DE69808112T2 - Herstellungsverfahren einer karte mit gewickelter antenne - Google Patents

Herstellungsverfahren einer karte mit gewickelter antenne

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Herstellung von Chipkarten und insbesondere von Karten, die mittels einer in die Karte integrierte Antenne kontaktlos funktionieren können. Unter dieser Bezeichnung "kontaktlose Karte" fallen einerseits Karten, die nur über die Antenne nach außen kommunizieren können, und ebenfalls und insbesondere gemischte Karten, die entweder über die Antenne oder über genormte konventionelle Kontakte nach außen kommunizieren können.
  • Derartige Karten sind für verschiedene Operationen bestimmt wie beispielsweise Bankoperationen, Telefongespräche, Identifikationsoperationen, Abbuchungs- oder Aufladeoperationen von Kontoeinheiten und alle Arten von Operationen, die entweder durch Einstecken der Karte in ein Lesegerät oder aus Entfernung durch elektromagnetische Kopplung (vom Prinzip her induktiven Typs) zwischen einer Sende- /Empfangssäule und einer in den Aktionsbereich dieser Säule befindlichen Karte durchgeführt werden können.
  • Die kontaktlosen Karten sollen vorzugsweise genormte, denjenigen der konventionellen Karten mit Kontakten entsprechende Abmessungen aufweisen. Dies ist selbstverständlich ganz besonders unerlässlich bei gemischten Karten und wünschenswert für Karten, die nur kontaktlos funktionieren.
  • Die einschlägige Norm ISO 7810 definiert eine 85 mm lange, 54 mm breite und 0,76 mm dicke Karte. Die Kontakte erscheinen an genau definierten Positionen an der Oberfläche der Karte.
  • Diese Normen enthalten strenge Auflagen für die Herstellung. Die sehr geringe Dicke der Karte ist eine besonders hohe Anforderung, die für kontaktlose Karten noch strenger ist als für einfach mit Kontakten ausgestatteten Karten, da man die Einfügung einer Antenne in die Karte vorsehen muss.
  • Die technischen Probleme betreffen die Positionierung der Antenne in Bezug auf die Karte, da die Antenne fast die gesamte Oberfläche der Karte einnimmt, die Positionierung des IC-Moduls (das den Chip und seine Kontakte umfasst), das den elektronischen Betrieb der Karte gewährleistet, und die Präzision und Zuverlässigkeit des Anschlusses zwischen dem Modul und der Antenne; und schließlich müssen Auflagen in Bezug auf die mechanische Beständigkeit, die Zuverlässigkeit und die Herstellungskosten berücksichtigt werden.
  • Die Unterlage EP-A-0723244 offenbart ein Herstellungsverfahren von kontaktlosen Karten mit einer Etappe, in der eine Antenne an einem Modul befestigt wird, gefolgt von einer Etappe, in der die Baugruppe Antenne/Modul in Aussparungen (9, 12, 10, 11, 14) eingesetzt wird, die in den Platten (8, 13, 15) vorgesehen sind. Diese Platten werden dann so verfestigt, dass sie die besagte Baugruppe einschließen.
  • Das Ziel der Erfindung ist, ein Herstellungsverfahren vorzuschlagen, das ermöglicht, den verschiedenen Anforderungen an die Abmessungen, die Herstellungspräzision, die mechanische Beständigkeit und im Allgemeinen die Zuverlässigkeit, die Fabrikationskosten und -leistung einer so genannten gemischten Karte am besten Rechnung zu tragen.
  • Dieses Ziel wird erreicht dank eines dem Anspruch 1 entsprechenden Verfahrens.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindungen sind in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen enthalten, auf denen:
  • - Fig. 1 eine Antenne aus Wickeldraht eines Formats darstellt, das in eine Chipkarte integriert werden kann;
  • - Fig. 2 ein Modul in Vorderansicht, Rückansicht und Schnittansicht in einer Herstellung auf doppelseitig metallisierter Folie darstellt;
  • - Fig. 3 die zusammengebaute Baugruppe Antenne/Modul darstellt;
  • - Fig. 4 den Einsatz der Baugruppe Antenne/Modul gegen eine Kunststoffplatte im Format der Karte, ausgestattet mit einer Klebefolie darstellt;
  • - Fig. 5 den Einsatz einer anderen Kunststoffplatte zur Aufnahme der Modulbaugruppe darstellt;
  • - Fig. 6 die fertige Karte im Stadium des Entfernens der Klebefolie und einsatzbereit darstellt.
  • Die auf Fig. 1 dargestellte Antenne A ist ein einfacher flach gewickelter Draht 10, wobei die Eigensteifigkeit des Drahts ausreichend ist, damit die Antenne während der Einschlussoperationen unter Beibehaltung ihrer flächigen Gesamtform gehandhabt werden kann. Diese Antenne stellt eine Induktanz dar, die per elektromagnetischer Kopplung induktiver Art eine Fernkommunikation ermöglicht.
  • Der Draht kann mit einem Isolierstoff beschichtet sein, der den Kontakt zwischen angrenzenden Windungen verhindert. In jedem Fall ist ein Isolierstoff vorgesehen, wenn sich die Windungen kreuzen (wenn mehrere Windungen vorhanden sind). Die Enden des Drahts sind jedoch für ihren elektrischen Anschluss an ein IC-Modul blank.
  • Aus Gründen der elektromagnetischen Leistung liegen die Abmessungen der Antenne jedoch sehr nahe bei den Außenabmessungen der Chipkarte, was ferner einer der Gründe ist, aus denen die Positionierung der Antenne in der Karte präzise erfolgen muss.
  • Die Enden 12 und 14 der Antenne befinden sich in einem bestimmten Abstand D zueinander und sind vorzugsweise in die Windungen hinein gerichtet, so dass das Elektronikmodul an der Innenseite der Windungen angebracht werden kann, wobei der Umfang der Antenne sich dabei möglichst dem Umfang der Chipkarte annähert, in die sie eingelassen werden soll.
  • Das Modul M der Fig. 2 umfasst eine Isolierfolie 20, eine Metallisierung der Vorderseite, eine Metallisierung der Rückseite sowie leitende Brücken, die die Metallisierungen der Vorderseite mit denjenigen der Rückseite verbinden. Der relative Maßstab der Abmessungen, insbesondere hinsichtlich der Dicke, ist nicht eingehalten, damit die Figuren lesbar sind.
  • Die Metallisierung der Rückseite ist in Kontakte 21 im für die Chipkarten genormten Format unterteilt; diese Kontakte erscheinen auf der Chipkarte am Ende der Herstellung.
  • Ein Chip 22 ist auf einem mittleren Bereich 23 der Metallisierung der Vorderseite verschweißt; verschweißte Drähte 24 verbinden den Chip mit Anschlussbereichen 25 der Metallisierung der Vorderseite (andere Verbindungsarten können in Betracht gezogen werden, beispielsweise eine Direktverbindung bei umgedrehten Chips im Modus "Flip-Chip").
  • Zwei Anschlussbereiche 26 und 27 sind der Befestigung der Enden der Antenne A vorbehalten. Diese Bereiche sind elektrisch mit Anschlussbereichen 25 verbunden, die Drähte des Chips aufnehmen sollen. In der Praxis sind die Bereiche 26 und 27 Verlängerungen zweier Anschlussbereiche 25, wobei diese Verlängerungen weit genug vom mittleren Bereich entfernt sind, in dem der Chip befestigt ist: der Chip 22 ist mit einem Tropfen Schutzharz 28 bedeckt, aber die Anschlussbereiche 26 und 27 sind weit genug vom mittleren Bereich entfernt, um nicht vom Harz bedeckt zu werden.
  • Die Anschlussbereiche 26 und 27 befinden sich auf der Folie 20 in einem Abstand zueinander, der etwa dem Abstand D zwischen den Enden des Antennendrahts A entspricht, damit diese Enden leicht auf die Bereiche 26 und 27 geschweißt werden können.
  • Fig. 3 zeigt in seitlichem Schnitt die Baugruppe Antenne/Modul nach der Schweißoperation der Antennenenden auf den Bereichen 26 und 27; sie zeigt ebenfalls eine Kunststoffplatte 30 (die bereits das Format einer Chipkarte aufweisen kann oder die später auf dieses Format zugeschnitten wird). Bei dem Kunststoff kann es sich um Polyvinylchlorid (PVC) oder um einen anderen Kunststoff handeln.
  • Diese Platte bildet einen Teil des Körpers der Chipkarte. Sie umfasst eine Öffnung 32, die zur Aufnahme des Moduls M dienen kann, wobei diese Öffnung die gesamte Dicke der Platte durchquert. Die Abmessungen der Öffnung entsprechen zumindest denjenigen des Moduls M. Diese Abmessungen sind den Abmessungen des Moduls möglichst gut angepasst. Die Position der Öffnung in Bezug auf das Format der Platte entspricht der genormten Position der Kontakte einer Chipkarte.
  • Die Rückseite der Platte ist mit einer Klebefolie 34 beschichtet, deren klebende Seite gegen die Platte gedrückt ist. Diese Folie bedeckt die Öffnung 32, so dass sie einen Boden für die durch die Öffnung 32 gebildete Aufnahme in der Karte bildet. Dieser Boden ist klebend.
  • Fig. 4 zeigt den Einsatz der Baugruppe Antenne/Modul gegen die Platte 30, wobei das Modul in die Öffnung 32 eingefügt ist und über den Klebstoff gegen die Folie 34 klebt.
  • Die Aufnahme und der Klebstoff halten die Baugruppe Antenne/Modul während der nachfolgenden Operationen in einer präzisen Position fest, die mechanische Beanspruchungen mit sich bringen. In diesem Stadium kann die Baugruppe mit einem dicken Harz beschichtet werden, das den Halt verbessert und das als Bindemittel und Dichtungsprodukt dient, um die Antenne und das Modul zu schützen.
  • Eine andere, auf das Format der Chipkarte zugeschnittene (außer wenn das Format später definiert wird) Platte 40 aus Kunststoff wird gegen die Oberseite der so hergestellten Baugruppe gedrückt, d. h. auf der Seite der Antenne und nicht der Klebefolie. (Fig. 5). Der Kunststoff kann Polyvinylchlorid (PVC) oder ein anderer sein.
  • Eine Kalt- oder Warmwalzoperation wird durchgeführt, um die Platten unter Einschluss der Baugruppe Antenne/Modul zu verfestigen. Beim Kaltwalzen ist die Einfügung eines Klebharzes (das das o. g. Harz sein kann) erforderlich.
  • Fig. 5 zeigt die Chipkarte in diesem Stadium mit den Platten 30 und 40 auf beiden Seiten der Baugruppe Antenne/Modul, wobei das Bindeharz 50 die Baugruppe zwischen den Platten einbettet.
  • Die letzte Operation (Fig. 6) besteht darin, die Klebefolie 34 abzuziehen, wobei dann die blanken Kontakte 21 der Chipkarte erscheinen.
  • Das gerade beschriebene Verfahren könnte ebenfalls zur Anwendung gelangen bei einem Modul, das nicht aus einer doppelseitig metallisierten Folie hergestellt wird, sondern aus einem auf die erforderlichen Kontaktformen zugeschnittenen Gitter, das mit einer Isolierfolie beschichtet ist, die so ausgeschnitten ist, dass sie einen Chipbefestigungsbereich, Anschlussbereiche für die Chipdrähte und Anschlussbereiche für den Antennendraht frei lässt. Aufgrund der Dicke der Isolierfolie wäre es jedoch nicht so einfach, den Antennendraht in diesem letzten Bereichen zu verschweißen.

Claims (5)

1. Herstellungsverfahren einer gemischten Chipkarte mit einer Antenne (10) aus flach gewickeltem Draht und einem Modul (20) mit Zugangskontakten, bei dem man:
- die Enden (12, 14) der Antenne an zwei Anschlussbereichen des besagten Moduls (20) befestigt;
- die Baugruppe Antenne/Modul (10, 20) provisorisch gegen eine erste Platte (30) aus Kunststoff befestigt, die eine Öffnung (32) zur Aufnahme des besagten Moduls (20) aufweist;
- eine zweite Platte (40) aus Kunststoff auf die Baugruppe Antenne/Modul (10, 20) setzt;
- die beiden Platten (30, 40) unter Einschluss der besagten Antenne (10) und des besagten Moduls (20) verfestigt,
Verfahren, bei dem die besagte provisorische Befestigung darin besteht, eine Klebfolie (34) unter der besagten ersten Platte (30) vorzusehen, wobei das besagte Modul (20) gegen die klebende Seite der besagten Folie (34) innerhalb der besagten Öffnung (32) gedrückt wird, wobei das Modul in die besagte Öffnung so eingefügt wird, dass die Kontakte am Öffnungsboden heraustreten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Klebfolie (34) nach Verfestigung der besagten Platten (30, 40) abgelöst wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Modul (20) aus einer an der Vorderseite und der Rückseite metallisierten Folie hergestellt wird, wobei sich Antennenanschlussbereiche (26, 27) an der Vorderseite und die Zugangskontakte (21) zur besagten Karte an der Rückseite befinden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (22) des besagten Moduls (20) vor Einfügung des besagten Moduls in die besagte Karte in ein Schutzharz (28) eingebettet wird, wobei das besagte Schutzharz (28) die Anschlussbereiche für die besagte Antenne (10) nicht abdeckt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor Verfestigung der besagten Platten (30, 40) ein Kleb- und Dichtungsharz (50) auf die Baugruppe Antenne/Modul (10, 20) aufgetragen wird.
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