DE10232007A1

DE10232007A1 - Transponder für flachstückartig ausgebildete Artikel

Info

Publication number: DE10232007A1
Application number: DE10232007A
Authority: DE
Inventors: Klaus Finkenzeller; Sönke SCHRÖDER
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-19
Also published as: WO2004008386A1; DE50312619D1; ATE464621T1; EP1523729B1; AU2003254346A1; EP1523729A1; EP1523729B2

Abstract

Eine Ausweiskarte (oder Chipkarte) (A) enthält ein Substrat (S) aus beispielsweise Papier, auf dessen Vorderseite (V) Text und dergleichen aufgedruckt ist. Auf der Rückseite (R) ist ein Leitungsmuster aufgedruckt. Es enthält eine einzelne Spulenwindung (10) einer Antenne des Transponders sowie zwei erste Beläge (6, 8) zweier Kondensatoren (C1, C2). Die Gegenelektrode, das heißt der andere Belag zu den beiden ersten Belägen der Kondensatoren, wird durch einen auf der Vorderseite (V) befindlichen, ein Sicherheitsmerkmal der Ausweiskarte (A) bildenden Leadstreifen (2) gebildet. Ein Transponderchip (4) steht mit dem Leitungsmuster mechanisch und elektrisch in Verbindung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transponder für flachstückartig ausgebildete Artikel wie Chipkarten, Ausweise, Banknoten und dergleichen.
Bei der folgenden Beschreibung wird insbesondere Bezug genommen auf die Ausgestaltung von Ausweisen und Chipkarten, wenngleich die Erfindung gleichermaßen bei anderen flachstückartigen Gegenständen einsetzbar ist, so zum Beispiel bei Banknoten, Aktien, etc.
Auf und in flachstückartigen Artikeln wie Chipkarten und dergleichen ausgebildete Transponder enthalten im allgemeinen einen Transponderchip und eine Antenne, wobei die Antenne als Antennenspule mit mehreren Windungen ausgebildet ist. Die relativ hohe Induktivität der aus mehreren Spulenwindungen bestehenden Antennenspule erfordert zur Ergänzung mit einer Kapazität zur Einstellung auf eine vorgegebene Resonanzfrequenz keine separat ausgebildeten Kondensatoren, die durch die Spule und andere Elemente gebildete parasitäre Kapazität ist im allgemeinen ausreichend.
Eine möglichst einfach ausgebildete Antennenspule enthält jedoch nur eine einzige Spulenwindung, da eine solche kreuzungsfrei durch beispielsweise Aufdrucken einer Silberleitpaste auf ein Substrat hergestellt werden kann. Eine einzelne Spulenwindung hat im allgemeinen aber nur eine relativ geringe Induktivität, so dass zur Einstellung auf eine gegebene Resonanzfrequenz häufig eine Kapazität benötigt wird, die größer ist als die üblicherweise anzutreffenden parasitären Kapazitäten. Die Erfindung zielt allgemein ab auf die Bereitstellung einer solchen größeren oder „externen" Kapazität in Form eines Kondensators. Hierbei versteht sich jedoch, dass ein solcher Kondensator in Verbindung mit einem Transponder für Chipkarten, Ausweise und dergleichen auch in Verbindung mit Antennenspulen mit mehre ren Spulenwindungen eingesetzt werden kann. Allerdings ergeben sich besondere Vorteile in Verbindung mit Antennenspulen, die lediglich eine einzige Spulenwindung besitzen.
Die üblichen Substrat-Materialien bei den hier interessierenden Artikeln wie zum Beispiel Chipkarten, Banknoten, Ausweisen, etc., besitzen jedoch eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante. Hinzu kommt, dass das in der Regel aus Papier bestehende Substrat eine beträchtliche Dicke aufweist, so dass ein Kondensator mit zwei Belägen auf einander abgewandten Seiten eines Papier-Substrats nur eine geringe Kapazität besitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln ein spezieller Kondensator zur Verfügung gestellt wird, der Teil des Transponders ist.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Transponder mit einem Substrat, einem Transponderchip, einer auf das Substrat aufgedruckten oder darin eingeätzten Antennenspule mit mindestens einer Spulenwindung und mit mindestens einem Kondensator dadurch, dass auf dem Substrat mindestens ein Belag (Kondensatorelektrode) des Kondensators durch Aufdrucken oder Ätzen gebildet ist.
Besonders bevorzugt ist der eine Belag des Kondensators integral mit der mindestens einen Spulenwindung ausgebildet, das heißt die mindestens eine Spulenwindung bildet zusammen mit dem einen Belag des Kondensators (der einen Kondensatorelektrode) ein zusammenhängendes Schichtmuster.
Die Erfindung macht besonders vorteilhaften Gebrauch von dem Umstand, dass bei den meisten hier interessierenden Artikeln die eine Seite des Sub strats einen sogenannten Leadstreifen trägt, das ist eine mit einer dünnen äußeren Isolierschicht versehene streifenförmige Schicht aus einem metallischen Werkstoff, ausgebildet als Sicherheitsmerkmal, beispielsweise durch Integrieren einer Beugungsstruktur in den Werkstoff. Eine bevorzugte Idee der Erfindung liegt nun darin, den einen Belag des Kondensators geometrisch so in dem Umriß des Substrats anzuordnen, dass sich der eine Belag einerseits und der Leadstreifen oder ein Teil des Leadstreifens andererseits überlappen. Hierdurch bildet der Leadstreifen den anderen Belag des Kondensators oder die Gegenelektrode des Kondensators. In einer nicht ganz so bevorzugten Ausführungsform wird die Gegenelektrode oder der andere Belag des Kondensators durch eine aufgedruckte leitende Paste gebildet, insbesondere dann, wenn die Gegenelektrode auf der gleichen Seite des Substrats ausgebildet ist wie der eine Belag.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung können zum Beispiel auf einem Papiersubstrat gemeinsam mit dem Muster der einen Spulenwicklung zwei Kondensatorelektroden durch Aufdrucken oder Ätzen gebildet werden. Die Kondensatorelektroden befinden sich dann an der Stelle, an der sich – auf der abgewandten Seite des Substrats – der Leadstreifen befindet. Da das üblicherweise aus Papier bestehende Substrat zwischen den beiden Kondensatorbelägen (hier: zwei erste Beläge und ein zweiter, durchgehender Belag in Form des Leadstreifens) nur eine geringe Dielektrizitätskonstante besitzt, und dies noch bei einer vergleichsweisen großen Dicke, ist die Kapazität des Kondensators nur gering. In einer besseren Version wird daher auf der gleichen Seite des Substrats, auf der sich der eine Belag befindet, auch der Leadstreifen oder eine zusätzliche aufgedruckte leitende Schicht gebildet, wobei zwischen den beiden Kondensatorelektroden eine dünne Lackschicht vorhanden ist. Diese Lackschicht zwischen dem einen Belag des Kondensators und dem anderen Belag (der die Form eines Leadstreifens o der eines dünnen aufgedruckten Streifens aus leitendem Material besitzt) kann sehr dünn sein und gleichzeitig eine hohe Dielektrizitätskonstante besitzen, so dass man beträchtliche Kapazitätswerte erhält. Die beiden Kondensatoren können symmetrisch zu der einzelnen Spulenwindung ausgebildet sein und sind mit dem Transponderchip in passender Weise verschaltet, so zum Beispiel als Parallelschaltung, wodurch sich die Kapazitäten der Kondensatoren addieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der die Gegenelektrode bildende Leadstreifen oder die aufgedruckte Silberleitpaste mit einer derartigen Flächenerstreckung versehen, dass der Transponderchip überlappt wird. Hierdurch wird der Chip gegen Manipulationen geschützt. Jegliche Manipulation würde durch eine Beschädigung des Leadstreifens bzw. der aufgedruckten Silberpaste sofort ersichtlich sein.
Um die Kapazität noch zu steigern, kann man auf die erfindungsgemäße Grund-Kondensatorstruktur noch eine Zusatzschicht in Form einer Kombination aus einem Substrat und eines Leitermaterialstreifens aufbringen. Man kann eine Anordnung mit aufeinander abgewandten Seiten des Substrats befindlichen Kondensatorbelägen kombinieren mit einer Anordnung, bei der die Kondensatorbeläge auf derselben Seite des Substrats ausgebildet sind.
Ein spezieller Anwendungsfall der Erfindung sind Reisepässe. Diese enthalten üblicherweise einen vorderen und einen hinteren Deckel sowie dazwischen eingefügte Datenblätter. Speziell für solche Anwendungen schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Transponders mit folgenden Schritten: Zunächst wird auf ein erstes Substrat ein mit einer äußeren Isolierschicht versehener Leadstreifen aufgebracht. Das Substrat ist dabei zum Beispiel der Deckel eines Passes. Nach dem Aufbringen des Leadstreifens ist die äußere Isolierschicht von dem Deckel des Passes abgewandt.
Auf ein zweites Substrat, typischerweise das Datenblatt des Passes, wird ein Belag eines Kondensators aufgebracht, typischerweise zusammen mit der als einzelne Spulenwindung ausgebildeten Antennenspule. Das zweite Substrat trägt außerdem den Transponderchip. Dieses zweite Substrat wird dann so auf das erste Substrat aufgeklebt, dass der auf dem ersten Substrat befindliche Leadstreifen und der auf dem zweiten Substrat befindliche Kondensatorbelag einander überlappen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe wie „Vorderseite" und „Rückseite" dazu verwendet, die Seitenzuordnung bezüglich eines Substrats zu verdeutlichen, ohne dass die Begriffe „Vorderseite" und „Rückseite" jedoch einschränkend zu verstehen sind. Der Begriff „Vorderseite" soll hier insbesondere diejenige Seite eines Substrats bezeichnen, die mit Text und/oder Graphikelementen versehen ist. Die „Rückseite" des Substrats ist die dieser Textseite abgewandte Seite.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer mit einem Transponder versehenen Ausweiskarte,
2 eine Schnittansicht durch die Karte nach 1,
3 eine Schnittansicht durch eine Karte gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und
4 eine noch getrennte Anordnung mit zwei bestückten Substraten, die zur Herstellung eines Passes aufeinandergeklebt werden.
In 1 ist eine flachstückartige Ausweiskarte A mit einem mit übertriebener Dicke dargestellten Papiersubstrat S dargestellt. Auf der nicht zu sehenden Vorderseite V der Ausweiskarte A befindet sich hier nicht zu sehender Text sowie gegebenenfalls Graphikelemente und dergleichen. Als Sicherheitsmerkmal befindet sich auf der Vorderseite V außerdem ein von links nach rechts durchgehender Leadstreifen 2, der als Sicherheitsmerkmal ausgebildet ist und zu diesem Zweck Beugungsstrukturen enthält.
Auf der Rückseite R des Substrats S ist durch Aufdrucken mit leitender Silberpaste ein Leitungsmuster gebildet, hier bestehend aus einer Antennenspule in Form einer einzelnen Spulenwindung 10 und eines ersten Belags 6 und eines zweiten Belags 8 zweier Kondensatoren C1 und C2. Die beiden Beläge oder Elektroden 6 und 8 der Kondensatoren C1 bzw. C2 bilden jeweils den „einen Belag', während die Gegenelektrode oder der „andere Belag" durch solche Bereiche des auf der Vorderseite V befindlichen Leadstreifens 2 gebildet wird, die sich mit den Belägen 6 und 8 überlappen.
Auf Verlängerungen 6a und 8a der Kondensatorbeläge 6 und 8 und mit diesen elektrisch verbunden befindet sich ein Transponderchip 4. Die elektrische Verschaltung der durch die einzelne Spulenwindung 10 gebildeten Antennenspule, der Kondensatoren C1 und C2 und des Transponderchips 4 ist hier nicht näher beschrieben und dargestellt, da sie zum Stand der Technik gehört. Wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist die hier dargestellte Topologie und Schichtanordnung der in 1 gezeigten Elemente.
2 zeigt die Anordnung von 1 im Querschnitt. Man erkennt einen Teil des Leadstreifens 2 auf der Vorderseite V und die beiden Beläge 6 und 8 des ersten und des zweiten Kondensators auf der Rückseite R des Substrats S.
Das aus Papier bestehende Substrat S hat eine relativ große Dicke, außerdem hat Papier eine relativ geringe Dielektrizitätskonstante. Geht man von gleich großer Kapazität C der beiden Kondensatoren C1 und C2 aus, so ergibt sich bei deren Serienschaltung eine Gesamtkapazität von 1/2 C, bei Parallelschaltung eine Kapazität von 2C. Die jeweils einzelne Kapazität C errechnet sich nach der Formel (ε·A)/d, wobei ε die Dielektrizitätskonstante des Substrats S, A die wirksame Fläche (jeweils entsprechend etwa der Fläche des Belags 6 bzw. 8) und d die Dicke des Substrats ist.
Um die Kapazität der beiden Kondensatoren C1 und C2 zu steigern, zeigt 3 eine Ausführungsform, bei der auf einem Papiersubstrat S zwei Kondensatorbeläge 26 und 28 (durch Aufdrucken eines leitenden Materials, beispielsweise einer Silberpaste, oder durch Ätzen einer leitenden Beschichtung auf dem Substrat) gebildet sind. Die Kondensatorbeläge 26 und 28 sind mit einer dünnen Lackschicht 14 bedeckt, und auf dieser Lackschicht 14 befindet sich der andere Belag der jeweiligen Kondensatoren C1 und C2 in Form eines Leadstreifens 2'. Dieser Leadstreifen 2' braucht nicht als Sicherheitsmerkmal ausgebildet zu sein, ist es jedoch vorzugsweise. Anstelle eines aufgebrachten Leadstreifens 2' kann auch eine Schicht aus Silberpaste aufgedruckt sein.
Zur Kapazitätssteigerung kann gemäß 3 noch ein zusätzliches Substrat S' auf dem Leadstreifen 2' zusammen mit einem weiteren Leadstreifen (oder einer aufgedruckten leitenden Paste) 12 angeordnet sein. Durch den Leadstreifen 12 lässt sich die Kapazität zusätzlich erhöhen.
Alternativ zu dieser zusätzlichen Kapazitätserhöhung in Form des Leadstreifens 12 oder als Alternative dazu kann auf der Vorderseite V des Substrats S ein weiterer Leadstreifen 22 ausgebildet sein.
4 zeigt eine Ausführungsform, bei der im Zuge der Herstellung eines Passes auf den Deckel des Passes, hier dargestellt in Form eines Substrats S2, ein mit einer Isolierschicht 33 versehener Leadstreifen 32 aufgeklebt wird. Auf einem hier als Substrat S1 dargestellten Datenträger (mit Text auf dessen Vorderseite V) sind dem Substrat S2 zugewandt zwei Kondensatorbeläge 36 und 38 ausgebildet. Das Substrat S1 wird zusammen mit den Kondensatorbelägen 36 und 38 derart auf das Substrat S2 aufgeklebt, dass die Beläge 36 und 38 einerseits und Bereiche des Leadstreifens 32 andererseits einander überlappen. Der Vorgang des Zusammenfügens der beiden Teile ist durch entgegengerichtete Pfeile rechts in 4 verdeutlicht.
In einer weiteren, hier nicht dargestellten Variante ist der Leadstreifen derart angeordnet, dass nicht nur die beiden Kondensatorbeläge (der „eine Belag") überlappt wird, sondern auch der Transponderchip. Bei einer kombinierten Struktur, wie sie in 3 dargestellt ist, kann der Chip auch beidseitig von einem Leadstreifen überlappt sein, so dass jegliche Manipulation am Transponderchip sofort erkennbar ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen befindet sich das Leitungsmuster der einen Spulenwindung in Verbindung mit dem Muster der beiden Beläge 6 und 8 (1) auf der Rückseite des Substrats. Text sowie graphische Elemente und Sicherheitsmerkmale sollen hier auf der Vorderseite V angeordnet sein. Man kann aber das Muster für die Spulenwindung und/oder für die einen Kondensatorbeläge 6 und 8 auch auf der Vorderseite, das heißt der Textseite, der Ausweiskarte A anordnen. Dabei kann man die textliche und graphische Gestaltung der Vorderseite so ausbilden, dass das Spulen- und Kondensatormuster mit den Text- und Graphikelementen abgestimmt ausgeführt ist.

Claims

Transponder für flachstückartig ausgebildete Artikel wie Chipkarten, Ausweise, Banknoten und dergleichen, umfassend folgende Merkmale: ein Substrat (S; S1, S2), einen Transponderchip (4), eine auf das Substrat aufgedruckte oder in das Substrat eingeätzte Antennenspule mit mindestens einer Spulenwindung (10), und mindestens einen Kondensator (C1, C2), dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat mindestens ein Belag (6, 8; 26, 28; 36, 38) des Kondensators (C1, C2) durch Aufdrucken oder Ätzen gebildet ist.
Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Belag (6, 8) des Kondensators integral mit der mindestens einen Spulenwindung (10) ausgebildet ist.
Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Belag des Kondensators durch einen aufgebrachten Leadstreifen (2; 12; 22; 32) gebildet wird.
Transponder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leadstreifen als Sicherheitsmerkmal für den Artikel (A) ausgebildet ist.
Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Belag des Kondensators (C1, C2) durch eine aufgedruckte Schicht (2') aus leitendem Material gebildet ist.
Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Belag des Kondensators eine derartige Flächenerstreckung aufweist, dass er den Transponderchip (4) überlappt.
Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Belag des Kondensators auf der dem einen Belag (6, 8) abgewandten Seite des Substrats (S) ausgebildet ist.
Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Belag (2') des Kondensators auf der gleichen Seite des Substrats wie der eine Belag (26, 28) ausgebildet ist.
Transponder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beläge des Kondensators durch eine als Dielektrikum fungierende Lackschicht (14) voneinander getrennt sind.
Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Substrat-Leitmaterialstreifen-Schicht (12; 22).
Verfahren zum Herstellen eines Transponders nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Schritte: auf ein erstes Substrat (S2) wird ein mit einer äußeren Isolierschicht (33) versehener Leadstreifen (32) aufgebracht, und ein zweites Substrat mit dem einen Belag (36, 38), der Antennenspule und dem Transponderchip wird derart auf das erste Substrat (S2) geklebt, dass der eine Belag den Leadstreifen überlappt.