DE69121288T2

DE69121288T2 - Karte mit Mikroschaltkreis

Info

Publication number: DE69121288T2
Application number: DE69121288T
Authority: DE
Inventors: Jacques Venambre
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: De la Rue Cartes et Systemes SAS
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2011-05-07
Also published as: EP0456323A1; DE69121288D1; US5264990A; JPH04229296A; EP0456323B1; FR2662000A1

Description

Karte mit Mikroschaltkreis

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Karte mit einer Mikroschaltung bestehend aus einem Kartenträger mit einer Aussparung, in der die Mikroschaltung eingefügt wird, der Kartenträger weist einen Dämpfungsbereich auf, um die Übertragung von Biegespannungen an die Mikroschaltung zu verhindern.
Eine solche Karte ist bereits aus dem EP 163880 (GAO Ges.) bekannt, bei dem der Dämpfungsbereich außerhalb des Umkreises der Aussparung, in der die Mikroschaltung eingefügt wird, über die gesamte Dicke der Karte vorgesehen ist. Diese Lösung ist insbesondere bei Karten mit drei laminierten Schichten geeignet.
Auch ist das am 3.07.1987 angemeldete französische Patent FR-A- 2 617 668 sogenannter "Vignette"-Karten bekannt. Der Besitz und die Verwendung dieser Karten bewirken mechanische, auf den elastischen oder halb-elastischen Kartenträger ausgeübte Spannungen, die auf die Vignette und die vorgesehene Schaltung übertragen werden.
Die Zuverlässigkeit aller Arten von Karten mit Mikroschaltung steht in direkter Verbindung mit ihrer Fähigkeit, der wiederholten Ausübung derartiger Spannungen ohne negative Auswirkungen auf ihre elektrischen Eigenschaften (Verbindungen, Schaltungsintegrität) zu widerstehen.
Aus diesem Grund wurden Tests mechanischen Widerstands definiert, nach denen eine Karte mit Mikroschaltung nominal ein- (oder mehrere-) tausend genormte Längs- oder Querbiegungen ohne Beschädigung widerstehen müßte. Bei solchen Biegungen, und insbesondere bewirkten Biegungen, bei denen Kräfte parallel zur Längsrichtung der Karte wirken, ist die Schaltung starken Spannungen ausgesetzt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Verbesserung der mechanischen Umstände in bezug auf die Übertragung von Spannungen auf die Mikroschaltung, insbesondere bei mechanischen Verformungen, und somit die Steigerung der Zuverlässigkeit der Karte vorgeschlagen.
Dafür weist der Kartenträger mindestens zwei Dämpfungszonen auf, die aus zwei elastisch verformbaren Verbindungen bestehen, die sich einerseits zwischen einem Pfeiler des Kartenträgers, der einen Teil des Bodens einer Einfügung gegenüber der Mikroschaltung bildet, und andererseits zwischen dem restlichen Teil dieses Bodens befinden.
Derartige Dämpfungszonen bilden, wie in der weiteren Beschreibung dargelegt wird, einen Verformungsfänger, und der Teil der Einfügung gegenüber der Schaltung bildet einen Pfeiler, die zusammen die Verminderung von Spannungen ermöglichen, denen die Schaltung ausgesetzt ist. Die Dänipfungszonen befinden sich am Boden des Kartenträgers, und entgegen dem Fall der zuvorigen, bereits erwähnten Erfindung EP 163880 im Innern des Umkreises der Einfügung, in einem Bereich, der im Verhältnis zur Gesamtdicke der Karte bereits eine verminderte Dicke aufweist. Wie in der weiteren Beschreibung dargelegt wird ermöglichen es diese Dämpfungszonen des mechanisch vom Rest des Bodens entkoppelten Pfeilers örtlich, grundlegend eben zu bleiben, was zumindest in großem Maße die Aussetzung der Mikroschaltung an Biegespannungen verhindert.
Nach einer Durchführungsmethode erstrecken sich die Dämpfungszonen von dem besagten Teil des Bodens der Einfügung in Längsrichtung der Karte. Dies ermöglicht eine Verbesserung, wenn die Karte in Längsrichtung Spannungen ausgesetzt wird.
Die beiden Dämpfungszonen können vorteilhaft auf der einen und anderen Seite des Pfeilers vorgesehen werden. So wird eine Symmetrie erhalten, wobei die Schaltung allgemein im Mittleren Teil der Einfügung vorgesehen wird.
Die besagte Dämpfungszone kann durch eine Rille begrenzt werden, die in die Einfügung führt. In einer vorgezogenen Durchführungsform führt mindestens eine Rille in die Einfügung, und mindestens eine Verbindungsleitung ist zumindest teilweise in die besagte Rille eingebracht.
Eine elektronische Karte laut der Erfindung kann von der Art sein, bei der ein Magnetstreifen zumindest teilweise die besagte Einfügung überschneidet. Beim Lesen und/oder Schreiben der Karte ermöglicht der Pfeiler, zu verhindern, daß die mechanischen Verformungen des Bodens zu groß sind und der Kontakt zwischen dem Kopf und des Streifens ausreicht, um eine zu starke Schwächung des Signals bei der Einfügung ("drop out") zu verhindern. Wenn z.B. eine Rolle über die Vignette läuft, übertragen sich die Verformungen zum Pfeiler nur ab einer bestimmten Schwelle.
Zwischen die Schaltung und den besagten Teil des Bodens der Einfügung kann eine elastische Schicht als Versteifung aufgebracht werden. Eine solche Kopplung trägt zur Verminderung der mechanischen Verformungen und zur wesentlichen Verminderung der Übertragung von Spannungen, insbesondere dynamischer bei.
Die Erfindng wird anhand der folgenden Beschreibung besser zu verstehen sein, die als nicht begrenzendes Beispiel zusammen mit den Zeichnungen im Anhang gegeben wird, von denen
- Abbildung 1 eine elektronische Karte nach der weiter oben erwähnten, herkömmlichen Art darstellt,
- Abbildung 2a den Längsschnitt einer Karte mit Mikroschaltung nach einer vorgezogenen Durchführungsform der Erfindung darstellt,
- Abbildung 2b ein Ausschnitt von Abbildung 2a und
- Abbildung 2c der Kartenträger der Abbildung 2b ist,
- die Abbildung 3a und 3b den Verformungsvorgang einer Karte laut der Erfindung darstellen,
- Abbildung 4a eine Draufsicht eines Kartenträgers laut der Erfindung darstellt, eventuell mit über die Einfügung übergreifendem Magnetstreifen,
- Abbildung 4b eine Vergrößerung der Karteneinfügung von Abbildung 4a ist, und
- die Abbildungen 5 und 6 Varianten der Erfindung darstellen.
Entsprechend Abbildung 1 enthält eine Karte mit Mikroschaltung eine Vignette 200 mit einem Schaltungsträger (20, 40) und einer Schaltung 10, in einer Einfügung 101 befestigt, die Schaltung 10 ist derart auf einer Innenseite des Schaltungsträgers (20, 40) vorgesehen, daß sich die Schaltung 10 im Innern der Einfügung 101 gegenüber dem Boden 100 der Einfügung 101 befindet. Die Schaltung 10 ist auf herkömmliche Art mit einem leitfähigen Kleber (30, 31) auf den Schaltungsträger (20, 40) geklebt, und es sind Verbindungsleitungen 60 zwischen die Schaltung 10 und den Schaltungsträger (20, 40) gelötet, der derart vorgesehene Leiterschichten aufweist, daß sie die erforderlichen Verbindungen herstellen. Der Schaltungsträger weist hier eine Leiterschidit 40 aus einer Kupferfohe auf, auf der elektrolytisch eine Schicht aus Ni, eine Schicht aus Au und darauf eine Isolierschicht 20 aufgebracht wurde, wobei das ganze einen flexiblen Träger bildet. Die Schicht 40 weist Öffnungen 41 auf, die ihn elektrisch in verschiedene Zonen aufteilen und die Isolierung der elektrischen Kontaktstellen ermöglichen. Zwischen der Oberseite des Chips 10 und der besagten Zonen sind per Ultraschall Verbindungsleitungen 60 vorgesehen. Zur Stärkung der mechanischen Stabilität können Zonen 71 aus Epoxydharz mit ansteigendem Profil vorgesehen werden. In dem am 12.04.1985 angemeldeten französichen Patent FR 2 580 416 kann eine detailliertere Beschreibung dieses Verfahrens gefunden werden.
Die nach dem Schnittvorgang erhaltene Vignette wird umgedreht und bei 90 in die Einfügung 101 geklebt. Bei 90 kann ein doppel seitiges, abziehbares Klebeband laut der Erfindung FR 2 580 416 verwendet werden, wobei die Abziehschicht als Maske für einen Schutzlack 80 dienen kann.
Schließlich wird bei 102 mit einer relativ harten Polyurethanharzschicht eine Klebung vorgenommen, um eine gute mechanische Steifheit zu erreichen. Ein solches Harz ist z.B. das von ALSTHOM hergestellte DAMIVAL 13521, mit einer nominalen Härte nach Polymerisierung von 85 SHORE D2. Die Harze der Reihe DAMIVAL werden vom Hersteller mit einer Härte von 90 SHORE D2 als steif, mit einer Härte von 85 SHORE D2 (wie weiter oben) als halb-steif, und mit einer Härte von 50 SHORE D2 als elastische bezeichnet.
Laut den Abbildungen 2a, 2b und 2c ist die Innenseite 50 des Bedens 100 der Einfügung 101 eines Kartenträgers 130 gerillt 105, hier mit zwei Rillen, die sich großteils zur einen und anderen Seite der Schaltung 10 befinden und zwei abgeschrägte Bereiche 104 festlegen, die die Dämpftingsbereiche bilden, als elastisch verformbare Verbindungen dienen und bezüglich einem Großteil der Schaltung 10 einen dickeren Teil 103 belassen.
Man kann eine Seitenfase 51 zwischen dein Boden 56 der Einkerbung der äußeren Umrandung 57, wo die Klebung 90 der Vignette 200 vorgenommen wird, und der eigentlichen Einfügung 101 bemerken. Eine Seitenfase 51 begrenzt das Äußere der Einfügung 101 und bildet einen Übergang zwischen einem äußeren Teil 106 des Bodens 100 und dem Bereich 120 des Kartenträgers 130, wo die Einkerbung vorgenommen wird. Es kann eine elastische Schicht 110 zwischen der Schaltung 10 und der innenseite 51 des mittleren Teils 103 des Bodens 100 der Einfügung 101 aufgebracht werden. Ihr Zweck wird weiter unten beschrieben. Auch kann man bemerken, daß die vorhandenen Rillen 105 dazu verwendet werden, zumindest teilweise die Überdicke der Leitungen 60 in bezug auf die Schaltung 10 im Bereich des Leitungslots bei 61 auf der Hauptfläche der zum Boden 100 gerichteten Schaltung 10 aufzunehmen. Dies ermöglicht eine beträchtliche Platzersparnis. Tatsächlich ist der Mittelteil 103 schmäler als der Teil des Bodens 100 gegenüber der Schaltung 10 (und folglich nur der Schaltung 10), um im Bereich des Leitungslots 61 der Leitung 60 eine Aussparung zu lassen.
Die Abbildungen 4a und 4b zeigen die Draufsicht einer Durchführungsform der durch Fräsen erhaltenen Rillen 105. Es können insbesondere eventuelle auf der hinteren Seite der Karte vorgesehene Magnetstreifen 300 über die Einfügung 101 übergreifen, wobei zum Lesen und/oder Schreiben der Karte eine magnetische Lese/Schreib-Vorrichtung eine Spannung auf die Vignette und/oder den Boden 100 der Einfügung bewirkt.
Die Abbildungen 5 und 6 schließlich zeigen zwei Durchführungsvarianten der Erfindung. Es können Rillen 105' auf der Seite des Kartenträgers gegenüber der Einfügung 101 (Abb. 5) vorgesehen werden, oder es können Rillen 105' und 105" zugleich auf der inneren Einfügung 101 und der Seite des Kartenträgers gegenüber der Einfügung 101 (Abb. 6) vorgesehen werden.
Es wird jetzt insbesondere in Verbindung mit den Abbildungen 3a und 3b der Einfluß der abgeschrägten Teile 104 bei einer Biegung der Karte erklärt.
Bei Abbildung 3a ist die Vignette 200 gedehnt, und die Innenseite 52 des Bodens 50 kann gegen die Schaltung 10 gedrückt werden. Die abgeschrägten Teile 104 knicken und nehmen so einen Großteil der Verformungen auf, wodurch der Teil 103 entweder nicht gegen die Schaltung gedrückt wird, oder bei einer stärkeren Biegung gegen die Schaltung 10 gedrückt wird, doch nur einen Teil der Spannungen an sie überträgt, da er grundlegend eben bleibt, was eine gesteigerte Zuverlässigkeit bei wiederholtem Biegen der Karte bewirkt. Im Falle der Abb. 3a ist es die Aufgabe der abgeschrägten Teile 104, als Verformungsfänger zu dienen, um zu vermeiden, daß der mittlere Teil 103 zu starke Spannungen an die Schaltung 10 überträgt.
Denn wenn der Boden der Einfügung einer wesentlichen Biegung ausgesetzt werden würde, würde er auf einer verminderten Oberfläche und so mit einer Spannungskonzentration gegen die Karte kommen, was eine erhöhte Spannung auf die Mikroschaltung bewirken würde.
Bei Abbildung 3b ist die Vignette 200 gedrückt und die Schaltung 10 kommt an den mittleren Teil 103 und bildet einen Pfeiler (oder Balken), der sich dank den abgeschrägten Teile 104 durch Übertragung verlagert und dabei grundlegend eben bleibt. Dadurch werden die Spannungen, denen die Schaltung 10 ausgesetzt ist, vermindert, und die Verformungen des Bodens 50 der Einfügung 101 angemessen begrenzt. Die Funktionsweise als Pfeiler des Teils 103 ermöglicht insbesondere eine größere Kontaktfläche zwischen ihm und der Schaltung 10, da diese Verformungen hauptsächlich von den abgeschrägten Teilen 104 aufgenommen werden und der Teil 103 relativ eben bleibt mit wie weiter oben minimalen Spannungen auf der Mikroschaltung. In der Praxis wird dem mittleren Teil 103 eine Höchstdicke gegeben, die mit den Toleranzen der Dicke der Karte und einer der Schaltung 10 außer bei eventuell durchlaufenden Leitungen 60 gleichen Oberfläche vereinbar ist. Es ist zu empfehlen, die abgeschrägten Teile 104 mit der größtmöglichen Breite und der kleinstmöglichen Dicke herzustellen, die mit wiederholten Biegungen vereinbar sind.

Beispiel:

Eine Bankkarte aus Polyvinylchlorid (PVC), gefüllt mit TiO2, nach der Norm ISO einer nominalen Länge 85,6 mm und einer nominalen Breite 53,98 mm und einer nominalen Dicke von 810 Mikrometern weist eine Einfügung eines Gesamtdurchmessers 57 von ca. 16,2 min auf, der Durchmesser des Rands der Seitenfase 51 beträgt 12 mm. Der Boden 50 der Einfügung 101 weist eine Dicke von 300 Mikrometern auf, die abgeschrägten Teile 104 weisen eine Dicke von 200 Mikrometern, eine Länge von 6,9 mm und eine Breite von 2,5 mm auf, der Pfeiler 103 hat eine Breite von 2,5 min. Zwischen der Schaltung 10 und dem mittleren Teil 103 besteht eine nominale Toleranz von 50 Mikrometern.
Die eventuell vorhandene elastische Schicht 110 kann aus Silikon RTV3140 des Herstellers DOW CORNING sein und eine Härte von 20 bis SHORE D2 aufweisen, insbesondere nach den Luftfeuchtigkeitsbedingungen der Vulkanisierung. Unter Beibehalt der weiter oben verwendeten Bewertungskriterien für die Harze könnte man das RTV3140 als "sehr flexibel" einstufen. Sie ermöglichen den Erhalt einer sehr dynamischen Dämpfung der übertragenen Spannungen zwischen der Karte 10 und dem mittleren Teil 103 des Bodens 50, und verstärken somit die Wirkung der abgeschrägten Teile 104 zusätzlich. Die elastische Schicht 110 darf nicht zu sehr verformbar sein, um ihre dämpfende Wirkung zu erfüllen, doch ausreichen verformbar, um eine Gesamtversteifung zu vermeiden, was die Übertragung von Spannungen auf die Mikroschaltung begünstigen würde. Die Biegungstests sind es, die die Bestimmung der optimalen Elastizität der Schicht 110 ermöglichen.
Eine Karte laut der Erfindung, und vorzugsweise mit einer elastischen Schicht 110, weist beim magnetischen Lesen eines teils über die Einfügung 101 übergreifenden Magnetstreifens gute Eigenschaften auf. In diesem Fall bildet der mitflere Teil 103 einen Pfeiler, dessen Steifheit zu starke Verformungen verhindert, die zu starke Abschwächungen ("drop out") des Signals bewirken. Da keine steife Schicht 102 vorhanden ist, werden die beim magnetischen Lesen/Schreiben durch eine über die Vignette laufende Rolle bewirkten Verformungen nur ab einer bestimmten Schwelle zum Pfeiler 10 übertragen. Es wird insbesondere empfohlen, die Toleranz zwischen der Schaltung 10 und dem mittleren Teil 103 so gering wie möglich zu lassen, damit dieser so dick wie möglich und folglich so steif wie möglich ist, was auch bei den auf den Abbildungen 3a und 3b dargestellten Biegungen von Vorteil ist.
Die Erfindung begrenzt sich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Durchführungsformen. Die Schaltung 10 wird nicht unbedingt in der Mitte der Einfügung 101 vorgesehen, die andere als runde Formen aufweisen kann. Eine Einfügung 101 kann nur einen einzigen abgeschrägten Teil 103 aufweisen, insbesondere, im Falle die Schaltung 10 an einen Rand der Einfügung grenzt. Die Rillen 105, 105' und 105" könnten z.B. durch Formung hergestellt werden.

Claims

1. Eine Karte mit einer Mikroschaltung bestehend aus einem Kartenträger mit einer Aussparung, in der die Mikroschaltung eingefügt wird, der Kartenträger weist einen Dämpfungsbereich auf, um die Übertragung von Biegespannungen an die Mikroschaltung zu verhindern, mit dem Merkmal, daß der Kartenträger mindestens zwei Dämpfungszonen (104) aufweist, die sich einerseits zwischen einem Pfeiler (103) des Kartenträgers, der einen Teil des Bodens (100) einer Einfügung gegenüber der Mikroschaltung bildet, und andererseits zwischen dem restlichen Teil dieses Bodens (100) befindet.

2. Eine Karte mit einer Mikroschaltung laut Anspruch 1, mit dem Merkmal, daß sich die besagte Dämpfungszone (104) sich von dem besagten Teil des Bodens (100) der Einfügung (101) in Längsrichtung der Karte erstreckt.

3. Eine Karte mit einer Mikroschaltung laut Anspruch 1 oder 2, mit dem Merkmal, daß sie zwei Dämpfungszonen (104) aufweist, auf der einen und anderen Seite des Pfeilers (103) vorgesehen.

4. Eine Karte mit einer Mikroschaltung laut einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Merkmal, daß eine besagte Dämpfungszone mit einer Rille (105) begrenzt ist.

5. Eine Karte mit einer Mikroschaltung laut Anspruch 4, mit dem Merkmal, daß die besagte Rille (105) in die Einfügung (101) führt.

6. Eine Karte mit einer Mikroschaltung laut Anspruch 5, mit dem Merkmal, daß mindestens eine Verbindungsleitung (60) zumindest teilweise in die besagte Rille (105) eingebracht ist.

7. Eine Karte mit einer Mikroschaltung laut einem der Ansprüche 5 oder 6, mit dem Merkmal, daß sie mindestens einen Magnetstreifen (300) aufweist, der zumindest teilweise die besagte Einfügung (101) überschneidet

8. Eine Karte mit einer Mikroschaltung laut einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Merkmal, daß sie eine elastische Schicht (110) aufweist, die eine Versteifung zwischen der Schaltung (10) und dem besagten Pfeiler (103) bildet.

9. Eine Karte mit einer Mikroschatung laut Anspruch 8, mit dem Merkmal, daß die Versteifungsschicht (110) eine Härte zwischen 20 und 30 SHORE D2 aufweist.

10. Ein Kartenträger mit einer Aussparung für die Aufnahme einer Mikroschaltung, die besagte Aussparung weist einen Boden auf, mit dem Merkmal, daß der besagte Boden (100) mindestens zwei Dämpfungszonen (104) aufweist, die elastisch verformbare Verbindungen bilden und außerhalb eines mittleren Pfeilers (103) des besagten Bodens (100) vorgesehen sind.