WO1996031840A1 - Ausweiskarte oder dergleichen in form einer chipkarte - Google Patents

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WO1996031840A1
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    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Definitions

  • the invention relates to a chip card.
  • a carrier element (module) with the semiconductor chip (IC component) is inserted in a non-detachable manner (recess) in the card body.
  • the card body itself can be injection molded in one piece from plastic material, which is then preferably injection molded with the formation of the recess for the IC component.
  • the card body can consist of several layers connected by lamination, in which case the recess is milled into the card body.
  • DE 37 23 547 describes a carrier element for installation in such a chip card.
  • the carrier element is fixed in the recess of the card body by means of a hot-melt adhesive layer.
  • To activate the hot-melt adhesive layer and thus to produce the adhesive connection it must at least be shortly heated to relatively high temperatures, in some cases up to c to 150 C.
  • the support member is inserted by means of a heated die in the card body (implanted).
  • the card body is plastically deformed in the region of the recess due to the supply of heat, which impairs the visual impression of the card surfaces, which are printed per se of high quality.
  • the optimal parameters (temperature of the heating stamp, heating duration, geometry of the stamp, etc.) for the implantation process can only be set with great difficulty and in a complex and reproducible manner.
  • a particular problem also lies in the processing of semiconductor chips of different sizes, since the heat absorption by these and the heat conduction to the hot-melt adhesive layer depend on the size of the semiconductor chips, so that if the parameters are set incorrectly, adhesive adhesion is impaired. Under certain circumstances, the adhesive liability is like this insufficient that the carrier element (module) is very easy to remove from the card. In addition, overheating of the sensitive semiconductor module can lead to its inoperability.
  • the object of the invention is to provide a chip card in which the carrier element can be inserted into the card body in a simple and reliable manner and can be permanently connected thereto, the disadvantages listed above being avoided.
  • the carrier element with the IC module is fixed in the card body by means of a microencapsulated adhesive.
  • the microcapsules containing the adhesive are destroyed under the action of pressure.
  • the support element is inserted into the card body with the aid of a stamp, the Break open (burst) microcapsules containing glue and the gluing process can take place without exposure to heat.
  • the finished carrier elements (electrical contact surfaces, IC component, bonding wires between the IC component and the contact surfaces, sealing compound over the IC component and the bonding wires) are usually arranged in a so-called substrate use or in an endless substrate tape .
  • the carrier elements are punched out of the substrate panel or from the substrate tape.
  • the adhesive based on a microencapsulated adhesive can be applied to the substrate long before the carrier element is inserted into the card body.
  • the substrate is then provided with a non-sticky coating which can be stored for weeks or months. This is another important advantage of the microencapsulated adhesive.
  • the potting compound mounds with the IC components can be left out in the adhesive compound coating if the carrier element is to be glued in only with its edge regions.
  • FIG. 1 shows a section through a carrier element with microencapsulated adhesive applied to it before installation in the card body
  • FIG. 3 shows a plan view of a substrate panel with carrier elements, which is coated with an adhesive based on a microencapsulated adhesive
  • Fig. A plan view of a chip card with the electrical contact surfaces of the support element.
  • a support element (2) for an IC chip (21) for installation in the card body (1A) of a chip card (1) is shown.
  • This carrier element (2) consists of electrical read / write contacts (20), which are connected in an electrically conductive manner to corresponding connection points (21A) on the IC module (21) via bonding wires (22).
  • the read / write contacts (20) are arranged on a non-conductive plastic substrate (23).
  • the IC structure (21) and the bond wires (22) are surrounded by a protective casting compound (24).
  • the microencapsulated adhesive (3) is applied to the plastic substrate (23) on both sides of the sealing compound bead (24).
  • FIG. 2 shows the carrier element (2) which is fixed to the card body (1A) by means of the microencapsulated adhesive (3) under the influence of pressure m.
  • the carrier element (2) with a stamp m the card body (1A) implanted, the microcapsules containing the adhesive breaking open or bursting and the adhesive (3) being activated.
  • FIG. 3 shows a substrate panel (4) with a multiplicity of carrier elements (modules, 2).
  • This substrate benefit (4) is coated with an adhesive (3) based on a microencapsulated adhesive (for clarification, the coating is only shown on a partial area).
  • the substrate panels (4) coated with the microencapsulated adhesive (3) can be stored for weeks or months without the quality of the adhesive (3) suffering.
  • the microcapsules containing the adhesive are dispersed in a thermoplastic binder.
  • a binder is preferably selected which is solid at room temperature and can be converted into the molten state at a slight increase in temperature.
  • This initially deactivated adhesive layer (3) can be laminated onto the substrate benefit (4) in an advantageous manner, the pressure required for this not being sufficient to break open the microcapsules.
  • the microcapsules are contained together with the binder in a volatile, organic solvent.
  • the still deactivated adhesive (3) can then be sprayed or printed onto the substrate benefit (4).
  • a one-component adhesive is provided for the microencapsulated adhesive, which is formed, for example, by a cold-curing adhesive based on cyanoacrylate.
  • the microencapsulated adhesive is formed by a two-component adhesive, with only one or both components being encapsulated.
  • a cold-curing or heat-curing two-component adhesive based on epoxy resin is preferably used as the two-component adhesive.
  • the capsules are spherical or elliptical bodies with diameters of less than 0.1 mm.

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Abstract

Chipkarte, in Form einer Ausweiskarte, Scheckkarte, Telefonkarte o. dgl. Chipkarte, bei der in einer Ausnehmung des Kartenkörpers ein Trägerelement mit IC-Baustein unlösbar eingesetzt wird und das Trägerelement mittels eines mikroverkapselten Klebestoffs im Kartenkörper fixiert ist.

Description

Ausweiskarte oder dergleichen in Form einer Chipkarte
Die Erfindung bezieht sich auf eine Chipkarte. Bei solchen Karten ist ein Trägerelement (Modul) mit dem Halbleiterchip (IC- Baustein) in einer Aussparung (Kavität)des Kartenkörpers unlösbar eingesetzt. Der Kartenkörper selbst kann dabei aus Kunststoffmaterial einstückig gespritzt sein, wobei diese dann vorzugsweise unter Ausbildung der Aussparung für den IC-Baustein gespritzt wird. Alternativ dazu kann der Kartenkörper aus mehreren durch Lamination miteinander verbunden Schichten bestehen, in diesem Fall wird die Aussparung in den Kartenkörper hineingefräßt.
In der DE 37 23 547 ist ein Trägerelement zum Einbau in eine solche Chipkarte beschrieben. Hierbei wird das Trägerelement mittels einer Heißklebeschicht in der Aussparung des Kartenkörpers fixiert. Zur Aktivierung der Heißklebeschicht und damit zur Herstellung der Klebeverbindung muß diese zumindest kurzfristig auf relativ hohe Temperaturen aufgeheizt werden, in manchen Fällen bis zu 150c C. Zu diesem Zweck wird das Trägerelement mittels eines Heizstempels in den Kartenkörper eingesetzt (implantiert) . Nachteilig hierbei ist zum einen, daß der Kartenkörper im Bereich der Ausnehmung aufgrund der Wärmezufuhr plastisch verformt wird, was den optischen Eindruck der an sich qualitativ hochwertig bedruckten Kartenoberflächen beeinträchtigt. Zum anderen sind die optimalen Parameter (Temperatur des Heizstempels, Heizdauer, Geometrie des Stempels usw.) für den Implantationsprozess nur sehr schwierig und aufwendig ermittelbar und reproduzierbar einstellbar. Ein besonderes Problem liegt auch in der Verarbeitung unterschiedlich großer Halbleiterchips, da die Wärmeaufnahme durch diese und die Wärmeleitung an die Heißklebeschicht von der Größe der Halbleiterchips abhängig ist, wodurch bei falsch eingestellten Parametern eine Beeinträchtigung der Klebehaftung erfolgt. Unter gewissen Umständen ist dabei die Klebehaftung so unzureichend, daß das Tragerelement (Modul) sehr leicht aus der Karte zu entfernen ist. Daruberhinaus kann eine Uberhitzng des empfindlichen Halbleiterbausteins zu seiner Funktionunfahigkeit fuhren.
Aus der DE 42 29 639 ist es darüber hinaus bekannt, derartige Tragerelemente mittels eines Sekundenklebers auf der Basis von Cyanakrylat im Kartenkorper zu fixieren. Solche Kleber können jedoch erst unmittelbar vor dem Zusammenfugen von Tragerelement und Kartenkorper auf eine oder beide der zu verbindenden Flachen aufgebracht werden, da diese Kleber bereits in Sekunden ausharten. Dies erfordert einen zusätzlichen sowie zeitlich (und damit auch raumlich) unmittelbar mit dem Fugeschritt (Implantationsschritt) gekoppelten Verfahrensschritt. Unter Verwendung von Sekundenklebern ist es somit nicht möglich, die in Massenproduktion hergestellten Tragerelemente bereits Tage oder Wochen vor dem eigentlichen Implantationsprozeß mit einer Klebeschicht zu versehen und so zu lagern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Chipkarte zu schaffen, bei der das Tragerelement in einfacher und zuverlässiger Weise in den Kartenkorper einsetzbar und mit diesem dauerhaft sicher verbindbar ist, wobei die oben aufgeführten Nachteile vermieden werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelost. Die sich daran anschließenden Unteranspruche stellen vorteilhafte und forderliche Ausgestaltungen der Erfindung dar.
Bei der erfmdungsgmaßen Chipkarte wird das Tragerelement mit dem IC-Baustein mittels eines mikroverkapselten Klebers im Kartenkorper fixiert. Um den Klebeprozess zu aktivieren, werden die den Kleber enthaltenden Mikrokapseln unter der Einwirkung von Druck zerstört. Das Einsetzen des Tragerelements in den Kartenkorper erfolgt mit Hilfe eines Stempels, wobei die den Kleber enthaltenden Mikrokapseln aufbrechen (aufplatzen) und der Klebeprozess ohne Einwirkung von Hitze erfolgen kann.
All die oben aufgeführten Probleme, die aufgrund der Hitzeeinwirkung beim Einkleben vorhanden sind, treten hiebei nicht auf.
Für die Massenfertigung sind die fertigen Trägerelemente (Elektische Kontaktflächen, IC-Baustein, Bonddrähte zwischen IC- Baustein und den Kontaktflächen, Vergußmasse über dem IC- Baustein und den Bonddrähten) meist in einem sogenannten Substrat-Nutzen oder in einem Endlos-Substrat-Band angeordnet. Zum Einsetzen in den Kartenkörper werden die Trägerelemente aus dem Substrat-Nutzen oder aus dem Substrat-Band ausgestanzt. Die Klebemasse auf der Basis eines mikroverkapselten Klebers kann bereits lange vor dem Einsetzen des Trägerelements in den Kartenkörper auf das Substrat aufgebracht werden. Das Substrat ist dann mit einem nicht klebrigen Überzug versehen, der ochen -oder monatelang gelagert werden kann. Hierin liegt ein weiterer wichtiger Vorteil des mikroverkapselten Klebers.
In dem Klebemasse-Überzug können die Vergußmassehügel mit den IC-Bausteinen ausgespart sein, falls das Trägerelement nur mit seinen Randbereichen eingeklebt werden soll.
Auf den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend naher erläutert. Es zeigt:
Fig.l einen Schnitt durch ein Tragerelement mit darauf aufgebrachtem mikroverkapseltem Kleber vor dem Einbau in den Kartenkorper,
Fig.2 einen Schnitt durch das mittels eines mikroverkapselten Klebers im Kartenkorper unlösbar fixierte Tragerelement,
Fig.3 eine Draufsicht auf einen Substrat-Nutzen mit Tragerelementen, der mit einer Klebemasse auf der Basis eines mikroverkapsleten Klebers überzogen ist,
Fig. eine Draufsicht auf eine Chipkarte mit den elektrischen Kontaktflachen des Tragerelements.
In Fig.l ist ein Tragerelement (2) für einen IC-Baustein (21) zum Einbau in den Kartenkorper (1A) einer Chipkarte (1) gezeigt. Dieses Tragerelement (2) besteht aus elektrischen Schreib- Lesekontakten (20) , die mit entsprechenden Anschlußpunkten (21A) auf dem IC-Baustein (21) über Bonddrahte (22) elektrisch leitend verbunden sind. Die Schreib-Lesekontakte (20) sind auf einem nicht leitenden Kunststoff-Substrat (23) angeordnet. Der IC- Baustem (21) und die Bonddrahte (22) sind mit einer schutzenden Vergußmasse (24) umgeben. Auf dem Kunststoff-Substrat (23) ist der mikroverkapselte Kleber (3) zu beiden Seiten des Vergußmassehugels (24) aufgebracht.
In Fig.2 zeigt das Tragerelement (2), das mittels des mikroverkapselten Klebers (3) unter dem Einfluß von Druck m dem Kartenkorper (1A) fixiert wird. Zu diesem Zweck wird das Tragerelement (2) mit einem Stempel m den Kartenkorper (1A) implantiert, wobei die den Kleber enthaltenden Mikrokapseln aufbrechen bzw. aufplatzen und der Klebstoff (3) aktiviert wird.
Fig.3 zeigt einen Substrat-Nutzen (4) mit einer Vielzahl von Trägerelementen (Modulen,2). Dieser Substrat-Nutzen (4) ist mit einer Klebemasse (3) auf der Basis eines mikroverkapselten Klebers beschichtet (zur Verdeutlichung ist die Beschichtung nur auf einem Teilbereich dargestellt) . Die mit dem mikroverkapselten Kleber (3) beschichteten Substrat-Nutzen (4) können wochen-oder monatelang gelagert werden, ohne daß die Qualität des Klebers (3) leidet.
In einer Ausführungsform sind die den Kleber enthaltenden Mikrokapseln in einem thermoplastischen Bindemittel dispergiert. Vorzugsweise wird ein solches Bindemittel gewählt, das bei Raumtemperatur fest ist und sich bei geringer Temperaturerhöhung in den geschmolzenen Zustand überführen läßt. Diese zunächst deaktivierte Klebeschicht (3) läßt sich in vorteihafter Weise auf den Substrat-Nutzen (4) auflaminieren, wobei der dafür notwendige Druck nicht ausreicht, um die Mikrokapseln aufzubrechen.
In einer zweiten Ausführungsform sind die Mikrokapseln gemeinsam mit dem Bindemittel in einem flüchtigen, organischen Lösungsmittel enthalten. Der noch deaktivierte Kleber (3) kann dann auf den Substat-Nutzen (4) -aufgesprüht oder gedruckt werden.
Für den Klebstoff selbst sind verschiedene Varianten vorgesehen. In einer ersten Variante ist für den mikroverkapselten Kleber ein Einkomponenten Kleber vorgesehen, der z.B. von einem kalthärtenden Kleber auf Cyanacrylat-Basis gebildet ist. In einer zweiten Variante ist der mikroverkapselte Kleber von einem Zweikomponentenkleber gebildet, wobei nur die eine oder beide Komponenten verkapselt sind. Als Zweikomponentenkleber wird vorzugsweise ein kalt-oder warmhärtender Zweikomponentenklebstoff auf Epoxidharz-Basis verwendet. Die Kapseln sind kugel-oder ellipsenförmige Körper mit Durchmessern von weniger als 0,1 mm.

Claims

Patentansprüche
1) Ausweiskarte o.dgl. in Form einer Chipkarte, wobei in einer Ausnehmung (IB) des Kartenkörpers (1) ein Trägerelement (2) mit IC-Baustein (21) unlösbar eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (2) mittels eines mikroverkapselten Klebstoffs (3) im Kartenkörper (1A) fixiert ist.
2) Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kleber enthaltenden Mikrokapseln in einem bei Raumtemperatur festen, thermoplastischen Bindemittel homogen dispergiert sind, das bei geringfügig erhöhter Temperatur in den geschmolzenen Zustand gebracht werden kann.
3) Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß die den Kleber enthaltenden Mikrokapseln gemeinsam mit einem Bindemittel in einem flüchtigen, organischen Lösungsmittel enthalten sind.
4) Ausweiskarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mikroverkapselte Kleber (3) ein Einkomponentenkleber ist.
5) Ausweiskarte nach einem der vorstehenden Anspüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (3) als Zweikomponentenkleber ausgebildet ist, dessen eine Komponente verkapselt ist.
6) Ausweiskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (3) als Zweikomponentenkleber ausgebildet ist, wobei beide Komponenten verkapselt sind. 7) Ausweiskarte nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff (3) ein kalt- und/oder warmhärtender Zweikomponentenklebstoff auf Epoxidharz-Basis vorgesehen ist.
8) Ausweiskarte nach einem der vorstehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mikroverkapslte Kleber (3) aufgesprüht wird.
9) Trägerelement mit einem IC-Baustein zum Einbau in den Kartenkörper einer Chipkarte, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe auf der Seite, die mit dem Kartenkörper (1) verbunden wird, einen mikkroverkapselten Kleber (3) trägt.
10) Kartenkörper für eine Chipkarte, der eine Ausnehmung (IB) zur Aufnahme eines Trägerelements (2) mit einem IC-Baustein (21 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe im Bereich der Ausnehmung (IB) einen mikroverkapselten Kleber (3) aufweist.
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