EP1008103A1 - Verfahren zum herstellen einer chipkarte - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer chipkarteInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a chip card, a semiconductor chip located on a module being inserted in a recess in a card carrier and being contacted with an inductive signal transmission device in the form of an antenna coil.
- the module with the semiconductor chip is preferably inserted into a recess in the card body and laminated to the card body by means of joining or the like to obtain a corresponding mechanical and electrical connection.
- an electrical connection between the module and the card body or contacts located on the card body, which are in contact with a coil for establishing a contactless connection to the environment can result from the fact that an anisotropic conductive adhesive in the area of the connection points and / or the connection points of the respective agent for contactless data transmission and the adhesive so far at least in the area of the connection points is compressed or compressed to form an electrically conductive bridge.
- the modules used in the production of chip cards generally fall back on a plastic carrier on which the semiconductor chip mentioned at the beginning is optionally provided with so-called contact areas.
- the prefabricated ISO module is attached to the card carrier, which e.g. can consist of polycarbonate, connected. This connection or the insertion of the module into the card body in a, e.g. milled recess is usually made using the adhesive methods mentioned when using a hot or hot melt adhesive.
- connection points for the induction loop i.e. for the signal transmission device.
- these connection points are preferably raised on the surface of the module and / or on the surface or on the side surfaces of the recess within the card carrier.
- the antenna coil connection ends of the signal transmission device which protrude into the recess in the card body are formed in a meandering or spiral shape.
- the meandering or spiral shape of the antenna coil connection ends ensures that bending and / or torsional forces which act on the card body and thus on the contact surface in later operation can be absorbed, so that it is ensured that no undesirable changes in the contact properties occur.
- the antenna coil connection ends are in the form of a spiral spiral spring with a winding spacing.
- the antenna coil connection ends are designed in such a way that the meandering or spiral windings are provided with a profile which increases towards the center of the recess in relation to the card length or cross section. This measure ensures that when the recess is subsequently introduced into the card body, preferably by milling, there is a sufficiently large contact point. This contact point then forms a contact connection with the electrical connection surfaces of the module or the semiconductor chip, so that the inductive signal transmission between the environment and the chip can take place by means of an antenna.
- the end of the antenna coil being formed with an increasing course of the meandering or spiral windings, the tolerances which are never to be avoided during milling are compensated for, so that the manufacturing technology outlay in the production of the chip card can be reduced overall.
- the actual contacting process can then take place using a conductive adhesive or by means of soldering and / or welding connections known per se, the required thermal energy being able to be supplied to the contact connection points via the rear of the module.
- the method according to the invention it is possible with the method according to the invention to form contact connections of sufficient long-term stability, it being possible for the antenna coil to be arranged within the card body, for example when it is cast, in a manner known per se. Due to the desired spring effects of the antenna coil connection ends, the process reliability is increased when the module with a semiconductor chip is retrofitted. Due to the advantageously increasing winding course, a safe milling of the antenna coil or the antenna coil connection ends is ensured during the production of the recess or cavity, so that the most important prerequisite for the production of the Contact connection between module and antenna is guaranteed.
- Fig. 1 is a chip card in plan view with a recognizable recess and antenna meander and
- FIG. 2 shows a cross section along the line A-A of the chip card according to FIG. 1.
- the chip card 1 shown in the figures has a recess or cavity 2.
- the recess 2 serves to receive a module, not shown, consisting of a carrier substrate and a semiconductor chip fastened thereon.
- the carrier substrate or the module can have electrical contact surfaces which interact with the terminal when the card is inserted into the terminal.
- the semiconductor chip is chip-contacted in a known manner on the carrier substrate and has electrical contact surfaces which are used for connection to an inductive signal transmission device, namely an antenna 3.
- the antenna 3 (FIG. 2) is located in the material of the chip card 1 and, in a manner known per se, interacts inductively with a corresponding coil, which is arranged in a reading terminal.
- the carrier substrate of the module has contact areas on the side of the actual chip, which are electrically connectable to the ends of the antenna coil connections.
- the antenna coil connecting ends 4 are formed as meanders.
- the meandering shape extends essentially over the area of the electrical connection surfaces of the module to be used.
- the recess 2 which can be seen from the cross-sectional view according to FIG. 2, has a chip receiving area 5 and an overlying one, e.g. milled surface 6 for the carrier substrate.
- the module formed from the chip and carrier substrate with the chip facedown is brought into the chip receiving area 5, the carrier substrate almost completely closing the corresponding milled surface 6.
- connection surfaces On the underside of the carrier substrate, not shown, there are electrical connection surfaces which can be connected to the contact points 7 of the antenna coil connecting ends 4, for example by means of conductive adhesive, soldering, welding or the like.
- FIG. 2 for example, with antenna coil connection ends 4 rising towards the center of the recess 2, ensures when the recess is introduced into the card body or into the chip card 1 that contact points 7 are milled with sufficient certainty, i.e. be exposed.
- the antenna coil connecting ends 4 Due to the meandering shape of the antenna coil connecting ends 4 at least in the contact area or also by the design of the connecting ends 4 as a spiral spiral spring with a winding spacing, bending and torsional forces have no adverse effect on the quality of contact of the electrical connection points either in the manufacturing process or when the card is subsequently used .
- the open side of the recess can be made using a cover plate or a laminating film be closed. Any remaining intermediate spaces are filled with a plastic mass.
- a spatially coiled spiral spring is preferably used in the form of a cylindrical or truncated cone for the formation of the antenna coil connecting ends.
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Chipkarte (1), wobei ein auf einem Modul befindlicher Halbleiterchip in einer Ausnehmung (2) eines Kartenträgers eingesetzt und mit einer induktiven Signalübertragungseinrichtung in Form einer Antennenspule kontaktiert wird. Erfindungsgemäß ist die Antennenspule bzw sind die Antennenspulenenden (4) mindestens im Bereich von elektrischen Ansclußflächen des Moduls oder des Halbleiterchips innerhalb der Ausnehmung zur Aufnahme von Biege- und Torsionskräften mäander- oder spiralförmig ausgebildet.
Description
Verfahren zum Herstellen einer Chipkarte
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Chipkarte, wobei ein auf einem Modul befindlicher Halbleiterchip in einer Ausnehmung eines Kartenträgers eingesetzt und mit einer induktiven Signalübertragungseinrichtung in Form einer Antennenspule kontaktiert wird.
Es ist bekannt, bei der Herstellung einer Chipkarte, insbesondere solcher, bei der sowohl Mittel zur kontaktlosen Datenübertragung als auch eine galvanische Kontaktebene vorhanden ist, in einen Kartenkörper ein Modul einzubringen, welcher einen Halbleiterchip umfaßt.
Der Modul mit Halbleiterchip wird vorzugsweise in eine Ausnehmung im Kartenkörper eingelegt und mittels Fügen oder dergleichen mit dem Kartenkörper unter Erhalt einer entsprechenden mechanischen und elektrischen Verbindung laminiert .
Beispielsweise kann eine elektrische Verbindung zwischen Modul und Kartenkörper bzw. auf dem Kartenkörper befindlichen Kontakten, die mit einer Spule zur Herstellung einer kontaktlosen Verbindung zur Umgebung in Kontakt stehen, dadurch zustande kommen, daß ein anisotroper leitender Klebstoff im Bereich der Anschlußstellen und/oder der Verbindungsstellen des jeweiligen Mittels für eine kontaktlose Datenübertragung aufgetragen und der Klebstoff zumindest im Bereich der Anschlußstellen so weit
verdichtet oder komprimiert wird, daß eine elektrisch leitende Brücke entsteht.
Die bei der Herstellung von Chipkarten verwendeten Module greifen in der Regel auf einen Kunststoffträger zurück, auf dem der eingangs erwähnte Halbleiterchip gegebenenfalls mit sogenannten Kontaktflächen versehen angeordnet ist . Das so vorgefertigte ISO-Modul wird mit dem Kartenträger, der z.B. aus Polykarbonat bestehen kann, verbunden. Dieses Verbinden bzw. das Einsetzen des Moduls in den Kartenkörper in eine, z.B. gefräste Ausnehmung erfolgt üblicherweise unter Rückgriff auf die genannten Klebeverfahren bei Verwendung eines Heißoder Schmelzklebers.
In dem Falle, wenn Kombikarten, die sowohl zur kontaktlosen als auch zur kontaktbehafteten Verwendung geeignet sind, oder kontaktlose Karten hergestellt werden sollen, muß eine weitere Kontaktebene mit Anschlußstellen für die Induktionsschleife, d.h. für die Signalübertragungseinrichtung, vorgesehen sein. Diese Anschlußstellen befinden sich beim bekannten Stand der Technik bevorzugt erhaben auf der Oberfläche des Moduls und/ oder auf der Oberfläche oder an den Seitenflächen der Ausnehmung innerhalb des Kartenträgers. Bei derartigen Anordnungen ist es dann möglich, die Verklebung von Modul- und Kartenträgern mittels der Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung in einem einzigen Arbeitsgang durchzuführen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das erforderliche Temperatur- und Zeitregime zur Herstellung zuverlässiger sowohl elektrischer als auch mechanischer Verbindungen engen Toleranzen unterliegt, so daß bei nicht optimalen Verfahrensparametern die Langzeitstabilität derartig hergestellter Karten reduziert ist und daß es aufgrund der Abmessungen und der plastischen Eigenschaften des Moduls sowie des Kartenträgers zu Verwin- dungen und Verspannungen in der Karte mit der Folge gestörter elektrischer Verbindungen kommt.
Darüber hinaus besteht bei eben verlegten Anschlußenden der Signalübertragungseinrichtungen das Problem, daß das Ausbilden
der Kavität äußerst exakt erfolgen muß, um sicherzustellen, daß einerseits die Kontaktflächen freigelegt werden, andererseits aber ein zu starker Materialabtrag vermieden wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Chipkarte anzugeben, wobei ein auf einem Modul befindlicher Halbleiterchip in eine Ausnehmung eines Kartenträgers eingesetzt wird und wobei dieser Modul mit einer induktiven Signalübertragungseinrichtung in Form einer Antennenspule elektrisch so kontaktiert werden soll, daß beim Einbringen der Ausnehmung in den Kartenkörper mit großer Sicherheit die entsprechenden Kontaktflächen freigelegt werden, und wobei weiterhin gewährleistet ist, daß Torsionsund/oder Biegespannungen innerhalb des Kartenkörpers nicht zu einer unerwünschten Veränderung der elektrischen Verbindungen führen .
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Gemäß einem ersten Grundgedanken der Erfindung werden die Antennenspulenanschlußenden der Signalübertragungseinrichtung, die in die Ausnehmung im Kartenkörper hineinragen, mäander- oder spiralförmig ausgebildet.
Durch die Mäander- oder Spiralform der Antennenspulenanschlußenden ist sichergestellt, daß Biege- und/oder Torsionskräfte, die im späteren Betrieb auf den Kartenkörper und damit auf die Kontaktfläche einwirken, aufgenommen werden können, so daß gewährleistet ist, daß keine unerwünschten Veränderungen der Kontakteigenschaften auftreten.
In einer Ausführungsform der Erfindung besitzen die Antennenspulenanschlußenden die Form einer gewundenen Biegefeder mit Windungsabstand.
Die Ausbildung der Antennenspulenanschlußenden erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dergestalt, daß die Mäander- oder die Spiralwindungen mit einem zur Ausnehmungsmitte hin bezogen zum Kartenlängs- oder querschnitt ansteigenden Verlauf versehen werden. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß beim nachträglichen Einbringen der Ausnehmung in den Kartenkörper, vorzugsweise durch Fräsen, eine hinreichend große Kontaktstelle gegeben ist. Diese Kontaktstelle bildet dann mit den elekrischen Anschlußflächen des Moduls oder des Halbleiterchips eine Kontaktverbindung, so daß die induktive Signalübertragung zwischen Umgebung und Chip mittels Antenne erfolgen kann.
Durch das mit ansteigendem Verlauf der Mäander- oder Spiral- Windungen ausgebildete Ende der Antennenspule werden die beim Fräsen nie zu vermeidenden Toleranzen ausgeglichen, so daß der fertigungstechnologische Aufwand bei der Herstellung der Chipkarte ingesamt verringert werden kann.
Der eigentliche Kontaktierungs organg kann dann unter Rückgriff auf einen leitfähigen Kleber oder mittels an sich bekannter Löt- und/oder Schweißverbindungen erfolgen, wobei erforderliche Wärmeenergie über die Modulrückseite hin zu den Kontaktverbindungsstellen zuführbar ist.
Alles in allem gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, Kontaktverbindungen ausreichender Langzeitstabilität auszubilden, wobei die Anordnung der Antennenspule innerhalb des Kartenkörpers, beispielsweise beim Gießen derselben, in an sich bekannter Weise vorgenommen kann. Durch die gewünschten Federeffekte der Antennenspulenanschlußenden wird die Prozeß- sicherheit beim nachträglichen Einbau des Moduls mit Halbleiterchip erhöht. Durch den vorteilhaften ansteigenden Windungsverlauf ist ein sicheres Anfräsen der Antennenspule bzw. der Antennenspulenanschlußenden bei der Herstellung der Ausnehmung oder Kavität gewährleistet, so daß die wesentlichste Voraussetzung zur Herstellung der
KontaktVerbindung zwischen Modul und Antenne gewährleistet ist .
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Chipkarte in Draufsicht mit erkennbarer Ausnehmung und Antennenmäander und
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Chipkarte nach Fig. 1.
Die in den Figuren gezeigte Chipkarte 1 weist eine Ausnehmung oder Kavität 2 auf . Die Ausnehmung 2 dient der Aufnahme eines nicht gezeigten Moduls bestehend aus einem Trägersubstrat und einem darauf befestigten Halbleiterchip.
Das Trägersubstrat bzw. der Modul kann über elektrische Kontaktflächen verfügen, die beim Einschieben der Karte in ein Terminal mit diesem zusammenwirken. Der Halbleiterchip ist auf dem Trägersubstrat in bekannter Weise chipkontaktiert und weist elektrische Kontaktflächen auf, die zur Verbindung mit einer induktiven Signalübertragungseinrichtung, nämlich einer Antenne 3, dienen. Die Antenne 3 (Fig. 2) ist im Material der Chipkarte 1 befindlich und wirkt in an sich bekannter Weise induktiv mit einer entsprechenden Spule, die in einem Leseterminal angeordnet ist, zusammen.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Trägersubstrat des Moduls seitlich vom eigentlichen Chip Kontaktflächen auf, die mit den Antennenspulenanschlußenden elektrisch verbindbar sind.
Wie bei der Draufsicht gemäß Fig. 1 zu erkennen, sind bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Antennenspulenanschlußenden 4 als Mäander ausgebildet . Die Mäanderform erstreckt
sich im wesentlichen über den Bereich der elektrischen Anschlußflächen des einzusetzenden Moduls.
Die Ausnehmung 2, die anhand der Querschnittsdarstellung nach Fig. 2 zu erkennen ist, verfügt über einen Chipaufnahmebereich 5 und eine darüber liegende, z.B. gefräste Fläche 6 für das Trägersubstrat. Beim Beispiel nach Fig. 2 wird der aus Chip und Trägersubstrat gebildete Modul mit dem Chip facedown in den Chipaufnahmebereich 5 verbracht, wobei das Trägersubstrat die entsprechende gefräste Fläche 6 nahezu vollständig verschließt .
An der Unterseite des nicht gezeigten Trägersubstrates sind elektrische Anschlußflächen vorhanden, welche beispielsweise mittels Leitkleber, Löten, Schweißen oder dergleichen mit den Kontaktstellen 7 der Antennenspulenanschlußenden 4 verbindbar sind.
Durch die gemäß Fig. 2 beispielsweise gezeigte Ausführungsform mit zur Mitte der Ausnehmung 2 hin einen ansteigenden Verlauf aufweisenden Antennenspulenanschlußenden 4 ist beim Einbringen der Ausnehmung in den Kartenkörper bzw. in die Chipkarte 1 gewährleistet, daß mit hinreichender Sicherheit Kontaktstellen 7 angefräst, d.h. freigelegt werden.
Durch die Mäanderform der Antennenspulenanschlußenden 4 mindestens im Kontaktbereich oder aber auch durch die Ausbildung der Anschlußenden 4 als gewundene Biegefeder mit Windungs- abstand wirken sich Biege- und Torsionskräfte sowohl im Fertigungsprozeß als auch beim späteren Gebrauch der Karte nicht nachteilig auf die Kontaktgüte der elektrischen Verbindungsstellen aus.
Nach dem Einbringen des Moduls und der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlußenden 4 und den Modul-Anschlußflächen kann die offene Seite der Ausnehmung mittels eines Abdeckplättchens oder durch eine Laminierfolie
verschlossen werden. Eventuell verbleibende seitliche Zwischenräume werden mit einer plastischen Masse verfüllt .
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird von einer räumlich gewundenen Biegefeder vorzugsweise in zylindrischer oder Kegelstumpfform für die Ausbildung der Antennenspulenanschlußenden ausgegangen .
Bezugszeichenliste
1 Chipkarte bzw. Kartenträger
2 Ausnehmung
3 Antenne
4 Antennenspulenanschlußenden
5 Chipaufnahmebereich
6 gefräste Fläche für Trägersubstrat
7 Kontaktstellen
Claims
1. Verfahren zum Herstellen einer Chipkarte, wobei ein auf einem Modul befindlicher Halbleiterchip in einer Ausnehmung eines Kartenträgers eingesetzt und mit einer induktiven Signalübertragungseinrichtung in Form einer Antennenspule kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (3) oder die Antennenspulenanschlußenden (4) mindestens im Bereich von elektrischen Anschlußflächen des Moduls oder des Halbleiterchips innerhalb der Ausnehmung (2) zur Aufnahme von Biege- und/oder Torsionskraften mäander- oder spiralförmig ausgebildet ist .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspulenanschlußenden (4) als gewundene Biegefedern mit Windungsabstand ausgebildet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der Antennenspulenanschlußenden mit einem zur Ausnehmungsmitte hin bezogen zum Kartenlängs- oder quer- schnitt ansteigenden Verlauf der Mäander- oder Spiralwindungen erfolgt, so daß beim Einbringen der Ausnehmung (2) in den Kartenkörper (1) vorzugsweise durch Fräsen ein sicheres Frei- legen von Kontaktstellen (7) gegeben ist.
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