Widerstand, zum Beispiel 106 bis 108 Ohm/Quadrat aufweisen und somit zum Beispiel aus einem leitfähigen Polymer gebildet sein können. Die Stromsammelbalken weisen hingegen einen geringen Widerstand, zum Beispiel 0,01 bis 10 Ohm, auf und können hierzu insbesondere aus Kupfer oder Silber gebildet sein. Besonders bevorzugt sind der wenigstens eine erste und der wenigstens eine zweite Bereich jeweils vollständig von einem Stromsammelbalken umschlossen. Besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist die Kombination der guten elektrischen Leitfähigkeit der Materialien der Stromsammelbalken, welche sich jedoch oft nur schwierig mit dem Material des Dokuments verbinden, und der guten Integrationsfähigkeit zum Beispiel eines leitfähigen Polymers, welches jedoch eine geringe Leitfähigkeit aufweist.In a further preferred embodiment, the at least one first area (above the integrated circuit) and the at least one second area (below the integrated circuit) each have at least two current collecting bars. The current collecting bars are in electrical contact with the electromagnetic shielding of the Faraday cage in the first region and the second region, respectively, thereby electrically contacting the electromagnetic shielding regions. For this purpose, the current collecting bars preferably directly adjoin at least one side of the respective fields of the electromagnetic shielding regions at. The current collection bars reduce the electrical conductivity of the entire shield, but only a small amount of highly conductive material must be used for the current collection bars. The current collecting bars of the at least one first and the at least one second area are electrically connected to one another by at least one through-connection. Preferably, the current collecting beams arranged on the one hand above and on the other hand below the integrated circuit are at least selectively connected to one another at four points. The advantage of this embodiment is that the shield in the at least one first region and the shield in the at least one second region have a relatively high resistance, for example 10 6 to 10 8 ohms / square, and thus can be formed, for example, from a conductive polymer , On the other hand, the current collecting bars have a low resistance, for example 0.01 to 10 ohms, and can be formed in particular from copper or silver for this purpose. Particularly preferably, the at least one first and the at least one second region are each completely enclosed by a current collecting bar. A particular advantage of this embodiment is the combination of the good electrical conductivity of the materials of the current collecting bars, which, however, are often difficult to combine with the material of the document, and the good integration ability, for example, of a conductive polymer, which, however, has a low conductivity.
Bevorzugt weist das Wert- oder Sicherheitsdokument das ID1 Format (85,60 mm × 53,98 mm), das ID2 Format (105 mm × 74 mm) oder das ID3 Format (125 mm × 88 mm) auf. Das Wert- oder Sicherheitsdokument kann von diesen Standardformaten insbesondere in der Stärke abweichen. Insbesondere kann die Dicke kleiner als 0,8 mm sein, bevorzugt kleiner als 0,6 mm, weiter bevorzugt kleiner als 0,5 mm und besonders bevorzugt kleiner als 0,4 mm.Preferably, the security or security document has the ID1 format (85.60 mm × 53.98 mm), the ID2 format (105 mm × 74 mm) or the ID3 format (125 mm × 88 mm). The value or security document may differ from these standard formats, especially in terms of strength. In particular, the thickness may be less than 0.8 mm, preferably less than 0.6 mm, more preferably less than 0.5 mm and particularly preferably less than 0.4 mm.
Bei dem integrierten Schaltkreis handelt es sich vorzugsweise um einen gedünnten integrierten Schaltkreis. Unter einem gedünnten integrierten Schaltkreis wird ein integrierter Schaltkreis verstanden, welcher eine Dicke von höchstens 200 μm, bevorzugt von höchstens 100 μm, weiter bevorzugt von höchstens 80 μm und am meisten bevorzugt von höchstens 60 μm aufweist. Weiter weist der integrierte Schaltkreis eine Dicke von wenigstens 1 μm, bevorzugt wenigstens 10 μm, weiter bevorzugt wenigstens 15 μm, weiter bevorzugt wenigstens 20 μm und am meisten bevorzugt von wenigstens 25 μm auf.The integrated circuit is preferably a thinned integrated circuit. A thinned integrated circuit is understood to mean an integrated circuit having a thickness of at most 200 μm, preferably of at most 100 μm, more preferably of at most 80 μm, and most preferably of not more than 60 μm. Furthermore, the integrated circuit has a thickness of at least 1 μm, preferably at least 10 μm, more preferably at least 15 μm, more preferably at least 20 μm, and most preferably at least 25 μm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der integrierte Schaltkreis ungehaust in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht. Dadurch wird eine besonders kompakte Anordnung in dem Laminat des Wert- oder Sicherheitsdokuments erreicht, sodass das Wert- oder Sicherheitsdokument eine besonders geringe Bauhöhe aufweisen kann. Ferner ist dadurch eine gute Einbindung des integrierten Schaltkreises in das Dokument möglich, sodass dieser ein integraler Bestandteil des Dokuments ist.In a further preferred embodiment of the invention, the integrated circuit is unhoused incorporated in the value or security document. As a result, a particularly compact arrangement in the laminate of the value or security document is achieved, so that the value or security document can have a particularly low overall height. Furthermore, this is a good Integration of the integrated circuit into the document possible, so that it is an integral part of the document.
Weiterhin ist der integrierte Schaltkreis in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Flip-Chip-Klebertechnik in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht und mit der Antenne verbunden. Beispielsweise wird der integrierte Schaltkreis über einen anisotrop leitfähigen Kleber mit der Antenne elektrisch und mechanisch verbunden.Furthermore, the integrated circuit is incorporated in a preferred embodiment of the invention by flip-chip adhesive technology in the value or security document and connected to the antenna. For example, the integrated circuit is electrically and mechanically connected to the antenna via an anisotropically conductive adhesive.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Antenne drucktechnisch erzeugt. Die Dicke der Antenne im Wert- oder Sicherheitsdokument (nach Trocknung und Lamination) beträgt bevorzugt höchstens 20 μm, besonders bevorzugt höchstens 17 μm. Die Dicke der Antenne beträgt bevorzugt wenigstens 7 μm, besonders bevorzugt wenigstens 10 μm. Der Widerstand der Antenne beträgt bevorzugt 3 bis 10 Ohm. Die Antenne weist bevorzugt 2 bis 10 Windungen, besonders bevorzugt 3 bis 6 Windungen, auf und ist vorzugsweise aus Leiterbahnen gebildet. Die Leitfähigkeit und Spannungsrissempfindlichkeit können durch den Zusatz von Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes, CNT), insbesondere von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (multi-walled carbon nanotubes, MWCNT) optimiert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the antenna is generated by printing technology. The thickness of the antenna in the value or security document (after drying and lamination) is preferably at most 20 μm, particularly preferably at most 17 μm. The thickness of the antenna is preferably at least 7 μm, more preferably at least 10 μm. The resistance of the antenna is preferably 3 to 10 ohms. The antenna preferably has 2 to 10 turns, particularly preferably 3 to 6 turns, and is preferably formed from conductor tracks. The conductivity and stress crack sensitivity can be optimized by the addition of carbon nanotubes (CNT), in particular multi-walled carbon nanotubes (MWCNT).
Das Wert- oder Sicherheitsdokument kann aus Polycarbonat (PC), insbesondere Eisphenol-A-Polycarbonat, Polyethylenterephthalat (PET), deren Derivaten wie Glykol-modifiziertem PET (PETG), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplatischen Elastomeren (TPE), insbesondere thermoplastischem Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Teslin® und Papier sowie deren Derivaten bestehen. Ferner kann das Dokument auch aus einer Kombination von mehreren dieser Materialien bestehen. Bevorzugt besteht das Wert- oder Sicherheitsdokument aus PC oder PC/TPU/PC. Bevorzugt wird das Wert- oder Sicherheitsdokument aus 3 bis 12, besonders bevorzugt 4 bis 10 Folien, hergestellt.The security document may be made of polycarbonate (PC), in particular, bisphenol A polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), derivatives thereof, such as glycol modified PET (PETG), polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl butyral (PVB), Polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS), polyvinylphenol (PVP), polypropylene (PP), polyethylene (PE), thermoplastic elastomers (TPE), in particular thermoplastic polyurethane (TPU), acrylonitrile Butadiene-styrene (ABS), Teslin ® and paper and their derivatives exist. Furthermore, the document may also consist of a combination of several of these materials. The value or security document preferably consists of PC or PC / TPU / PC. The value or security document is preferably produced from 3 to 12, particularly preferably 4 to 10, films.
Das Wert- oder Sicherheitsdokument kann beispielsweise aus diesen Materialen mittels Lamination hergestellt werden. Typischerweise erfolgt die Lamination von PC in einer Heißpresse bei 190°C bis 200°C und einem Druck von 350 N/cm2 sowie in einer Kühlpresse bei einem Druck von 600 N/cm2.The value or security document can be made of these materials by means of lamination, for example. Typically, the lamination of PC in a hot press at 190 ° C to 200 ° C and a pressure of 350 N / cm 2 and in a cooling press at a pressure of 600 N / cm 2 .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Antenne wenigstens zwei Anschlusskontakte auf. Der integrierte Schaltkreis ist mit der Antenne über die Anschlusskontakte verbunden. Die Antenne weist zwei oder mehr Windungen auf, wobei die Windungen der Antenne vorzugsweise zwischen den Anschlusskontakten verlaufen. Der integrierte Schaltkreis bildet eine Brücke zwischen den Anschlusskontakten und über den Windungen der Antenne, wenn diese zwischen den Anschlusskontakten verlaufen. Letzteres bedeutet, dass der integrierte Schaltkreis über der Antenne angeordnet ist.In a further preferred embodiment of the invention, the antenna has at least two connection contacts. The integrated circuit is connected to the antenna via the terminals. The antenna has two or more turns, wherein the turns of the antenna preferably extend between the connection contacts. The integrated circuit forms a bridge between the terminals and over the turns of the antenna as they pass between the terminals. The latter means that the integrated circuit is located above the antenna.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Antenne im Bereich der Anschlusskontakte erste Leiterbahnabschnitte sowie außerhalb dieses Bereiches zweite Leiterbahnabschnitte auf. Die ersten Leiterbahnabschnitte haben vorzugsweise maximal die halbe Breite der zweiten Leiterbahnabschnitte. Die ersten Leiterbahnabschnitte im Bereich der Anschlusskontakte weisen eine gegenüber den zweiten Leiterbahnabschnitten außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte bevorzugt eine um mindestens den Faktor 2 verbesserte Leitfähigkeit auf.In a further preferred embodiment of the invention, the antenna has first conductor track sections in the area of the connection contacts and second track track sections outside this area. The first conductor track sections preferably have at most half the width of the second conductor track sections. The first conductor track sections in the region of the connection contacts preferably have a conductivity which is improved by at least the factor of 2 compared to the second conductor track sections outside the region of the connection contacts.
Die erhöhte Leitfähigkeit der ersten Leiterbahnabschnitte im Bereich der Anschlusskontakte kann zum Beispiel durch lokale Einwirkung von Druck und Wärme während der Herstellung des Wert- oder Sicherheitsdokuments erreicht werden. Die lokale Einwirkung von Druck und Wärme erfolgt in diesem Falle nur im Bereich des integrierten Schaltkreises und bevorzugt bevor der integrierte Schaltkreis auf die Antenne aufgebracht wird. Hierdurch wird die Leitfähigkeit der im Bereich des integrierten Schaltkreises dünneren ersten Leiterbahnabschnitte erhöht. Dieses ist besonders vorteilhaft, da der Widerstand der dünneren ersten Leiterbahnabschnitte aufgrund der Geometrie höher ist als der der breiteren zweiten Leiterbahnabschnitte der Antenne. Hierdurch kann die Güte der Antenne optimiert werden. Zwar könnten auch alle Leiterbahnabschnitte durch Einwirken von Druck und Wärme auf eine optimale Leitfähigkeit eingestellt werden, hierdurch würde jedoch das ganze Substrat, auf welchem die Antenne aufgebracht ist, thermisch belastet werden. Dieses würde die Lebensdauer des Wert- oder Sicherheitsdokuments reduzieren. Zum anderen würde durch eine derartige Behandlung die Oberfläche des Substrats derart verändert, dass eine Lamination mit weiteren Schichten erschwert wird, was eine weitere Verschlechterung des fertigen Wert- oder Sicherheitsdokument bewirken würde.The increased conductivity of the first printed conductor sections in the region of the connecting contacts can be achieved, for example, by local action of pressure and heat during the production of the security document. The local action of pressure and heat is in this case only in the area of the integrated circuit and preferably before the integrated circuit is applied to the antenna. As a result, the conductivity of the thinner in the region of the integrated circuit first conductor track sections is increased. This is particularly advantageous because the resistance of the thinner first trace portions is higher due to the geometry than that of the wider second trace portions of the antenna. As a result, the quality of the antenna can be optimized. Although all trace sections could be adjusted by the application of pressure and heat to an optimum conductivity, but this would be the entire substrate on which the antenna is applied, thermally stressed. This would reduce the life of the value or security document. On the other hand, by such a treatment, the surface of the substrate would be changed in such a way that it becomes more difficult to lamination with further layers, which would cause a further deterioration of the finished value or security document.
Typischerweise betragen die Breite der zweiten Leiterbahnabschnitte außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte 0,5 bis 2 mm und die Breite der ersten Leiterbahnabschnitte im Bereich der Anschlusskontakte 0,1 bis 0,5 mm.The width of the second conductor track sections outside the area of the connection contacts is typically 0.5 to 2 mm and the width of the first conductor track sections in the area of the connection contacts is 0.1 to 0.5 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich der Anschlusskontakte eine Vertiefung erzeugt. Diese Vertiefung ist zur Aufnahme des integrierten Schaltkreises geeignet. Hierdurch ist das Risiko, dass der integrierte Schaltkreis bei der Lamination des Wert- oder Sicherheitsdokuments beschädigt wird, deutlich reduziert. Im Normalfall liegt der integrierte Schaltkreis auf den ersten Leiterbahnabschnitten der Antenne auf und bildet somit den höchsten Punkt. Daher wird am Beginn der Lamination, vor Erweichung der Kunststoffsubstrate, der Druck hauptsächlich über den integrierten Schaltkreis abfallen, so dass dieser als empfindlichstes Bauelement dem höchsten Druck ausgesetzt wird. Dieses wird vermieden, wenn der integrierte Schaltkreis in einer Vertiefung aufgenommen wird, da der integrierte Schaltkreis dann nicht der höchste Punkt ist und somit der Druck gleichmäßig über das Dokument abfällt. In a further preferred embodiment of the invention, a depression is produced in the region of the connection contacts. This recess is suitable for receiving the integrated circuit. This significantly reduces the risk of damage to the integrated circuit during lamination of the value or security document. Normally, the integrated circuit rests on the first trace sections of the antenna and thus forms the highest point. Therefore, at the beginning of the lamination, prior to softening of the plastic substrates, the pressure will fall mainly through the integrated circuit, so that it will be subjected to the highest pressure as the most sensitive component. This is avoided when the integrated circuit is received in a recess, since the integrated circuit is then not the highest point and thus the pressure drops evenly across the document.
Bevorzugt wird die Vertiefung durch lokale Einwirkung von Druck und Wärme während der Herstellung des Wert- oder Sicherheitsdokuments erzeugt. Dieses ist vorteilhaft, da dadurch gleichzeitig auch die Leitfähigkeit der Leiterbahnen im Bereich der Anschlusskontakte erhöht wird.Preferably, the recess is created by local action of pressure and heat during the manufacture of the value or security document. This is advantageous because at the same time the conductivity of the conductor tracks in the region of the terminal contacts is increased.
Zur Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die einzelnen Figuren zeigen:To explain the invention, embodiments are described below with reference to the accompanying figures. The individual figures show:
Gleiche Gegenstände sind im Folgenden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Identical objects are referred to below with the same reference numerals.
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Die Herstellung eines solchen Dokuments kann zum Beispiel derart erfolgen, dass als unterstes eine mit Silber beschichtete PC-Folie verwendet wird, wobei die leitfähige Seite nach oben zeigt. Auf diese wird eine weitere PC-Folie aufgebracht, welche die Antenne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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