DE19752190C1

DE19752190C1 - Verfahren zum Herstellen von erhabene Oberflächenabschnitte aufweisenden Chipkarten, ID-Karten oder dergleichen Informationsträgern

Info

Publication number: DE19752190C1
Application number: DE19752190A
Authority: DE
Inventors: Tomas Meinen
Original assignee: Meinen Ziegel & Co GmbH
Current assignee: Meinen Ziegel & Co GmbH
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2017-11-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von erhabene Oberflächenabschnitte aufweisenden Chipkarten, ID- Karten oder dergleichen Informationsträgern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

ID-Karten, insbesondere solche, welche Zusatzelemente wie Magnetstreifen, Fotografien oder dergleichen umfassen, werden üblicherweise auf mindestens einer Seite bzw. Fläche mit einer oder mehreren Deckschichten versehen, die u. U. auch bedruckt werden sollen. Die Herstellung erfolgt normalerweise durch Auflaminieren, also einen thermischen Prozeß, bei welchem Stapel von übereinanderliegenden Karten (bzw. Karten-Bögen) hergestellt werden. In vielen Fällen, insbesondere dann, wenn Zusatzelemente wie Magnetstreifen, Fotografien oder derglei chen mit einlaminiert werden, können unerwünschte Höhenunter schiede bzw. Unregelmäßigkeiten in der Außenkontur auftreten, so daß Schwierigkeiten beim Bedrucken die Folge sind.

Gleiche Probleme entstehen dann, wenn Karten mit in einer Ausnehmung befindlichen Komponenten mit einer höhenausgleichenden Deckschicht versehen werden sollen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, daß die Höhenstruktur oder Kontur der Oberfläche bzw. der Deckschicht nicht durch den Kartenkörper, sondern durch eine Formfläche vorgegeben wird, welche sowohl plan (mit hoher Genauigkeit) ausgebildet als auch mit einem vorbestimmten Relief versehen sein kann.

Vorzugsweise wird bei diesem Verfahren der Kleber mittels ei ner Rakel auf den Kartenkörper aufgebracht bzw. aufgestrichen, so daß eine im wesentlichen plane Oberfläche entsteht. Dies geschieht vorzugsweise mittels eines Schablonendruck- oder Siebdruckverfahren.

Die Deckfolie wird vor dem Fixieren auf der Formfläche auf die Oberfläche des Klebers bzw. der Karte aufgebracht. Die Plastizität des Klebers wird beim oder nach dem Fixieren der Deckfolie auf der Formfläche mindestens zeitweise erhöht, so daß der Kleber fließen und dadurch Höhenunterschiede leichter ausgleichen kann.

Insbesondere dann, wenn man die Kontur der Deckschicht nicht vollständig plan ausbildet, sondern reliefartig oder mit ein zelnen Erhebungen gestaltet, verbleiben auch bei erhöhter Plastizität des Klebers beim Laminieren der Deckfolie Luft einschlüsse im Laminat mit der Folge einer unzureichenden Oberflächenqualität auf der Sichtseite der Karte. Andererseits sind kleinste Veränderungen in der Oberflächenstruktur nicht oder nur eingeschränkt möglich.

Aus der DE 28 45 400 A1 ist eine ID-Karte mit reliefartiger Oberfläche sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren bekannt. Die dortige Kartenkörperschicht soll mit einer Folie versehen werden, wobei die Folie auf der Unterseite eine Klebeschicht trägt, mit deren Hilfe eine unlösbare Verbindung mit dem Kartengrundaufbau erreicht werden soll. Alternativ kann eine nicht selbstklebende Folie zunächst mit einem Reliefdruck versehen werden, um anschließend die Klebeschicht erst unmittelbar vor dem Zusammenpressen von Folie mit Kartengrundkörper aufzutragen. Das erwähnte Relief entspricht einem Stahltiefdruckmuster, welches ein zusätzliches Sicherheitskriterium darstellen soll.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Herstellung von Informationsträgern nach US 4,233,261 wird über einen speziellen Abschnitt der Vorrichtung in Verbindung mit einem Block durch im Block vorgesehene Öffnungen die Möglichkeit gegeben, sowohl Druckkräfte als auch Saugkräfte auf eine dünne Folie oder Platte aufzubringen. Der dort gezeigte Block ist als Heizblock ausgebildet und dient der Erwärmung der dünnen Folie oder Platte. Mit Hilfe von Ventilen besteht die Möglichkeit, die Folie oder Platte einmal durch Anlegen eines Vakuums zum Block hin zu bewegen, so daß ein gewünschter Wärmeübergang zwischen Block und Platte erfolgen kann. Andererseits kann nach Schließen des Vakuumventils und Öffnen des Druckventils die Folie oder Platte vom Block entfernt werden.

Bei der Chipkarte mit Antennenwicklung gemäß DE 195 33 983 A1 soll eine gesamte Anordnung zwischen Innen- und Deckschichten eingeschlossen werden, wobei die Innenschichten bezüglich der Deckschichten der Antennenträgerfolie und Chipträgerfolie niedriger schmelzend sind. Die Deckschichten werden jeweils mit der benachbarten Innenschicht als Verbundmaterialien zusammengesetzt. Diese Verbundmaterialien halten sämtliche übrigen Bauteile durch Einwirkung einer Verpreßtemperatur, die zwischen den Erweichungstemperaturen der niedrig und der höher schmelzenden Schichten liegt, vakuumverpreßt eingeschlossen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von erhabene Oberflächenabschnitte aufweisenden Chipkarten, ID-Karten oder dergleichen Informationsträgern unter Anwendung der Vakuumtechnik anzugeben, das es gestattet, optimale Kartenoberflächen für unterschiedlichste Anwendungsfälle der Karten bereitzustellen.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Ver fahren gemäß der Lehre nach Patentanspruch 1.

Erfindungsgemäß wird die Kontur der Oberfläche bzw. der Deck schicht nicht durch den Kartenkörper, sondern durch eine Formfläche vorgegeben, welche überwiegend plan ausgebildet ist und darüber hinaus Ausnehmungen aufweist, die den auszubil denden Erhebungen quasi als Negativform entsprechen. Die Aus nehmungen besitzen zweckmäßigerweise die Form von Bohrungen. Diese, insbesondere einen sehr kleinen Durchmesser aufweisenden Bohrungen dienendem Erhalt von erhabenen Strukturen, z. B. zur Kennzeichnung wesentlicher Eigenschaften der Chipkarten in Blinden- bzw. Brailleschrift. Andererseits können die Bohrun gen einen Durchmesser aufweisen, der der typischen Größe eines Folien- oder sogenannten Knackfroschkontaktes oder -schalters entspricht.

Weiterhin wird während des eigentlichen Laminiervorganges, d. h. im Zuge des Aufbringens einer Deckfolie oder Deckschicht ein Vakuum erzeugt, das einerseits dem Austreiben von Lufteinschlüssen bzw. von Gasen dient, die beim Abbinden des Klebers entstehen und andererseits über ein weiteres Vakuum die Deckfolie oder die Deckschicht gezielt zu den Ausnehmungen bzw. Bohrungen zieht, so daß sich die gewünschten erhabenen Strukturen bei ansonsten übriger planer Fläche ergeben. Das den Kartenkörper einschließlich Kleber und Deckfolie umgebende Vakuum bleibt mindestens so lange erhalten, bis ein ausreichendes Aushärten des Klebers gegeben ist.

Der Kleber wird vorzugsweise mittels einer Rakel auf den Kartenkörper aufgebracht oder aufgestrichen, so daß eine im wesentlichen plane Oberfläche entsteht. Das Aufbringen geschieht vorzugsweise mittels eines Schablonen- oder Sieb druckverfahrens. Die Deckfolie wird vor dem Inkontaktbringen mit der Formfläche auf die Oberfläche des Klebers bzw. der Karte aufgebracht. Ebenso ist es denkbar, die Deckfolie zunächst, z. B. elektrostatisch, an der Formfläche zu fixieren und dann mit der Formfläche, welche als Handhabungswerkzeug wirkt, auf die Oberfläche des Klebers zu übertragen und dort aufzubringen.

Für die Durchführung des Verfahrens ist vorrichtungsseitig eine Aufnahmeplatte für den Kartenkörper vorgesehen, die mit einem absenkbaren Laminierstempel zusammenwirkt. Der zwischen dem absenkbaren Laminierstempel und der Aufnahmeplatte für den Kartenkörper verbleibende Raum, ist evakuierbar, wofür zweckmäßigerweise eine umlaufende elastische Dichtung vorgesehen ist.

Die Unterseite des absenkbaren Laminierstempels nimmt die Deckfolie auf, die die spätere Deckschicht des Kartenkörpers bildet. Diese Deckfolie kann wie erläutert elektrostatisch oder mittels separater Vakuumzuführung am absenkbaren Lami nierstempel fixiert sein.

Das Vakuum im vorerwähnten Zwischenraum bleibt während des eigentlichen Laminiervorganges und bis zum signifikanten Aushärten des Klebers erhalten, so daß Lufteinschlüsse oder beim Aushärten des Klebers sich bildende Gase aus dem Laminat bzw. der erhaltenen Sandwichstruktur entfernt werden können. Der absenkbare Laminierstempel wirkt als Formfläche für die Deckfolie bzw. Deckschicht. Dadurch, daß die Deckschicht auf ihrer, dem Kartenkörper abgewandten Fläche auf der Formfläche während des Aushärtens des Klebers gehalten wird, entspricht die Außenkontur der Deckfolie und damit die Außenkontur der fertigen Karte der Kontur der Formfläche, so daß in Verbindung mit dem Vakuum-Laminieren eine gewünschte optimale Ober flächenqualität der Karte und die Ausbildung von Mikro- bis Makroerhebungen auf dieser erreichbar sind.

Die Deckfolie wird nach Aufbringen der Kleber-Schicht, wobei diese sich in noch nicht ausgehärtetem bzw. plastischem und/oder fließfähigem Zustand befindet, auf die Kleber-Schicht aufgelegt, wobei bereits dies unter Vakuum-Einwirkung erfolgen kann, um Lufteinschlüsse zwischen Deckfolie und Kleber zu vermeiden.

Anschließend wird mit Absenken des Laminierstempels die Deck folie, beispielsweise mittels Vakuum oder auf elektrostatischem Wege, mit ihrer späteren Sichtseite an die Oberfläche des Stempels gepreßt. Mit dem Aushärten des Klebers ergibt sich dann die gewünschte Sandwich- oder Laminatstruktur aus Deck folie, Kleber und Kartenkörper, wobei die Deckfolie die vorgegebene Oberflächenstruktur des Laminierstempels annimmt. Gewünschte weitere Konturen der Deckschicht werden dadurch ausgebildet, daß die Formfläche, z. B. zur Bildung eines Identifizierungs- oder Sicherheitsmerkmales die Form eines Reliefs oder ähnliches aufweist. Die Ausnehmungen und/oder Bohrungen in der Formfläche sind mit einer Drucker zeugungseinrichtung verbunden, so daß ein bezogen auf die Umgebung oder das Umgebungsvakuum differenzierter Druck erzeugbar ist. Über diesen Differenzdruck ist das Höhenmaß der auszubildenden Erhebungen in vorgegebenen Grenzen steuerbar.

Vorzugsweise wird ein kalt aushärtbarer Kleber, insbesondere ein Epoxyharz-Kleber, verwendet. Insbesondere dann, wenn größere Höhenunterschiede auszugleichen sind, ist es möglich, den Kleber mit einem Füllstoff zu versehen, was wiederum Schrumpferscheinungen während des Aushärtens verringert.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Bogens zur Herstellung von Chip-, ID-Karten oder dergleichen,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 2 beim Auf streichen des Klebers,

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend der nach Fig. 2 beim Auflegen einer Deckschicht,

Fig. 5 eine Darstellung entsprechend der nach Fig. 2 während des Aushärtens des Klebers, und

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zum Vakuum- Laminierentgasen.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche oder gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

In Fig. 1 ist ein Bogen 10 aus Kartenmaterial gezeigt, welches eine Kartenkörperschicht 11 und einen mit dieser fest verbundenen Magnetstreifen 12 umfaßt. Die Kartenkörperschicht 11 kann selbstverständlich aus mehreren, miteinander verbun denen Schichten bestehen. Auf dem in Fig. 1 gezeigten Bogen 10 sind Kartenumrißlinien 13 gezeigt, die verdeutlichen sollen, daß aus einem Bogen eine Vielzahl von Karten herstellbar ist.

Ein wie in Fig. 1 und 2 gezeigter Bogen 10 wird nun - wie in Fig. 3 gezeigt - mit einer durchgehenden Schicht aus einem Kleber 14 versehen, der mit einer Rakel 15 aufgestrichen wird. Es sei hier noch angemerkt, daß das Aufstreichen des Klebers vorzugsweise mittels eines Schablonendruckverfahrens geschehen kann, so daß die Oberfläche 16 des Klebers 14 im wesentlichen plan ist.

In einem nächsten Arbeitsschritt wird - wie in Fig. 4 gezeigt - eine Deckfolie 17 so abrollend auf die Oberfläche 16 des noch weichen und damit plastisch verformbaren Klebers 14 aufgelegt, daß Lufteinschlüsse weitgehend vermieden werden.

Nun wird die Gesamtanordnung, also die Kartenkörperschicht 11 mit Magnetstreifen 12, Kleber 14 und aufgelegter Deckfolie 17 mittels eines Trägers 18 einer Formfläche 19 zugeführt, welche Einrichtungen (z. B. Saugeinrichtungen, elektrostatisch auf ladbare Flächenbereiche oder dergleichen) aufweist, um die Deckfolie 17 zu fixieren. Die Deckfläche 17 bleibt nun so lange fixiert und in der beabsichtigten Gestalt, also mit einer planen Oberfläche oder einem vorbestimmten Relief ge halten, bis der Kleber 14 ausgehärtet ist. Während dieser Zeit, also solange der Kleber noch weich ist und fließen kann, werden Höhenunterschiede und innere Spannungen ausgeglichen, die beispielsweise durch Schrumpfungsprozesse während des Aushärtungsvorganges auftreten können. Ausnehmungen 26 sind über Kanäle 27 mit einer nicht gezeigten Druckerzeugungsein richtung verbunden, so daß die Deckfolie 17 in die Ausneh mungen 26 hinein bewegbar ist und dort bis zum Aushärten des Klebers 14 gehalten wird. Durch unterschiedliche Durchmesser der Ausnehmungen 26 oder durch das Einbringen von Durchgangs bohrungen in die Formfläche 19 können sehr kleine Erhebungen mit großer Präzision innerhalb des eigentlichen Laminier schrittes sehr kostengünstig ausgebildet werden. Derartige kleine Erhebungen sind z. B. für das Kennzeichnen der Karte mit Merkmalen in Blindenschrift erforderlich.

In Verbindung mit einer nicht gezeigten Hülse, die sich innerhalb der Kleberschicht 14 befindet, kann bei einer ent sprechend größenseitig gestalteten Ausnehmung und Verwendung eines an sich elastischen Deckfolienmaterials ein Folienkon takt mit erhabener Berührungsfläche oder sogenannter Knack frosch-Kontakt erzeugt werden. Dadurch also, daß die Deck schicht 17 von der Formfläche 19 fixiert ist und zwar unab hängig von der Oberflächenstruktur der Kartenkörperschicht 11 mit Magnetstreifen 12 oder dergleichen, gelingt es, in ein facher Weise die gewünschten Kartenoberflächen sicherzu stellen. Gleichzeitig befindet sich die Gesamtanordnung, wie in Fig. 6 gezeigt, in einem Vakuum, wodurch verbleibende Lufteinschlüsse und Gase, die beim Aushärten des Klebers entstehen können, entfernbar sind.

Im einzelnen zeigt die Fig. 6 eine Aufnahmeplatte 20 (Träger 18) welche die Kartenkörperschicht 11 mit Magnetstreifen 12 und Kleber 14 aufnimmt. Auf die Kleber-Schicht 14 kann die Deckfläche 17 bereits aufgelegt sein oder mit einem Laminier stempel 21 zur Kleber-Schicht hin bewegt werden.

Der absenkbare Laminierstempel 21, dessen zum Kartenkörper hin gerichtete Oberfläche die Formfläche 19 bildet, befindet sich der Aufnahmeplatte 20 gegenüberliegend.

Der absenkbare Laminierstempel 21 und die Aufnahmeplatte 20 sind wie in der Darstellung nach Fig. 6 angedeutet, mit einer umlaufenden elastischen Dichtung 22 zum Erhalt des Vakuums versehen.

Durch das Zusammenwirken von Laminierstempel 21, Aufnahme platte 20 und elastischer Dichtung 22 kann in Verbindung mit einer Absaugöffnung 23 der Zwischenraum 24 evakuiert werden.

Beim gezeigten Beispiel sind weitere Saugöffnungen 25; 28 im absenkbaren Laminierstempel 21 vorgesehen, um die Deckfolie bzw. Deckfläche 17 zu fixieren bzw. um einen Differenzdruck bezogen auf das Vakuum im Raum 24 zur Ausbildung der Erhe bungen bereitzustellen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung unter Nutzung der Va kuum-Entgasungvorrichtung wird die Deckfolie 17 beispielsweise mittels Vakuum, zugeführt durch die Saugöffnung 25, an der Oberfläche des absenkbaren Laminierstempels 21 gehalten, wobei im Anschluß daran ein Absenken des Laminierstempels 21 mit Deckfolie 17 in Richtung Kartenkörper 11 erfolgt.

Zusätzlich sind Mittel vorgesehen, um den Kartenkörper 11 und die Kleber-Schicht 14, mindestens jedoch die Kleber-Schicht 14, zu erwärmen, damit diese in einen plastischen Zustand übergeht. Das Absenken des Laminierstempels erfolgt nachdem der Zwischenraum 24 mindestens teilweise evakuiert wurde, so daß Lufteinschlüsse zwischen Deckfolie 17 und Kleber-Schicht 14 sicher vermieden werden können.

In einem nachfolgenden Vorgang können die Karten entlang der Umrißlinien 13 (s. Fig. 1) ausgestanzt werden. Selbstver ständlich ist es auch möglich, einzelne Karten auf diese Weise herzustellen. Dies gilt insbesondere für den Fall, in welchem ID-Karten beim Anwender mit kleinen Geräten von Fall zu Fall hergestellt werden (z. B. Zugangsberechtigungsausweise, Mitgliedsausweise für kleinere Vereine usw.)

Es sei an dieser Stelle auch betont, daß es auf die Reihen folge der Schritte weniger ankommt als auf die Tatsache, daß die fixierte und dadurch in ihrer Kontur bzw. Oberflächen struktur vorgegebene Deckfläche 17 über eine fließfähige Kle ber-Schicht 14 mit dem restlichen Kartenkörper verbunden und so lange in dem fixierten Zustand gehalten wird, bis der Kle ber seine Fließfähigkeit bzw. Plastizität im wesentlichen verloren hat.

Bezugszeichenliste

10

Bogen

11

Kartenkörperschicht

12

Magnetstreifen

13

Kartenumrißlinie

14

Kleber

15

Rakel

16

Oberfläche

17

Deckfläche

18

Träger

19

Formfläche

20

Aufnahmeplatte für Kartenkörper

21

absenkbarer Laminierstempel

22

umlaufende elastische Dichtung

23

Absaugöffnung

24

Zwischenraum

25

,

28

Saugöffnung

26

Ausnehmung

27

Kanal oder Bohrung

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von erhabene Oberflächenab schnitte aufweisenden Chipkarten, ID-Karten oder dergleichen Informationsträgern, bei welchem eine Kartenkörperschicht, an oder auf welcher gegebenenfalls Zusatzelemente, insbesondere Magnetstreifen, bedruckte oder beschichtete Flächenelemente, wie Fotografien oder dergleichen vorgesehen sind, auf mindestens einer Seite bzw. Fläche mit einer Deckschicht (Overlay) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß

1. die mit der Deckschicht (Overlay) zu versehende Fläche der Karte oder die Deckschicht selbst im wesentlichen in ihrer Gesamtheit mit einer Kleber-Schicht versehen wird;
2. auf die Kleber-Schicht in noch nicht ausgehärtetem bzw. plastischem oder fließfähigem Zustand die Deckschicht (Overlay) oder die mit Kleber versehene Deckschicht auf die Karte aufgebracht wird;
3. die Deckschicht (Overlay) auf ihrer, dem Kartenkörper abgewandten Fläche auf einer Formfläche derart und so lange während des Aushärtens des Klebers fixiert gehalten wird, daß die Außenkontur der Deckfolie und damit die Außenkontur der fertigen ID-Karte der Kontur der Formfläche entspricht, wobei das Halten der Deckschicht sowie das mindestens teilweise Aushärten des Klebers im Vakuum mit dem Zweck der Vermeidung von Lufteinschlüssen und der Entfernung von Gasen beim Abbinden des Klebers erfolgt und die Formfläche druckseitig offene Ausnehmungen und/oder Bohrungen zum Erhalt der erhabenen Oberflächenabschnitte aufweist und daß die Ausnehmungen und/oder Bohrungen mit einem bezogen auf das Umgebungsvakuum Differenzdruck beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (14) mittels eines Schablonendruck- oder Siebdruckverfahrens aufgebracht wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (Overlay) vor dem Fixieren auf der Form fläche (19) auf die Oberfläche(16) des Klebers (14) aufge bracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastizität oder Fließfähigkeit des Klebers beim oder nach dem Fixieren der Deckfolie auf der Formfläche mindestens zeitweise erhöht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastizitäts- oder Fließfähigkeitserhöhung mittels mechanischer Schwingungen und/oder elektrischer und/oder magnetischer (Wechsel-)Felder durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Deckschicht durch eine entsprechende Kontur der Formfläche zur Bildung eines Identifizierungs- oder Sicherheitsmerkmals reliefartig strukturiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Flächen des Kartenkörpers Deckfolien aufgebracht werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolie auf der Formfläche durch ein Vakuum und/oder elektrostatische Kräfte fixiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolie mittels eines kalt aushärtbaren Klebers, insbesondere Epoxyklebers, auf dem Kartenkörper fixiert wird.