WO2002084585A1

WO2002084585A1 - Trägerfolie für elektronische bauelemente zur einlaminierung in chipkarten

Info

Publication number: WO2002084585A1
Application number: PCT/DE2002/000686
Authority: WO
Inventors: Carsten Senge
Original assignee: Orga Kartensysteme Gmbh
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2002-10-24
Also published as: EP1377933A1; BR0208833A; CN1511302A; US20040173377A1; RU2255374C1; CN1286058C; DE10117994A1; WO2002084585A8

Abstract

Es wird eine Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen oder Verbindungsbrücken versehenen Leiterbahn (2) vorgestellt, bei dem die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehende Teilflächen (7) und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen (8) aufweisen. Durch diese erfindungsgemässe Gestaltung lassen sich in Folge unterschiedlicher Dehnungsfähigkeit des Trägerfolienmaterials und des Anschlussbereichsmaterials entstehende Verwerfungen herabsetzen und gleichzeitig in den Anschlussbereichen die Adhäsionskräfte zwischen einer Kunststoffabdeckung und dem eigentlichen Trägerfolienmaterial erhöhen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Chipkarte mit der erfindungsgemässen Trägerfolie sowie ein Verfahren zur Herstellung der Trägerfolie.

Description

Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen zur

Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen oder Nerbindungsbrücken versehenen Leiterbahn. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Chipkarte mit einem

Chipkartenkörper, mindestens einem elektronischen Bauelement (Chip) und einer in den Chipkartenkörper einlaminierten Trägerfolie für elektronische Bauelemente mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem

Material bestehenden Anschlussbereichen zur Verbindung mit dem elektronischen

Bauelement versehenen, Leiterbahn. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trägerfolie. Die erwähnte Trägerfolie kann entsprechend einer vorteilhaften Verwendung insbesondere als

Antennenträgerfolie für kontaktlose Chipkarten eingesetzt werden, wobei in diesen

Fall die Leiterbahn als Antennenspule ausgebildet ist.

Bei Chipkarten, die bereits in vielfältigem Umfang und für unterschiedliche Verwendungszwecke im Stande der Technik eingesetzt werden, so beispielsweise als Tele- fonkarten, Zugangsberechtigungskarten, Geldkarten oder dergleichen, unterscheidet man prinzipiell im Hinblick auf den Datenaustausch zwischen dem auf der Chipkarte angeordneten elektronischen Bauelement (Chip) und eventuell vorhandenen weiteren Bauelementen wie Displays oder Taster mit externen Lesegeräten zwischen drei verschiedenen Ausführungsformen. Bei sehr vielen Chipkarten findet der ange- sprochene Datenaustausch mit externen Lesegeräten über Kontaktflächen statt, welche sich außen auf der Chipkarte befinden.. Eine weitere Möglichkeit des Daten- austausches erfolgt mit Hilfe von Lesegeräten, welche mit einer kontaktlosen Datenübertragung arbeiten. Hierzu weist die Chipkarte in ihrem Chipkartenkörper ein entsprechendes Bauelement zur kontaktlosen Datenübertragung auf, beispielsweise eine Antenne in Form einer Antennenspule. Für eine derartige Antennenspule wird eine vergleichsweise große Fläche benötigt, so dass eine Unterbringung im Chipmodul nur unter großen Schwierigkeiten möglich ist. Daher werden Antennenspulen separat im Chipkartenkörper untergebracht, wobei der Herstellungsvorgang es vorsieht, die Antennenspule gemeinsam mit dem Chip oder separat auf einer speziellen Antennenträgerfolie anzuordnen, welche in einem getrennten Arbeitsgang hergestellt und anschließend mittels eines Laminierprozesses in den Chipkartenkörper implantiert wird. Hierzu wird die Trägerfolie auf ihrer Ober- und Unterseite mit einer oder mehreren Kunststoffschichten überdeckt und mittels Druck und Wärme zum Chipkartenkörper gefügt.

Als dritte Variante in Bezug auf den Datenaustausch zwischen Chipkarte und Lese- geraten existieren Chipkarten, die sowohl Kontaktflächen zum kontaktbehafteten Datenaustausch als auch Antennenspulen zum kontaktlosen Datenaustausch aufweisen.

Die im Innern der Chipkarte auf der Trägerfolie angeordnete Antenne besitzt zur elektrischen Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen, beispielsweise einem Chipmodul oder Anzeigevorrichtungen, aus leitfähigem Material bestehende Anschlussbereiche, die mit der oder den Leiterbahnen, welche die eigentliche Antennenspule und weitere elekrischen Verbindungen zwischen den Bauelementen bilden, verbunden sind. Diese Anschlussbereiche sind üblicherweise als rechteckförmige Vollflächen ausgeführt, bestehen wie die Leiterbahnen vorzugs- weise aus einer Kupferschicht und besitzen üblicherweise Seitenabmessungen von ca. 0,5 x 0,5 mm oder größer. Darüberhinaus können die Anschlussbereiche aber auch eine runde oder ovale Form aufweisen, wobei das Flächenmaß im Bereich von 0,25 mm² oder größer liegt.

Bei der Herstellung der Trägerfolie mit Leiterbahnen und Anschlussbereichen ergibt sich im Stand der Technik die Problematik, dass durch die verschiedene Wärmeausdehnung des Trägerfolienmaterials sowie des leitfähigen Materials der Anschlussbereiche sich bei Erwärmung ein dem Bimetalleffekt ähnlicher Effekt einstellt. Dies bedeutet, dass sich die Trägerfolie bzw. das Anschlussflächenmaterial während des Laminiervorganges zur Herstellung des Chipkartenkörpers verwölbt. Diese Verwölbungen sind insoweit nachteilig, dass auf der Oberfläche der fertig laminierten Chipkarte die Bereiche der Anschlussflächen mit bloßem Auge oft deutlich erkennbar sind, da sich die Verwölbung nach dem Abkühlen nicht vollständig zurückbildet.

Darüber hinaus hat es sich als nachteilig erwiesen, dass die Adhäsionskräfte zwischen dem leitfähigen Material der Anschlussflächen und der im Rahmen des Laminierprozesses über der Trägerfolie angeordneten Kunststoffschicht äußerst gering sind, was den Verbund zwischen Anschlussflächen und Kunststoffschicht innerhalb des Kartenkörpers gegebenenfalls wesentlich beeinträchtigen kann.

Ausgehend von den angesprochenen aus dem Stand der Technik bekannten Nach- teilen besteht die erfindungsgemäße Aufgabe darin, sowohl bezüglich einer Verbesserung der Endqualität der Chipkarten als auch im Hinblick auf eine Verbesserung der Haltekräfte zwischen den Anschlussbereichen der Trägerfolie und der sie umgebenden Kunststoffschicht Abhilfe zu schaffen.

Diese Aufgaben werden durch eine Trägerfolie und eine Chipkarte mit einer entsprechenden Trägerfolie gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen gelöst. Die erfindungsgemäße Trägerfolie ist durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrens ansprach herstellbar.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, dass die Anschlussbereiche eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teil- flächen und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen aufweisen. Die Anschlussbereiche bestehen somit nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt, aus einer Vollfläche, sondern sind mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen versehen, wodurch zum einen die Dehnung der Anschlussbereiche in Folge von Wärmezufuhr erheblich herabgesetzt wird. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Gestaltung der Anschlussbereiche für die die Trägerfolie überdeckende Kunststoffschicht die Möglichkeit, dass die an den nicht mit dem leitfähigen Material beschichteten Bereichen der Anschlussbereiche mit dieser eine wesentlich bessere Haftung eingehen kann.

Spezielle Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Trägerfolie ergeben sich aus den auf den diesbezüglichen Hauptanspruch bezogenen Unteransprüchen. Eine besonders vorteilhafte und kostengünstige Gestaltung sieht hierbei vor, dass die miteinander verbundenen Teilflächen als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwischen liegenden rechteckförmigen freien Flächen ausgebildet sind.

Darüber hinaus hat es sich insbesondere bei den für den Anschluss an Chipmodule vorgesehenen Anschlussbereichen als vorteilhaft herausgestellt, diese Anschlussbereiche als rechteckförmig ausgebildete aus leitfähigem Material bestehende Teilflächen und daran angrenzende von einer mit dieser Teilfläche verbundenen Leiterbahn umschlossene freie Flächen zu gestalten. Hierdurch lässt sich insbesondere im Randbereich der aus leitfähigem Material bestehenden Teilflächen durch die im Flächenverhältnis großzügigen Durchbrechungen die Haftung der überdeckenden Kunststoffschicht wesentlich erhöhen.

Die Erfindung findet ihren Einsatz vorwiegend bei Dual Interface Karten (DIC), ist selbstverständlich jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Anhand der beige- fügten Zeichnungen wird im Folgenden der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Trägerfolie mit darauf angeordneter Antennenspule,

Figur la eine vergrößerte Darstellung der Trägerfolie aus Figur 1 im Bereich von für eine Verbindungsbrücke vorgesehenen Anschlussbereichen und Figur lb eine vergrößerte Darstellung der Trägerfolie aus Figur 1 im Bereich von zur Verbindung mit einem Chipmodul vorgesehenen Anschlussbereichen.

Die in der Figur 1 in einer Draufsicht dargestellte Trägerfolie besteht aus einem Trägerfolienkörper 1 aus Kunststoff, auf dem als Antenne zur kontaktlosen Datenübertragung eine oder mehrere Leiterbahnen 2 im Wesentlichen ringförmig angeordnet sind. In einem Teilbereich des Leiterbahnringes ist seitlich der Leiterbahn 2 jeweils ein Anschlussbereich 3 bzw. 4 angeordnet. Die Anschlussbereiche 3, 4 sind in Bezug auf ihre Grundfläche im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und dienen zur Herstellung einer so genannten Verbindungsbrücke zwischen den Anschlussbereichen, wobei die Verbindungsbrücke eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlussbereichen 3, 4 herstellt, ohne gleichzeitig die zwischen den Anschlussbereichen befindliche Leiterbahn bzw. Leiterbahnen zu verbinden. Zu diesem Zweck wird die Verbindungsbrücke vorzugsweise als zweiteiliger Steg ausgeführt, wobei bei der Herstellung in einem ersten Arbeitsgang zwischen den Anschlussbereichen 3, 4 eine nicht leitende Isolierschicht auf der Leiterbahn 2 angeordnet und danach über dieser Isolierschicht eine Brücke aus Leitpaste gelegt wird.

Aus der Figur 1 ist darüber hinaus ersichtlich, dass die Trägerfolie zwei weitere Anschlussbereiche 5, 6 aufweist, welche zum Anschluss eines hier nicht näher dargestellten elektronischen Bauelementes, beispielsweise des Chipmoduls einer Chipkarte, dienen, in welche die Antennenträgerfolie einlaminiert wird.

Die angesprochenen Anschlussbereiche 3 bis 6 weisen, wie dies der Figur 1 zu entnehmen ist, eine wesentlich größere Flächenausdehnung auf als die zugehörigen auf der Antennenträgerfolie angeordneten Leiterbahnen. Da der Ausdehungskoeffi- zient zwischen dem Anschlussflächen/Leiterbahnmaterial, welches üblicherweise Kupfer ist, und dem Material der Trägerfolie unterschiedlich ist, besteht bei der Einlaminierung der Trägerfolie in einen Chipkartenkörper auf Grund der hierbei notwendigen Wärmezufuhr die Gefahr, dass im Bereich der Anschlussflächen 3 bis 6 Welligkeiten auftreten, die auch im fertigen Chipkartenkörper als solche noch zu erkennen sind. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind die angesprochenen Anschlussflächen 3, 4 erfindungsgemäß so gestaltet, dass sie eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflächen 7 und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen 8 aufweisen. Die spezielle Gestaltung geht insbesondere aus der vergrößerten Detaildarstellung der Figur la hervor. Die Teilflächen 7 in Verbindung mit den Flächen 8 bilden im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Netzmuster, wobei die miteinander verbundenen Teilflächen 7 als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwischen liegenden rechteckförmigen freien Flächen 8 ausgebildet sind. Natürlich ist es auch denkbar, die zwischen den miteinander verbundenen Teilflächen 7 liegenden freien Bereiche 8 mit einem kreisförmigen Grundriss zu versehen. Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Gestaltung ist es, dass bei einer nach wie vor bestehenden annähernd gleich großen Grundfläche wie bei Anschlussbereichen herkömmlicher Art keine zusammenhängende Fläche aus leitfähigem Material mehr besteht, was zu einen einer abdeckenden Kunststoffschicht eine bessere Verbindung mit dem Trägerfolienkörper 1 an den freien Flächen ermöglicht und gleichzeitig den Effekt der unterschiedlichen Wärmedehnung (z. B. ein Verbiegen der Chipkarte) der Anschlussbereiche 3 und 4 und der Trägerfolie insbesondere beim Laminierprozess erheblich herabsetzt.

In der Figur lb ist eine andere Ausgestaltungsmöglichkeit des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Bei den hier dargestellten Anschlussbereichen 5,6 ist auf Grund technischer Rahmenbedingungen für den Anschluss der hier vorgesehenen Chipmodule eine gewisse Anschlussbereichsgröße notwendig. Um auch in diesem Bereich die Haftung zwischen dem Material der Anschlussbereiche und dem abde- ckenden Kunststoff zu erhöhen, besitzen die Anschlussbereiche 5, 6 ebenfalls freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen 9, welche von Leiterbahnen 10 umschlossen sind, welche wiederum mit den zum Spulenring gehörenden Leiterbahnen 2 verbunden sind. Durch diese Gestaltung entsteht auch bei den Anschlussbereichen 5, 6 eine Erhöhung der Haftung zur Verbesserung des Kartenaufbaus der mit den erfindungsgemäßen Antennenspulen versehenen Chipkarten. Bezugszeichenliste

1. Trägerfolienkörper

2. Leiterbahn

3. Anschlussbereich

4. Anschlussbereich

5. Anschlussbereich

6. Anschlussbereich

7. Teilfläche

10 8. Fläche

9. Fläche

10. Leiterbahn

Claims

Patentansprüche

1. Trägerfolie für elektronische Bauelemente zur Einlaminierung in Chipkarten mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper (1) angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit weiteren elektronischen Bauelementen versehenen Leiterbahn (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflachen (7) und zwischen diesen Teilflächen (7) angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen (8, 9) aufweisen.

2. Trägerfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn auf der Trägerfolie als Antennenspule gestaltet ist.

3. Trägerfolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Teilflächen (7) als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwischenliegenden rechteckförmigen freien Flächen (8) ausgebildet sind.

4. Trägerfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Flächen (8) einen im Wesentlichen kreisförmigen Grundriss aufweisen.

5. Trägerfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass das leitfähige Material Kupfer ist.

6. Trägerfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) aus leitfähigem Material bestehende Teilflächen (7) und angrenzende von einer mit dieser Teilfläche (7) verbundenen Leiterbahn umschlossene freie Flächen (9) aufweisen.

7. Trägerfolie nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, dass die umschlossene freie Fläche (9) einen im Wesentlichen dreieckförmigen Grundriss aufweist.

8. Chipkarte mit einem Chipkartenkörper, mindestens einem elektronischen Bauelement (Chip) und einer in den Chipkartenkörper einlaminierten

Trägerfolie für weitere elektronische Bauelemente mit mindestens einer auf einem Trägerfolienkörper angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit dem oder den elektronischen Bauelement(en) versehenen Leiterbahn (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) eine

Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflächen (7)und zwischen diesen Teilflächen angeordnete freie, nicht mit dem leitfähigen Material beschichtete Flächen (8, 9) aufweisen.

9. Verfahren zur Herstellung einer Trägerfolie für elektronische

Bauelemente zur Einlaminierung in eine Chipkarte, bei der mit die Trägerfolie einen Trägerfolienkörper (1) mit mindestens einer darauf angeordneten, mit aus leitfähigem Material bestehenden Anschlussbereichen (3, 4, 5, 6) zur Verbindung mit einem elektronischen Bauele- ment versehenen, Leiterbahn (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (3, 4, 5, 6) mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen aus dem leitfähigen Material bestehenden Teilflächen

(7) und zwischen diesen Teilflächen angeordneten freien, nicht mit dem leitfähigen Material beschichteten Flächen (8, 9) versehen werden.

10. Verfahren nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Teilflachen (7) als sich kreuzende Leiterbahnen mit dazwischenliegenden vorzugsweise rechteckförmigen freien Flächen

(8) ausgebildet werden.

11. Verfahren nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, dass die

Anschlussbereiche als vorzugsweise rechteckförmige, aus leitfähigem Material bestehende Teilflachen (7) und als angrenzende, von einer mit dieser Teilfläche verbundenen Leiterbahn umschlossene freie Flächen (8) ausgebildet werden.

12. Verfahren nach Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grand- riss der umschlossenen freien Fläche (9) im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet wird.