WO1997033317A1 - Chipkarte mit esd-schutz - Google Patents
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Definitions
- Chip cards are used in an environment that is very detrimental to the functionality of the chip on the card.
- the chips can be damaged by electrical voltages and the resulting currents. Therefore, a potential difference applied to the card must be reduced as quickly as possible.
- Especially the contacts of the chip have to be protected. So far, the chips of the chip cards have been protected primarily by protective structures at the connections of the chips. These protective structures conduct overvoltages to the connections of the supply voltage z. B. from a reader. A deliberately impressed high voltage between the signal connections and the connections of the supply voltages destroys the chip. This risk is reduced by arranging the contacts.
- the connection contacts of the chips are close together and are easily sunk into the surface of the card. This avoids, if possible, supplying different potentials to the connections of the chip. ESD protection of the chips becomes particularly difficult if the contacts are not close together and are not recessed. (-TS Q - eU t tr c bta Lc )
- the object of the present invention is to provide a chip card with adequate ESD protection.
- the material used for this is sufficiently electrically conductive that potential differences occurring on the chip card are compensated for before any one arranged in the card Chip is damaged.
- at least potential differences up to a predetermined value can be broken down sufficiently quickly without the connections of the chips present in the card being permanently short-circuited, which would impair the functionality of the chip.
- the material of the chip card usually a plastic, can be chosen so that it has a specific electrical resistance which is so low that a potential difference applied to the chip card, which does not exceed a predetermined value, is broken down so quickly that the chip is not damaged by this potential difference.
- the electrical resistance of the material is as high as is necessary for the functionality of the chip.
- Such a material is used at least to such an extent in the chip card that a potential which is applied to the card when the chip card is touched is transmitted to the entire chip, so that the chip in each case corresponds to the current potential which the chip card is in contact with.
- a material with voltage-dependent conductivity which gets a higher electrical conductivity if an electrical voltage of sufficient size is applied.
- a material is e.g. B. formed by an electrically insulating plastic with tiny metal particles or fragments dispersed therein. If fine metal parts are stored in plastic, it can be achieved with suitable dosing of these metallic additives that this material initially remains electrically insulating or at least high-resistance and only becomes electrically conductive when an electrical voltage applied to it rises to sufficiently high values. The voltage then breaks through inside the plastic between the metal particles, creating a low-resistance connection which is interrupted when the voltage is reduced, so that the material becomes high-resistance again.
- Particularly suitable for a preferred further exemplary embodiment is a material which is electrically conductive to different degrees depending on the direction. With such a material, the specific electrical resistance is different in different directions.
- a material for example an aromatic or heteroaromatic organic compound
- Anisotropically conductive materials are e.g. B. electrically conductive plastics that change their conductivity in one direction by stretching, ie stretching in one direction, or rolling. Similar manufacturing processes are e.g. B. known in transformer sheets.
- a corresponding effect, namely a direction-dependent conductivity of the chip card can also be achieved by structuring the material of the chip card.
- FIG. 1 which shows a cross section of a chip card according to the invention
- FIG. 2 which represents the section shown in FIG. 1
- conductive film 1 e.g. B. a thin electrically conductive film.
- This film 1 and the electrical connections 3 (contacts or conductor tracks) of the chip are connected to one another with electrically conductive connections 2.
- connections 2 are preferably approximately cylindrical, with a base area of the cylinder in each case resting on the contact area of the conductor 3 or being arranged in the plane of the film 1.
- These electrically conductive connections 2 form a type of thick, short post within the chip card.
- On the underside of the card there is a thin carrier plate 4 and on the back, if necessary, another electrically conductive film 5, e.g. B. again a thin electrical trically conductive film.
- the area between these components is covered by a dielectric material 6, e.g. B. filled a plastic.
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Abstract
Chipkarte aus einem zumindest teilweise elektrisch leitenden Material, mit dem erreicht wird, dass eine an der Chipkarte anliegende Potentialdifferenz so schnell abgebaut wird, dass ein in der Karte integrierter Chip nicht beschädigt wird. Es kann zum gleichen Zweck auf der Oberseite der Chipkarte eine dünne elektrisch leitende Folie aufgebracht sein, die mittels vertikaler leitender Verbindungen mit leitenden Anschlüssen eines Chips verbunden ist.
Description
Beschreibung
Chipkarte mit ESD-Schutz
Chipkarten werden in einer der Funktionsfähigkeit des Chips auf der Karte sehr abträglichen Umgebung benutzt. Die Chips können durch elektrische Spannungen und daraus resultierende Ströme beschädigt werden. Deshalb muß eine an der Karte an- liegende Potentialdifferenz möglichst schnell abgebaut wer¬ den. Vor allem die Kontakte des Chips sind besonders zu schützen. Bisher werden die Chips der Chipkarten vor allem durch Schutzstrukturen an den Anschlüssen der Chips ge¬ schützt. Diese Schutzstrukturen leiten Überspannungen auf die Anschlüsse der VersorgungsSpannung z. B. eines Lesegerätes ab. Eine gezielt eingeprägte Oberspannung zwischen den Signalanschlüssen und den Anschlüssen der VersorgungsSpan¬ nungen zerstört den Chip. Diese Gefahr wird durch die Anord¬ nung der Kontakte vermindert. Die Anschlußkontakte der Chips liegen dicht beieinander und sind leicht in die Oberfläche der Karte versenkt. Es wird damit nach Möglichkeit vermieden, den Anschlüssen des Chips unterschiedliche Potentiale zuzu¬ führen. Besonders schwierig wird der ESD-Schutz der Chips, wenn die Kontakte nicht nahe beieinanderliegen und nicht ver- senkt εind . ( -TS Q - eU t tr c bta Lc
)
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Chipkarte mit ausreichendem ESD-Schutz anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit der Chipkarte mit den Merkmalen des Anspruches 1, 2 oder 5 gelöst. Weitere Ausgestaltungen erge¬ ben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte ist zumindest ein Anteil des dafür verwendeten Materiales so ausreichend elektrisch leitend, daß an der Chipkarte auftretende Potentialdifferen¬ zen ausgeglichen werden, bevor ein in der Karte angeordneter
Chip beschädigt wird. Zumindest Potentialdifferenzen bis zu einem vorgegebenen Wert können auf diese Weise ausreichend schnell abgebaut werden, ohne daß die Anschlüsse deε in der Karte vorhandenen Chips dauerhaft kurzgeschlossen werden, was die Funktionsfähigkeit des Chips beeinträchtigen würde. Das Material der Chipkarte, üblicherweise ein Kunstεtoff, kann εo gewählt werden, daß es einen spezifischen elektrischen Wider¬ stand aufweist, der so niedrig ist, daß eine an der Chipkarte anliegende Potentialdifferenz, die einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, so schnell abgebaut wird, daß der Chip durch diese Potentialdifferenz nicht beschädigt wird. Der elektrische Widerstand des Materiales ist andererseits so hoch, wie für die Funktionsfähigkeit des Chips erforderlich ist. Ein derartiges Material wird zumindest in solchem Umfang bei der Chipkarte verwendet, daß ein Potential, das beim Be¬ rühren der Chipkarte an die Karte angelegt wird, auf den ge¬ samten Chip übertragen wird, so daß der Chip jeweils auf das aktuelle Potential, mit dem die Chipkarte in Kontakt steht, gebracht wird.
Besonders geeignet für diesen Zweck ist ein Material mit spannungsabhängiger Leitfähigkeit, das eine höhere elektri¬ sche Leitfähigkeit bekommt, wenn eine elektrische Spannung ausreichender Größe angelegt wird. Ein solches Material wird z. B. durch einen elektrisch isolierenden Kunststoff mit darin dispergierten winzigen Metallteilchen oder -splittern gebildet. Lagert man nämlich feine Metallteile in Kunststoff ein, kann bei geeigneter Dosierung dieser metallischen Zu¬ sätze erreicht werden, daß dieses Material zunächst elek- trisch isolierend oder zumindest hochohmig bleibt und erst beim Ansteigen einer daran angelegten elektrischen Spannung auf ausreichend hohe Werte elektrisch leitend wird. Die Span¬ nung schlägt dann im Innern des Kunststoffes zwischen den Me¬ tallteilchen durch, wodurch eine niederohmige Verbindung ge- schaffen wird, die bei Verringerung der anliegenden Spannung unterbrochen wird, so daß das Material wieder hochohmig wird.
Besonders geeignet für ein bevorzugtes weiteres Ausführungs- beispiel ist ein richtungsabhängig unterschiedlich stark elektrisch leitendes Material. Bei einem solchen Material ist also der spezifische elektrische Widerstand in verschiedenen Richtungen unterschiedlich groß. Bei Verwendung eines solchen Materiales (z. B. eine aromatische oder heteroaromatische organische Verbindung) kann erreicht werden, daß die elektrisch leitende Verbindung von der Oberfläche der Chip¬ karte zu den Anschlüssen oder Kontakten des Chips niederohmig ist, die Verbindungen dieser Anschlüsse oder Kontakte unter¬ einander aber für die Funktionsfähigkeit des Chips ausrei¬ chend hochohmig bleiben. Anisotrop leitende Materialien sind z. B. elektrisch leitende Kunststoffe, die durch Strecken, d. h. Dehnen in einer Richtung, oder Walzen ihre Leitfähigkeit in einer Richtung ändern. Ähnliche Herstellungεverfahren εind z. B. bei Transformatorblechen bekannt.
Eine entsprechende Wirkung, nämlich eine richtungsabhängige Leitfähigkeit der Chipkarte kann auch durch die Strukturie- rung des Materials der Chipkarte erreicht werden. Entspre¬ chend den Darstellungen der Figur 1, die eine erfindungsge¬ mäße Chipkarte im Querschnitt zeigt, und der zugehörigen Fi¬ gur 2, die den in Figur 1 eingezeichneten Schnitt darstellt, befindet sich auf der Oberfläche der Karte bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel ein elektrisch leitender Film 1, z. B. eine dünne elektrisch leitende Folie. Dieser Film 1 und die elek¬ trischen Anschlüsse 3 (Kontakte oder Leiterbahnen) des Chips sind mit elektrisch leitenden Verbindungen 2 miteinander ver¬ bunden. Wie in Figur 2 erkennbar, sind diese Verbindungen 2 bei diesem Auεführungεbeispiel vorzugεweise in etwa zylin¬ drisch, wobei eine Grundfläche des Zylinders jeweils auf der Kontaktflache des Leiterε 3 aufliegt bzw. in der Ebene des Filmε 1 angeordnet ist. Diese elektrisch leitenden Verbindun¬ gen 2 bilden eine Art dicker, kurzer Pfosten innerhalb der Chipkarte. Auf der Unterseite der Karte befindet sich eine dünne Trägerplatte 4 und auf der Rückseite ggf. ein weiterer elektrisch leitender Film 5, z. B. wieder eine dünne elek-
trisch leitende Folie. Der Bereich zwischen diesen Bestand¬ teilen ist durch ein dielektrisches Material 6, z. B. einen Kunststoff ausgefüllt.
Claims
1. Chipkarte aus einem Material mit einem spezifiεchen elek- triεchen Widerεtand, der so niedrig ist, daß eine an der Karte anliegende Potentialdifferenz, die einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, in einer vorgegebenen Zeit abgebaut wird, und der so hoch iεt, daß die Funktionsfähigkeit eines in der Karte angeordneten Chips nicht beeinträchtigt wird.
2. Chipkarte aus einem Material, deεsen spezifischer elektri¬ scher Widerstand richtungsabhängig ist.
3. Chipkarte nach Anspruch 2, auf der ein Chip so angeordnet iεt, daß der Abεtand zweier Anschlußkontakte dieses Chips in einer Richtung hohen spezi¬ fischen elektrischen Widerstandes minimal iεt.
4. Chipkarte nach Anεpruch 2 oder 3 aus einer aromatischen oder heteroaromatischen chemischen Verbindung.
5. Chipkarte, deren Oberfläche mit einem elektrisch leitenden Film bedeckt iεt und bei der zwischen diesem Film und elek¬ trischen Leitern eines in der Karte angeordneten Chips elek¬ trisch leitende Verbindungen vorhanden εind.
6. Chipkarte nach Anεpruch 5, bei der die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen dem Film und elektrischen Leitern eines in der Karte angeordneten Chips zumindest näherungsweise die Form eines Zylinders mit einer in der Ebene dieseε Filmε angeordneten Grundfläche ha¬ ben.
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