DE10207001A1

DE10207001A1 - Chipkarte

Info

Publication number: DE10207001A1
Application number: DE2002107001
Authority: DE
Inventors: Thies Janczek
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2003-09-04
Also published as: WO2003073371A2; AU2003212205A1; AU2003212205A8; DE10390768D2; WO2003073371A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einem Chipkartenkörper (1), in dessen wenigstens eine Kavität (2) mindestens ein Bauelement (3) einsetzbar ist, wobei das Bauelement (3) durch ein auf eine Oberfläche (4) des Chipkartenkörpers (1) aufgebrachtes Overlay (5) mit dem Chipkartenkörper (1) zu einer untrennbaren Einheit verbunden ist. DOLLAR A Das zur Herstellung einer derartigen Chipkarte bereitgestellte Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: DOLLAR A - Vorfertigung eines Chipkartenkörpers (1) durch Spritzgießen oder Spritzprägen unter Ausbildung mindestens einer Kavität (2) in dem Chipkartenkörper (1) sowie Einbringung für die Kontaktierung erforderlicher elektrischer Leitungen beziehungsweise Kontakte, DOLLAR A - Bauelementimplantierung in die mindestens eine hierfür vorgesehene Kavität (2), DOLLAR A - Aufbringen eines Overlays (5) auf eine Chipkartenoberfläche (4), sodass der Chipkartenkörper (1), das wenigstens eine Bauelement (3) und das Overlay (5) eine untrennbare Einheit bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einem Chipkartenkörper, bei dem in wenigstens eine Kavität mindestens ein Bauelement einsetzbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Chipkarte.
Chipkarten sind in der heutigen Zeit bereits in erheblichem Umfang im Einsatz. So finden sie ihre Anwendung beispielsweise als Bankkarten, Telefonkarten, Zugangsberechtigungskarten, Krankenkassenkarten oder als SIM-beziehungsweise als Smartcards.
Die bekannten Chipkarten sind in ihren Abmessungen genormt und weisen einen ein- oder mehrlagig ausgeführten Chipkartenkörper auf, der eine interne, elektrische Verschaltung enthalten kann. So ist es bekannt, einzelne elektronische Bauelemente, integrierte Schaltkreise oder Spannungsquellen auf einem gemeinsamen Baueinheitenträger unterzubringen, wobei als Baueinheitenträger beispielsweise eine Kunststofffolie dienen kann. Dieser Baueinheitenträger kann ebenso mit den zur elektrischen Verbindung erforderlichen Leiterbahnen versehen sein.
Zum kontaktbehafteten Datenaustausch zwischen der Chipkarte und externen Geräten ist es bekannt, an mindestens einer Außenoberfläche der Chipkarte Kontakte vorzusehen, um somit die Datenübertragung zu ermöglichen.
Weiterhin sind Ausführungen zur kontaktlosen Datenübermittlung zwischen einer Chipkarte und einem externen Gerät bekannt, wobei hierzu in den Chipkartenkörper eine Sende- beziehungsweise Empfangseinheit integriert wird, die beispielsweise aus einer Spule oder Antenne bestehen kann. Je nach Ausgestaltung sendet beziehungsweise empfängt diese Einheit Signale und gestattet somit den erforderlichen Datentransfer.
In den Chipkartenkörper können Kavitäten eingebracht sein, in die Bauelemente wie integrierte Schaltkreise (IC's) oder so genannte Chipmodule, die aus einer Baueinheit mit Kontaktflächen und Chips bestehen, einsetzbar sind.
Die DE 199 59 364 A1 offenbart eine Lösung, nach der in einen Chipkartenkörper neben einer ersten Kavität eine weitere, räumlich von der ersten Kavität getrennte Kavität eingebracht ist.
In der DE 197 36 063 A1 wird darüber hinaus beschrieben, dass es möglich ist, eine Kavität nachträglich in den durch Spritzgießen hergestellten Chipkartenkörper einzubringen. Dies erfolgt gemäß der bekannten Lösung durch ein Fräsverfahren. Darüberhinaus wird in dem Dokument ein Verfahren beschrieben, wonach während des Spritzgießvorganges durch Senken eines verschiebbaren Formstempels die geforderte Kavität erzeugt werden kann.
Aus dem praktizierten Stand der Technik ist es ferner bekannt, Chipkartenkörper mittels eines Spritzprägeverfahrens zu erzeugen, was aus fertigungstechnischer Sicht den Vorteil mit sich bringt, dass während des Herstellungsvorganges des Chipkartenkörpers bereits die Kavitäten eingeprägt werden können, ohne dass hierzu ein zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich ist.
Die Vorteile der Erzeugung eines Chipkartenkörpers mittels Spritzgießverfahren oder Spritzprägeverfahren liegen darin, dass sehr große Stückzahlen in kurzen Taktzeiten erzeugbar sind. Die Herstellung der Chipkartenkörper ist damit sehr wirtschaftlich und kostengünstig.
Dennoch stellt sich das Problem, dass zur Fertigstellung der Chipkarte mehrere aufeinander folgende Arbeitsgänge notwendig sind. So müssen die elektronischen Bauelemente nach Fertigstellung des Chipkartenkörperrohlings in die darin vorhandenen Kavitäten eingebracht und darin beispielsweise verklebt oder vergossen werden.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabenstellung zu Grunde, eine Chipkarte zu entwickeln, die einfach aufgebaut ist und sich mit wenigen Arbeitsschritten fertigen lässt. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Chipkarte zur Verfügung gestellt werden.
Die Erfindung löst diese technische Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie mit Verfahrensschritten des Patentanspruches 13.
Eine erfindungsgemäße Chipkarte besteht demgemäß aus einem Chipkartenkörper, bei dem in wenigstens eine Kavität mindestens ein Bauelement einsetzbar ist, wobei das Bauelement durch ein auf eine Oberfläche des Chipkartenkörpers aufgebrachtes Overlay mit dem Chipkartenkörper zu einer ebenen untrennbaren Einheit verbunden ist.
Folglich wird mit der Aufbringung des Overlays auf eine Oberfläche des Chipkartenkörpers die Chipkarte fertig gestellt. Zusätzliche, aufwändige Beschichtungen oder weitere Spritzgießvorgänge sind nicht mehr erforderlich und können eingespart werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Overlay eine mit einer Klebermittelschicht behaftete Oberfläche aufweisen. Durch ein derartiges Overlay ist es möglich, die Chipkarte in kürzester Zeit fertig zu stellen. Sie ist damit wirtschaftlich und in sehr großen Stückzahlen erzeugbar, ohne dass Qualitätseinbußen zu befürchten sind.
Die Klebemittelschicht des Overlays ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung thermisch oder mittels einer Bestrahlung beziehungsweise durch Vernetzung aktivierbar und/oder aushärtbar. Demgemäß kann die Klebemittelschicht nicht nur als Klebemittelschicht im klassischen Sinne verstanden werden, sondern als ein schichtweiser Auftrag auf das Overlay, welcher nachträglich, also nach der Verbindung des Overlays mit dem Chipkartenkörper, aktivierbar beziehungsweise aushärtbar ist. Durch diese nachträgliche Aktivierungs- beziehungsweise Aushärtungsmöglichkeit der Klebemittelschicht kann eine Oberflächenversiegelung der Chipkarte erreicht werden, die frei von Lufteinschlüssen oder anderen unerwünschten Fremdkörpereinschlüssen gestaltbar ist. Dies hat erhebliche qualitative Vorteile bei der Erzeugung erfindungsgemäßer Chipkarten.
Ebenso ist es jedoch möglich, die Klebemittelschicht des Overlays durch eine Bestrahlung, beispielsweise durch eine UV-Bestrahlung, zu aktivieren oder auszuhärten. Beim Einsatz von Strahlung ist selbstverständlich darauf zu achten, dass elektronische Bauelemente innerhalb der Chipkarte nicht zerstört beziehungsweise in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Insofern eignet sich eine UV-Bestrahlung zur Aktivierung und/oder Aushärtung der Klebemittelschicht in besonders vorteilhafter Weise.
Im Zuge einer einfachen Verarbeitung ist es darüber hinaus sinnvoll, das Overlay als eine auf den Chipkartenkörper sowie das Bauelement aufgebrachte Dünnschicht oder Folie auszuführen. Diese lässt sich sehr leicht verarbeiten und kann mit fertigungstechnisch einfachen Möglichkeiten eine Aufbringung unter Ausschluss von Lufteinschlüssen und Fremdkörpern ermöglichen. Selbst ein Aufdampfen dieser Dünnschicht oder Folie liegt im Bereich des Erfindungsgedankens.
Um beispielsweise kleinere Unebenheiten auf der Chipkartenkörperoberfläche beziehungsweise am Übergang zwischen Chipkartenkörper und Bauelement auszugleichen, wird entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die Schichtdicke der Klebemittelschicht zwischen 5 und 30 µm, vorzugsweise jedoch zwischen 10 und 20 µm auszuführen.
Als Bauelement im Sinne der Erfindung kann jedes elektronische Bauelement verstanden werden. Ebenso kann es sich jedoch um ein Chipmodul, ein Multichipmodul (MCM) oder eine Batterie handeln. Darüber hinaus ist im Sinne der vorliegenden Lösung als Bauelement auch ein Versteifungsrahmen für die Chipkarte beziehungsweise ein Sicherheitselement aufzufassen. Die Verbindung zwischen Chipkartenkörper und den vorgezeichneten, nur beispielhaft aufgelisteten Bauelementen mit dem Overlay zu einem einteiligen, untrennbaren Bauteil kann für jede in die Chipkarte zu integrierende Baueinheit vorgesehen werden.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführung der vorliegenden Chipkarte kann realisiert werden, indem das Overlay farbig, vorzugsweise jedoch weiß ausgeführt wird. Diese farbige Gestaltung ist neben der naturgemäß damit verbundenen ästhetischen Wirkung auch in technischer Hinsicht sinnvoll. Ist das Overlay beispielsweise weiß, so lässt sich die Reflektionswirkung der weißen Farbe für den Einsatz optoelektronischer Bauelemente nutzen, um zum Beispiel Datenübertragungen zu fördern beziehungsweise zu verbessern oder diese zu vermeiden. Die weiße Farbe lässt sich jedoch auch mit Hinblick auf eine Druchleuchtungsmöglichkeit der Chipkarte in vorteilhafter Weise ausnutzen, sofern dies für die Nutzung in externen Lesegeräten erforderlich ist.
Ebenso ist es im Sinne der Erfindung möglich, das Overlay mit einem Artwork zu bedrucken, das neben seiner ästhetischen Wirkung auch den technischen Vorteil mit sich bringt, dass die Chipkarte beispielsweise mit einer Kennzeichnung versehen werden kann, die sie individualisiert. Dies kann zum Beispiel mit Hinblick auf Fälschungssicherheit von Interesse sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte ist durch die nachfolgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet. Zunächst wird der Chipkartenkörper vorgefertigt. Dies kann durch Spritzgießen oder Spritzprägen unter Ausbildung mindestens einer Kavität in dem Chipkartenkörper erfolgen. Während der Vorfertigung des Chipkartenkörpers sind ferner die für eine Kontaktierung erforderlichen elektrischen Leitungen beziehungsweise Kontakte in den Chipkartenkörper integrierbar. Nachdem eine Bauelementimplementierung in die mindestens eine hierfür vorgesehene Kavität erfolgt ist, kann das Overlay auf eine der Chipkartenoberflächen aufgebracht werden, sodass der Chipkartenkörper, das mindestens eine Bauelement und das Overlay zu einer untrennbaren Einheit verbunden sind.
Eine bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführungsform einer Chipkarte wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Chipkartenkörper in räumlicher Darstellung als Rohteil,
Fig. 2 einen Chipkartenkörper sowie ein Chipmodul in Explosivdarstellung in der Ansicht entsprechend der Pfeilrichtung II aus Fig. 1 in einer Vorfertigungsstufe,
Fig. 3 die Ansicht II aus Fig. 1 in einer zweiten Fertigungsstufe und
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch eine Chipkarte in Längsrichtung im fertig montiertem Zustand.
Eine erfindungsgemäße Chipkarte besteht aus einem Chipkartenkörper 1, in den während seiner Herstellung mehrere Kavitäten 2 eingebracht wurden. Dieser in räumlicher Darstellung in der Fig. 1 gezeigte Chipkartenkörper 1 kann in an sich bekannter Weise ein- oder mehrlagig ausgeführt sein und elektrische Leitungen zur Kontaktierung der einzelnen, später in den Chipkartenkörper zu integrierenden Bauelemente aufweisen.
Der in der Fig. 1 als Rohling dargestellte Chipkartenkörper 1 wird in einem nachfolgenden Arbeitsschritt, der aus der Fig. 2 anschaulich hervorgeht, die die Ansicht einer Chipkarte in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 zeigt, durch Einbringung eines Chipmoduls 3 vervollständigt. Diese Baueinheit weist verschiedene elektronische Komponenten beziehungsweise Kontakte 8 auf. Die Komponenten beziehungsweise Kontakte 8 befinden sich auf der der Oberfläche 4 des Chipkartenkörpers 1 zugewandten Unterseite des Chipmoduls 3. Die elektronischen Komponenten beziehungsweise Kontakte 8 werden in der durch den Pfeil A verdeutlichten Montagerichtung in die Kavitäten 2 eingesetzt.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Fertigungsstufe einer erfindungsgemäßen Chipkarte. Hierbei wird auf einer Seite des Chipkartenkörpers 1 beginnend ein Overlay 5 auf die Oberfläche 4 des Chipkartenkörpers 1 aufgebracht. In der Fig. 3 ist der Anfang dieser Verbindung in der rechten Bildhälfte dargestellt. Um Lufteinschlüsse oder Fremdkörpereinschlüsse zwischen dem Overlay 5 und der Oberfläche 4 zu vermeiden und einen dauerhaften Verbund der Einzelteile zu gewährleisten, weist das Overlay 5 einseitig eine Klebemittelschicht 6 auf. Diese Klebemittelschicht 6 befindet sich folglich auf der dem Chipkartenkörper 1 zugewandten Unterseite des Overlays 5. Das Overlay 5 wird von der Anfangsseite her in Richtung des anderen Endes des Chipkartenkörpers 1 auf dessen Oberfläche 4 aufgebracht, was zur Vermeidung von Lufteinschlüssen oder Fremdkörpern beispielsweise durch ein sanftes Aufwalzen erfolgen kann.
Die Aufbringungsrichtung des Overlays 5 auf den Chipkartenkörper 1 ist für die Beispielausführung in der Fig. 3 durch einen Pfeil B kenntlich gemacht worden.
Das Overlay 5 weist bei der gezeigten Ausführung eine Ausnehmung 7 in Form eines Ausschnittes auf, die in ihren inneren Abmessungen etwa den Außenabmessungen des Bauelementes 3 entspricht. Da die Materialstärke des Overlays 5 zusammen mit der Klebemittelschicht 6 der Höhe des über den Chipkartenkörper 1 hinausragenden Teils des Bauelementes 3 entspricht, wird nach der vollständigen Auflage des Overlays 5 auf dem Chipkartenkörper 1 eine durchgängig ebene Oberfläche der Chipkarte erreicht. Bei dieser Ausführungsvariante verfügt das Bauelement 3 über frei zugängliche Oberflächenabschnitte, was beispielsweise bei einem Chipmodul zur kontaktbehafteten Datenübertragung von entscheidender Bedeutung ist.
Ebenso ist es selbstverständlich möglich, die Ausnehmung 7 des Overlays 5 nicht durchgängig, also als Ausschnitt, sondern als eine Kavität auszuführen, die nach Aufbringung des Overlays 5 auf die Oberfläche 4 des Chipkartenkörpers 1 das Bauteil 3 aufnimmt und damit abdeckt.
Die Wahl der Gestaltung der Ausnehmung 7 des Overlays 5 ist somit abhängig von dem Bauelement 3.
In der Fig. 4 ist schließlich eine Schnittdarstellung entsprechend der Pfeilrichtung II aus Fig. 1 gezeigt, wobei hieraus die fertig montierte Chipkarte entnehmbar ist. Diese Chipkarte besteht in der zuvor bereits beschriebenen Weise aus einem Chipkartenkörper 1 und einem auf diesen aufgebrachten Overlay 5, das eine Ausnehmung 7 aufweist, durch die das Bauelement 3 umschlossen wird. Das Bauelement 3 weist hierbei eine freie äußere Oberfläche auf. An seiner Unterseite verfügt das Bauelement 3 über in die Kavitäten 2 des Chipkartenkörpers 1 eingreifende elektronische Komponenten und Kontakte 8. Diese dienen der Durchkontaktierung des Bauelementes 3 zu weiteren auf der Chipkarte vorhandenen Bauelementen beziehungsweise Leiterbahnen. Bezugszeichenliste 1 Chipkartenkörper
2 Kavität
3 Bauelement
4 Oberfläche
5 Overlay
6 Klebemittelschicht

Claims

1. Chipkarte mit einem Chipkartenkörper (1), bei dem in wenigstens eine Kavität (2) mindestens ein Bauelement (3) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (3) durch ein auf eine Oberfläche (4) des Chipkartenkörpers (1) aufgebrachtes Overlay (5) mit dem Chipkartenkörper (1) zu einer ebenen untrennbaren Einheit verbunden ist.

2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Overlay (5) eine mit einer Klebemittelschicht (6) behaftete Oberfläche aufweist.

3. Chipkarte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemittelschicht (6) des Overlays (5) thermisch, mittels Bestrahlung oder durch Vernetzung aktivierbar und/oder aushärtbar ist.

4. Chipkarte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemittelschicht (6) des Overlays (5) durch UV-Bestrahlung aktivierbar und/oder aushärtbar ist.

5. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Overlay (5) eine auf den Chipkartenkörper (1) sowie das Bauelement (3) aufgebrachte Dünnschicht oder Folie ist.

6. Chipkarte nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemittelschicht (6) eine Schichtdicke zwischen 5 und 30 µm, vorzugsweise zwischen 10 und 20 µm aufweist.

7. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (3) ein Chipmodul, ein Multi- Chip-Modul (MCM), eine Batterie, ein anderes elektronisches Bauelement oder ein Versteifungsrahmen beziehungsweise ein Sicherheitselement ist.

8. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chipkarte mehrere elektrisch miteinander verbundene elektronische Bauelemente aufweist.

9. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chipkartenkörper (1) mehrschichtig ausgeführt ist.

10. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chipkartenkörper (1) ein durch ein Spritzgussverfahren oder ein Spritzprägeverfahren hergestellter Chipkartenkörper ist.

11. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Overlay (5) farbig, vorzugsweise weiß ist.

12. Chipkarte nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Overlay (5) mit einem Artwork bedruckt ist.

13. Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Vorfertigung eines Chipkartenkörpers (1) durch Spritzgießen oder Spritzprägen unter Ausbildung mindestens einer Kavität (2) in dem Chipkartenkörper (1) sowie Einbringung für die Kontaktierung erforderlicher elektrischer Leitungen beziehungsweise Kontakte,

- Bauelementimplantierung in die mindestens eine hierfür vorgesehene Kavität (2),

- Aufbringung eines Overlays (5) auf eine Chipkartenoberfläche (4), sodass der Chipkartenkörper (1), das wenigstens eine Bauelement (3) und das Overlay (5) eine untrennbare Einheit bilden.