DE19521111A1

DE19521111A1 - Ausweis-Chipkarte mit Antennenwicklungsinlet

Info

Publication number: DE19521111A1
Application number: DE1995121111
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Wendisch
Original assignee: Individual
Current assignee: Multitape GmbH
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2015-06-10
Also published as: DE19521111C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausweiskarte aus Kunststoff, die mindestens eine Antennenwicklung nahe einem Randbereich umlaufend mit einem daran angeschlossenen mikroelektronischen Prozessor- und/oder Speicherchip enthält.

Eine derartige Ausweis-Chipkarten ist bekannt, die eine in Kunststoff vergossene Antennenwicklung mit angeschlossenem Prozessor- und/oder Speicherchip umfaßt und einen über 2 mm starken, praktisch unflexiblen Kunststoffkörper bildet, dessen Längen- und Breitenabmessungen etwa denen der bekannten Ausweischipkarten entspricht. Letztere sind jedoch in ihren Abmessungen durch eine ISO-Norm festgelegt und auf eine Dicke von höchstens 850 Mikrometer begrenzt. Die bekannten Antennenchipkarten haben den Vorteil, daß sie aus einer Entfernung von mehreren Zentimetern elektromagnetisch mit Daten und Betriebsenergie versorgt und abgefragt werden können, was insbes. für Anwendungen mit hohem Verkehrsaufkommen vorteilhaft ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine antennenbestückte Ausweis-Chipkarte zu offenbaren, die den ISO-Normabmes sungen voll entspricht und große mechanische und thermi sche Belastbarkeit und hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Die Lösung besteht darin, daß die Karte sämtliche Abmessungen gemäß der ISO-Norm aufweist und daß die Antennenwicklung(en) und der Chip auf eine Antennen- und Chipträgerfolie aufgeklebt sind und die Antennenenden direkt an Chipanschlüsse oder an Kontaktplättchen geführt sind, die jeweils mit einem Chipanschluß durch einen Bondanschluß verbunden sind, und die Antennenwicklung, der Chip und deren Anschlüsse sowie ggf. die Kontaktplättchen gemeinsam in eine eben abschließende Kunststoffschicht eingebettet sind und gemeinsam mit dieser ein Karteninlet bilden, das beidseitig mit Kunststoffplatten kaschiert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Antennenwicklung wird auf einem aus einer dünnen Folie bestehenden Chip- und Antennenträger zusammen mit dem Chip aufgeklebt, mit dem die Antennenenden elektrisch verbunden werden, und dann wird das ganze mit Kunststoff überzogen, der auf eine vorgegebene Dicke geglättet wird. So entsteht ein kalibriertes Inlet, das zwischen zwei Platten eingekittet wird, die aus einem widerstandsfähigen Kunststoff, z. B. Polypropylen, Polycarbonat oder Acrylnitril-Butandien-Styrol-Polymerisaten bestehen.

Die beiden Kunststoffplatten sind etwa gleich stark, und zwar etwa 200 Mikrometer dick.

Die Gesamtstärke der Ausweiskarte ergibt sich somit aus den vier Kunststoffschichten, der Trägerfolie, der Kunststoffmasse, den Kunststoffplatten und den drei Klebstoffschichten, die je ca. 25 Mikrometer stark sind, wobei die Antennendicke von ca. 50 Mikrometern ebenso wie die Chipdicke von ca. 200 Mikrometern in dem Klebestoff und der Kunststoffvergußmasse auf dem Antennenträger Platz finden, so daß die Kartendicke insges. etwa 750 bis 850 Mikrometer beträgt. Die Kunststoffeinbettung überdeckt auch die gebondeten und seitlich flach vom Chip an die Kontaktplättchen abgeführten Chipanschlüsse.

Die Antennenwicklung ist mit 100 Windungen beispielsweise 5 mm breit, und mit etwas Sicherheitsabstand am Rand der Karte entlang geführt, so daß eine große Antennenfläche gebildet ist und somit deren nutzbarer Abstand zu einem Speise-Lese-Schreibgerät etwa einer halben Kartenbreite oder mehr entspricht, wenn mit relativ niederfrequenten Leistungsimpulsen gearbeitet wird. Gewöhnlich wird auch über die Antennenwicklung die Versorgungsspannung ein transformiert, die gleichgerichtet und zwischengepuffert die Mikroschaltung während des Datenaustausches speist.

Die Antennenwicklung und der Schaltkreis sind in dem Bereich untergebracht, der normgemäß nicht für eine Prägung vorgesehen ist.

Die symmetrische Belegung des Karteninlets mit den relativ festen Kunststoffplatten garantiert auch bei Feuchte- und Temperaturschwankungen eine dauerhafte Ebenheit der Karte. Der geschichtete Aufbau gewährt eine in der Praxis erwünschte beschränkte Flexibilität der Karte.

Die Fig. 1 und 2 zeigen bevorzugte Ausgestaltungen der Karte.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf den Antennenträger;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Chipbereich II-II der Karte stark vergrößert.

Fig. 1 zeigt den Chip- und Antennenträger (1) in Aufsicht, der ursprünglich mit einer dünnen Klebstoffschicht versehen ist. Er weist den Umriß einer genormten Kredit- oder Ausweiskarte auf. In der Randzone ist außerhalb der Prägezonen etwas vom Rand beabstandet mehrfach umlaufend die Antennenwicklung (2) aus etwa 50 Mikrometer starkem Kupferlackdraht aufgeklebt.

Weiterhin sind der Chip (C) und Kontaktplättchen (51, 54) mit der Klebstoffschicht (7) auf die Trägerfolie (1) aufgeklebt. An den Kontaktplättchen (51, 54) sind die Antennenenden (71, 72) mit einem elektrisch leitenden Klebstoff befestigt und kontaktiert. Von den freien Flächenbereichen der Kontaktplättchen (51, 54) gehen elektrische Verbindungen zu den Bondkontaktstellen (CA) des Chips (C). Es sind dort seitlich flach abgehende Bonddrähte (BA) kontaktiert, die seitlich am Chip (C) herabgeführt sind und zu den Kontaktplättchen (51, 54) führen, wo sie ebenfalls angebondet sind. Alternativ sind die Antennenenden direkt auf die Chipanschlüsse (CA) geführt und dort ausgebondet.

Je nach den Gegebenheiten sind statt einer zwei getrennte Antennenwicklungen vorgesehen, von denen die eine der Zuführung der Versorgungsspannung und die andere der Nachrichtenübertragung dient. Jede der beiden Wicklungen endet in zwei Anschlußpunkten, von denen einer für beide Wicklungen gemeinsam sein kann, so daß nur drei Bondverbindungen nötig sind.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt II-II durch eine Karte. Der Chip (C) ist etwa 10 mm vom Kartenrand beab standet. Die Kontakte (51, 54) sind aus Blattgold und vor zugsweise mit einem elastischen Leitkleber an die Anten nenanschlüsse (71, 72) angekittet und durch Bonddrähte mit den Kontakten (34, 35) auf dem Chip (C) verbunden.

Der etwa 200 Mikrometer dicke Chip (C) mit den Anschlüssen und die, falls einlagig gewickelt, etwa 50 Mikrometer hohe Antennenwicklung (2) sind in eine Kunststoffschicht (K) eingebettet, die vorzugsweise im zähflüssigen Zustand aufgegossen oder extrudiert aufgelegt und aufgedrückt wird und dann durch eine Kalibrierung beispielsweise zwischen Walzen eingeebnet wird. Hierdurch entsteht ein voll funktionsfähiges Karteninlet (I) von etwa 300-350 Mikrometern Dicke.

Der Einbettungskunststoff wird vorzugsweise mit einer elastischen Einstellung gewählt, so daß der Chip (C) und dessen Anschlüsse vor hohen mechanischen Belastungen geschützt werden. Das Karteninlet (I) wird mit Kaschierklebern (8) zwischen Kunststoffplatten (81, 82), die steifer als das Inlet (I) sind, geschützt eingebracht.

Die kontaktlose Betriebsart der Karte erweitert den Anwendungsbereich auf Massenanwendungen z. B. in öffentlichen Verkehrsmitteln und Zugangsbereichen mit hohem Personenaufkommen. Bei diesen soll beim Passieren ohne ein Loslassen der Karte der Lese- und Buchungsvorgang abgewickelt werden können.

Da die Antennenreichweite mindestens der halben Kartenabmessung entspricht, ist die Antennenführung in der Randzone besonders günstig.

Die stationäre Gegenantenne bietet andererseits die Möglichkeit, durch ihre räumliche Ausdehnung den Zusammenwirkungsbereich mit der Karte über den Bewegungsraum der Passanten zu erstrecken, ohne daß die Gefahr besteht, daß mehrere Karten verschiedener Inhaber gleichzeitig angesprochen werden. Eine Störung des Antennenbereiches durch Vandalismus, wie dies bei den Kontaktlesegeräten vorkommt, ist praktisch ausgeschlossen. Die relativ große Antennenreichweite ermöglicht es auch, die Karte beim Gebrauch in einer Schutzhülle, Brieftasche oder dergleichen zu belassen. Andererseits läßt sich durch eine metallische Schutzhülle das unbefugte Kommunizieren mit dem Kartenchip abschirmen.

Die Antennenwicklung auf dem Antennenträger verklebt und mit den Kontaktplättchen versehen sowie mit dem aufgeklebten Chip elektrisch verbunden und insgesamt mit Kunststoff eingebettet und kalibriert, stellt das wesentliche Kernstück, das Inlet, der Karte nach der Erfindung dar und ist ein eigenständiges Handelsgut, das jeweils bedarfsweise an beliebigen Orten in anwendungs spezifische Kartendeckschichten einzubringen ist.

Claims

1. Ausweiskarte aus Kunststoff, die mindestens eine Antennenwicklung (2) nahe einem Randbereich umlaufend mit einem daran angeschlossenen mikroelektronischen Prozessor und/oder Speicherchip (C) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Karte sämtliche Abmessungen gemäß der ISO-Norm aufweist und daß die Antennenwicklung(en) (2) und der Chip (C) auf eine Antennen- und Chipträgerfolie (1) aufgeklebt sind und die Antennenenden (71, 72) direkt an Chipanschlüsse (CA) oder an Kontaktplättchen (51, 54) geführt sind, die jeweils mit einem Chipanschluß (CA) durch einen Bondanschluß (BA) verbunden sind, und die Antennenwicklung (2), der Chip (C) und deren Anschlüsse sowie ggf. die Kontaktplättchen (51, 54) gemeinsam in eine eben abschließende Kunststoffschicht (K) eingebettet sind und gemeinsam mit dieser ein Karteninlet (I) bilden, das beidseitig mit Kunststoffplatten (81, 82) kaschiert ist.

2. Ausweischipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip- und Antennenträger (1) aus einer Folie von etwa 50 Mikrometern Dicke besteht, die eine Klebstoffschicht (7) trägt.

3. Ausweischipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenwicklung (2) außerhalb einer genormten Prägezone der Karte liegt.

4. Ausweischipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip- und Antennenträger (1) aus einer Folie aus Polyimid oder Polyethylen- Naphtalan besteht und die Antennenwicklung (2) aus Kupferlackdraht von ca. 50 Mikrometern Durchmesser besteht und die äußeren Kunststoffplatten (81, 82) jeweils ca. 200 Mikrometer dick sind.

5. Ausweischipkarte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffplatten (81, 82) aus Polypropylen, Polycarbonat oder Acrylnitril-Butadien- Styrol bestehen.

6. Kontaktlose Ausweischipkarte nach einem der vorstehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt plättchen (51, 54) aus Blattgold bestehen und mit einem Leitkleber mit den Antennenenden (71, 72) verbunden sind.

7. Kontaktlose Ausweischipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antennenwicklung für eine Versorgungspannungseinkopplung und eine weitere Antennenwicklung für eine Nachrichtenübermittlung ausgebildet sind und diese Antennenwicklungen über Kontaktplättchen mit den zugehörigen Chipanschlüssen elektrisch verbunden sind.

8. Kontaktlose Ausweischipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (K) gegossen oder zähflüssig extrudiert aufgebracht ist.

9. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen- und Chipträgerfolie (1) zusammen mit der Kunststoffschicht (K) durch Kalandrierung in der Dicke kalibriert sind.

10. Kontaktlose Ausweischipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (K) den Chip (C) und seine Anschlüsse (A) und die Antennenwicklung (2) überdeckt und ansonsten etwa 250-300 Mikrometer dick auf den Chip- und Antennenträger (1) aufgeschichtet ist.

11. Kontaktlose Ausweischipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (K) des Inlets (I) eine höhere Elastizität als die Kunststoffplatten (81, 82) aufweist.