DE10316091A1

DE10316091A1 - Kartenkörper für tragbare Datenträger

Info

Publication number: DE10316091A1
Application number: DE2003116091
Authority: DE
Inventors: Joachim Hoppe
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-10-28

Abstract

Ein Kartenkörper (1) für Multifunktions-Smart-Cards besitzt biegeelastische Zonen und biegesteife Zonen (3). Die biegesteifen Zonen dienen der Implantation elektronischer Bauelemente (4 bis 7). Die biegeelastischen Zonen (2) erstrecken sich geradlinig zwischen zwei Seitenkanten des Kartenkörpers, so dass sie wie Scharniere zwischen jeweils zwei angrenzenden biegesteifen Zonen (3) wirken. Dadurch werden die elektronischen Bauelemente vor auf den Kartenkörper wirkenden Biegebelastungen geschützt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kartenkörper und ein Kartenkörperhalbzeug für tragbare elektronische Datenträger, insbesondere für Multifunktions-Smart-Cards. Die Erfindung betrifft des weiteren einen tragbaren elektronischen Datenträger mit einem solchen Kartenkörper sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kartenkörpers, der ein Substrat, insbesondere ein Funktionsinlett, und mindestens eine damit verbundene Schicht umfaßt.
Mit der steigenden Anzahl von Funktionselementen in Smart-Cards wird es zunehmend schwieriger, in rationellen Fertigungsverfahren die Funktionssicherheit der in die Karten integrierten Funktionselemente zu gewährleisten. Als Funktionselemente werden insbesondere elektronische Bauelemente wie Chips, Displays, Batterien und Sensormodule in die Karten implantiert. Zukünftige Anwendungen können weitere Funktionselemente erfordern.
Herkömmliche Karten besitzen üblicherweise einen mehr oder weniger kompakten Kartenkörper, der aus einem mehrlagigen Folienlaminat oder aus Spritzguß besteht. Folien und Spritzguß werden bisweilen auch in Kombination eingesetzt, indem ein Spritzgußkörper an eine Folie angespritzt wird ( DE 68911 738 T2 ). Die Materialeigenschaften werden jeweils so gewählt, dass der gesamte Kartenkörper entsprechend den ISO-Spezifikationen formstabil und flexibel ist.
Beim Biegen des Kartenkörpers sind die im Kartenkörper implantierten Funktionselemente Spannungen ausgesetzt, die jedoch nicht zu einem Funktionsausfall der Funktionselemente führen dürfen. Durch Positionieren der Elemente entfernt von den Hauptbiegezonen und durch besondere Implan tationsweisen versucht man, die Funktionselemente vor Biegespannungsbelastungen zu schützen. Aufgrund der zunehmenden Anzahl und teilweise auch aufgrund der besonderen Größe der Funktionselemente, wie insbesondere im Falle eines Displays, ist es schwierig, alle Funktionselemente weit von den Hauptbiegezonen der Karte entfernt anzuordnen und/oder die Funktionselemente so in den Kartenkörper zu implantieren, dass eine Übertragung von Biegespannungen vom Kartenkörper auf die Funktionselemente ausgeschlossen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kartenkörper für tragbare Datenträger und einen entsprechenden Datenträger sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kartenkörpers vorzuschlagen, wobei die Funktionselemente in einfacher Weise und weitgehend geschützt vor auf den Kartenkörper wirkenden Biegespannungen in den Kartenkörper implantiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Kartenkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kartenkörpers mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Dementsprechend ist die Karte in mehrere Zonen gegliedert, nämlich in biegeelastische Zonen und biegesteife Zonen. Die biegesteifen Zonen sind vorgesehen, um darin die elektronischen Bauelemente zu implantieren. Die biegeelastischen Zonen sind vorgesehen, um sich bei auf den Kartenkörper wirkenden Biegebelastungen durchzubiegen. Zu diesem Zweck verbindet jeweils eine biegeelastische Zone zwei biegesteife Zonen miteinander. Dabei erstrecken sich die biegeelastischen Zonen geradlinig von einer Seitenkante des Karterkörpers zu einer anderen Seitenkante des Kartenkörpers, so dass sie wie Scharniere zwischen jeweils zwei angrenzenden biegesteifen Zonen wirken. "Geradlinig" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet somit eine direkte bzw. kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten zweier Kartenkörperseitenkanten, wobei die geradlinigen Zonen in ihren Randbereichen durchaus eine beliebige, beispielsweise geschwungene, Kontur besitzen können. Die biegesteifen Zonen sind durch die biegeelastischen Zonen im wesentlichen von auf den Kartenkörper wirkenden Biegespannungen entlastet, so dass die Funktionalität der in diesen Zonen montierten Funktionselemente gewahrt ist.
Vorzugsweise ist für jedes Funktionselement eine eigene biegesteife Zone vorgesehen, deren Eigenschaften, insbesondere Materialeigenschaften, an die Bedürfnisse des jeweiligen Funktionselements angepaßt sind. So können beispielsweise die Materialien einzelner biegesteifer Zonen unterschiedlich sein. Es ist auch möglich, mehrere Funktionselemente in eine gemeinsame biegesteife Zone zu implantieren oder in einzelnen biegesteifen Zonen gegebenenfalls kein Funktionselement vorzusehen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die biegeelastischen Zonen parallel zueinander und vorzugsweise parallel zur Hauptbiegelinie des Kartenkörpers so angeordnet sind, dass sich biegesteife und biegeelastische Zonen einander abwechseln. Es entsteht so ein kettengliedartiger Kartenkörper. Je größer die Anzahl der biegeelastischen Zonen ist, desto geringer ist die verbleibende, auf die biegesteifen Zonen wirkende Biegebelastung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Kartenkörper durch die biegeelastischen Zonen in ein gleichmäßiges Raster gegliedert, beispielsweise in vier biegesteife Gliederzonen. Ein solches standardisiertes Raster hat den Vorteil, dass ein einheitliches Kartendesign mit definierten Kartenkörperei genschaften geschaffen wird. Auf dieser Basis sind rationelle und variable Fertigungsabläufe möglich. Je nach der gewünschten Verwendung werden in den so standardisierten Kartenkörper die ein oder anderen Funktionselemente an verschiedenen Stellen des Kartenkörpers implantiert, so dass eine Gruppe von unterschiedlichen Datenträgern zwar ein im wesentlichen einheitliches Erscheinungsbild besitzen, sich aber funktional stark voneinander unterscheiden.
Die miteinander verbundenen biegesteifen und biegeelastischen Zonen können auf unterschiedliche Weise erzeugt werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform bestehen die biegesteifen Zonen aus einem biegesteiferen Material als die die biegesteifen Zonen verbindenden biegeelastischen Zonen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind die biegeelastischen Zonen durch Aussparungen im Kartenkörper gebildet. Dadurch reduziert sich die Kartenkörperdicke im Bereich der biegeelastischen Zonen, so dass sich diese Zonen leichter durchbiegen lassen als die daran angrenzenden biegesteifen Zonen mit entsprechend größerer Kartenkörperdicke. Der Grund der die biegeelastischen Zonen bildenden Aussparungen stellt dabei eine Materialverbindung zwischen benachbarten biegesteifen Zonen her. Selbstverständlich kann die erste Ausführungsform mit der zweiten Ausführungsform auch insoweit kombiniert werden, dass die biegeelastischen Zonen mit reduzierter Kartenkörperdicke aus einem biegeelastischeren Material bestehen als die daran angrenzenden biegesteifen Zonen.
Voraussetzung ist in jedem Fall, dass der Kartenkörper den vorgegebenen Flexibilitätseigenschaften entspricht, beispielsweise also den Flexibilitätsei genschaften für ID-Karten laut ISO-Spezifikation. D. h., die Formstabilität und Planlagestabilität bei gleichzeitiger Biegeflexibilität werden im wesentlichen durch die Eigenschaften der biegeelastischen Zonen bestimmt.
Eine Weiterbildung der zweiten Ausführungsform sieht vor, dass die die biegeelastischen Zonen bildenden Aussparungen an einander gegenüberliegenden Oberflächen des Kartenkörpers so vorgesehen sind, dass jeweils zwei Aussparungen einander unmittelbar gegenüber liegen. Dadurch wird ein gleichmäßiges Biegeverhalten des Kartenkörpers unabhängig von der Biegerichtung erzielt.
Die Aussparungen sind vorzugsweise konkav, insbesondere V-förmig, so dass die maximale Durchbiegung einer biegeelastischen Zone begrenzt ist, nämlich insoweit, als ein weiteres Durchbiegen behindert ist, sobald die an eine biegeelastische Zone angrenzenden biegesteifen Zonen aneinander anstoßen. Dadurch wird eine Überdehnung der biegeelastischen Zone vermieden, bis auch alle anderen biegeelastischen Zonen ihre maximale Durchbiegung erreicht haben.
Die Aussparungen können, insbesondere aus optischen Gründen, mit elastischem Material verfüllt sein. Auch eine derart verfüllte Aussparung ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung als "Aussparung" anzusehen.
Die vorerwähnten Ausführungsformen können im Mehrkomponentenspritzgießverfahren erzeugt werden, falls der Kartenkörper durch unterschiedliche, miteinander verbundene Materialien gebildet wird. Soweit die biegeelastischen Zonen allein durch die vorerwähnten Aussparungen in den Kartenkörperoberflächen gebildet sind, kann der Kartenkörper ebenfalls als Spritzgußkörper oder aber alternativ dazu als Folienlaminataufbau realisiert sein. Auch eine Kombination von Spritzguß und Folien ist möglich. Die Aussparungen können gegebenenfalls in einem zusätzlichen Schritt aus dem Kartenkörper herausgearbeitet, beispielsweise herausgefräst, gefasert oder gestanzt werden.
Eine besondere Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform sieht vor, dass der Kartenkörper ein biegeelastisches Substrat umfaßt, auf welchem die biegesteifen Zonen durch mit dem Substrat verbundenes Versteifungsmaterial gebildet werden. Die zwischen den biegesteifen Zonen liegenden Aussparungen können sich so tief in den Kartenkörper erstrecken, dass das Substrat den Grund der Aussparungen bildet. Das Versteifungsmaterial bildet dann Inseln auf dem Substratmaterial, und das Substrat verbindet diese Inseln im Bereich der Aussparungen bzw. im Bereich der biegeelastischen Zonen miteinander. Das Substrat ist somit im wesentlichen für die Flexibilitätseigenschaften des Kartenkörpers verantwortlich. Als Materialien für das Substrat kommen vorzugsweise faserverstärkte Kunststoffe in Betracht, beispielsweise glasfaserverstärktes Epoxyharz, insbesondere gewebeverstärkte Kunststoffe.
Als Materialien für die biegesteifen Zonen und insbesondere für das Verstärkungsmaterial der biegesteifen Zonen kommen Duroplaste oder Thermoplaste in Betracht, die im Spritzgießverfahren an das Substrat angespritzt oder im Folienlaminierverfahren, kalt oder warm, mit dem Substrat verbunden werden.
Der Grund der Aussparungen zwischen den biegesteifen Zonen muß aber nicht notwendigerweise durch das Substrat gebildet sein. Es kann sinnvoll sein, beispielsweise aus optischen Gründen oder zum Schutz des Substrats vor Umwelteinflüssen, die Aussparungen nicht ganz so tief in den Kartenkörper zu erstrecken. Beispielsweise kann der Grund eines oder mehrerer der Aussparungen aus angrenzendem Versteifungsmaterial gebildet sein. Die biegeelastische Zone zwischen benachbarten biegesteifen Zonen wird dann durch das Substratmaterial und das Versteifungsmaterial am Grund der betreffenden Aussparung gebildet.
Das Substrat kann Kontaktierungsstrukturen zum Verbinden mehrerer elektronischer Bauelemente besitzen. Einzelne oder alle elektronischen Bauelemente können auf dem Substrat vormontiert sein. Insbesondere können auf dem Substrat vormontierte elektronische Bauelemente mit Spritzgießmaterial umgossen werden. Andererseits können einzelne oder alle Elektronischen Bauelemente erst später in speziell vorgesehene Kavitäten des Kartenkörpers implantiert und mit den Kontaktierungsstrukturen des Substrats verbunden werden. Die zur Montage der Bauelemente benötigten Kavitäten können im Spritzgießverfahren mittels entsprechenden, in die Spritzgießkammer ragenden Materialverdrängungsstempeln freigehalten werden oder in einem separaten Schritt erzeugt werden, beispielsweise gefräst oder gestanzt werden. Es ist auch möglich, die elektronischen Bauelemente mittels einem beweglichen Stempel in das spritzgegossene Material noch vor dessen Verfestigung hineinzudrücken.
Der Kartenkörper kann einseitig oder beidseitig durch eine Kartenkörperdeckschicht abgedeckt werden, welche sich über die biegeelastischen und biegesteifen Zonen erstreckt. Diese Kartenkörperdeckschicht ist vorzugsweise entweder so dünn oder so elastisch, dass es die Gelenkfunktion der biegeelastischen Zonen nicht wesentlich beeinträchtigt. Die Kartenkörperdeckschicht besteht vorzugsweise aus einem spritzgegossenem Kunststoffmaterial, wodurch gleichzeitig die Aussparungen verfüllt werden können. Alterna tiv kann die Kartenkörperdeckschicht durch ein Folienmaterial gebildet werden. Eine Verfüllung der Aussparung ist nicht in jedem Fall erforderlich.
Die Kartenkörper können als Einzelformat oder in Mehrfachnutzen hergestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Herstellungsart werden die Kartenkörper in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt, indem das Substrat, auf welchem die Versteifungszonen aufgebracht werden, als Endlosmaterial mit oder ohne vormontierte elektronische Bauelemente zur Verfügung gestellt wird. Die Versteifungszonen werden vorzugsweise im Spritzgießverfahren durch Anspritzen der Versteifungszonen an das Substrat erzeugt. Es entsteht ein kettengliedartiges Kartenhalbzeug, aus dem beliebige Kartenformate herausgetrennt werden können, beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
1 einen Kartenkörper gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch in Draufsicht,
2 einen Ausschnitt des Kartenkörpers aus 1 schematisch im Querschnitt,
3 eine Prinzipdarstellung der Biegebelastung des Kartenkörpers gemäß 2,
4 eine alternative Ausführungsform des Kartenkörpers gemäß 2,
5 eine weitere alternative Ausführungsform des Kartenkörpers gemäß 2,
6 eine noch weitere alternative Ausführungsform des Kartenkörpers gemäß 2,
7 eine Ausführungsform des Kartenkörpers gemäß 2 mit laminierten Deckschichten,
8 eine Ausführungsform des Kartenkörpers gemäß 2 mit spritzgegossenen Deckschichten,
9 eine besondere Ausführungsform des Kartenkörpers gemäß 1 schematisch im Querschnitt,
10 eine Abwandlung der Ausführungsform des Kartenkörpers gemäß 9,
11 den Kartenkörper gemäß 10 mit Deckschichten,
12a bis 12c den Kartenkörper gemäß 1 mit anderen Aufteilungen,
13 ein Kartenkörperhalbzeug als Endlosnutzen und
14 eine Gießform zur Herstellung von Kartenkörpern und Kartenkörperhalbzeugen im kontinuierlichen Verfahren.
1 zeigt einen Kartenkörper 1, der durch drei als Gelenk wirkende, biegeelastische Zonen 2 in vier Zonen 3 ("Montagezonen") unterteilt ist, welche gegenüber den biegeelastischen Zonen 2 vergleichsweise biegesteif sind und in denen jeweils ein elektronisches Bauelement integriert ist. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Chipmodul 4 sowie des weiteren um ein Displaymodul 5, ein Batteriemodul 6 und ein Sensormodul 7. Es ist auch möglich, mehrere elektronische Bauelemente in eine Zone 3 zu integrieren oder in einzelnen biegesteifen Zonen 3 kein elektronisches Bauelement vorzusehen. Es können auch weitere elektronische Bauelemente vorgesehen sein. Außerdem kann der Kartenkörper 1 in weniger oder auch in mehr biegesteife Zonen 3 gegliedert sein.
Die biegeelastischen Gelenkzonen 2 sind parallel zueinander ausgerichtet und erstrecken sich von einer Seitenkante des Kartenkörpers 1 zu einer anderen Seitenkante des Kartenkörpers 1. Besonders geeignet ist eine Anordnung der biegeelastischen Zonen 2 parallel zur Hauptbiegesachse des Kartenkörpers, wie in 1 gezeigt.
2 zeigt den Kartenkörper 1 aus 1 ausschnittweise schematisch im Querschnitt. Dabei wird deutlich, dass die biegesteifen Zonen 3 kettengliedartig durch die biegeelastischen Gelenkzonen 2 mit einander verbunden sind. Die biegeelastischen Gelenkzonen 2 sind bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als sich beidseitig über die gesamte Breite des Kartenkörpers 1 erstreckende Aussparungen 8 ausgebildet. Aufgrund dieser Aussparungen 8 ist der Kartenkörper 1 im Bereich der Gelenkzonen 2 wesentlich biegeweicher als die dazwischenliegenden Montagezonen 3. Auf den Kartenkörper wirkende Biegespannungen 1 führen daher im wesentlichen nur zu einer Durchbiegung des Kartenkörpers im Bereich der Gelenkzonen 2, so dass die elektronischen Bauelemente 4 und 5 in den vergleichs weise biegesteifen Montagezonen 3 vor Biegespannungen im wesentlichen geschützt sind.
Dies ist in 3 prinzipiell dargestellt. Demnach wird das die biegesteifen Zonen 3 verbindende Material 9 der biegeelastischen Zonen 2 beim Durchbiegen der Karte elastisch verformt, nämlich einseitig der neutralen Biegelinie gedehnt und anderseitig der neutralen Biegelinie gestaucht. Die Druck- und Zugspannungsverteilung verläuft linear, wie dies im unteren Teil der 3 qualitativ dargestellt ist. Die Biegebelastung wird solange im wesentlichen nur von den biegeelastischen Gelenkzonen 2 aufgenommen, wie die daran jeweils angrenzenden biegesteifen Montagezonen 3 nicht aneinander stoßen. Daher ist ein V-förmiger Querschnitt der die biegeelastischen Zonen 2 bildenden Aussparungen 8, wie in 2 gezeigt, zu bevorzugen.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Kartenkörper aus einem biegeelastischen Verbindungsinlett 9 mit beidseitig daran angespritztem, die biegesteifen Montagezonen 3 bildenden Verstärkungsmaterial. Das Verstärkungsmaterial liegt inselförmig auf dem Verbindungsinlett 9 vor, so dass die biegeelastischen Zonen 2 allein aus dem Material des biegeelastischen Verbindungsinletts 9 bestehen.
Als Materialien für das Verbindungsinlett 9 eignen sich insbesondere faserverstärkte Kunststoffe, wie beispielsweise glasfaserverstärktes Epoxyharz, insbesondere gewebeverstärkte Kunststoffe. Als Materialien für das die biegesteifen Montagezonen 3 definierende Verstärkungsmaterial kommen Duroplaste oder Thermoplaste in Betracht. Je nach den individuellen Anforderungen der in den Kartenkörper zu integrierenden elektronischen Bauelemente kann das Verstärkungsmaterial für die jeweiligen biegesteifen Montagezonen 3 optimal gewählt werden. D. h., das Verstärkungsmaterial einzel ner Montagezonen 3 kann unterschiedlich gewählt sein. Durch die entsprechende Materialwahl für die Montagezonen 3 aber auch durch das reduzierte Format der Montagezonen 3 besitzt jede einzelne Montagezone 3 eine vergleichsweise hohe Biegesteifigkeit. Diese Biegesteifigkeit nimmt mit steigender Anzahl bzw. abnehmender Größe der Montagezonen zu.
Anstatt das Verstärkungsmaterial der biegesteifen Montagezonen 3 an das Verbindungsinlett 9 anzuspritzen, ist es auch möglich, das Verstärkungsmaterial als Folienmaterial zur Verfügung zu stellen und im Kalt- oder Warmlaminierverfahren mit dem Verbindungsinlett 9 zu verbinden. In beiden Fällen ist es möglich, die Aussparungen 8 von vornherein beim Aufbringen des Verstärkungsmaterials auf das Verbindungsinlett 9 vorzusehen oder erst in einem nachfolgenden Schritt aus dem Verstärkungsmaterial herauszuarbeiten, beispielsweise herauszufräsen.
Auf das Verbindungsinlett 9 kann auch verzichtet werden. Statt dessen kann der Kartenkörper als Spritzgußvollkörper oder als herkömmliches Folienlaminat mit den entsprechenden Aussparungen 8 hergestellt werden, wie in 4 gezeigt. Durch die Aussparungen 8 erhält der Kartenkörper 1 in den entsprechenden Zonen 2 eine größere Biegeelastizität als in den daran angrenzenden Zonen 3. Die Verwendung eines Verbindungsinletts 9, wie in 2 gezeigt, bietet aber wesentliche Vorteile. Zum einen kann die Biegeelastizität des Kartenkörpers durch geeignete Wahl des Verbindungsinlettmaterials optimal gewählt werden, und zwar unabhängig von dem darauf aufgebrachten Verstärkungsmaterial für die biegesteifen Montagezonen. Andererseits kann das Verstärkungsmaterial der biegesteifen Zonen 3 an die Bedürfnisse des jeweiligen, darin zu implantierenden elektronischen Bauelements ebenfalls optimal angepaßt werden. Darüber hinaus kann das Verbindungsinlett 9 vorteilhafterweise als Funktionsinlett mit Kontaktierungs strukturen und Schaltungsstrukturen für die in den Kartenkörper 1 zu implantierenden elektronischen Bauelemente ausgeführt sein. Einzelne oder alle Funktionselemente können auf dem Funktionsinlett vormontiert sein, bevor das Verstärkungsmaterial auf das Verbindungsinlett aufgebracht wird.
5 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Kartenkörpers gemäß 4. Der Unterschied besteht darin, dass die Aussparungen 8 zur Erzeugung der biegeelastischen Gelenkzonen 2 nur in einer Oberfläche des Kartenkörpers 1 vorgesehen sind. Dies kann insbesondere in solchen Fällen ausreichend sein, in denen elektronische Bauelemente nur einseitig im Kartenkörper implantiert sind, wie dies in 5 gezeigt ist.
In 6 sind unterschiedliche Querschnittsformen 8a, 8b, 8c, 8d der Aussparungen 8 beispielhaft dargestellt. So können alle oder einzelne der Aussparungen einen rechteckigen Querschnitt 8a, einen konkaven Querschnitt 8b oder 8d sowie einen V-förmigen Querschnitt 8c besitzen. Die Aussparungen 8 müssen sich nicht notwendigerweise bis zum Karteninlett 9 in den Kartenkörper 1 hinein erstrecken. Vielmehr kann der Grund der Aussparungen 8 aus Verstärkungsmaterial der angrenzenden biegesteifen Zonen 3 bestehen, wie im Falle der Aussparungen 8b und 8d. Es kann auch zweckmäßig sein, einzelne biegesteife Zonen 3 durch beidseitig in dem Kartenkörper 1 vorgesehene Aussparungen abzugrenzen und andere biegesteife Zonen 3 nur durch einseitig in dem Kartenkörper vorgesehene Aussparungen abzugrenzen. Eine beidseitige Abgrenzung ist insbesondere bei sich tief in den Kartenkörper erstreckenden Bauelementen sinnvoll, wie in 6 am Beispiel des Chipmoduls 4 gezeigt.
In 7 ist ein Kartenkörper 1 mit Verbindungsinlett 9 wiederum ausschnittsweise schematisch im Querschnitt dargestellt, wobei beide Oberflächen des Kartenkörpers 1 durch dünne, elastische Deckfolien 10, 11 abgedeckt sind. Dies verhindert einerseits den Schmutzeintrag in die Aussparungen 8 und kann andererseits aus optischen Gründen oder zum mechanischen Schutz eines darunter liegenden Kartenaufdrucks zweckmäßig sein. Demzufolge ist die außenliegende Deckfolie 11 vorzugsweise transparent.
Es ist auch möglich, die Kartendeckschicht 10 in einem Spritzgießprozeß unter gleichzeitiger Füllung der Aussparungen 8 auszubilden. Es versteht sich, dass das Material der Deckschicht 10 möglichst elastisch sein sollte, jedenfalls elastischer als das Versteifungsmaterial der angrenzenden biegesteifen Zonen 3. Die Deckschicht 10 und das Verstärkungsmaterial der biegesteifen Zone 3 können in verfahrensgünstiger Weise im Zwei-Komponenten Spritzgießverfahren an das Verbindungsinlett 9 angespritzt werden.
Die 9 bis 11 zeigen eine andere Variante eines Spritzgußkörpers 1 mit biegeelastischen Zonen 2 und biegesteifen Zonen 3. Die biegeelastischen Zonen bestehen aus einem Material 12, welches wesentlich elastischer ist, als die Materialien 13, 14 und 15 der daran angrenzenden biegesteifen Zonen 3. Dadurch wird wiederum erreicht, dass auf den Kartenkörper 1 wirkende Biegebelastungen im wesentlichen durch die biegeelastischen Zonen 2 aufgenommen werden, indem sich diese als erstes durchbiegen.
Selbstverständlich können auch in diesem Fall die biegeelastischen Zonen 2 zusätzlich Aussparungen 8 aufweisen, wie in 10 gezeigt, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge der biegeelastischen Zonen erstrecken. Des weiteren ist es auch bei dieser Variante möglich, Deckschichten 10, 11 vorzusehen, die die biegeelastischen und biegesteifen Zonen 2 und 3 überdecken, wie es in 11 dargestellt ist.
Zwar sind die biegeelastischen Zonen 2 vorzugsweise parallel zueinander und parallel zur Hauptbiegeachse des Kartenkörpers angeordnet. Dies ist aber keineswegs zwingend. Jede beliebige Orientierung der biegeelastischen Zonen 2, parallel zueinander oder schief zueinander, kann den gewünschten Zweck erfüllen, vorausgesetzt, dass sich die Zonen von einer Seitenkante zu einer anderen Seitenkante des Kartenkörpers erstrecken. Es muß sich dabei nicht notwendigerweise um einander gegenüberliegende Seitenkanten des Kartenkörpers handeln. Insbesondere muß der Kartenkörper kein standardisiertes ID-Format besitzen, sondern kann eine beliebige Kontur wie beispielsweise die eines vieleckigen Tokens haben. In den 12a bis 12c sind beispielhaft unterschiedlich gegliederte Kartenkörper durch unterschiedliche Orientierung der biegeelastischen Zonen 2 dargestellt. Dabei zeigt 12b einen Kartenkörper 1 mit integriertem Displaymodul 5 und Sensormodul 7 sowie einer Kavität 12, in welche ein weiteres Funktionselement, beispielsweise ein Chipmodul, noch implantiert werden wird. Bei der Herstellung des Kartenkörpers im Spritzgießverfahren können solche Kavitäten durch übliche, im Spritzgießwerkzeug integrierte Kavitätenstempel erzeugt werden. Die Kavitäten können aber auch herausgefräst oder herausgestanzt werden.
Die Oberflächen der einzelnen biegesteifen Zonen 3 können unterschiedlich strukturiert werden. In verfahrensökonomischer Weise können beispielsweise die jeweiligen Spritzgießkavitäten ein der Struktur entsprechendes Relief besitzen, wenn der Kartenkörper insgesamt oder zumindest Teile des Kartenkörpers im Spritzgießverfahren hergestellt werden.
Es ist zweckmäßig, ein Kartenkörperhalbzeug in Form eines Mehrfachnutzens herzustellen, aus dem die einzelnen Kartenkörper herausgetrennt werden, beispielsweisen durch Laserschneiden, Fräsen oder Stanzen. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die Kartenkörper als Endlos-Nutzen herzustellen, der durch entsprechende Anordnung der biegeelastischen Gelenkzonen systematisch in gleichmäßig zueinander beabstandete biegesteife Zonen unterteilt ist. Ein solcher Endlos-Nutzen 16 ist in 13 dargestellt. Aus diesem Endlos-Nutzen 16 lassen sich individuelle Kartenformate 1A, 1B, 1C heraustrennen. Die Trennung erfolgt zweckmäßigerweise entlang der Gelenkzonen 2, so dass die Länge der erzeugten Kartenkörper ein Ein- oder Vielfaches der Länge einer biegesteifen Zone 3 entspricht.
14 zeigt eine Gießform 17, mit der einzelne Kartenkörper 1 oder gegebenenfalls auch Endlos-Nutzen 16 im kontinuierlichen Verfahren durch Spritzgießen hergestellt werden können. Dazu wird das Verbindungsinlett 9 als Endlosfolie zur Verfügung gestellt und mit getaktetem Vorschub durch die Gießform 17 hindurch geführt. Nach jedem Takt wird die Gießform 17 geschlossen und unterschiedliche Materialien durch die Angußkanäle 19 in die Gießform 17 eingespritzt. In der Gießform sind Separatoren bzw. Trennstege 18 vorgesehen, durch welche die Gießform in Gießkammern unterteilt wird und die verhindern, dass die unterschiedlichen Materialien in der Gießform ineinanderfließen. Ein nicht näher dargestelltes Verteilersystem sorgt dafür, dass die unterschiedlichen Materialien den entsprechenden Gießkammern, die später die biegesteifen Zonen bilden sollen, zugeleitet werden. Den Separatoren 18 kommt die weitere Bedeutung zu, dass sie sich beim Öffnen der Gießform aus dem Spritzgußkörper heraus bewegen und Aussparungen hinterlassen, wodurch die biegeelastischen Gelenkzonen 2 entstehen.
Mit dem nächsten Takt wird das Verbindungsinlett 9 mit dem daran angespritzten Verstärkungsmaterial aus der Gießform 17 heraus transportiert und durch eine Trenneinrichtung 20 von dem Endlosmaterial abgetrennt oder daraus herausgetrennt.

Claims

Kartenkörper (1) für einen tragbaren, mindestens ein elektronisches Bauelement (4 bis 7) enthaltenden Datenträger, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartenkörper biegesteife Zonen (3) und demgegenüber biegeelastische Zonen (2) aufweist, wobei jeweils eine der biegeelastischen Zonen zwei der biegesteifen Zonen miteinander verbindet und wobei sich die biegeelastischen Zonen von einer Seitenkante des Kartenkörpers zu einer anderen Seitenkante des Kartenkörpers geradlinig erstrecken.
Kartenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der biegesteifen Zonen (3) mindestens ein elektronisches Bauelement (4 bis 7) zumindest teilweise implantiert ist.
Kartenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der biegesteifen Zonen (3) zur zumindest teilweisen Implantation mindestens eines elektronischen Bauelements zumindest eine Kavität (12) aufweist.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr der biegeelastischen Zonen (2) parallel zueinander, und vorzugsweise parallel zur Hauptbiegeachse des Kartenkörpers (1), so angeordnet sind, dass sich biegesteife Zonen (3) und biegeelastische Zonen (2) einander abwechseln.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeelastischen Zonen (2) aus biegeelastischem Material und die biegesteifen Zonen (3) aus demgegenüber biegesteifem Material bestehen.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeelastischen Zonen (2) durch Aussparungen (8) im Kartenkörper (1) gebildet sind, an deren Grund jeweils benachbarte biegesteife Zonen (3) miteinander verbunden sind.
Kartenkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (8) an gegenüberliegenden Seiten des Kartenkörpers (1) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Aussparungen einander unmittelbar gegenüberliegen.
Kartenkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (8) einen konkaven, rechteckigen oder insbesondere V-förmigen Querschnitt besitzen.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (8) mit elastischem Material verfüllt sind.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartenkörper (1) ein Substrat (9) umfaßt, auf dem die biegesteifen Zonen (3) durch mit dem Substrat verbundenes Versteifungsmaterial gebildet sind.
Kartenkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund einer, mehrerer oder aller Aussparungen (8) durch das Substrat (9) gebildet wird.
Kartenkörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Substratmaterial von dem Versteifungsmaterial mindestens einer der biegesteifen Zonen (3) unterscheidet.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (9) aus faserverstärktem, insbesondere gewebeverstärktem, Kunststoff besteht.
Kartenkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Kunststoff glasfaserverstärktes Epoxyharz ist.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (9) ein Funktionsinlett mit Kontaktierungsstrukturen ist, über welche ein oder mehrere in einer der biegesteifen Zonen (3) zumindest teilweise implantierte oder zu implantierende elektronisch Bauelemente (4 bis 7) mit einem oder mehreren in einer oder mehreren anderen der biegesteifen Zonen (3) zumindest teilweise implantierten oder zu implantierenden Bauelementen (4 bis 7) verbunden sind bzw. verbindbar sind.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 5 oder 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich das biegesteife Material bzw. das Versteifungsmaterial mehrerer biegesteifer Zonen (3) voneinander unterscheidet.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsmaterial ein spritzgegossenes Kunststoffmaterial ist.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsmaterial ein Folienmaterial ist.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartenkörper (1) durch die biegeelastischen Zonen (2) in ein gleichmäßiges Raster gegliedert ist.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der biegesteifen Zonen (3) der Anzahl der implantierten bzw. zu implantierenden elektronischen Bauelemente (4 bis 7) entspricht.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der biegesteifen Zonen (3) ein Chipmodul (4) und in einer oder mehreren anderen der biegesteifen Zonen ein Display (5) und/oder eine Batterie (6) und/oder ein Sensormodul (7) zumindest teilweise implantiert sind.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartenkörper (1) des weiteren mindestens eine Kartenkörperdeckschicht (10, 11) umfaßt, die sich über die biegeelastischen und biegesteifen Zonen (2, 3) erstreckt.
Kartenkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartenkörperdeckschicht (10) aus einem spritzgegossenen Kunststoffmaterial besteht.
Kartenkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartenkörperdeckschicht (10, 11) durch ein Folienmaterial gebildet wird.
Kartenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartenkörper (1) ID-1-Kartenformat besitzt.
Kartenkörperhalbzeug umfassend mehrere Kartenkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
Kartenkörperhalbzeug nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartenkörper (1) in dem Halbzeug kettenförmig aneinander hängen.
Tragbarer Datenträger mit mindestens einem elektronischen Bauelement (4 bis 7) umfassend einen Kartenkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
Gruppe von Datenträgern nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass alle Datenträger der Gruppe identisch in biegesteife und biegeelastische Zonen gegliedert sind, wobei ein oder mehrere Datenträger der Gruppe sich von ein oder mehreren anderen Datenträgern der Gruppe durch die Art mindestens eines ihrer elektronischen Bauelemente (4 bis 7) voneinander unterscheiden.
Verfahren zur Herstellung eines Kartenkörpers (1) für einen tragbaren, mindestens ein elektronisches Bauelement (4 bis 7) enthaltenden Datenträger, umfassend die folgenden Schritte: – zur Verfügung Stellen eines biegeelastischen Substrats (9), welches mindestens die Breiten- und Längenabmessungen des herzustellenden Kartenkörpers (1) besitzt, und – Erzeugen von mindestens drei Versteifungszonen (3) durch Aufbringen von Versteifungsmaterial auf mindestens einer Seite des Substrats, wobei zwischen jeweils zwei Versteifungszonen eine Aussparung (8) erzeugt wird, die sich geradlinig von einer Seitenkante des herzustellenden Kartenkörpers zu einer anderen Seitenkante des herzustellenden Kartenkörpers erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest zwei der Versteifungszonen (3) unterschiedliches Versteifungsmaterial verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Abdeckers der Versteifungszonen (3) und der dazwischenliegenden Aussparungen (8) mittels einer Deckschicht (10, 11).
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Deckschicht (10) im Spritzgießverfahren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Deckschicht (10, 11) im Laminierverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Verfügung gestellte Substrat (9) größere Längen- und/oder Breitenabmessungen besitzt als der herzustellende Kartenkörper (1), wobei das Verfahren den weiteren Schritt des Heraustrennens des Kartenkörpers (1) aus dem das Substrat (9) und die Versteifungszonen (3) umfassenden Verbund umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Verfügung gestellte Substrat (9) als Endlosmaterial zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat (9) ein oder mehrere elektronische Bauelemente (4 bis 7) vormontiert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufbringens des Versteifungsmaterials durch Anspritzen des Versteifungsmaterials im Spritzgießverfahren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anspritzen des Versteifungsmaterials eine Spritzgießform (17) mit voneinander durch Trennstege (18) beabstandeten Gießkammern verwendet wird, so dass die Versteifungszonen (3) in den Gießkammern ausgebildet werden und die Aussparungen (8) durch die Trennstege (18) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Aussparens, während des Schritts des Anspritzens der Versteifungszonen, einer oder mehrerer Kavitäten (12) mittels einem Kavitätenstempel in einem oder mehreren der Versteifungszonen (3) zur Aufnahme eines oder mehrerer elektronischer Bauelemente (4 bis 7).
Verfahren nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Einsetzens eines oder mehrerer elektronischer Bauelemente (4 bis 7) in die Kavität bzw. Kavitäten (12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Hineinpressens eines oder mehrerer elektronischer Bauelemente (4 bis 7) in eine oder mehrere der Versteifungszonen (3) nach dem Schritt des Anspritzens, bevor das angespritzte Versteifungsmaterial ausgehärtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Aufbringens des Versteifungsmaterials in Form von Folienmaterial.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erzeugens der Aussparungen (8) nach dem Schritt des Aufbringens des Folienmaterials durch lokales Entfernen des Folienmaterials erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Entfernen von Folienmaterial mittels Laserstrahl, Fräsen oder Stanzen erfolgt.