WO2011134862A1 - Shielding an integrated circuit in a value or security document - Google Patents

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WO2011134862A1
WO2011134862A1 PCT/EP2011/056329 EP2011056329W WO2011134862A1 WO 2011134862 A1 WO2011134862 A1 WO 2011134862A1 EP 2011056329 W EP2011056329 W EP 2011056329W WO 2011134862 A1 WO2011134862 A1 WO 2011134862A1
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WO
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integrated circuit
antenna
security document
value
region
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/056329
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German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Kloeser
Denis Holinski
Oliver Muth
Manfred Paeschke
Original Assignee
Bundesdruckerei Gmbh
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Publication date
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    • G06K19/073—Special arrangements for circuits, e.g. for protecting identification code in memory
    • G06K19/07309—Means for preventing undesired reading or writing from or onto record carriers
    • G06K19/07318—Means for preventing undesired reading or writing from or onto record carriers by hindering electromagnetic reading or writing
    • G06K19/07327—Passive means, e.g. Faraday cages
    • G—PHYSICS
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    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card

Definitions

  • the invention relates to a value or security document with an integrated circuit and an antenna connected to the integrated circuit.
  • a module is a foreign object in a document. Loads, such as bending loads, can destroy the document at the point where the module is embedded. For this reason, silicon-based thinned ICs have recently been used. For this purpose, the silicon carrier of the IC is thinned so far that the IC has a thickness of only 1 to 80 ⁇ . This makes the IC flexible and can be easily integrated into a document without breaking the IC. The disadvantage, however, is that the IC is thus not shielded from the environment. This may affect the operation of the IC.
  • the chip is an integral part of the document. It is also known that the chip can in principle be protected against light by an additional protective layer. This can be realized in the form of, for example, a metallization.
  • the value or security document according to the invention has a front and a back.
  • the value or security document may be an identity card.
  • the front then carries, for example, the passport photo and the name of the owner.
  • the reverse side may contain further information, for example the address.
  • the value or security document has an integrated circuit and an antenna on.
  • the integrated circuit is connected to the antenna.
  • the integrated circuit is typically arranged parallel to the front and back of the value or security document.
  • the document includes a shield for the integrated circuit.
  • the shielding of the integrated circuit according to the invention is formed by a Faraday cage or by a respective soft magnetic ferrite containing and the integrated circuit on both sides covering layer or a combination of these two shields.
  • Electromagnetic radiation can be shielded by the interaction of the electrical and / or magnetic field with a shield. Due to the electrical conductivity of the Faraday cage, on the one hand, an electric field is changed in such a way that a field-free space arises in the interior or that the electric field in the interior is at least greatly attenuated. This type of shielding is very efficient for low frequencies, especially for microwaves, radio waves and electrical discharges.
  • Electromagnetic radiation can be shielded by the interaction of the magnetic field with a shield.
  • a shield of soft magnetic ferritic containing and the integrated circuit on both sides covering layers the integrated circuit is in an area in which the magnetic field is strongly attenuated.
  • Soft magnetic ferrites are characterized by a very low coercive field strength. This means that they shield a magnetic field very well, but do not cause much attenuation for the resonant circuit formed by the antenna and the integrated circuit.
  • metallic structures have reflective properties in the range of visible light, which are known as metallic luster.
  • ferrites have a strong absorption in the visible spectral range.
  • the shielding is also effective in the visible spectral range.
  • the magnetically soft ferrite-containing and the integrated circuit on both sides covering layers and / or the Faraday cage can be produced by printing technology.
  • the printing takes place by means of screen printing.
  • several shields may be present.
  • several shields can be applied by printing technology to opposite sides of a film.
  • the advantage of this embodiment is, on the one hand, the double layer thickness of the printed layer achieved in one printing pass, and thus a particularly effective shielding.
  • a structure can thereby be produced which generates interference effects with respect to certain frequencies of the electromagnetic spectrum, which can be adjusted via the thickness of the film.
  • the shield may be incorporated in the form of a film in the security or value document.
  • the foil may for example consist of an electrically conductive or a soft magnetic material.
  • soft-magnetic ferrites it is possible in particular to use iron oxides doped with manganese, nickel and / or zinc, which are embedded in a polymer matrix of the film.
  • the shield of the integrated circuit contains soft magnetic ferrites, the ferrites being iron oxides doped with manganese, nickel and / or zinc.
  • the soft magnetic ferrites are preferably applied by printing on a film that forms the value or security document together with other films. Suitable printing methods are high-speed, flat, gravure and through-printing methods, in particular screen printing and dispensing.
  • the shield of the integrated circuit is formed by a Faraday cage, wherein each component of which the Faraday cage is formed preferably has a resistivity of 10 "2 to 10 8 ohms / square, more preferred from 10 "2 to 10 6
  • the Faraday cage can be formed by an electrically conductive fabric that covers the integrated circuit from above and below (upper and lower cage components), the two covers being electrically connected to one another.
  • the Faraday cage may consist of two substantially plane-parallel planes, for example of printed layers, which have at least one electrical contact with each other. The electrical contact can be generated, for example, via at least one plated-through hole.
  • the shielding against electric fields is only very small. If the sheet resistivity is ner than 10 "2 ohms / square, they are induced by the current flowing in the antenna currents to strong eddy currents in the shield so that the antenna can not provide sufficient power available to the IC.
  • the damping is at a surface resistance of 0.1 to 0.3 ohms / square at one frequency for an RFID application of
  • the Faraday cage is formed by at least one material selected from the group consisting of carbon black, graphite, single-walled and multi-walled carbon nanotubes (SWCNT, and multiwalled carbon nanotubes, MWCNT), fullerenes , Nickel, copper and silver formed.
  • the Faraday cage may be formed by an electrically conductive fabric in an alternative embodiment.
  • electrically conductive fabrics it is possible to use fabrics which are woven from metal wires or which consist of electrically conductive polymers, in particular polyaniline.
  • the shield When designing the shield, it should be noted that electromagnetic radiation having a wavelength which is smaller than that of openings or holes in the shield, not or not completely shielded. Since the shield can not be closed at least in the area of the tracks of the antenna, complete shielding against very high frequency electromagnetic radiation can not be achieved. However, a shield against microwave radiation, which has wavelengths in the cm range, is very efficiently possible with a shield having openings in the range up to 1 mm.
  • the at least one first area (above the integrated circuit) and the at least one second area (below the integrated circuit) each have at least two current collecting bars.
  • the current collecting bars are in electrical contact with the electromagnetic shielding of the Faraday cage in the first region or the second region and thereby provide electrical contact with the electromagnetic shielding regions.
  • the current collecting bars preferably directly adjoin at least one side of the respective fields electromagnetic shielding areas.
  • the current collecting bars reduce the electrical conductivity of the entire shield, but only a small amount of electrically highly conductive material has to be used for the current collecting bars.
  • the current collecting bars of the at least one first and the at least one second Area are electrically connected to each other by at least one via.
  • the current collecting beams arranged on the one hand above and on the other hand below the integrated circuit are at least selectively connected to one another at four points.
  • the advantage of this embodiment is that the shield in the at least one first region and the shield in the at least one second region have a relatively high electrical resistance, for example 10 6 to 10 8 ohms / square and thus formed, for example, of an electrically conductive polymer could be.
  • the current collecting bars have a low resistance, for example 0.01 to 10 ohms, and can be formed in particular from copper or silver for this purpose.
  • the at least one first and the at least one second region are each completely enclosed by a current collecting bar.
  • a particular advantage of this embodiment is the combination of the good electrical conductivity of the materials of the current collection bars, which, however, often difficult to connect to the material of the document, and the good integration ability, for example, a conductive polymer, which, however, has a low e- lekthari conductivity.
  • the value or security document preferably has the ID1 format (85.60 mm 53.98 mm), the ID2 format (105 mm 74 mm) or the ID3 format (125 mm 88 mm).
  • the value or security document may deviate from these standard formats, in particular in terms of strength.
  • the thickness may be less than 0.8 mm, preferably less than 0.6 mm, more preferably less than 0.5 mm and particularly preferably less than 0.4 mm.
  • the integrated circuit is preferably a thinned integrated circuit.
  • a thinned integrated circuit is an integrated circuit which has a thickness of at most 200 ⁇ m, preferably of at most 100 ⁇ m, more preferably of not more than 80 ⁇ m, and most preferably of not more than 60 ⁇ m. Furthermore, the integrated circuit has a thickness of at least 1 ⁇ , preferably at least 10 ⁇ , more preferably at least 15 ⁇ , more preferably at least 20 ⁇ and most preferably at least 25 ⁇ .
  • the integrated circuit is incorporated in the value or security document unhindered.
  • a particularly compact arrangement in the laminate of the value or security document is achieved, so that the value or security document can have a particularly low overall height.
  • this allows a good integration of the integrated circuit into the document, so that it is an integral part of the document.
  • the integrated circuit is incorporated in a preferred embodiment of the invention by flip-chip adhesive technology in the value or security document and connected to the antenna.
  • the integrated circuit is electrically and mechanically connected to the antenna via an anisotropically electrically conductive adhesive.
  • the antenna is generated by printing technology.
  • the thickness of the antenna in the value or security document (after drying and lamination) is preferably at most 20 ⁇ m, particularly preferably at most 17 ⁇ m.
  • the thickness of the antenna is preferably at least 7 ⁇ m, more preferably at least 10 ⁇ m.
  • the electrical resistance of the antenna is preferably 3 to 10 ohms.
  • the antenna preferably has 2 to 10 turns, particularly preferably 3 to 6 turns, and is preferably formed from conductor tracks.
  • the conductivity and stress crack sensitivity can be optimized by the addition of carbon nanotubes (CNT), in particular multi-walled carbon nanotubes (MWCNT).
  • the security document may be made of polycarbonate (PC), in particular bisphenol A polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), its derivatives such as glycol modified PET (PETG), polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl butyral (PVB), Polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS), polyvinyl phenol (PVP), polypropylene (PP), polyethylene (PE), thermoplastic elastomers (TPE), in particular thermoplastic polyurethane (TPU ), Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), Teslin® and paper and their derivatives. Furthermore, the document can also consist of a combination of several of these materials.
  • the value or security document preferably consists of PC or PC / TPU / PC.
  • the value or security document is preferably produced from 3 to 12, particularly preferably 4 to 10, films.
  • the value or security document can be produced, for example, from these materials by means of lamination.
  • lamination of PC in a hot press at 190 ° C to 200 ° C and a pressure of 350 N / cm 2 and in a cooling press at a pressure of 600 N / cm 2 .
  • the antenna has at least two connection contacts.
  • the integrated circuit is connected to the antenna via the terminals.
  • the antenna has two or more turns, the turns the antenna preferably extend between the terminal contacts.
  • the integrated circuit forms a bridge between the terminals and over the turns of the antenna as they pass between the terminals. The latter means that the integrated circuit is located above the antenna.
  • the antenna has first conductor track sections in the area of the connection contacts and second track track sections outside this area.
  • the first conductor track sections preferably have at most half the width of the second conductor track sections.
  • the first interconnect sections in the region of the terminating contacts preferably have an (increased) electrical conductivity improved by at least a factor of 2 compared with the second interconnect sections outside the region of the terminal contacts.
  • the increased electrical conductivity of the first conductor sections in the region of the terminal contacts can be achieved, for example, by local action of pressure and heat during the process
  • the local action of pressure and heat is in this case only in the area of the integrated circuit and preferably before the integrated circuit is applied to the antenna.
  • the conductivity of the thinner in the region of the integrated circuit first Portererbahnabschnit- te is increased.
  • the quality of the antenna can be optimized.
  • all trace sections could be adjusted by the application of pressure and heat to an optimum conductivity, but this would be the entire substrate on which the antenna is applied, thermally stressed. This would reduce the lifetime of the value or security document.
  • the surface of the substrate would be changed in such a way that it becomes more difficult to lamination with further layers, which would cause a further deterioration of the finished value or security document.
  • the width of the second conductor track sections outside the area of the connection contacts is typically 0.5 to 2 mm and the width of the first conductor track sections in the area of the connection contacts is 0.1 to 0.5 mm.
  • a depression is produced in the region of the connection contacts. This recess is for receiving the integrated circuit suitable. This significantly reduces the risk of damaging the integrated circuit during lamination of the value or security document. Normally, the integrated circuit rests on the first trace sections of the antenna and thus forms the highest point. Therefore, at the beginning of the lamination, before the softening of the plastic substrate, the pressure will fall mainly via the integrated circuit, so that it will be subjected to the highest pressure as the most sensitive component.
  • the integrated circuit is received in a recess, since the integrated circuit is then not the highest point and thus the pressure drops evenly across the document.
  • the recess is created by local action of pressure and heat during the manufacture of the value or security document. This is advantageous because at the same time the electrical conductivity of the printed conductors in the region of the terminal contacts is increased.
  • Fig. 1 a value or security document in card form with an integrated circuit and a four-turn antenna in a schematic plan view;
  • FIG. 2 shows an integrated circuit and a seven-turn antenna in a schematic plan view
  • FIG. 3 shows an integrated circuit and a six-turn antenna and a shield in cross-section
  • FIG. 4 shows an integrated circuit and an antenna with six windings and a shield of an alternative embodiment in cross section
  • FIG. 5 shows an integrated circuit, a three-turn antenna and a shielding element a) in a schematic plan view and b) in cross-section;
  • Fig. 6 an integrated circuit and a shielding element in the form of a Faraday
  • FIG. 1 shows a value or security document 10 in the form of a map in a schematic plan view.
  • the document is an ID1 format card in accordance with ISO 7810 with a format of 85.60 mm 53.98 mm and a thickness of 0.76 mm, taking into account the usual tolerances.
  • the document 10 has an integrated circuit 12, which is connected to an antenna 14 via connection contacts 16. The windings of the antenna 14 extend between the connection contacts 16. Thus, first conductor track sections 13 in the area of the connection contacts and second conductor track sections 15 result outside this area.
  • the integrated circuit 12 forms a bridge between the terminal contacts 16 and extends for this purpose over the first conductor track sections 13.
  • the integrated circuit 12 is connected by means of flip-chip technology with the connection contacts 16, in particular with an anisotropically conductive adhesive.
  • the integrated circuit 12 and the antenna 14 are designed such that it is an RFID element according to ISO 14443, which has a resonant frequency of 13.56 MHz.
  • the number of windings of the antenna 14 is 4.
  • the antenna 14 was produced by screen printing with the silver paste type 5029, DuPont, Wilmington, Delaware, USA with a line thickness of 25 ⁇ m.
  • a shield 18 is located in the region of the integrated circuit. This shield 18 is formed in a first region and in a second region, wherein the first region is above and the second region is below the integrated circuit 12.
  • the area of a value or security document 10 is shown in a schematic plan view, in which the integrated circuit 12 is located.
  • the integrated circuit is connected via the connection contacts 16 with the antenna 14.
  • the antenna 14 has in the example shown 7 turns, wherein the integrated circuit 12 is a bridge over the first trace portions 13, that is, the integrated circuit 12 establishes an electrical connection between the terminals 16 and bridges the antenna 14.
  • six first conductor track sections 13 have to be carried out under the integrated circuit 12. Since the integrated circuit 12 has a size of 1 mm ⁇ 1 mm to 2 mm ⁇ 2 mm, this means that the first conductor track sections 13 of the antenna 14 running under the integrated circuit must be made relatively narrow.
  • the first printed conductor sections 13, which run in the region of the connecting contacts 16, are made narrower by at least a factor of 2 than the second printed conductor sections 15 of the windings of the antenna 14 outside the region of the connecting contacts 16. In the case shown, the first printed conductor sections 13 are in the region of the connecting contacts 16 by a factor of 3 narrower than the second conductor sections 15 of the turns of the antenna 14 outside the range of the connection contacts 16.
  • the quality of an antenna 14 is determined in particular by the electrical resistance of the antenna 14.
  • the antenna 14 is made of a material which has an ohmic resistance, in particular copper or silver. Thus, the resistance of the antenna 14 is dependent on the length of the antenna trace 14 and the cross-section of the antenna trace 14.
  • the thickness of the antenna track 14 is determined by its manufacturing method, for example by screen printing, and the Winding number and thus the length of the antenna track 14 by the desired resonant frequency, here 13.56 MHz is given, the quality of the antenna 14 can be adjusted mainly across the width of the antenna track 14.
  • the width of the conductor tracks 20 in the region of the connection contacts 16 is predetermined by the size of the integrated circuit 12.
  • the width of the second conductor track sections 15 of the turns of the antenna 14 outside the region of the connection contacts 16 is selected to be correspondingly larger in order to achieve an optimum quality. In the region of the integrated circuit there is a shield 18.
  • This shield 18 is formed in a first and in a second region and consists of layers containing soft magnetic ferrites, wherein the first region above and the second region below the integrated circuit 12 are arranged ,
  • the shielding layers are printed, for example, by screen printing on films adjacent to the film on which the antenna 14 and the integrated circuit 12 are housed.
  • an integrated circuit 12 and an antenna 14 with six turns are shown in cross-section. Further, located above the integrated circuit 12 in a first region, a first layer 30 of a shield and below the integrated circuit 12 in a second region, a second layer 32 of a shield. All said objects are located inside the document 10, so that after lamination above, below and between the items shown, the material 34 of the document, such as polycarbonate, is located.
  • the first layer 30 of the shield in the first region and the second layer 32 of the shield in the second region consist of a pressure layer containing nickel-zinc ferrite or manganese-zinc ferrite.
  • the average particle size is 10 ⁇ .
  • the layer thickness of the first layer 30 of the shield in the first region and the second layer 32 of the shield in the second region is 10 to 100 ⁇ , in particular 12 to 50 ⁇ .
  • the layer thickness of the first layer 30 of the shield in the first region and the second layer 32 of the shield in the second region may be greater if a stronger shielding is to be achieved, in particular 100 to 300 ⁇ m, preferably 200 to 300 ⁇ m.
  • the layers were applied by screen printing or dispenser.
  • Fig. 4 an alternative embodiment shown in Fig. 3 is shown.
  • a depression was introduced into the area by local application of pressure and heat in the area in which the integrated circuit 12 is inserted generates the antenna 14 carrying film for receiving the integrated circuit.
  • the electrical conductivity of the first printed conductor sections 13 in the area of the connecting contacts 16 is improved by a factor of 2 compared with the second printed conductor sections 15 outside the region of the connecting contacts 16 (not shown here, see plan view in FIG. 2).
  • the quality of the antenna 14 is optimized without unnecessarily thermally stressing the material 34 which forms the document 10 and thus reducing the lifetime of the document 10.
  • the recess ensures that the integrated circuit is not extremely stressed during lamination of the document 10, so that the exclusion during manufacture can be reduced.
  • FIG. 5 another embodiment is shown.
  • the integrated circuit 12 is connected to the antenna, which has three turns, via the terminal contacts 16.
  • FIG. 5a the detail of the document 10, which contains the integrated circuit 12, in a schematic plan view and in Fig. 5b) is shown in cross section.
  • the first layer 50 in a first region and the second layer 54 in a second region of a shield formed in the form of a Faraday cage consist of an electrically conductive material for this purpose. So that the Faraday cage does not lead to a short circuit between the first conductor track sections 13 of the antenna 14 in the region of the connection contacts 16, the document 10 furthermore has an insulator 52 which extends between the antenna or the integrated circuit on the one hand and the first layer 50 or The second layer 54 is located.
  • the insulator 52 may be made of the same material as the other constituents of the document 10, for example polycarbonate (PC). It is important here that the shield generates an electrical contact between the first layer 50 in the first region and the second layer 54 in the second region, so that an electrical connection between them is established by the contact.
  • PC polycarbonate
  • the preparation of such a document can be accomplished by using as its base a silver-coated PC film with the conductive side facing upward. On this another PC film is applied, which carries the antenna 14. As a result, an insulating PC layer is located between the antenna 14 and the lower region of the shield as insulator 52.
  • the integrated circuit 12 is applied to the antenna 14 by means of flip-chip technology. Above the integrated circuit, a further PC film is introduced as insulator 52. Another silver-coated PC film is applied to this additional PC film with the conductive side facing downwards.
  • This assembly, together with further films and, if appropriate, further components, is laminated to a document at 190 ° C. to 200 ° C. and 350 to 600 N / cm 2 . This results in the in Fig.
  • FIG. 6 shows a shielding element in the form of a Faraday cage with current collecting bars 64, 66 in a schematic, perspective view.
  • the integrated circuit 12 is connected to an antenna 14. Above the integrated circuit 12 is a first electrically conductive layer 60 in a first region and below the integrated circuit 12, a second electrically conductive layer 62 in a second region.
  • the electrically conductive layers have a specific electrical conductivity of 10 6 to 10 8 ohms / square and may, for example, consist of a film of an electrically conductive polymer, for example polyaniline. Advantage of this embodiment is the good integration of polyaniline.
  • the cage further includes an upper current collection bar 64 and a lower current collection bar 66. These have a high electrical conductivity, in particular from 0.01 to 10 ohms.
  • the current collecting bars are made of copper or silver. The current collecting bars can be produced by printing or introduced in wire form.
  • the shield has plated-through holes 68 which electrically conductively connect the upper current-collecting bar 64 and the lower current-collecting bar 66 with one another.

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Abstract

The invention relates to a value or security document 10 having an integrated circuit 12 and an antenna 14 connected to the integrated circuit 12, wherein the value or security document 10 comprises a shield 18 of the integrated circuit 12 protecting the integrated circuit 12 against attacks by means of electromagnetic radiation, wherein the shield is formed by a layer comprising magnetically soft ferrite and covering the integrated circuit on both sides and/or by a Faraday cage.

Description

Abschirmung eines integrierten Schaltkreises in einem Wert- oder Sicherheitsdokument  Shielding an integrated circuit in a value or security document
Gebiet der Erfindung Gegenstand der Erfindung ist ein Wert- oder Sicherheitsdokument mit einem integrierten Schaltkreis und einer mit dem integrierten Schaltkreis verbundenen Antenne. Field of the Invention The invention relates to a value or security document with an integrated circuit and an antenna connected to the integrated circuit.
Stand der Technik Wert- und Sicherheitsdokumente werden in zunehmendem Maße durch die Integration elektronischer Komponenten abgesichert. Eine besondere Bedeutung hat die Verwendung von RFID (Radio-frequency Identification, funkbasierte Identifikation) insbesondere in elektronischen Reisedokumenten erhalten. Anwendung finden hier vor allem ICs gemäß ISO 14443A/B, welche in maschinenlesbaren Reisedokumenten gemäß ICAO 9303 MRTD eingesetzt werden. Hierzu wird ein integrierter Schaltkreis (IC) mit einer Antenne in das Wert- oder Sicherheitsdokument integriert. Typischerweise werden die ICs in ein so genanntes Modul eingebettet. Dieses weist zum einen einen meist metallischen Rahmen für die Stabilität auf. In diesem Rahmen ist der IC mittels einer Vergussmasse eingebettet. Diese Vergussmasse stellt über die mechanische Absicherung zum anderen auch einen Schutz gegen Angriffe mittels elektromagnetischer Strah- lung, insbesondere sichtbaren Lichtes, dar. Nachteil dieser Module ist die große Bauhöhe sowie die Steifigkeit. Ein Modul ist in einem Dokument ein Fremdkörper. Durch Belastungen, zum Beispiel Biegebelastungen, kann das Dokument an der Stelle, an welcher das Modul eingebettet ist, zerstört werden. Aus diesem Grund werden seit Kurzem gedünnte ICs auf Siliziumbasis verwendet. Hierzu wird der Siliziumträger des ICs soweit gedünnt, dass der IC eine Dicke von nur noch 1 bis 80 μηι aufweist. Hierdurch wird der IC flexibel und kann gut in ein Dokument integriert werden, ohne dass ein Herausbrechen des ICs möglich ist. Nachteilig ist jedoch, dass der IC dadurch gegenüber der Umgebung nicht abgeschirmt ist. Dadurch kann die Funktionsweise des ICs beein- trächtigt sein. Durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit einer Wellenlänge von weniger als 1 100 nm, können im Silizium des integrierten Schaltkreises freie Ladungsträger erzeugt werden. Dies führt zur Fehlfunktion und kann gegebenenfalls für einen gezielten Angriff auf den IC genutzt werden. Weiter ist bekannt, dass elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Mikrowellenstrahlung, welche eine Wellenlänge zwischen 1 m und 1 mm aufweist, einen IC irreversibel beschädigen kann. Aus der DE 10 2004 056 829 A1 ist die Integration eines ungehausten IC-Elements in ein Trägermaterial bekannt. Weiter ist offenbart, dass durch selektive Druckausübung im Bereich des einzusetzenden IC-Elements ein Untergrund mit Anschlussflächen komprimiert wird, wodurch die Leitfähigkeit der aufgedruckten Spulen erhöht wird. State of the art Value and security documents are increasingly secured by the integration of electronic components. Of particular importance has been the use of RFID (radio-frequency identification, radio-based identification), in particular in electronic travel documents. In particular, ICs according to ISO 14443A / B, which are used in machine-readable travel documents in accordance with ICAO 9303 MRTD, are used. For this purpose, an integrated circuit (IC) is integrated with an antenna in the value or security document. Typically, the ICs are embedded in a so-called module. This has on the one hand a mostly metallic framework for stability. In this context, the IC is embedded by means of a potting compound. On the other hand, this encapsulant also provides protection against attacks by means of electromagnetic radiation, in particular visible light, via the mechanical protection. The disadvantage of these modules is the great height and the rigidity. A module is a foreign object in a document. Loads, such as bending loads, can destroy the document at the point where the module is embedded. For this reason, silicon-based thinned ICs have recently been used. For this purpose, the silicon carrier of the IC is thinned so far that the IC has a thickness of only 1 to 80 μηι. This makes the IC flexible and can be easily integrated into a document without breaking the IC. The disadvantage, however, is that the IC is thus not shielded from the environment. This may affect the operation of the IC. By irradiation with electromagnetic radiation, in particular with a wavelength of less than 1100 nm, free charge carriers can be generated in the silicon of the integrated circuit. This leads to a malfunction and can be used if necessary for a targeted attack on the IC. It is also known that electromagnetic radiation, for example microwave radiation, which has a wavelength between 1 m and 1 mm, can irreversibly damage an IC. From DE 10 2004 056 829 A1, the integration of a unhoused IC element into a carrier material is known. It is further disclosed that a substrate with pads is compressed by selective application of pressure in the region of the IC element to be used, whereby the conductivity of the printed coils is increased.
Aus der EP 0 706 152 A2 sind eine Chip-Karte und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt. Die Kontaktierung des Chips erfolgt mittels flip-chip-Technik. From EP 0 706 152 A2 a chip card and a method for its production are known. The contacting of the chip takes place by means of flip-chip technology.
Aus der DE 10 2006 059 454 A1 ist ein Dokument mit einem integrierten kontaktlos auslesba- ren Chip bekannt, welches eine Chipfolie enthält. Der Chip hat eine Dicke von höchstensFrom DE 10 2006 059 454 A1 a document with an integrated non-contact readable chip is known, which contains a chip film. The chip has a thickness of at most
50 μηη. Er ist über kovalente Bindungen an die Polymermatrix der Trägerfolie angebunden, sodass der Chip integraler Bestandteil des Dokuments ist. Weiter ist bekannt, dass der Chip prinzipiell durch eine zusätzliche Schutzschicht gegen Licht geschützt werden kann. Diese kann in Form beispielsweise einer Metallisierung realisiert werden. 50 μηη. It is attached via covalent bonds to the polymer matrix of the carrier film, so that the chip is an integral part of the document. It is also known that the chip can in principle be protected against light by an additional protective layer. This can be realized in the form of, for example, a metallization.
Problem nach dem Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung Problem of the prior art and object of the invention
Bei Dokumenten gemäß dem Stand der Technik ist es nicht möglich, einen integrierten Schaltkreis flexibel in ein Wert- oder Sicherheitsdokument zu integrieren und gleichzeitig den integrier- ten Schaltkreis optimal gegen Angriffe zu schützen. In prior art documents, it is not possible to flexibly integrate an integrated circuit into a value or security document while optimally protecting the integrated circuit against attacks.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Wert- oder Sicherheitsdokument zu schaffen, welches einen flexiblen und gegen Angriffe mit elektromagnetischer Strahlung in einem möglichst breiten Frequenzbereich geschützten integrierten Schaltkreis aufweist. It is therefore an object to provide a value or security document, which has a flexible and protected against attacks with electromagnetic radiation in the broadest possible frequency range integrated circuit.
Beschreibung der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen Description of the invention and preferred embodiments
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The object is achieved by an article according to claim 1. Preferred embodiments are described in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Wert- oder Sicherheitsdokument weist eine Vorder- und eine Rückseite auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Wert- oder Sicherheitsdokument um einen Personalausweis handeln. Die Vorderseite trägt dann zum Beispiel das Passbild sowie den Namen des Inhabers. Die Rückseite kann weitere Angaben enthalten, zum Beispiel die Anschrift. Hierbei ist es jedoch nicht erfindungswesentlich, welche Seite als Vorder- und welche als Rückseite definiert wird. Ferner weist das Wert- oder Sicherheitsdokument einen integrierten Schaltkreis und eine Antenne auf. Der integrierte Schaltkreis ist mit der Antenne verbunden. Der integrierte Schaltkreis ist typischerweise parallel zur Vorder- und Rückseite des Wert- oder Sicherheitsdokument angeordnet. Um den integrierten Schaltkreis gegen Angriffe zu schützen, weist das Dokument eine Abschirmung für den integrierten Schaltkreis auf. Die Abschirmung des integrierten Schaltkreises ist erfindungsgemäß durch einen faradayschen Käfig oder durch jeweils eine weichmagnetische Ferrite enthaltende und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckende Schicht oder eine Kombination dieser beiden Abschirmungen gebildet. The value or security document according to the invention has a front and a back. For example, the value or security document may be an identity card. The front then carries, for example, the passport photo and the name of the owner. The reverse side may contain further information, for example the address. However, it is not essential to the invention, which side is defined as the front and which as the back. Furthermore, the value or security document has an integrated circuit and an antenna on. The integrated circuit is connected to the antenna. The integrated circuit is typically arranged parallel to the front and back of the value or security document. To protect the integrated circuit from attack, the document includes a shield for the integrated circuit. The shielding of the integrated circuit according to the invention is formed by a Faraday cage or by a respective soft magnetic ferrite containing and the integrated circuit on both sides covering layer or a combination of these two shields.
Elektromagnetische Strahlung kann über die Wechselwirkung des elektrischen und/oder magnetischen Feldes mit einer Abschirmung abgeschirmt werden. Durch die elektrische Leitfähigkeit des faradayschen Käfigs einerseits wird ein elektrisches Feld derart verändert, dass im Inneren ein feldfreier Raum entsteht oder dass das elektrische Feld im Inneren zumindest stark abgeschwächt ist. Diese Art der Abschirmung ist sehr effizient für niedrige Frequenzen, insbesondere für Mikrowellen, Radiowellen und elektrische Entladungen. Electromagnetic radiation can be shielded by the interaction of the electrical and / or magnetic field with a shield. Due to the electrical conductivity of the Faraday cage, on the one hand, an electric field is changed in such a way that a field-free space arises in the interior or that the electric field in the interior is at least greatly attenuated. This type of shielding is very efficient for low frequencies, especially for microwaves, radio waves and electrical discharges.
Elektromagnetische Strahlung kann andererseits über die Wechselwirkung des magnetischen Feldes mit einer Abschirmung abgeschirmt werden. Durch eine Abschirmung aus weichmagnetische Ferrite enthaltenden und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckenden Schichten befindet sich der integrierte Schaltkreis in einem Bereich, in welchem das magnetische Feld stark gedämpft ist. Weichmagnetische Ferrite zeichnen sich durch eine sehr geringe Koerzitiv- feldstärke aus. Das bedeutet, dass diese ein magnetisches Feld sehr gut abschirmen, jedoch keine große Dämpfung für den aus Antenne und integriertem Schaltkreis gebildeten Schwingkreis verursachen. Um eine Absorption und Emission von elektromagnetischer Strahlung über die Antenne zu ermöglichen, ist es auch notwendig, die räumliche Begrenzung der Abschirmung möglichst klein zu halten, damit die Antenne möglichst wenig gestört wird. Electromagnetic radiation, on the other hand, can be shielded by the interaction of the magnetic field with a shield. By a shield of soft magnetic ferritic containing and the integrated circuit on both sides covering layers, the integrated circuit is in an area in which the magnetic field is strongly attenuated. Soft magnetic ferrites are characterized by a very low coercive field strength. This means that they shield a magnetic field very well, but do not cause much attenuation for the resonant circuit formed by the antenna and the integrated circuit. In order to enable absorption and emission of electromagnetic radiation via the antenna, it is also necessary to keep the spatial limit of the shield as small as possible, so that the antenna is disturbed as little as possible.
Darüber hinaus weisen metallische Strukturen reflektierende Eigenschaften im Bereich des sichtbaren Lichts auf, welche als metallischer Glanz bekannt sind. Ferrite weisen dagegen eine starke Absorption im sichtbaren Spektralbereich auf. Somit ist die Abschirmung auch im sicht- baren Spektralbereich effektiv. In addition, metallic structures have reflective properties in the range of visible light, which are known as metallic luster. In contrast, ferrites have a strong absorption in the visible spectral range. Thus, the shielding is also effective in the visible spectral range.
Die weichmagnetische Ferrite enthaltenden und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckenden Schichten und/oder der faradaysche Käfig können drucktechnisch erzeugt sein. Besonders bevorzugt erfolgt der Druck mittels Siebdruck. Um die Abschirmung besonders effektiv auszuführen, können mehrere Abschirmungen vorhanden sein. Beispielsweise können mehrere Abschirmungen drucktechnisch auf gegenüberliegende Seiten einer Folie aufgebracht sein. Vorteil dieser Ausführungsform ist zum einen die in einem Druckgang erzielte doppelte Schichtstärke der Druckschicht und somit eine besonders wirksame Abschirmung. Zum anderen kann hierdurch eine Struktur erzeugt werden, welche gegenüber bestimmten Frequenzen des elektromagnetischen Spektrums Interferenzeffekte erzeugt, welche über die Dicke der Folie einge- stellt werden können. The magnetically soft ferrite-containing and the integrated circuit on both sides covering layers and / or the Faraday cage can be produced by printing technology. Particularly preferably, the printing takes place by means of screen printing. In order to perform the shield particularly effective, several shields may be present. For example, several shields can be applied by printing technology to opposite sides of a film. The advantage of this embodiment is, on the one hand, the double layer thickness of the printed layer achieved in one printing pass, and thus a particularly effective shielding. On the other hand, a structure can thereby be produced which generates interference effects with respect to certain frequencies of the electromagnetic spectrum, which can be adjusted via the thickness of the film.
Weiter kann die Abschirmung in Form einer Folie in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht sein. Die Folie kann zum Beispiel aus einem elektrisch leitfähigen oder einem weichmagnetischen Material bestehen. Als weichmagnetische Ferrite können insbesondere mit Man- gan, Nickel und/oder Zink dotierte Eisenoxide eingesetzt werden, welche in eine Polymermatrix der Folie eingebettet sind. Further, the shield may be incorporated in the form of a film in the security or value document. The foil may for example consist of an electrically conductive or a soft magnetic material. As soft-magnetic ferrites it is possible in particular to use iron oxides doped with manganese, nickel and / or zinc, which are embedded in a polymer matrix of the film.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Abschirmung des integrierten Schaltkreises weichmagnetische Ferrite, wobei es sich bei den Ferriten um mit Mangan, Nickel und/oder Zink dotierte Eisenoxide handelt. Die weichmagnetischen Ferrite werden bevorzugt drucktechnisch auf eine Folie aufgebracht, das zusammen mit anderen Folien das Wert- oder Sicherheitsdokument bildet. Als Druckverfahren eignen sich Hoch-, Flach-, Tief- und Durchdruckverfahren, insbesondere Siebdruck und Dispensen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Abschirmung des integrierten Schaltkreises durch einen faradayschen Käfig gebildet, wobei jeder Bestandteil, aus dem der faradaysche Käfig gebildet ist, bevorzugt einen spezifischen elektrischen Flächenwiderstand von 10"2 bis 108 Ohm/Quadrat aufweist, besonders bevorzugt von 10"2 bis 106 In a preferred embodiment of the invention, the shield of the integrated circuit contains soft magnetic ferrites, the ferrites being iron oxides doped with manganese, nickel and / or zinc. The soft magnetic ferrites are preferably applied by printing on a film that forms the value or security document together with other films. Suitable printing methods are high-speed, flat, gravure and through-printing methods, in particular screen printing and dispensing. In a further preferred embodiment of the invention, the shield of the integrated circuit is formed by a Faraday cage, wherein each component of which the Faraday cage is formed preferably has a resistivity of 10 "2 to 10 8 ohms / square, more preferred from 10 "2 to 10 6
Ohm/Quadrat, ganz besonders bevorzugt von 10"1 bis 3 x 10"1 Ohm/Quadrat. Wesentlich für den faradayschen Käfig ist, dass die Bestandteile des faradayschen Käfigs, das heißt beispielsweise ein oberhalb des integrierten Schaltkreises angeordneter Käfigbestandteil und ein unterhalb des integrierten Schaltkreises angeordneter Käfigbestandteil, elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. So kann der faradaysche Käfig zum Beispiel durch ein elektrisch leitfähiges Gewebe gebildet werden, das den integrierten Schaltkreis von oben und von unten ab- deckt (oberer und unterer Käfigbestandteil), wobei die beiden Abdeckungen elektrisch miteinander verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform kann der faradaysche Käfig aus zwei im Wesentlichen planparallelen Ebenen, beispielsweise aus Druckschichten, bestehen, welche wenigstens einen elektrischen Kontakt miteinander aufweisen. Der elektrische Kontakt kann beispielsweise über wenigstens eine Durchkontaktierung erzeugt sein. Ist der spezifische Flä- chenwiderstand der einzelnen Käfigbestandteile größer als 108 Ohm/Quadrat, so ist die Abschirmung gegen elektrische Felder nur sehr gering. Ist der spezifische Flächenwiderstand klei- ner als 10"2 Ohm/Quadrat, so werden durch die in der Antenne fließenden Ströme zu starke Wirbelströme in der Abschirmung induziert, sodass die Antenne dem IC nicht ausreichend Leistung zur Verfügung stellen kann. Beispielsweise liegt die Dämpfung bei einem Flächenwiderstand von 0,1 bis 0,3 Ohm/Quadrat bei einer Frequenz für eine RFID-Anwendung von Ohms / square, most preferably from 10 "1 to 3 x 10 " 1 ohms / square. Essential for the Faraday cage is that the components of the Faraday cage, that is, for example, a cage component arranged above the integrated circuit and a cage component arranged below the integrated circuit, are electrically conductively connected to one another. For example, the Faraday cage can be formed by an electrically conductive fabric that covers the integrated circuit from above and below (upper and lower cage components), the two covers being electrically connected to one another. In another embodiment, the Faraday cage may consist of two substantially plane-parallel planes, for example of printed layers, which have at least one electrical contact with each other. The electrical contact can be generated, for example, via at least one plated-through hole. If the specific surface resistance of the individual cage components is greater than 10 8 ohms / square, the shielding against electric fields is only very small. If the sheet resistivity is ner than 10 "2 ohms / square, they are induced by the current flowing in the antenna currents to strong eddy currents in the shield so that the antenna can not provide sufficient power available to the IC. For example, the damping is at a surface resistance of 0.1 to 0.3 ohms / square at one frequency for an RFID application of
13,56 MHz in einem Bereich von 87 bis 1 17 dB. 13.56 MHz in a range of 87 to 1 17 dB.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der faradaysche Käfig durch wenigstens ein Material, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ruß, Graphit, ein- und mehr- wandige Kohlenstoffnanoröhren (single-walled carbon nanotubes, SWCNT, und multiwalled carbon nanotubes, MWCNT), Fullerene, Nickel, Kupfer und Silber gebildet. In a further preferred embodiment of the invention, the Faraday cage is formed by at least one material selected from the group consisting of carbon black, graphite, single-walled and multi-walled carbon nanotubes (SWCNT, and multiwalled carbon nanotubes, MWCNT), fullerenes , Nickel, copper and silver formed.
Der faradaysche Käfig kann in einer alternativen Ausführungsform durch ein elektrisch leitfähiges Gewebe gebildet werden. Als elektrisch leitfähige Gewebe können Gewebe eingesetzt werden, welche aus Metalldrähten gewoben sind oder welche aus elektrisch leitfähigen Polyme- ren, insbesondere Polyanilin, bestehen. The Faraday cage may be formed by an electrically conductive fabric in an alternative embodiment. As electrically conductive fabrics, it is possible to use fabrics which are woven from metal wires or which consist of electrically conductive polymers, in particular polyaniline.
Bei der Auslegung der Abschirmung ist zu beachten, dass elektromagnetische Strahlung, welche eine Wellenlänge aufweist, welche kleiner ist als die von Öffnungen bzw. Löchern in der Abschirmung, nicht oder nicht vollständig abgeschirmt werden. Da die Abschirmung wenigstens im Bereich der Leiterbahnen der Antenne nicht geschlossen sein kann, kann keine vollständige Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung mit sehr hoher Frequenz erzielt werden. Eine Abschirmung gegen Mikrowellenstrahlung, welche Wellenlängen im cm-Bereich aufweist, ist jedoch mit einer Abschirmung sehr effizient möglich, die Öffnungen im Bereich bis zu 1 mm aufweist. When designing the shield, it should be noted that electromagnetic radiation having a wavelength which is smaller than that of openings or holes in the shield, not or not completely shielded. Since the shield can not be closed at least in the area of the tracks of the antenna, complete shielding against very high frequency electromagnetic radiation can not be achieved. However, a shield against microwave radiation, which has wavelengths in the cm range, is very efficiently possible with a shield having openings in the range up to 1 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen der wenigstens eine erste Bereich (o- berhalb des integrierten Schaltkreises) und der wenigstens eine zweite Bereich (unterhalb des integrierten Schaltkreises) jeweils wenigstens zwei Stromsammelbalken auf. Die Stromsammelbalken stehen mit der elektromagnetischen Abschirmung des faradayschen Käfigs in dem ers- ten Bereich bzw. dem zweiten Bereich in einem elektrischen Kontakt und stellen dadurch eine elektrische Kontaktierung der elektromagnetischen Abschirmungsbereiche dar. Die Stromsammelbalken grenzen hierzu vorzugsweise unmittelbar an mindestens eine Seite der jeweiligen Felder der elektromagnetischen Abschirmungsbereiche an. Durch die Stromsammelbalken wird die elektrische Leitfähigkeit der gesamten Abschirmung verringert, wobei jedoch nur eine gerin- ge Menge elektrisch hochleitfähigen Materials für die Stromsammelbalken eingesetzt werden muss. Die Stromsammelbalken des wenigstens einen ersten und des wenigstens einen zweiten Bereichs sind durch wenigstens eine Durchkontaktierung elektrisch miteinander verbunden. Bevorzugt sind die einerseits oberhalb und andererseits unterhalb des integrierten Schaltkreises angeordneten Stromsammelbalken an vier Stellen zumindest punktuell miteinander verbunden. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Abschirmung in dem wenigstens einen ersten Bereich und die Abschirmung in dem wenigstens einen zweiten Bereich einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand, zum Beispiel 106 bis 108 Ohm/Quadrat aufweisen und somit zum Beispiel aus einem elektrisch leitfähigen Polymer gebildet sein können. Die Stromsammelbalken weisen hingegen einen geringen Widerstand, zum Beispiel 0,01 bis 10 Ohm, auf und können hierzu insbesondere aus Kupfer oder Silber gebildet sein. Besonders bevorzugt sind der wenigstens eine erste und der wenigstens eine zweite Bereich jeweils vollständig von einem Stromsammelbalken umschlossen. Besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist die Kombination der guten elektrischen Leitfähigkeit der Materialien der Stromsammelbalken, welche sich jedoch oft nur schwierig mit dem Material des Dokuments verbinden, und der guten Integrationsfähigkeit zum Beispiel eines leitfähigen Polymers, welches jedoch eine geringe e- lektrische Leitfähigkeit aufweist. In a further preferred embodiment, the at least one first area (above the integrated circuit) and the at least one second area (below the integrated circuit) each have at least two current collecting bars. The current collecting bars are in electrical contact with the electromagnetic shielding of the Faraday cage in the first region or the second region and thereby provide electrical contact with the electromagnetic shielding regions. For this purpose, the current collecting bars preferably directly adjoin at least one side of the respective fields electromagnetic shielding areas. The current collecting bars reduce the electrical conductivity of the entire shield, but only a small amount of electrically highly conductive material has to be used for the current collecting bars. The current collecting bars of the at least one first and the at least one second Area are electrically connected to each other by at least one via. Preferably, the current collecting beams arranged on the one hand above and on the other hand below the integrated circuit are at least selectively connected to one another at four points. The advantage of this embodiment is that the shield in the at least one first region and the shield in the at least one second region have a relatively high electrical resistance, for example 10 6 to 10 8 ohms / square and thus formed, for example, of an electrically conductive polymer could be. On the other hand, the current collecting bars have a low resistance, for example 0.01 to 10 ohms, and can be formed in particular from copper or silver for this purpose. Particularly preferably, the at least one first and the at least one second region are each completely enclosed by a current collecting bar. A particular advantage of this embodiment is the combination of the good electrical conductivity of the materials of the current collection bars, which, however, often difficult to connect to the material of the document, and the good integration ability, for example, a conductive polymer, which, however, has a low e- lektrische conductivity.
Bevorzugt weist das Wert- oder Sicherheitsdokument das ID1 Format (85,60 mm 53,98 mm), das ID2 Format (105 mm 74 mm) oder das ID3 Format (125 mm 88 mm) auf. Das Wertoder Sicherheitsdokument kann von diesen Standardformaten insbesondere in der Stärke ab- weichen. Insbesondere kann die Dicke kleiner als 0,8 mm sein, bevorzugt kleiner als 0,6 mm, weiter bevorzugt kleiner als 0,5 mm und besonders bevorzugt kleiner als 0,4 mm. The value or security document preferably has the ID1 format (85.60 mm 53.98 mm), the ID2 format (105 mm 74 mm) or the ID3 format (125 mm 88 mm). The value or security document may deviate from these standard formats, in particular in terms of strength. In particular, the thickness may be less than 0.8 mm, preferably less than 0.6 mm, more preferably less than 0.5 mm and particularly preferably less than 0.4 mm.
Bei dem integrierten Schaltkreis handelt es sich vorzugsweise um einen gedünnten integrierten Schaltkreis. Unter einem gedünnten integrierten Schaltkreis wird ein integrierter Schaltkreis ver- standen, welcher eine Dicke von höchstens 200 μηη, bevorzugt von höchstens 100 μηη, weiter bevorzugt von höchstens 80 μηη und am meisten bevorzugt von höchstens 60 μηη aufweist. Weiter weist der integrierte Schaltkreis eine Dicke von wenigstens 1 μηη, bevorzugt wenigstens 10 μηη, weiter bevorzugt wenigstens 15 μηη, weiter bevorzugt wenigstens 20 μηη und am meisten bevorzugt von wenigstens 25 μηη auf. The integrated circuit is preferably a thinned integrated circuit. A thinned integrated circuit is an integrated circuit which has a thickness of at most 200 μm, preferably of at most 100 μm, more preferably of not more than 80 μm, and most preferably of not more than 60 μm. Furthermore, the integrated circuit has a thickness of at least 1 μηη, preferably at least 10 μηη, more preferably at least 15 μηη, more preferably at least 20 μηη and most preferably at least 25 μηη.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der integrierte Schaltkreis un- gehaust in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht. Dadurch wird eine besonders kompakte Anordnung in dem Laminat des Wert- oder Sicherheitsdokuments erreicht, sodass das Wert- oder Sicherheitsdokument eine besonders geringe Bauhöhe aufweisen kann. Ferner ist dadurch eine gute Einbindung des integrierten Schaltkreises in das Dokument möglich, sodass dieser ein integraler Bestandteil des Dokuments ist. Weiterhin ist der integrierte Schaltkreis in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Flip-Chip-Klebertechnik in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht und mit der Antenne verbunden. Beispielsweise wird der integrierte Schaltkreis über einen anisotrop elekt- risch leitfähigen Kleber mit der Antenne elektrisch und mechanisch verbunden. In a further preferred embodiment of the invention, the integrated circuit is incorporated in the value or security document unhindered. As a result, a particularly compact arrangement in the laminate of the value or security document is achieved, so that the value or security document can have a particularly low overall height. Furthermore, this allows a good integration of the integrated circuit into the document, so that it is an integral part of the document. Furthermore, the integrated circuit is incorporated in a preferred embodiment of the invention by flip-chip adhesive technology in the value or security document and connected to the antenna. For example, the integrated circuit is electrically and mechanically connected to the antenna via an anisotropically electrically conductive adhesive.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Antenne drucktechnisch erzeugt. Die Dicke der Antenne im Wert- oder Sicherheitsdokument (nach Trocknung und Lamination) beträgt bevorzugt höchstens 20 μηη, besonders bevorzugt höchstens 17 μηη. Die Di- cke der Antenne beträgt bevorzugt wenigstens 7 μηη, besonders bevorzugt wenigstens 10 μηη. Der elektrische Widerstand der Antenne beträgt bevorzugt 3 bis 10 Ohm. Die Antenne weist bevorzugt 2 bis 10 Windungen, besonders bevorzugt 3 bis 6 Windungen , auf und ist vorzugsweise aus Leiterbahnen gebildet. Die Leitfähigkeit und Spannungsrissempfindlichkeit können durch den Zusatz von Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes, CNT), insbesondere von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (multi-walled carbon nanotubes, MWCNT) optimiert werden. In a further preferred embodiment of the invention, the antenna is generated by printing technology. The thickness of the antenna in the value or security document (after drying and lamination) is preferably at most 20 μm, particularly preferably at most 17 μm. The thickness of the antenna is preferably at least 7 μm, more preferably at least 10 μm. The electrical resistance of the antenna is preferably 3 to 10 ohms. The antenna preferably has 2 to 10 turns, particularly preferably 3 to 6 turns, and is preferably formed from conductor tracks. The conductivity and stress crack sensitivity can be optimized by the addition of carbon nanotubes (CNT), in particular multi-walled carbon nanotubes (MWCNT).
Das Wert- oder Sicherheitsdokument kann aus Polycarbonat (PC), insbesondere Bisphenol-A- Polycarbonat, Polyethylenterephthalat (PET), deren Derivaten wie Glykol-modifiziertem PET (PETG), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Poly- methylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinyl- phenol (PVP), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplatischen Elastomeren (TPE), insbesondere thermoplastischem Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Teslin® und Papier sowie deren Derivaten bestehen. Ferner kann das Dokument auch aus einer Kombina- tion von mehreren dieser Materialien bestehen. Bevorzugt besteht das Wert- oder Sicherheitsdokument aus PC oder PC/TPU/PC. Bevorzugt wird das Wert- oder Sicherheitsdokument aus 3 bis 12, besonders bevorzugt 4 bis 10 Folien, hergestellt. The security document may be made of polycarbonate (PC), in particular bisphenol A polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), its derivatives such as glycol modified PET (PETG), polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl butyral (PVB), Polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS), polyvinyl phenol (PVP), polypropylene (PP), polyethylene (PE), thermoplastic elastomers (TPE), in particular thermoplastic polyurethane (TPU ), Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), Teslin® and paper and their derivatives. Furthermore, the document can also consist of a combination of several of these materials. The value or security document preferably consists of PC or PC / TPU / PC. The value or security document is preferably produced from 3 to 12, particularly preferably 4 to 10, films.
Das Wert- oder Sicherheitsdokument kann beispielsweise aus diesen Materialen mittels Lami- nation hergestellt werden. Typischerweise erfolgt die Lamination von PC in einer Heißpresse bei 190 °C bis 200 °C und einem Druck von 350 N/cm2 sowie in einer Kühlpresse bei einem Druck von 600 N/cm2. The value or security document can be produced, for example, from these materials by means of lamination. Typically, the lamination of PC in a hot press at 190 ° C to 200 ° C and a pressure of 350 N / cm 2 and in a cooling press at a pressure of 600 N / cm 2 .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Antenne wenigstens zwei Anschlusskontakte auf. Der integrierte Schaltkreis ist mit der Antenne über die Anschlusskontakte verbunden. Die Antenne weist zwei oder mehr Windungen auf, wobei die Windungen der Antenne vorzugsweise zwischen den Anschlusskontakten verlaufen. Der integrierte Schaltkreis bildet eine Brücke zwischen den Anschlusskontakten und über den Windungen der Antenne, wenn diese zwischen den Anschlusskontakten verlaufen. Letzteres bedeutet, dass der integrierte Schaltkreis über der Antenne angeordnet ist. In a further preferred embodiment of the invention, the antenna has at least two connection contacts. The integrated circuit is connected to the antenna via the terminals. The antenna has two or more turns, the turns the antenna preferably extend between the terminal contacts. The integrated circuit forms a bridge between the terminals and over the turns of the antenna as they pass between the terminals. The latter means that the integrated circuit is located above the antenna.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Antenne im Bereich der Anschlusskontakte erste Leiterbahnabschnitte sowie außerhalb dieses Bereiches zweite Leiterbahnabschnitte auf. Die ersten Leiterbahnabschnitte haben vorzugsweise maximal die halbe Breite der zweiten Leiterbahnabschnitte. Die ersten Leiterbahnabschnitte im Bereich der An- Schlusskontakte weisen eine gegenüber den zweiten Leiterbahnabschnitten außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte bevorzugt eine um mindestens den Faktor 2 verbesserte (erhöhte) elektrische Leitfähigkeit auf. In a further preferred embodiment of the invention, the antenna has first conductor track sections in the area of the connection contacts and second track track sections outside this area. The first conductor track sections preferably have at most half the width of the second conductor track sections. The first interconnect sections in the region of the terminating contacts preferably have an (increased) electrical conductivity improved by at least a factor of 2 compared with the second interconnect sections outside the region of the terminal contacts.
Die erhöhte elektrische Leitfähigkeit der ersten Leiterbahnabschnitte im Bereich der Anschluss- kontakte kann zum Beispiel durch lokale Einwirkung von Druck und Wärme während derThe increased electrical conductivity of the first conductor sections in the region of the terminal contacts can be achieved, for example, by local action of pressure and heat during the process
Herstellung des Wert- oder Sicherheitsdokuments erreicht werden. Die lokale Einwirkung von Druck und Wärme erfolgt in diesem Falle nur im Bereich des integrierten Schaltkreises und bevorzugt bevor der integrierte Schaltkreis auf die Antenne aufgebracht wird. Hierdurch wird die Leitfähigkeit der im Bereich des integrierten Schaltkreises dünneren ersten Leiterbahnabschnit- te erhöht. Dieses ist besonders vorteilhaft, da der elektrische Widerstand der dünneren ersten Leiterbahnabschnitte aufgrund der Geometrie höher ist als der der breiteren zweiten Leiterbahnabschnitte der Antenne. Hierdurch kann die Güte der Antenne optimiert werden. Zwar könnten auch alle Leiterbahnabschnitte durch Einwirken von Druck und Wärme auf eine optimale Leitfähigkeit eingestellt werden, hierdurch würde jedoch das ganze Substrat, auf welchem die Antenne aufgebracht ist, thermisch belastet werden. Dieses würde die Lebensdauer des Wertoder Sicherheitsdokuments reduzieren. Zum anderen würde durch eine derartige Behandlung die Oberfläche des Substrats derart verändert, dass eine Lamination mit weiteren Schichten erschwert wird, was eine weitere Verschlechterung des fertigen Wert- oder Sicherheitsdokument bewirken würde. Production of the value or security document. The local action of pressure and heat is in this case only in the area of the integrated circuit and preferably before the integrated circuit is applied to the antenna. As a result, the conductivity of the thinner in the region of the integrated circuit first Leitererbahnabschnit- te is increased. This is particularly advantageous because the electrical resistance of the thinner first trace portions is higher than that of the wider second trace portions of the antenna due to the geometry. As a result, the quality of the antenna can be optimized. Although all trace sections could be adjusted by the application of pressure and heat to an optimum conductivity, but this would be the entire substrate on which the antenna is applied, thermally stressed. This would reduce the lifetime of the value or security document. On the other hand, by such a treatment, the surface of the substrate would be changed in such a way that it becomes more difficult to lamination with further layers, which would cause a further deterioration of the finished value or security document.
Typischerweise betragen die Breite der zweiten Leiterbahnabschnitte außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte 0,5 bis 2 mm und die Breite der ersten Leiterbahnabschnitte im Bereich der Anschlusskontakte 0,1 bis 0,5 mm. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich der Anschlusskontakte eine Vertiefung erzeugt. Diese Vertiefung ist zur Aufnahme des integrierten Schaltkreises geeignet. Hierdurch ist das Risiko, dass der integrierte Schaltkreis bei der Lamination des Wertoder Sicherheitsdokuments beschädigt wird, deutlich reduziert. Im Normalfall liegt der integrierte Schaltkreis auf den ersten Leiterbahnabschnitten der Antenne auf und bildet somit den höchsten Punkt. Daher wird am Beginn der Lamination, vor Erweichung der Kunststoffsubstra- te, der Druck hauptsächlich über den integrierten Schaltkreis abfallen, so dass dieser als empfindlichstes Bauelement dem höchsten Druck ausgesetzt wird. Dieses wird vermieden, wenn der integrierte Schaltkreis in einer Vertiefung aufgenommen wird, da der integrierte Schaltkreis dann nicht der höchste Punkt ist und somit der Druck gleichmäßig über das Dokument abfällt. Bevorzugt wird die Vertiefung durch lokale Einwirkung von Druck und Wärme während der Herstellung des Wert- oder Sicherheitsdokuments erzeugt. Dieses ist vorteilhaft, da dadurch gleichzeitig auch die elektrische Leitfähigkeit der Leiterbahnen im Bereich der Anschlusskontakte erhöht wird. Zur Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die einzelnen Figuren zeigen: The width of the second conductor track sections outside the area of the connection contacts is typically 0.5 to 2 mm and the width of the first conductor track sections in the area of the connection contacts is 0.1 to 0.5 mm. In a further preferred embodiment of the invention, a depression is produced in the region of the connection contacts. This recess is for receiving the integrated circuit suitable. This significantly reduces the risk of damaging the integrated circuit during lamination of the value or security document. Normally, the integrated circuit rests on the first trace sections of the antenna and thus forms the highest point. Therefore, at the beginning of the lamination, before the softening of the plastic substrate, the pressure will fall mainly via the integrated circuit, so that it will be subjected to the highest pressure as the most sensitive component. This is avoided when the integrated circuit is received in a recess, since the integrated circuit is then not the highest point and thus the pressure drops evenly across the document. Preferably, the recess is created by local action of pressure and heat during the manufacture of the value or security document. This is advantageous because at the same time the electrical conductivity of the printed conductors in the region of the terminal contacts is increased. To explain the invention, embodiments are described below with reference to the accompanying figures. The individual figures show:
Fig. 1 : ein Wert- oder Sicherheitsdokument in Kartenform mit einem integrierten Schaltkreis und einer Antenne mit vier Windungen in schematischer Draufsicht; Fig. 1: a value or security document in card form with an integrated circuit and a four-turn antenna in a schematic plan view;
Fig. 2: einen integrierten Schaltkreis und eine Antenne mit sieben Windungen in schematischer Draufsicht; 2 shows an integrated circuit and a seven-turn antenna in a schematic plan view;
Fig. 3: einen integrierten Schaltkreis und eine Antenne mit sechs Windungen sowie eine Abschirmung im Querschnitt;  3 shows an integrated circuit and a six-turn antenna and a shield in cross-section;
Fig. 4: einen integrierten Schaltkreis und eine Antenne mit sechs Windungen sowie eine Ab- schirmung einer alternativen Ausführungsform im Querschnitt;  4 shows an integrated circuit and an antenna with six windings and a shield of an alternative embodiment in cross section;
Fig. 5: einen integrierten Schaltkreis, eine Antenne mit drei Windungen und ein Abschirmelement a) in schematischer Draufsicht und b) im Querschnitt;  5 shows an integrated circuit, a three-turn antenna and a shielding element a) in a schematic plan view and b) in cross-section;
Fig. 6: einen integrierten Schaltkreis und ein Abschirmelement in Form eines faradayschen  Fig. 6: an integrated circuit and a shielding element in the form of a Faraday
Käfigs mit Stromsammelbalken in schematischer, perspektivischer Ansicht.  Cage with current collecting beam in schematic, perspective view.
Gleiche Gegenstände sind im Folgenden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Identical objects are referred to below with the same reference numerals.
In Fig. 1 ist ein Wert- oder Sicherheitsdokument 10 in Kartenform in schematischer Draufsicht dargestellt. Bei dem Dokument handelt es sich um eine Karte in ID1 Format gemäß ISO 7810 mit einem Format von 85,60 mm 53,98 mm und einer Dicke von 0,76 mm jeweils unter Berücksichtigung der üblichen Toleranzen. Das Dokument 10 weist einen integrierten Schaltkreis 12 auf, welcher mit einer Antenne 14 über Anschlusskontakte 16 verbunden ist. Die Windungen der Antenne 14 verlaufen zwischen den Anschlusskontakten 16. Somit ergeben sich erste Leiterbahnabschnitte 13 im Bereich der Anschlusskontakte und zweite Leiterbahnabschnitte 15 außerhalb dieses Bereichs. Der integrierte Schaltkreis 12 bildet eine Brücke zwischen den An- Schlusskontakten 16 und erstreckt sich hierzu über die ersten Leiterbahnabschnitte 13. Der integrierte Schaltkreis 12 ist mittels flip-chip-Technik mit den Anschlusskontakten 16 verbunden, insbesondere mit einem anisotrop leitfähigen Kleber. Der integrierte Schaltkreis 12 und die Antenne 14 sind derart ausgeführt, dass es sich um ein RFID Element gemäß ISO 14443 handelt, welches eine Resonanzfrequenz von 13,56 MHz aufweist. Die Windungszahl der Antenne 14 beträgt 4. Die Antenne 14 wurde durch Siebdruck mit der Silberpaste Typ 5029, DuPont, Wil- mington, Delaware, USA mit einer Liniendicke von 25 μηη hergestellt. Im Bereich des integrierten Schaltkreises befindet sich eine Abschirmung 18. Diese Abschirmung 18 ist in einem ersten Bereich und in einem zweiten Bereich gebildet, wobei sich der erste Bereich oberhalb und der zweite Bereich unterhalb des integrierten Schaltkreises 12 befinden. FIG. 1 shows a value or security document 10 in the form of a map in a schematic plan view. The document is an ID1 format card in accordance with ISO 7810 with a format of 85.60 mm 53.98 mm and a thickness of 0.76 mm, taking into account the usual tolerances. The document 10 has an integrated circuit 12, which is connected to an antenna 14 via connection contacts 16. The windings of the antenna 14 extend between the connection contacts 16. Thus, first conductor track sections 13 in the area of the connection contacts and second conductor track sections 15 result outside this area. The integrated circuit 12 forms a bridge between the terminal contacts 16 and extends for this purpose over the first conductor track sections 13. The integrated circuit 12 is connected by means of flip-chip technology with the connection contacts 16, in particular with an anisotropically conductive adhesive. The integrated circuit 12 and the antenna 14 are designed such that it is an RFID element according to ISO 14443, which has a resonant frequency of 13.56 MHz. The number of windings of the antenna 14 is 4. The antenna 14 was produced by screen printing with the silver paste type 5029, DuPont, Wilmington, Delaware, USA with a line thickness of 25 μm. A shield 18 is located in the region of the integrated circuit. This shield 18 is formed in a first region and in a second region, wherein the first region is above and the second region is below the integrated circuit 12.
In Fig. 2 ist der Bereich eines Wert- oder Sicherheitsdokuments 10 in schematischer Draufsicht gezeigt, in welchem sich der integrierte Schaltkreis 12 befindet. Der integrierte Schaltkreis ist über die Anschlusskontakte 16 mit der Antenne 14 verbunden. Die Antenne 14 weist im gezeigten Beispiel 7 Windungen auf, wobei der integrierte Schaltkreis 12 eine Brücke über die ersten Leiterbahnabschnitte 13 darstellt, das heißt, dass der integrierte Schaltkreis 12 eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten 16 herstellt und die Antenne 14 überbrückt. Hierzu müssen im gezeigten Fall sechs erste Leiterbahnabschnitte 13 unter dem integrierten Schaltkreis 12 durchgeführt werden. Da der integrierte Schaltkreis 12 eine Größe von 1 mm x 1 mm bis 2 mm x 2 mm aufweist, bedeutet dies, dass die unter dem integrierten Schaltkreis ver- laufenden ersten Leiterbahnabschnitte 13 der Antenne 14 verhältnismäßig schmal ausgeführt sein müssen. Die ersten Leiterbahnabschnitte 13, welche im Bereich der Anschlusskontakte 16 verlaufen, sind mindestens um den Faktor 2 schmaler ausgeführt als die zweiten Leiterbahnabschnitte 15 der Windungen der Antenne 14 außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte 16. Im gezeigten Fall sind die ersten Leiterbahnabschnitte 13 im Bereich der Anschlusskontakte 16 um den Faktor 3 schmaler als die zweiten Leiterbahnabschnitte 15 der Windungen der Antenne 14 außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte 16. Die Güte einer Antenne 14 wird insbesondere durch den elektrischen Widerstand der Antenne 14 bestimmt. Die Antenne 14 besteht aus einem Material, welches einen ohmschen Widerstand aufweist, insbesondere Kupfer oder Silber. Somit ist der Widerstand der Antenne 14 von der Länge der Antennen-Leiterbahn 14 und vom Querschnitt der Antennen-Leiterbahn 14 abhängig. Da die Dicke der Antennen-Leiterbahn 14 durch deren Herstellungsverfahren, zum Beispiel durch Siebdruck, bestimmt wird, und die Windungszahl und somit die Länge der Antennen-Leiterbahn 14 durch die gewünschte Resonanzfrequenz, hier 13,56 MHz vorgegeben wird, kann die Güte der Antenne 14 hauptsächlich über die Breite der Antennen-Leiterbahn 14 eingestellt werden. Die Breite der Leiterbahnen 20 im Bereich der Anschlusskontakte 16 ist durch die Größe des integrierten Schaltkreises 12 vor- gegeben. Die Breite der zweiten Leiterbahnabschnitte 15 der Windungen der Antenne 14 außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte 16 wird zur Erreichung einer optimalen Güte entsprechend größer gewählt. Im Bereich des integrierten Schaltkreises befindet sich eine Abschirmung 18. Diese Abschirmung 18 ist in einem ersten und in einem zweiten Bereich gebildet und besteht aus Schichten, die weichmagnetische Ferrite enthalten, wobei der erste Bereich oberhalb und der zweite Bereich unterhalb des integrierten Schaltkreises 12 angeordnet sind. Die Abschirmschichten sind beispielsweise durch Siebdruck auf Folien gedruckt, die an die Folie angrenzen, auf der die Antenne 14 und der integrierte Schaltkreis 12 untergebracht sind. 2, the area of a value or security document 10 is shown in a schematic plan view, in which the integrated circuit 12 is located. The integrated circuit is connected via the connection contacts 16 with the antenna 14. The antenna 14 has in the example shown 7 turns, wherein the integrated circuit 12 is a bridge over the first trace portions 13, that is, the integrated circuit 12 establishes an electrical connection between the terminals 16 and bridges the antenna 14. For this purpose, in the case shown, six first conductor track sections 13 have to be carried out under the integrated circuit 12. Since the integrated circuit 12 has a size of 1 mm × 1 mm to 2 mm × 2 mm, this means that the first conductor track sections 13 of the antenna 14 running under the integrated circuit must be made relatively narrow. The first printed conductor sections 13, which run in the region of the connecting contacts 16, are made narrower by at least a factor of 2 than the second printed conductor sections 15 of the windings of the antenna 14 outside the region of the connecting contacts 16. In the case shown, the first printed conductor sections 13 are in the region of the connecting contacts 16 by a factor of 3 narrower than the second conductor sections 15 of the turns of the antenna 14 outside the range of the connection contacts 16. The quality of an antenna 14 is determined in particular by the electrical resistance of the antenna 14. The antenna 14 is made of a material which has an ohmic resistance, in particular copper or silver. Thus, the resistance of the antenna 14 is dependent on the length of the antenna trace 14 and the cross-section of the antenna trace 14. Since the thickness of the antenna track 14 is determined by its manufacturing method, for example by screen printing, and the Winding number and thus the length of the antenna track 14 by the desired resonant frequency, here 13.56 MHz is given, the quality of the antenna 14 can be adjusted mainly across the width of the antenna track 14. The width of the conductor tracks 20 in the region of the connection contacts 16 is predetermined by the size of the integrated circuit 12. The width of the second conductor track sections 15 of the turns of the antenna 14 outside the region of the connection contacts 16 is selected to be correspondingly larger in order to achieve an optimum quality. In the region of the integrated circuit there is a shield 18. This shield 18 is formed in a first and in a second region and consists of layers containing soft magnetic ferrites, wherein the first region above and the second region below the integrated circuit 12 are arranged , The shielding layers are printed, for example, by screen printing on films adjacent to the film on which the antenna 14 and the integrated circuit 12 are housed.
In Fig. 3 werden ein integrierter Schaltkreis 12 und eine Antenne 14 mit sechs Windungen im Querschnitt gezeigt. Ferner befindet sich oberhalb des integrierten Schaltkreises 12 in einem ersten Bereich eine erste Schicht 30 einer Abschirmung und unterhalb des integrierten Schaltkreises 12 in einem zweiten Bereich eine zweite Schicht 32 einer Abschirmung. Alle genannten Gegenstände befinden sich im Inneren des Dokuments 10, sodass sich nach dem Laminieren oberhalb, unterhalb und zwischen den gezeigten Gegenständen das Material 34 des Doku- ments, beispielsweise Polycarbonat, befindet. Die erste Schicht 30 der Abschirmung im ersten Bereich und die zweite Schicht 32 der Abschirmung im zweiten Bereich bestehen aus einer Druckschicht, welche Nickel-Zink-Ferrit oder Mangan-Zink-Ferrit enthält. Diese Materialien sind beispielsweise von Steward Advanced Materials, Chattanooga, Tennessee, USA, unter der Seriennummer 72599 und 72899 für Nickel-Zink-Ferrit bzw. 73399 für Mangan-Zink-Ferrit zu be- ziehen, wobei das zuletzt genannte Material bevorzugt ist. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 10 μηη. Die Schichtdicke der ersten Schicht 30 der Abschirmung im ersten Bereich und der zweiten Schicht 32 der Abschirmung im zweiten Bereich beträgt 10 bis 100 μηη, insbesondere 12 bis 50 μηη. Die Schichtdicke der ersten Schicht 30 der Abschirmung im ersten Bereich und der zweiten Schicht 32 der Abschirmung im zweiten Bereich kann jedoch wenn eine stärke- re Abschirmung erzielt werden soll, größer sein, insbesondere 100 bis 300 μηη, bevorzugt 200 bis 300 μηη betragen. Die Schichten wurden mittels Siebdruck oder mittels Dispenser aufgetragen. In Fig. 3, an integrated circuit 12 and an antenna 14 with six turns are shown in cross-section. Further, located above the integrated circuit 12 in a first region, a first layer 30 of a shield and below the integrated circuit 12 in a second region, a second layer 32 of a shield. All said objects are located inside the document 10, so that after lamination above, below and between the items shown, the material 34 of the document, such as polycarbonate, is located. The first layer 30 of the shield in the first region and the second layer 32 of the shield in the second region consist of a pressure layer containing nickel-zinc ferrite or manganese-zinc ferrite. These materials are available, for example, from Steward Advanced Materials, Chattanooga, Tennessee, USA, under serial numbers 72599 and 72899 for nickel-zinc ferrite, and 73399 for manganese-zinc ferrite, with the latter being preferred. The average particle size is 10 μηη. The layer thickness of the first layer 30 of the shield in the first region and the second layer 32 of the shield in the second region is 10 to 100 μηη, in particular 12 to 50 μηη. The layer thickness of the first layer 30 of the shield in the first region and the second layer 32 of the shield in the second region, however, may be greater if a stronger shielding is to be achieved, in particular 100 to 300 μm, preferably 200 to 300 μm. The layers were applied by screen printing or dispenser.
In Fig. 4 ist eine zur in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform alternative Ausführungsform gezeigt. Bei der Herstellung des Dokuments 10 wurde durch lokale Einwirkung von Druck und Wärme in dem Bereich, in welchem der integrierte Schaltkreis 12 eingebracht ist, eine Vertiefung in die die Antenne 14 tragende Folie zur Aufnahme des integrierten Schaltkreises erzeugt. Durch die Einwirkung von Druck und Wärme wird die elektrische Leitfähigkeit der ersten Leiterbahnabschnitte 13 im Bereich der Anschlusskontakte 16 gegenüber den zweiten Leiterbahnabschnitten 15 außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte 16 (hier nicht dargestellt, siehe Draufsicht in Fig. 2) um den Faktor 2 verbessert. Hierdurch wird zum einen die Güte der Antenne 14 optimiert, ohne das Material 34, welches das Dokument 10 bildet, unnötig thermisch zu belasten und so die Lebensdauer des Dokuments 10 zu reduzieren. Außerdem wird durch die Vertiefung sichergestellt, dass der integrierte Schaltkreis bei der Lamination des Dokuments 10 nicht extrem belastet wird, sodass der Ausschluss bei der Herstellung reduziert werden kann. In Fig. 4 an alternative embodiment shown in Fig. 3 is shown. In the manufacture of the document 10, a depression was introduced into the area by local application of pressure and heat in the area in which the integrated circuit 12 is inserted generates the antenna 14 carrying film for receiving the integrated circuit. As a result of the action of pressure and heat, the electrical conductivity of the first printed conductor sections 13 in the area of the connecting contacts 16 is improved by a factor of 2 compared with the second printed conductor sections 15 outside the region of the connecting contacts 16 (not shown here, see plan view in FIG. 2). As a result, on the one hand, the quality of the antenna 14 is optimized without unnecessarily thermally stressing the material 34 which forms the document 10 and thus reducing the lifetime of the document 10. In addition, the recess ensures that the integrated circuit is not extremely stressed during lamination of the document 10, so that the exclusion during manufacture can be reduced.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Der integrierte Schaltkreis 12 ist mit der Antenne, welche drei Windungen aufweist, über die Anschlusskontakte 16 verbunden. In Fig. 5a) ist der Ausschnitt des Dokuments 10, welcher den integrierten Schaltkreis 12 enthält, in schematischer Draufsicht und in Fig. 5b) im Querschnitt gezeigt. Die erste Schicht 50 in einem ersten Bereich und die zweite Schicht 54 in einem zweiten Bereich einer in Form eines faraday- schen Käfigs gebildeten Abschirmung bestehen hierzu aus einem elektrisch leitfähigen Material. Damit der faradaysche Käfig nicht zu einem Kurzschluss zwischen den ersten Leiterbahnabschnitten 13 der Antenne 14 im Bereich der Anschlusskontakte 16 führt, weist das Dokument 10 ferner einen Isolator 52 auf, der sich zwischen der Antenne bzw. dem integrierten Schaltkreis einerseits und der ersten Schicht 50 bzw. der zweiten Schicht 54 befindet. Der Isolator 52 kann aus dem gleichen Material bestehen, aus dem auch die weiteren Bestandteile des Dokuments 10 bestehen, zum Beispiel aus Polycarbonat (PC). Wichtig ist hierbei, dass die Abschirmung einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Schicht 50 in dem ersten Bereich und der zweiten Schicht 54 in dem zweiten Bereich erzeugt, sodass durch den Kontakt eine elektrische Ver- bindung zwischen diesen hergestellt wird. In Fig. 5, another embodiment is shown. The integrated circuit 12 is connected to the antenna, which has three turns, via the terminal contacts 16. In Fig. 5a), the detail of the document 10, which contains the integrated circuit 12, in a schematic plan view and in Fig. 5b) is shown in cross section. The first layer 50 in a first region and the second layer 54 in a second region of a shield formed in the form of a Faraday cage consist of an electrically conductive material for this purpose. So that the Faraday cage does not lead to a short circuit between the first conductor track sections 13 of the antenna 14 in the region of the connection contacts 16, the document 10 furthermore has an insulator 52 which extends between the antenna or the integrated circuit on the one hand and the first layer 50 or The second layer 54 is located. The insulator 52 may be made of the same material as the other constituents of the document 10, for example polycarbonate (PC). It is important here that the shield generates an electrical contact between the first layer 50 in the first region and the second layer 54 in the second region, so that an electrical connection between them is established by the contact.
Die Herstellung eines solchen Dokuments kann zum Beispiel derart erfolgen, dass als unterstes eine mit Silber beschichtete PC-Folie verwendet wird, wobei die leitfähige Seite nach oben zeigt. Auf diese wird eine weitere PC-Folie aufgebracht, welche die Antenne 14 trägt. Hierdurch befindet sich zwischen der Antenne 14 und dem unteren Bereich der Abschirmung eine isolierende PC Schicht als Isolator 52. Auf die Antenne 14 wird der integrierte Schaltkreis 12 mittels flip-chip-Technik aufgebracht. Oberhalb des integrierten Schaltkreises wird eine weitere PC- Folie als Isolator 52 eingebracht. Auf diese weitere PC-Folie wird eine weitere mit Silber beschichtete PC-Folie aufgebracht, wobei die leitfähige Seite nach unten gerichtet ist. Dieser Auf- bau wird, zusammen mit weiteren Folien und gegebenenfalls weiteren Bauteilen zu einem Dokument bei 190 °C bis 200 °C und 350 bis 600 N/cm2 laminiert. Hierdurch ergibt sich der in Fig. 5 gezeigte faradaysche Käfig der Abschirmung um den integrierten Schaltkreis 12. Die beiden leitfähigen Silberschichten 50, 54 auf den PC-Folien verbinden sich außerhalb des Schaltkreis- Bereiches zur Bildung des elektrischen Kontaktes und Bildung des faradayschen Käfigs. In Fig. 6 ist ein Abschirmelement in Form eines faradayschen Käfigs mit Stromsammelbalken 64, 66 in schematischer, perspektivischer Ansicht dargestellt. Der integrierte Schaltkreis 12 ist mit einer Antenne 14 verbunden. Oberhalb des integrierten Schaltkreises 12 befindet sich eine erste elektrisch leitfähige Schicht 60 in einem ersten Bereich und unterhalb des integrierten Schaltkreises 12 eine zweite elektrisch leitfähige Schicht 62 in einem zweiten Bereich. Die e- lektrisch leitfähigen Schichten weisen eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von 106 bis 108 Ohm/Quadrat auf und können zum Beispiel aus einer Folie aus einem elektrisch leitfähigen Polymer, beispielsweise Polyanilin, bestehen. Vorteil dieser Ausführungsform ist die gute Integration des Polyanilins. Nachteilig ist jedoch, dass elektrisch leitfähige Polymere eine geringe Leitfähigkeit aufweisen und somit die Abschirmung des faradayschen Käfigs nicht sehr effizient wäre. Zur Verbesserung der Abschirmung weist der Käfig ferner einen oberen Stromsammelbalken 64 und einen unteren Stromsammelbalken 66 auf. Diese weisen eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf, insbesondere von 0,01 bis 10 Ohm. Bevorzugt bestehen die Stromsammelbalken aus Kupfer oder Silber. Die Stromsammelbalken können drucktechnisch erzeugt sein oder in Drahtform eingebracht sein. Ferner weist die Abschirmung Durchkontaktierungen 68 auf, welche den oberen Stromsammelbalken 64 und den unteren Stromsammelbalken 66 miteinander elektrisch leitfähig verbinden. For example, the preparation of such a document can be accomplished by using as its base a silver-coated PC film with the conductive side facing upward. On this another PC film is applied, which carries the antenna 14. As a result, an insulating PC layer is located between the antenna 14 and the lower region of the shield as insulator 52. The integrated circuit 12 is applied to the antenna 14 by means of flip-chip technology. Above the integrated circuit, a further PC film is introduced as insulator 52. Another silver-coated PC film is applied to this additional PC film with the conductive side facing downwards. This assembly, together with further films and, if appropriate, further components, is laminated to a document at 190 ° C. to 200 ° C. and 350 to 600 N / cm 2 . This results in the in Fig. The two conductive silver layers 50, 54 on the PC foils connect outside the circuit area to form the electrical contact and formation of the Faraday cage. FIG. 6 shows a shielding element in the form of a Faraday cage with current collecting bars 64, 66 in a schematic, perspective view. The integrated circuit 12 is connected to an antenna 14. Above the integrated circuit 12 is a first electrically conductive layer 60 in a first region and below the integrated circuit 12, a second electrically conductive layer 62 in a second region. The electrically conductive layers have a specific electrical conductivity of 10 6 to 10 8 ohms / square and may, for example, consist of a film of an electrically conductive polymer, for example polyaniline. Advantage of this embodiment is the good integration of polyaniline. The disadvantage, however, is that electrically conductive polymers have a low conductivity and thus the shielding of the Faraday cage would not be very efficient. To improve shielding, the cage further includes an upper current collection bar 64 and a lower current collection bar 66. These have a high electrical conductivity, in particular from 0.01 to 10 ohms. Preferably, the current collecting bars are made of copper or silver. The current collecting bars can be produced by printing or introduced in wire form. Furthermore, the shield has plated-through holes 68 which electrically conductively connect the upper current-collecting bar 64 and the lower current-collecting bar 66 with one another.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Wert- oder Sicherheitsdokument (10), umfassend eine Vorder- und eine Rückseite, eine Antenne (14) und einen mit der Antenne verbundenen integrierten Schaltkreis (12), wobei das Wert- oder Sicherheitsdokument (10) eine Abschirmung (18) des integrierten Schaltkreises (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung durch jeweils eine weichmagnetische Ferrite enthaltende und den integrierten Schaltkreis beidseitig bedeckende Schicht und/oder durch einen faradayschen Käfig gebildet ist. 1 . A security or security document (10) comprising a front and a back, an antenna (14) and an integrated circuit (12) coupled to the antenna, the security document (10) comprising a shield (18) of the integrated circuit (12), characterized in that the shield is formed by a respective soft magnetic ferrite containing and the integrated circuit on both sides covering layer and / or by a Faraday cage.
2. Wert- oder Sicherheitsdokument (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (14) wenigstens zwei Anschlusskontakte (16) aufweist und durch zwei oder mehr Windungen gebildet ist, wobei ein oder mehrere Leiterbahnabschnitte (20) der Antenne (14) zwischen den Anschlusskontakten (16) verlaufen, dass der integrierte Schaltkreis (12) über die Anschlusskontakte (16) mit der Antenne (14) verbunden ist und dass der integrierte Schaltkreis (12) eine Brücke zwischen den Anschlusskontakten (16) bildet. 2. Value or security document (10) according to claim 1, characterized in that the antenna (14) has at least two connection contacts (16) and is formed by two or more turns, wherein one or more conductor track sections (20) of the antenna (14 ) between the connection contacts (16) that the integrated circuit (12) via the terminal contacts (16) to the antenna (14) is connected and that the integrated circuit (12) forms a bridge between the terminal contacts (16).
3. Wert- oder Sicherheitsdokument (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Antenne (14) durch erste Leiterbahnabschnitte (20) im Bereich der Anschlusskontakte (16) und durch zweite Leiterbahnabschnitte (22) außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte (16) gebildet sind, dass die ersten Leiterbahnabschnitte maximal die halbe Breite der zweiten Leiterbahnabschnitte (22) aufweisen und dass die ersten Leiterbahnabschnitte (20) im Bereich der Anschlusskontakte (16) eine gegenüber den zweiten Leiterbahnabschnitten (22) außerhalb des Bereiches der Anschlusskontakte (16) eine um mindestens den Faktor 2 verbesserte elektrische Leitfähigkeit aufweisen. 3. value or security document (10) according to claim 2, characterized in that the turns of the antenna (14) by first conductor track portions (20) in the region of the connection contacts (16) and by second conductor track portions (22) outside the range of the connection contacts ( 16), that the first conductor track sections have a maximum of half the width of the second conductor track sections (22) and that the first conductor track sections (20) in the region of the connection contacts (16) have a relation to the second conductor track sections (22) outside the region of the connection contacts (16 ) have an improved by at least a factor of 2 electrical conductivity.
4. Wert- oder Sicherheitsdokument (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlusskontakte (16) eine Vertiefung zur Aufnahme des integrierten Schaltkreises (12) erzeugt ist. 4. value or security document (10) according to any one of claims 2 or 3, characterized in that in the region of the connection contacts (16) has a recess for receiving the integrated circuit (12) is generated.
5. Wert- oder Sicherheitsdokument (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferrite ausgewählt sind aus der Gruppe, umfassend Eisenoxide, die mit mindestens einem Metall dotiert sind, das ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Mangan, Nickel und Zink. Wert- oder Sicherheitsdokument (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der faradaysche Käfig einen spezifischen elektrischen Flächenwiderstand von 10"2 bis 108 Ohm/Quadrat aufweist. 5. Value or security document (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the ferrites are selected from the group comprising iron oxides doped with at least one metal selected from the group comprising manganese, nickel and Zinc. Value or security document (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the Faraday cage has a resistivity of 10 "2 to 10 8 ohms / square.
Wert- oder Sicherheitsdokument (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der faradaysche Käfig wenigstens ein Material enthält, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Ruß, Graphit, ein- und/oder mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren, Fullerene, Nickel, Kupfer und Silber. A security document (10) according to claim 6, characterized in that the Faraday cage contains at least one material selected from the group comprising carbon black, graphite, single and / or multi-walled carbon nanotubes, fullerenes, nickel, copper and silver.
Wert- oder Sicherheitsdokument (10) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis (12) ungehaust in das Wertoder Sicherheitsdokument eingebracht ist. Value or security document (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated circuit (12) is housed unhindered in the value or security document.
Wert- oder Sicherheitsdokument (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis (12) durch Flip-Chip- Klebertechnik in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht und mit der Antenne verbunden ist. Value or security document (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the integrated circuit (12) is introduced by flip-chip adhesive technology in the value or security document and connected to the antenna.
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