DE202007013680U1

DE202007013680U1 - Vorrichtung zur Herstellung einer Chipkarte

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Publication number: DE202007013680U1
Application number: DE200720013680
Authority: DE
Original assignee: RUHLAMAT AUTOMATISIERUNGSTECHN; RUHLAMAT AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: Ruhlamat GmbH
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2017-07-03

Abstract

Chipkarte, umfassend ein Chipmodul (3) mit mindestens einer Kontaktierungsfläche (4.1, 4.2) und ein Substrat (1), wobei das Chipmodul (3) in eine Aufnahmeposition (6) des Substrats (1) einsetzbar ist, wobei mittels eines von einer Drahtführungseinheit führbaren und zuführbaren Drahtleiters (5) für zumindest eine der Kontaktierungsflächen (4.1, 4.2) jeweils eine Kontaktierungsöse herstellbar ist, indem ein erster Abschnitt (7) des Drahtleiters (5) auf einer Oberfläche des Substrats (1) außerhalb der Aufnahmeposition (6) fixierbar ist, wobei ein dem ersten Abschnitt (7) benachbarter zweiter Abschnitt (8) des Drahtleiters (5) so führbar ist, dass er zusammen mit der Oberfläche und aus dieser herausragend die Kontaktierungsöse bildet, wobei ein sich anschließender dritter Abschnitt (9) des Drahtleiters (5) auf der Oberfläche außerhalb der Aufnahmeposition (6) fixierbar ist und wobei der zweite Abschnitt (8) zur Kontaktierungsfläche (4.1, 4.2) herum biegbar und elektrisch damit verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Chipkarte. Dokumente wie Passe, Personaldokumente und Identitätskarten, besonders in den Formaten ID-1, ID-2 und ID-3, werden häufig mit RFID-Systemen gemäß der Spezifikation ICAO 9303 ausgerüstet. Normalerweise wird ein RFID-Transponder mit einer Antennenspule für diesen Zweck eingesetzt. Die Antennenspule kann durch Ätzen einer Kupfer- oder Aluminiumfolie, durch Siebdruck oder durch Tintenstrahldruck mit elektrisch leitfähigen Pasten hergestellt werden. Alternativ dazu werden dünne lackisolierte Kupferdrähte mit 30 μm bis 150 μm Dicke auf der inneren Lage eines Substrats verlegt. Ein Chipmodul wird auf der inneren Lage oder in einer Ausnehmung der inneren Lage angeordnet und die Drahtenden mit dem Chipmodul elektrisch verbunden.
Die europäische Patentschrift EP 0 880 754 B1 offenbart ein Verfahren zur Kontaktierung eines Drahtleiters während der Herstellung einer Transpondereinheit, die auf einem Substrat angeordnet ist und eine Drahtspule umfasst, wobei in einer ersten Phase der Drahtleiter über einen Anschlusspunkt oder einen den Anschlusspunkt aufnehmenden Bereich hinweg geführt wird, wobei der Drahtleiter auf dem Substrat bezüglich des Anschlusspunktes oder des Bereiches, der dem Anschlusspunkt zugeordnet ist, fixiert wird; und wobei in einer zweiten Phase eine Verbindung des Drahtleiters zum Anschlusspunkt mit einem Verbindungsinstrument hergestellt wird und der Drahtleiter verbunden wird, während er auf dem Substrat fixiert ist und sich parallel zur Oberflächenebene der Windungen der Drahtspule erstreckt. Das Problem mit dieser und anderen bekannten Techniken ist, dass elektrische Verbindungen in Chipkarten in Folge von Biegen und Verwinden mechanischen Belastungen unterliegen und daher fehleranfällig sind. Bei Kreditkarten, die gewöhnlich nach zwei Jahren ersetzt werden, ist dies eher ein untergeordnetes Problem. Bei Pässen und Personaldokumenten, die etwa zehn Jahre halten sollen, ist es jedoch ein bedeutender Nachteil.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Chipkarte mit dauerhaft haltbaren elektrischen Kontakten und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Chipkarte anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Chipkarte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 22.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Chipkarte umfasst ein Chipmodul mit mindestens einer Kontaktierungsfläche und ein Substrat, wobei das Chipmodul in einer Aufnahmeposition des Substrats anordenbar ist. Zumindest für eine der Kontaktierungsflächen wird jeweils eine Kontaktierungsöse aus einem Drahtleiter gebildet, der von einer Drahtführungseinheit zugeführt wird. Die Kontaktierungsöse wird gebildet, indem ein erster Abschnitt des Drahtleiters außerhalb der Aufnahmeposition auf einer Oberfläche des Substrats angeheftet wird. Ein dem ersten Abschnitt benachbarter zweiter Abschnitt des Drahtleiters wird so geführt, dass er die Kontaktierungsöse zusammen mit der Oberfläche und aus dieser herausragend bildet, insbesondere etwa rechtwinklig herausragend. Ein sich anschließender dritter Abschnitt des Drahtleiters wird außerhalb der Aufnahmeposition an der Oberfläche angeheftet, so dass die Kontaktierungsöse geschlossen wird. Das Chipmodul wird in die Aufnahmeposition eingesetzt, der zweite Abschnitt zur Kontaktierungsfläche herum gebogen und elektrisch damit verbunden. In Folge der Form der Kontaktierungsöse ist der Drahtleiter in der Nähe der Kontaktierungsfläche gebogen anstatt gerade, so dass sich eine Zugentlastung ergibt und in der Folge Biegen und Verwinden der Chipkarte oder auf die Chipkarte einwirkende Temperaturänderungen die Kontakte mechanisch weniger belasten als bei einem geraden Drahtleiter. Ein anderer Vorteil ist, dass das Chipmodul nicht unbedingt vor der Verdrahtung eingesetzt werden muss. Bei herkömmlichen Verfahren zur Kontaktierung von RFID-Chips in Chipkarten muss das Chipmodul eingesetzt werden, bevor der Drahtleiter zur Bildung einer Antennenspule befestigt und kontaktiert wird, weil er gerade über die Kontaktierungsbereiche geführt wird. Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte kann das Chipmodul nach der Erstellung der Kontaktierungsösen und bevor diese umgebogen werden, eingesetzt werden, da die Aufnahmeposition zu diesem Zeitpunkt in Folge des Umstands, dass der erste und der zweite Abschnitt des Drahtleiters außerhalb der Aufnahmeposition angeheftet sind, frei und zugänglich ist. Der Hauptvorteil ist hierbei, dass die Drahtleiter, insbesondere wenn sie als Antennenspule benutzt werden, vor dem Einsetzen des Chipmoduls optisch und elektrisch getestet werden können. Falls die Drahtleiter den Test nicht bestehen, kann das Substrat mit den Drahtleitern ohne eingesetzten Chip verworfen werden. Im Gegensatz dazu können die Drahtleiter oder Antennenspulen einer Chipkarte, die mit einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde, erst dann getestet werden, wenn das Chipmodul bereits eingesetzt und kontaktiert ist. Im Falle des Versagens im Test muss die gesamte Chipkarte mit dem eingesetzten Chipmodul verworfen werden, was höhere Kosten verursacht als bei der erfindungsgemäßen Chipkarte. Chipmodule zur Verwendung in Reisepassen gemäß der ICAO 9303 enthalten besonders große integrierte Schaltkreise mit EEPROM Kapazitäten von mindestens 64 kBit und sind sehr viel teurer als die Substrate und Antennenspulen. Auch bei der erfindungsgemäßen Chipkarte kann das Chipmodul vor der Verdrahtung eingesetzt werden.
Der Begriff Chipmodul kann sich auch auf einen so genannten Interposer beziehen, wobei es sich um einen auf einer dünnen Folie angeordneten Chip mit zwei Kontaktierungsflächen handelt, wobei der Chip durch Flip-Chip-Kontaktierung, Drahtbondtechnik oder eine andere Kontaktierungstechnik, befestigt wird. Das Chipmodul kann ein RFID-Modul sein. Insbesondere in diesem Fall weist das Chipmodul zwei Kontaktierungsflächen zur Kontaktierung eines Drahtleiters in der Form einer Antennenspule auf. Die Chipkarte kann als Reisepass, Identitätskarte oder anderweitiges Identitätsdokument benutzt werden. Es können weitere Schritte, beispielsweise Laminierungsschritte erforderlich sein, um die Chipkarte fertig zu stellen.
Die Antennenspule kann um die Aufnahmeposition herum angeordnet sein. In diesem Fall weist der Drahtleiter eine Überkreuzung auf. In einer weiteren Ausführungsform ist die Antennenspule so angeordnet, dass ein Teil davon die Aufnahmepositionen durchquert. In diesem Fall wird das Chipmodul über diesem Teil eingesetzt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass eine Überkreuzung der Drahtleiter vermieden werden kann, so dass die erforderliche Bauhöhe sich verringert. Außerdem muss in diesem Fall der Drahtleiter nicht unbedingt isoliert sein. Eine geringfügig größere Bauhöhe ergibt sich jedoch im Bereich des Chipmoduls in Folge des darunter verlaufenden Drahtleiters.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die hervorspringende Form des zweiten Abschnitts durch entsprechendes Anheben und Absenken der Drahtführungseinheit und durch Variation einer Vorschubgeschwindigkeit des Drahtleiters erreicht. Zu diesem Zweck muss die Drahtführungseinheit in Richtung einer Normalen zur Oberfläche beweglich ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Form des zweiten Abschnitts bestimmt, indem er mit Hilfe der Drahtführungseinheit um ein Hilfswerkzeug herum geführt wird, das die Form der Kontaktierungsöse bestimmt. Das Hilfswerkzeug, z. B. in der Art eines Stiftes, muss in einer Position zwischen der Oberfläche und dem zweiten Abschnitt platzierbar und aus dieser Position entfernbar ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die Kontaktierungsöse beispielsweise Omega-förmig gestaltet sein, woraus sich eine besonders gute Zugentlastung ergibt.
Die Drahtführungseinheit kann in eine Ultraschallsonotrode integriert sein. Die Ultraschallsonotrode kann Energie zur Befestigung des ersten und des dritten Abschnitts auf der Oberfläche zur Verfügung stellen. Andere Teile des Drahtleiters können ebenso mit Hilfe der Ultraschallsonotrode befestigt werden. Beim Verlegen einer Antennenspule wird diese gewöhnlich zumindest teilweise in die Oberfläche eingebettet, in dem das Substrat mittels Ultraschallenergie erweicht wird.
Zu diesem Zweck kann eine thermoplastische Folie als Substrat verwendet werden.
Vorzugsweise wird der zweite Abschnitt so geführt, dass sich eine Kontaktierungsöse ergibt, die maximal 2 mm von der Oberfläche absteht. Der Überstand kann jedoch auch auf einige Zehntel Millimeter begrenzt sein.
Der Begriff Aufnahmeposition kann denjenigen Ort auf dem Substrat bezeichnen, wo das Chipmodul installiert werden soll, ohne dass ein struktureller Unterschied zum Rest des Substrats besteht. Das Chipmodul kann in diesem Fall vor oder nach der Verdrahtung auf dem Substrat befestigt werden. Diese Ausführungsform wird bevorzugt bei Chipmodulen angewandt, die nicht dicker als 150 μm, bevorzugt weniger als 100 μm, besonders bevorzugt weniger 80 μm sind. In einer anderen Ausführungsform kann die Aufnahmeposition als eine Ausnehmung im Substrat gebildet sein, sowohl in der Form einer Vertiefung als auch eines Durchbruchs.
Der Drahtleiter kann ein lackisolierter Kupferdraht sein. Abhängig von der Technik, die zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktierungsöse mit der Kontaktierungsfläche angewandt wird, kann es erforderlich sein, dass der Lack vor der Kontaktierung vom entsprechenden Teil des Drahtleiters entfernt wird. Bei einigen anderen Techniken kann auf die Entfernung des Lacks verzichtet werden. Die Kontaktierungstechnik kann eine der Techniken aus der Gruppe Thermobonden, Ultraschallschweißen, Löten, Laserlöten, Laserschweißen, Kleben oder Crimpen sein. Das Biegen und Kontaktieren kann ebenfalls mittels der Ultraschallsonotrode ausgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine weitere Folie auf zumindest einer der beiden Oberflächen des Substrats angeordnet werden, insbesondere eine weitere thermoplastische Folie. Besonders wenn die Aufnahmeposition als ein Durchbruch ausgebildet ist, kann eine zusätzliche Folie unterhalb des Substrats zum Abstützen des Chipmoduls angeordnet sein. Eine andere zusätzliche Folie kann nach dem Verdrahten und Kontaktieren auf dem Chipmodul ange ordnet werden, auch für den Fall, dass die Aufnahmeposition keine Ausnehmung ist. Die zusätzliche Folie, die oberhalb des Chipmoduls angeordnet wird, kann eine Ausnehmung zur Umhüllung des Chipmoduls aufweisen. Ebenso kann sie eine Erweichungstemperatur aufweisen, die niedriger ist, als eine Erweichungstemperatur des Substrats. Das Substrat und die zusätzlichen Folien können zueinander ausgerichtet und mittels Wärmedruck oder Energie aus der Ultraschallsonotrode an zumindest zwei Stellen aneinandergeheftet werden, um die Handhabung der Chipkarte ohne Beeinträchtigung der Kontaktstellen zu erleichtern.
Das Substrat kann allein oder als eines aus einer Vielzahl von Segmenten eines Mehrfachnutzens bearbeitet werden. Die Segmente können nacheinander durch eine erfindungsgemäße Anordnung bearbeitet werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können mindestens zwei der Segmente simultan durch eine jeweilige Vorrichtung bearbeitet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Chipkarte in der Form eines aus einer Vielzahl von Segmenten eines Mehrfachnutzens, wobei die Chipkarte ein Chipmodul und eine um das Chipmodul herum angeordnete Antennenspule umfasst und durch ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik hergestellt wird,
2 eine Detailansicht eines Ausschnitts der Chipkarte aus 1, wobei die Chipkarte durch ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik hergestellt wird,
3 eine Schnittansicht der Chipkarte aus 2 in der Schnittebene A-B, wobei die Chipkarte durch ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik hergestellt wird,
4 eine Detailansicht einer der in 2 gezeigten ähnelnden, jedoch erfindungsgemäßen Chipkarte, wobei eine Antennenspule auf dem Substrat angeheftet, aber noch nicht mit dem Chipmodul elektrisch verbunden ist,
5 eine Schnittansicht der Chipkarte aus 4 in der Schnittebene C-D,
6 eine Ansicht der Chipkarte aus 4, wobei die Kontaktierungsösen der Antennenspule zu den Kontaktierungsflächen des Chipmoduls umgebogen sind und die Kontaktierungsösen einer Glockenkurve ähneln,
7 eine Ansicht der Chipkarte aus 4, wobei die Kontaktierungsösen der Antennenspule zu den Kontaktierungsflächen des Chipmoduls umgebogen sind und die Kontaktierungsösen die Form eines Omega aufweisen,
8 eine Schnittansicht der Chipkarte aus 4 in der Schnittebene E-F, wobei die Kontaktierungsöse die Form einer Glockenkurve aufweist,
9 eine Schnittansicht der Chipkarte aus 4 in der Schnittebene E-F mit einem Hilfswerkzeug zum Formen der Kontaktierungsöse, wobei die Kontaktierungsöse die Form einer Glockenkurve aufweist,
10 eine Draufsicht auf eine Chipkarte, wobei die Chipkarte ein Chipmodul und eine Antennenspule umfasst, die zumindest teilweise unterhalb des Chipmoduls angeordnet ist, und
11 eine Schnittansicht der Chipkarte aus 10 in der Schnittebene G-H.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 ist eine Draufsicht auf ein Substrat 1 einer Chipkarte, die eines aus einer Vielzahl von Segmenten eines Mehrfachnutzens 2 ist. Die Chipkarte umfasst ein Chipmodul 3 mit zwei Kontaktierungsflächen 4.1, 4.2 und einen Drahtleiter 5 in der Form einer Antennenspule, die um das Chipmodul 3 herum angeordnet ist.
Der Drahtleiter 5 wird mittels eines Verfahrens gemäß dem Stand der Technik verlegt, befestigt und kontaktiert. Das Chipmodul 3 wird auf dem Substrat 1 in einer Aufnahmeposition 6 angeordnet, die als eine Ausnehmung im Substrat 1 ausgebildet sein kann. Für die Herstellung der Chipkarte wird das Substrat 1, welches auch im Einfachnutzenformat vorliegen kann, auf einem Werktisch platziert. Das Chipmodul 3 wird in der Aufnahmeposition 6 mit den Kontaktierungsflächen 4.1, 4.2 nach oben angeordnet. Wenn die Aufnahmeposition 6 eine Ausnehmung in der Form eines Durchbruchs ist, kann das Chipmodul 3 von unten durch Vakuum oder durch Befestigung auf einer unterhalb des Substrats 1 angeordneten zusätzlichen Folie (nicht gezeigt) fixiert werden.
Der Drahtleiter 5 wird mit Hilfe einer Ultraschallsonotrode (nicht gezeigt) auf einer Oberfläche des Substrats 1 befestigt oder zumindest teilweise dort eingebettet. Das Substrat 1 ist für gewöhnlich eine thermoplastische Folie. Der Drahtleiter 5 kann ein lackisolierter Kupferdraht sein. Die Ultraschallsonotrode umfasst eine Drahtführungseinheit zum Zuführen und Führen des Drahtleiters 5.
2 ist eine detailliertere Ansicht eines Ausschnitts der Chipkarte aus 1 mit dem Chipmodul 3 und den Kontaktierungsflächen 4.1, 4.2, wobei das Chipmodul 3 aus einem integrierten Schaltkreis 10 gebildet ist, der in einer Chipeinbettungsmasse 11 eingeschlossen ist.
Um den Drahtleiter 5 auf dem Substrat 1 zu verlegen und ihn mit der Kontaktierungsfläche 4.1 zu verbinden, wird ein erster Abschnitt 7 des Drahtleiters 5 außerhalb der Aufnahmeposition 6, d. h. in x-Richtung verschoben, an der Oberfläche angeheftet. Ein dem ersten Abschnitt 7 benachbarter zweiter Abschnitt 8 wird über die Kontaktierungsfläche 4.1 geführt und ein sich anschließender dritter Abschnitt 9 wird wiederum an der Oberfläche hinter der Kontaktierungsfläche 4.1 angeheftet. Der Drahtleiter 5 kann dann in dem Substrat 1 eingebettet werden, um eine Antennenspule zu bilden. Das Ende des Drahtleiters 5 wird die Windungen der Antennenspule kreuzend geführt, um es in gleicher Weise mit der anderen Kontaktierungsfläche 4.2 zu verbinden. Schließlich wird der Drahtleiter 5 hinter der Kontaktierungsfläche 4.2 abgeschnitten oder eingekerbt und abgerissen. Die zweiten Abschnitte 8 werden elektrisch mit den jeweiligen Kontaktierungsflächen 4.1 und 4.2 verbunden. Auf den beschriebenen Vorgang folgen für gewöhnlich Laminierungsschritte.
3 ist eine Schnittansicht der Chipkarte aus 2 in der Schnittebene A-B. Die Aufnahmeposition 6 ist eine Ausnehmung im Substrat 1 in der Form eines Durchbruchs. Das Chipmodul 3 wird durch eine zusätzliche Folie 12.1, die auf seiner Rückseite befestigt und zumindest lose am Substrat 1 fixiert ist, gehalten. Beide 2 und 3 zeigen eine Chipkarte, die mit einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik hergestellt wird.
4 ist eine detaillierte Ansicht einer Chipkarte ähnlich der in 2 gezeigten. Im Gegensatz dazu zeigt sie einen Zwischenschritt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Chipkarte. Anders als bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik wird zum Verlegen des Drahtleiters 5 auf dem Substrat 1 und zum Kontaktieren zur Kontaktierungsfläche 4.1 der erste Abschnitt 7 des Draht leiters 5 auf der Oberfläche des Substrats 1 außerhalb der Aufnahmeposition 6 zusätzlich in y-Richtung verschoben angeheftet. Der dem ersten Abschnitt 7 benachbarte zweite Abschnitt 8 wird so geführt, dass er zusammen mit der Oberfläche und in z-Richtung daraus herausragend eine Kontaktierungsöse bildet. Dies wird aus 5 deutlich, die eine Schnittansicht der Chipkarte aus 4 in der Schnittebene C-D zeigt. Der dritte Abschnitt 9 wird wiederum an der Oberfläche außerhalb der Aufnahmeposition 6 und zusätzlich in y-Richtung verschoben angeheftet, um die Kontaktierungsöse zu schließen. Auf diese Weise wird die Aufnahmeposition 6 so freigehalten, dass das Chipmodul 3 ebenso nach der Erstellung der Kontaktierungsöse wie auch vorher eingesetzt werden kann. Der Drahtleiter 5 kann anschließend in das Substrat eingebettet werden, um die Antennenspule zu bilden. Das Ende des Drahtleiters 5 wird die Windungen der Antennenspule überkreuzend geführt, um schließlich mit einer gleichartig gebildeten Kontaktierungsöse für die Kontaktierungsfläche 4.2 versehen zu werden. Schließlich wird der Drahtleiter 5 hinter der Kontaktierungsfläche 4.2 abgeschnitten oder eingekerbt und abgerissen. Nach dem Einsetzen des Chipmoduls 3 werden die zweiten Abschnitte 8 zu den Kontaktierungsflächen 4.1, 4.2 herum gebogen und elektrisch damit verbunden. Dem beschriebenen Vorgang folgen für gewöhnlich Laminierungsschritte. Im gezeigten Beispiel ist die Aufnahmeposition 6 eine Ausnehmung im Substrat 1 in der Art eines Durchbruchs. Das Chipmodul 3 wird mit einer zusätzlichen Folie 12.1, die auf seiner Rückseite befestigt und zumindest lose mit dem Substrat 1 verbunden ist, gehalten. Die Aufnahmeposition 6 kann ebenso die Form einer Vertiefung aufweisen. Der Begriff Aufnahmeposition 6 kann sich auch auf den Ort im Substrat 1 beziehen, wo das Chipmodul 3 angeordnet werden soll, ohne dass ein struktureller Unterschied zum Rest des Substrats 1 besteht. In diesen Fallen muss nicht unbedingt eine zusätzliche Folie 12.1 angeordnet sein. Die Einbettung des Drahtleiters 5 im Bereich der Antennenspule kann auch tiefer oder flacher als in der Figur gezeigt ausführt werden.
6 ist eine Ansicht der Chipkarte aus 4 in einem nachfolgenden Herstellungsschritt. Die Kontaktierungsösen bzw. die zweiten Abschnitte 8 sind zu den Kontaktierungsflächen 4.1, 4.2 des Chipmoduls 3 herum gebogen und elekt risch damit verbunden. Die zweiten Abschnitte 8 weisen jeweils die Form einer Glockenkurve auf. Diese Form kann durch entsprechendes Anheben und Absenken der Drahtführungseinheit und durch Variation einer Zuführungsrate des Drahtleiters 5 erreicht werden, während die Kontaktierungsöse in dem in 4 gezeigten Stadium erstellt wird.
7 ist eine andere Ansicht der Chipkarte aus 4, wobei die Kontaktierungsösen bzw. die zweiten Abschnitte 8 zu den Kontaktierungsflächen 4.1, 4.2 des Chipmoduls 3 herum gebogen sind. In diesem Fall weisen die zweiten Abschnitte 8 eine Omegaform auf, so dass sich eine noch bessere Zugentlastung ergibt. Diese Form wird durch entsprechendes Anheben und Absenken der Drahtführungseinheit, durch Variation einer Vorschubgeschwindigkeit des Drahtleiters 5 und durch Führen des Drahtleiters 5 um ein stiftförmiges Hilfswerkzeug herum, das in 9 gezeigt wird, erzielt.
Die Formgebung der Kontaktierungsösen in Form von Glockenkurven, wie sie in 6 gezeigt ist, kann auch durch ein Hilfswerkzeug unterstützt werden.
8 ist eine Schnittansicht der Chipkarte aus den 4, 5 und 6 in der Schnittebene E-F, die in 4 gezeigt ist. Die Kontaktierungsöse bzw. der zweite Abschnitt 8 weisen die Form einer Glockenkurve auf.
9 zeigt eine andere Schnittansicht der Chipkarte aus den 4 und 5 in der Schnittebene E-F. Die Kontaktierungsöse bzw. der zweite Abschnitt 8 wird durch entsprechendes Anheben und Absenken der Drahtführungseinheit durch Variation einer Vorschubgeschwindigkeit des Drahtleiters 5 und durch Führen des Drahtleiters 5 um das stiftförmige Hilfswerkzeug 13 herum geformt, wobei das Hilfswerkzeug 13 so wie in der Figur gezeigt in einer Position zwischen der Oberfläche des Substrats 1 und dem zweiten Abschnitt 2 platziert und aus dieser Position entfernt werden kann, sobald die Kontaktierungsöse geformt ist.
Die in den 6, 7, 8 und 9 gezeigten Formen des zweiten Abschnitts 8 sind beispielhaft aus einer Vielzahl möglicher Formen, die der zweite Abschnitt 8 annehmen kann, ausgewählt. Die Form des zweiten Abschnitts 8 kann durch die Form des Hilfswerkzeugs 13, durch die Vorschubgeschwindigkeit oder durch die Art und Weise der Führung der Drahtführungseinheit beeinflusst werden.
10 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Chipkarte. Die Kontaktierungsösen werden im Wesentlichen auf ähnliche Weise erstellt wie in den vorangegangenen Figuren. Im Unterschied dazu wird jedoch der Drahtleiter 5 zur Bildung der Antennenspule teilweise unterhalb des Chipmoduls 3 über die Aufnahmeposition 6 hinweg anstatt darum herum geführt, und zwar, bevor das Chipmodul 3 eingesetzt wird. Diese Art der Ausführung kann bei der erfindungsgemäßen Chipkarte erreicht werden, da die Verfahren gemäß dem Stand der Technik erfordern, dass das Chipmodul 3 vor der Verdrahtung eingesetzt ist. Die gezeigte Anordnung des Chipmoduls 3 ermöglicht die Vermeidung von Überkreuzungen beim Verlegen des Drahtleiters 5.
11 ist eine Schnittansicht der Chipkarte aus 10 in der Schnittebene G-H. Das Chipmodul 3 kann mittels eines Haftvermittlers oder durch Ultraschallenergie und Druck befestigt werden. Eine zusätzliche Folie 12.2 wird auf der mit dem Chipmodul 3 versehenen Seite des Substrats 1 angeordnet. Diese zusätzliche Folie 12.2 weist eine Ausnehmung 14 zur Ummantelung des Chipmoduls 3 auf.
Die zusätzliche Folie 12.2 auf der mit dem Chipmodul 3 versehenen Seite des Substrats 1 kann in allen gezeigten Ausführungsformen angeordnet werden. Anstatt der Ausnehmung 14 kann sie eine Erweichungstemperatur aufweisen, die niedriger ist als eine Erweichungstemperatur des Substrats 1, so dass eine gute Einbettung des Chipmoduls 3 während eines nachfolgenden Laminierungsschrittes erreicht und eine anderenfalls erforderliche akkurate Ausrichtung der zusätzlichen Folie 12.2 und des Substrats 1 vermieden wird.
Auf der erfindungsgemäßen Chipkarte können auch Chipmodule 3 angeordnet werden, die weniger oder mehr als zwei Kontaktierungsflächen 4.1, 4.1 aufweisen. Nicht alle dieser Kontaktierungsflächen 4.1, 4.2 müssen mit einer Antennenspule verbunden werden.
Die Antennenspule oder andere Drahtleiter 5 können vor dem Einsetzen des Chipmoduls 3 getestet werden. Die Chipkarte kann verworfen werden, wenn die Antennenspule oder andere Drahtleiter 5 in dem Test versagen.
Die Drahtführungseinheit kann in eine Ultraschallsonotrode integriert sein.
Das Substrat 1 und die zusätzlichen Folien 12.1, 12.2 können thermoplastische Folien sein.
Die Kontaktierungsöse kann rechtwinklig oder mit irgendeinem anderen Winkel aus der Oberfläche herausragend verlegt sein.
Die Kontaktierungsöse kann maximal 2 mm aus der Oberfläche herausragend ausgebildet sein.
Der Drahtleiter 5 kann ein lackisolierter Kupferdraht sein. Insbesondere in der in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsform muss der Drahtleiter 5 nicht zwingend isoliert sein.
Der zweite Abschnitt 8 kann mit der jeweiligen Kontaktierungsfläche 4.1, 4.2 elektrisch mittels einer der Techniken aus der folgenden Gruppe verbunden werden: Thermobonden, Ultraschallschweißen, Löten, Laserschweißen, Laserlöten, Kleben, Crimpen.
Das Substrat 1 kann ein Einfachnutzen oder eines aus einer Vielzahl von Segmenten eines Mehrfachnutzens 2 sein. Die Segmente können nacheinander mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet werden. In einer weiteren Aus führungsform der Erfindung können mindestens zwei der Segmente gleichzeitig durch eine jeweilige Vorrichtung bearbeitet werden. Mehrfachnutzen können die Form von Bögen oder Rollen aufweisen.
Das Chipmodul 3 kann ein RFID-Modul sein.

1: Substrat
2: Mehrfachnutzen
3: Chipmodul
4: Kontaktierungsfläche
5: Drahtleiter
6: Aufnahmeposition
7: Erster Abschnitt
8: Zweiter Abschnitt
9: Dritter Abschnitt
10: Integrierter Schaltkreis
11: Chipeinbettungsmasse
12: Zusätzliche Folie
13: Hilfswerkzeug
14: Ausnehmung

Claims

Chipkarte, umfassend ein Chipmodul (3) mit mindestens einer Kontaktierungsfläche (4.1, 4.2) und ein Substrat (1), wobei das Chipmodul (3) in eine Aufnahmeposition (6) des Substrats (1) einsetzbar ist, wobei mittels eines von einer Drahtführungseinheit führbaren und zuführbaren Drahtleiters (5) für zumindest eine der Kontaktierungsflächen (4.1, 4.2) jeweils eine Kontaktierungsöse herstellbar ist, indem ein erster Abschnitt (7) des Drahtleiters (5) auf einer Oberfläche des Substrats (1) außerhalb der Aufnahmeposition (6) fixierbar ist, wobei ein dem ersten Abschnitt (7) benachbarter zweiter Abschnitt (8) des Drahtleiters (5) so führbar ist, dass er zusammen mit der Oberfläche und aus dieser herausragend die Kontaktierungsöse bildet, wobei ein sich anschließender dritter Abschnitt (9) des Drahtleiters (5) auf der Oberfläche außerhalb der Aufnahmeposition (6) fixierbar ist und wobei der zweite Abschnitt (8) zur Kontaktierungsfläche (4.1, 4.2) herum biegbar und elektrisch damit verbindbar ist.
Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Chipmodul (3) zumindest zwei Kontaktierungsflächen (4.1, 4.2) aufweist, wobei zumindest zwei der Kontaktierungsflächen (4.1, 4.2) mit einer jeweiligen Kontaktierungsöse verbindbar sind, wobei beide Kontaktierungsösen Teil desselben Drahtleiters (5) in der Form einer Antennenspule sind.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Chipmodul (3) vor der Erstellung der Kontaktierungsöse einsetzbar ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Chipmodul nach der Erstellung der Kontaktierungsöse einsetzbar ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenspule testbar und das Chipmodul (3) nur dann einsetzbar und kontaktierbar ist, wenn die Antennenspule den Test besteht.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenspule um die Aufnahmeposition (6) herum angeordnet ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenspule so angeordnet ist, dass ein Teil der Antennenspule die Aufnahmeposition (6) durchquert, wobei das Chipmodul (3) auf diesem Teil angeordnet ist.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) durch entsprechendes Anheben und Absenken der Drahtführungseinheit und durch Variation einer Vorschubgeschwindigkeit des Drahtleiters (5) formbar ist.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) um ein die Form der Kontaktierungsöse bestimmendes Hilfswerkzeug (13) herum formbar ist.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtführungseinheit in einer Ultraschallsonotrode integriert ist und dass der erste Abschnitt (7) und der dritte Abschnitt (9) mittels von der Ultraschallsonotrode bereitgestellte Energie an der Oberfläche fixierbar sind, wobei das Substrat (1) eine thermoplastische Folie ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsöse in Omegaform formbar ist.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) so formbar ist, dass sich eine etwa rechtwinklig von der Oberfläche abstehende Kontaktierungsöse ergibt.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) so formbar ist, dass sich eine Kontaktierungsöse ergibt, die maximal 2 mm von der Oberfläche absteht.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeposition (6) in der Art einer Ausnehmung im Substrat (1) gebildet ist.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtleiter (5) als ein lackisolierter Kupferdraht ausgebildet ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zusätzliche Folie (12.1, 12.2) auf zumindest einer der beiden Oberflächen des Substrats (1) anordenbar ist.
Chipkarte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Folie (12.1, 12.2) eine Ausnehmung zur Ummantelung des Chipmoduls (3) aufweist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Folie (12.1, 12.2) eine Erweichungstemperatur aufweist, die niedriger ist als eine Erweichungstemperatur des Substrats (1).
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) mittels einer der Techniken aus der Gruppe Thermobonden, Ultraschallschweißen, Löten, Laserlöten, Laserschweißen, Kleben, Crimpen elektrisch mit der Kontaktierungsfläche (4.1, 4.2) verbindbar ist.
Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) eines aus einer Vielzahl von Segmenten eines Mehrfachnutzens ist, wobei die Segmente sequenziell bearbeitbar sind.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) eines aus einer Vielzahl von Segmenten eines Mehrfachnutzens ist, wobei mindestens zwei der Segmente gleichzeitig mittels jeweiliger Drahtführungseinheiten bearbeitbar sind.
Vorrichtung zur Herstellung einer Chipkarte, wobei die Chipkarte ein Chipmodul (3) mit mindestens einer Kontaktierungsfläche (4.1, 4.2) umfasst, wobei das Chipmodul (3) in eine Aufnahmeposition (6) eines Substrats (1) einsetzbar ist, wobei die Vorrichtung eine in einer Ultraschallsonotrode integrierte Drahtführungseinheit zum Zuführen und Führen eines Drahtleiters über eine Oberfläche des Substrats (1) und zum Zuführen von Energie zur Erweichung des Substrats (1) zum zumindest abschnittsweisen Befestigen des Drahtleiters (5) auf der Oberfläche umfasst, wobei die Ultraschallsonotrode zur Erstellung mindestens einer Kontaktierungsöse für jeweils eine der Kontaktierungsflächen (4.1, 4.2) in einer Normalrichtung zu der Oberfläche verschiebbar ausgebildet ist, wobei die Kontaktierungsöse herstellbar ist, indem ein erster Abschnitt (7) des Drahtleiters außerhalb der Aufnahmeposition (6) an der Oberfläche des Substrats (1) angeheftet wird, indem ein an den ersten Abschnitt (7) angrenzender zweiter Abschnitt (8) des Drahtleiters (5) von der Oberfläche abstehend geführt wird und indem ein sich anschließender dritter Abschnitt (9) des Drahtleiters (5) außerhalb der Aufnahmeposition (6) an der Oberfläche angeheftet wird, wobei das Chipmodul (3) in die Aufnahmeposition (6) einsetzbar ist und wobei der zweite Abschnitt (8) zur Kontaktierungsfläche (4.1, 4.2) umbiegbar und elektrisch damit verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubgeschwindigkeit des Drahtleiters (5) zur Erstellung der Kontaktierungsöse variierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Kontaktierungöse durch ein Hilfswerkzeug bestimmbar ist, das in einer Position zwischen der Oberfläche und dem zweiten Abschnitt (8) platzierbar und aus dieser Position entfernbar ist.