DE4105869C2

DE4105869C2 - IC-Karte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4105869C2
Application number: DE19914105869
Authority: DE
Inventors: Edgar Schneider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2011-02-26
Also published as: DE4105869A1

Description

Die Erfindung betrifft eine IC-Karte nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 10.

Elektronische Kredit- und/oder Ausweiskarten, sogenannte IC- Karten, bei denen ein IC-Baustein in einen Kartenkörper in tegriert ist, der in seinen Dimensionen einer herkömmlichen Euroscheck-Karte entspricht gewinnen zusehends an Bedeutung. Diese bekannten IC-Karten, wie sie beispielsweise aus der EP-A-0 231 937, der DE-PS 31 51 498 oder der DE-OS 31 24 332 bekannt sind, bestehen aus einem mehrschichtigen Kartenkör per, der bzw. dessen innere Schichten eine Ausnehmung auf weisen, in die ein Trägerelement mit einem IC-Baustein ein gesetzt wird. Probleme ergeben sich bei solchen IC-Karten aufgrund der Tatsache, daß zum Teil widerstreitende Anforde rungen erfüllt werden müssen. Aufgrund der derzeit geltenden Normen für solche IC-Karten darf die gesamte Karte eine Dicke von 0,86 mm nicht überschreiten. Da derartige Karten als Massenprodukt gedacht sind, dürfen die Herstellungsko sten pro Karte nicht zu hoch sein. Schließlich muß natürlich die Funktion der Karte unter zum Teil extremen Bedingungen, insbesondere durch Biegebeanspruchungen, gesichert werden. Aufgrund der geringen zulässigen Dicke ist es natürlich sehr schwierig den empfindlichen IC-Baustein zu schützen, da räumlich kaum Platz für spezielle Schutzmaßnahmen vorhanden ist. Auch ist es aus Kostengründen nicht möglich, alle mög lichen Maßnahmen durchzuführen.

Neben den IC-Karten mit Kontaktflächen gibt es noch soge nannte kontaktlose IC-Karten, bei denen der Zugriff auf den in den Kartenkörper integrierten IC-Baustein im weitesten Sinne über elektromagnetische Strahlung, insbesondere mit tels Induktionsspulen erfolgt. Derartige kontaktlose IC- Karten werden aufgrund ihrer hohen Herstellungskosten bis her jedoch nahezu ausschließlich für "hochwertige" Anwen dungen, wie z. B. Zugangsregelung zu Hoch-Sicherheitstrak ten, genutzt.

Für die Marktdurchsetzung von IC-Karten wäre es sehr hilf reich, wenn ein und dieselbe Karte sozusagen als Multifunk tionskarte für unterschiedliche Systeme genutzt werden könnte. Derartige Kombinationssysteme sind bisher nicht be kannt, was hauptsächlich auf das unterschiedliche Niveau der Herstellungskosten der beiden Systeme zurückzuführen ist.

Aus der DE 89 09 027 U1 ist eine IC-Karte gemäß dem Oberbe griff des Anspruchs 1 bekannt. Aus der DE 90 11 830 U1 ist eine IC-Karte bekannt, bei der zur induktiven Energie- und bidirektionalen Datenübertragung wenigstens eine in der Karte integrierte, flächig ausgebildete Spule vorgesehen ist.

Ausgehend von der DE 89 09 027 U1 ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine IC- Karte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzu bilden, daß sie auch für kontaktlose Lesesysteme geeignet ist und deren Herstellungskosten sich dennoch im Bereich üb licher IC-Karten mit Kontaktflächen bewegen. Desweiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Her stellung einer derartigen IC-Karte anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine IC-Karte gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10.

Dadurch, daß das Leiterbahnnetz, die Induktionsspulen und die Kontakflächen kreuzungsfrei auf einer Seite der Träger folie angeordnet sind, ist es möglich, das vorgefertigte Trägerelement mit einem einseitigen Layout vorfertigen zu lassen. Dies führt zu einer Reduzierung der Kosten, da bis her Trägerfolien im kostengünstigen Endlosverfahren nur mit einseitigen Schaltungs-Layout herzustellen sind. Schaltungs- Layouts mit Spulen unter Verwendung eines einseitigen Layout bzw. einem kreuzungsfreien Layout sind aus topologischen Gründen nicht möglich. Ein derartiges einseitiges Layout wird erst dadurch möglich, daß die Zuleitung zu den spiral förmig ausgeführten Spulen nicht mittels einer Leiterbahn in dem vorgefertigten Layout auf der Trägerfolie erfolgt, son dern durch ein nachträglich aufgebrachtes Stück Leiterbahn in Form eines leitenden elastischen Klebers. Bei der Bestüc kung der in Form eines Endlosbandes vorliegenden Trägerfolie mit IC-Baustein wird dann auch das die Induktionsspulen mit dem Leiterbahnnetz verbindende Leiterbahnstück aus leitendem Klebstoff vorzugsweise mittels Siebdruck auf die Leiterfolie aufgebracht.

Erfindungsgemäß wird damit eine Kombi-IC-Karte geschaffen, auf die sowohl mittels kontaktlos - ohne physische Kontak tierung- als auch mittels kontakthaft - mit physischer Kon taktierung - arbeitender Lesegeräte zugegriffen werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 besteht die Trägerfolie aus einem flexiblen und elastischen Material, insbesondere aus Polyimid, das nach Art eines Sandwiches zwischen den Laminatschichten des Kar tenkörpers eingebettet ist. Die flexible Trägerfolie ermög licht insbesondere in Verbindung mit einem den IC-Baustein eng umschließenden Versteifungsring (Anspruch 4), einen si cheren und dauerhaften Halt des Trägerelements mit dem IC- Baustein in dem Kartenkörper.

Aufgrund der Flexibilität und Elastizität der Trägerfolie ist es möglich, diese im Bereich des IC-Bausteins nach außen zu drücken, so daß die Kontaktflächen unmittelbar an der Oberfläche des Kartenkörpers zu liegen kommen. D. h., der Bereich der Trägerfolie, der mit dem IC-Baustein bestückt ist, liegt näher an der Außenseite des Kartenkörpers als der übrige Teil der Folie. Derartige Knicke wurden bisher ver mieden, da die auf der Oberfläche der Trägerfolie angeordne ten Leiterbahnen wegen der geringen Bauhöhe von IC-Karten üblicherweise ohne Abdeckschicht verwendet werden. Ein Knic ken bzw. ein Ausstülpen der Trägerfolie wurde daher bisher vermieden, um ein Brechen der auf der Trägerfolie aufge brachten Leiterbahnen zu vermeiden. Es hat sich jedoch ge zeigt, daß bei Verwendung eines hochflexiblen und elasti schen Trägermaterials wie z. B. insbesondere Polyimid diese Befürchtungen nicht zutreffend sind.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 6 bzw. 7 liegen die Kontaktflächen einerseits an der Karten oberfläche in der nach der ISO-Norm festgelegten Position und dennoch ist die übrige Trägerfolie mit den Indukti onsspulen und dem Leiterbahnnetz von einer genügend dicken Laminatschicht überdeckt. Damit ist für das Leiterbahn netz mit den Spulen ein ausreichender Schutz gegen mechani sche Zerstörung gegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge mäßen IC-Karte, aus der die Lage der Spulen, der Kontaktflächen und anderer Funktionsbereiche er sichtlich sind,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung entsprechend einem Schnitt durch eine IC-Karte entlang den Linien A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer zu Fig. 2 analogen Darstellung mit zwei IC-Baustei nen, und

Fig. 4 eine schematische Detaildarstellung der Ausführungs formen nach Fig. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Kartenkörper 1, in dem die Position bzw. die Lage einer Trägerfolie 2 mit Kontaktflä chen 4 und Induktionsspulen 6 angegeben ist. Die Lage der Trägerfolie 2 liegt zwischen einem Magnetstreifenbereich 8 und einem Bereich 10 für Name und Adresse des Karteninha bers, die üblicherweise mittels Prägedruck aufgebracht wer den. Die Trägerfolie 2 kann nur zwischen diesen Bereichen in den Kartenkörper 1 eingebettet werden. Die Lage der Kontakt flächen 4 ist in relativ engen Grenzen durch die zur Zeit geltende ISO-Norm vorgegeben. Der verbleibende Raum für die Induktionsspulen 6 wird zusätzlich noch dadurch einge schränkt, daß die Spulen 6 zu sämtlichen Hauptachsen des Kartenkörpers 1 spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße IC-Karte in beliebiger Weise in ein entsprechendes Lesegerät eingeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsge mäßen IC-Karte in Schnittdarstellung. Die Schnittdarstellung entspricht einem Schnitt entlang der Linien A-A in Fig. 1. In Fig. 4 ist ein Detail der ersten Ausführungsform näher dargestellt. Die streifenförmige Trägerfolie 2 ist ein vor gefertigtes Bauteil mit einem einseitigen Layout auf einer Seite der Trägerfolie 2 mit den Induktionsspulen 6, den Kon taktflächen 4 und einem in Fig. 4 schematisch dargestellten Leiterbahnnetz 7 zu elektrischen Verbindungen zwischen den beiden. Auf der anderen Seite der Trägerfolie 2 ist ein IC- Baustein 12 angeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen dem IC-Baustein 12 und dem Leiterbahnnetz 7 bzw. den Kon taktflächen 4 erfolgt über nicht näher dargestellte Durch kontaktierungen, die mit Bond-Drähten 14 verbunden sind. Der IC-Baustein 12 mit den Bond-Drähten 14 wird durch einen den IC-Baustein 12 und die Bond-Drähte 14 möglichst eng um schließenden Versteifungsring 16 aus Metall umschlossen. Der Versteifungsring 16 ist besonders biegesteif, so daß Biege beanspruchungen der Karte von dem IC-Baustein ferngehalten werden. Darüberhinaus schützt der Versteifungsring 16 den IC-Baustein 12 und die Bond-Drähte 14 vor den beim Einbetten der Trägerfolie 2 in den Kartenkörper 1 auftretenden hohen Drücken.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, weisen die spiralförmigen In duktionsspulen 6 zwei Anschlüsse 9 und 11 auf. Die elektri sche Verbindung der beiden Anschlüsse 9 und 11 erfolgt mit tels einem Leiterbahnstück 18 aus einem elektrisch leitenden Kleber, das auf der Seite der Trägerfolie 2 angeordnet ist, auf der auch der IC-Baustein 12 angeordnet ist (deshalb strichlierte Darstellung in Fig. 4). Das Leiterbahnstück 18 wird bei der Bestückung der Trägerfolie 2 mit dem IC-Bau stein 12 vorzugsweise mittels Siebdruckverfahren auf die Trägerfolie 2 aufgebracht. Der elastisch und elektrisch lei tende Kleber gewährleistet, daß die Flexibilität der Träger folie 2 nicht eingeschränkt wird. Für das Leiterbahnstück 18 eignen sich insbesondere elastische Zwei-Komponenten-Kleber auf Epoxidharzbasis, die durch Beimischung von Silberpuder elektrisch leitend sind. Derartige Kleber werden beispiels weise von der Fa. Polytek GmbH unter der Bezeichnung IPO-TEK H20F vertrieben.

Der IC-Baustein 12 mit Versteifungsring 16 und die darunter liegend auf der anderen Seite der Trägerfolie 2 angeordneten Kontakflächen 4 sind an einem Ende der streifenförmigen Trä gerfolie 2 angeordnet. Dieser Teil der Trägerfolie 2 ist so in dem Kartenkörper 1 eingebettet, daß die Kontaktflächen 4 an der Oberfläche des Kartenkörpers 1 liegen. Der Bereich der streifenförmigen Trägerfolie 2 mit den Induktionsspulen 6 und dem Leiterbahnnetz 7 ist weiter im Inneren des Karten körpers 1 angeordnet, d. h. die Trägerfolie 2 weist zwischen den Induktionsspulen 6 und den Kontaktflächen 4 einen leich ten Knick auf. Durch diese geknickte Anordnung der Trägerfo lie 2 wird gewährleistet, daß einerseits die Kontaktflächen 4 ohne besondere weitere Maßnahmen von der Oberfläche her kontaktiert werden können und daß andererseits die Indukti onsspulen 6 nicht zu nah an der Oberfläche des Kartenkörpers 1 zu liegen kommen bzw. daß die Induktionsspulen 6 geschützt in dem Kartenkörper 1 eingebettet sind.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 le diglich darin unterscheidet, daß ein weiterer IC-Baustein 20 am anderen Ende der streifenförmigen Trägerfolie 2 vorgese hen ist. Der IC-Baustein 20 ist auf der gleichen Seite der Trägerfolie 2 angeordnet wie der IC-Baustein 12. Der An schluß des IC-Bausteins 20 an das Leiterbahnnetz 7 folgt in der gleichen Weise wie bei dem IC-Baustein 12. Die De taildarstellung von Fig. 4 gilt auch für die zweite Ausfüh rungsform gemäß Fig. 3.

Desweiteren ist bei der zweiten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung gemäß Fig. 4 nur der Bereich der Trägerfo lie 2 mit den Kontaktflächen näher an die Oberfläche ver schoben. D. h. die Trägerfolie 2 weist im Bereich der Kon taktflächen 4 eine tafelbergförmige Ausstülpung auf. Der üb rige Bereich der Trägerfolie 2 mit den Induktionsspulen 6 und dem zweiten IC-Baustein 20 ist weiter im Inneren des Kartenkörpers 1 angeordnet.

Claims

1. IC-Karte in Form einer Euroscheck-Karte mit einer Mehrzahl von einen Kartenkörper (1) bildenden Laminatschichten,
einer Trägerfolie (2) mit wenigstens einem darauf angeordneten IC-Baustein (12; 12, 20), die in den Kartenkörper (1) eingebettet ist,
ersten auf der Trägerfolie (2) angeordneten elektrischen Kopplungselementen in Form von an der Oberfläche des Kartenkörpers (1) liegenden Kontaktflächen (4),
einem auf der Trägerfolie (2) angeordneten Leiterbahnnetz (7) zur Verbindung des wenigstens einen IC-Bausteins (12; 12, 20) mit den Kontaktflächen (4),
wobei die Kontaktflächen (4) auf der von dem IC- Baustein (12) abgewandten Seite der Trägerfolie (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zweite Kopplungselemente in Form von Induktionsspulen (6) vorgesehen sind, die als dünne Leiterbahnen spiralförmig auf der Trägerfolie (2) angeordnet und mit dem Leiterbahnnetz (7) elektrisch verbunden sind, wobei das Leiterbahnnetz (7), die Induktionsspulen (6) und die Kontaktflächen (4) kreuzungsfrei auf einer Seite der Trägerfolie (2) angeordnet sind, und
daß jeweils ein Anschluß (9) der Induktionsspulen (6) über Durchkontaktierungen und ein auf der anderen Seite der Trägerfolie (2) angeordnetes Leiterbahnstück (18) aus leitendem Klebstoff mit dem Leiterbahnnetz verbunden ist.

2. IC-Karte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchkontaktierungen Löcher in der Trägerfolie (2) sind, die von dem leitenden Klebstoff durchsetzt sind.

3. IC-Karte nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (2) aus einem flexiblen Material, insbesondere aus Polyimid besteht und daß die Trägerfolie (2) nach Art eines Sandwich zwischen den Laminatschichten eingebettet ist.

4. IC-Karte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Baustein (12) eng von einem biegesteifen Versteifungsring (16) aus Metall umschlossen ist.

5. IC-Karte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (4) unmittelbar unter dem IC-Baustein (12) auf der dem IC-Baustein abgewandten Seite der Trägerfolie (2) angeordnet sind.

6. IC-Karte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (2) im Bereich der Kontaktflächen (4) näher an der Kartenoberfläche angeordnet ist als im übrigen Bereich, so daß die Kontaktflächen (4) an der Oberfläche des Kartenkörpers (1) liegen.

7. IC-Karte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (2) im Bereich der Kontaktflächen (4) eine tafelbergförmige Ausstülpung aufweist.

8. IC-Karte nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen (6) in etwa spiegelsymmetrisch zu zwei in der Kartenebene liegenden aufeinander senkrecht stehenden Symmetrieachsen der Karte angeordnet sind.

9. IC-Karte nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zur Aufbereitung der über die Induktionsspulen (6) eingekoppelten Signale ein separater IC-Baustein (20) vorgesehen ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer IC-Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgefertigte Trägerfolie mit einseitigem Layout auf einer Seite der Trägerfolie (2) verwendet wird, wobei das einseitige Layout das Leiterbahnnetz (7), Kontaktflächen (4), Induktionsspulen (6) und Anschlußpunkte für IC-Bausteine (12; 12, 20) umfaßt, und daß jeweils ein Anschluß (9) der Induktionsspulen (6) durch ein Leiterbahnstück (18) aus leitendem Klebstoff mit dem Leiterbahnnetz (7) verbunden wird, wobei das Leiterbahnstück (18) auf der anderen Seite der Trägerfolie (2) angeordnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterbahnstück (18) mittels Siebdruck auf die Trägerfolie (2) aufgebracht wird.