DE69824679T2 - Kontaktlose elektronische Karte und Verfahren zur Herstellung einer solchen Karte - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine kontaktlose elektronische Karte mit einem elektrisch isolierenden Kartenträger, der mindestens eine Spule aufnimmt, welche als Antenne für die Übertragung von Informationen durch Induktivwirkung kommend aus einem elektromagnetischen Feld dient, und eine integrierte Schaltung, die elektrisch mit den Enden der besagten Spule verbunden ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karte.
  • Seit einigen Jahren sind im Bereich z. B. der Straßenmaut oder des Gewerbes Datenträgersysteme, welche Magnetkarten und elektronische Karten verwenden, gebräuchlich im Einsatz. Ein besonders praktisches Datenträgersystem ist dasjenige der kontaktlosen elektronischen Karten, welche es ermöglichen, auf relativ kurze Distanz Signale zu senden und zu empfangen. In diesem System bewirken elektromagnetische Wellen, die von einem Abfragegerät gesendet werden, das lesen und schreiben kann, eine Änderung des Magnetfelds in der Nähe einer eine Antenne bildenden Spule, die als Antwortgerät gestaltet und in diesem Falle eine kontaktlose elektronische Karte ist, um in einer eine Antenne bildenden Spule eine Spannung zu induzieren und die so erzeugte Spannung als Stromquelle verwenden zu können.
  • Kontaktlose Karten nach dem Stand der Technik sind aufgrund der Tatsache ziemlich komplex herzustellen, dass sie meistens ein Modul enthalten, welches aus einer integrierten Schaltung gebildet wird, und eine elektrisch verbundene Spule, was alleine für die Herstellung des Moduls eine Reihe vorbereitender Arbeitsschritte voraussetzt. Mit oder ohne Modul sind diese Karten vom Folientyp und enthalten drei Schichten oder mehr aus einem übereinandergelegten isolierenden Material, während ihre Dicke auf 0,76 mm genormt ist. Die Vervielfachung der Anzahl an zusammenzubringender Schichten macht aus, dass diese Dicke schwer mit guter Präzision zu erreichen ist.
  • In Bezug auf Karten ohne Kontakte, welche kein Trägermodul vorgefertigter elektrischer Elemente (integrierte Schaltung und Spule) enthalten, erwähne man die europäische Patentanmeldung EP 0 737 935 A2 , außer unter Betrachtung dessen, dass die von der ziemlich dünnen Schicht 1 gebildete Einheit, welche dieselbe Fläche wie die Karte hat, und die integrierte Schaltung und Spule 6, die ihr funktionell beigefügt ist (siehe 1A des Patents), ein Modul bilden. Man weise darauf hin dass in diesem Pseudo-Modul die Spule sich auf einer selben Ebene erstreckt, die die obere Ebene der Schicht 1 ist. Zum Fertigstellen der Karte, damit die elektrischen Elemente geschützt sind, ist es noch notwendig, im Bereich der gesamten Oberfläche von Schicht 1 eine isolierende mittlere Materialschicht in breiigem Zustand 9 aufzubringen, um die Spule und die integrierte Schaltung bis zum Erhalt einer glatten Fläche einzutauchen, und auch jede Seite der so erhaltenen Einheit mit einer Schutzfolie zu überziehen.
  • Ein Ziel der Erfindung ist die Herstellung einer kontaktlosen elektronischen Karte, die kein Zwischenmodul enthält, um die Anzahl der für ihre Herstellung erforderlichen Arbeitsschritte zu verringern.
  • Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Verringerung auf zwei der Anzahl Schichten oder Folien aus den für ihre Herstellung erforderlichen Isoliermaterialien.
  • Diese Ziele werden erreicht und die Nachteile des alten technischen Stands dank der Tatsache verringert, dass die im ersten Absatz aufgeführte elektronische Karte dadurch bemerkenswert ist, dass der besagte Kartenträger auf einer strukturierten Seite eine Senkung an den Wänden und am Boden aufweist, an dem die Wicklungen der besagten Spule verlaufen, die außerdem auf der besagten strukturierten Fläche gebildet werden, wobei die Senkung auch die Besagten Enden der Spule enthält, dadurch, dass die besagte Senkung auch die besagte integrierte Schaltung gegen die besagten Wicklungen enthält, die besagte Senkung außerdem mit einem polymerisierten Schutzharz gefüllt wird und dadurch, dass eine Folie aus Isoliermaterial die besagte strukturierte Fläche, auf die sie geklebt ist, abdeckt.
  • Für den Erhalt einer solchen elektronischen Karte ist ein Verfahren dadurch bemerkenswert, dass es folgende Schritte umfasst:
    • – die Herstellung einer Senkung in den besagten Träger auf eine sogenannte strukturierte Fläche,
    • – die Aufbringung auf die besagte strukturierte Fläche der Wicklungen der besagten Spule, die an den Wänden und am Boden der besagten Senkung verlaufen, wobei dieser letztere auch die Enden der Spule enthält,
    • – die Anbringung in der besagten Senkung der besagten integrierten Schaltung,
    • – die Herstellung der elektrischen Anschlüsse zur Verbindung der Kontakte der integrierten Schaltung mit den Enden der besagten Spule,
    • – die Füllung der besagten Senkung mit einem Schutzharz, welches danach polymerisiert wird,
    • – die Aufbringung durch Kleben einer Folie aus Isoliermaterial gegen die besagte strukturierte Fläche des Trägers.
  • Man erhält so in wenig Arbeitsschritten eine elektronische Karte mit nur zwei Schichten aus Isoliermaterial, welche den Ermüdungstests gut widersteht. Die Aufbringung der Wicklungen kann unter Verwendung einer MID-Technologie verlaufen, welche die Aufbringung elektrischer Bahnen in einem einzigen Schritt auf einen Träger ermöglicht, der ein Relief aufweist, in diesem Falle die strukturierte Fläche des Kartenträgers, der eine Senkung enthält, in der die Bahnen verlaufen müssen. Bei der MID-Technologie bevorzugt man die Technik des Heißpressens (oder -prägens) von Metallbändern mit der Bezeichnung „Hot Foil Embossing" in Englisch. Man kann Auflösungen von 200 μm mit diesem Verfahren erhalten, das außerdem preisgünstig ist und sich gut in ein Montageband eingliedern lässt.
  • Für den Schritt zur Herstellung der elektrischen Verbindungen, welche die Kontakte der integrierten Schaltung mit den Enden der Spule verbinden, sind mehrere Lösungen in Betracht zu ziehen.
  • Eine vorgezogene Ausführungsform dieses Schritts besteht aus dem Kleben der Basis der integrierten Schaltung mit nichtleitendem Klebstoff auf den Boden der Aussparung und dann aus dem Anlöten der leitenden Drähte zwischen den Kontakten der integrierten Schaltung und den Enden der Spule.
  • Eine andere vorgezogene Ausführungsform dieses selben Schritts besteht aus einer Flip-Chip-Montagetechnik der integrierten Schaltung, wobei die Verbindungen durch Anlöten, mit isolierendem Klebstoff oder leitendem Klebstoff an lokalisierten Punkten hergestellt werden, wobei die Kontakte der integrierten Schaltung mit Überdicken (oder Bumps in Englisch) versehen ist.
  • Die Vorkehrung der Senkung in den Kartenkörper kann durch Fräsen bewerkstelligt werden, doch vorzugsweise wird der Kartenträger mit seiner Senkung mit einer Spritzgusstechnik hergestellt, und er kann an den für die Enden der Spule vorgesehenen Stellen am Boden der Senkung Überdicken aufweisen.
  • Die in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, als nicht erschöpfendes Beispiel folgende Beschreibung wird gut verständlich machen, wie die Erfindung verwirklicht werden kann.
  • 1 ist eine Schrägansicht eines Teile der elektronischen Karte nach der Erfindung vor dem Zusammenbau.
  • 2 ist eine Schnittansicht mit Abriss einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt im Schnitt die Struktur einer Drahtwicklung, versehen mit einem warm reagierenden Klebstoff, verwendbar für die Herstellung einer elektronischen Karte nach der Erfindung.
  • 4 zeigt in Schrägansicht mit Abriss die Erstellung von Überdicken an den Enden der leitenden Bahnen, welche die Spule bilden.
  • 5 zeigt in Obenansicht mit Abriss eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
  • 6 ist eine Ansicht nach dem Schnitt VI-VI der 5, wobei diese Darstellung dieselbe wie für 2 ist.
  • 7 zeigt in einer Schnittansicht im abgerissenen Teil das Detail einer für die integrierte Schaltung durch Ankleben mit einem anisotropen leitenden Klebstoff vorgezogenen Flip-Chip-Montage.
  • Auf 1 ist der Träger 1 einer elektronischen Karte ohne Kontakte dargestellt. Der elektrisch isolierende Träger 1 ist an seiner sogenannten strukturierten Oberseite 2 mit einer Senkung 3 und einer leitenden Spule 4 mit mehreren Wicklungen versehen, die sich über die Fläche 2 erstrecken und die der Erfindung zufolge die Senkung 3 durchqueren, indem sie über die Wände 5 und den Boden 6 der Senkung 3 verlaufen. Die beiden Enden 7 und 8 der Spule sind am Boden der Senkung 3 befindlich. Außerdem ist vorgesehen, dass eine integrierte Schaltung (bzw. ein Chip) 9 auf den Boden 6 geklebt wird und dass seine beiden Kontakte 11 und 12 elektrische mit den Enden 7, 8 der Spule 4 verbunden werden. Wenn diese Arbeitsschritte beendet sind, wird die Senkung 3 mit einem Schutzharz 14 gefüllt (siehe 2 und 6), und eine Folie aus einem Isoliermaterial 15, z. B. aus Polyvinylchlorid (PVC), wird auf die strukturierte Seite 2 geklebt (2 und 6). Die Folie 15 könnte auch aus Polycarbonat oder aus ABS sein. Man achte darauf, dass die Folie 15 und der Träger 1 vorzugsweise aus demselben Material gebildet werden. Wenn der Träger aus ABS oder aus Polycarbonat gebildet wird, wird die Senkung 3 mit Spritzguss hergestellt, und wenn er aus PVC ist, mit Plansenken.
  • Die Dicke des Trägers 1 und des Blatts 15 sowie die Tiefe der Senkung 3 werden derart gewählt, dass die gedruckte Schaltung 9 sich weitgehend in halber Höhe der kontaktlosen elektronischen Karte befindet, d. h. auf der neutralen Faser, um gut den Biegespannungen der Karte bei ihrer Anwendung zu widerstehen. Vorzugsweise werden die Seitenwände 5 der Senkung leicht abgeschrägt. Der Träger 1 wird mit seiner Senkung 3 vorzugsweise mit Spritzguss aus einem Thermoplastmaterial wie ABS oder Polycarbonat hergestellt. Er kann auch aus PVC gefertigt werden, in welchem Falle die Senkung 3 maschinell eingebracht werden muss. Die Senkung 3 muss eine solche Tiefe haben, damit am Boden der Karte eine ausreichende Kunststoffschicht, über 200 μm, belassen wird, um einen Bruch des besagten Kartenbodens zu vermeiden und den Elektronik-Chip zu schützen.
  • Es können verschiedene Verfahren für die Befestigung der Spulenwicklungen 4, grundsätzlich aus Kupfer auf Träger 1, verwendet werden. Manche dieser Verfahren werden weiter unten beschrieben. Es besteht auch eine Wahl zwischen mehreren Verfahren für das Anlegen der elektrischen Anschlüsse zur Verbindung der Kontakte der integrierten Schaltung, welche in die Senkung gebracht wird, mit den besagten Enden der Spule 4, am Boden der Senkung, was zu mehreren Ausführungsformen der Erfindung führt.
  • Die klassische Ausführungsform, auf 2 dargestellt, besteht aus dem Einbau der integrierten Schaltung 9, mit ihrer Basis mit einer polymerisierbaren Schicht 16, allgemein ein Epoxyd-Klebstoff, an den Boden der Senkung 3 geklebt, und dann aus dem Anlöten der leitenden Drähte 17, z. B. aus Gold oder Aluminium, zwischen den Kontakten 11, 12 der integrierten Schaltung 9 und den Enden 7, 8 der Spule 4. Dem Fachmann sind verschiedene Einbau- und Verdrahtungsverfahren der integrierten Schaltung bekannt, und sie werden in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben, unter denen man die Patente FR 2 439 438, FR 2 548 857, EP 0 116 148 , FR 2 520 541 nennen kann.
  • Was die Verdrahtung durch Löten der leitenden Drähte betrifft, können Gold- oder Aluminiumdrähte verwendet werden, obwohl der Golddraht aus Gründen der Schnelligkeit vorgezogen werden muss (das zum Löten der Golddrähte verwendete thermosonische Verfahren ist 3 oder 4 Mal schneller als das Löten der Aluminiumdrähte). Dieser Arbeitsschritt ist der empfindlichste des Zusammenbauvorgangs, da er ein Vorheizen des Kunststoffträgers erfordert. Da es nicht wünschenswert ist, dass das Vorheizen die Übergangstemperatur des Kunststoffträgers in vitrösen Zustand Tg übersteigt (Verformungsge fahr), ist es vorzuziehen, Materialien mit hohem Tg (Polycarbonat, ABS, ABS-PVC-Verbünde oder ABS-Polycarbonat-Verbünde) zu verwenden.
  • Nach dem Zusammenbau und dem Aufskleben des Chips kann der Arbeitsschritt zur Füllung der Senkung 3 mit einem einfachen Verfahren mit der Bezeichnung Potting in Englisch ausgeführt werden, welches aus dem Eingeben eines Tropfens Harz 14 in die Senkung 3 besteht. Um eine ebene Oberfläche zu erhalten verwendet man vorzugsweise Harze mit sehr geringer Viskosität, wie z. B. das Harz mit der Artikelnummer 931-1 der amerikanischen Gesellschaft ABLESTICK. Dieses Harz muss eine große ionische Reinheit und einen guten Widerstand gegen Wasserabsorption aufweisen, um den elektronischen Chip im Laufe der Klimatests wirksam zu schützen. Nach dem Einbringen in die Senkung wird das Harz polymerisiert, was den vorletzten Schritt des Herstellungs- und Zusammenbauverfahrens nach der Erfindung bildet.
  • Der letzte Schritt besteht im Aufkleben durch Walzen einer Folie aus PVC 15 auf die strukturierte Fläche 2 des Trägers.
  • Die vorgezogenen Verfahren für die Anbringung der Spulenwicklungen 4 auf den Träger 1 auf eine nicht ebene, sogenannte 3-D-Fläche sind:
    • – das Heißpressen einer klebbaren Bahnen-(Wicklungen-)Konfiguration mit der Bezeichnung Hot Foil Embossing in Englisch,
    • – das Tampondruckverfahren gefolgt von einer Metallisation durch Autokatalyse,
    • – die Herstellung der Bahnen mit Lithogravur, erhalten mit Laserhologrammen oder dreidimensionalen Masken.
  • Unter diesen drei Verfahren sind die ersten beiden gut bekannt und bewährt, ziemlich ökonomisch, doch sie ermöglichen nicht den Erhalt einer großen Auflösung bei der Herstellung der Bahnen. Wenn eine große Auflösung erforderlich ist, kann das dritte, präzisere Verfahren verwendet werden.
  • Die Tampondruck- und Lithogravur-Techniken sind vereinbar mit der Erstellung von Überdicken an den Enden 7, 8 der Spule, ausgeführt am Boden der Senkung beim Spritzgießen des Trägers.
  • In Bezug auf das Heißpress- (oder auch Heißpräge-)Verfahren kann man als Beispiel den Inhalt des Patents EP 0 063 347 aufführen. Mit einem Wärmezyklus einer Zeitdauer von 2 s kann eine Konfiguration von Metallbahnen mit 12 bis 70 μm Dicke auf den Kartenträger an der Stelle der Senkung 3 aufgebracht werden, deren Form zu diesem Zweck entwickelt wurde, d. h. mit vorzugsweise abgeschrägten Wänden, wobei der An bringungsdruck im Bereich von 80 N/mm2 und die Temperatur im Bereich von 200°C liegt. Zu diesem Zweck haben die Heißprägefolien, welche die Bahnenkonfigurationen enthalten, die auf 3 dargestellte Struktur: Eine oder mehrere Schichten warm reagierenden Klebstoffs 21 (allgemein auf der Grundlage von Phenolen) mit einer Dicke von 1 bis 4 μm, eine recht duktile Kupferschicht 22 mit einer zwischen 12 und 35 μm enthaltenen Dicke und eventuell eine Schicht 23 Zinn oder Nickel mit einigen μm Dicke. Der Teil der Folie, der nicht geprägt ist, kann dann von einer Aufrollstation mit Klebeband abgezogen werden.
  • Mit dem Tampondruckverfahren mit einer Zyklusdauer von 2 s kann ein palladiumhaltiger Lack auf den Kartenträger 1, die Wände und den Boden der Senkung 3 und um diese letztere die Fläche 2 gedruckt werden, je nach der erforderlichen Form für die Konfiguration der an dieser Stelle zu schaffenden Metallwicklungen. Die Druckqualität ist gut, da es so möglich ist, eine Präzision im Rahmen von 50 μm für die Breite der Leiterbahnen und ebenso für den Trennabstand zwischen den Bahnen zu erhalten.
  • Den Pd-haltigen Lack, welcher einen Katalysator bildet und der an den dementsprechenden Stellen auf den Träger 1 aufgebracht wird, erwärmt man dann auf 100°C. Dann wird eine Metallisation (Kupfer oder Nickel) durch Autokatalyse ausgeführt, wobei man diesen letzteren Vorgang seit langem kennt und beherrscht: Kupfer (Nickel) überzieht den Träger 1 nur an den Stellen ab, wo Katalysator vorhanden ist. Die Dicke des Kupferüberzugs liegt zwischen 1 und 10 μm. Der hauptsächliche Vorteil dieses elektrochemischen Metallisationsverfahrens ist, dass mehrere tausend bis mehrere zehntausend Karten im Zeitraum einiger Stunden zur gleichen Zeit in dasselbe Bad getaucht und verarbeitet werden können.
  • Wenn eine größere Präzision für das Zeichnen der Leiterbahnen in der Senkung 3 erforderlich ist, ist es möglich, ein Photolithographieverfahren zu verwenden, welches teurer als die vorhergehenden ist. Diese Technik ist eine Übertragung der herkömmlichen Photolithographietechnik für die Metallisation von ebenen Flächen auf die Metallisation von unebenen Flächen, in diesem Falle die Wände und der Boden der Senkung 3 und ihr direktes Umfeld auf der Seite 2 des Trägers. Hierfür wurde eine bekannte Technik der 3-D-Masken- oder Laserhologramm-Kongruenz entwickelt, die darin besteht, ein Bild der Bahnen in 3-D auf einer Fläche anzufertigen, die mit der der Senkung übereinstimmt, was es ermöglicht, die Polymerisation eines Lacks nur an den gewollten Stellen auf der Senkungsfläche zu erhalten.
  • Es kann z. B. ein Semi-Additiv-Verfahren für die Herstellung der Wicklungen verwendet werden. Dieses derzeit in den meisten entwickelten Ländern verwendete Verfahren besteht darin, eine Behandlung des Kunststoffträgers auszuführen, um die Haftfähigkeit eines Metallüberzugs, vorzugsweise Kupfer, zu verbessern, auf der man daraufhin unter Verwendung einer Fotoresistmaske elektrische Kontaktschichten anreichert. Nach Bestrahlung werden die Maske und die Schichten um die Kontakte entfernt. Dieses Verfahren ermöglicht demnach Metallisationen auf nicht ebenen Trägern unter Verwendung von 3-D-Masken oder Lasertechniken (Hologrammgeneration) und liefert eine Auflösung im Bereich von 50 μm. Mittels den verschiedenen hiervor beschriebenen Metallisationsverfahren werden die elektrischen Kontakte nicht mehr von einem Film getragen, wie nach altem Stand der Technik, sondern vom Kartenträger selbst. Außerdem sind die Arbeitsschritte zur Durchquerung des Isoliermaterials für die Herstellung der Kontakte nicht mehr erforderlich.
  • Neben der auf 2 dargestellten herkömmlichen Zusammenbautechnik wird eine hiernach beschriebene Flip-Chip-Montagetechnik bevorzugt. Hierfür können die Enden 7, 8 der Spule 4 Überdicken aufweisen, deren Anordnung (in Bezug auf eine Fläche) symmetrisch zu der der Kontakte des Chips ist, mit denen sie sich vereinen müssen. Derartige Überdicken, schematisch bei 25 der 4 dargestellt, werden vorzugsweise beim Gießen des Kartenträgers 1 bewerkstelligt: Ihre Form kann zylindrisch sein, wie auf 4 dargestellt, oder das Aussehen einer sphärischen Kuppel haben, und ihre Höhe beträgt ein Mehrfaches von zehn μm. Die Metallisation der Überdicken kann zur selben Zeit wie die der Spulenwicklungen 4 im Tampondruck- oder Lithogravurverfahren wie weiter oben erwähnt bewerkstelligt werden.
  • Nach den bekannten herkömmlichen Verfahren der Flip-Chip-Montagetechnik müssen die Kontakte der integrierten Schaltung aus Aluminium vor dem Zusammenbau galvanisch mit Überdicken aus Gold oder Kupfer (was einen heiklen Neueinsatz der integrierten Schaltung nach ihrer Herstellung einbezieht) oder mit Hilfe einer herkömmlichen thermosonischen Lötausrüstung mit gelöteten „Nagelköpfen" aus Gold überzogen werden. Für die Montage handelt es sich um die paarweise Vereinigung der Überdicken des Chips mit denen der Spulenenden und der Herstellung eines guten elektrischen Kontakts, wofür mehrere Verfahren zur Verfügung stehen: Das schnelle Erhitzen des Chips in Verbindung mit einem Druck, was die Verlötung jedes der Überdickenpaare bewirkt; oder aber die Ausübung eines Drucks in Verbindung mit einer Ultraschall-Vibration zu 60 kHz, ausgeübt von der den Chip haltenden Presse (seit langem bekannt für das Löten von Verbindungsdrähten). Ein drittes Verbindungsverfahren besteht in der Verwendung eines leitenden Klebstoffs, z. B. eines Epoxyd-Klebstoffs, mit 70% Silber beschickt, im Voraus in der Form von kalibrierten Tröpfchen punktuell auf die Überdicken an den Enden 7, 8 der Spule 4 oder auf die Überdicken des Bauteils durch Eintauschen der besagten Überdicken in einen Klebstoffbehälter aufgebracht. Diese herkömmlichen Techniken werden auf den 5 und 6 dargestellt, während 6 der Schnitt in die Richtung VI-VI der 5 ist. Sie werden mehr im Detail in den Patentanmeldungen WO 92/13319 und WO 92/13320 beschrieben. Es kann auch ein isolierender Klebstoff verwendet werden, der kein punktuelles Aufbringen auf die metallischen Überdicken erfordert, die an den Metallisationsbereichen des Bauteils angefertigt wurden. In diesem Fall wird vor dem Neueinsatz des Bauteils ein Tropfen isolierender Klebstoff auf den Boden des Hohlraums aufgegeben. Während der Vorpolymerisation des Klebstoffs ist es erforderlich, einen Druck auf das Bauteil auszuüben, um einen guten ohmschen Kontakt zu erhalten.
  • Eine vorgezogene Flip-Chip-Montage, gleichwohl heikler als die im vorangehenden Absatz beschriebene, wird auf 7 dargestellt. In diesem Fall kann der Arbeitsschritt für die Herstellung der Überdicken auf den Kontakten des Chips eingespart werden. Was die Enden der Drahtwicklungen 9 am Boden 6 der Senkung 3 betrifft, so können diese immer vorzugsweise Überdicken aufweisen und vorzugsweise auch zylindrischer Form (25, 4).
  • Der verwendete Klebstoff ist ein besonderer leitender Klebstoff mit der Bezeichnung anisotrop, insbesondere bereits für die Flächenmontage passiver Bauteile verwendet. Dieser Klebstofftyp enthält leitende Partikel in geringer Konzentration. Diese elastisch verformbaren Partikel, deren Durchmesser eine Größe von 10 bis 20 μm hat, ermöglichen elektrisches Leiten, wenn sie zwischen zwei Kontakten gepresst werden, wobei der Klebstoff an den Stellen, wo keine Kontakte sind, isolierend bleibt. Quadratische Metallisationen mit Seiten von 100 μm und Abständen von 100 μm sind mit der Anwendung dieser Klebstoffe in Bezug auf den Leitungsaspekt (im Zeitpunkt des Anklebens auf der Metallisation befindliche Partikeldichte – tatsächlich muss man mehrere Partikel berücksichtigen, anstatt nur eines) kompatibel und bergen kein Kurzschluss-Risiko zwischen den leitenden Bahnen. Diese Klebstoffe werden heute in Filmform (hergestellt von der amerikanischen Gesellschaft 3M oder der japanischen Gesellschaft HITACHI) oder in Pastenform (hergestellt von den Gesellschaften der Vereinigten Staaten von Amerika AIT und ZYMET oder der Deutschlands LCD MIKROELECTRONIC) angeboten. Es sind in Ultraviolettstrahlung polymerisierbare Versionen erhältlich. Für die Umsetzung der Erfindung wird der pastenförmige anisotrope Klebstoff dem filmförmigen vorgezogen. Mein weise für die Verwendung dieser Verbindungstechnik darauf hin, dass ein Kompromiss zwischen dem Herstellen einer guten elektrischen Verbindung im Bereich jedes Kontakts des Chips und dem Vermeiden von Kurzschlüssen aufgrund von Partikelagglomeraten zwischen den Bahnen gefunden werden muss.
  • Bei gleichen Abmessungsbedingungen ist dieser Kompromiss in dem Maße umso leichter einzugehen da es möglich ist, die Partikelkonzentration unter Verringerung ihrer Größe zu erhöhen. Doch damit die Verringerung der Größe möglich ist, muss man den Erhalt einer guten Ebenheit sämtlicher Bahnenden auf dem Boden 6 der Senkung erreichen (die der Kontakte der integrierten Schaltung ist bereits gegeben). Ein anderes günstiges Element zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den Bahnen ist die Präzision, die für die Konfiguration der Bahnenden und für die korrekte Ausrichtung der integrierten Schaltung beim Aufkleben erreicht werden kann: Eine gute Präzision ermöglicht es unter diesen beiden letzten Aspekten, die Bahnenden feiner zu machen und somit den Abstand zwischen den Wicklungen zu vergrößern, was die Wahrscheinlichkeit für Kurzschlüsse verringert.
  • 7 zeigt im Detail Anschlüsse mit anisotropem Klebstoff. Es wurde die integrierte Schaltung 9 dargestellt, mit einem ihrer Kontakte 11 hinsichtlich dem Ende 7 der Wicklung, und einer Oberflächen-Passivierungsschicht 31 zwischen den Kontakten 11 und 12; der Boden 6 der Senkung im Kartenträger 1 ist mit Bahnenden 7, 8 versehen, die in diesem Fall keine Überdicken aufweisen. Durch Ankleben zusammen mit einem gewissen Druck wurden leitende Partikel wie 32 in den Klebstoff 33 eingeschlossen und dann zwischen den Kontaktpaaren 7 und 11 komprimiert. Andere Partikel, wie 34, sind außerhalb der Kontakte befindlich, und sie sind an keinem elektrischen Leiten beteiligt. Während dem Klebevorgang wurde die integrierte Schaltung so vorausgerichtet, dass die Enden der Wicklung 4 (mit oder ohne Überdicken) grundsätzlich ausgerichtet sind. Es wurde ein Tropfen anisotroper Klebstoff auf den Boden der Senkung gegeben und dann die integrierte Schaltung darauf gebracht und auf den Klebstoff gedrückt. Es wurde dann die Polymerisation des Klebstoffs vorgenommen, entweder mit Hilfe eines Ofens und eines UV-Systems (im Falle von UV-vernetzbaren Harzen).
  • Wie hiervor bereits in Bezug auf 2 beschrieben wird die Senkung 3 dann mit einem einfachen Potting-Verfahren (nicht abgebildet) gefüllt. Die Einfachheit dieses Vorgangs ermöglicht die Verwendung von Systemen, die mehrere Senkungen gleichzeitig füllen, und somit den Erhalt von hohen Produktionskapazitäten pro Ausrüstung. Das verwendete Harz ist vorzugsweise ein Harz hoher ionischer Reinheit, welches einen guten Widerstand gegen die Aufnahme von Feuchtigkeit bietet und den Chip der integrierten Schaltung bei Biegungen und Drehungen der Karte wirkungsvoll schützt.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Verwendung eines Klebstoffs für das Ankleben des Chips sowie eines kompatiblen Schutzharzes, welches dasselbe (Wärme- oder UV-)Polymerisationsverhalten besitzt, das Ausführen der Arbeitsschritte des Anklebens des Chips und des Füllens der Senkung mit derselben Ausrüstung ermöglicht. Der Arbeitsschrittverlauf ist dann folgender:
    • – Ankleben des Chips,
    • – Füllen der Senkung mit Hilfe eines Harzspenders, welcher auf die Ausrüstung der Klebstoffzuleitung montiert ist,
    • – gleichzeitige Polymerisation des anisotropen Klebstoffs der integrierten Schaltung und des ummantelnden Harzes.
  • Unter dieser Voraussetzung wird allerdings empfohlen, den anisotropen Klebstoff, bevor er auf den Boden der Senkung gebracht wird, einer Vorpolymerisation zu unterziehen. In diesem Falle ermöglicht eine einzige Ausrüstung die Vollendung des kompletten Zusammenbaus. Nach der Polymerisation des die Senkung 3 füllenden Harzes besteht der letzte Arbeitsschritt, wie für die Ausführungsform der 2, aus dem Aufkleben einer Folie aus Isoliermaterial, vorzugsweise aus PVC, Polycarbonat oder ABS, auf die strukturierte Fläche 2 des Trägers 1. Dieser Arbeitsschritt kann im Kalt- oder Warmwalzverfahren ausgeführt werden.
  • Es ist vorteilhaft, mehrere Karten auf einem selben Träger in Blatt- oder Streifenform herzustellen, alle vorgenannten Arbeitsschritte auszuführen bis zum Kleben und Walzen der PVC-Folie und dann die Karten aus diesem gemeinsamen Träger mit der Presse auszuschneiden.
  • In Bezug auf die Herstellung der Überdicken (oder Bumps) auf den Kontakten der integrierten Schaltung für die Ausführungsform der 6 (herkömmliche Flip-Chip-Montage) stehen mehrere Optionen zur Wahl:
    • – Anreicherung durch Galvanostegie,
    • – Anreicherung durch Evaporation,
    • – Aufbringung,
    • – Druck,
    • – Löten.
  • Die vier ersten hiervor angegebenen Verfahren haben zwei Nachteile:
    • – zu hohe Kosten für diejenigen integrierten Schaltungen, die für elektronische Karten verwendet werden,
    • – schwierige Ausführung an einem Montageband.
  • Das vorgezogene Verfahren ist das des Lötens der Überdicken mit einem herkömmlichen thermosonischen Drahtlötverfahren, das auf den Platten der integrierten Schaltung auszuführen ist, bevor man diese zersägt.
  • Man weise darauf hin, dass die kontaktlose Telefonkarte zwei Spulen enthalten könnte, wovon eine der Stromversorgung und die andere dem Datenaustausch dient. Die Erfindung bleibt in beiden dieser Fälle anwendbar, die Windungen und die beiden Spulen durchqueren die Senkung für die integrierte Schaltung, wobei die Enden der beiden Spulen auf dem Boden der Senkung befindlich sind. Auch ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung auf eine gemischte Karte anwendbar ist, d. h. die zugleich Kontakte für die Übertragung von Information auf galvanischem Wege und mindestens eine Wicklung für die Übertragung von Information auf elektromagnetischem Wege aufweist.

Claims (8)

  1. Elektronische Karte mit einem elektrisch isolierenden Kartenträger (1), der mindestens eine Spule (4) aufnimmt, welche als Antenne für die Übertragung von Informationen durch Induktivwirkung kommend aus einem elektromagnetischen Feld dient, und eine integrierte Schaltung (9), die elektrisch mit den Enden (7, 8) der besagten Spule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Kartenträger (1) auf einer strukturierten Seite (2) eine Senkung (3) an den Wänden (5) und am Boden (6) aufweist, an dem die Wicklungen der besagten Spule (4) verlaufen, die außerdem auf der besagten strukturierten Fläche (2) gebildet werden, wobei die Senkung auch die Besagten Enden (7, 8) der Spule enthält, dadurch, dass die besagte Senkung auch die besagte integrierte Schaltung gegen die besagten Wicklungen enthält, die besagte Senkung außerdem mit einem polymerisierten Schutzharz (14) gefüllt wird und dadurch, dass eine Folie (15) aus Isoliermaterial die besagte strukturierte Fläche (2), auf die sie geklebt ist, abdeckt.
  2. Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau einer elektronischen Karte mit einem elektrisch isolierenden Kartenträger (1), der mindestens eine induktive Spule (4) aufnimmt, welche als Antenne dient, und eine integrierte Schaltung (9), die elektrisch mit den Enden (7, 8) der besagten Spule verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – die Herstellung einer Senkung (3) in den besagten Träger (1) auf eine sogenannte strukturierte Fläche (2), – die Aufbringung auf die besagte strukturierte Fläche der Wicklungen der besagten Spule, die an den Wänden (5) und am Boden (6) der besagten Senkung verlaufen, wobei dieser letztere auch die Enden (7, 8) der Spule enthält, – die Anbringung in der besagten Senkung der besagten integrierten Schaltung (9), – die Herstellung der elektrischen Anschlüsse (17, 33) zur Verbindung der Kontakte der integrierten Schaltung mit den Enden der besagten Spule, – die Füllung der besagten Senkung mit einem Schutzharz (14), welches danach polymerisiert wird, – die Aufbringung durch Kleben einer Folie (15) aus Isoliermaterial gegen die besagte strukturierte Fläche des Trägers.
  3. Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau nach Anspruch 2, nach dem der Schritt zur Anbringung der Windungen der besagten Wicklung auf die besagte strukturiere Fläche aus dem Warmleimen der Windungen mit einem warm reagierenden Klebstoff besteht.
  4. Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schritt zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse aus dem Kleben der Basis der integrierten Schaltung mit nichtleitendem Klebstoff (16) auf den Boden der Aussparung und dann aus dem Anlöten der leitenden Drähte (17) zwischen den Kontakten (11, 12) der integrierten Schaltung und den Enden (7, 8) der Spule besteht.
  5. Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Kartenträger mit seiner Senkung mit einer Spritzgusstechnik hergestellt wird und er an den für die Enden der Spule vorgesehenen Stellen am Boden der Senkung Überdicken aufweist.
  6. Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schritt zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse aus einer Flip-Chip-Montagetechnik der integrierten Schaltung besteht, wobei die Verbindungen durch Anlöten, mit isolierendem Klebstoff oder leitendem Klebstoff an lokalisierten Punkten hergestellt werden und die Kontakte der integrierten Schaltung mit Überdicken versehen sind.
  7. Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Schritt zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse aus einer Flip-Chip-Montagetechnik der integrierten Schaltung besteht, wobei die Verbindungen durch Ankleben zusammen mit einem gewissen Druck mittels einem anisotropen elektrisch leitenden Klebstoff (33) aus einer vorgeformten Film- oder Pastenart hergestellt werden und die Kontakte der integrierten Schaltung frei von Überdicken sind.
  8. Verfahren für die Herstellung und den Zusammenbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte anisotrope elektrisch leitende Klebstoff vor dem Schritt zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse einer Vorpolymerisation unterzogen wird und seine Endpolymerisation zeitgleich mit der des Schutzharzes verläuft.
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