DE19921678A1 - Manufacture of carrier e.g. multifunctional chip card with display, involves covering base with flowable plastic material so that electronic components are partially embedded and processing upper side of plastics material - Google Patents

Manufacture of carrier e.g. multifunctional chip card with display, involves covering base with flowable plastic material so that electronic components are partially embedded and processing upper side of plastics material

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DE19921678A1 DE1999121678 DE19921678A DE19921678A1 DE 19921678 A1 DE19921678 A1 DE 19921678A1 DE 1999121678 DE1999121678 DE 1999121678 DE 19921678 A DE19921678 A DE 19921678A DE 19921678 A1 DE19921678 A1 DE 19921678A1
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Abstract

The method involves providing a base (20) with a planar surface and positioning at least one electronic component on it. The base is covered with a flowable plastics material such the components are at least partially embedded. The upper side of the plastics material is processed to form a carrier with a plane-parallel surface and predetermined thickness.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Trägers mit we­ nigstens einem elektronischen Bauelement gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.The invention relates to a method for producing a carrier with we at least one electronic component according to the preamble of the An saying 1.

Träger der genannten Art können Karten mit elektronischen Bauelementen aber auch sogenannte Inlets sein, die zur Herstellung von Karten geeignet sind.Carriers of the type mentioned can cards with electronic components but also so-called inlets, which are suitable for the production of cards are.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Karten oder auch Inlets mit elektronischen Bauelementen bekannt geworden. So werden etwa mehrschichtige Datenträger durch das Verbinden einzelner Schichten unter Einwirkung von Wärme und Druck hergestellt, was allgemein als Laminiertechnik bezeichnet wird. Hierbei können Elemente, die in den Kar­ tenkörper eingebracht werden sollen, bereits vor dem Laminieren in dafür vorgesehene Aussparungen eingelegt werden. Es ist weiter bekannt, elek­ tronische Bauelemente in Form von Modulen in eine geeignete Aussparung einer bereits fertig laminierten Karte einzusetzen. Das geschieht überwie­ gend, indem das Modul in der Aussparung der Karte unter Anwendung von Wärme und Druck mittels eines Klebers oder einer Klebeschicht mit dem Kartenkörper verbunden wird.There are already various methods of making cards or Inlets with electronic components have also become known. So be such as multi-layer data carriers by connecting individual layers made under the influence of heat and pressure, what is commonly called Laminating technology is called. Here, elements that are in the Kar body should be introduced before laminating provided recesses are inserted. It is also known elek tronic components in the form of modules in a suitable recess an already laminated card. It happens by inserting the module into the card slot Heat and pressure using an adhesive or an adhesive layer with the Card body is connected.

Aus der EP 277 854 B1 ist es weiter bekannt, Datenträger mit einem eingebet­ teten elektronischen Modul in Spritzgußtechnik zu fertigen. Dazu wird eine Spritzgußform mit einem Formraum bereitgestellt, dessen Abmessungen denen des Datenträgers entsprechen. Vor dem Einspritzen der Kunststoff­ masse wird das elektronische Modul in den Formraum eingesetzt. Eine gleichmäßige und vollständige Ausfüllung des Formraums mit Kunststoff­ material wird erreicht, indem das Material mit sehr hohem Druck in den Formraum eingespritzt wird. From EP 277 854 B1 it is further known to insert a data carrier with a teten electronic module in injection molding technology. This will be a Injection mold provided with a mold space, the dimensions of which correspond to those of the data carrier. Before injecting the plastic the electronic module is inserted into the mold space. A uniform and complete filling of the molding space with plastic material is achieved by using very high pressure in the material Molding space is injected.  

Bei allen Verfahren zur Herstellung von Trägern der oben genannten Art ist es von wesentlicher Bedeutung, daß einerseits die zu implantierenden Bau­ elemente, wie elektronische Schaltkreise, Displays und ähnliche, schonend behandelt werden und andererseits der Träger besonders im Bereich der Bauelemente plane Oberflächen aufweist. Beide Bedingungen lassen sich mit den bisher bekannten Verfahren noch nicht in ausreichendem Maße erfüllen.In all processes for the production of supports of the type mentioned above it is essential that on the one hand the structure to be implanted elements, such as electronic circuits, displays and similar, gentle are treated and on the other hand the carrier especially in the area of Components have flat surfaces. Both conditions can be met with not yet sufficiently meet the previously known methods.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstel­ lung von Trägern mit elektronischen Bauelementen anzugeben, welches die in den Träger zu implantierenden Bauelemente schont und zugleich Oberflä­ chen von hoher Qualität liefert.The invention is therefore based on the object of a method for the production to specify carriers with electronic components, which the Components to be implanted in the carrier are gentle on the surface high quality supplies.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß werden die Oberflächen des Trägers nicht mehr im wesentlichen gleichzeitig sonderen einzeln nacheinander er­ zeugt. Zunächst erfolgt dabei die Erstellung einer Oberfläche, an welcher die einzubindenden elektronischen Bauelemente ausgerichtet sind. Die Einarbei­ tung der Bauelemente in das Kunststoffmaterial erfolgt dabei zunächst von einer Einarbeitungsseite her ohne Berücksichtigung von Auswirkungen des Einarbeitungsvorganges auf die abgewandte Oberseite, so daß die aus dem Kunststoffmaterial erzeugte Grundfläche und die Bauelemente, soweit sie Bestandteil der Oberfläche sind, eine vollkommen plane Gesamtgrundfläche bilden. Im Anschluß an die Ausbildung der Grundfläche erfolgt die Erstel­ lung der gegenüberliegenden Oberfläche. Dazu wird durch einen spanabhe­ benden Prozeß über der Grundfläche und den Bauelementen befindliches Kunststoffmaterial entfernt, so daß eine plane, zur erstbearbeiteten Grund­ fläche parallele Oberfläche entsteht. This object is achieved by a method with the features of Main claim. According to the invention, the surfaces of the carrier no longer essentially singly one after the other testifies. First, a surface is created on which the electronic components to be integrated are aligned. The familiarization device in the plastic material is initially carried out by a familiarization page without considering the effects of Incorporation process on the opposite top, so that from the Plastic material generated base area and the components, insofar as they Part of the surface are a completely flat overall surface form. Subsequent to the formation of the base area, the first is done the opposite surface. This is done by a spanabhe process above the base and the components Plastic material removed so that a flat, first machined reason surface parallel surface arises.  

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Trägern mit Oberflächen von höher Qualität. Die einzelnen Verfahrensschritte belasten dabei die Bauelemente bei der Einarbeitung in die Träger kaum, weshalb das Verfahren sich auch für die Einarbeitung empfindlicher Bauelemente eignet. Die Nacheinanderausführung von Grund- und Oberflächenerstellung er­ leichtert die Kontrollierbarkeit der einzelnen Verfahrensschritte erheblich. Das erlaubt es, auf durch den Herstellungsprozeß bedingte Dimensionie­ rungsreserven zu verzichten und insbesondere die Dicke der resultierenden Träger minimal zu halten. Besonders vorteilhaft ist desweiteren die grund­ sätzlich einfache, nur wenige Schritte erfordernde Verfahrensstruktur, die eine kostengünstige Realisierung des Verfahren erlaubt.The method according to the invention allows the production of carriers with High quality surfaces. The individual process steps burden the components hardly being incorporated into the carrier, which is why The procedure is also suitable for the incorporation of sensitive components. The successive execution of basic and surface creation facilitates the controllability of the individual process steps considerably. This allows for dimensions due to the manufacturing process and the thickness of the resulting Keep straps to a minimum. The reason is also particularly advantageous additionally simple process structure requiring only a few steps, the an inexpensive implementation of the method allows.

In einer bevorzugten Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt die Erstellung der Grundfläche des Trägers, indem die Bauelemente auf ei­ ner Montageunterlage plaziert und sodann um die datenverarbeitende Komponente herum ein fließfähige Kunststoffmaterial aufgespritzt wird. Die Oberseite der entstandenen, die Datenverarbeitungskomponente einschlie­ ßenden Spritzstruktur wird anschließend abgefräst oder abgeschliffen.In a preferred embodiment of the proposed method takes place the creation of the base of the carrier by the components on egg ner assembly document placed and then around the data processing Component is sprayed around a flowable plastic material. The Top of the resulting, including the data processing component The spray structure is then milled or sanded off.

Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante ist das Kunststoffmaterial zu­ mindest zum Zeitpunkt des Einbaus der Bauelemente weich und liegt in flä­ chiger Form vor. In das nachgiebige Grundmaterial werden die Bauelemente eingedrückt. Das entsprechend dem Volumen der Bauelemente verdrängte Kunststoffmaterial bildet auf der abgewandten Kunststoffmaterialoberseite Erhebungen, welche im nachgeschalteten, spanabhebenden Prozeß abgefräst oder abgeschliffen werden.According to an alternative method variant, the plastic material is closed at least at the time of installing the components soft and lies in flä form. The components are in the flexible base material indented. That displaced according to the volume of the components Plastic material forms on the opposite plastic material top Surveys, which are milled in the downstream, cutting process or be sanded.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnah­ me auf die Zeichnung näher erläutert. An embodiment of the invention is below with reference me explained in more detail on the drawing.  

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine Basisfolie mit elektronischen Bauelementen in Seitenan­ sicht, Fig. 1 view a base film with electronic components in Seitenan,

Fig. 2 eine Basisfolie nach dem Aufspritzen von Kunststoffmaterial, Fig. 2 is a base film after the spraying of plastic material,

Fig. 3 das Entfernen überstehenden Kunststoffmaterials durch einen spanabhebenden Prozeß. Fig. 3 the removal of protruding plastic material by a machining process.

Fig. 1 veranschaulicht einen ersten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Trägers mit mehreren Funktionsbestandteilen. Für die nachfolgende Be­ schreibung wird angenommen, daß es sich bei dem Träger um eine Multi­ funktionschipkarte mit einem Display handelt. Das vorgeschlagene Verfah­ ren ist gleichwohl nicht auf die Herstellung von Chipkarten beschränkt, son­ dern eignet sich grundsätzlich für beliebige Funktionseinheiten mit eingear­ beiteten diskreten Bauelementen. Insbesondere eignet es sich zur Herstel­ lung von Inlets, die anschließend in Chipkarten eingearbeitet werden. Fig. 1 illustrates a first process step for preparing a carrier having a plurality of functional components. For the following description, it is assumed that the carrier is a multi-function chip card with a display. The proposed method is nevertheless not limited to the production of chip cards, but is basically suitable for any functional units with incorporated discrete components. In particular, it is suitable for the production of inlets, which are then incorporated into chip cards.

In Fig. 1 sind auf eine Basisfolie 10 ein einen Mikroprozessor enthaltender Chip 11, ein Sensor 12, etwa ein Sensor zum Erkennen von Fingerabdrücken, Sensor, sowie ein Anzeigeelement 13, etwa ein Flüssigkristalldisplay, aufge­ setzt. Die elektronischen Bauelemente 11, 12, 13 befinden sich in sogenannter Face-down-Lage, d. h. ihre elektrischen Anschlußkontakte liegen auf der Oberseite 14 der Basisfolie 10 auf. Angepaßt an die Elemente 11, 12, 13 befin­ det sich auf der Oberseite 14 der Basisfolie 10 ein - nicht gezeigtes - Leiter­ bahnsystem, welches elektrische und/oder optische Energie- und Daten­ verbindungen zwischen den Elementen 11, 12 und 13 herstellt. Durch geeig­ nete Befestigungsmittel, welche auch nur durch das Leiterbahnsystem gege­ ben sein können, werden die Bauelemente 11, 12, 13 in ihren Positionen auf der Basisfolie 10 fixiert. In Fig. 1, a microprocessor-containing chip 11 , a sensor 12 , such as a sensor for recognizing fingerprints, sensor, and a display element 13 , such as a liquid crystal display, are placed on a base film 10 . The electronic components 11 , 12 , 13 are located in a so-called face-down position, ie their electrical connection contacts rest on the top 14 of the base film 10 . Adapted to the elements 11 , 12 , 13 is located on the top 14 of the base film 10 a - not shown - conductor track system, which produces electrical and / or optical energy and data connections between the elements 11 , 12 and 13 . By means of suitable fasteners, which can also be provided only by the conductor track system, the components 11 , 12 , 13 are fixed in their positions on the base film 10 .

In einem folgenden Verfahrensschritt werden die auf der Basisfolie 10 befe­ stigten Bauelemente 11, 12, 13 durch drucklosen Spritzguß mit einem Kunst­ stoffmaterial 15 ummantelt. Dafür geeignete Kunststoffmaterialien sind z. B. PVC, PET. Der Kunststoffmaterialauftrag erfolgt gleichmäßig über die gesamte bespritzte Fläche, wodurch sich über den Bauelementen 11, 12, 13 Erhebungen 16 ausbilden, deren Höhe d näherungsweise der Höhe der dar­ unterliegenden Bauelemente 11, 12, 13 entspricht. Für das Aufspritzen des Kunststoffmateriales 15 wird die Basisfolie 10 mit den Bauelementen 11, 12 und 13 zweckmäßig auf einer Montageunterlage 20 mit einer hochglatten Oberfläche 21 aufgelegt. Diese bildet sich auf die Basisfolie 10 ab und be­ wirkt, daß deren Grundfläche 17 gleichfalls hochglatt wird. Fig. 2 zeigt den Bearbeitungszustand nach dem Aufspritzen des Kunststoffmateriales 15.In a subsequent process step, the components 11 , 12 , 13 on the base film 10 are coated with a plastic material 15 by pressureless injection molding. Suitable plastic materials are e.g. B. PVC, PET. The application of plastic material takes place uniformly over the entire sprayed area, as a result of which elevations 16 form above the components 11 , 12 , 13 , the height d of which approximately corresponds to the height of the components 11 , 12 , 13 underneath. For the injection molding of the plastic material 15 , the base film 10 with the components 11 , 12 and 13 is expediently placed on an assembly base 20 with a highly smooth surface 21 . This forms on the base film 10 and be acts that the base surface 17 is also highly smooth. Fig. 2 shows the processing state after the spraying of the plastic material 15th

In einem folgenden, in Fig. 3 dargestellten Verfahrensabschnitt wird die nach dem Aufspritzen zunächst noch unebene, Erhebungen 16 aufweisende Oberseite 18 des Kunststoffmateriales 15 planarisiert. Das aus Folie 10, Bau­ elementen 11, 12, 13 und Kunststoffmaterial 15 bestehende Zwischener­ zeugnis wird hierfür zunächst auf der Montageunterlage 20 fixiert. Zweck­ mäßig kann das, wie in Fig. 3 angedeutet, durch eine in der Montageunter­ lage 20 erzeugte Vakuumansaugung bewirkt sein, welche das Zwischener­ zeugnis 10 bis 16 durch ein Lochsystem 22 gegen die Montageunterlage 20 saugt. Das so fixierte Zwischenerzeugnis 10 bis 16 wird einem spanabheben­ den Werkzeug 20 zugeführt. Dabei kann es sich, wie in Fig. 3 gezeigt, um ein Fräswerkzeug handeln, das relativ zur Montageunterlage 20 mit dem darauf fixierten Zwischenerzeugnis 10 bis 16 entlang einer Richtung x be­ wegt wird. Das spanabhebende Werkzeug 20 greift dabei in das Kunststoff­ material 15 ein und entfernt den Teil davon, der sich oberhalb einer Endhöhe h über der Montageunterlage 20 befindet. Durch den Materialabtrag erhält das Kunststoffmaterial 15 oberhalb der Bauelemente 11, 12, 13 eine definierte Oberfläche 19, die hochglatt ist und sich mit hoher Präzision planparallel zur Oberfläche 21 der Montageunterlage 20, damit parallel zur Grundfläche 17 des Zwischenerzeugnisses erstreckt. Planparallelität und Glattheit lassen sich dabei unabhängig voneinander nach Bedarf einstellen und regeln.In a subsequent process section, shown in FIG. 3, the upper side 18 of the plastic material 15 , which is initially uneven after the spraying and has elevations 16 , is planarized. The existing from intermediate film 10 , construction elements 11 , 12 , 13 and plastic material 15 intermediate certificate is first fixed to the assembly base 20 for this purpose. Appropriately, as indicated in Fig. 3, can be effected by a vacuum suction generated in the assembly base 20 , which sucks the intermediate product 10 to 16 through a hole system 22 against the assembly base 20 . The intermediate product 10 to 16 fixed in this way is fed to a cutting tool 20 . As shown in FIG. 3, it can be a milling tool that is moved in a direction x relative to the assembly base 20 with the intermediate product 10 to 16 fixed thereon. The cutting tool 20 engages in the plastic material 15 and removes the part of it that is above a final height h above the mounting base 20 . The removal of material gives the plastic material 15 above the components 11 , 12 , 13 a defined surface 19 which is highly smooth and which is plane-parallel to the surface 21 of the assembly base 20 with high precision, thus extending parallel to the base surface 17 of the intermediate product. Plane parallelism and smoothness can be set and controlled independently of each other as required.

Alternativ zum Aufbringen von Grundmaterial durch drucklosen Spritzguß ist es möglich, auf die auf der Basisfolie 10 befestigten Bauelemente 11, 12, 13 ein in Folienform vorliegendes Kunststoffmaterial 15 aufzubringen, das zum Zeitpunkt des Aufbringens weich ist oder erweicht wird. Es ergibt sich da­ nach ein Zwischenerzeugnis mit dem gleich prinzipiellen Aufbau wie das in Fig. 2 dargestellte. Jenem gleich weist es zunächst Erhebungen 16 über den Bauelementen 11, 12, 13 auf, die wie vorbeschriebenen mittels eines spanab­ hebenden Werkzeuges 20 entfernt werden.As an alternative to applying base material by pressureless injection molding, it is possible to apply to the components 11 , 12 , 13 fastened on the base film 10 a plastic material 15 which is in the form of a film and which is soft or softened at the time of application. The result is an intermediate product with the same basic structure as that shown in FIG. 2. At the same time, it first has elevations 16 above the components 11 , 12 , 13 , which are removed as described above by means of a cutting tool 20 .

Der Materialabtrag zur Erzeugung einer glatten Oberfläche 19 kann außer durch Fräsen auch durch Schleifen oder Hobeln oder eine Kombination aller Techniken erfolgen. Die Fixierung des Zwischenerzeugnisses auf der Monta­ geunterlage 20 kann desweiteren allgemein durch jede gängige Technik er­ folgen; außer durch Vakuumansaugung beispielsweise durch Verwendung von Haftfolien. Enthält der zu fertigende Träger nur ein einzelnes Bauele­ ment oder nur elektrisch nicht miteinander verbundene Bauelemente, kann nach dem Glätten der Oberfläche 19 die Entfernung der Basisfolie 10 vorge­ sehen sein. Die Basisfolie 10 kann in diesem Fall auch ganz entfallen.The material removal to produce a smooth surface 19 can take place in addition to milling, grinding or planing or a combination of all techniques. The fixation of the intermediate product on the mounting pad 20 can also generally follow it by any common technique; except by vacuum suction, for example by using adhesive films. If the carrier to be manufactured contains only a single component or only components that are not electrically connected, the removal of the base film 10 can be seen after smoothing the surface 19 . In this case, the base film 10 can also be omitted entirely.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines ein elektronisches Bauelement enthalten­ den Trägers, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - Bereitstellen einer Unterlage (20), die eine plane Oberfläche (21) auf­ weist,
  • - Positionieren wenigstens eines elektronischen Bauelementes (11, 12, 13) auf der Unterlage,
  • - Überdecken der Unterlage (20) mit einem fließfähigen Kunststoffma­ terial (15) so, daß das Bauelement (11, 12, 13) wenigstens teilweise eingebettet wird,
  • - Bearbeiten der Oberseite (18) des Kunststoffmaterials (15) derart, daß ein Träger mit planparallelen Oberflächen und vorbestimmter Dicke (h) entsteht.
1. A method for producing an electronic component contains the carrier, characterized by the following method steps:
  • Providing a base ( 20 ) which has a flat surface ( 21 ),
  • - positioning at least one electronic component ( 11 , 12 , 13 ) on the base,
  • - Covering the base ( 20 ) with a flowable plastic material ( 15 ) so that the component ( 11 , 12 , 13 ) is at least partially embedded,
  • - Processing the top ( 18 ) of the plastic material ( 15 ) such that a carrier with plane-parallel surfaces and a predetermined thickness (h) is formed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger eine fertige Chipkarte bildet.2. The method according to claim 1, characterized in that the Trä ger forms a finished chip card. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger ein Inlet zum Einbau in eine Chipkarte bildet.3. The method according to claim 1, characterized in that the Trä eng forms an inlet for installation in a chip card. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial (15) ein transparentes oder opakes Material ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the plastic material ( 15 ) is a transparent or opaque material. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fo­ lie (17) als Unterlage verwendet wird. 5. The method according to claim 1, characterized in that a fo lie ( 17 ) is used as a base. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger durch wenigstens eine weitere Folie abgedeckt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the Trä ger is covered by at least one further film. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Kunststoffmaterials (15) durch druckloses Spritzgie­ ßen oder durch Aufgießen erfolgt.7. The method according to claim 1, characterized in that the application of the plastic material ( 15 ) by pressureless injection molding or by pouring. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ arbeitung der Oberseite (18) nach Aushärten des Kunststoffmaterials (15) durch Fräsen, Schleifen oder andere mechanische Methoden er­ folgt.8. The method according to claim 1, characterized in that the processing of the top ( 18 ) after curing of the plastic material ( 15 ) by milling, grinding or other mechanical methods he follows. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ arbeitung der Oberseite (18) am noch nicht ausgehärteten Kunststoff­ material durch Kalandrieren oder eine vergleichbare Methode erfolgt.9. The method according to claim 1, characterized in that the processing of the top ( 18 ) on the not yet hardened plastic material is carried out by calendering or a comparable method.
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