DE102021001814A1 - chip module and chip card - Google Patents
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- G06K19/07745—Mounting details of integrated circuit chips
- G06K19/07747—Mounting details of integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips being mounted as a module
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Chipmodul (20) für eine Chipkarte (10), mit einer Trägerschicht (22), welche in einer ersten Ebene eine Spule (23) trägt und welche in einer zweiten Ebene mehrere Kontaktpads (21a) trägt,wobei die Kontaktpads (21a) die Spule (23) in einem Überdeckungsbereich (26) zumindest teilweise überdecken, undwobei die Kontaktpads (21a) in dem Überdeckungsbereich (26) mindestens einen Durchbruch (28) aufweisen.The invention relates to a chip module (20) for a chip card (10), with a carrier layer (22) which carries a coil (23) in a first plane and which carries a plurality of contact pads (21a) in a second plane, the contact pads ( 21a) at least partially cover the coil (23) in a covering area (26), and wherein the contact pads (21a) have at least one opening (28) in the covering area (26).
Description
Die Erfindung betrifft ein Chipmodul für eine Chipkarte sowie eine Chipkarte mit einem Chipmodul.The invention relates to a chip module for a chip card and a chip card with a chip module.
Kartenförmige Datenträger, insbesondere Chipkarten, werden in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise zur Durchführung von Transaktionen des bargeldlosen Zahlungsverkehrs, als Ausweisdokumente oder zum Nachweis von Zugangsberechtigungen. Eine Chipkarte weist einen Kartenkörper und einen in den Kartenkörper eingebetteten integrierten Schaltkreis zum Beispiel in Form eines Chipmoduls mit einem Chip auf. Das Chipmodul wird üblicherweise in eine Kavität oder Modulöffnung des Kartenkörpers eingesetzt.Card-shaped data carriers, in particular chip cards, are used in many areas, for example for carrying out cashless payment transactions, as identification documents or as proof of access authorizations. A chip card has a card body and an integrated circuit embedded in the card body, for example in the form of a chip module with a chip. The chip module is usually inserted into a cavity or module opening in the card body.
Im Folgenden werden Dual-Interface-Chipkarten beziehungsweise Chipmodule mit integrierter Spule betrachtet, welche eine berührungslose oder kontaktlose Kommunikation ermöglichen. Beispielsweise können Chipkartencontroller mit RFID-Funktionalität eingesetzt werden.In the following, dual-interface chip cards or chip modules with an integrated coil, which enable contactless or contactless communication, are considered. For example, chip card controllers with RFID functionality can be used.
Bei derartigen Chipkarten überlagert die Kontaktfläche oder einzelne Kontaktpads häufig die Spule oder einen Teil der Spule. Es hat sich experimentell gezeigt, dass sich in und/oder unter den Kontaktpads Wirbelströme bilden. Dies führt zu einer verringerten Leistungsfähigkeit der Chipkarte.In the case of such chip cards, the contact surface or individual contact pads often overlap the coil or a part of the coil. It has been shown experimentally that eddy currents form in and/or under the contact pads. This leads to a reduced performance of the chip card.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Dual-Interface-Chipkarte mit verbesserter Leistungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen.It is therefore the object of the present invention to provide a dual-interface chip card with improved performance.
Diese Aufgabe wird durch ein Chipmodul beziehungsweise eine Chipkarte gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This task is solved by a chip module or a chip card according to the independent patent claims. Configurations and developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Chipmodul für eine Chipkarte umfasst
eine Trägerschicht, welche in einer ersten Ebene eine Spule trägt und welche in einer zweiten Ebene mehrere Kontaktpads trägt,
wobei die Kontaktpads die Spule in einem Überdeckungsbereich zumindest teilweise überdecken, und
wobei die Kontaktpads in dem Überdeckungsbereich mindestens einen Durchbruch aufweisen.A chip module according to the invention for a chip card
a carrier layer, which carries a coil in a first level and which carries several contact pads in a second level,
wherein the contact pads at least partially cover the coil in an overlapping area, and
wherein the contact pads have at least one opening in the overlapping area.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in jenen Bereichen der Kontaktpads, welche die Spule überdecken, Durchbrüche vorgesehen sind. Diese Durchbrüche durchtrennen die Kontaktpads in ihrer gesamten Höhe oder Dicke. Es kann ein Durchbruch je Kontaktpad vorgesehen sein. Durch dieses spezielle Design der Durchbrüche können die Flächen der Kontaktpads verkleinert werden ohne dass die genormte Außenkontur des Kontaktpads unterschritten wird. Dadurch kann die Wirbelstrombildung deutlich reduziert werden.A basic idea of the present invention is that openings are provided in those areas of the contact pads that cover the coil. These openings cut through the contact pads over their entire height or thickness. An opening can be provided for each contact pad. This special design of the openings allows the areas of the contact pads to be reduced without going below the standardized outer contour of the contact pad. As a result, the formation of eddy currents can be significantly reduced.
Der hier vorgeschlagene Kartenkörper hat somit den Vorteil, dass Mit diesem hier vorgeschlagenem Verfahren kann die Induktivität der Spule um bis zu 10% erhöht werden. Diese Erhöhung bringt einen direkten Performancegewinn bei dem Chipkartenkontroller, da die Güte der Spule erhöht wird. Die erhöhte Güte steigert den Energieeintrag in eine integrierte Schaltung oder einen Chip des Chipmoduls beziehungsweise der Chipkarte.The card body proposed here therefore has the advantage that With this method proposed here, the inductance of the coil can be increased by up to 10%. This increase brings a direct increase in performance for the chip card controller, since the quality of the coil is increased. The increased quality increases the energy input into an integrated circuit or a chip of the chip module or the chip card.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Kontaktpad jeweils einen Durchbruch in Form einer Mäanderstruktur aufweist. Eine Mäanderstruktur erlaubt die Maximierung der Materialentnahme in den Kontaktpads, so dass Wirbelstromflächen minimiert werden.Provision can be made for at least one contact pad to have an opening in the form of a meandering structure. A meander structure allows the material removal in the contact pads to be maximized, so that eddy current areas are minimized.
Es kann vorgesehen sein, dass die Mäanderstruktur den Überdeckungsbereich des jeweiligen Kontaktpads vollständig ausfüllt. Dies bedeutet, dass der Überdeckungsbereich vollständig mit den Durchbrechungen und den dazwischenliegenden Stegen oder Materialanteilen der Mäanderstruktur bedeckt ist. Dies erlaubt eine Maximierung der Durchbruchsfläche.It can be provided that the meandering structure completely fills the overlapping area of the respective contact pad. This means that the overlapping area is completely covered with the openings and the intermediate webs or material portions of the meander structure. This allows the breakthrough area to be maximized.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der mindestens eine Durchbruch gerade und schlitzförmig verläuft. Auch ein derartiger Schlitz reduziert die Wirbelströme und ist einfach zu fertigen.Provision can also be made for the at least one opening to run straight and in the form of a slit. Such a slot also reduces the eddy currents and is easy to manufacture.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Breite des Durchbruchs in einem Bereich von 20 µm bis 50 µm liegt. Diese Breite lässt sich zuverlässig durch Ätzen und/oder Lasern der Kupferflächen der Kontaktpads erzeugen. Zunächst kann ein Anätzen erfolgen, dem dann das Lasern zur Fertigstellung der Strukturen oder Konturen des Durchbruchs folgt.It can be provided that the width of the opening is in a range from 20 μm to 50 μm. This width can be reliably produced by etching and/or lasering the copper surfaces of the contact pads. First of all, etching can take place, which is then followed by lasering to complete the structures or contours of the opening.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Trägerschicht eine Gewebestruktur aufweist. Die Gewebestruktur kann zum Beispiel Glas-, Kohle- und/ oder PA-Fasern umfassen oder aus diesen bestehen.Provision can also be made for the carrier layer to have a fabric structure. The fabric structure can include or consist of glass, carbon and/or PA fibers, for example.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kontaktpads aus Kupfer bestehen. Kupfer besitzt eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit.Provision can be made for the contact pads to be made of copper. Copper has very good electrical conductivity.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine integrierte Schaltung vorgesehen ist, welche mit den Kontaktpads und mit der Spule verbunden ist. Die integrierte Schaltung kann zum Beispiel eine Steuereinheit der Chipkarte, einen Drahtlos-Controller zum Beispiel für RFID, eine Steuerung für Sicherheitsanwendungen und/ oder einen Speicherbereich umfassen.Provision can also be made for an integrated circuit to be provided, which is connected to the contact pads and to the coil. The integrated circuit can be, for example, a control unit of the chip card, a wireless controller, for example for RFID, a controller for security unit applications and/or a memory area.
Eine erfindungsgemäße Chipkarte umfasst einen Kartenkörper mit einer Modulöffnung und ein zumindest teilweise in die Modulöffnung eingebettetes Chipmodul wie zuvor beschrieben. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.A chip card according to the invention comprises a card body with a module opening and a chip module, as described above, which is at least partially embedded in the module opening. The same advantages and modifications as previously described apply.
Es kann vorgesehen sein, dass die Trägerschicht und/oder die Spule des Chipmoduls in einem äußeren Bereich der Modulöffnung auf einer Kunststoffschicht aufliegt. Die Kunststoffschicht erlaubt eine elektrische Isolierung und kann Bestandteil eines Kerns oder einer inneren Schicht des Kartenkörpers sein.Provision can be made for the carrier layer and/or the coil of the chip module to rest on a plastic layer in an outer area of the module opening. The plastic layer permits electrical insulation and can be part of a core or an inner layer of the card body.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Darin zeigen
-
1 : eine Draufsicht einer Chipkarte; -
2 : eine Schnittdarstellung der Chipkarte; und -
3 : eine Draufsicht eines Chipmoduls.
-
1 : a plan view of a chip card; -
2 : a sectional view of the chip card; and -
3 : a plan view of a chip module.
Die Chipkarte 10 hat eine rechteckige Form in einer x-y-Ebene, in der die Umfangsfläche 13 mit zwei in x-Richtung verlaufenden Längsflächen und zwei in y-Richtung verlaufenden Stirnflächen liegt. Die Dicke oder Höhe der Chipkarte 10 erstreckt sich in z-Richtung.The
Eine Modulöffnung 14 ist in der Chipkarte 10 zur Aufnahme eines Chipmoduls 20 vorgesehen. Die Modulöffnung 14 erstreckt sich in die Chipkarte 10 hinein. Die Modulöffnung 14 wird beispielsweise mittels eines Laserarbeitsganges oder Fräsarbeitsganges erstellt.A
Das Chipmodul 20 umfasst einen Kontaktbereich 21, welcher von der Hauptfläche 11 der Chipkarte 10 zugänglich ist und von einem Lesegerät elektrisch kontaktiert werden kann. Das Chipmodul 20 wird im Folgenden anhand von
In der Chipkarte 10 ist in einer Metallschicht ein Schlitz 15 vorgesehen, der sich von der Umfangsfläche 13 oder mit anderen Worten von einer Außenkante der Chipkarte 10 zu der Modulöffnung 14 erstreckt. Der Schlitz 15 verläuft in y-Richtung, das heißt parallel zu der Längsfläche. Der Schlitz 15 hat zum Beispiel eine Breite zwischen 30 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 50 µm und 80 µm.A
In
Der Kartenkörper 10a umfasst eine innere metallische Schicht 16 zum Beispiel aus einer Edelstahllegierung mit einer Dicke von 400 µm.The
Eine Oberfläche der metallischen Schicht 16 ist mit einer Kunststoffschicht 17 bedeckt oder laminiert. Eine gegenüberliegende zweite Oberfläche der metallischen Schicht 16 ist mit einer weiteren Kunststoffschicht 18 bedeckt oder laminiert. Die beiden Kunststoffschichten 17,18 können zum Beispiel aus PET, PC, PVC oder PP bestehen und eine Dicke von jeweils 200 µm haben. Die Dicke des gesamten Kartenkörpers 10a sollte die maximale Dicke eines Chipkartenkörpers gemäß ISO 7810 nicht übersteigen.A surface of the
Die Kavität oder Modulöffnung 14 ist in der Oberfläche des Kartenkörpers 10a ausgenommen. In einem mittleren Bereich der Modulöffnung 14 ist ein Sackloch 14a ausgenommen. Das Sackloch 14a ist von einem umlaufenden Randbereich 14b umgeben.The cavity or
Die Modulöffnung 14 ist nur zu einem Teil der Tiefe des Kartenkörpers 10a ausgenommen. Der Randbereich 14b ist in der Kunststoffschicht 17 ausgebildet. Das Sackloch 14a erstreckt sich durch die gesamte Kunststoffschicht 17, die gesamte metallische Schicht 16 sowie einen Teil der Kunststoffschicht 18. Der Randbereich 14b und das Sackloch 14a werden beispielsweise mittels eines Laserarbeitsganges oder Fräsarbeitsganges erstellt.The
Das Chipmodul 20 ist in der Modulöffnung 14 angeordnet und dort zum Beispiel verklebt. Das Chipmodul 20 umfasst eine Trägerschicht 22, welche an einer Ober- oder Vorderseite den Kontaktbereich 21 trägt. Die Trägerschicht 22 umfasst oder besteht aus einer Gewebestruktur, wie zum Beispiel aus Glas-, Kohle- und/oder PA-Fasern.The
An einer gegenüberliegenden Unter- oder Rückseite trägt die Trägerschicht 22 eine Spule 23, die als Antenne funktioniert. Die Trägerschicht 22 liegt in dem Randbereich 14b der Modulöffnung 14 auf der Kunststoffschicht 17 auf.On an opposite underside or rear side, the
Somit trägt die Trägerschicht 22 in einer ersten Ebene die Spule 23 und in einer zweiten Ebene den Kontaktbereich 21. Die beiden Ebenen sind vorzugsweise parallel angeordnet. Hier ist die Trägerschicht 22 zwischen den beiden Ebenen angeordnet. Es ist möglich, die Spule 23 und den Kontaktbereich 21 auf einer Seite der Trägerschicht 22 anzuordnen. Dann ist eine elektrische Isolierung zwischen den beiden Komponenten vorzusehen. In dem in
Das Chipmodul 20 umfasst ferner eine integrierte Schaltung 24 zum Beispiel in Form eines Chips, die zum Beispiel in einer Vergussmasse 25 an einer Unterseite der Trägerschicht 22 befestigt ist. Über die Spule 23 wird die integrierte Schaltung 24 mit Energie und/oder Signalen versorgt. So kann ein aus der metallischen Schicht 16 austretendes elektromagnetisches Feld in die Spule 23 eingekoppelt werden. Beispielsweise kann die integrierte Schaltung 24 ein Chipkartencontroller mit RFID-Funktionalität sein oder diesen enthalten.The
Für eine Kontaktierung der Chipkarte 10 über den Kontaktbereich 21 ist die integrierte Schaltung 24 über hier nicht dargestellte innere Leitungen mit dem Kontaktbereich 21 verbunden. So kann die Chipkarte 10 eine Dual Interface Funktionalität zur Verfügung stellen.For contacting the
Der Kontaktbereich 21 umfasst einzelne Kontaktpads 21a, in diesem Beispiel sechs Kontaktpads. Die einzelnen Kontaktpads 21a diesen der Kontaktierung zur Übermittlung von Energie und/oder Signalen zwischen einem externen Lesegerät und der Chipkarte 10. Die Kontaktpads 21a bestehen aus Kupfer und können der Norm ISO 7816-3 entsprechen.The
In den Überdeckungsbereichen 26 überdeckt der Kontaktbereich 21 einzelne Wicklungen 27 der Spule 23. Die einzelnen Überdeckungsbereiche 26 können auch als ein einziger Überdeckungsbereich bezeichnet werden.In the overlapping
In den einzelnen Überdeckungsbereichen 26 ist hier jeweils ein Durchbruch 28 in das entsprechende Kontaktpad 21a eingebracht. In dem gezeigten Beispiel hat der Durchbruch 28 die Form einer Mäanderstruktur. Die Mäanderstruktur ist in dem jeweiligen Kontaktpad 21a derart ausgeführt, dass innerhalb des jeweiligen Überdeckungsbereichs 26 möglichst viel Fläche oder Material des Kontaktpads 21a entfernt ist.In each of the individual overlapping
Entsprechend können einzelne Teile der Mäanderstruktur wie Arme oder Abschnitte senkrecht zu den Windungen der eigentlichen Mäanderstruktur vorgesehen sein. Diese Teile decken gezielt bestimmte Spulenbereiche ab. Dazu kann die Mäanderstruktur auch ungleichmäßig ausgebildet oder mit andere Strukturen oder Mustern kombiniert sein.Correspondingly, individual parts of the meander structure, such as arms or sections, can be provided perpendicular to the windings of the actual meander structure. These parts specifically cover specific coil areas. For this purpose, the meandering structure can also be formed unevenly or combined with other structures or patterns.
Es ist auch möglich, dass ein Teil des Durchbruchs 28 in einem nicht überdeckenden Bereich des Kontaktpads 21a verläuft. Dies kann vorgesehen sein, um die Größe des Durchbruchs 28 zu maximieren. Zum Beispiel können bei einer Mäanderstruktur eine Rückkehr der Bahnen oder Teile der Mäanderstruktur in dem nicht überdeckenden Bereich des Kontaktpads 21a verlaufen, um eine Rückkehr der Struktur des Durchbruchs 28 in den Überdeckungsbereich 26 zu ermöglichen.It is also possible for part of the
Der Durchbruch 28 kann sich bis zu einem Rand des Kontaktpads 21a erstrecken, so dass der Durchbruch 28 eine offene Struktur ist. Dies vermeidet oder verringert gezielt Wirbelströme in den Kontaktpads 21a.The
Der hier vorgeschlagene Durchbruch 28 in den Kontaktpads 21a ermöglicht eine Steigerung der von der Spule 23 aufgenommenen Energie, da die durch Wirbelströme erzeugten Energieverluste reduziert werden.The
Durch die Reduzierung der Wirbelströme wird zum einen ein schneller Aufbau der magnetischen Feldstärke an der Spule 23 des Chipmoduls 20 ermöglicht, was einen schnelleren Start des Prozessors oder der integrierten Schaltung 24 erlaubt. Zum anderen wird eine höhere magnetische Feldstärke an der Spule 23 des Chipmoduls 20 ermöglicht, was einen schnelleren Betrieb infolge einer höheren Betriebsfrequenz des Prozessors oder der integrierten Schaltung 24 erlaubt.The reduction in the eddy currents enables the magnetic field strength to build up more quickly at the
Claims (10)
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2021
- 2021-04-08 DE DE102021001814.1A patent/DE102021001814A1/en active Pending
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