DE102012203265B4 - Contactless data transmission device and value and / or security document containing it - Google Patents
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Abstract
Kontaktlose Datenübertragungseinrichtung (50), die aufweist:(a) eine elektrisch isolierende Trägerfolienlage (10),(b) eine auf der Trägerfolienlage (10) angeordnete elektrische Leiterzugstruktur (20) mit Anschlusskontakten (21a, 21b) und(c) ein mit der elektrischen Leiterzugstruktur (20) elektrisch verbundenes elektronisches Bauelement (30) mit mindestens zwei Kontaktstellen (31, 32), wobei das elektronische Bauelement (30) in einem Montagebereich (40) auf der elektrischen Leiterzugstruktur (20) platziert ist und wobei die mindestens zwei Kontaktstellen (31, 32) des elektronischen Bauelements (30) mit jeweils einem Anschlusskontakt (21a, 25a) der elektrischen Leiterzugstruktur (20) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leiterzugstruktur (20) in mindestens einem die Grenze (41) des Montagebereiches (40) zumindest teilweise einschließenden Dehnungsbereich (44, 45) in mindestens einer Leitungsführungsbahn geführt ist, die länger ist als eine hypothetische Leiterbahn (47), die zwischen der Eintrittsstelle der Leitungsführungsbahn in den mindestens einen Dehnungsbereich (44, 45) und deren Austrittsstelle aus dem mindestens einen Dehnungsbereich (44, 45) geradlinig verlaufen würde, wobei mindestens eine Leitungsführungsbahn in dem Dehnungsbereich (44, 45) wellenförmig, sägezahnförmig, schlaufenähnlich oder entlang einer in Mäandern geführten Linie verläuft und die elektrische Leiterzugstruktur (20) durch einen Antennen-Leiterzug in Form mindestens einer Spiralwindung (21, 22, 23, 24, 25) gebildet ist, wobei die mindestens eine Spiralwindung (21, 22, 23, 24, 25) zwischen den mindestens zwei Kontaktstellen (31, 32) des elektronischen Bauelements (30) hindurch verläuft.Contactless data transmission device (50) which has: (a) an electrically insulating carrier film layer (10), (b) an electrical conductor structure (20) arranged on the carrier film layer (10) with connection contacts (21a, 21b) and (c) with the electrical conductor structure (20) electrically connected electronic component (30) with at least two contact points (31, 32), wherein the electronic component (30) is placed in a mounting area (40) on the electrical conductor structure (20) and wherein the at least two contact points (31, 32) of the electronic component (30) are each electrically connected to a connection contact (21a, 25a) of the electrical conductor structure (20), characterized in that the electrical conductor structure (20) in at least one of the boundary (41) of the assembly area (40) at least partially enclosing expansion area (44, 45) is guided in at least one line guideway which is longer than a hypothetical one Conductor track (47) which would run in a straight line between the point of entry of the line guide track into the at least one expansion area (44, 45) and its exit point from the at least one expansion area (44, 45), with at least one line guide track in the expansion area (44, 45) undulating, sawtooth-like, loop-like or along a meandering line and the electrical conductor run structure (20) is formed by an antenna conductor run in the form of at least one spiral turn (21, 22, 23, 24, 25), the at least one spiral turn ( 21, 22, 23, 24, 25) runs through between the at least two contact points (31, 32) of the electronic component (30).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontaktlose Datenübertragungseinrichtung, die eine elektrisch isolierende Trägerfolienlage, eine auf der Trägerfolienlage angeordnete elektrische Leiterzugstruktur und ein mit der elektrischen Leiterzugstruktur elektrisch verbundenes elektronisches Bauelement aufweist, sowie ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit mindestens zwei durch Laminieren miteinander verbundenen Dokumentenlagen, wobei eine der Lagen durch die kontaktlose Datenübertragungseinrichtung gebildet ist. Ein Wert- und/oder Sicherheitsdokumente kann beispielsweise eine Smartcard oder ein Identifikationsdokument, sein. Beispielsweise kann das Dokument ein Personalausweis, Reisepass, Zugangsausweis, Führerschein, Fahrzeugbrief, Fahrzeugschein, Firmenausweis, Skipass oder ein sonstiger Berechtigungsausweis, ein Ticket im öffentlichen Personen-Nahverkehr, eine Banknote, Kreditkarte, Scheckkarte, Barzahlungskarte, Eintrittskarte, Identifikationskarte, ein Visum oder dergleichen sein. Das Dokument kann in Form einer Karte mit einer Vorderseite und einer Rückseite vorliegen oder als buchartiges Dokument ausgebildet sein. Es kann im Wesentlichen aus Papier oder auch aus Kunststoff hergestellt sein. Im Falle eines Personalausweises trägt dessen Vorderseite zum Beispiel das Lichtbild sowie den Namen des Inhabers. Die Rückseite kann weitere Angaben enthalten, beispielsweise die Anschrift des Inhabers.The present invention relates to a contactless data transmission device which has an electrically insulating carrier film layer, an electrical conductor track structure arranged on the carrier film layer and an electronic component electrically connected to the electrical conductor track structure, as well as a value and / or security document with at least two document layers connected to one another by lamination, wherein one of the layers is formed by the contactless data transmission device. A value and / or security document can be, for example, a smart card or an identification document. For example, the document can be an identity card, passport, access card, driver's license, vehicle registration document, vehicle registration document, company ID, ski pass or other authorization ID, a ticket in local public transport, a banknote, credit card, check card, cash card, admission ticket, identification card, visa or the like be. The document can be in the form of a card with a front and a back or it can be designed as a book-like document. It can essentially be made of paper or also of plastic. In the case of an identity card, for example, the front side bears the photo and the name of the holder. The back can contain further information, for example the address of the owner.
Kontaktlose Datenübertragungseinrichtungen werden als Transpondereinheiten für die Ausführung von RFID- (radio frequency identification) Verfahren beispielsweise in Dokumenten eingesetzt, um mit dem Dokument verknüpfte Daten automatisch kontaktlos auslesen zu können.Contactless data transmission devices are used as transponder units for the execution of RFID (radio frequency identification) methods, for example in documents, in order to be able to read out data linked to the document automatically without contact.
Erfindungsgemäß werden unter einem elektronischen Bauelement insbesondere Halbleiterchips verstanden, insbesondere solche, welche zur Speicherung und Verarbeitung von Daten geeignet sind. Insbesondere umfassen die elektronischen Bauelemente sogenannte RFID-Chips, welche zur kontaktlosen Kommunikation geeignet sind. RFID-Chips können vergleichsweise einfach z.B. nur eine Seriennummer enthalten und diese bei Aktivierung kontaktlos übermitteln oder es kann sich um Mikroprozessorchips mit Verschlüsselung handeln, wie diese zum Beispiel in elektronischen Reisedokumenten eingesetzt werden.According to the invention, an electronic component is understood to mean in particular semiconductor chips, in particular those which are suitable for storing and processing data. In particular, the electronic components include so-called RFID chips, which are suitable for contactless communication. RFID chips can comparatively simply contain just a serial number, for example, and transmit this contactlessly when activated, or they can be microprocessor chips with encryption, such as those used in electronic travel documents, for example.
Ein Beispiel für ein derartiges Wert- oder Sicherheitsdokument ist in
Die
Die 603 20 037 T2 beschreibt eine Kommunikationsvorrichtung mit einem RFID-Chip und einer Wellenantenne. Die
Ferner ist aus
Der in diesen Druckschriften angegebene Aufbau eines Dokuments zur Anwendung eines RFID-Verfahrens, beispielsweise in elektronischen Reisedokumenten, führt jedoch bei der Herstellung und eventuell auch bei der nachfolgenden Verwendung des Dokuments zu Fehlfunktionen und sogar zum Ausfall der RFID-Funktion. In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass der Kontaktübergang zwischen dem integrierten Schaltkreis und der Antenne eine wichtige Rolle spielt, da die elektrische Kontaktierung in diesem Bereich leicht beeinträchtigt oder sogar zerstört werden kann.The structure of a document for the application of an RFID method, for example in electronic travel documents, given in these publications, however, leads to malfunctions and even failure of the RFID function during production and possibly also during subsequent use of the document. In this context, it has been shown that the contact transition between the integrated circuit and the antenna plays an important role, since the electrical contact in this area can easily be impaired or even destroyed.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde, dass die RFID-Funktion von auf herkömmliche Art und Weise hergestellten Dokumenten bereits beim Herstellprozess fehlerhaft sein oder bei der Verwendung ausfallen kann. Aus diesem Grund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine kontaktlose Datenübertragungseinrichtung zu schaffen, die die genannten Fehler nicht aufweist und die insbesondere eine fehlerlos funktionierende RFID-Funktion aufweist und mit dieser über lange Zeit unter Praxisbedingungen problemlos einsetzbar ist.The present invention is therefore based on the problem that the RFID function of documents produced in a conventional manner can already be faulty during the production process or fail during use. For this reason, it is an object of the present invention to provide a contactless data transmission device which does not have the errors mentioned and which, in particular, is error-free has a functioning RFID function and can be used with this over a long period of time under practical conditions without any problems.
Diese Aufgabe wird durch die kontaktlose Datenübertragungseinrichtung gemäß Anspruch 1 und das Wert- und/oder Sicherheitsdokument gemäß Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the contactless data transmission device according to claim 1 and the value and / or security document according to claim 8. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung demnach eine kontaktlose Datenübertragungseinrichtung. Diese weist folgende Elemente auf:
- (a) eine elektrisch isolierende Trägerfolienlage,
- (b) eine auf der Trägerfolienlage angeordnete elektrische Leiterzugstruktur mit Anschlusskontakten und
- (c) ein mit der elektrischen Leiterzugstruktur elektrisch verbundenes elektronisches Bauelement mit mindestens zwei Kontaktstellen, wobei das elektronische Bauelement in einem Montagebereich auf der elektrischen Leiterzugstruktur platziert ist und wobei die mindestens zwei Kontaktstellen des elektronischen Bauelements mit jeweils einem Anschlusskontakt der elektrischen Leiterzugstruktur elektrisch verbunden sind.
- (a) an electrically insulating carrier film layer,
- (b) an electrical conductor run structure with connection contacts and arranged on the carrier film layer
- (c) an electronic component electrically connected to the electrical circuit structure with at least two contact points, the electronic component being placed in a mounting area on the electrical circuit structure and wherein the at least two contact points of the electronic component are each electrically connected to a connection contact of the electrical circuit structure.
In erfindungsgemäßer Art und Weise ist die elektrische Leiterzugstruktur in mindestens einem die Grenze des Montagebereiches zumindest teilweise einschließenden Dehnungsbereich in mindestens einer Leitungsführungsbahn geführt, die länger ist als eine hypothetische Leiterbahn, die zwischen der Eintrittsstelle der Leitungsführungsbahn in den mindestens einen Dehnungsbereich und der Austrittsstelle der Leitungsführungsbahn aus dem mindestens einen Dehnungsbereich geradlinig verlaufen würde.In the manner according to the invention, the electrical conductor track structure is guided in at least one expansion area, which at least partially encloses the boundary of the assembly area, in at least one conductor track that is longer than a hypothetical conductor track that extends between the point of entry of the conductor track into the at least one expansion area and the point of exit of the conductor track from which at least one stretch area would run in a straight line.
Unter dem Montagebereich ist in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen erfindungsgemäß vorzugsweise ein Flächenbereich auf der Trägerfolienlage zu verstehen, der exakt mit der von dem Bauelement im montierten Zustand eingenommenen Fläche identisch ist.In the present description and in the claims, the assembly area is preferably to be understood according to the invention as an area on the carrier film layer which is exactly identical to the area occupied by the component in the assembled state.
Eine erfindungsgemäße Datenübertragungseinrichtung kann mehr als ein Bauelement aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere der folgenden Bauelemente, die beispielsweise Halbleiterschaltungselemente sein können, Verwendung finden: Mikroprozessor, interne/externe Speicher, Mittel zur kontaktlosen Energieversorgung und Kommunikation, Antenne, Eingabekomponenten (z.B. Manipulandum einzelner Schalter oder berührungsempfindliches Feld/Touchsensor), Fingerabdrucksensor, Ausgabekomponenten, z.B. Display, Lautsprecher, diskrete Komponenten, z.B. Kondensator, Diode, Widerstand. Die erfindungsgemäße Lehre kann auf die Kontaktierung aller Bauelemente angewendet werden aber auch auf einige oder nur ein einzelnes Bauelement. Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Lehre bei Bauelementen eingesetzt, welche die größte Bauhöhe aufweisen, da diese während der Lamination am stärksten belastet werden, und/oder die flächenmäßig größten Bauelemente, da hier aufgrund der Größe insbesondere durch eine Verkippung der Bauelemente die höchsten Kräfte entstehen können.A data transmission device according to the invention can have more than one component. For example, one or more of the following components, which can be semiconductor circuit elements, for example, can be used: microprocessor, internal / external memory, means for contactless energy supply and communication, antenna, input components (e.g. manipulation of individual switches or touch-sensitive fields / touch sensors), fingerprint sensors, output components , e.g. display, loudspeaker, discrete components, e.g. capacitor, diode, resistor. The teaching according to the invention can be applied to the contacting of all components, but also to some or only a single component. The teaching according to the invention is particularly preferably used for components that have the greatest overall height, since they are most heavily loaded during lamination, and / or the largest components in terms of area, since the greatest forces can arise here due to their size, in particular due to tilting of the components .
Der erfindungsgemäße Dehnungsbereich kann immer dort eingesetzt werden, wo Bauelemente auf den Träger gesetzt werden und Leitungen unter den Bauelementen verlaufen und an das Bauelement angeschlossen werden.The expansion area according to the invention can always be used where components are placed on the carrier and lines run under the components and are connected to the component.
In einer weiteren nicht beanspruchten Ausführungsform wird die beschriebene Lehre auch eingesetzt, wenn eine Leitungsführungsbahn in unmittelbarer Nähe, d.h. in geringem Abstand, zu einem Bauelement geführt wird. Auch in diesem Fall können die sterischen Belastungen während der Lamination die Leitungsführungsbahn belasten. Insbesondere kann die Leitungsführungsbahn in letzterem Falle bis zu einer Kontaktstelle des elektronischen Bauelements führen und dort enden.In a further embodiment that is not claimed, the teaching described is also used when a line guideway is guided in the immediate vicinity, i.e. at a small distance, to a component. In this case, too, the steric loads during the lamination can stress the cable guideway. In particular, in the latter case, the conductor track can lead to a contact point of the electronic component and end there.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument, das mindestens zwei durch Laminieren miteinander verbundene Dokumentenlagen aufweist. Eine dieser Dokumentenlagen ist durch die erfindungsgemäße kontaktlose Datenübertragungseinrichtung gebildet.According to a second aspect, the present invention further relates to a value and / or security document which has at least two document layers connected to one another by lamination. One of these document layers is formed by the contactless data transmission device according to the invention.
Die Führung der elektrischen Leiterzugstruktur in mindestens einem die Grenze des Montagebereiches zumindest teilweise einschließenden Dehnungsbereich in einer Leitungsführungsbahn, die länger ist als eine hypothetische Leiterbahn, die zwischen der Eintrittsstelle der Leitungsführungsbahn in den mindestens einen Dehnungsbereich und der Austrittsstelle der Leitungsführungsbahn aus dem mindestens einen Dehnungsbereich geradlinig verlaufen würde, bedeutet, dass die elektrische Leiterzugstruktur in dem mindestens einen Dehnungsbereich nicht geradlinig sondern auf einem gekrümmten Weg geführt wird. Diese Krümmung kann mehr oder minder stark ausgeprägt sein. Erfindungsgemäß kann die elektrische Leiterzugstruktur in gewundenen Bahnen verlaufen oder die elektrische Leiterzugstruktur kann wellenförmig oder sägezahnförmig ausgebildet sein oder die elektrische Leiterzugstruktur kann in schlaufenähnlichen oder in Mäandern geführten Bahnen verlaufen. In jedem dieser Fälle legt die elektrische Leiterzugstruktur in dem Montagebereich sowie in einem angrenzenden Umgebungsbereich einen Weg zurück, der länger ist als eine hypothetische Leiterbahn, die dort geradlinig verlaufen würde. Bevorzugt ist die Leiterzugstruktur, bezogen auf deren Gesamtlänge, zum Beispiel auf die Gesamtlänge einer Antenne, in einem vergleichsweise kleinen Bereich verändert, sodass deren elektrische Eigenschaften von dem Verhalten einer Antenne mit herkömmlicher Leitungsführungsbahn nicht oder nur geringfügig abweichen. Damit kann eine Beeinträchtigung der Schalteigenschaften vermieden.The routing of the electrical conductor track structure in at least one expansion area, which at least partially encloses the boundary of the assembly area, in a line guideway that is longer than a hypothetical conductor path, which is straight between the point of entry of the line guideway into the at least one expansion area and the exit point of the line guideway from the at least one expansion area would run, means that the electrical conductor track structure in the at least one expansion area is not guided in a straight line but on a curved path. This curvature can be more or less pronounced. According to the invention, the electrical conductor run structure can run in winding paths or the electrical conductor run structure can be designed in a wave-like or sawtooth shape or the electrical conductor run structure can run in loop-like or meandering paths. In each of these cases, the electrical conductor track structure in the assembly area and in an adjacent surrounding area covers a path that is longer than a hypothetical conductor track that would run in a straight line there. The conductor track structure is preferably changed in a comparatively small area based on its overall length, for example the overall length of an antenna, so that its electrical properties do not or only slightly differ from the behavior of an antenna with a conventional conductor track. An impairment of the switching properties can thus be avoided.
Dieser Verlauf der elektrischen Leiterzugstruktur in dem mindestens einen Dehnungsbereich führt dazu, dass die elektrische Leiterzugstruktur einer Ausdehnung oder einem Zusammenziehen (einer Kompression) des die elektrische Leiterzugstruktur unmittelbar umgebenden Materialbereichs der Trägerfolienlage im Dokument, beispielsweise eines anisotrop leitfähigen Klebers, mit dem das elektronische Bauelement auf der elektrischen Leiterzugstruktur montiert ist, durch eine entsprechende Verformung/Verlagerung nachgeben kann, ohne dass sie dabei Risse oder sogar Unterbrechungen ausbildet. Dadurch wird der Ausschuss bei der Herstellung eines Dokuments mit einer elektrischen Leiterzugstruktur deutlich verringert. Die elektrische Leiterzugstruktur bildet somit gewissermaßen ein elastisches Element, das sich den Verformungen in dem mindestens einen Dehnungsbereich anpassen kann, ohne dass sich Risse oder Leitungsunterbrechungen in der elektrischen Leiterzugstruktur bilden.This course of the electrical conductor structure in the at least one expansion area leads to the electrical conductor structure of an expansion or contraction (compression) of the material area of the carrier film layer in the document immediately surrounding the electrical conductor structure, for example an anisotropically conductive adhesive, with which the electronic component is attached the electrical conductor run structure is mounted, can yield by a corresponding deformation / displacement without it forming cracks or even interruptions. As a result, the scrap in the production of a document with an electrical circuit structure is significantly reduced. The electrical circuit structure thus to a certain extent forms an elastic element which can adapt to the deformations in the at least one expansion area without cracks or line interruptions forming in the electrical circuit structure.
Es hat sich nämlich herausgestellt, dass ein Dokument, in das die kontaktlose Datenübertragungseinrichtung beispielsweise durch Laminieren integriert ist, beim praktischen Gebrauch zuweilen deformiert wird, sodass sich mechanische Spannungen im Dokument ausbilden. Auch bereits beim Herstellen des Dokuments können mechanische Spannungen im Dokument entstehen, beispielsweise beim Laminieren, da die Materialien bei diesem Verfahren auf eine relativ hohe Temperatur, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur der eingesetzten Polymere, erwärmt werden und sich dabei ausdehnen und beim nachfolgenden Abkühlen wieder zusammenziehen.This is because it has been found that a document into which the contactless data transmission device is integrated, for example by lamination, is sometimes deformed during practical use, so that mechanical stresses develop in the document. Mechanical stresses can also arise in the document during the production of the document, for example during lamination, since in this process the materials are heated to a relatively high temperature, in particular to a temperature above the glass transition temperature of the polymers used, and expand in the process and during the subsequent cooling process pull together again.
Die genannten mechanischen Spannungen bilden sich insbesondere in Bereichen aus, in denen das Dokument inhomogen ist, insbesondere durch Integration von Komponenten verschiedener stofflicher Zusammensetzung, zwischen denen sich Phasengrenzflächen ausbilden. Dies ist insbesondere im Einbettungsbereich des elektronischen Bauelements der Fall. Auch die elektrische Leiterzugstruktur selbst stellt eine derartige Inhomogenität in dem sie umgebenden Laminatmaterial dar. Diese Inhomogenitäten führen beispielsweise bei einer Deformation des Dokuments, aber auch dessen Erwärmung oder Abkühlung kann zu mechanischen Spannungen innerhalb des Dokuments führen, die im ungünstigen Falle zu Rissen oder sogar zu Unterbrechungen in der elektrischen Leiterzugstruktur führen können. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere die Bereiche unmittelbar angrenzend an das elektronische Bauelement mechanischen Spannungen unterworfen sind, sodass sich in der elektrischen Leiterzugstruktur, die in diesen Bereichen verläuft, diese kreuzt oder in deren Nähe sie verläuft, leicht Risse oder sogar Unterbrechungen ausbilden können.The mechanical stresses mentioned develop in particular in areas in which the document is inhomogeneous, in particular due to the integration of components of different material compositions, between which phase interfaces are formed. This is the case in particular in the embedding area of the electronic component. The electrical conductor structure itself also represents such an inhomogeneity in the laminate material surrounding it. These inhomogeneities lead, for example, to deformation of the document, but heating or cooling can also lead to mechanical stresses within the document, which in the worst case can lead to cracks or even to Can lead to interruptions in the electrical conductor structure. It has been found that, in particular, the areas immediately adjacent to the electronic component are subject to mechanical stresses, so that cracks or even interruptions can easily form in the electrical conductor track structure that runs in these areas, crosses them or runs in their vicinity.
Aus den vorstehend erläuterten Gründen erstreckt sich der mindestens eine einen nicht geradlinigen Verlauf der elektrischen Leiterzugstruktur definierende Dehnungsbereich auf einen Übergangsbereich zwischen dem Montagebereich für das elektronische Halbleiterschaltungselement und dem angrenzenden Bereich im Dokument. Erfindungsgemäß ist die Erstreckung des mindestens einen Dehnungsbereiches auf den die Grenzen des Montagebereiches zumindest teilweise einschließenden Bereich definiert. Daher erstreckt sich der mindestens eine Dehnungsbereich beispielsweise auf einen Bereich, der ausschließlich die Grenzen des Montagebereichs des elektronischen Halbleiterschaltungselements abdeckt, nicht aber auch einen Zentralbereich unterhalb des Bauelements. Denn mechanische Spannungen treten insbesondere in dem Grenzbereich des Montagebereiches auf. Damit wird zumindest gefordert, dass die elektrische Leiterzugstruktur jedenfalls in diesem Übergangsbereich nicht geradlinig verläuft. Das schließt erfindungsgemäß aber nicht aus, dass die elektrische Leiterzugstruktur auch in dem Zentralbereich des Montagebereiches unterhalb des Bauelements gekrümmt verläuft. Zwar kann ein zentraler Bereich unter dem Bauelement von dem Dehnungsbereich ausgenommen sein, da sich bei Verformungen des Dokuments in diesem Bereich eventuell keine oder nur geringe mechanische Spannungen ausbilden. Denn zu berücksichtigen ist insbesondere, dass sich der mindestens eine Dehnungsbereich auf die Bereiche auf der Trägerfolienlage erstreckt, in denen die elektrische Leiterzugstruktur in geringem Abstand zu den Grenzen des Montagebereiches verläuft und beispielsweise in den Montagebereich hineingeführt oder aus diesem herausgeführt wird. Denn gerade in diesen Übergangsbereichen entstehen die größten mechanischen Spannungen bei einer entweder thermischen Behandlung oder bei einer mechanischen Verformung des Dokuments, die zu den erwähnten Schädigungen der elektrischen Leiterzugstruktur führen können.For the reasons explained above, the at least one expansion area defining a non-rectilinear course of the electrical conductor run structure extends to a transition area between the mounting area for the electronic semiconductor circuit element and the adjoining area in the document. According to the invention, the extent of the at least one expansion area is defined on the area at least partially enclosing the boundaries of the assembly area. The at least one expansion area therefore extends, for example, to an area which exclusively covers the boundaries of the assembly area of the electronic semiconductor circuit element, but not also a central area below the component. This is because mechanical stresses occur in particular in the border area of the assembly area. This means that at least one requirement is that the electrical conductor run structure does not run in a straight line, at least in this transition area. According to the invention, however, this does not rule out the fact that the electrical conductor run structure also extends in a curved manner in the central region of the assembly region below the component. It is true that a central area under the component can be excluded from the expansion area, since if the document is deformed in this area, no or only slight mechanical stresses may develop. This is because it must be taken into account in particular that the at least one expansion area extends to the areas on the carrier film layer in which the electrical conductor structure runs at a short distance from the boundaries of the assembly area and, for example, is led into or out of the assembly area. This is because it is precisely in these transition areas that the greatest mechanical stresses arise during either thermal treatment or mechanical deformation of the document, which can lead to the aforementioned damage to the electrical circuit structure.
Wenn sich der mindestens eine Dehnungsbereich nicht auf einen zentralen Bereich unter dem elektronischen Bauelement erstreckt, sind die Leitungsführungsbahnen in diesem zentralen Bereich vorzugsweise auch nicht gekrümmt sondern verlaufen geradlinig. Dies kann beispielsweise bei nicht banspruchten Ausführungsformen dann der Fall sein, wenn die Leiterzugstruktur lediglich bis zu Kontaktstellen des Bauelements führt, in den Montagebereich also hineinführt, nicht aber vollständig durch diesen hindurch.If the at least one expansion area does not extend to a central area below the electronic component, the conductor tracks in this central area are preferably also not curved but rather run in a straight line. This can be the case, for example, in embodiments that are not claimed when the conductor run structure only leads to contact points of the component, into which So the assembly area leads into it, but not completely through it.
Vorteilhaft ist es natürlich, dass sich der mindestens eine Dehnungsbereich und damit der Bereich, in dem die elektrische Leiterzugstruktur nicht geradlinig geführt ist, auf den gesamten Montagebereich des elektronischen Bauelements sowie auf dessen Umgebungsbereich erstreckt. In diesem Bereich wird die Leitungsführungsbahn gekrümmt geführt, beispielsweise wellenförmig oder sägezahnförmig, damit eine Verformung des Dokuments zu einer ausschließlich elastischen Verformung der elektrischen Leiterzugstruktur führt.It is of course advantageous that the at least one expansion area, and thus the area in which the electrical conductor structure is not routed in a straight line, extends over the entire assembly area of the electronic component and its surrounding area. In this area, the conductor track is guided in a curved manner, for example in a wavy or sawtooth shape, so that a deformation of the document leads to an exclusively elastic deformation of the electrical conductor run structure.
Als Leitungsführungsbahn der elektrischen Leiterzugstruktur ist eine Spurlinie zu verstehen, entlang der ein Leiterzug der elektrischen Leiterzugstruktur verläuft, unabhängig davon, ob sich die Breite des Leiterzuges entlang des Verlaufes der Spur ändert. Diese Spur verläuft daher entlang einer gedachten Linie, die durch eine längs Halbierende des Leiterzuges gebildet ist. Auch in dem Bereich eines Leiterzuges, in dem sich dessen Breite verändert, verläuft die längs Halbierende mittig zwischen den Seitenrändern des Leiterzuges.The conductor track of the electrical conductor run structure is to be understood as a track line along which a conductor run of the electrical conductor run structure runs, regardless of whether the width of the conductor run changes along the course of the track. This track therefore runs along an imaginary line that is formed by a longitudinal bisector of the conductor run. Even in the area of a conductor run in which its width changes, the longitudinal bisector runs centrally between the side edges of the conductor run.
Die damit erzielte Fähigkeit der elektrischen Leiterzugstruktur zur Anpassung an lokale Verformungen im Dokument ist umso größer, je größer die lokale Krümmung eines Leiterzuges der elektrischen Leiterzugstruktur in dem mindestens einen Dehnungsbereich ist. Als Maß für die Krümmung kann der Anteil der Leiterzugabschnitte dienen, zu denen ein jeweils benachbarter Abschnitt desselben Leiterzuges in einem Winkel von weniger als ±90°, besser noch weniger als ±60°, weiter bevorzugt weniger als ±45° und am meisten bevorzugt weniger als ±30° verläuft. In diesen Fällen gibt es einen Bereich des Leiterzuges, in dem sich dieser an eine Verformung des Dokuments optimal anpassen kann, indem er gewissermaßen wie eine Feder wirkt, die gestaucht oder auseinander gezogen wird. Der genannte Winkel der benachbarten Abschnitte eines Leiterzuges zueinander ergibt sich zwischen zwei Tangenten in jeweils einem Punkt dieser Abschnitte. Diese Tangenten liegen vorzugsweise in den Wendepunkten der jeweiligen Spurlinie an.The ability of the electrical conductor run structure achieved in this way to adapt to local deformations in the document is greater, the greater the local curvature of a conductor run of the electrical conductor run structure in the at least one expansion area. As a measure of the curvature, the proportion of conductor run sections to which an adjacent section of the same conductor run at an angle of less than ± 90 °, better still less than ± 60 °, more preferably less than ± 45 ° and most preferably less can serve than ± 30 °. In these cases there is an area of the conductor path in which it can optimally adapt to a deformation of the document by acting like a spring that is compressed or pulled apart. The mentioned angle of the adjacent sections of a conductor path to one another results between two tangents at one point in each of these sections. These tangents are preferably at the turning points of the respective track line.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass nicht nur ein erster Leiterzugabschnitt mit einer ersten Tangente an einem Wendepunkt der Spurlinie vorliegt, ohne dass es einen benachbarten zweiten Leiterzugabschnitt gibt, dessen zweite Tangente in einem Wendepunkt der Spurlinie in einem Winkel von weniger als ±90° zur ersten Tangente des ersten Leiterzugsabschnittes verläuft. Vorzugsweise liegen mindestens zwei derartige Abschnitte vor. Noch weiter bevorzugt liegen drei, vier, fünf oder noch mehr derartige Abschnitte eines Leiterzuges vor.It is further preferred that there is not only a first conductor run section with a first tangent at a turning point of the track line without there being an adjacent second conductor run section whose second tangent is at a turning point of the track line at an angle of less than ± 90 ° to the first Tangent of the first conductor run section runs. There are preferably at least two such sections. Even more preferably, there are three, four, five or even more such sections of a conductor run.
Durch den gekrümmten Verlauf der elektrischen Leiterzugstruktur in dem mindestens einen Dehnungsbereich verändern sich zwar die induktiven und kapazitiven Eigenschaften einer daraus gebildeten Antennenstruktur gegenüber einem Aufbau, in dem die elektrische Leiterzugstruktur in diesen Bereichen geradlinig verläuft. Jedoch ist dieser Effekt auf die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur vergleichsweise gering, da diese spezielle Leitungsführung nur auf einen kleinen Bereich begrenzt ist.Due to the curved course of the electrical conductor structure in the at least one expansion area, the inductive and capacitive properties of an antenna structure formed therefrom change compared to a structure in which the electrical conductor structure runs in a straight line in these areas. However, this effect on the resonance frequency of the antenna structure is comparatively small, since this special line routing is only limited to a small area.
Falls mehr als einer der Leiterzüge den Montagebereich für das elektronische Bauelement durchquert, können diese in dem Montagebereich parallel zueinander verlaufen, unabhängig davon, ob der mindestens eine Dehnungsbereich den gesamten Montagebereich erfasst oder nur einen Teil davon.If more than one of the conductor tracks crosses the assembly area for the electronic component, they can run parallel to one another in the assembly area, regardless of whether the at least one expansion area covers the entire assembly area or only part of it.
Weiterhin ist die elektrische Leiterzugstruktur auf der Trägerfolienlage gebildet und zwar sowohl in dem Bereich außerhalb des Montagebereiches für das elektronische Bauelement als auch innerhalb des Montagebereiches. Damit verlaufen die Leiterzüge in einer einzigen Ebene. Diese Ebene unterscheidet sich von der oder den Ebenen, in denen die Leiterzugstruktur/en des elektronischen Bauelements verläuft/verlaufen.Furthermore, the electrical conductor track structure is formed on the carrier film layer both in the area outside the assembly area for the electronic component and within the assembly area. This means that the conductors run on a single level. This level differs from the level or levels in which the conductor track structure (s) of the electronic component run / run.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Leiterzugstruktur durch einen Antennen-Leiterzug in Form mindestens einer Spiralwindung gebildet. Der Antennen-Leiterzug dient in einem Transponder (in einer RFID-Vorrichtung) dazu, induktiv Energie einzukoppeln sowie zur kontaktlosen Kommunikation. Er weist die mindestens eine Spiralwindung auf, besonders bevorzugt mehr als die eine Spiralwindung, und kann dann in Form der spiralförmigen Antennenwindungen beispielsweise in einem Randbereich der Trägerfolienlage auf der Trägerfolienlage verlaufen. Die Antennenwindungen können beispielsweise in engem Abstand voneinander und insbesondere parallel zueinander verlaufen. Die Antennenwindungen können demnach einen Strang ausbilden, der durch die Antennenwindungen gebildet ist und der beispielsweise entlang den Rändern der Trägerfolienlage verläuft. Durch die Parallelführung der Antennenwindungen in dem Strang in einer Ebene bildet die Antennenstruktur zwei Enden aus, die auch Anschlusskontakte für das elektronische Bauelement darstellen. Diese Enden können sich beispielsweise in gleicher Höhe auf jeweils einer Seite des Stranges befinden und zwar im Montagebereich für das elektronische Bauelement. Typischerweise beträgt die Breite der Antennenleiterzüge der Antennenstruktur 500 µm bis 2 mm. Die Breite kann aber grundsätzlich auch geringer sein, beispielsweise 50 µm bis 500 µm. Die Anzahl der Spiralwindungen, deren jeweilige Breite und deren Abstand voneinander sowie die Fläche, die durch die Spiralwindungen gebildet wird, bestimmen zusammen mit weiteren Parametern, beispielsweise der elektrischen Kapazität des damit gebildeten Schwingkreises, die Resonanzfrequenz des elektrischen Feldes, das eingekoppelt wird.According to the present invention, the electrical conductor run structure is formed by an antenna conductor run in the form of at least one spiral turn. The antenna conductor track is used in a transponder (in an RFID device) to inductively couple energy and for contactless communication. It has the at least one spiral turn, particularly preferably more than the one spiral turn, and can then run in the form of the spiral antenna turns, for example in an edge region of the carrier film layer on the carrier film layer. The antenna windings can, for example, run at a close distance from one another and in particular run parallel to one another. The antenna windings can accordingly form a strand which is formed by the antenna windings and which runs, for example, along the edges of the carrier film layer. Due to the parallel routing of the antenna windings in the strand in one plane, the antenna structure forms two ends, which also represent connection contacts for the electronic component. These ends can, for example, be located at the same height on each side of the string, specifically in the assembly area for the electronic component. The width of the antenna conductor tracks of the antenna structure is typically 500 μm to 2 mm. In principle, however, the width can also be smaller, for example 50 μm to 500 μm. The number of spiral turns, their respective width and their distance from one another and the area that is formed by the spiral turns determine together with further parameters, for example the electrical capacitance of the resonant circuit formed therewith, the resonance frequency of the electrical field that is coupled in.
Gemäß der Erfindung verläuft der Antennen-Leiterzug der mindestens einen Spiralwindung zwischen den mindestens zwei Kontaktstellen des elektronischen Bauelements hindurch. Dadurch kann das Bauelement mit den Anschlusskontakten einfach elektrisch verbunden werden, ohne dass die Leiterzüge der Leiterzugstruktur in sich kreuzenden Bahnen geführt werden müssen.According to the invention, the antenna conductor run of the at least one spiral turn runs between the at least two contact points of the electronic component. As a result, the component can easily be electrically connected to the connection contacts without the conductor runs of the conductor run structure having to be routed in intersecting paths.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung haben die durchgehenden Spiralwindungen des Stranges des Antennen-Leiterzuges in dem Montagebereich des elektronischen Bauelements einen kleineren Querschnitt als außerhalb des Montagebereiches. Hierdurch wird einerseits ermöglicht, die durchgehenden Spiralwindungen über die relativ kleine Montagefläche des Bauelements zu führen, wobei andererseits der elektrische Widerstand, der die Güte der Antenne beeinflusst, nicht zu stark ansteigt. Hierzu kann die Breite der Spiralwindungen in einem Bereich außerhalb des Montagebereiches größer sein als im Montagebereich. Außerhalb des Montagebereiches kann die Breite konstant sein. Weiterhin, d.h. zusätzlich oder alternativ dazu können die durchgehenden Spiralwindungen des Stranges in dem Montagebereich einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als außerhalb des Montagebereiches, sodass das Bauelement den Strang auch dann überbrücken kann, wenn die Montagefläche relativ klein ist.In a further preferred development of the present invention, the continuous spiral turns of the strand of the antenna conductor run in the assembly area of the electronic component have a smaller cross section than outside the assembly area. This makes it possible on the one hand to guide the continuous spiral windings over the relatively small mounting surface of the component, while on the other hand the electrical resistance, which influences the quality of the antenna, does not increase too much. For this purpose, the width of the spiral turns in an area outside the assembly area can be greater than in the assembly area. Outside the assembly area, the width can be constant. Furthermore, i.e. in addition or as an alternative to this, the continuous spiral turns of the strand can have a smaller distance from one another in the assembly area than outside the assembly area, so that the component can bridge the strand even if the assembly area is relatively small.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung verjüngen sich die das Bauelement, beispielsweise einen Chip, kreuzenden Spiralwindungen des Stranges in einem Übergangsbereich delta-förmig oder trichterförmig auf den Montagebereich hin, wenn die Breite der Spiralwindungen im Montagebereich geringer ist als außerhalb. Auf diese Weise wird die mechanische Festigkeit der Spiralwindungen in dem (kritischen) Übergangsbereich zwischen den Bereichen des Antennen-Leiterzuges mit großem Leitungsquerschnitt und den Bereichen des Antennen-Leiterzuges mit kleinem Leitungsquerschnitt erhöht. Aufgrund des allmählichen Übergangs von dem großen zu dem kleinen Leitungsquerschnitt werden mechanische Spannungsspitzen vermieden. Somit kann eine Beschädigung des Antennen-Leiterzuges bei der Herstellung und dem Gebrauch des Dokuments weitgehend vermieden und somit die Ausbeute bzw. die Lebensdauer erhöht werden.In a further preferred development of the present invention, the spiral turns of the strand crossing the component, for example a chip, taper in a delta-shaped or funnel-shaped transition area towards the assembly area when the width of the spiral turns in the assembly area is smaller than outside. In this way, the mechanical strength of the spiral turns in the (critical) transition area between the areas of the antenna conductor run with a large line cross section and the areas of the antenna conductor run with a small line cross section is increased. Due to the gradual transition from the large to the small line cross-section, mechanical stress peaks are avoided. In this way, damage to the antenna conductor path during the production and use of the document can largely be avoided, and the yield and service life can thus be increased.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das elektronische Bauelement vorzugsweise ein Halbleiterschaltungselement. Ganz besonders ist das elektronische Bauelement ein ungehäustes Halbleiterschaltungselement. Dadurch wird eine besonders kompakte Anordnung in dem Dokument erreicht, sodass es 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. Ein weiterer Vorteil ist die Flexibilität der integrierten Schaltung.In a further preferred development of the present invention, the electronic component is preferably a semiconductor circuit element. In particular, the electronic component is an unpackaged semiconductor circuit element. This achieves a particularly compact arrangement in the document, so that it can have a particularly low overall height. Furthermore, a good integration of the integrated circuit into the document is thereby possible, so that it is an integral part of the document. Another advantage is the flexibility of the integrated circuit.
Das elektronische Bauelement kann insbesondere gedünnt sein. Darunter ist beispielsweise ein integrierter Schaltkreis zu verstehen. Das elektronische Bauelement kann dadurch eine Dicke von höchstens 200 µm, bevorzugt höchstens 100 µm, weiter bevorzugt von höchstens 80 µm und am meisten bevorzugt von höchstens 60 µm aufweisen. Weiter weist das elektronische Bauelement eine Dicke von wenigstens 1 µm, bevorzugt von wenigstens 10 µm, weiter bevorzugt von wenigstens 15 µm, weiter bevorzugt von wenigstens 20 µm und am meisten bevorzugt von wenigstens 25 µm auf. Insbesondere wenn das ungehäuste Bauelement gedünnt ist, kann eine sehr geringe Bauhöhe erreicht werden, sodass das mit diesem Bauelement hergestellte Dokument auch normgerecht, d.h. beispielsweise gemäß
Das elektronische Halbleiterschaltungselement kann beispielsweise ein Transponderchip sein. Der Transponderchip kann insbesondere einen für eine kontaktlose Datenübermittlung ausgelegten Prozessor und einen elektronischen Speicher aufweisen. Der Transponderchip wird vorzugsweise in Form eines ungehäusten Halbleiterschaltungselements eingesetzt.The electronic semiconductor circuit element can be a transponder chip, for example. The transponder chip can in particular have a processor designed for contactless data transmission and an electronic memory. The transponder chip is preferably used in the form of an unhoused semiconductor circuit element.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das elektronische Bauelement, das vorzugsweise ungehäust vorliegt, in Flip-Chip-Technik auf die elektrische Leiterzugstruktur montiert, d.h. das elektronische Bauelement wird kopfüber mit den Kontaktstellen nach unten weisend platziert, mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert. Zur Montage des elektronischen Bauelements ist dieses mit Kontakthöckern (Bumps) ausgerüstet, die dessen Kontaktstellen zum Anschluss an Anschlusskontakte des Antennen-Leiterzuges darstellen. Die Kontakthöcker stehen über die Anschlussseite des elektronischen Bauelements hinaus, sodass sie auf die Anschlusskontakte des Antennen-Leiterzuges aufgesetzt werden können. Damit wird eine sehr geringe Bauhöhe erreicht, die die Erfüllung der Anforderungen für die Integration eines derartigen elektronischen Bauelements in ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument in Kartenform ermöglicht. Die Kontakthöcker bestehen meistens aus Kupfer, das mit einer Schicht aus Nickel und einer weiteren sehr dünnen Schicht aus Gold überzogen ist.In a further preferred development of the present invention, the electronic component, which is preferably unhoused, is mounted on the electrical conductor structure using flip-chip technology, ie the electronic component is placed upside down with the contact points pointing downwards, mechanically fixed and electrically contacted. For the assembly of the electronic component, it is equipped with contact bumps, which represent its contact points for connection to connection contacts of the antenna conductor run. The contact bumps protrude beyond the connection side of the electronic component so that they can be placed on the connection contacts of the antenna conductor path. This achieves a very low overall height which enables the requirements for the integration of such an electronic component to be met in a value and / or security document in card form. The contact bumps are mostly made of copper, which is coated with a layer of nickel and another very thin layer of gold.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das elektronische Bauelement mittels eines den Raum unter dem Bauelement ausfüllenden anisotropen Leitklebers auf der elektrischen Leiterzugstruktur montiert, d.h. mit dieser elektrisch und mechanisch verbunden. Unter einem anisotrop leitfähigen Kleber ist ein Kleber zu verstehen, dessen elektrische Leitfähigkeit eine Vorzugsrichtung aufweist. Der anisotrop leitfähige Kleber kann als Paste (Anisotropic Conductive Paste - ACP) oder als Film (Anisotropic Conductive Film - ACF) aufgebracht werden. Beispielsweise kann der anisotrop leitfähige Kleber so ausgebildet sein, dass er in etwa gleichmäßig räumlich verteilte elektrisch leitfähige Partikel enthält. Durch die Aufbringung von Druck auf die Klebefläche entsteht die Anisotropie der elektrischen Leitfähigkeit. Beispielsweise wird der Kleber nach dem Aufdrucken der elektrischen Leiterzugstruktur auf die Trägerfolienlage aufgebracht, und zwar beispielsweise mit einem Dispenser, einem Stempel oder mittels Siebdruck. Die Kontaktstellen des Bauelements können beispielsweise mittels des ACF und/oder durch Erwärmung eines Lots, durch das die Anschlusskontakte der Leiterzugstruktur gebildet sind elektrisch kontaktiert werden. In letzterem Falle entsteht eine Lötstelle.In a further preferred development of the present invention, the electronic component is mounted on the electrical circuit structure by means of an anisotropic conductive adhesive that fills the space under the component, i.e. is electrically and mechanically connected to it. An anisotropically conductive adhesive is to be understood as meaning an adhesive whose electrical conductivity has a preferred direction. The anisotropic conductive adhesive can be applied as a paste (Anisotropic Conductive Paste - ACP) or as a film (Anisotropic Conductive Film - ACF). For example, the anisotropically conductive adhesive can be designed in such a way that it contains approximately evenly spatially distributed electrically conductive particles. Applying pressure to the adhesive surface creates the anisotropy of electrical conductivity. For example, after the electrical circuit structure has been printed, the adhesive is applied to the carrier film layer, for example with a dispenser, a stamp or by means of screen printing. The contact points of the component can, for example, be electrically contacted by means of the ACF and / or by heating a solder through which the connection contacts of the conductor run structure are formed. In the latter case, a solder joint is created.
Das elektronische Halbleiterschaltungselement ist vorzugsweise durch einen Transponderchip gebildet. Die elektrische Leiterzugstruktur ist vorzugsweise durch einen Antennen-Leiterzug gebildet. Der Transponderchip und der Antennen-Leiterzug können insbesondere parallel zur Vorder- und Rückseite des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments angeordnet sein, in das die kontaktlose Datenübertragungseinrichtung integriert ist. Der Antennen-Leiterzug ist auf der Trägerfolienlage angeordnet, und der Transponderchip ist auf dem Antennen-Leiterzug montiert.The electronic semiconductor circuit element is preferably formed by a transponder chip. The electrical conductor run structure is preferably formed by an antenna conductor run. The transponder chip and the antenna conductor run can in particular be arranged parallel to the front and back of the value and / or security document in which the contactless data transmission device is integrated. The antenna conductor run is arranged on the carrier film layer, and the transponder chip is mounted on the antenna conductor run.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Leiterzugstruktur aus einer Leitpaste oder einem Leitlack hergestellt, beispielsweise durch Aufdrucken auf die Trägerfolienlage. Die Leitpaste oder der Leitlack enthält mindestens ein Polymer als Binder sowie mindestens ein Metall und/oder ein leitfähiges Metalloxid und/oder anderes leitfähiges Material in dem Polymer. Als leitfähiges Material kommen Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Zink, Zinn und/oder Kohlenstoff, insbesondere Graphit, Fullerene, Singlewall- und/oder Multiwall-Nanotubes oder Graphene, in Betracht. Als Metalloxide kommen ITO (Indium-ZinnOxid), IZO, ATO (Antimonoxid) in Betracht. Die Metalle/Metalloxide können in Form von Flakes, Nadeln, Pulver (insbesondere nanoskalig), Plättchen oder dergleichen vorliegen. Insbesondere liegen diese als aggregierte Partikel vor. Als ein anderes leitfähiges Material kommen leitfähige organische Materialien/Polymere, z.B. Polyanilin, PEDOT:PSS, in Betracht. Zur Erzeugung der Leiterzugstruktur mit der Leitpaste oder dem Leitlack kann eine Siebdrucktechnik eingesetzt werden, beispielsweise ein Bogendruckverfahren, oder ein Rolle-Rolle-Druckverfahren. Die Dicke der aufgedruckten Paste oder des Lacks kann nach der Härtung insbesondere 1 µm bis 100 µm und besonders bevorzugt etwa 10 µm betragen. Zum Härten kann die Leitpaste oder der Leitlack entweder einfach getrocknet werden oder mittels Wärme und/oder Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, ausgehärtet werden. Die Herstellung der elektrischen Leiterzugstruktur mit einer Leitpaste oder einem Leitlack ist einfach und damit kostengünstig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leitpaste eine Silberpartikel als elektrisch leitfähige Substanz enthaltende Zusammensetzung ist.In a further preferred development of the present invention, the electrical circuit structure is produced from a conductive paste or a conductive lacquer, for example by printing onto the carrier film layer. The conductive paste or the conductive lacquer contains at least one polymer as a binder and at least one metal and / or a conductive metal oxide and / or other conductive material in the polymer. Copper, silver, gold, iron, zinc, tin and / or carbon, in particular graphite, fullerenes, single-wall and / or multi-wall nanotubes or graphenes, come into consideration as the conductive material. ITO (indium tin oxide), IZO, ATO (antimony oxide) come into consideration as metal oxides. The metals / metal oxides can be in the form of flakes, needles, powder (in particular nanoscale), platelets or the like. In particular, these are present as aggregated particles. Another conductive material that can be used is conductive organic materials / polymers, e.g. polyaniline, PEDOT: PSS. A screen printing technique, for example a sheet-fed printing process or a roll-to-roll printing process, can be used to produce the conductor track structure with the conductive paste or the conductive lacquer. The thickness of the paste or lacquer printed on can be, after curing, in particular 1 μm to 100 μm and particularly preferably about 10 μm. For curing, the conductive paste or the conductive lacquer can either simply be dried or cured by means of heat and / or irradiation with electromagnetic radiation, for example UV radiation. The production of the electrical circuit structure with a conductive paste or a conductive lacquer is simple and therefore inexpensive. It is particularly advantageous if the conductive paste is a composition containing silver particles as an electrically conductive substance.
Verwendet werden können die Druckverfahren des Tiefdrucks, insbesondere Stichtiefdruck, auch Intaglio genannt, sowie Rastertiefdruck, Flachdruck, insbesondere Offset, Hochdruck, insbesondere Letterset, Durchdruck, insbesondere Siebdruck, Flexodruck oder Digitaldruckverfahren, insbesondere Inkjet. Bevorzugt sind Siebdruck, Tiefdruck sowie Flexodruck, besonders bevorzugt Siebdruck.The printing processes of gravure printing, in particular intaglio printing, as well as gravure printing, planographic printing, in particular offset, letterpress printing, in particular letterset, through printing, in particular screen printing, flexographic printing or digital printing processes, in particular inkjet, can be used. Screen printing, gravure printing and flexographic printing are preferred, and screen printing is particularly preferred.
Ferner kann eine Ausgleichsfolienlage zusätzlich zur Trägerfolienlage vorgesehen sein. Die Ausgleichsfolienlage ist auf der Seite der Trägerfolienlage angeordnet, auf der sich auch das elektronische Halbleiterschaltungselement befindet. Es weist eine Aussparung zur Aufnahme des Transponderchips auf, deren Größe der Größe des Halbleiterschaltungselements entspricht. Die Dicke der Ausgleichslage entspricht vorzugsweise ungefähr der Montagehöhe des Halbleiterschaltungselements. Dadurch entsteht im fertigen Laminat eine ebene Dokumentenoberfläche.Furthermore, a compensating film layer can be provided in addition to the carrier film layer. The compensating film layer is arranged on the side of the carrier film layer on which the electronic semiconductor circuit element is also located. It has a recess for receiving the transponder chip, the size of which corresponds to the size of the semiconductor circuit element. The thickness of the compensation layer preferably corresponds approximately to the mounting height of the semiconductor circuit element. This creates a flat document surface in the finished laminate.
Die Trägerfolienlage und die weiteren Dokumentenlagen des Dokuments, einschließlich der Ausgleichsfolienlage, können aus Polymermaterialien hergestellt sein, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, umfassend Polycarbonat (PC), insbesondere Bisphenol A-Polycarbonat, Polyethylenterephthalat (PET), deren Derivate, wie Glykol-modifiziertes PET (PETG), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplastische Elastomere (TPE), insbesondere thermoplastisches Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) sowie deren Derivate, und/oder Papier. Die Trägerfolienlage und die weiteren Dokumentenlagen des Dokuments können aus Polymermaterialien hergestellt sein, die aus derselben Familie von Polymeren stammen oder auch aus verschiedenen Familien. Bevorzugt stammen die Polymermaterialien der Trägerfolienlage und der weiteren Dokumentenlagen des Dokuments aus der gleichen Familie von Polymeren. Bevorzugt bestehen die Trägerfolienlage und die weiteren Dokumentenlagen des Dokuments aus PC oder aus PC/TPU/PC. Die Polymere der Trägerfolienlage und der weiteren Dokumentenlagen können entweder ungefüllt oder gefüllt vorliegen. Im letzteren Falle sind sie vorzugsweise transparent oder transluzent. Falls die Polymere gefüllt sind, sind sie opak. Das Füllmaterial kann beispielsweise ein Pigment sein oder ein Füllmaterial, das eine besonders hohe oder eine besonders niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist. Die einzelnen Dokumentenlagen können unterschiedliche Füllstoffe enthalten, sodass sie transparent, transluzent oder opak sein und in verschiedener Art und Weise entweder eingefärbt oder nicht eingefärbt vorliegen können.The carrier film layer and the other document layers of the document, including the compensating film layer, can be made of polymer materials selected from a group comprising polycarbonate (PC), in particular bisphenol A polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), their derivatives, 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), polyvinyl phenol (PVP), polypropylene (PP), Polyethylene (PE), thermoplastic elastomers (TPE), in particular thermoplastic polyurethane (TPU), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) and their derivatives, and / or paper. The carrier film layer and the other document layers of the document can be made of polymer materials that come from the same family of polymers or from different families. The polymer materials are preferably derived from the carrier film layer and the other Document layers of the document from the same family of polymers. The carrier film layer and the other document layers of the document preferably consist of PC or PC / TPU / PC. The polymers of the carrier film layer and the other document layers can be either unfilled or filled. In the latter case, they are preferably transparent or translucent. If the polymers are filled, they are opaque. The filler material can be, for example, a pigment or a filler material which has a particularly high or a particularly low dielectric constant. The individual document layers can contain different fillers so that they can be transparent, translucent or opaque and can be either colored or not colored in different ways.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dokuments, vorzugsweise eines Wert- und/oder Sicherheitsdokuments, insbesondere eines RFID-Dokuments, werden die kontaktlose Datenübertragungseinrichtung aus Trägerfolienlage mit darauf angeordneter elektrischer Leiterzugstruktur und dem elektrisch damit in Verbindung stehenden elektronischen Bauelement sowie weitere Dokumentenlagen zu einem Dokumentenlagenstapel zusammengetragen. Beispielweise können weitere Dokumentenlagen in den Dokumentenlagenstapel integriert werden, die zusätzliche Sicherheitsmerkmale enthalten, beispielsweise ein Lichtbild des Inhabers des Dokuments oder/und Sicherheitsdruckelemente und funktionale Farben. Der Stapel kann ferner durch Deckfolienlagen (Overlays) außen abgeschlossen werden. Diese Deckfolienlagen sind vorzugsweise transparent und erlauben dadurch die Ansicht darunter liegender Dokumentenlagen. Die Overlays schützen die darunter angeordneten Dokumentenlagen und/oder bieten die Möglichkeit der optischen Laserpersonalisierung und Erzeugung von Text- und Bildinformationen. Um ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument zu bilden, können die Trägerfolienlage und die weiteren Dokumentenlagen beispielsweise zusätzliche Sicherheitsmerkmale aufweisen. Zum Zusammentragen können übliche Vorrichtungen verwendet werden, die auch zum Zusammentragen von Bögen in der Drucktechnik verwendet werden. Die Dokumentenlagen können nach dem Zusammentragen, aber vor dem Laminieren, geheftet werden, beispielsweise durch lokales Verschweißen, beispielsweise punktförmiges Verschweißen, um die Dokumentenlagen gegeneinander zu fixieren.To produce a document according to the invention, preferably a value and / or security document, in particular an RFID document, the contactless data transmission device consisting of a carrier film layer with an electrical conductor structure arranged thereon and the electronic component electrically connected to it, as well as other document layers, are brought together to form a document layer stack. For example, further document layers can be integrated into the document layer stack which contain additional security features, for example a photograph of the owner of the document and / or security printing elements and functional colors. The stack can also be closed on the outside by cover film layers (overlays). These cover film layers are preferably transparent and thereby allow the document layers underneath to be viewed. The overlays protect the document layers arranged below and / or offer the possibility of optical laser personalization and the generation of text and image information. In order to form a value and / or security document, the carrier film layer and the further document layers can, for example, have additional security features. Conventional devices which are also used for collating sheets in printing technology can be used for collating. The document layers can be stapled after they have been collated but before lamination, for example by local welding, for example point-like welding, in order to fix the document layers to one another.
Anschließend werden die Dokumentenlagen des Stapels zusammenlaminiert. Beim Laminieren wird der Stapel in einer Heißpresse beispielsweise bei 190 °C bis 200 °C und einem Druck von 350 N/cm2 sowie in einer Kühlpresse bei einem Druck von 600 N/cm2 laminiert, wenn die Dokumentenlagen aus PC hergestellt sind. Nach der Fertigstellung des Laminats kann das Dokument mit weiteren Sicherheitsmerkmalen ausgerüstet werden. Jedenfalls wird der Dokumentenlagenstapel einem erhöhten Druck und einer erhöhten Temperatur unterworfen. Unter einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck sind jeweilige Parameter gegenüber Raumtemperatur und Normaldruck zu verstehen. Die Temperatur muss aber so hoch sein, dass zumindest ein wesentlicher Teil des zu laminierenden Dokumentenlagenstapels zu fließen beginnt und die Dokumentenlagen sich miteinander verbinden, damit sich ein monolithischer Verbund der Dokumentenlagen bildet. Der Druck muss außerdem so hoch sein, dass eventuelle Lufteinschlüsse sicher ausgetrieben werden und die Dokumentenlagen somit in einen innigen Kontakt miteinander verbracht werden.The document layers of the stack are then laminated together. When laminating, the stack is laminated in a hot press, for example, 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 if the document layers are made of PC. After the laminate has been completed, the document can be equipped with further security features. In any case, the document layer stack is subjected to an elevated pressure and an elevated temperature. An elevated temperature and an elevated pressure are to be understood as meaning the respective parameters compared to room temperature and normal pressure. However, the temperature must be so high that at least a substantial part of the stack of document layers to be laminated begins to flow and the document layers connect to one another so that a monolithic bond of the document layers is formed. The pressure must also be so high that any air inclusions are safely expelled and the document layers are thus brought into intimate contact with one another.
Das erfindungsgemäße Wert- und/oder Sicherheitsdokument kann beispielsweise ein Personalausweis, Reisepass, Zugangsausweis, Führerschein, Fahrzeugbrief, Fahrzeugschein, Firmenausweis, Skipass, ein sonstiger Berechtigungsausweis, ein Ticket im öffentlichen Personen-Nahverkehr, eine Banknote, Kreditkarte, Scheckkarte, Barzahlungskarte, Eintrittskarte, Identifikationskarte, ein Visum oder dergleichen sein. Das Dokument kann in Form einer Karte mit einer Vorderseite und einer Rückseite vorliegen oder als buchartiges Dokument ausgebildet sein, beispielsweise im ID 1-, ID 2- oder ID 3-Format gemäß ISO 7810. Es kann im Wesentlichen aus Papier oder auch aus Kunststoff hergestellt sein. Im Falle eines Personalausweises trägt dessen Vorderseite zum Beispiel das Lichtbild sowie den Namen des Inhabers. Die Rückseite kann weitere Angaben enthalten, beispielsweise die Anschrift des Inhabers. Außerdem kann das Dokument weitere Sicherheitsmerkmale aufweisen. Das Dokument kann als Transponder, insbesondere als passiver Transponder, beispielsweise als RFID-Sicherheitsdokument, ausgebildet sein.The value and / or security document according to the invention can, for example, be an identity card, passport, access card, driver's license, vehicle registration document, vehicle registration document, company ID, ski pass, other authorization ID, a ticket in local public transport, a banknote, credit card, check card, cash card, admission ticket, Be an identification card, a visa or the like. The document can be in the form of a card with a front and a back or be designed as a book-like document, for example in ID 1, ID 2 or ID 3 format in accordance with ISO 7810. It can essentially be made of paper or plastic be. In the case of an identity card, for example, the front side bears the photo and the name of the holder. The back can contain further information, for example the address of the owner. In addition, the document can have further security features. The document can be designed as a transponder, in particular as a passive transponder, for example as an RFID security document.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die nachfolgend beschriebenen Figuren.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße kontaktlose Datenübertragungseinrichtung mit einer Trägerfolienlage und mit einer darauf angeordneten elektrischen Leiterzugstruktur in Form eines spiralförmigen Antennen-Leiterzuges sowie mit einem ungehäusten Transponderchip in einer schematischen Draufsicht; -
2 zeigt einen Ausschnitt einer Trägerfolienlage mit wellenförmig gekrümmten Spiralwindungen eines Antennen-Leiterzuges in einer Draufsicht in schematischer Darstellung in einer ersten Ausführungsform; (A) mit gleichbleibender Breite der Spiralwindungen; (B) mit einer Verjüngung der Spiralwindungen im Montagebereich; -
3 zeigt einen Ausschnitt einer Trägerfolienlage mit wellenförmig gekrümmten Spiralwindungen eines Antennen-Leiterzuges in einer Draufsicht in schematischer Darstellung in einer zweiten Ausführungsform; (A) mit gleichbleibender Breite der Spiralwindungen; (B) mit einer Verjüngung der Spiralwindungen im Montagebereich; -
4 zeigt einen Ausschnitt einer Spiralwindung eines Antennen-Leiterzuges in einer schematischen Darstellung; (A) mit gleichbleibender Breite des Antennen-Leiterzuges; (B) mit einer Verjüngung des Antennen-Leiterzuges im Montagebereich; -
5 zeigt mehrere alternative Ausführungsformen von unterschiedlichen gekrümmten Leiterzügen in schematischen Darstellungen; -
6 zeigt einen Dokumentenstapel vor dem Laminieren in einer schematischen Querschnittsdarstellung.
-
1 shows a contactless data transmission device according to the invention with a carrier film layer and with an electrical conductor run structure arranged thereon in the form of a spiral antenna conductor run and with an unhoused transponder chip in a schematic plan view; -
2 shows a section of a carrier film layer with wave-shaped curved Spiral turns of an antenna conductor run in a plan view in a schematic representation in a first embodiment; (A) with constant width of the spiral turns; (B) with a taper of the spiral turns in the mounting area; -
3 shows a section of a carrier film layer with wave-shaped curved spiral turns of an antenna conductor path in a plan view in a schematic representation in a second embodiment; (A) with constant width of the spiral turns; (B) with a taper of the spiral turns in the mounting area; -
4th shows a section of a spiral turn of an antenna conductor path in a schematic representation; (A) with the same width of the antenna conductor path; (B) with a taper of the antenna conductor path in the mounting area; -
5 shows several alternative embodiments of different curved conductor tracks in schematic representations; -
6th shows a stack of documents before lamination in a schematic cross-sectional illustration.
In den nachfolgend erläuterten Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion.In the figures explained below, the same reference numerals designate the same elements and elements with the same function.
Die in
Auf der Trägerfolienlage
Ein Transponderchip
In den
Der Transponderchip
In der Ausführungsvariante von
Die Spiralwindungen
Die Dehnungsbereiche
Durch die gekrümmte Leitungsführung werden insbesondere Dehnungen und Stauchungen des Materials im Bereich der Grenzflächen zwischen dem Chip
In
- Erfindungsgemäß ist als Leitungsführungsbahn der elektrischen Leiterzugstruktur
20 eine Spurlinie 60 zu verstehen, entlang derein Leiterzug 21 der elektrischen Leiterzugstruktur20 verläuft, unabhängig davon, ob sich die Breite des Leiterzuges21 entlang des Verlaufes der Spurlinie60 ändert. In dem in4B dargestellten Beispiel ändert sich die Breite des Leiterzuges21 in seinem Verlauf in der Darstellung von oben nach unten, während sich dessen Breite in4A nicht ändert. In der Ausführungsvariante von4B verläuft die Spurlinie 60 entlang einer gedachten Linie, die durch eine längs Halbierende des Leiterzuges21 gebildet ist. In beiden Bereichen, sowohl im oberen Bereich des Leiterzuges21 , in dem er eine größere Breite d1 als unten (d2) hat, als auch im unteren Bereich, verläuft dieSpurlinie 60 mittig zwischenden Seitenrändern 21b ,21c desLeiterzuges 21 . Durch die Verjüngung des Leiterzuges21 indem Übergangsbereich 26 verschwenkt diese Spurlinie60 ein wenig nach rechts, um weiterhin entlang einer längs Halbierenden zwischenden Seitenrändern 21b ,21c zu verlaufen. In dem weiteren Verlauf des Leiterzuges21 ist dieser indem Dehnungsbereich 44 , der die Grenze41 des Montagebereiches40 für den Chip 30 einschließt, nun erfindungsgemäß verkrümmt, da er innerhalb des Dehnungsbereiches44 verläuft.Die Spurlinie 60 verläuft auch in diesem Bereich als längs Halbierende zwischenden Seitenrändern 21b ,21c desLeiterzuges 21 . Entsprechendes gilt auch für die Ausführungsvariante von4A .
- According to the invention, the electrical conductor run structure is used as the conductor track
20th atrack line 60 to understand along aladder line 21 the electrical circuit structure20th runs, regardless of whether the width of theladder line 21 along the course of thetrack line 60 changes. In the in4B The example shown changes the width of theconductor path 21 in its course in the representation from top to bottom, while its width is in4A does not change. In the variant of4B the track line runs60 along an imaginary line through a longitudinal bisector of theconductor run 21 is formed. In both areas, both in the upper area of theladder line 21 , in which it has a greater width d 1 than below (d 2 ), as well as in the lower area, the track line runs60 in the middle between themargins 21b ,21c of theladder line 21 . By tapering theladder line 21 in the transition area26th swings this track line60 a little to the right to continue along a bisecting line between the side edges21b ,21c to run away. In the further course of theladder 21 is this in the stretchingarea 44 who is the limit41 of theassembly area 40 for the chip30th includes, now curved according to the invention, since it is within theexpansion range 44 runs. Thetrack line 60 runs in this area as a longitudinal bisector between the side edges21b ,21c of theladder line 21 . The same applies to the variant of4A .
Um eine möglichst optimale Anpassung des Leiterzuges
Die Krümmung der Spiralwindungen
In
Das Dokument
Die Ausgleichsfolienlage
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Applications Claiming Priority (1)
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-
2012
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Title |
---|
ISO 7813 |
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