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Gebiet der
Erfindung
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Vorliegende
Erfindung beinhaltet ein elektronisches Datenspeichermedium mit
einem Körper
aus Isoliermaterial und einer in dem Körper befestigten Halbleiterkomponente
sowie die Art der Ausführung dieses
Speichermediums.
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Unter
einem elektronischen Datenspeichermedium versteht man ein tragbares
Objekt, bestehend aus einem im Allgemeinen aus Kunststoff bestehenden
Körper,
in welchem eine aus elektronischen Schaltkreisen gebildete Halbleiterkomponente befestigt
ist, die Daten speichern und allgemein verarbeiten kann. Zur Herstellung
der elektrischen Verbindung zwischen der Halbleiterkomponente und
den Schaltkreisen eines Lese- und Schreibgerätes, in welches das Speichermedium
eingefügt
ist, ist die Halbleiterkomponente an externe, elektrische Kontaktpolster
angeschlossen.
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Das
Lese- und Schreibgerät
ist mit verschiedenen, von der Leseeinheit gesteuerten Geräten verbunden,
bei denen es sich um Fahrkartenautomaten, Zahlungsterminals, festmontierte
Telefone oder tragbare Telefone vom Typ GSM handeln kann. Der Begriff
elektronische Speicherkarten oder Bankkarten wird für das in
Zahlungsterminals oder in feststehenden Telefonen eingesetzte Speichermedium
verwendet, wobei diese Karten einen geraden und parallelflachen
Körper
von geringer Dicke und mit normierten Abmessungen aufweisen. Bei
tragbaren Telefonen können
die Körper
der sogenannten SIM-Karten verschiedene, den jeweiligen mit den
tragbaren Telefonen verbundenen Lesegeräten angepasste Formen aufweisen.
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Vorliegende
Erfindung betrifft die verschiedenen Arten der obenstehend definierten
Medien zur elektronischen Datenspeicherung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Zur
Herstellung dieser Art elektronischer Speichermedien wird am häufigsten
folgende Technik eingesetzt:
- In einem ersten
Schritt wird der Körper
des Datenspeichermediums mit der erforderlichen äußeren Form und einschließlich einer
Aussparung gefertigt.
- In einem zweiten Schritt wird ein elektronisches, aus einer Halbleiterkomponente,
befestigt auf einer Halterung bestehendes Modul gefertigt, wobei die
Halterung selbst die mit der Halbleiterkomponente verbundenen äußeren elektrischen
Kontaktpolster umgrenzt. Schließlich
wird das elektronische Modul in der Aussparung im Körper des elektronischen
Datenspeichermediums befestigt.
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Diese
verschiedenen Schritte und insbesondere die Ausführung des elektronischen Moduls
sind relativ komplex und verursachen daher verhältnismäßig hohe Kosten, während die
Gesamtfertigungskosten des elektronischen Datenspeichermediums so niedrig
wie möglich
sein müssen,
damit diese Kosten keine signifikanten Auswirkungen auf die durch
Nutzung des elektronischen Datenspeichermediums möglichen
Leistungen haben.
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Weiterhin
ist das elektronische Modul „relativ groß" und schwer, in der
Aussparung des Körpers des
elektronischen Datenspeichermediums zu befestigen. Andere Herstellungsmethoden
für Smartcards werden
in diesem Dokument unter der Nummer
FR
2 736 453 veröffentlicht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Hauptziel dieser Erfindung besteht darin, eine tragbare elektronische
Datenspeicherkarte anzubieten, die bei niedrigeren Herstellungskosten die
gleiche Qualität
bietet.
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Zur
Erreichung dieses erfindungsgemäßen Ziels
beinhaltet die tragbare elektronische Datenspeicherkarte einen Körper aus
isoliertem Kunststoff bestehend aus zwei parallelen Hauptseiten,
einer Halbleiterkomponente sowie einer Reihe externer elektrischer
Kontaktpolster bündig
mit der ersten Hauptseite des Körpers.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass:
- – der genannte
Körper
eine zur ersten Hauptseite hin offene Aussparung aufweist, an welcher
die Halbleiterkomponente befestigt ist,
- – Die
Speicherkarte beinhaltet außerdem:
– Eine Reihe
von Schaltelementen, wobei jedes Schaltelement am ersten Ende einen
bündigen Abschluss
mit der ersten Hauptseite aufweist und so eine externes Kontaktpolster
bildet; ein zweites Ende befindet sich in der Aussparung und ein
Zwischenstück
verbindet das erste und zweite Ende miteinander; und
– Eine Reihe
von Verbindungselementen zur elektrischen Verbindung der Klemmen
der Halbleiterkomponente mit den zweiten Enden der Schaltelemente;
das nicht durch die genannte Halbleiterkomponente ausgefüllte Volumen
der Aussparung ist mit einem Isoliermaterial ausgefüllt, das dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Zwischenstück der Schaltelemente nicht
in die Nähe
der Seitenwand der Aussparung gelangt und komplett in das Kunststoffmaterial
des Körpers
eingebettet ist.
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Wir
ersehen daraus, dass bei oben definiertem elektronischem Datenspeichermedium
die Schaltelemente, welche externe elektrische Kontaktpolster bilden
sollten sowie einige der elektrischen Verbindungsaufbauten zwischen
der Halbleiterkomponente und den externen Kontaktpolstern teilweise im
Kunststoffkörper
des Datenspeichermediums untergebracht sind und dabei befestigt
und unter Berücksichtigung
des Körpers
des Datenspeichermediums angebracht werden, wobei dieser Körper eine Aussparung
beinhaltet, in welcher die Halbleiterkomponente alleine leicht befestigt
werden kann. Nach dem Einbau der elektrischen Verbindungselemente wird
die Aussparung mit Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Epoxydharz
gefüllt,
um die endgültige
Form des elektronischen Datenspeichermediums zu erreichen.
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Gemäss einer
bevorzugten Art der Ausführung
ist die elektrische Datenspeichereinheit dadurch gekennzeichnet,
dass jedes elektrische Schaltelement die Form eines ausgestanzten
Teils aufweist, wobei die beiden Enden dieses Teils annähernd parallel
sind, das Zwischenstück
geneigt ist und eine nicht geradlinige Form aufweist, die Aussparung
im Verhältnis
zu dem Teilstück
der Hauptseite des Körpers
versetzt ist, das die ersten Enden der die elektrischen Kontaktpolster
bildenden elektrischen Schaltelemente beinhaltet.
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Nach
dieser bevorzugten Art der Ausführung ist
die für
den Einbau der Halbleiterkomponente vorgesehene Aussparung im Verhältnis zur
Position der externen elektrischen Kontaktpolster versetzt. Es kann
daher eine große
Halbleiterkomponente eingesetzt werden, während für alle externen elektrischen Kontaktpolster
die insbesondere in den ISO Normen für Bankkarten oder feststehende
Telefone vorgesehene Konfiguration gewählt werden kann.
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Ein
weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine Art der Ausführung für eine tragbare
elektronische Datenspeicherkarte zu schaffen, welche die Herstellungskosten
senkt und dennoch zu elektronische Datenspeichermedien führt, welche
die gleichen Eigenschaften besitzen wie die mit den Ausführungsarten
nach dem Stand der Technik gefertigten Karten.
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Zur
Erreichung dieses erfindungsgemäßen Ziels
beinhaltet die Methode zur Herstellung einer tragbaren elektronischen
Datenspeicherkarte einschließlich
Körper,
Halbleiterkomponente, externer elektrischer Kontaktpolster und elektrischer
Verbindungselemente zwischen der Komponente und den externen Kontaktpolstern
die nachfolgend aufgeführten
Schritte:
- – Es
wird eine Gussform geliefert, deren Hohlraum die Form des zu produzierenden
Körpers aufweist,
der genannte Hohlraum ist auf der einen Hauptseite flach, die genannte
Gussform weist in der genannten Hauptseite eine Kernbohrung auf;
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In
dem Hohlraum sind eine Reihe elektrischer Schaltelemente angeordnet,
von denen jedes zur Bildung eines externen Kontaktpolsters ein erstes,
an der genannten Hauptseite angebrachtes Ende aufweist, ein zweites
Ende liegt gegen die Bohrung an und ein Zwischenstück verbindet
das erste Ende mit dem zweiten.
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Obengenannte
Methode ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Anordnung
elektrischer Schaltelemente so ausgeführt ist, dass das Zwischenstück in einem
bestimmten Abstand von der Seitenwand der Bohrung angeordnet ist
und, dass die Methode die folgenden Schritte beinhaltet:
- – Ein
heißes
thermoplastisches Material wird unter Druck in den Hohlraum eingespritzt,
so dass dieses Material das gesamte Volumen des Hohlraums so ausfüllt, dass
das Zwischenstück
komplett in das thermoplastische Material eingebettet ist;
- – Das
so hergestellte Teil wird aus der Gussform gelöst, um den Körper der
Datenspeicherkarte mit Aussparung zu erhalten, wobei die ersten
Enden der Schaltelemente bündig
mit der Hauptseite, die zweiten Enden der Schaltelemente bündig mit dem
Boden der genannten Aussparung sind, der dazwischenliegende Teil
der Schaltelemente ist komplett in das thermoplastische Material
des Körpers
eingebettet;
- – Die
Halbleiterkomponente ist in der Aussparung befestigt;
- – Die
zweiten Enden der Schaltelemente sind elektrisch mit den Klemmen
der Halbleiterkomponente verbunden; und
- – Der
nicht von der Halbleiterkomponente beanspruchte Volumeninhalt der
Aussparung ist mit Isoliermaterial gefüllt.
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Weitere
technische Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nachfolgender
Beschreibung verschiedener Ausführungen
der Erfindung zu entnehmen, die als nicht einschränkende Beispiele
aufgeführt
werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Abbildungen,
die wie folgt erläutert
werden:
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein vertikaler Querschnitt einer Spritzgussform, die zur Herstellung
des Datenspeichermediums verwendet werden kann;
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2a bis 2c sind
vertikale Querschnitte der Speichereinheit und veranschaulichen
deren verschiedene Herstellungsschritte.
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3 ist
eine Teildraufsicht eines fertiggestellten Datenspeichermediums;
Figur ist eine Draufsicht einer ersten Ausführungsvariante des Datenspeichermediums;
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5 ist
eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsvariante des Datenspeichermediums;
und
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6 ist
ein Teil eines vertikalen Querschnitts einer dritten Ausführungsvariante
des Datenspeichermediums.
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Detaillierte
Beschreibung
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Unter
Bezugnahme auf zunächst 1 bis 3 wird
eine bevorzugte Art der Ausführung
des elektronischen Datenspeichermediums beschrieben.
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1 zeigt
einen vertikalen Querschnitt einer Spritzgussform, die zur Herstellung
des Körpers des
Datenspeichermediums verwendet werden kann.
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Die
Form 10 setzt sich zusammen aus einem unteren feststehenden
Teil 12 und einem oberen beweglichen Teil 14,
die einen Hohlraum oder eine Aushöhlung definieren. Der Hohlraum 16 weist
die äußere Form
des Körpers
der Datenspeichereinheit und zwei ebene Hauptparallelseiten 18 und 20 und
eine durch die Teile 12 und 14 der Gussform definierte
Außenkante 22 auf.
Die Gussform weist auch eine Einspritzdüse 24 für das zur
Herstellung des Körpers des
Datenspeichermediums verwendete Kunststoffmaterial auf. In der Hauptseite 20 des
Hohlraums 16 der Gussform ist ein in die Hauptseite 20 hineinragender
Kern 26 eingelassen, der durch das Einformen eine Aussparung
im Körper
bildet.
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Vor
dem Einspritzen des Kunststoffmaterials durch die Düse 24 werden
Schaltelemente, wie 26 und 27 angebracht, welche
die externen elektrischen Kontaktpolster des Speichermediums und
einen Teil der Verbindung zwischen den Halbleiterkomponenten und
den externen Kontaktpolstern bilden sollen.
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Bei
dieser Ausführung
weisen die Schaltelemente 26 und 27 ein erstes
Ende a, ein zweites Ende b
und ein Zwischenstück
c auf, die beispielsweise durch das Falten eines Metallstreifens
erreicht werden. Die Enden a und
b sind parallel, während
das Zwischenstück
c geneigt ist. Gussform 10 beinhaltet nicht abgebildete
Mittel, um die Enden a der
Schaltelemente 26 und 28 gegen die Hauptwand 20 des Hohlraums 16 zu
drücken
und Mittel, um die zweiten Enden b gegen die Endseite 26a des
Kerns 26 zu drücken.
Bei diesen unterstützenden
Mitteln kann es sich entweder um Vakuumsysteme oder um elektromagnetische
Systeme handeln. Es muss darauf hingewiesen werden, dass die Zwischenstücke c der Schaltelemente 27 und 28 von
der Seitenwand 26b des Kerns 26 ferngehalten werden.
Es sind auch Mittel vorgesehen, um die Lage der Schaltelemente 27 und 28 im
Hohlraum der Gussform beizubehalten.
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Das
thermoplastische Material wird mittels der Einspritzdüse(n) 24 in
den Hohlraum 16 der Gussform gespritzt. Das Material wird
heiß und
unter Druck eingespritzt. Beim Einspritzmaterial kann es sich beispielsweise
um ABS oder andere, ähnliche Materialien
handeln. Wenn ABS Material verwendet wird, liegt die bevorzugte
Einspritztemperatur zwischen 270 und 290°C, während die Temperatur der Gussform
und des Kerns bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 und 50°C liegt.
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Nach
der Verfestigung des Gussmaterials wird das so hergestellte Teil
aus der Form gelöst.
Es ist auf 2a dargestellt. Es besteht aus
einem den Körper
des Datenspeichermediums bildenden Gussteil 30, welches
natürlich
die Form von Hohlraum 16 der Gussform aufweist, mit durch
den Kern 26 geformter Aussparung 32. Die Schaltelemente 27 und 28 sind
insbesondere dadurch am Körper 30 befestigt,
dass ihre Zwischenstücke
c im Kunststoffmaterial eingebettet sind. Jedoch sind die ersten
Enden der Schaltelemente a bündig
mit der Hauptseite 30a des Datenspeichermediums, während die
zweiten Enden b mit dem Boden 32a der Aussparung bündig sind.
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Im
nächsten
in 2b dargestellten Schritt wird die Halbleiterkomponente 34 am
Boden 32a der Aussparung 32 durch irgendein geeignetes
Hilfsmittels befestigt. Die Halbleiterkomponente weist an ihrer
Oberseite 34a die Klemmen 36 auf. Die elektrische
Verbindung zwischen den Klemmen 36 der Halbleiterkomponenten
und den Enden b der Schaltelemente 27, 28 wird
mittels gelöteter
Leitungsdrähte,
wie 38, ausgeführt.
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Zur
Durchführung
dieses Schritts kann auch die sogenannte „Flip-Chip"-Technik angewandt werden. Bei dieser
Technik wird an jeder Klemme des Halbleiterspans eine Zuleitung
angebracht. Diese Zuleitungen werden direkt an den Enden b der Schaltelemente 28 befestigt.
Die Verwendung von Leitungsdrähten
ist somit nicht erforderlich. Es ist ersichtlich, dass in diesem
Fall die Seite 34a des Halbleiterspans mit den Klemmen 36 zum
Boden 32a der Aussparung 32 gedreht ist. Vorzugsweise
wird zunächst
eine Lage Isoliermaterial auf Seite 34a des Spans zwischen
den Zuleitungen aufgebracht, wobei diese Schicht in etwa die gleiche
Dicke wie die Zuleitungen aufweist.
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Im
letzten in 2c dargestellten Schritt wird das
nicht durch die Halbleiterkomponente 34 ausgefüllte Volumen
der Aussparung 32 mit einem Kunststoffisoliermaterial 40 gefüllt, bei
dem es sich beispielsweise um Epoxydharz handeln kann.
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Die
Oberseite 40a dieses Materials kann möglicherweise maschinell auf
die Oberfläche
aufgebracht werden, so dass diese Oberseite bündig mit Oberseite 30a des
Körpers
des Datenspeichermediums ist.
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3 stellt
eine Draufsicht eines Teils des Körpers 30 des Datenspeichermediums
dar. Diese Figur zeigt die Enden a der Schaltelemente 27 und 28.
Bevorzugt werden die Schaltelemente 27 und 28 in
zwei parallelen Reihen von vier Schaltelementen angeordnet. Diese
Enden a bilden die externen
elektrischen Kontaktpolster 42 und 44 des Datenspeichermediums.
Diese Figur zeigt auch die Oberseite 40a des die Aussparung 32 ausfüllenden
Kunststoffmaterials.
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4 stellt
eine Draufsicht einer Ausführungsvariante
des elektronischen Datenspeichermediums dar, wenn dieses Speichermedium
eine SIM-Karte mit veränderbaren
Abmessungen bildet. Der Körper
des wie vorstehend beschrieben durch Ausformung in einer Gussform
hergestellten Speichermediums 50 besteht aus einem die
Halbleiterkomponente 34 aufweisenden ersten Teilstück 52 und
einem zweiten Teilstück 54,
wobei diese beiden Teilstücke
durch Speicher-Schalt-Bereiche 56 miteinander
verbunden sind, die aus dem gleichen Kunststoffmaterial bestehen.
Um die mechanische Festigkeit des Körpers des Datenspeichermediums
während
des Spritzgussvorganges sicherzustellen, wäre es möglich, Metallgitter, wie 56 und 58 in
den Hohlraum der Gussform einzulegen. Die Innenseiten der beiden
Teile der Gussform sind vorgeformt, um die die Speicher-Schalt-Bereiche 56 definierenden
Hohlräume
zu erhalten.
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Bevorzugt
weist der im Gussvorgang hergestellte Kartenkörper die Abmessungen einer
Karte vom Typ ISO auf, d.h. eine rechteckige Form mit Abmessungen
circa 8.5 mm × 55
mm. Aus der so hergestellten Karte lässt sich eine Karte mit der
Form wie in 4 und 5 dargestellt
produzieren, entweder durch Planung, während des Gussvorganges, durch
vorheriges Ausstanzen von Schlitzen oder durch Ausstanzen des Kartenkörpers nach
dem Gussvorgang.
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In
der in 4 dargestellten Ausführung sind die externen elektrischen
Kontaktpolster 42 und 44 auf beiden Seiten der
die Halbleiterkomponente 34 aufweisenden Aussparung 32 angebracht.
Diese Anordnung ist nur geeignet, wenn die Halbleiterkomponente 34 relativ
geringe Abmessungen aufweist, so dass die Verbindungselemente zwischen
den Klemmen der Halbleiterkomponente und den externen, in 2 gezeigten Kontaktpolstern eingebaut
werden können.
Diese Konfiguration wird derzeit für Bankkarten oder Karten für feststehende
Telefone verwendet.
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5 stellt
eine Ausführungsvariante
dar, bei der eine Halbleiterkomponente 60 mit größeren Abmessungen
verwendet werden kann.
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Gemäß dieser
Art der Ausführung
weist Aussparung 62 im Körper 64 zur Aufnahme
der Halbleiterkomponente 60 einen Versatz in Bezug auf
den Bereich 66 des Körpers
auf, bündig
mit den externen elektrischen Kontaktpolstern 68 und 70.
Um diesen Versatz zu erreichen, weisen die sich in der Gussform
befindlichen elektrischen Schaltelemente 72 und 74 eine
spezielle Form auf. Jedes Schaltelement 72 oder 74 hat
ein erstes Ende a',
ein zweites Ende b' und
ein Zwischenstück
c'. Die ersten und
zweiten Enden a' und
b' sind identisch
mit den Enden a und b von 2 oder 4.
Das Zwischenstück
c' wird jedoch aus
einer Leiterplatte ausgestanzt, so dass eine nicht geradlinige Form
(U-Form) entsteht, um den Versatz zwischen Aussparung 62 und
den von den Enden a' der
Schaltelemente 72 und 74 gebildeten externen Kontaktpolstern 68 und 70 zu
erreichen. Weiterhin gehen wir davon aus, dass die Zwischenstücke c' der Schaltelemente 72 und 74 senkrecht
zu den Enden a' und
b' verlaufen.
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Mit
dieser Anordnung kann der laut Normen vorgesehene Abstand e zwischen den beiden Reihen externer
Kontakte 68 und 70 eingehalten und gleichzeitig
ein mit den Abmessungen der Halbleiterkomponenten 60 kompatibeler
Abstand e' zwischen
den zweiten Enden b' der
Schaltelemente geschaffen werden.
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6 zeigt
eine dritte Art der Ausführung des
Kartenkörpers.
Während
des Gussvorganges wird für
den Hohlraum eine besondere Form geplant, um einen Überstand 80 des
Kartenkörpers 82 parallel zu
einer Kante des Kartenkörpers
zu erreichen. Dieser Überstand
bildet ein äußeres Schnittteil,
beispielsweise in Form eines Schwalbenschwanzes. Der Kartenkörper 82 kann
dann auf einer Verlängerung 84 des
Kartenkörpers
befestigt werden, so das der Körper
der so hergestellten Karte größere Abmessungen
aufweist. Die Verlängerung 84 schließt zum Beispiel
eine mechanisch am äußeren Teil 80 zu befestigende
Aussparung 86, ebenfalls in Form eines Schwalbenschwanzes,
ein.