DE19941637A1 - Chipkarte und Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte - Google Patents

Chipkarte und Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einem Kartenkörper, bestehend aus: DOLLAR A - mindestens einem eine Leiterbahnstruktur aufweisenden ersten elektronischen Bauelement und DOLLAR A - einem zweiten elektronischen Bauelement, wobei die Bauelemente an jeweiligen Kontaktanschlüssen derselben elektrisch miteinander verbunden sind, wobei DOLLAR A - zumindest die Kontaktflächen (3, 11) eines elektronischen Bauelements (1) aus einem ein thermoplastisches Basismaterial mit eingeschlossenen Metallpartikeln aufweisenden Leiterwerkstoff gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Chipkarte mit einem Kartenkörper bestehend aus:
  • - mindestens einem eine Leiterbahnstruktur aufweisendes ersten elektronisches Bauelement und
  • - einem zweiten elektronischen Bauelement, wobei die Bau­ elemente an jeweiligen Kontaktflächen derselben elek­ trisch miteinander verbunden sind.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte mit einem aus mehreren Schichten bestehenden Kartenkörper, wobei ein elektronisches Bauelement zur Ener­ gie- und Datenübertragung zwischen einem externen Gerät und einem in dem Kartenkörper integrierten Chip und vice versa auf eine Übertragerschicht aufgebracht wird zur Bildung eines Übertragermoduls.
Aus der DE 44 16 697 A1 ist eine Chipkarte mit einem Karten­ körper bekannt, die zwei elektronische Bauelemente aufweist, wobei ein erstes elektronisches Bauelement als Spule zur Energie- und Datenübertragung zwischen einem externen Gerät und einem als Chip in dem Kartenkörper ausgebildeten zweiten elektronischen Bauelement mit demselben elektrisch verbunden ist. Die Spule ist mittels Siebdrucken auf eine Übertrager­ schicht des Kartenkörpers aufgebracht und besteht aus einem elektrisch leitenden Material. Zur elektrischen Verbindung der Spule mit dem Chip ist ein elektrisch leitender Kleber vorgesehen.
Aus der DE 195 00 925 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte mit einem aus mehreren Schichten bestehenden Kartenkörper, wobei ein Übertragungselement zur Energie- und Datenübertragung zwischen einem externen Gerät und einem in dem Kartenkörper integrierten Chip und vice versa auf eine Übertragerschicht aufgebracht wird. Dieses Übertragungsele­ ment ist als Spule ausgebildet. Zur Kontaktierung der Spule mit dem Chip wird ein elektrisch leitender Kleber verwendet, der auf die jeweiligen Kontaktflächen der Spule bzw. des Chips aufgebracht wird.
Nachteilig an der bekannten Chipkarte bzw. dem bekannten Ver­ fahren zur Herstellung der Chipkarte ist, daß zur Kontaktie­ rung der betreffenden elektronischen Bauelemente ein elek­ trisch leitender Kleber erforderlich ist, wobei zu dem Auf­ trag ein zusätzlicher Prozeßschritt notwendig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Chip­ karte und ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte anzu­ geben, daß eine zuverlässige und zugleich vereinfachte Kon­ taktierung von mindestens zwei in der Chipkarte integrierten elektronischen Bauelementen gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Chipkarte in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kontaktflächen eines elektronischen Bauele­ ments aus einem ein thermoplastisches Basismaterial mit ein­ geschlossenen leitfähigen Partikeln aufweisenden Leiterwerk­ stoff gebildet sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Chipkarte besteht darin, daß die elektrisch zu kontaktierenden elektronischen Bauele­ menten bereits aufgrund der Zusammensetzung des Leiterwerk­ stoffs der Kontaktflächen in der Lage sind, ohne Zusatz von weiteren Materialien miteinander elektrisch kontaktiert wer­ den zu können. Grundgedanke der Erfindung ist es, zumindest die Kontaktflächen der elektronischen Bauelemente derart aus­ zubilden, daß durch Erwärmung derselben eine haftende elek­ trischen Verbindung zwischen den entsprechenden Kontaktflä­ chen ermöglicht wird. Ein zusätzlicher elektrisch leitender Kleber zur Verbindung der gegenüberliegenden Kontaktflächen der Bauelemente ist nicht erforderlich.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein elektronisches Bauelement als eine Spule ausgebildet, wobei das gesamte Bau­ element unter Bildung einer Leiterbahnstruktur aus demselben Leiterwerkstoff besteht. Auf diese Weise kann bereits mit dem Aufbringen der Spule auf eine Schicht des Kartenkörpers eine Übertragermodul geschaffen werden, mittels dessen eine Kon­ taktierung mit Kontaktflächen eines anderen Bauelements er­ möglicht wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Kontakt­ flächen des Übertragermoduls eine größere Dicke aufweisen als die Kontaktflächen des zu verbindenden zweiten elektronischen Bauelements, so daß die Kontaktflächen des zweiten elektroni­ schen Moduls nicht die elektrisch haftende Materialzusammen­ setzung aufweisen muß wie die Kontaktflächen des Übertrager­ moduls, sondern beispielsweise ausschließlich aus einem Me­ tallwerkstoff bestehen.
Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverisiertes oder in Flüssigkeit gelöstes thermoplastisches Kunststoffmaterial einerseits und leitfähige Partikel andererseits vermischt werden zur Bildung eines Leiterwerkstoffs, daß der Leiterwerkstoff mittels Sieb­ drucken oder mittels eines Dispensers auf die Übertrager­ schicht aufgebracht wird unter Bildung von Kontaktflächen und daß Kontaktflächen des Chips derart positioniert werden, daß sie in Bezug auf die Kontaktflächen des Übertragermoduls zur Anlage kommen und unter Einwirkung von Hitze und Druck elek­ trisch und mechanisch mit den Kontaktflächen verbunden wer­ den.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ein Prozeßschritt wegfällt, nämlich das Auftragen eines haftenden elektrisch leitenden Klebers. Vorteilhaft kann die ohnehin beim Laminieren des Kartenkörpers eingebrachte Wärme­ zufuhr dazu genutzt werden, den Leiterwerkstoff an den Kon­ taktflächen zu erweichen, so daß eine innige und feste Ver­ bindung zwischen den gegenüberliegenden Kontaktflächen ge­ schaffen wird.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt während des Laminierprozesses eine kurzzeitige und punktuell auf die Kon­ taktflächen gerichtete Einbringung einer gegenüber der Lami­ nationstemperatur erhöhten Kontakiertemperatur.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens liegt die Kontaktie­ rungstemperatur in einem Bereich zwischen 160°C und 200°C. Vorteilhaft beträgt die Einwirkungsdauer der Kontaktie­ rungstemperatur ca. eine Sekunde.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Übertragermodul und
Fig. 2 ein Querschnitt durch eine Chipkarte.
In Fig. 1 ist ein Übertragermodul 1 als erstes elektroni­ sches Bauelement dargestellt, bestehend aus einer Spule mit Windungen 2 und an den Enden der Windungen 2 angeordneten verbreiterten Kontaktflächen 3, wobei die Spule auf eine Übertragerschicht 4 aufgebracht ist. Das Übertragermodul 1 kann als Halbzeug bereitgestellt sein und dann zusammen mit anderen Schichten eines Kartenkörpers 5 zur Bildung einer Chipkarte zusammengefügt werden.
Die Spule 1 bildet mit den Windungen 2 und den Kontaktflächen 3 eine Leiterbahnstruktur, die vorzugsweise mittels Siebdruc­ ken auf die aus einem Kunststoff bestehenden Übertrager­ schicht 4 aufgebracht ist. Die Windungen 2 und die Kontakt­ flächen 3 bestehen aus einem Leiterwerkstoff, der sich aus einem thermoplastischen Basismaterial und einem Metallwerk­ stoff zusammensetzt. Der Metallwerkstoff kann einen Volumen­ anteil von 45% bis 65%, vorzugsweise einen Anteil von 60% Silber, an dem Gesamtvolumen betragen. Das thermoplastische Basismaterial kann beispielsweise aus einem Acrylat, einem Polymid oder einem Polyurethan bestehen.
Alternativ zu dem Metallwerkstoff kann der Leiterwerkstoff auch andere leitfähige Partikel aufweisen, beispielsweise Kohlenstoffpartikel.
In Fig. 2 ist ein Kartenaufbau 5 bestehend aus mehreren durch Lamination miteinander verbundenen Schichten darge­ stellt, worunter sich in einem mittleren Bereich die Übertra­ gerschicht 4 mit den Leiterbahnen 2 befindet. Oberhalb der­ selben ist eine abdeckende Schicht a mit zu den Kontaktflä­ chen 3 der Spule 1 korrespondierenden Aussparungen angeord­ net, so daß sich die Kontaktflächen 3 bündig zu der Oberseite der abdeckende Schicht a erstrecken.
Ein so gebildeter Kartenkörper 6 weist eine Ausnehmung 7 auf zum Implantieren eines Chipmoduls 8. Das Chipmodul 8 weist eine Trägerschicht 9 mit äußeren Kontakten auf zum kontaktbe­ hafteten Betrieb der Chipkarte. Ferner weist das Chipmodul 8 einen nicht dargestellten Chip auf, der mittels einzelner Drähte mit einer Kontaktschiene 10 verbunden ist. Die Kon­ taktschiene 10 erstreckt sich parallel zur Trägerschicht 9 von einem mittleren Bereich, in dem eine den Chip schützende Vergußmasse 13 angeordnet ist, in einen äußeren Bereich, in dem Kontaktflächen 11 des Chipmoduls 8 angeordnet sind. Zwi­ schen der Kontaktschiene 10 und den äußeren Kontakten des Chipmoduls 8 ist eine elektrisch leitende Verbindung vorgese­ hen, nicht dargestellt. Die Kontaktschiene 10 kann aus einem metallischen Material oder - wie nach einer ersten Ausfüh­ rungsform gemäß der Zusammensetzung der Kontaktflächen 11 - aus einem mit dem Leiterwerkstoff der Kontaktflächen 3 über­ einstimmenden Leiterwerkstoff bestehen.
Alternativ können sowohl die Kontaktschiene 10 als auch die Kontaktflächen 11 aus demselben thermoplastischen Material aufweisenden Leiterwerkstoff bestehen.
Zur Kontaktierung des Chipmoduls 8 mit der Spule 1 wird das Chipmodul 8 auf eine Anlageschulter 12 des laminierten Kar­ tenaufbaus 5 gesetzt, wobei die Kontaktflächen 11 des Chipmo­ duls 8 unmittelbar auf den korrespondierenden Kontaktflächen 3 der Spule 1 zur Anlage kommen. Durch nachfolgende punktuell auf die Anschlußstellen gerichtete Wärme- und gegebenenfalls Druckeinwirkung erweicht der Leiterwerkstoff der Kontaktflä­ chen 3, 11, so daß eine innige und feste Verbindung zwischen den Kontaktflächen 3, 11 hergestellt wird. Die dabei erzeugte Kontaktierungstemperatur entspricht der Erweichungstemperatur des Leiterwerkstoffs und kann in einem Bereich von 150°C bis 200°C liegen.
Vorzugsweise ist die Kontaktierungstemperatur höher als die Laminierungstemperatur, so daß nach einem weiteren Ausfüh­ rungsbeispiel die Kontaktierung der Kontaktflächen 3, 11 in den Laminierungsprozeß integriert werden kann und damit par­ allel zur Laminierung erfolgt.
Die Erfindung erfaßt jegliches elektronisches Bauelement auf der Chipkarte, wie beispielsweise Batterien, Schalter, Dis­ plays. Dioden etc.

Claims (10)

1. Chipkarte mit einem Kartenkörper bestehend aus:
  • - mindestens einem eine Leiterbahnstruktur aufweisendes ersten elektronisches Bauelement und
  • - einem zweiten elektronischen Bauelement, wobei die Bau­ elemente an jeweiligen Kontaktanschlüssen derselben elektrisch miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet,
  • - daß zumindest die Kontaktflächen (3, 11) eines elektro­ nischen Bauelements (1) aus einem ein thermoplastisches Basismaterial mit eingeschlossenen leitfähigen Parti­ keln aufweisenden Leiterwerkstoff gebildet sind.
2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der leitfähigen Partikel an dem Gesamtvolumen des Leiterwerkstoffs in einem Bereich von 40% bis 90% liegt.
3. Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Basismaterial aus einem Acrylat und/oder einem Polymid und/oder einem Polyurethan be­ steht.
4. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste elektronische Bauelement als Übertragermodul (1) mit einer Leiterbahnstruktur (2, 3) ausgebildet ist, das zur Energie- und Datenübertragung zwischen einem externen Gerät und dem als Chip ausgebil­ deten zweiten elektronischen Bauelement (11) dient.
5. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Übertragermodul als Spule (1) aus­ gebildet ist, die auf einer Übertragerschicht (4) ange­ ordnet ist, und daß die Leiterbahnstruktur (2) aus dem­ selben Leiterwerkstoff besteht wie die Kontaktflächen (3).
6. Chipkarte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (1) auf die Übertragerschicht (4) aufgedruckt ist.
7. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktflächen (3) des Übertrager­ moduls (1) eine größere Dicke aufweisen als die Kontakt­ flächen (11) des anderen elektronischen Bauelements (8) und daß die Kontaktflächen (11) des anderen elektroni­ schen Bauelements (8) aus einem Metallwerkstoff bestehen.
8. Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte mit einem aus mehreren Schichten bestehenden Kartenkörper, wobei ein elektronisches Bauelement zur Energie- und Datenübertra­ gung zwischen einem externen Gerät und einem in dem Kar­ tenkörper integrierten Chip und vice versa auf eine Über­ tragerschicht aufgebracht wird zur Bildung eines Übertra­ germoduls, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein pulverisiertes oder in Flüssigkeit gelöstes thermoplastisches Kunststoffmaterial einerseits und leitfähige Partikel andererseits vermischt werden zur Bildung eines Leiterwerkstoffs,
  • - daß der Leiterwerkstoff mittels Siebdrucken oder mit­ tels eines Dispensers auf die Übertragerschicht (4) aufgebracht wird unter Bildung von Kontaktflächen (3) und
  • - daß Kontaktflächen (11) des Chips derart positioniert werden, daß sie in Bezug auf die Kontaktflächen (3) des Übertragermoduls (1) zur Anlage kommen und unter Ein­ wirkung von Hitze und Druck elektrisch und mechanisch mit den Kontaktflächen (3) verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung der gegenüberliegenden Kon­ taktflächen (3, 11) vor einer Lamination der Schichten (5) bei einer Kontaktierungstemperatur erfolgt, die größer ist als die Laminierungstemperatur.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung der gegenüberliegenden Kon­ taktflächen (3, 11) gleichzeitig mit einer Lamination der Schichten (5) bei einer Kontaktierungstemperatur erfolgt, die größer ist als die Laminierungstemperatur.
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