DE19521111C2 - Ausweis-Chipkarte mit Antennenwicklungsinlet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausweiskarte aus Kunststoff mit Abmessungen gemäß der ISO-Norm, die mindestens eine Antennenwicklung mit einem daran angeschlossenen mikro-elektronischen Prozessor- und/oder Speicherchip enthält, die zusammen mit deren Anschlüssen und ggf. mit Kontakt­ plättchen in eine eben abschließende Kunststoffschicht zwischen zwei Kunststoffplatten eingebettet sind.

Eine derartige Ausweis-Chipkarte ist aus der US 5,399,847 bekannt, bei der eine in eine Kunststoffschicht eingebet­ tete Antennenwicklung mit angeschlossenem Prozessor- und/oder Speicherchip zwischen zwei Kunststoffolien einge­ lagert sind. Ihre Abmessungen sind durch eine ISO-Norm festgelegt und auf eine Dicke von höchstens 850 Mikrometer begrenzt. Die Kunststoffschicht wurde jeweils durch Ein­ bringen eines Polymers zwischen die äußeren Kunststoff­ platten erzeugt und der gesamte Schichtaufbau wurde er­ wärmt und kalandriert. Um die Dicke der inneren Kunst­ stoffschicht vorab vorzubestimmen, wurden Abstandsgitterele­ mente in die die einzubettenden Elemente umgebenden Berei­ che eingefügt oder auf einer der äußeren Platten spritz­ technisch ausgebildet. Auf dieser so präparierten Platte wurden die Bauteile arrangiert, bevor der innere Kunst­ stoff aufgebracht wurde, der dann mit der oberen Platte abgedeckt und ausgehärtet wurde. Eine Vorfertigung eines leicht handhabbaren kalibrierten Inlets, das kunden- und anwendungsspezifisch zu kaschieren ist, war so nicht möglich und vorgesehen.

Weiterhin ist es aus der EP 0 376 062 A1 bekannt, eine An­ tennenwicklung mit einem angeschlossenen Chip auf eine dünne Trägerfolie aufzukitten und den Chip in dem Anten­ nenwickel zu vergießen, so daß ein runder Karteneinlage­ körper entstand, dessen Abmessungen etwa dem Kontaktflä­ chenbereich einer genormten Kontakt-Chipkarte entsprach. Dieser Einlagekörper ist dann in eine passende Ausnehmung eines Kunststoff-Chipkartenkörpers einzubringen. Die rela­ tiv kleinen Antennenabmessungen erbringen eine entspre­ chend geringe Reichweite der Feldeinkopplung, was insbes. für die Betriebsenergieübertragung nachteilig ist. Außerdem sind die Kartenkörper mit der Ausnehmung relativ aufwendig und teuer in der Herstellung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die eingangs bezeichnete Ausweiskarte strukturell und herstellungsmäßig zu verein­ fachen.

Die Lösung besteht darin, daß die Kunststoffschicht gegos­ sen oder zähflüssig extrudiert aufgebracht ist und durch Kalandrierung in der Dicke kalibriert ist und so ein Karten­ inlet gebildet ist, auf das die Kunststoffplatten mit dünnen Kaschierkleberschichten aufkaschiert sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Antennenwicklung wird auf einen 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 Kunst­ stoff, 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 Kunst­ stoffmasse, den Kunststoffplatten und den drei Klebstoff­ schichten, die je ca. 25 Mikrometer stark sind, wobei die Antennendicke von ca. 50 Mikrometern ebenso wie die Chip­ dicke 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 ge­ bondeten 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 (8)

1. Ausweiskarte aus Kunststoff mit Abmessungen gemäß der ISO-Norm, die mindestens eine Antennenwicklung (2) mit einem daran angeschlossenen mikroelektronischen Prozessor- und/oder Speicherchip (C) enthält, die zusammen mit deren Anschlüssen (CA, BA) und ggf. mit Kontaktplättchen (51, 54) in eine eben abschließende Kunststoffschicht (K) zwi­ schen zwei Kunststoffplatten (81, 82) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (K) ge­ gossen oder zähflüssig extrudiert aufgebracht ist und durch Kalandrierung in der Dicke kalibriert ist und so ein Karteninlet (I) gebildet ist, auf das die Kunststoffplat­ ten (81, 82) mit dünnen Kaschierkleberschichten (8) aufka­ schiert sind.

2. Ausweischipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Chip (C) und die Antennenwicklung (2) auf einem Chip- und Antennenträger (1) mit einer Kleb­ stoffschicht (7) gehaltert sind und diese in die Kunst­ stoffschicht (K) mit eingegossen sind.

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

4. Ausweischipkarte nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip- und Antennenträger (1) aus einer Folie aus Polyimid oder Polyethylen-Naphta­ lan 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 gekenn­ zeichnet, daß die Kunststoffplatten (81, 82) aus Polypro­ pylen, Polycarbonat oder Acrylnitril-Butadien-Styrol be­ stehen.

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 vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst­ stoffschicht (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.

8. Kontaktlose Ausweischipkarte nach einem der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst­ stoffschicht (K) des Inlets (I) eine höhere Elastizität als die Kunststoffplatten (81, 82) aufweist.