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Die Erfindung betrifft ein Package, ein Verfahren zum Bilden eines Packages, ein Trägerband, eine Chipkarte und ein Verfahren zum Bilden einer Chipkarte.
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Heutzutage gibt es einen klaren Trend hin zu Chipkarten bzw. Smartcards, z.B. für Bankanwendungen oder Zugangskontrolle, die mit biometrischen Sensoren zur Authentifizierung versehen sind, z.B. mit Fingerabdruck-Sensoren.
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Diese Karten haben allerdings einen komplexen Aufbau mit mehreren Komponenten, die galvanisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann der Fingerabdruck-Sensor mit einem Chip (der sicherheitsrelevante Funktionen bereitstellen kann und dann auch als Secure Element bezeichnet wird) und mit einer Antenne elektrisch leitend verbunden sein.
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PCB-Substrat-basierte biometrische Fingerabdrucksensoren werden typischerweise aus PCB-Panels hergestellt und daraus z.B. mittels Stanzen, Fräsen oder Schneiden vereinzelt. Danach liegen die Chipmodule als Einzelmodule vor, was keine Standardbereitstellungsform für die Herstellung einer Smartcard darstellt.
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Für eine breite Akzeptanz müssen Anwendungen für den Massenmarkt, wie z.B. Bezahl-/Bankanwendungen, einerseits kostengünstig sein und auf der anderen Seite vorgeschriebene Zuverlässigkeits- bzw. Sicherheitsanforderungen erfüllen, z.B. den Ansprüchen des CQM-Standards hinsichtlich mechanischer Zuverlässigkeit genügen.
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Bisher sind PCB-Substrat-basierte biometrische Fingerabdrucksensoren für biometrische Smartcards noch keine Massenware, so dass bisher noch nicht das Bedürfnis aufkam, die Herstellungskonzepte in Richtung Massentauglichkeit zu überarbeiten.
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Für eine Massenproduktion besteht allerdings ein Bedarf an Herstellungsverfahren für PCB-Substrat-basierte biometrische Fingerabdrucksensoren, die dafür tauglich sind. Dafür könnte es nützlich sein, etablierte Montageverfahren verwenden zu können, die gegenwärtig genutzt werden, z.B. ein Implantieren von Modulen und Sensoren mit einer Standard-Chipkarten-Implantierausrüstung z.B. mittels einer Hotmelt-Implantierung unter Verwendung von Standard-Lieferformaten, beispielsweise einem 35mm-Chipkarten-Trägerband.
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Siliziumbasierte Sensorpackages, welche üblicherweise mittels verkapselter Substrate hergestellt werden, sehen sich mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert.
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Eine Integration von Sensorpackages in ein 35mm-Chipkarten-Trägerband wird beispielsweise üblicherweise bewirkt, indem ein Modul mittels eines Epoxy-basierten Klebers am Trägerband befestigt und mittels Drahtbond-Anschlüssen angeschlossen wird. Eine solche Anordnung kann allerdings leicht mechanisch beschädigt werden, selbst mittels chipkartentypischer mechanischer Belastungen wie Biegung, Torsion oder Druck.
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Es besteht ein Bedarf an einem kostengünstigen, zuverlässigen und leicht zu montierenden biometrischen Sensor (z.B. einem Fingerabdrucksensor) zur Integration in eine Chipkarte, z.B. in eine so genannte Smartcard.
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Dieser Bedarf besteht sowohl für siliziumbasierte biometrische Sensoren, welche oben beschrieben sind, als auch für leiterplattenbasierte (PCB-basierte) biometrische Sensoren für Chipkarten.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Package, z.B. ein Chipmodul mit einem Fingerabdrucksensor, bereitgestellt, welche leicht und massenproduktionstauglich in einen Chipkartenkörper implantierbar ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Package bereitgestellt, bei welchem an einem Rahmen eine Isolationsschicht mit elektrischen Anschlüssen bereitgestellt ist, welche derart gebogen ist, dass sie eine Öffnung zum Aufnehmen eines Sensormoduls bildet, dessen Sensormodulanschlüsse mit den elektrischen Anschlüssen in der Öffnung kuppel- und koppelbar sind. Zumindest die Isolationsschicht (in verschiedenen Ausführungsbeispielen optional ferner eine Isolationsschicht des Rahmens) kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil eines Standard-35 mm-Trägerbands für eine Rolle-zu-Rolle Herstellung von Chipmodulen sein.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Package aus einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente zusammengesetzt sein bzw. werden, welche leicht koppelbar sind. Dabei kann die erste Komponente den Fingerabdrucksensor aufweisen und wird dementsprechend auch als Sensormodul bezeichnet, und die zweite Komponente kann der Träger mit einer Öffnung sein, in welcher die erste Komponente angeordnet ist bzw. wird, und wird deshalb auch als Trägerkomponente bezeichnet.
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Der Träger kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Standard-35 mm-Trägerband für eine Rolle-zu-Rolle Herstellung von Chipmodulen sein. Damit kann ermöglicht werden, dass das Packages- (Chipmodul-)Implantation in den Chipkartenkörper auf vorhandenen Standardmaschinen erfolgen kann, beispielsweise beim Endkunden. Während der standardmäßigen Weiterverarbeitung kann das Package aus dem Trägerband vereinzelt, z.B. ausgestanzt werden und in den Chipkartenkörper implantiert werden, beispielsweise mittels eines Hotmelt-Prozesses.
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Anders ausgedrückt stellt das Standard-35 mm-Trägerband die bekannte Bereitstellungsform für die Chipmodule dar und bildet (z.B. nach einem Ausstanzen) einen Teil des Packages.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Package (auch als Sensormodul bezeichnet) den Sensor, z.B. einen biometrischen Sensor, z.B. einen Fingerabdruck-Sensor, und eine integrierte (Koppel-)Antenne oder freiliegende Anschlüsse, z.B. zum Anschließen einer Antenne, aufweisen.
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Das Package (Sensormodul) kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen in eine Chipkarte (z.B. eine Smartcard) eingesetzt werden.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein kostengünstiges, zuverlässiges und leicht (z.B. mittels Standardausrüstung) zusammenbaubares Package, z.B. mit einem Fingerabdruck-Sensor, bereitgestellt. Das Package kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen in eine Chipkarte, z.B. eine Smartcard, integriert sein oder werden. Da auch die Integration in die Karte auf einfache und kostengünstige Weise erfolgt, ist die Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ebenfalls kostengünstig.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 schematische perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite eines Sensormoduls eines Packages gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 2A schematische perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite einer Trägerkomponente eines Packages vor und nach einem Biegevorgang gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 2B schematische perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite einer Trägerkomponente eines Packages vor und nach einem Biegevorgang gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 2C schematische perspektivische Ansichten und Detailvergrößerungen einer Vorderseite und einer Rückseite einer Trägerkomponente eines Packages nach einem Biegevorgang gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 3 schematische perspektivische Ansichten einer Vorder- und eine Rückseite eines Trägerbands mit einer Mehrzahl von Trägerkomponenten gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 4A bis 4F schematische perspektivische Darstellungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsprozesses eines Packages gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 5 schematische perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite eines Packages gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 6 eine schematische Draufsicht mit einer Teil-Querschnittsansicht eines Packages gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 7A eine schematische perspektivische Ansicht und eine Detailvergrößerung einer Vorderseite eines Packages gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen während eines Abdichtvorgangs;
- 7B eine schematische Draufsicht auf die Vorderseite des Packages aus 7A und eine Teil-Querschnittsansicht nach dem Abdichten;
- 8 schematische perspektivische Ansichten und Detailvergrößerungen einer Vorderseite einer Trägerkomponente eines Packages vor und nach einem Biegevorgang gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 9 schematische perspektivische Ansichten einer Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 10 eine schematische Draufsicht auf eine Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit einer Querschnittsansicht eines Teilbereichs; und
- 11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Packages gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Zur Unterscheidung von Ausführungsbeispielen können manche Vorrichtungen, Einrichtungen, Bauteile usw. zusätzlich zu einem generischen Bezugszeichen noch mit einem Bezugszeichen versehen sein, das das generische Bezugszeichen und einen nachgestellten Kleinbuchstaben aufweist.
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1 zeigt perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite eines Sensormoduls 101 eines Packages 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, 2A schematische perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite einer Trägerkomponente 156 eines Packages 100 vor und nach einem Biegevorgang gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, 2B schematische perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite einer Trägerkomponente 156 eines Packages 100 vor und nach einem Biegevorgang (rechts, nur einer von vier Abschnitten ist bereits gebogen) gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, 2C schematische perspektivische Ansichten und Detailvergrößerungen einer Vorderseite und einer Rückseite einer Trägerkomponente 156 eines Packages 100 nach einem Biegevorgang gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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3 zeigt schematische perspektivische Ansichten einer Vorder- und eine Rückseite eines Trägerbands 300 mit einer Mehrzahl von Trägerkomponenten 156 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, 4A bis 4F schematische perspektivische Darstellungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsprozesses eines Packages 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, 5 schematische perspektivische Ansichten einer Vorderseite und einer Rückseite eines Packages 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, 6 eine schematische Draufsicht mit einer Teil-Querschnittsansicht eines Packages 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, 7A eine schematische perspektivische Ansicht und eine Detailvergrößerung einer Vorderseite eines Packages 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen während eines Abdichtvorgangs, 7B eine schematische Draufsicht auf die Vorderseite des Packages 100 aus 7A und eine Teil-Querschnittsansicht nach dem Abdichten, und 8 schematische perspektivische Ansichten und Detailvergrößerungen einer Vorderseite einer Trägerkomponente eines Packages 100 vor und nach einem Biegevorgang gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Das Package 100 kann einen biometrischen Sensor 109 aufweisen und deshalb auch als Sensoreinrichtung 100 bezeichnet werden. Der biometrische Sensor 109 kann beispielsweise ein Fingerabdruck-Sensor 109 sein. Der Fingerabdruck-Sensor 109 kann beispielsweise einen Flächensensor auf Siliziumbasis oder einen leiterplattenbasierten (PCB-basierten) biometrische Sensor mit einer Sensorfläche 101S (beispielsweise zum Erfassen von Fingerabdrücken) aufweisen.
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Der Fingerabdruck-Sensor 109 kann auf einer Oberseite einer Leiterplatte (PCB) 105, welche ein Substrat 105 bildet, angeordnet sein. Das Substrat 105 kann als ein mehrlagiges Substrat, beispielsweise mit einer oberen Metallschicht, einem (elektrisch isolierenden) Substratkern und einer unteren Metallschicht gebildet sein. Optional kann das Substrat eine obere und untere Lötmaskenschicht sowie weitere Metall- und Isolierschichten aufweisen. Anders ausgedrückt kann das Substrat, z.B. bei komplexeren PCBs, als Mehrlagensubstrat gebildet sein.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Sensorchip 109 mittels Drahtbonden (z.B. mittels eines Drahts 158) mit der oberen Metallschicht des Substrats 105 elektrisch leitend verbunden sein bzw. werden.
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Der Sensorchip 109 kann mit einer Kappe aus Verkapselungsmaterial 102, beispielsweise einer Vergussmasse auf Epoxybasis), verkapselt sein bzw. werden.
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Eine flache Oberfläche des Verkapselungsmaterials 102 kann einen Sensorbereich bilden, welchen ein Nutzer mit seinem Finger zum Erfassen des Fingerabdrucks berührt.
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Dementsprechend kann der Sensorbereich des Verkapselungsmaterials 102 freiliegen, so dass der Fingerabdruck-Sensor 109 mit einem Finger berührbar ist und eingerichtet ist, Fingerabdruckmerkmale des Fingers zu erfassen.
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Sofern auf der Oberseite des Substrats 105 noch freier Platz im verkapselten Bereich verfügbar ist, können weitere Komponenten, beispielsweise ein Sensor-Auswertechip 110 und/oder weitere Schaltkreiselemente 130 (die beispielsweise auch einen zweiten Chip aufweisen können), auf der Oberseite des Substrats 105 angeordnet sein oder werden. Anderenfalls können der zweite Chip 130 bzw. die Schaltkreiselemente 130 auf der Unterseite des Substrats 105 angeordnet sein bzw. werden. Dies ist beispielhaft in 1A (unten) dargestellt.
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Der Sensor-Auswertechip 110 und ggf. weitere Chips können mittels Flipchip-Montage (FC-Montage) aufgebracht sein (beispielsweise gelötet als so genanntes „Surface Mounted Device“ SMD, angeklebt, etc.).
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Allerdings können andere oder weitere Verbindungstechnologien wie Drahtbonden ebenfalls verwendet werden. Die zusätzlichen Schaltkreiselemente 110, 130 können beispielsweise einen Sicherheitschip (auch als Secure Element (SE) bezeichnet) 110, eine Mikrocontrollereinheit (MCU), eine Energiequelle (z.B. eine Spannungsversorgung, die Energie bereitstellt, die mittels einer Booster-Antenne aus einem elektromagnetischen Feld, das ein externes Lesegerät erzeugt, empfangen wird) und/oder zusätzliche aktive und/oder passive Bauelemente, welche beispielsweise eine Funktion des Fingerabdrucksensors 101 erleichtern oder ermöglichen, aufweisen.
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Das Sensormodul 101 kann Sensormodulanschlüsse 103 aufweisen, von welchen zumindest ein Teil mit dem Sensor 109, dem Chip 110 und/oder den weiteren Schaltkreiskomponenten 130 elektrisch leitend verbunden sein kann. Die Sensormodulanschlüsse 103 können in verschiedenen Ausführungsbeispielen auf einer der Sensorfläche 101S abgewandten Seite (der Unterseite) des Sensormoduls 101 angeordnet sein. Die zwei oder mehr Sensormodulanschlüsse 103 können entlang eines Umfangs des Sensormoduls 101 angeordnet sein. Das ist in 1 unten veranschaulicht, wo eine Unterseite des Sensormoduls 101 gezeigt ist.
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Hauptflächen des Sensormoduls 101 können als Polygon geformt sein, beispielsweise als Viereck (z.B. Quadrat oder Rechteck), als Fünfeck, Sechseck, usw.
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Die Sensormodulanschlüsse 103 können entlang einer der Seiten des Polygons angeordnet sein, entlang zwei Seiten, die einander beispielsweise gegenüber liegen können, entlang drei Seiten, entlang vier oder mehr, z.B. aller Seiten.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen können zwei oder mehr der Sensormodulanschlüsse 103 eingerichtet sein, dasselbe Signal zu übertragen (zu empfangen oder zu senden), d.h. als redundante Sensormodulanschlüsse 103.
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Die Sensormodulanschlüsse 103 können ferner eingerichtet sein, mit elektrischen Anschlüssen 174 der Trägerkomponente 156 in elektrisch leitenden Kontakt gebracht zu werden.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Teil der Sensormodulanschlüsse 103 von dem Sensor 109 und, soweit vorhanden, von dem Chip 110 und den weiteren Schaltkreiskomponenten 130 elektrisch isolierend angeordnet sein. Diese nicht verbundenen Sensormodulanschlüsse 103 können einem mechanischen Befestigen des Sensormoduls 101 an der Trägerkomponente 156 dienen und können beispielsweise mit ebenso unverbundenen Anschlüssen 174 0, welche gemeinsam mit den elektrischen Anschlüssen 174 gebildet werden, mechanisch gekoppelt werden.
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2A zeigt eine vereinzelte Trägerkomponente 156, 156a (siehe zum Vergleich die 3 und die zugehörige Beschreibung, in welcher die unvereinzelte Trägerkomponente 156 Teil eines Trägerbands 300 ist).
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Die Trägerkomponente 156 kann einen Rahmen 150 (in 4A ist der Rahmen punktiert hervorgehoben) mit einer (beispielsweise taschen- oder kästchenförmigen) Öffnung 224 zum Aufnehmen eines Sensormoduls 101 aufweisen (in der Querschnittsansicht in 7B ist die Öffnung 224 besser zu erkennen als in den perspektivischen Ansichten).
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Der Rahmen 150 kann mehrere in die Öffnung 224 gerichtete elektrische Anschlüsse 174 aufweisen, die auf einer an dem Rahmen 150 angebrachten Isolationsschicht 152 angeordnet sein können.
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Zumindest ein elektrischer Anschluss 174 der elektrischen Anschlüsse 174 kann mit einem zugehörigen Sensormodulanschluss 103 des Sensormoduls 101 elektrisch koppelbar sein.
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Die Isolationsschicht 152 kann an einer Einführ-Seite des Rahmens 150 mit dem Rahmen 150 verbunden sein, von der aus das Sensormodul 101 in die Öffnung 224 einzuführen ist, und ausgehend von der Einführ-Seite entlang der Breite des Rahmens 150 gebogen ist, so dass der zumindest eine elektrische Anschluss 174 mit dem zugehörigen Sensormodulanschluss 103 in einer Anordnung kuppelbar ist, in welcher der Sensormodulanschluss 103 dem zumindest einen elektrischen Anschluss 174 zugewandt ist.
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Anders ausgedrückt kann am Rahmen 150 die Isolationsschicht 152 angebracht sein, auf welcher die elektrischen Anschlüsse 174 gebildet sind, und die Isolationsschicht 152 kann mitsamt den elektrischen Anschlüssen 152 so gebogen sein, dass die Öffnung 224 zum Aufnehmen und elektrischen Kontaktieren des Sensormoduls 101 gebildet ist. Zum elektrischen Kontaktieren können die elektrischen Anschlüsse 174 auf der Isolationsschicht 152 so angeordnet sein, dass beim Anordnen des Sensormoduls 101 in der Öffnung 224 mindestens einer der elektrischen Anschlüsse 174 mit einem zugeordneten der Sensormodulanschlüsse 103 übereinanderliegt, so dass ein elektrisch leitender Kontakt direkt (siehe z.B. die Querschnittsansicht aus 6) oder indirekt mittels eines Kontaktmittels, z.B. eines Lötmittels, eines elektrisch leitfähigen Klebers o.ä. herstellbar ist.
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Die Isolationsschicht 152 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Durchgangsöffnung 170 und eine Mehrzahl von Schlitzen 230 aufweisen, die sich von der Durchgangsöffnung 170 in Richtung zum Rahmen 224 erstrecken (siehe die beispielhaften Ausführungen in 2A und 2B), oder eine Mehrzahl von Schlitzen 230, die sich von einem Zentralbereich der Isolationsschicht 152 in Richtung zum Rahmen 150 erstrecken.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen können anstelle der Schlitze 230 Sollbruchlinien 884 bereitgestellt sein. Das ist in 8 beispielhaft dargestellt, wo kreisförmige Durchgangsöffnungen 880, 886 so angeordnet sind, dass bei einem Biegen der Abschnitte 152A die Isolationsschicht 152 entlang der Sollbruchlinien 884 (z.B. an den Stellen 882, 888) reißt, weil dort eine Elastizitätsgrenze der Isolationsschicht 152 überschritten wird.
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Die Schlitze 230 bzw. die Sollbruchlinien 884 können so gebildet sein, dass eine Verbindungslinie von rahmennahen Endpunkten zweier benachbarten Schlitze 230 bzw. Sollbruchlinien 884 gerade und im Wesentlichen parallel zu einer Rahmenaußen- bzw. innenkante verläuft.
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Die Schlitze 230 können anstelle eines Entfernens von Material als Trennung der Abschnitte 152A voneinander auch durch einen spanlosen Bandstahlschnitt gebildet werden. D.h. anstatt Material auszustanzen (Schlitz 230 mit einer vorgegebenen Breite) wird das Material nur spanlos durchtrennt. Dies hat den Vorteil, dass der Trennbereich sehr schmal gehalten werden kann, d.h. als Schlitz 230 mit einer Breite von oder nahe Null.
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Ein Erzeugen von Sollbruchlinien 884 kann zum einen dahingehend vorteilhaft sein, dass es für die Fertigung lediglich relativ grober Stanzwerkzeuge mit vordefinierten Formen (Kreise, Rechtecke) bedarf, und zum anderen, dass die Trägerkomponente 156 (beispielsweise der Trägerbandkörper 320) bis zum Biegen, welches beispielsweise unmittelbar vor dem Anordnen des Sensormoduls 101 erfolgen kann, flach ist, so dass eine Beschädigung während einer Handhabung oder eines Transports des (z.B. bereits gestanzten und beschichteten) Trägerbandkörpers 320 vermieden werden kann.
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Zwei benachbarte Schlitze 230 bzw. Sollbruchlinien 884 können einen Isolationsschichtabschnitt (kurz: Abschnitt) 152A als Teil der Isolationsschicht 152 erzeugen, der biegbar sein kann, um die Öffnung 224 zu bilden.
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Der Abschnitt 152A kann nach dem Biegen am Rahmen 150 einen senkrechten Teil 152S aufweisen, der sich im Wesentlichen senkrecht zum Rahmen 150 erstreckt, und am senkrechten Teil einen parallelen Teil 152P, der sich im Wesentlichen parallel zum Rahmen 150 erstreckt. Siehe dazu die beispielhafte Gestaltung in 2A.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein einzelner Abschnitt 152A bereitgestellt sein, der die elektrischen Verbindungen 174 bereitstellt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Mehrzahl von Abschnitten 152A bereitgestellt sein, beispielsweise mindestens zwei einander gegenüberliegende Abschnitte 152A oder drei oder mehr Abschnitte 152A. In dem Fall können die Abschnitte 152A zusätzlich als eine Halterung oder Auflage für das Sensormodul 101 dienen.
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Die Öffnung 224 kann eine Fläche aufweisen, die ein Polygon bildet. Beispielsweise kann eine Form der Öffnung 224 entsprechend einer Form des aufzunehmenden oder aufgenommenen Sensormoduls 101 gebildet sein. Eine Höhe (H) des senkrechten Teils 152S kann einer Dicke des Sensormoduls 101 entsprechen, so dass das Sensormodul 101 bündig mit dem Rahmen in der Öffnung 224 anordenbar bzw. angeordnet ist und die Ebenheitsanforderungen von ISO- und CQM Standards erfüllt.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann an jeder Seite des Polygons einer der Abschnitte 152A angeordnet sein.
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Das Package 100 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als Coil-on-Module-Package 100a gestaltet sein. Eine entsprechende Trägerkomponente 156a mit einer integrierten Modulantenne 154, die zum Koppeln an eine Booster-Antenne 330 (siehe 9) eingerichtet ist, ist beispielhaft in 2A, 2C und 5 dargestellt. Die Modulantenne 154 kann auf dem Rahmen 150 angeordnet sein und mit den elektrischen Anschlüssen 174 gekoppelt sein. In 2A sind die Antennenanschlüsse als 174_1 und 174_2 gekennzeichnet.
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Das Package 100 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als kontaktbasiertes Package 100b gestaltet sein. Eine entsprechende Trägerkomponente 156b mit Kontaktpads 240, die zum elektrisch leitfähigen Verbinden mit einer zum Package 100 externen Antenne, z.B. einer Antenne einer Chipkarte (und ggf. an weitere elektrische Kontakte) eingerichtet sind, ist beispielhaft in 2B dargestellt. Die Kontaktpads 240 können auf dem Rahmen 150 angeordnet sein und mit den elektrischen Anschlüssen 174 gekoppelt sein. Die Kontaktpads 240 können auf derjenigen Seite des Rahmens 150 angeordnet sein, in welche sich die Öffnung 224 (bzw. der Teil der Isolationsschicht 152, der die Öffnung 224 bildet bzw. umgibt) erstreckt, d.h. auf einer Unterseite des Package 100b.
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Im Unterschied zum üblicherweise verwendeten Tiefziehen kann die Öffnung 224 aus der Isolationsschicht 152 mittels Biegens gebildet sein bzw. werden.
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Dementsprechend können die Isolationsschicht 152 und die darauf gebildeten elektrischen Anschlüsse 174 biegbar sein.
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Beispielsweise können ein Material und eine Schichtdicke der Isolationsschicht 152 so eingerichtet sein, dass der gebogene Bereich 152B des Abschnitts 152A eine neutrale Faser aufweist, die beim Biegen weder verlängert noch verkürzt wird bzw. wurde.
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Die Isolationsschicht 152 kann beispielsweise ein Polymer aufweisen, beispielsweise Polyimid, PET oder ein verstärktes Epoxymaterial, beispielsweise mit einer Dicke im Bereich von etwa 20 µm bis etwa 100 µm.
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Ein Material und/oder eine Schichtdicke der elektrischen Anschlüsse 174 kann so gewählt sein, dass die elektrischen Anschlüsse 174 im gebogenen Bereich elektrisch leitend bleiben, insbesondere in einem Fall, dass die elektrischen Anschlüsse 174 entlang eines Außenradius der Biegung verlaufen.
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Radien im Biegebereich können so klein wie möglich gebildet sein, um einen möglichst geringen Abstand zwischen einer äußeren Seitenfläche des Sensormoduls 101 und einer inneren Seitenfläche der Öffnung 224 zu ermöglichen. Allerdings sollten die Radien so groß sein, dass weder die Isolationsschicht 152 noch die elektrischen Anschlüsse 174 brechen bzw. reißen. Dementsprechend kann ein minimaler Innenradius in verschiedenen Ausführungsbeispielen im Biegebereich 152B (siehe z.B. 2B) beispielsweise etwa 30 µm aufweisen, beispielsweise mindestens 50 µm. Ein minimaler Außenradius kann entsprechend einer Materialdicke entsprechend größer sein. Der minimale Außenradius kann durch eine maximal tolerierte Längenausdehnung der elektrischen Anschlüsse 174 definiert sein.
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Die elektrischen Anschlüsse 174 können beispielsweise Kupfer (Cu) aufweisen, welches beispielsweise mit Nickel (Ni), Gold (Au), Palladium (Pd) oder beispielsweise eine CuSnZn-Legierung (z.B. MIRALLOY®) oder anderen Legierungen davon beschichtet sein kann. Eine Dicke der elektrischen Anschlüsse 174 kann beispielsweise im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 50 µm liegen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die elektrischen Anschlüsse 174 plastisch verformbar sein. Anders ausgedrückt können die elektrischen Anschlüsse 174 beim Biegen so verformt werden, dass sie nach dem Biegen in ihrer gebogenen Gestalt verbleiben. Nach dem Biegen können die elektrischen Anschlüsse 174 so formstabil sein, dass sie außerdem ein elastisches Zurückfedern der Isolationsschicht 152 verhindern. Anders ausgedrückt könnte ohne die Metallbeschichtung (die elektrischen Anschlüsse 174) auf Innen- und Außenradien die Isolationsschicht zurückfedern zumindest annähernd in ihre ursprüngliche Form.
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4A bis 4F veranschaulichen ein Herstellungsverfahren eines Packages 100 am Beispiel eines Einzel-Packages 100, auch wenn, wie im Zusammenhang mit 3 erläutert, der Vorgang vorteilhafterweise auf Trägerbandebene ausführbar ist.
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Zunächst kann eine flache Trägerbandkomponente 156 gebildet werden. Typischerweise kann ein Prozess verwendet werden, wie er für die Herstellung von Chipkarten-Tapes verwendet wird. Beispielsweise kann eine Isolationsschicht 152 strukturiert werden, indem (beispielsweise mittels Stanzen, Ätzen, (Laser-)Schneiden oder anderer bekannter Strukturierungsprozesse) die Spalte 230 und die Durchgangsöffnung 170 gebildet werden zum Bilden der Abschnitte 152A. Auf der Isolationsschicht 152 kann eine Metallschicht zum Bilden zumindest der elektrischen Anschlüsse 174 angeordnet und strukturiert werden, z.B. mittels eines Ätzprozesses, oder die Metallschicht kann bereits strukturiert aufgebracht werden. Das Ergebnis ist in 4A beispielhaft dargestellt.
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Daraufhin können die Abschnitte 152 gebogen werden, um die Aufnahmeöffnung 224 zu bilden. Das ist in 4B beispielhaft dargestellt.
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Anschließend kann das Sensormodul 101 mit der Trägerkomponente 156 verbunden werden. Das Sensormodul 101 kann in die Öffnung 224 eingebracht und mit der Trägerkomponente 156 mechanisch gekuppelt und elektrisch leitend gekoppelt werden. Das ist in 4C beispielhaft veranschaulicht, das sich daraus ergebende Package ist in 4D dargestellt.
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Beim Verbinden werden die elektrisch leitenden Verbindungen 174 mit den Sensormodulanschlüssen 103 in (elektrisch leitenden) Kontakt gebracht.
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Das Montieren des Sensormoduls 101 auf der Trägerkomponente 156 (also z.B. auf dem Trägerband 300) kann auf eine von mehreren Arten erfolgen, von denen mehrere im Folgenden beispielhaft beschrieben werden.
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Das Sensormodul 101 kann auf der Trägerkomponente 156 mittels eines nichtleitenden Klebers montiert werden. Der Kleber kann vor dem Montieren auf der Trägerkomponente, dem Sensormodul 101 oder beiden aufgebracht werden, beispielsweise auf jeweiligen rein mechanischen Befestigungsbereichen.
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Um einen guten elektrisch leitenden Kontakt der elektrisch leitenden Verbindungen 174 mit den Sensormodulanschlüssen 103 zu gewährleisten, kann zwischen den einander kontaktierenden Paaren jeweils zusätzlich ein elektrisch leitfähiger Kleber aufgetragen werden, beispielsweise ein vollständig leitfähiger Kleber oder ein anisotroper Leitkleber (ACP für „anisotropic conductive paste“).
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Ein Aushärten des Klebers (bzw. beider Kleber) kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen in-situ erfolgen, beispielsweise als so genannter snap-cure-Prozess während die beiden Komponenten 101, 156 in einer Laminiervorrichtung aufeinandergepresst werden. Alternativ kann das Aushärten beispielsweise in einem Kastenofen oder in einem Reflow-Durchlaufofen erfolgen. Weiter alternativ kann ein teilweises Härten in einer Laminiervorrichtung erfolgen, damit das Sensormodul 101 und die Trägerkompoente 156 relativ zueinander fixiert werden können. Eine vollständige Vernetzung des Klebers kann danach in einem Kastenofen oder einem Reflow-Durchlaufofen erfolgen.
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Das Sensormodul 101 kann abweichend vom oben beschriebenen Klebeverfahren auf der Trägerkomponente 156 mittels eines leitfähigen Klebers (vollständig leitfähiger Kleber oder ein anisotroper Leitkleber) montiert werden.
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Der Kleber kann vor dem Montieren auf der Trägerkomponente, dem Sensormodul 101 oder beiden aufgebracht werden, beispielsweise auf rein mechanischen Befestigungsbereichen und zwischen elektrisch-leitende-Verbindung/Sensormodulanschluss-Paaren für eine elektrisch leitende Verbindung.
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Vorteilhaft kann dabei sein, dass nur eine Art von Kleber zum mechanischen und elektrischen Verbinden der Komponenten 101, 156 verwendet wird.
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Das Sensormodul 101 kann auf der Trägerkomponente 156 mittels eines Lötprozesses montiert werden. Jeweilige Kontaktbereiche der Komponenten 101, 156 können als lötbare Oberfläche gestaltet sein. Gegebenenfalls kann ein Flussmittel genutzt werden, um die Lötverbindung zu verbessern. Eine oder beide Komponenten können auch mit einem vorab aufgebrachten Lot beigestellt werden.
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Vorteilhaft kann dabei sein, dass nur eine Art von Material zum Befestigen und zum elektrisch leitenden Verbinden der Komponenten 101, 156 verwendet wird.
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Das Löten kann in-situ ausgeführt werden, beispielsweise in einer Löt-Laminiervorrichtung. Alternativ kann das Löten in einem Reflow-Ofen ausgeführt werden, was allerdings den Nachteil aufweisen kann, dass auch andere Lötverbindungen auf dem Package erneut aufgeschmolzen werden können.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die oben beschriebenen Prozesse miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Kleber zum Anbringen des Sensormoduls 101 an der Trägerkomponente 156 kombiniert werden mit einem Löten zum elektrisch leitenden Verbinden.
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4E und 4F zeigen einen optionalen Versiegelungsprozess, der weiter unten näher erläutert ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Rahmen 150 mehrlagig sein.
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Der Rahmen 150 kann beispielsweise eine Isolationsschicht (die sich bis in den Rahmen 150 hinein erstreckende Isolationsschicht 154 oder eine weitere Isolationsschicht) und eine darauf aufgebrachte strukturierte Schicht elektrisch leitfähigen Materials 142, 146 und/oder 154 und/oder 240 aufweisen, mit dem die elektrischen Anschlüsse 174 gekoppelt sein können. Beispielsweise können die elektrischen Anschlüsse 174 und die strukturierte Schicht elektrisch leitfähigen Materials 142, 146 auf derselben Seite der Isolationsschicht 154 aufgebracht sein und zumindest teilweise als zusammenhängende Bereiche ausgebildet sein.
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Anders ausgedrückt kann der Rahmen 150 in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Isolationsschicht aufweisen, die auf einer oder auf beiden Seiten mit elektrisch leitfähigem Material beschichtet sein kann, beispielsweise in Form der strukturierten Schicht 142, 146 und/oder 154 und ggf. der (möglicherweise ebenfalls strukturierten) zusätzlichen leitfähigen Schicht 154 und/oder 240.
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Die strukturierte Schicht 142, 146 und/oder 154 und die zusätzliche Schicht 154 und/oder 240 können miteinander mittels eines Vias 242 durch die Isolationsschicht gekoppelt sein.
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Die zusätzliche elektrisch leitfähige Schicht 154 und/oder 240 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen hinsichtlich Material, Dicke usw. so aufgebaut sein wie die strukturierte Schicht 142, 146 und/oder 154 oder davon verschiedene Materialien/Dicken usw. aufweisen und die Modulantenne 154 oder die Kontaktpads 240 bilden.
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Bei dem Package 100 kann die strukturierte Schicht 142, 146 und/oder 154 einen lateral benachbart zur Sensorfläche 101S angeordneten elektrisch leitfähigen Kontaktbereich 142 aufweisen. Der Kontaktbereich 142 kann beispielsweise als eine Metallfläche gebildet sein.
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Der Kontaktbereich 142 kann eingerichtet sein, beim Berühren der Kontaktfläche 101S mit dem Finger ebenfalls berührt zu werden, um den Finger auf ein vorbestimmtes Potenzial zu bringen, beispielsweise auf ein Erdungspotenzial (deshalb kann der Ring auch als VSS-Ring bezeichnet werden). Das kann erforderlich sein für den Betrieb des siliziumbasierten, beispielsweise kapazitiven Fingerabdruck-Sensors 109.
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Der Kontaktbereich 142 darf, insbesondere in einem Fall, dass die Coil-on-Module-Antenne 154 verwendet wird, keinen geschlossenen Ring bilden, um eine induktive Störung der Antenne zu vermeiden, sondern sollte einen offenen Ring oder Ringsegmente bilden. Dafür können Lücken 172 gebildet werden, beispielsweise mittels Ätzens oder anderer geeigneter Verfahren, die zum Strukturieren der Metallisierung genutzt werden.
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Der Kontaktbereich 142 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen mit dem Chip 110 bzw. einem damit verbundenen Schaltkreis elektrisch leitend verbunden sein.
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Der Kontaktbereich 142 und die Antenne 154 können in verschiedenen Ausführungsbeispielen vertikal übereinander angeordnet sein, durch das elektrisch isolierende Substrat (beispielsweise die sich dorthin erstreckende Isolationsschicht 152) voneinander getrennt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können der Kontaktbereich 142 und die Antenne 154 lateral versetzt zueinander angeordnet sein. Eine elektrisch leitende Brücke 146 zum Verbinden zweier Enden der Antenne 154 können auf derselben Seite wie der Kontaktbereich 142 angeordnet sein. 2A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Trägerkomponente 156 mit der Antenne 154 auf der Unterseite und dem Kontaktbereich 142 auf der Oberseite.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in einem Fall, dass ein Spalt zwischen Innenwänden der Öffnung 224 und Außenflächen des Sensormoduls 101 verbleibt, ein Füllmaterial 442 zwischen dem Sensormodul 101 und der mit dem Rahmen 150 verbundenen Isolationsschicht 152 (dem senkrechten Teil 152S) angeordnet werden bzw. sein.
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Das ist in 4E und 4F für ein viskoses Füllmaterial 442 (z.B. ein so genanntes Unterfüllmaterial oder eine druckbare Paste) veranschaulicht, welches beispielsweise mittels einer Füll- oder Druckvorrichtung 440 in den Spalt eingebracht werden bzw. sein kann.
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Mittels Füllens des Spalts kann ein Ansammeln von Staub und Schmutz während einer Lebensdauer des Sensormoduls 101 vermieden werden.
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Das Unterfüllmaterial kann dabei den gesamten Spalt füllen (wie in der Querschnittsansicht in 6 beispielhaft veranschaulicht), sogar ggf. zwischen den elektrischen Verbindungen 174 (das ist in 6 nicht zu sehen), und kann damit eine Haftung zwischen dem Sensormodul 101 und der Trägerkomponente 156 und damit eine Zuverlässigkeit der elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den elektrischen Verbindungen 174 und den Sensormodulanschlüssen 103 erhöhen.
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In 7A und 7B wird als Füllmaterial 442 ein so genannter BacklackO-Draht verwendet, der einen Metalldraht 774, eine Isolierung 772 und einen thermisch verformbaren Lack 770 als äußerste Schicht aufweist.
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Der BacklackO-Draht 442 wird auf die korrekte Länge gebracht, auf dem Spalt angeordnet, z.B. mittels eines Pick-and-Place-Prozesses und unter Wärmezufuhr (z.B. mittels einer erhitzten Thermode) in den Spalt gepresst. Der dadurch verformte Lack 770 bewirkt die Abdichtung. Außerdem kann eine obere Fläche des BacklackO-Drahts 442 in einer Ebene mit einer Oberfläche des Sensormoduls 101 sein. Der Backlack@-Draht 442 kann die Vorteile aufweisen, dass der Draht eine gewisse Steifigkeit mit sich bringt, der thermisch verformbare Lack gute Hafteigenschaften aufweist und der BacklackO-Draht in der Industrie breite Anwendung findet und deshalb leicht verfügbar ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann anstelle des BacklackO-Drahts 442 ein anderes draht- oder schnurförmiges Füllmaterial 442 genutzt werden, beispielsweise Fäden thermoplastischen Materials, wie es beispielsweise für 3D-Druckverfahren verwendet wird. In einem solchen Beispiel kann anstelle eines Pick-and-Place-Prozesses ein 3D-Druckprozess genutzt werden.
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3 zeigt schematische perspektivische Ansichten einer Vorder- und eine Rückseite eines Trägerbands 300 mit einer Mehrzahl von Trägerkomponenten 156 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Wie oben bereits angedeutet kann einer der Vorteile der Packages 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen darin liegen, dass sie auf eine Weise bereitgestellt werden können, die ein Verarbeiten mit in der relevanten Industrie (z.B. Chipkartenherstellung) genutzten Maschinen und Werkzeugen ermöglichen. Einige der Beschreibungen der Packages 100 gelten für das Trägerband 300 und umgekehrt, so dass teilweise auf Wiederholungen verzichtet wird.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Trägerband 300 bereitgestellt werden, welches eine Mehrzahl von Packages 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen aufweist. Der Übersichtlichkeit halber ist nur bei einer der Trägerbandkomponenten 156 angedeutet, wie das Sensormodul 101 angeordnet wird, aber im Prinzip wird der in 4A bis 4D (optional bis 4F) veranschaulichte Prozess auf Trägerbandebene ausgeführt und jede der Trägerbandkomponenten 156 mit einem Sensormodul 101 gefüllt.
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Das Trägerband 300 kann als ein Standard 35 mm Trägerband für eine Rolle-zu-Rolle Herstellung von Chipmodulen gebildet sein. Das ist so zu verstehen, dass das Trägerband 300 diejenigen Spezifikationen erfüllt, die erforderlich sind, damit das Trägerband 300 mittels bei der Herstellung von Chipmodulen gegenwärtig verwendeten Rolle-zu-Rolle-Herstellungseinrichtungen verwendet werden kann. Darüber hinaus kann das Trägerband 300 allerdings so gestaltet sein, dass es die hierin beschriebene Funktionalität für das Package 100 bereitstellt, beispielsweise die obere und ggf. untere Metallisierung, gegebenenfalls Durchkontaktierungen zum Anschließen der Metallisierung(en), usw.
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Das Trägerband 300 kann einen Trägerbandkörper 320 mit einer Mehrzahl von (beispielsweise gestanzten) Durchgangsöffnungen 170 und Spalten 230 bzw. Öffnungen 880, 886 zum Erzeugen der Sollbruchlinien 884 aufweisen.
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Das Trägerband 300 kann ein Substrat 320 aufweisen, welches die Isolationsschicht 152 für die Mehrzahl von Trägerkomponenten 156 aufweisen kann, die sich ggf. bis in den jeweiligen Rahmen 150 hinein erstrecken kann. Das Substrat 320 kann beispielsweise ein verstärktes Epoxyband, ein PET-Band oder ein Polyimid-Band sein.
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Auf dem Substrat 320 kann eine obere Metallisierung angeordnet sein, welche strukturiert sein kann, um die strukturierte Schicht 142, 146 und/oder 154 und die elektrischen Verbindungen 174 für jede der Trägerkomponenten 156 zu bilden. Ferner kann eine untere Metallisierung angeordnet sein, welche strukturiert sein kann, um die Antenne 154 oder die Kontaktpads 240 für jede der Trägerkomponenten 156 zu bilden. Die obere Metallisierung und die untere Metallisierung können beispielsweise Kupfer (Cu) aufweisen, welches beispielsweise mit Nickel (Ni), Gold (Au), Palladium (Pd) oder beispielsweise eine CuSnZn-Legierung (z.B. MIRALLOY®) oder anderen Legierungen davon beschichtet sein kann. Die Metallisierung kann auf der Oberseite und auf der Unterseite die gleichen Materialien oder verschiedene Materialien aufweisen.
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Die Metallfläche 142 kann beispielsweise als Montagefläche, als Definition dafür, wo das aus dem Trägerband 300 zu vereinzelnde Package 100 endet, und/oder zur mechanischen Stabilisierung dienen. Optional, beispielsweise zum Schutz vor elektrostatischer Ladung, kann die Metallfläche 142 auf Erdungspotenzial gelegt sein.
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9 zeigt schematische perspektivische Ansichten einer Chipkarte 900 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, und 10 eine schematische Draufsicht auf eine Chipkarte 900 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit einer Querschnittsansicht eines Teilbereichs.
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Nach dem Verbinden des Sensormoduls 101 mit der Trägerkomponente 156 kann das dadurch gebildete Package 100 in einen Chipkartenkörper 332 eingebettet werden zum Bilden einer Chipkarte 900.
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Dafür kann das Package 100 in einem herkömmlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren aus einem Trägerband 300 ausgestanzt werden und mittels eines Hotmelt-Prozesses in den Chipkartenkörper 332 eingebettet werden.
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Im Bereich des Rings 150 kann das Package 100 eingerichtet sein, in einer ersten Kavität Z1 im Chipkartenkörper 330 angeordnet und dort befestigt zu werden.
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Der zweite, dickere Teil des Packages 100, welcher das Sensormodul 101 beherbergt, kann in einer zweiten (tieferen) Kavität Z2 angeordnet werden.
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Das beispielhafte Package 100a kann als das Coil-on-Module-Package 100a gebildet sein und somit die Antenne 154 aufweisen.
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Die Antenne 154 des Packages 100 und eine Booster-Antenne 330, genauer gesagt ein Koppelbereich 330K der Booster-Antenne 330, können in der Chipkarte 900 so zueinander ausgerichtet sein, dass eine zum Betreiben des Packages 100 als Teil der Chipkarte 900 nötige Kopplungsstärke erreicht wird.
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Wie in 9 dargestellt ist, kann die Chipkarte 900 in verschiedenen Ausführungsbeispielen ferner ein kontaktbasiertes Chipmodul 440 aufweisen, welches nicht elektrisch mit dem Package 100 verbunden ist. Das kontaktbasierte Chipmodul 440 kann ein eigenes Secure Element aufweisen zum kontaktbasierten Betreiben der Chipkarte 900. Das Secure Element des kontaktbasierten Chipmoduls 440 kann unabhängig sein vom Secure Element 110 des Packages 100. 11 zeigt ein Flussdiagramm 1100 eines Verfahrens zum Bilden eines Packages gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Das Verfahren weist ein Bilden einer Isolationsschicht mit mehreren elektrischen Anschlüssen an einem Rahmen auf (bei 1110), und ein Biegen der Isolationsschicht mit den elektrischen Anschlüssen entlang des Rahmens zum Bilden einer Öffnung zum Aufnehmen eines Sensormoduls, so dass der Rahmen mehrere in die Öffnung gerichtete elektrische Anschlüsse aufweist, die auf der Isolationsschicht angeordnet sind, wobei zumindest ein elektrischer Anschluss der elektrischen Anschlüsse mit einem zugehörigen Sensormodulanschluss des Sensormoduls elektrisch koppelbar ist und wobei der zumindest eine elektrische Anschluss mit dem zugehörigen Sensormodulanschluss in einer Anordnung kuppelbar ist, in welcher der Sensormodulanschluss dem zumindest einen elektrischen Anschluss zugewandt ist (bei 1220).
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Im Folgenden werden zusammenfassend einige Ausführungsbeispiele angegeben.
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Ausführungsbeispiel 1 ist ein Package, welches einen Rahmen mit einer Öffnung zum Aufnehmen eines Sensormoduls aufweist, wobei der Rahmen mindestens einen in die Öffnung gerichteten elektrischen Anschluss aufweist, der auf einer an dem Rahmen angebrachten Isolationsschicht angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht an einer Einführ-Seite des Rahmens mit dem Rahmen verbunden ist, von der aus das Sensormodul in die Öffnung einzuführen ist, und ausgehend von der Einführ-Seite entlang der Innenseite des Rahmens gebogen ist, so dass der zumindest eine in die Öffnung gerichtete elektrische Anschluss mit dem zugehörigen Sensormodulanschluss in einer Anordnung elektrisch koppelbar ist, wobei optional der zumindest eine elektrische Anschluss mit dem zugehörigen Sensormodulanschluss in der Anordnung, in welcher der Sensormodulanschluss dem zumindest einen elektrischen Anschluss zugewandt ist, kuppelbar ist.
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Ausführungsbeispiel 2 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 1, welches ferner ein Sensormodul mit einem Sensor und mindestens einem Sensormodulanschluss aufweist, wobei das Sensormodul in der Öffnung angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiel 3 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die Isolationsschicht eine Durchgangsöffnung und eine Mehrzahl von Schlitzen oder Sollbruchlinien aufweist, die sich von der Durchgangsöffnung in Richtung zum Rahmen erstrecken.
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Ausführungsbeispiel 4 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die Isolationsschicht eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, die sich von einem Zentralbereich der Isolationsschicht in Richtung zum Rahmen erstrecken.
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Ausführungsbeispiel 5 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, wobei die Isolationsschicht mindestens einen Abschnitt aufweist, der am Rahmen einen senkrechten Teil aufweist, der sich im Wesentlichen senkrecht zum Rahmen erstreckt, und am senkrechten Teil einen parallelen Teil, der sich im Wesentlichen parallel zum Rahmen erstreckt.
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Ausführungsbeispiel 6 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 5, wobei der mindestens eine Abschnitt eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist.
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Ausführungsbeispiel 7 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 6, wobei die Mehrzahl von Abschnitten zwei einander gegenüberliegende Abschnitte oder drei oder mehr Abschnitte aufweist.
Ausführungsbeispiel 8 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7, wobei die Öffnung eine Fläche aufweist, die ein Polygon bildet.
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Ausführungsbeispiel 6 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 6 oder 7 und 8, wobei an jeder Seite des Polygons mindestens einer der Abschnitte angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiel 10 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 5 bis 9, wobei eine Höhe (H) des senkrechten Teils einer Dicke des Sensormoduls entspricht, so dass das Sensormodul bündig mit dem Rahmen in der Öffnung positionierbar ist.
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Ausführungsbeispiel 11 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 10, welches ferner Kontaktpads aufweist, die auf dem Rahmen angeordnet sind und mit den elektrischen Anschlüssen gekoppelt sind.
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Ausführungsbeispiel 12 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 11, wobei die Kontaktpads auf derjenigen Seite des Rahmens angeordnet sind, in welche sich die Öffnung bzw. der die Öffnung bildende Teil der Isolationsschicht, erstreckt.
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Ausführungsbeispiel 13 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 10, welches ferner eine Antenne aufweist, die auf dem Rahmen angeordnet ist und mit den elektrischen Anschlüssen gekoppelt ist.
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Ausführungsbeispiel 14 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 13, wobei die Antenne eingerichtet ist zum Koppeln mit einer Booster-Antenne.
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Ausführungsbeispiel 15 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 14, wobei die Isolationsschicht und der mindestens eine elektrische Anschluss biegbar sind. Ausführungsbeispiel 16 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 15, wobei ein Material und eine Schichtdicke der Isolationsschicht so eingerichtet sind, dass der gebogene Bereich eine neutrale Faser aufweist, die beim Biegen weder verlängert noch verkürzt wurde.
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Ausführungsbeispiel 17 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 16, wobei die Isolationsschicht ein Polymer aufweist, beispielsweise Polyimid.
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Ausführungsbeispiel 18 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 15 bis 17, wobei ein Material und/oder eine Schichtdicke des mindestens einen elektrischen Anschlusses so gewählt ist, dass sie im gebogenen Bereich elektrisch leitend bleiben.
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Ausführungsbeispiel 19 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 18, wobei der Rahmen mehrlagig ist.
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Ausführungsbeispiel 20 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 19, wobei der Rahmen eine Isolationsschicht und eine darauf aufgebrachte strukturierte Schicht elektrisch leitfähigen Materials aufweist, mit dem der mindestens eine elektrische Anschluss gekoppelt ist.
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Ausführungsbeispiel 21 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 20, wobei der Rahmen ferner eine zusätzliche Schicht elektrisch leitfähigen Materials aufweist, die auf einer der strukturierten Schicht entgegengesetzten Seite des Rahmens angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiel 22 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 21, wobei die strukturierte Schicht und die zusätzliche Schicht miteinander mittels eines Vias durch die Isolationsschicht gekoppelt sind.
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Ausführungsbeispiel 23 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 2 bis 22, wobei das Sensormodul einen biometrischen Sensor aufweist, beispielsweise einen Fingerabdrucksensor.
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Ausführungsbeispiel 24 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 23, wobei das Sensormodul einen Sensorchip zum Verarbeiten von mittels des Sensors erfassten Sensordaten aufweist.
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Ausführungsbeispiel 25 ist ein Package gemäß Ausführungsbeispiel 24, wobei das Sensormodul ferner einen zusätzlichen Chip aufweist, beispielsweise ein Secure Element, und/oder zusätzliche aktive und/oder passive Bauelemente.
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Ausführungsbeispiel 26 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 25, welches ferner Füllmaterial zwischen dem Sensormodul und der mit dem Rahmen verbundenen Isolationsschicht aufweist.
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Ausführungsbeispiel 27 ist ein Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 26, wobei der mindestens eine elektrische Anschluss mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufweist, die redundant zum Übertragen desselben Signals eingerichtet sind.
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Ausführungsbeispiel 28 ist ein Trägerband, welches eine Mehrzahl von Packages gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 27 aufweist.
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Ausführungsbeispiel 29 ist eine Chipkarte, die einen Chipkartenkörper und ein in den Chipkartenkörper eingebettetes Package gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 27 aufweist.
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Ausführungsbeispiel 30 ist eine Chipkarte gemäß Ausführungsbeispiel 29, die eine in den Chipkartenkörper eingebettete Booster-Antenne mit einem Koppelbereich zum induktiven Koppeln mit einer Antenne des Packages aufweist.
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Ausführungsbeispiel 31 ist ein Verfahren zum Bilden eines Packages. Das Verfahren weist ein Bilden einer Isolationsschicht mit mindestens einem elektrischen Anschluss an einem Rahmen auf, und ein Biegen der Isolationsschicht mit dem elektrischen Anschluss entlang des Rahmens zum Bilden einer Öffnung zum Aufnehmen eines Sensormoduls, so dass der Rahmen mindestens einen in die Öffnung gerichteten elektrischen Anschluss aufweist, der auf der Isolationsschicht angeordnet ist, wobei der elektrische Anschluss mit einem zugehörigen Sensormodulanschluss des Sensormoduls elektrisch koppelbar ist, und wobei optional der zumindest eine elektrische Anschluss mit dem zugehörigen Sensormodulanschluss in einer Anordnung kuppelbar ist, in welcher der Sensormodulanschluss dem zumindest einen elektrischen Anschluss zugewandt ist.
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Ausführungsbeispiel 32 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 31, welches ferner ein Anordnen eines Sensormoduls mit einem Sensor und mindestens einem Sensormodulanschluss in der Öffnung aufweist.
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Ausführungsbeispiel 33 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 31 oder 32, wobei die Isolationsschicht eine Durchgangsöffnung und eine Mehrzahl von Schlitzen oder Sollbruchlinien aufweist, die sich von der Durchgangsöffnung in Richtung zum Rahmen erstrecken.
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Ausführungsbeispiel 34 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 31 oder 32, wobei die Isolationsschicht eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, die sich von einem Zentralbereich der Isolationsschicht in Richtung zum Rahmen erstrecken.
Ausführungsbeispiel 35 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 34, wobei die Isolationsschicht mindestens einen Abschnitt aufweist, der am Rahmen einen senkrechten Teil aufweist, der sich im Wesentlichen senkrecht zum Rahmen erstreckt, und am senkrechten Teil einen parallelen Teil, der sich im Wesentlichen parallel zum Rahmen erstreckt.
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Ausführungsbeispiel 36 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 35, wobei der mindestens eine Abschnitt eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist.
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Ausführungsbeispiel 37 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 36, wobei die Mehrzahl von Abschnitten zwei einander gegenüberliegende Abschnitte oder drei oder mehr Abschnitte aufweist.
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Ausführungsbeispiel 38 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 37, wobei die Öffnung eine Fläche aufweist, die ein Polygon bildet.
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Ausführungsbeispiel 39 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 36 oder 37 und Anspruch 38, wobei an jeder Seite des Polygons einer der Abschnitte angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiel 40 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 35 bis 39, wobei eine Höhe (H) des senkrechten Teils einer Dicke des Sensormoduls entspricht, so dass das Sensormodul bündig mit dem Rahmen in der Öffnung positionierbar ist.
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Ausführungsbeispiel 41 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 40, welches ferner ein Anordnen von Kontaktpads auf dem Rahmen und ein Koppeln der Kontaktpads mit dem mindestens einen elektrischen Anschluss aufweist.
Ausführungsbeispiel 42 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 41, wobei die Kontaktpads auf derjenigen Seite des Rahmens angeordnet sind, in welche sich die Öffnung, bzw. der die Öffnung bildende Teil der Isolationsschicht, erstreckt.
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Ausführungsbeispiel 43 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 40, welches ferner ein Anordnen einer Antenne auf dem Rahmen und ein Koppeln der Antenne mit dem mindestens einen elektrischen Anschluss aufweist.
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Ausführungsbeispiel 44 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 43, wobei die Antenne eingerichtet ist zum Koppeln mit einer Booster-Antenne.
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Ausführungsbeispiel 45 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 44, wobei die Isolationsschicht und der mindestens eine elektrische Anschluss biegbar sind.
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Ausführungsbeispiel 46 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 45, wobei ein Material und eine Schichtdicke der Isolationsschicht so eingerichtet sind, dass der gebogene Bereich eine neutrale Faser aufweist, die beim Biegen weder verlängert noch verkürzt wurde.
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Ausführungsbeispiel 47 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 46, wobei die Isolationsschicht ein Polymer aufweist, beispielsweise Polyimid.
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Ausführungsbeispiel 48 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 45 bis 47, wobei ein Material und/oder eine Schichtdicke des mindestens einen elektrischen Anschlusses so gewählt ist, dass sie im gebogenen Bereich elektrisch leitend bleiben.
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Ausführungsbeispiel 49 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 48, wobei der Rahmen mehrlagig ist.
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Ausführungsbeispiel 50 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 49, wobei der Rahmen eine Isolationsschicht und eine darauf aufgebrachte strukturierte Schicht elektrisch leitfähigen Materials aufweist, mit dem der mindestens eine elektrischen Anschluss gekoppelt sind.
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Ausführungsbeispiel 51 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 50, welches ferner ein Bilden einer zusätzlichen Schicht elektrisch leitfähigen Materials aufweist auf einer der strukturierten Schicht entgegengesetzten Seite des Rahmens.
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Ausführungsbeispiel 52 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 51, welches ferner ein Koppeln der strukturierten Schicht und der zusätzlichen Schicht miteinander mittels eines Vias durch die Isolationsschicht aufweist.
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Ausführungsbeispiel 53 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 32 bis 52, wobei das Sensormodul einen biometrischen Sensor aufweist, beispielsweise einen Fingerabdrucksensor.
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Ausführungsbeispiel 54 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 53, wobei das Sensormodul einen Sensorchip zum Verarbeiten von mittels des Sensors erfassten Sensordaten aufweist.
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Ausführungsbeispiel 55 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 54, wobei das Sensormodul ferner einen zusätzlichen Chip aufweist, beispielsweise ein Secure Element, und/oder zusätzliche aktive und/oder passive Bauelemente.
Ausführungsbeispiel 56 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 55, welches ferner ein Anordnen von Füllmaterial zwischen dem Sensormodul und der mit dem Rahmen verbundenen Isolationsschicht aufweist.
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Ausführungsbeispiel 57 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 56, wobei der mindestens eine elektrische Anschluss mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufweist, die redundant zum Übertragen desselben Signals eingerichtet sind.
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Ausführungsbeispiel 58 ist ein Verfahren zum Bilden eines Trägerbands, welches ein Bilden einer Mehrzahl von Packages gemäß einem der Ausführungsbeispiele 31 bis 57 in einem Trägerbandkörper aufweist.
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Ausführungsbeispiel 59 ist ein Verfahren zum Bilden einer Chipkarte, welches ein Einbetten eines Packages gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27 in einen Chipkartenkörper aufweist.
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Ausführungsbeispiel 60 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 59, welches ferner ein Einbetten einer Booster-Antenne mit einem Koppelbereich zum induktiven Koppeln mit einer Antenne des Packages in den Chipkartenkörper aufweist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung des Verfahrens und umgekehrt.