WO2001022360A1

WO2001022360A1 - Chipkarte und vorstufe hierfür

Info

Publication number: WO2001022360A1
Application number: PCT/DE2000/003139
Authority: WO
Inventors: Detlef Houdeau; Erik Heinemann; Frank PÜSCHNER
Original assignee: Infineon Technologies Ag
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2001-03-29
Also published as: DE19945708A1; DE19945708C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte, welche eine Kernfolie (1) und zwei Deckfolien, Mittel zur kontaktlosen und/oder kontaktbehafteten Datenübertragung, einen Halbleiterchip und gegebenenfalls wenigstens ein weiteres elektronisches Bauteil, einen Kondensator (2) sowie Leiterbahnen (4, 4') zur elektrischen Kontaktierung der Komponenten umfaßt, wobei der Kondensator (2) durch zwei sich teilweise überlappenden und im Überlappungsbereich durch ein Dielektrikum (3) voneinander getrennte Leiterbahnen (4, 4') gebildet wird, diese Leiterbahnen (4, 4') durch Sieddruck eines UV-härtbaren Materials auf die Kernfolie hergestellt sind und das Dielektrikum durch Siedruck eines UV- oder anaerob härtbaren Materials hergestellt ist.

Description

Beschreibung

Chipkarte und Vorstufe hierfür

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte sowie eine Vorstufe für diese.

_Chipkarten werden seit längerer Zeit als Informationsträger eingesetzt. Die in einem Halbleiterchip gespeicherte Informa- tion kann auf verschiedenen Wegen an ein Lesegerät übermit^¬ telt werden.

Bei der sogenannten kontaktbehafteten Datenübertragung werden nach ISO-Standard genormte Kontaktflächen der Chipkarte von dem Lesegerät abgegriffen. Bei der kontaktlosen Datenübertragung dient eine auf der Chipkarte angebrachte Antenne zur Übertragung der Information an das Lesegerät.

In der US-A-5, 541, 399 ist beispielsweise ein Aufkleber zur Identifizierung von Fluggepäck oder Ahnlichem beschrieben, welcher sich der kontaktlosen Datenübertragung bedient. Dieser Aufkleber besteht aus einem Papier- oder Kunststoff-Trager, welcher auf einer Seite mit einer Klebeschicht bedeckt ist. Auf der anderen Seite des Trägers sind ein Halbleiter- chip, eine Antennenspule und ein Kondensator angebracht, der zur Einstellung der Antennen-Resonanzfrequenz dient. In einer ersten Variante ist der Kondensator so aufgebaut, dass einer der Spulenanschlüsse verbreitert und quer über die Wicklungen der Spule geführt ist. Von den Spulenwicklungen ist der quer verlaufende Spulenanschluss durch eine dielektrische Schicht getrennt. Für den Fall, dass dieser Kondensator zur Regelung der Antennen-Resonanzfrequenz nicht ausreicht, kann zusätzlich ein weiterer Kondensator vorhanden sein, der aus zwei Metallschichten besteht, welche durch ein Dielektrikum von- einander getrennt sind. Dieser zweite Kondensator ist innerhalb der Spulenwicklungen auf den Träger geklebt und mit der Spule kontaktiert. In jüngster Zeit werden Chipkarten immer komplexer. Sie um^¬ fassen nicht mehr lediglich einen Halbleiterchip und Mittel zur Datenübertragung, sondern weisen weitere elektronische Bauteile auf. Als weitere Komponenten können beispielsweise Mittel zur Personenidentifikation wie Einrichtungen zur Er^¬ kennung eines spezifischen Fingerabdrucks, LCD-Displays oder Ähnliches vorhanden sein. Derartige komplexe Chipkarten-Systeme werden häufig als "System On Card" (SOC) bezeichnet. We- gen der gegenüber herkömmlichen Chipkarten erhöhten Bauteildichte ist eine zusätzliche Stützkapazität erforderlich. Diese zusätzliche Stützkapazität sichert den erhöhten Strombedarf, kompensiert Spannungsabfälle, sorgt für einen Überlastausgleich und passt die verschiedenen Pegelgrößen einan- der an.

Bislang war es üblich, die höhere Stützkapazität dadurch bereit zu stellen, dass zusätzliche SMD-Bauteile (SMD = Surface Mounted Design) in der Chipkarte verwendet wurden. Diese Bau- teile besitzen jedoch eine relativ große Dicke. Dies führt dazu, dass viele SMD-Bauteile von vornherein in einer Chipkarte nicht verwendet werden können, da ihre Bauteilhöhe für die geforderte Kartendicke, welche durch eine Norm fest vorgegeben ist, zu groß ist. Selbst für ein elektronisches Bau- teil, das grundsätzlich für die Verwendung in einer Chipkarte noch geeignet wäre, muss jedoch in den Kartenkörper eine tiefe Kavität eingefräst werden, damit das SMD-Bauteil in ihr Platz findet. Die Restschichtdicke nach Einfräsen der Kavität ist jedoch so gering, dass sich die Chipkartenoberfläche in diesem Bereich aufwölbt. Im Bereich dieser gewellten Kartenoberfläche steigt jedoch die Gefahr von Beschädigungen, und außerdem wird die Karte unansehnlich.

Au f g a b e der Erfindung ist es daher, eine Chipkarte mit ausreichender Stützkapazität anzugeben, bei welcher die geforderte Kartendicke einhaltbar ist, ohne dass die Kartenqua- ) ω K) KJ P* P>

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aufweisen. Dies können grundsätzlich alle in "System On Card" verwendeten Bauteile sein. Beispielhaft seien nochmals die bereits eingangs erwähnten Mittel zur Personenidentifikation wie Mittel zum Erkennen eines Fingerabdrucks oder LCD-Dis- plays genannt.

Als Mittel für die kontaktbehaftete Datenübertragung können in der erfindungsgemäßen Chipkarte die üblichen ISO-Kontaktflächen vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die erfindungsgemäße Chipkarte Mittel zur kontaktlosen Datenübertragung aufweisen, z.B. eine Antennenspule, welche zweckmäßig auf die Kernfolie der erfindungsgemäßen Chipkarte aufgedruckt ist.

Besonders vorteilhaft wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Chipkarte so vorgegangen, daß zunächst eine Kernfolie gefertigt wird, auf welcher der Halbleiterchip, die Mittel zur kontaktlosen und/oder kontaktbehafteten Datenübertragung, weitere elektronische Bauteile, sofern vorhanden, sowie der erfindungsgemäß hergestellte Kondensator angeordnet sind. Eine derartige Kernfolie, welche als Vorstufe zur Herstellung der erfindungsgemäßen Chipkarte dient, ist ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung.

Zur Fertigstellung der Chipkarte kann die Kernfolie auf an sich bekannte Weise zwischen zwei Deckfolien einlaminiert werden. Die erfindungsgemäße Kernfolie ersetzt also die In- lays, die üblicherweise bei der Herstellung laminierter Chipkarten verwendet werden. Der letzte Fertigungsschritt einer Chipkarte, das Laminieren der einzelnen Schichten, das üblicherweise bei einem Kartenhersteller durchgeführt wird, der mit dem Hersteller des Inlays nicht identisch ist, kann also auf die für den Kartenhersteller gewohnte Art und Weise erfolgen.

Als Trägermaterial der erfindungsgemäßen Kernfolie dient zweckmäßig ein thermoplastischer Kunststoff, beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC) , Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polycarbonat (PC) . Diese gut zu verarbeitenden und preisgünstigen Materialien sind re^¬ lativ temperaturempfindlich und dürfen in der Regel Tempera^¬ turen über 80 °C nicht ausgesetzt werden. Durch die Verwen^¬ dung UV-härtbarer Materialien bei der Herstellung des Konden^¬ sators treten jedoch keine Probleme in dieser Hinsicht auf. Zweckmäßig besitzt das Trägermaterial der erfindungsgemäßen Kernfolie eine Schichtdicke, welche maximal 200 μm beträgt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigt

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungs- gemäße Kernfolie im Bereich eines Kondensators.

Die in Fig. 1 in Teildraufsicht dargestellte Kernfolie 1 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, hier Polycarbo- nat. Das Polycarbonat besitzt eine Schichtdicke von 150 μm.

Die Folie ist flexibel. Auf der Kernfolie 1 sind ein Halbleiterchip, eine Antennenspule, ISO-Kontaktflächen sowie eine Einrichtung zum Erkennen eines Fingerabdrucks angeordnet (außerhalb des dargestellten Bereichs) . Die einzelnen Kompo- nenten sind durch Leiterbahnen elektrisch miteinander kontaktiert. Leiterbahnen und Antennenspule sind im Siebdruckverfahren auf die Kernfolie 1 aufgedruckt. Zweckmäßig werden Antennenspule und Leiterbahnen im selben Arbeitsgang aufgedruckt. Im gezeigten Bereich des Kondensators 2 wird zunächst in einem ersten Siebdruckschritt die untere Leiterbahn 4 aufgedruckt. Hierzu wird ein mit Metallteilchen dotierter Kunststoff verwendet, welcher durch UV-Strahlen härtbar ist. Nach dem Aufdrucken der Leiterbahn 4 wird die Kernfolie 1 zum Aushärten mit ultravioletten Strahlen bestrahlt. Anschließend wird das Dielektrikum 3 ebenfalls mittels Siebdruck aufgetragen. Das Dielektrikum 3 besteht aus einer Kunststoffmatrix, in die Teilchen aus BaTi0₂ eingemengt sind. Die Kunststoffma- trix ist ebenfalls UV-härtbar und durch Bestrahlung mit ul^¬ traviolettem Licht nach dem Aufdrucken ausgehärtet worden. Im dritten Siebdruckschritt wird nun der Bereich der Leiterbahn 4' per Siebdruckverfahren aufgedruckt, welcher mit der Lei- terbahn 4 und dem Dielektrikum 3 überlappt. Der in Fig. 1 rechts an dem Überlappungsbereich anschließende Bereich der Leiterbahn 4' kann grundsätzlich entweder im Siebdruckschritt für die untere Leiterbahn 4 oder im Herstellungsschritt der oberen Leiterbahn 4' gedruckt werden. Die Leiterbahnen 4 und 4' bestehen aus demselben Material. Auch die obere Leiterbahn wird nach dem Aufdrucken durch UV-Strahlen gehärtet.

Die Schichtdicke für alle drei durch Siebdruck erzeugten Schichten beträgt in diesem Beispiel jeweils etwa 2 μm. Die Gesamthöhe des Overlay-Kondensators 2 beträgt damit etwa 6 μm, die Gesamtdicke der Kernfolie 1 mit Kondensator 2 ist demnach ca. 156 μm. Aufgrund dieser sehr geringen Dicke eignet sich die beschriebene Kernfolie ausgezeichnet als Inlay für eine Chipkarte.

Claims

Patentansprüche

1. Chipkarte, welche eine Kernfolie (1) und zwei Deckfolien, Mittel zur kontaktlosen und/oder kontaktbehafteten Datenüber^¬ tragung, einen Halbleiterchip und gegebenenfalls wenigstens ein weiteres elektronisches Bauteil, einen Kondensator (2) sowie Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung der Komponenten umfaßt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kondensator (2) durch zwei sich teilweise überlap^¬ pende und im Überlappungsbereich durch ein Dielektrikum (3) voneinander getrennte Leiterbahnen (4, 4') gebildet wird, daß diese Leiterbahnen durch Siebdruck eines UV-härtbaren Ma- terials auf die Kernfolie hergestellt sind und daß das Dielektrikum durch Siebdruck eines UV- oder anaerob härtbaren Materials hergestellt ist.

2. Chipkarte gemäß Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material für die Leiterbahnen (4, 4') ein mit Metallteilchen dotierter UV-härtbarer Kunststoff ist.

3. Chipkarte gemäß Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dielektrikum eine relative Dielektrizitätskonstante von > 5000 besitzt.

4. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das UV- oder anaerob härtbare Material des Dielektrikums ein mit einem keramischen Material dotierter Kunststoff ist.

5. Chipkarte gemäß Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das keramische Material BaTi0₂ oder Y-dotiertes BaTi0₂ ist .

6. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiterbahnen (4, 4') und/oder das Dielektrikum (3) eine Schichtdicke von < 2 μm aufweisen.

7. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wenigstens eine weitere elektronische Bauteil ausge- wählt ist aus einem LCD-Display oder einem Mittel zur Personenidentifikation, insbesondere einem Mittel zum Erkennen eines Fingerabdrucks.

8. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Mittel zur kontaktbehafteten Datenübertragung ISO- Kontaktflächen vorhanden sind.

9. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Mittel zur kontaktlosen Datenübertragung eine Anten- nenspule, insbesondere eine auf die Kernfolie (1) aufgedruckte Antennenspule, vorhanden ist.

10. Kernfolie (1) für eine Chipkarte, welche Mittel zur kontaktlosen und/oder kontaktbehafteten Datenübertragung, einen Halbleiterchip und gegebenenfalls wenigstens ein weiteres elektronisches Bauteil, einen Kondensator (2) sowie Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung der Komponenten umfaßt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kondensator (2) durch zwei sich teilweise überlappende und im Uberlappungsbereich durch ein Dielektrikum (3) voneinander getrennte Leiterbahnen (4, 4') gebildet wird, daß diese Leiterbahnen durch Siebdruck eines UV-härtbaren Materials auf die Kernfolie hergestellt sind und daß das Dielektrikum durch Siebdruck eines UV- oder anaerob härtbaren Materials hergestellt ist.

11. Kernfolie gemäß Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere PVC, ABS, PET oder PC, besteht.

12. Kernfolie gemäß Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie eine Schichtdicke von < 200 μm aufweist.