WO2004109591A1 - Chipkartenmodul - Google Patents

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Frank PÜSCHNER
Wolfgang Schindler
Peter Stampka
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    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
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    • G—PHYSICS
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Definitions

  • the invention relates to a chip card module comprising a carrier which has contact areas, a semiconductor chip being arranged opposite the contact areas on the carrier, according to patent claim 1.
  • Chip cards have been known for a long time and are increasingly used, for example, as telephone cards, identification cards or the like. There are standards that define the dimensions and technical details of such chip cards. This standard is, for example, ISO7810 and IS07816.
  • the chip cards are currently divided into three categories: contactless chip cards, contact-based chip cards and so-called combination cards. Both the contact-based chip cards and the combination cards have a contact zone which provides contacts in accordance with the standards mentioned above. These are connected to a circuit integrated in the chip card. The arrangement of these contact areas on the chip card is clearly defined by the standards mentioned.
  • the contact zones of the card contacts currently consist of a suitable metallic surface, which are made of Au, NiPdAg or similar materials, for example. The individual contact areas are separated from one another by isolating them in separation channels.
  • a method of checking the authenticity of documents in the form of chip cards is known from WO97 / 33252, for example. This is achieved in that from a basic mass Foreign objects stored in the chip card, the physical properties of which differ from those of the basic mass and are randomly distributed within the basic mass, existing documents are first scanned for at least one detector for foreign objects in at least one scanning track selected by a random generator. Thereafter, the output values of the detector are written into a register that is blocked after initialization and is provided in the chip of the chip card, the stored content of which is neither legible nor manipulable from the outside.
  • the document prepared in this way is used, its foreign body information is continuously read by a detector and temporarily stored in a further register in the chip and compared internally with the data about the foreign body pattern stored in the first register. If the comparison shows a match, the document is released.
  • a disadvantage of this procedure is that the identification, which takes place from the assignment of the chip to the card, takes place at a relatively late point in time.
  • the invention is therefore based on the object of providing a chip card module which has individualizing and authenticating properties.
  • the chip card module can be individualized by the random distribution of these elements and the module, by recording and storing the significant physical properties resulting from the cluster elements in the chip As such, it can be authenticated before it is installed in a card.
  • a further advantageous embodiment of the invention is specified in the subordinate claims. Authenticability is made possible, in particular, by the fact that the distribution of a physical parameter is stored in the chip, this being particularly easy to achieve if the reflection factor of the second conductive layer is used as the physical parameter.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the chip card module
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the chip card module
  • FIG. 1 shows a chip 1 on a carrier 3 which has contact areas 5 on the side facing away from the chip.
  • the chip 1 has an integrated circuit which is connected to connection pads formed on the surface of the chip 1. According to the exemplary embodiment according to FIG. 1, wire bond connections lead from these connection areas through openings 4 in the carrier 3 to the contact areas 5.
  • individual cluster elements 8 are formed on the surface of the contact areas 5. These can consist of chrome, for example. These cluster elements 8 are designed according to a specific pattern or a random arranged for distribution. For good and reliable contacting, the cluster elements 8 are then covered by a cover layer 9, which preferably consists of "ITO" (tin doped indium oxide).
  • ITO indium oxide
  • the cluster elements 8 can also be arranged in a specific pattern, besides individualization, a desired surface pattern of the contact areas can also be generated.
  • a layer 9a covering the electrically conductive layer 5 can first be applied, on which the cluster elements 8 are then arranged before everything is common the covering layer 9b is covered. It is particularly advantageous if the layers 9a and 9b are made from the same material as, for example, "ITO". In a further additional configuration, it is advantageous if an adhesion-promoting layer 10 is arranged on the first conductive layer 5. This is, for example, chromium, with chromium also being advantageous as the material for the cluster elements 8. Other layer materials are also titanium and tungsten.
  • the chip card module For individualization of the chip card module, it is now necessary to scan at least the individualizing area of the module surface, ie to irradiate it with light, for example, and to detect the change in the reflection factor in a specific spectral range in this area and to store this information in the chip. If the identity or authenticity is to be checked, when using the chip card module, for example when the chip card with the module is inserted into a reading device, the current change in the reflection factor within the predetermined limits is determined within this individualizing area and with the stored data compared. If the measured data match the stored data, the identity or authenticity is confirmed.
  • an arrangement according to FIG. 2 is of course possible in such a way that the contact surfaces 5 are not connected to the chip 1 via wire bond connections 2. It is equally possible that the semiconductor chip e.g. is connected to the carrier 3 by means of a flip-chip connection, with rewiring generally being formed on the side of the carrier facing the chip, from which re-wiring is then provided by contacting 7 in through openings 4 to the contact surfaces 5.
  • An exemplary embodiment, not shown, is also possible, in which the carrier is produced on a metallic material as a so-called leadframe. With this exception
  • the contact areas 5 can then be formed directly as a first conductive layer by the lead frame, the cluster layer 6 then being applied directly to the contact areas.

Abstract

Es ist ein Chipkartenmodul vorgesehen, das aus einem Träger besteht, der Kontaktflächen aufweist. Den Kontaktflächen ge-genüberliegend auf dem Träger ist ein Halbleiterchip angeord-net, der eine integrierte Schaltung aufweist, die an einer Oberfläche des Chips Anschlußkontakte aufweist, die mit zuge-ordneten Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden sind. Die Kontaktflächen weisen eine erste leitende Schicht und ei-ne zweite leitende Schicht auf, wobei in die zweite leitende Schicht Clusterelemente eingebettet sind.

Description

Beschreibung
Chipkartenmodul
Die Erfindung betrifft ein Chipkartenmodul bestehend aus einem Träger, der Kontaktflächen aufweist, wobei den Kontaktflächen gegenüberliegend auf dem Träger ein Halbleiterchip angeordnet ist, gemäß dem Patentanspruch 1.
Chipkarten sind seit langem bekannt und werden zum Beispiel als Telefonkarten, Identifikationskarten oder dergleichen in zunehmendem Umfang eingesetzt. Es bestehen Normen, die die Abmessungen und technischen Einzelheiten solcher Chipkarten festlegen. Diese Norm ist beispielsweise die ISO7810 sowie IS07816.
Derzeit werden die Chipkarten in drei Kategorien eingeteilt, den kontaktlosen Chipkarten, den kontaktbehafteten Chipkarten und den sogenannten Kombi-Karten. Sowohl die kontaktbehafte- ten Chipkarten als auch die Kombi-Karten weisen eine Kontakt- zone auf, die gemäß den zuvor erwähnten Normen Kontakte vorsehen. Diese sind mit einem in der Chipkarte integrierten Schaltkreis verbunden. Die Anordnung dieser Kontaktflächen auf der Chipkarte ist durch die genannten Normen eindeutig festgelegt. Die Kontaktzonen der Kartenkontakte bestehen derzeit aus einer geeigneten metallischen Oberfläche, die beispielsweise aus Au, NiPdAg oder ähnlichen Materialien hergestellt sind. Die einzelnen Kontaktflächen sind durch in Trennkanäle voneinander isolierend getrennt.
Mit der zunehmenden Bedeutung der Chipkarten ist ebenfalls ein zunehmendes Interesse verbunden, Manipulationen an diesen vorzunehmen. • • -
Aus der W097/33252 ist beispielsweise ein Verfahren der Echtheitskontrolle von Dokumenten in Form von Chipkarten bekannt. Diese wird dadurch erreicht, daß aus einer Grundmasse der Chipkarte eingelagerte Fremdkörper, deren physikalische Eigenschaften von denen der Grundmasse abweichen und innerhalb der Grundmasse zufällig verteilt sind, bestehende Dokumente zunächst bei der Erstausteilung in mindestens einer von einem Zufallsgenerator ausgewählten Abtastspur von mindest einem Detektor auf Fremdkörper abgetastet wird. Danach werden die Ausgangswerte des Detektors in einem im Chip der Chipkarte vorgesehenes nach einer Initialisierung gesperrtes Register eingeschrieben, dessen gespeicherter Inhalt von außen her we- der lesbar noch manipulierbar ist. Bei der Anwendung des so vorbereiteten Dokumentes werden stetig dessen FremdkörperInformationen von einem Detektor gelesen und in einem weiteren Register im Chip zwischengespeichert und mit den im ersten Register abgespeicherten Daten über das Fremdkörpermuster in- tern verglichen. Ergibt der Vergleich eine Übereinstimmung, so erfolgt eine Freigabe des Dokumentes. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, daß die Identifizierung, die aus der Zuordnung des Chips zur Karte erfolgt, zu einem relativ späten Zeitpunkt erfolgt .
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Chipkartenmodul vorzusehen, das individualisierende und authentifizierende Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst .
Dadurch, daß auf den Kontaktflächen eine leitende Schicht aufgebaut ist, in die Cluster-Elemente eingebettet sind, ist durch die zufällige Verteilung dieser Elemente das Chipkartenmodul individualisierbar und durch ein Erfassen und Abspeichern der sich durch die Clusterelemente ergebenden signifikanten physikalischen Eigenschaften im Chip, das Modul als solches bereits vor einem Einbau in eine Karte authenti- fizierbar. Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen angegeben. Insbesondere dadurch, daß die Verteilung einer physikalischen Kenngröße im Chip abgespeichert ist, ist die Authentifizierbarkeit ermög- licht, wobei dies besonders dadurch einfach realisierbar ist, wenn als physikalische Kenngröße der Reflektionsfaktor der zweiten leitenden Schicht verwendet wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Chipkartenmo- duls,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Chipkartenmoduls,
Figur 3a bis 3c Ausgestaltungen der Kontaktflächen.
Figur 1 zeigt einen Chip 1, auf einem Träger 3, der auf der dem Chip abgewandten Seite Kontaktflächen 5 aufweist . Der Chip 1 weist eine integrierte Schaltung auf, die mit an der Oberfläche des Chips 1 ausgebildeten Anschlußflächen verbunden ist. Von diesen Anschlußflächen führen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 Drahtbondverbindungen durch Öffnungen 4 im Träger 3 auf die Kontaktflächen 5.
Auf der Oberfläche der Kontaktflächen 5 ist eine sogenannte
Clusterschicht aufgetragen, die in Ausgestaltungen gemäß Figur 3a bis Figur 3c erläutert wird.
Wie in Figur 3a zu sehen ist, ist auf der Oberfläche der Kon- taktflächen 5 einzelne Clusterelemente 8 ausgebildet. Diese können beispielsweise aus Chrom bestehen. Diese Clusterelemente 8 sind nach einem bestimmten Muster oder einer zufälli- gen Verteilung angeordnet. Für eine gute und zuverlässige Kontaktierung sind dann die Clusterelemente 8 von einer Ab- deckschicht 9 abgedeckt, die vorzugsweise aus "ITO" (tin- doped indium oxyd) besteht. Durch die Clusterelemente 8 weist die Clusterschicht 6 durch die einzelnen Clusterelemente bestimmt bei Bestrahlung mit Licht einen spezifischen Reflexionsfaktorverlauf auf. Dies wird durch die Wechselbeziehung zwischen den einzelnen Clusterelementen 8 und der elektrisch leitenden Schicht 5 bewirkt.
Dadurch, daß eine zufällige Verteilung der Clusterelemente 8 eine Individualisierung ermöglicht, die Clusterelemente jedoch auch in einem bestimmten Muster anordenbar sind, kann neben einer Individualisierung auch ein gewünschtes Oberflä- chenmuster der Kontaktflächen erzeugt werden.
Da die Änderung dieses Reflexionsfaktors durch die Clusterelemente 8 von dem Abstand der Clusterelemente zu der darunterliegenden elektrisch leitenden Schicht bestimmt ist, kann zunächst eine die elektrisch leitende Schicht 5 abdeckende Schicht 9a aufgetragen werden, auf der dann die Clusterelemente 8 angeordnet werden, bevor alles gemeinsam von der abdeckenden Schicht 9b abgedeckt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schicht 9a und 9b aus dem selben Material, wie beispielsweise "ITO", hergestellt ist. In einer weiteren zusätzlichen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn eine haftvermittelnde Schicht 10 auf der ersten leitenden Schicht 5 angeordnet ist. Dies ist beispielsweise Chrom, wobei auch Chrom als Material für die Clusterelemente 8 vorteilhaft ist. Weitere Schichtmaterialien sind ebenfalls Titan und Wolfram.
Bei der Herstellung ist darauf zu achten, daß, um Leckströme zwischen den Kontakten zu vermeiden, bei dem Aufbringen der Beschichtung die Trenngräben zwischen den Kontakten abgedeckt werden. Diese Abdeckung muß selbstverständlich nach der Beschichtung wieder entfernt werden. Für eine Individualisierung des Chipkartenmoduls ist es nunmehr zunächst erforderlich, zumindest den individualisierenden Bereich der Moduloberfläche abzutasten, d. h. beispielsweise mit Licht zu bestrahlen und in diesen Bereich die Ände- rung des Reflexionsfaktors in einem bestimmten Spektralbereich zu erfassen und diese Information in den Chip abzuspeichern. Soll die Identität bzw. die Authentizität überprüft werden, so wird bei der Benutzung des Chipkartenmoduls, beispielsweise wenn die Chipkarte mit dem Modul in ein Lesegerät eingeführt wird, innerhalb dieses individualisierenden Bereiches die aktuelle Veränderung des Reflexionsfaktors innerhalb der vorbestimmter Grenzen ermittelt und mit den abgespeicherten Daten verglichen. Stimmen die gemessenen mit den gespeicherten Daten überein, so ist die Identität bzw. die Authen- tizität bestätigt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Daten einerseits verschlüsselt in dem Chip gespeichert werden und andererseits der Vergleich zwischen den abgespeicherte und den gemessenen Werten nur innerhalb des Chips überprüft werden, so daß diese
Daten den Chip als solches nicht verlassen, damit eine maximale Sicherheit vor Manipulation gegeben ist.
Abweichend von dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbei- spiel ist selbstverständlich eine Anordnung gemäß Figur 2 in der Form möglich, daß die Kontaktflächen 5 nicht über Draht- bondverbindungen 2 mit dem Chip 1 verbunden sind. Es ist genauso gut möglich, daß der Halbleiterchip z.B. mittels einer Flipchipverbindung mit dem Träger 3 verbunden ist, wobei sich an der dem Chip zugewandten Seite des Trägers in der Regel in einer zusätzlichen Ausgestaltung eine Umverdrahtung ausgebildet ist, von der dann durch Kontaktierung 7 in Durchgangsöffnungen 4 zu den Kontaktflächen 5 vorgesehen sind.
Gleichfalls ist ein nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel möglich, bei dem der Träger auf einem metallischen Material als sogenanntes Leadframe hergestellt ist. Bei dieser Ausges- taltung können die Kontaktflächen 5 dann als erste leitende Schicht direkt durch das Leadframe gebildet werden, wobei dann auf den Kontaktflächen die Clusterschicht 6 direkt aufgetragen ist. Weiterhin ist es selbstverständlich möglich, eine haftvermittelnde Schicht oder für eine bessere Leitfähigkeit noch eine Vergoldung der Oberfläche der Kontaktflächen 5 vorzusehen.
Bezugszeichenliste
1 Halbleiterchip
2 Drahtbondverbindung 3 Träger
4 Durchgangsöffnung
5 erste leitende Schicht
6 zweite leitende Schicht
7 Durchkontaktierung 8 Clusterelement

Claims

Patentansprüche
1. Chipkartenmodul bestehend aus einem Träger (3), der Kontaktflächen (5, 6) aufweist, wobei den Kontaktflächen (5, 6) gegenüberliegend auf dem Träger (3) ein Halbleiterchip (1) angeordnet ist, der eine integrierte Schaltung aufweist, die an einer Oberfläche des Chips Anschlußkontakte aufweist, die mit zugeordneten Kontaktflächen (5, 6) elektrisch leitend verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontaktflächen (5, 6) eine erste leitende Schicht (5) und eine zweite leitende Schicht (6) aufweisen, wobei in die zweite leitende Schicht (6) Clusterelemente (8) eingebettet sind.
2. Chipkartenmodul nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einbettung der Clusterelemente (8) derart ausgebildet ist, daß die Clusterelemente (8) auf der ersten leitenden Schicht (5) liegen und von der zweiten leitenden Schicht (6) bedeckt sind.
3. Chipkartenmodul nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einbettung der Clusterelemente (8) derart ausgebildet ist, daß die Clusterelemente durch die zweite leitende Schicht (6, 9a, 9b) von der ersten leitenden Schicht (5) beabstandet angeordnet sind und vollständig bedeckt sind.
4. Chipkartenmodul nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen der ersten leitenden Schicht (5) und der zweiten leitenden Schicht (6) eine Haftvermittlungsschicht (10) angeordnet ist.
5. Chipkartenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis vier, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zweite leitende Schicht (6) aus "ITO" gebildet ist.
6. Chipkartenmodul nach 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 Clusterelemente (8) aus Chrom gebildet sind.
7. Chipkartenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Verteilung physikalischer Kenngrößen der zweiten leiten- den Schicht (6) in dem Chip (1) abgespeichert sind.
8. Chipkartenmodul nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die physikalische Kenngröße der Reflexionsfaktor ist.
9. Chipkartenmodul nach Anspruch 7 oder 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die physikalische Kenngröße der Reflexionsfaktor der über der ersten leitenden Schicht (5) aufgebrachten zweiten leitenden Schicht (6) ist.
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