DE19600388C2 - Smart card - Google Patents
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Abstract
Beschrieben ist eine mit Kontaktflächen behaftete Chipkarte (1), wobei die Kontaktflächen, die als Metallschicht mittels eines entsprechend ausgebildeten Stempels (2) unter dem Einfluß Druck und Wärme von einer Trägerfolie (3) abgelöst und auf die Kartenoberfläche unlösbar aufgebracht sind.A chip card (1) with contact surfaces is described, the contact surfaces being detached from a carrier film (3) as a metal layer by means of a suitably designed stamp (2) under the influence of pressure and heat and being applied to the surface of the card in a non-detachable manner.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine kontaktbehaftete Chipkarte. Eine solche Chipkarte weist elektrisch leitfähige Kontaktflächen auf, die mit entsprechenden Anschlußpunkten des IC-Bausteines (Chip) elektrisch leitend verbunden sind. Über diese Kontaktflächen wird die Kommunikation des IC-Bausteines mit entsprechenden Geräten (Chipkartenterminal) ermöglicht. Herkömmliche kontaktbehaftete Chipkarten enthalten ein Trägerelement für den IC-Baustein, ein sogenanntes Chipmodul. Diese Chipmodule weisen auf ihrer Oberfläche metallische Kontaktflächen auf, deren elektrische Verbindung zu den Anschlüssen des Chips mittels Wire-Bond-Technik erreicht wird. Dieses Chipmodul ist im Fertigungsprozeß einer Chipkarte ein separates Bauteil, das in einer vorgefertigten Aussparung des Chipkartenkörpers eingesetzt (implantiert) wird.The invention relates to a contact-type chip card. Such a chip card has electrically conductive Contact areas that with corresponding connection points of the IC components (chip) are electrically connected. about these contact areas become the communication of the IC chip with appropriate devices (chip card terminal). Conventional contact-type chip cards contain one Carrier element for the IC module, a so-called chip module. These chip modules have metallic surfaces Contact surfaces whose electrical connection to the Connections of the chip is achieved using wire bond technology. This chip module is in the manufacturing process of a chip card separate component that in a prefabricated recess of the Chip card body is inserted (implanted).
In der DE 39 17 707 A1 wird ein solches Chipmodul beschrieben, wobei die Verbindung zwischen den Kontaktflächen(die aus mehreren verschiedenen Metallschichten bestehen) und den Anschlüssen des Chips durch die Flip-Chip-Kontaktierung erreicht wird. Beide Techniken haben den Nachteil, daß die elektrischen Verbindungen mechanisch nicht sehr belastbar sind. Eine Chipkarte mit einem derartigen Chipmodul ist relativ kostenintensiv in der Herstellung, was, da es sich bei Chipkarten um ein Massenprodukt handelt, besonders problematisch ist.Such a chip module is described in DE 39 17 707 A1, where the connection between the contact surfaces (which from several different layers of metal) and the Connections of the chip through the flip-chip contact is achieved. Both techniques have the disadvantage that the electrical connections mechanically not very resilient are. A chip card with such a chip module is relatively costly to manufacture what, as it is chip cards is a mass product, especially is problematic.
In der DE 38 77 550 T2 wird der Chip direkt in die Karte eingesetzt und mit einem Harz umgossen; dann werden die metallischen Kontakte auf die Oberfläche des Kartenkörpers übertragen. Die metallischen Kontakte überdecken dann mit einem Teil auch den Chip. Sie stehen dann in direkten Kontakt mit den Anschlußpunkten des Chips und werden durch Löten miteinander verbunden. Bei diesem Verfahren sind die Herstellungskosten geringer als bei den oben beschriebenen aber weiterhin hat man es mit einer geringen mechanischen Belastbarkeit der Verbindungen zu tun.In DE 38 77 550 T2 the chip is inserted directly into the card and encapsulated with a resin; then the metallic ones Transfer contacts to the surface of the card body. The metallic contacts then also cover part of the Chip. You will then be in direct contact with the Connection points of the chip and are soldered together connected. With this method, the manufacturing cost less than the ones described above but you still have it with a low mechanical strength Connections to do.
Aus der EP 0 627 707 A1 ist eine kontaktbehaftete Chipkarte bekannt, bei der die elektrisch leitfähigen Kontaktflächen auf eine mit dem Chip verbundene Klebeschicht im Sieb- oder Schablonendruck aufgebracht wird. Die Herstellung einer derartigen Chipkarte erfordert nicht mehr das relativ teuere Chipmodul, das als separates Bauteil sowohl den Chip als auch die Kontaktflächen enthält. Problematisch hierbei ist jedoch die Abriebfestigkeit der Kontaktflächen, die chemische Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen und der Kontaktwiderstand zu entsprechenden Kontakten in einem Chipkartenterminal.EP 0 627 707 A1 describes a contact-type chip card known in which the electrically conductive contact surfaces an adhesive layer connected to the chip in the screen or Stencil printing is applied. The making of a Such a chip card no longer requires the relatively expensive one Chip module, which as a separate component, both the chip and contains the contact areas. However, this is problematic the abrasion resistance of the contact surfaces, the chemical Resistance to external influences and the Contact resistance to corresponding contacts in one Chip card terminal.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Chipkarte, bei der die metallischen Kontaktflächen direkt auf dem Kartenkörper angeordnet sind, und der Chip selbst in die Karte implantiert ist, eine Verbindung zwischen den metallischen Kontakten und den elektrischen Anschlüssen des Chips zu schaffen, die kostengünstig herzustellen, und die eine hohe mechanische Belastbarkeit erlaubt.The object of the invention is in a chip card in which the metallic contact surfaces directly on the card body are arranged, and the chip itself implanted in the card is a connection between the metallic contacts and to create the electrical connections of the chip that inexpensive to manufacture, and the high mechanical Resilience allowed.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die sich daran anschließenden Unteransprüche enthalten vorteilhafte und förderliche Ausgestaltungen der Erfindung.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. The subsequent ones Sub-claims contain advantageous and beneficial Embodiments of the invention.
An Hand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.On the basis of the accompanying drawings, the invention is intended are explained in more detail below.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Teilbereich der Chipkarte (1), der den IC-Baustein/Chip (12) und die Kontaktflächen (11) enthält. Diese metallischen Kontaktflächen (11) sind im Transferverfahren mittels eines Stempels (2) unter dem Einfluß von Druck und Wärme von einer Trägerfolie (3) abgelöst und auf die Kartenoberfläche unlösbar aufgebracht worden - vgl. Fig. 3. Der IC-Baustein (12) mit seinen Anschlußpunkten (12A) ist in einer Aussparung/Kavität (10A) des Kartenkörpers (10) eingesetzt. Diese Kontaktflächen besitzen gegenüber den in der EP 0 627 707 beschriebenen, im Sieb- oder Schablonendruck aufgebrachten Kontaktflächen eine höhere Abriebfestigkeit und eine bessere chemische Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Fig. 1 shows a section through the portion of the chip card ( 1 ), which contains the IC chip / chip ( 12 ) and the contact surfaces ( 11 ). These metallic contact surfaces ( 11 ) have been detached from a carrier film ( 3 ) in the transfer process by means of a stamp ( 2 ) under the influence of pressure and heat and have been applied to the card surface in an inseparable manner - cf. Fig. 3. The IC module ( 12 ) with its connection points ( 12 A) is inserted in a recess / cavity ( 10 A) of the card body ( 10 ). These contact surfaces have a higher abrasion resistance and better chemical resistance to environmental influences than the contact surfaces described in EP 0 627 707, which are applied in screen or stencil printing.
Die Verbindung zwischen den Anschlußpunkten (12A) des Chips (12) und den metallischen Kontaktflächen (11) ist nun erfindungsgemäß durch im Sieb- oder Schablonendruck aufgebrachtes, elektrisch leitfähiges Material (13A) gebildet. Diese Art der Verbindung zwischen den Anschlußpunkten des IC- Bausteins und den metallischen Kontaktflächen besitzt eine wesentlich größere mechanische Belastbarkeit als eine Lötverbindung wie in der DE 38 77 550 T2 beschrieben.The connection between the connection points ( 12 A) of the chip ( 12 ) and the metallic contact surfaces ( 11 ) is now formed according to the invention by electrically conductive material ( 13 A) applied by screen or stencil printing. This type of connection between the connection points of the IC module and the metallic contact surfaces has a much greater mechanical strength than a soldered connection as described in DE 38 77 550 T2.
Die die Kontaktflächen (11) bildende und im Transferverfahren abzulösende Metallschicht kann aus einer oder mehreren Metallschichten bestehen. Eine mehrschichtige Kontaktfläche (11) kann z. B. von einem Mehrschichtaufbau bestehend aus einer Kupfer-, einer Nickel- und/oder einer Palladiumschicht gebildet sein.The metal layer forming the contact surfaces ( 11 ) and to be removed in the transfer process can consist of one or more metal layers. A multilayer contact surface ( 11 ) z. B. from a multilayer structure consisting of a copper, a nickel and / or a palladium layer.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß unter den Kontaktflächen (11) auf der Kartenoberfläche eine im Sieb- oder Schablonendruck aufgebrachte, elektrisch leitfähige Grundschicht (15) aufgebracht ist, wobei die eigentlichen Kontaktflächen (11) auf der Grundschicht (15) im Transferverfahren aufgebracht sind. Die im Transferverfahren aufgebrachten Kontaktflächen (11) weisen dabei eine höhere Abriebfestigkeit, eine bessere chemische Beständigkeit und einen besseren Kontaktwiderstand als die Grundschicht (15) auf - vgl. Fig. 2.In one embodiment of the invention, it is provided that an electrically conductive base layer ( 15 ) applied in screen or stencil printing is applied under the contact surfaces ( 11 ) on the card surface, the actual contact surfaces ( 11 ) on the base layer ( 15 ) in Transfer procedures are applied. The contact surfaces ( 11 ) applied in the transfer process have a higher abrasion resistance, a better chemical resistance and a better contact resistance than the base layer ( 15 ) - cf. Fig. 2.
Die Struktur des im Transferverfahrens verwendeten Stempels (2) ist der Struktur der aufzubringenden Kontaktflächen (11) entsprechend ausgebildet- siehe Fig. 4, 5 und 6. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Stempel (2) ist zusätzlich ein Stempel (2') zum Einprägen einer Aussparung (10A, Kavität) für den Chip (12) integriert.The structure of the stamp ( 2 ) used in the transfer process is designed corresponding to the structure of the contact surfaces ( 11 ) to be applied - see FIGS. 4, 5 and 6. In the stamp ( 2 ) shown in FIG. 6 there is also a stamp ( 2 '). integrated to impress a recess ( 10 A, cavity) for the chip ( 12 ).
Alternativ dazu ist es vorgesehen, einen Stempel (2) mit einer planaren Stempelfläche (nicht dargestellt) zu verwenden, wobei die abzulösende/aufzubringende Metallschicht entsprechend der Struktur der Kontaktflächen vorstrukturiert ist.Alternatively, it is provided to use a stamp ( 2 ) with a planar stamp surface (not shown), the metal layer to be detached / applied being pre-structured in accordance with the structure of the contact surfaces.
Für einen zusätzlichen Schutz des IC-Bausteines (12) und der Kontaktflächen (11) ist - wie in Fig. 1 gezeigt - in einer Ausführungsform über dem IC-Baustein (12) und über einem Teilbereich der Kontaktflächen (11) eine nichtleitende Schutzschicht (14) aufgebracht. Die in Fig. 2 gezeigte Schutzschicht (14) erstreckt sich über einen größeren Bereich, wobei in der Schutzschicht (14) mindestens Normkontaktflächen ausgespart sind.For additional protection of the IC component ( 12 ) and the contact surfaces ( 11 ) - as shown in Fig. 1 - in one embodiment, a non-conductive protective layer (IC) ( 12 ) and a portion of the contact surfaces ( 11 ) 14 ) applied. The protective layer ( 14 ) shown in FIG. 2 extends over a larger area, at least standard contact surfaces being left out in the protective layer ( 14 ).
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, um eine gute Haftung sich zwischen den metallischen Kontaktflächen (11) und der Kartenoberfläche zu bewirken, ist in vorteilhafter Weise eine dünne Klebeschicht (11A) als Haftvermittler angeordnet. Außerdem ist es vorgesehen die Oberfläche des Kartenmaterials für eine optimale Haftung der Kontaktflächen (11) speziell auszubilden.In one embodiment, in order to achieve good adhesion between the metallic contact surfaces ( 11 ) and the card surface, a thin adhesive layer ( 11 A) is advantageously arranged as an adhesion promoter. It is also provided that the surface of the card material is specially designed for optimal adhesion of the contact surfaces ( 11 ).
Die Trägerfolie (3), auf der sich die abzulösende/ aufzubringende Metallschicht (11) befindet, wird im Chipkartenherstellungsprozeß im Rolle-Rolle-Verfahren weitertransportiert.The carrier film ( 3 ), on which the metal layer ( 11 ) to be removed / applied is located, is transported further in the chip card production process in the roll-to-roll process.
Bei dem Kartenkörper kann es sich sowohl um eine im Spritzgußverfahren einstückig hergestellte Karte als auch um eine aus mehreren Schichten bestehende, laminierte Karte handeln.The card body can be both in the Injection molded card as well as around a multi-layer laminated card act.
In einer Variante ist es vorgesehen, daß im Kartenkörper eine vorgefertigte (z. B. ausgefräste) Aussparung/Kavaität (10A) für den Chip (12) vorgesehen ist. Alternativ wird die Kavität (10A) mittels eines Heizstempels (2') eingeprägt. Wenn - wie in Fig. 6 dargestellt - dieser Stempel (2') zum Einprägen der Kavität (10A) in dem Stempel (2) für das Transferverfahren integriert ist, ist es möglich in einem Schritt die Kontaktflächen (11) auf die Kartenoberfläche aufzubringen und gleichzeitig die Kavität (10A) zur Aufnahme des Chips (12) einzuprägen. Anschließend wird der Chip (12) in die Karte (10) implantiert, die leitende Verbindung zwischen den Anschlußpunkten (12A) des Chips und den Kontaktflächen (11) hergestellt und eventuell eine Schutzschicht (14) aufgebracht.In a variant it is provided that a prefabricated (e.g. milled) recess / cavity ( 10 A) is provided for the chip ( 12 ) in the card body. Alternatively, the cavity ( 10 A) is stamped in using a heating stamp ( 2 '). If - as shown in Fig. 6 - this stamp ( 2 ') for embossing the cavity ( 10 A) is integrated in the stamp ( 2 ) for the transfer process, it is possible to apply the contact surfaces ( 11 ) to the card surface in one step and at the same time impress the cavity ( 10 A) for receiving the chip ( 12 ). The chip ( 12 ) is then implanted in the card ( 10 ), the conductive connection between the connection points ( 12 A) of the chip and the contact surfaces ( 11 ) is established and a protective layer ( 14 ) is possibly applied.
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