DE102011017168B4

DE102011017168B4 - Tragbarer Datenträger mit über Spulenkopplung arbeitender Datenkommunikationseinrichtung und einer Dämpfungsschicht

Info

Publication number: DE102011017168B4
Application number: DE102011017168.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Finkenzeller; Dr. Wallner Sebastian; Thomas Tarantino; Ulrich Huber; Sönke Schröder
Original assignee: Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient ePayments GmbH
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2031-04-16
Also published as: DE102011017168A1

Abstract

Es wird ein tragbarer Datenträger (1) mit einer kontaktlos arbeitenden Datenkommunikationseinrichtung vorgeschlagen, die eine um einen Innenbereich (5) angeordnete Antennenspule (2) umfasst, wobei eine senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Spulenachse der Antennenspule (2) verlaufende Dämpfungsschicht (20) aus einem Material mit einer relativen Permeabilität μr von mindestens 5 und einem spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens 10–1 Ωm über oder unter der Antennenspule (2) angeordnet ist. Die Dämpfungsschicht (20) überdeckt die Antennenspule (2) und weist darüber hinaus über dem von der Antennenspule (2) umschlossenen Innenbereich (5) eine Ausnehmung (21) auf. Die Dämpfungsschicht zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen parallel oder im Wesentlichen parallel zur Spulenachse um den Innenbereich (5) verlaufenden Abschnitt (23) umfasst, durch den zumindest oberhalb des Innenbereichs (5) eine ebene Fläche aufgespannt ist, welche eine Personalisierung des Datenträgers (1) auf einer Außenoberfläche erlaubt.

Description

Die Erfindung betrifft einen tragbaren Datenträger mit einer über Spulenkopplung arbeitenden Datenkommunikationseinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung zum Einsetzen in ein Nutzerendgerät bestimmte ressourcenbeschränkte, kartenförmige Datenträger, die eine über elektromagnetische Kopplung arbeitende Datenkommunikation auch dann führen können, wenn sie in einem Nutzerendgerät eingesetzt sind.
Tragbare Datenträger im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere kleinformatige Datenträger in Form von Speicherkarten, wie z. B. Speicherkarten vom Typ micro Secure Digital (micro SD), Compact Flash, Micro Drive, Memory Stick, Secure Digital card, Multimedia Card, xD-Picture Card, Smart Media Card. Ein ressourcenbeschränkter tragbarer Datenträger besitzt keine oder nur eine unvollständige Mensch-Maschine-Schnittstelle, die üblicherweise Aus- und Eingabemittel, etwa in Form einer optischen Anzeige und/oder einer Tastatur umfasst, sowie keine vollwertige eigene Energieversorgung, die über eine nicht nur kurze Zeit einen autarken Betrieb des Datenträgers ermöglichen würde, und gestattet aufgrund einer beschränkten Geometrie nur den Einbau von vergleichsweise leistungsbeschränkten Mikrocontrollern.
Es ist bekannt, tragbare Datenträger mit einer funkbasierten Datenkommunikationseinrichtung, bspw. mit einer RFID(Radio Frequency Identification)-Transpondereinheit, auszustatten, die zur Datenübertragung eine elektromagnetisch koppelnde Spule umfassen.
Für bestimmte Anwendungen ist die Reichweite gewöhnlicher RFID-Transpondereinheiten allerdings zu gering. Es ist bekannt, die Reichweite derartiger tragbarer Datenträger zur Kommunikation mit zugehörigen Lesegeräten durch Verwendung aktiver Verfahren zur Datenübertragung zu erhöhen. Hierfür schlagen die WO 2006/000446 A1 und die EP 1 801 741 A2 die Verwendung von RFID-Transpondereinheiten vor, die mit aktiver Lastmodulation arbeiten.
Problematisch ist die Verwendung solcher Datenträger, wenn die Antennenspule der funkbasierten Datenkommunikationseinrichtung an einer Metallfläche angeordnet wird. Eine derartige Konstellation ergibt sich z. B., wenn eine Karte im Mikro SD-Format in einer Lesevorrichtung eines Handys platziert wird und die Lesevorrichtung unmittelbar unter der Batterie des Handys angeordnet ist. In einem solchen Fall werden durch die Antennenspule erzeugte oszillierende elektromagnetische Felder und ebenso einfallende oszillierende elektromagnetische Felder durch in der elektrisch leitenden Metallfläche entstehende Wirbelströme abgeschwächt.
Um dem entgegen zu wirken, schlagen K. Finkenzeller, RFID-Handbuch, 5. Auflage, Kapitel 4.1.12.3 und 4.1.12.4 vor, zwischen einer auf einer Metallfläche aufzubringenden Antennenspule und der Metallfläche eine Ferrit-Schicht anzubringen, die den zuvor geschilderten Effekt der Abschwächung des elektromagnetischen Felds durch die Metallfläche unterbindet. Laut dieser Veröffentlichung sind die wesentlichen Charakteristiken von Ferriten, dass sie einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen, der je nach Werkstoff 1 bis 10⁶ Ωm beträgt, gegenüber 10^–5 bis 10^–4 Ωm bei Metallen. Infolgedessen sind Wirbelstromverluste klein. Gleichzeitig besitzen Ferrite eine relativ hohe Permeabilität, die gemäß der zuvor genannten Schrift bis in eine Größenordnung von μ_r = 2000 reichen kann. Am Markt verfügbare Ferritfolien weisen im Frequenzbereich um 13,56 MHz typischerweise eine relative Permeabilität μ_r von 5 bis 200 auf.
Die relative Permeabilität μ_r ist eine Materialkonstante, die charakterisiert, wie sich die magnetische Flussdichte B im Raumbereich des Materials ändert, wenn man das Material in ein Magnetfeld der magnetischen Feldstärke H einbringt. Falls μ_r etwas größer als 1 ist (d. h. das Material verstärkt das Magnetfeld in seinem Inneren), spricht man von Paramagnetismus. Bei ferromagnetischen Materialien ist μ_r sehr viel größer als 1 und hängt vom Verlauf der magnetischen Feldstärke H ab (Hysteresekurve). Im Einzelnen verknüpft die Permeabilität μ die magnetische Flussdichte mit der magnetischen Feldstärke H, d. h. es gilt B = μ × H. Die Permeabilität μ ergibt sich wiederum aus der magnetischen Feldkonstante μ₀ (Permeabilität des Vakuums) multipliziert mit der relativen Permeabilität μ_r: μ = μ₀ × μ_r.
Auch beim Einsatz von kartenförmigen tragbaren Datenträgern in elektronischen Geräten, vor allem in Nutzerendgeräten zur Mobilkommunikation, wie Handys, Notebooks, Netbooks, Tablet-PCs kann es zu Feldschwächungen wie vorstehend beschrieben kommen. Das gilt auch, wenn bereits aktive Verfahren mittels Lastmodulation verwendet werden, weil häufig Geräte mit Metallgehäuse eingesetzt oder die Datenträger innerhalb eines Gerätes in unmittelbarer Nachbarschaft zu metallischen Komponenten, etwa einer Baseband-Einheit oder einem Batteriefach, platziert werden, die das durch die Antennenspule erzeugte oszillierende elektromagnetische Feld und einfallende oszillierende elektromagnetische Felder abschwächen.
Um bei einem ressourcenbeschränkten, tragbaren Datenträger mit einer funkbasierten Datenkommunikationseinrichtung mit Antennenspule eine stabile und über eine hinreichende Reichweite mit einem Lesegerät erfolgende Kommunikation sicherstellen zu können, wenn das Nutzerendgerät, in dem der Datenträger platziert wurde, ein elektromagnetische Felder beeinträchtigendes Gehäuse aufweist oder der Datenträger nahe einer beeinträchtigenden Komponente in dem Gerät angeordnet ist, wird in der noch nicht veröffentlichten Anmeldung 10 2010 033 996 der Anmelderin vorgeschlagen, in dem tragbaren Datenträger eine Dämpfungsschicht aus Ferritmaterial vorzusehen, die der Form der Antennenspule des Datenträgers folgt und diese überdeckt. Die Dämpfungsschicht ist über oder unter der Antennenspule angeordnet und weist über dem von der Antennenspule umschlossenen Innenbereich eine Ausnehmung auf.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ressourcenbeschränkten, tragbaren Datenträger mit einer funkbasierten Datenkommunikationseinrichtung mit einer Antennenspule bereitzustellen, welcher eine erleichterte Personalisierung, insbesondere durch Bedruckung, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Datenträger mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer tragbarer Datenträger weist eine kontaktlos arbeitende Datenkommunikationseinrichtung auf, die eine um einen Innenbereich angeordnete Antennenspule umfasst. Senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Spulenachse der Antennenspule ist eine Dämpfungsschicht aus einem Material mit einer relativen Permeabilität μ_r von mindestens 5 und einem spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens 10^–1 Ωm über oder unter der Antennenspule angeordnet. Die Dämpfungsschicht überdeckt die Antennenspule und weist über dem von der Antennenspule umschlossenen Innenbereich eine Ausnehmung auf. Erfindungsgemäß umfasst die Dämpfungsschicht einen parallel oder im Wesentlichen parallel zur Spulenachse um den Innenbereich verlaufenden Abschnitt, durch den zumindest oberhalb des Innenbereichs eine ebene Fläche aufgespannt ist, welche eine Personalisierung des Datenträgers auf einer Außenoberfläche erlaubt.
Durch die hochpermeable Dämpfungsschicht wird die Antenne von hinter der Schicht liegenden Metallflächen derart abgeschirmt, dass ein von der Antennenspule erzeugtes elektromagnetisches Wechselfeld und ein von einem Lesegerät erzeugtes, am Ort der Antennenspule einfallendes Wechselfeld durch in der Metallfläche erzeugte Wirbelströme nur geringfügig abgeschwächt werden. Dabei werden durch die hochpermeable Schicht die magnetischen Feldlinien der zuvor genannten Wechselfelder innerhalb der Schicht entlang der Ebene der Dämpfungsschicht geführt. Dies beruht auf der in der DE 10 2010 033 996 A1 gewonnenen Erkenntnis, dass eine Erhöhung der Übertragungsreichweite nicht nur vor allem durch Maßnahmen zur Formung und Bündelung des elektromagnetischen Feldes in Richtung auf den gegebenen Austrittsbereich an dem Nutzerendgerät erreicht werden kann, sondern auch durch Maßnahmen, die auf Richtungsformung verzichten und stattdessen ungerichtet lediglich eine geringere Dämpfung des elektromagnetischen Feldes bewirken.
Durch die an die Antennenspule angepasste Formgebung der Dämpfungsschicht lässt sich die Sendeleistung eines in ein Nutzerendgerät eingesteckten Datenträgers erhöhen, wobei sich zeitlich die Güte der Antenne verbessert. Dies drückt sich in einem verbesserten Verlauf der Resonanzkurve aus. Dabei kann die Dämpfungsschicht in wenigstens zwei Segmente unterteilt sein, die jeweils durch einen dielektrischen Spalt voneinander getrennt sind.
Durch die Segmentierung wird die dämpfungsvermindernde Wirkung weiter erhöht.
Dadurch, dass die Dämpfungsschicht mit einem parallel zur Spulenachse verlaufenden kragenförmigen Abschnitt versehen ist, kann definiert eine Ebene aufgespannt werden, welche eine einfache und qualitativ hochwertige Personalisierung des Datenträgers erlaubt. Die für die Personalisierung notwendige ebene Fläche kann dabei unabhängig davon bereitgestellt werden, ob auf dem Innenbereich des Datenträgers elektronische Bauelemente angeordnet sind oder nicht. Ferner kann das Material der Dämpfungsschicht sparsam eingesetzt werden. Eine sich durch den kragenförmigen Abschnitt ergebende Stufe der Dämpfungsschicht kann z. B. durch eine Außenform des Datenträgers egalisiert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Innenbereich und die ebene, personalisierbare Fläche zumindest näherungsweise deckungsgleich ausgebildet, indem der Innenbereich näherungsweise genau so groß ist wie die Fläche und näherungsweise dieselben Abmessungen besitzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Innenbereich mit einem Vergussmaterial gefüllt, das von dem Abschnitt der Dämpfungsschicht begrenzt ist und bis zu dessen oberen Rand ragt. Hierdurch wird im Bereich des von der Antennenspule umschlossenen Bereichs eine ebene Fläche geschaffen, welche optional für die Personalisierung unmittelbar bedruckbar oder bedruckt ist. Die Außenoberfläche des Datenträgers kann in dieser Ausgestaltung direkt durch die Vergussmasse, die Stirnseiten der Abschnitte und optional eine Außenform gebildet sein, welche die genannten Komponenten außerhalb umgibt und bis auf die Höhe der Stirnseiten an die Abschnitte grenzt. Hierdurch wird ein Datenträger mit einer vollkommen ebenen Oberfläche geschaffen.
Alternativ ist die Dämpfungsschicht im Inneren des Datenträgers angeordnet, wobei eine über der Dämpfungsschicht angeordnete Ausgleichsschicht, welche auf der von der Dämpfungsschicht abgewandten Hauptseite die Außenoberfläche bildet, mit der Personalisierung versehen ist oder wird. Bei dieser alternativen Ausgestaltungsform kann die ganze Fläche der Ausgleichsschicht für die Personalisierung genutzt werden. Die Ausgleichsschicht kann dabei auf den mit einem Vergussmaterial gefüllten Innenbereich aufgebracht sein. Gegebenenfalls kann die Ausgleichsschicht dazu ausgebildet sein, noch vorhandene Niveauunterschiede zwischen dem Innenbereich und der restlichen Fläche des Datenträgers auszugleichen. Alternativ könnte ein Ausgleich dadurch vermieden werden, dass zwischen der Ausgleichsschicht und der Dämpfungsschicht weiteres, den Niveauunterschied angleichendes Material vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Dämpfungsschicht im Querschnitt ein L-förmiges Profil auf, wobei die parallel zur Spulenachse verlaufenden Abschnitte dem Innenbereich zugewandt oder von diesem abgewandt sind. Die zuletzt genannte Variante ermöglicht die Bereitstellung einer größeren ebenen Fläche für die Personalisierung, bspw. wenn die Vergussmasse die Außenoberfläche bildet. Gegebenenfalls können die parallel zur Spulenachse verlaufenden Abschnitte entlang des Außenrands des Datenträgers verlaufen, sodass praktisch die gesamte Oberfläche des Datenträgers mit Vergussmasse aufgefüllt werden kann. Hierdurch wird das Aufbringen der Ausgleichsschicht erleichtert.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Dämpfungsschicht im Querschnitt ein becherförmiges Profil auf, durch das in dem Innenbereich angeordnete elektronische Bauelemente abgedeckt sind. Hierdurch ergibt sich ein verbesserter Schutz der elektronischen Komponenten des Datenträgers. Darüber hinaus kann auf noch einfachere Weise, durch den Boden des Bechers, eine ebene Fläche für die Personalisierung des Datenträgers bereitgestellt werden. Wahlweise kann die Personalisierung direkt auf dem Boden des Dämpfungsmaterials erfolgen. Ebenso kann auf dem Boden der becherförmigen Dämpfungsschicht eine wie oben beschriebene Ausgleichsschicht aufgebracht werden, wobei diese dann mit der Personalisierung versehen wird.
Wahlweise kann die Dämpfungsschicht einstückig durch eine durch Umformung profilierte Folie gebildet sein. Ebenso kann die Dämpfungsschicht durch ein- oder mehrmaliges Drucken oder Dosieren von Dämpfungsmaterial erzeugt sein. Insbesondere durch einen Druck- oder Dosierungsprozess lässt sich eine nahezu beliebig komplexe Kontur der Dämpfungsschicht zum Zwecke der Bereitstellung einer ebenen Fläche erzeugen.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen tragbaren Datenträger in einer perspektivischen Darstellung von der Vorderseite, einer transparenten perspektivischen Darstellung von der Rückseite und einer perspektivischen Schnittdarstellung längs einer Schnittachse S,
2 eine Querschnittsdarstellung eines schematischen Datenträgers gemäß einer ersten Variante der Erfindung,
3 eine Querschnittsdarstellung eines schematischen Datenträgers gemäß einer zweiten Variante der Erfindung,
4 eine Querschnittsdarstellung eines schematischen Datenträgers gemäß einer dritten Variante der Erfindung, und
5 eine schematische Querschnittsdarstellung, die den Schritt der Herstellung eines erfindungsgemäßen Datenträgers zeigt.
In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind schematisch tragbare Datenträger 1 dargestellt, die eine kontaktlos arbeitende Datenkommunikationseinrichtung aufweisen. Im Folgenden wird für den tragbaren Datenträger 1 stets eine flächige Gestalt in Kartenform zugrunde gelegt. Die nachfolgend beschriebenen Lösungen sind prinzipiell auch auf tragbare Datenträger 1 mit anderen Gehäuseformen übertragbar.
Bei der Datenkommunikationseinrichtung der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele handelt es sich bevorzugt um eine RFID-Transpondereinheit, die mit aktiver Lastenmodulation arbeitet, oder auch um eine sonstige funkbasierte Datenkommunikationseinrichtung, die ein aktives Verfahren zum Senden von Daten verwendet.
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen tragbaren Datenträger 1, in dem die Erfindung verwirklicht ist. Bei dem tragbaren Datenträger 1 handelt es sich z. B. um eine Speicherkarte vom Typ micro SD (micro Secure Digital). Die Erfindung ist nicht auf micro SD-Karten beschränkt. Vielmehr kann es sich bei den tragbaren Datenträgern 1 auch um beliebige sonstige kartenförmige Datenträger handeln, insbesondere um Datenträger von einem der in der Beschreibungseinleitung aufgelisteten Typen.
Typischerweise besitzt der Datenträger 1 einen mehrlagigen Aufbau. Der anhand der 2 bis 5 näher erläuterte Datenträger 1 basiert auf einer (mehrschichtigen) Leiterplatte 10, auf der Bauelemente und Komponenten 4 des Datenträgers 1, wie Speicherchips, Mikrocontroller, Steuereinrichtungen, Quarze, Widerstände, Mittel der Datenkommunikationseinrichtung usw. platziert und elektrisch miteinander verbunden sind.
Die Datenkommunikationseinrichtung umfasst zwei Schnittstellen, eine erste kontaktlos über elektromagnetische Kopplung arbeitende, deren physikalische Datenaustauschkomponente eine Spule 2 in Gestalt einer Antennenspule ist, und eine zweite kontaktbehaftet arbeitende, deren physikalische Datenaustauschkomponente als Kontaktfelder 3 ausgebildete Kontaktanschlüsse sind. Die Antennenspule 2 ist innerhalb des Datenträgers 1 ausgebildet. Die Kontaktfelder 3 liegen, wie in der perspektivischen Darstellung der 1 gezeigt ist, an einer ersten Außenseite. Der Datenträger 1 kann weitere Schnittstellen, z. B. eine optische Schnittstelle, aufweisen.
1 zeigt in einer transparenten perspektivischen Darstellung den Datenträger 1 auch von der zweiten Außenseite her und aufgeschnitten längs eines Schnittes S. Hierbei ist gut zu erkennen, dass die Antennenspule 2 auf der Leiterplatte 10 ausgebildet ist. Die Antennenspule 10 kann auf einer hierfür vorgesehenen Schicht der Leiterplatte 10 angeordnet und von einer weiteren Schicht bedeckt sein, so dass diese im Inneren der Leiterplatte liegt. Der Einfachheit halber wird in der weiteren Beschreibung davon ausgegangen, dass die Antennenspule 2 im Inneren der Leiterplatte 10 angeordnet ist. Die Antennenspule 2 besitzt in dem Datenträger von der Größe einer SIM-Karte typischerweise zwei bis 20 Windungen, die nebeneinander angeordnet sind und zur Erzielung eines möglichst großen Umfangs im Wesentlichen entlang den Außenkanten der Leiterplatte geführt sind. Die Verlegebahn der Antennenspule 2 umschließt somit einen Innenbereich 5. Der Innenbereich 5 kann, wie dies in 1 angedeutet ist, eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweisen. Der Innenbereich 5 kann jedoch auch eine der Außenkontur der Leiterplatte 10 folgende fünfeckige Grundform aufweisen. Andere Verlegebahngeometrien, wie z. B. runde, ellipsoide, um eine Ringlinie mäandernde oder sternförmige sind ohne weiteres möglich. Im Folgenden wird zum Zwecke der Beschreibung stets eine Ringgeometrie zugrunde gelegt, welche der Außenkontur der Leiterplatte folgt. Die Antennenspule 2 kann in Drahtlegetechnik ausgeführt, geätzt oder gedruckt sein. Wenn die Raumverhältnisse in dem Datenträger 1 es zulassen, kann die Antennenspule 2 auch in mehreren Lagen ausgeführt sein.
Eine Dämpfungsschicht 20 erstreckt sich senkrecht oder näherungsweise senkrecht zur Spulenachse an der Antennenspule 2 und folgt in ihrer geometrischen Gestaltung der Form der Antennenspule. Im Beispiel der 1 ist sie in Form eines Rechteckringes gestaltet. Ein außerhalb der Antennenspule 2 liegender Bereich der Leiterplatte 10 bleibt von der Dämpfungsschicht unbedeckt.
Die Dimensionierung der Dämpfungsschicht 20 ist vorzugsweise so zu bemessen, dass sie die Antennenspule 2 vollständig überdeckt, wobei die radiale Breite des von der Dämpfungsschicht gebildeten Rechtecks zumindest geringfügig, z. B. einige Millimeter im Falle einer Mikro SD-Karte, größer ist als die radiale Breite der von den Wicklungen der Antennenspule 2 belegten Verlegebahn.
Am Außenrand schließt der Rechteckring der Dämpfungsschicht 20 vorzugsweise bündig mit der Außenkontur des Datenträgers 1 ab. Mit ihrem inneren Rand umschließt die Dämpfungsschicht 20 einen Innenraum 21, dessen Grund von der darunterliegenden Leiterplatte 10 gebildet wird. In dem freien Innenraum können auf der Leiterplatte 10 Bauelemente und Komponenten 4 des Datenträgers 1 platziert sein.
Die Dämpfungsschicht 20 weist, wie in den 2 bis 4 gezeigt, neben einem senkrecht zur Spulenachse verlaufenden Abschnitt 22 auf einen parallel oder im Wesentlichen parallel zur Spulenachse um den Innenbereich 5 verlaufenden Abschnitt 23 auf. Hierdurch wird zumindest oberhalb des Innenbereichs 5 eine ebene Fläche aufgespannt, welche eine vereinfachte Personalisierung des Datenträgers auf einer Außenoberfläche erlaubt.
In der Ausführungsvariante gemäß 2 ist das Profil der Dämpfungsschicht 20 L-förmig. Dabei grenzen die Abschnitte 23 unmittelbar an den Innenbereich 5 an. Der Innenbereich 5 mit den auf der Leiterplatte 10 platzierten elektronischen Bauelementen 4 ist mit einer Vergussmasse 30 gefüllt, die die Bauelemente 4 vorzugsweise vollständig überdeckt. Die Vergussmasse 30 ragt dabei bis an die Stirnseiten des Abschnitts 23 der Dämpfungsschicht 20 heran und bildet eine ebene Fläche. In einer Abwandlung der L-Form kann die Dämpfungsschicht 20, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, auch mit einem rechteckigen Vollblockprofil ausgeführt werden. Ebenso sind andere Profile möglich, etwa ansteigende oder ggf. auch abfallende Dreieckprofile, die ein definiertes Ausfüllen des Innenbereichs 5 mit Vergußmasse 30 erlauben.
Die Abschnitte 23 könnten in Abwandlung des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels auch an anderer Stelle der Abschnitte 22 angeordnet sein. Insbesondere könnten diese an den äußeren Enden der Abschnitte 22 vorgesehen sein und damit der Außenkontur des Datenträgers 1 folgen.
Die Personalisierung könnte unmittelbar auf der von der Vergussmasse 30 gebildeten Fläche vorgenommen werden. Bevorzugt wird auf die Dämpfungsschicht 20 mit der von ihr eingeschlossenen Vergussmasse 30 eine weitere, nicht dargestellte Schicht, bspw. aus Kunststoff, aufgebracht, welche auf der von der Leiterplatte 10 abgewandten Außenseite (Außenoberfläche) die Personalisierung ermöglicht.
Um die Dämpfungsschicht 20 beim Aufbringen einer weiteren Schicht, welche vorzugsweise auch eine, Höhenunterschiede ausgleichende, Funktion übernimmt, nicht zu beschädigen, erfolgt die Aufbringung durch Kaltlamination, wie dies exemplarisch in 5 dargestellt ist. Hierzu wird die die Kontaktfelder 3 und die Antennenspule 2 aufweisende Leiterplatte 10 auf eine Unterlage 100 gelegt. Vorzugsweise weist die Leiterplate 10 zu diesem Zeitpunkt bereits die in den 2 bis 4 dargestellte Dämpfungsschicht 20 auf. Anschließend wird eine Kleberschicht 12 aufgebracht. Unter Verwendung einer Rolle 101 wird eine weitere Kunststoffschicht 11, welche die Ausgleichsschicht darstellt, auf die Kleberschicht 12 aufgebracht und durch Kaltlamination miteinander verbunden. Alternativ zu der Kunststoffschicht 111 kann dabei auch ein, zweckmäßig personalisierbarer Lack aufgebracht werden. Zur Durchführung der Verbindung der unterschiedlichen Schichten ist die Rolle 101 statisch angeordnet. Die zu verbindenden Komponenten werden in Pfeilrichtung auf der Unterlage 100 unter der Rolle 101 hindurchbewegt. Alternativ kann sich die Rolle 101 bewegen und die Schichten auf der Unterlage 100 stehen fest; ebenso ist es möglich Rolle 101 und Unterlage 100 beweglich zu gestalten.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Dämpfungsschicht 20 eine im Querschnitt becherförmige Kontur aufweist. Hierdurch sind die in dem Innenbereich 5 angeordneten Elemente geschützt angeordnet. Während die Abschnitte 22 der Dämpfungsschicht 20 plan im Bereich der Antennenspule 2 auf der Leiterplate 10 angeordnet sind, ist im Ausführungsbeispiel gemäß 4 die becherförmige Kontur derart ausgestaltet, dass die parallel zur Spulenachse verlaufenden Abschnitte 23 am Außenumfang der Antennenspule angeordnet und über den Boden 24 der Dämpfungsschicht 20 miteinander verbunden sind. Hierdurch kann über die gesamte Fläche der Leiterplatte eine plane Ebene bereitgestellt werden, welche optional direkt personalisierbar ist. Lediglich beispielhaft ist in dem Beispiel der 4 der durch die becherförmige Dämpfungsschicht 20 gebildete Hohlraum mit Vergussmasse 30 gefüllt.
Die Dämpfungsschicht 20 kann als durch Umformung profilierte Folie bereitgestellt werden und mit der Leiterplatte 10 verbunden werden. Ebenso ist es möglich, die Dämpfungsschicht durch ein- oder mehrmaliges Drucken oder Dosieren von Dämpfungsmaterial zu erzeugen. Das Aufdosieren kann bspw. in Form einer unter IR oder UV trocknenden oder aushärtenden Paste erfolgen.
Die Dicke der Abschnitte 22 braucht nicht auf die Höhe der im Innenbereich 5 platzierten elektronischen Bauelemente 4 abgestimmt zu sein. Aufgrund der parallel zur Spulenachse verlaufenden Abschnitte 23 kann die Dicke der Abschnitte 22 hinsichtlich der elektromagnetischen Wirkung optimal gewählt werden. Insbesondere kann die Dämpfungsschicht hierdurch vergleichsweise dünn ausgebildet werden, wodurch Material gespart werden kann.
Wie bereits beschrieben, kann auf die Dämpfungsschicht 20 eine Ausgleichsschicht (vgl. Kunststofffolie 11 in 5) aufgebracht werden, welche dann mit der Personalisierung versehen werden kann. Das Verbinden einer oder mehrerer solcher Schichten wird vorteilhaft – wie beschrieben – als Kaltlamination z. B. unter Verwendung von UV aktivierbaren Klebern durchgeführt, so dass die Dämpfungsschicht 20 keinen hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
Als Material für die Dämpfungsschicht 20 wird ein Material gewählt, das von der Antennenspule 2 ausgehende elektromagnetische Felder möglichst wenig durch induzierte Wirbelströme schwächt. Es besitzt deshalb eine möglichst hohe relative Permeabilität μ_r und gleichzeitig eine möglichst geringe elektrische Leitfähigkeit, d. h. einen möglichst hohen spezifischen elektrischen Widerstand. Das Material ist zweckmäßig auf den für kontaktlose Datenkommunikation eingesetzten Frequenzbereich abgestimmt. Dieser liegt nach ISO 14443 bei 13,56 MHz.
Die Anwendung des Datenträgers 1 erfolgt, indem dieser von einem Nutzer in die Lesevorrichtung eines Nutzerendgerätes, z. B. ein Handy, eingebracht wird. Dabei tritt der Datenträger 1 über die Kontaktflächen 3 in eine kontaktbehaftete Verbindung zu dem Nutzerendgerät. Häufig ragt der Datenträger 1 im eingesetzten Zustand noch mit einem kleinen Teil oder mit einer Seite aus der Öffnung der Lesevorrichtung heraus. Über die kontaktlose Schnittstelle, d. h. die Antennenspule 2, kann der Datenträger 1 im eingesetzten Zustand mit einem Gegengerät kommunizieren.
Durch die Ausrüstung des Datenträgers mit der Dämpfungsschicht 20 wird der Einfluss der Dämpfung auf die Sendeleistung des Datenträgers 1 über die Antennenspule 2 reduziert und die reichweitenwirksame Sendeleistung gegenüber einem identischen Datenträger ohne Dämpfungsschicht 20 erhöht, auch wenn der in das Nutzergerät eingebrachte Datenträger 1 durch elektromagnetische Wechselfelder um die Antennenspule 2 stark gedämpft ist.

Claims

Tragbarer Datenträger (1) mit einer kontaktlos arbeitenden Datenkommunikationseinrichtung, die eine im Inneren einer Leiterplatte (10) um einen Innenbereich (5) angeordnete Antennenspule (2) umfasst, deren Verlegebahn im Wesentlichen entlang den Außenkanten der Leiterplatte (10) geführt ist, wobei eine senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Spulenachse der Antennenspule (2) verlaufende, auf der Leiterplatte (10) ausgebildete Dämpfungsschicht (20) aus einem Material mit einer relativen Permeabilität μ_r von mindestens 5 und einem spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens 10^–1 Ωm über oder unter der Antennenspule (2) angeordnet ist, welche die Antennenspule (2) von auf der anderen Seite der Dämpfungsschicht (20) liegenden Metallflächen abschirmt, so dass ein von der Antennenspule (2) erzeugtes elektromagnetisches Wechselfeld durch in den Metallflächen erzeugte Wirbelströme nur geringfügig abgeschwächt wird, wobei die Dämpfungsschicht (20) die Antennenspule (2) überdeckt und über dem von der Antennenspule (2) umschlossenen Innenbereich (5) eine Ausnehmung (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (20) auch einen parallel oder im Wesentlichen parallel zur Spulenachse um den Innenbereich (5) verlaufenden Abschnitt (23) umfasst, der einen oberhalb des Innenbereichs (5) liegenden Raum begrenzt, welcher mit einem Vergussmaterial (30) gefüllt ist, das von dem Abschnitt (23) der Dämpfungsschicht (20) begrenzt ist und bis zu dessen oberem Rand ragt, wobei die Oberfläche des mit Vergussmasse (30) gefüllten Raums zusammen mit den Stirnseiten des Abschnitts (23) eine ebene Fläche bildet, die es erlaubt eine Außenoberfläche zu schaffen, auf der eine Personalisierung des Datenträgers (1) durch Bedrucken möglich ist.
Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich (5) und die ebene, personalisierbare Fläche zumindest näherungsweise deckungsgleich ausgebildet sind, indem der Innenbereich (5) näherungsweise genauso groß ist wie die Fläche und näherungsweise dieselben Abmessungen besitzt.
Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (30) für die Personalisierung unmittelbar bedruckbar oder bedruckt ist.
Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (20) im Inneren des Datenträgers (1) angeordnet ist, wobei eine über der Dämpfungsschicht (20) angeordnete Ausgleichsschicht (11), welche auf der von der Dämpfungsschicht (20) abgewandten Hauptseite die Außenoberfläche angeordnet ist, mit der Personalisierung versehen ist oder wird.
Datenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (20) im Querschnitt ein L-förmiges Profil aufweist, wobei die parallel zur Spulenachse verlaufenden Abschnitte dem Innenbereich (5) zugewandt oder von diesem abgewandt sind.
Datenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (20) einstückig durch eine durch Umformung profilierte Folie gebildet ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsschicht (20) durch ein- oder mehrmaliges Drucken oder Dosieren von Dämpfungsmaterial erzeugt ist.