WO2017008904A1

WO2017008904A1 - Verfahren zum einbau eines elektronischen bauelements in einen tragbaren datenträger

Info

Publication number: WO2017008904A1
Application number: PCT/EP2016/001203
Authority: WO
Inventors: Thomas Tarantino; Stefan Kluge
Original assignee: Giesecke & Devrient Gmbh
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2017-01-19
Also published as: EP3323088A1; DE102015009042A1; CN107851210B; CN107851210A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Einbau eines elektronischen Bauelements 6 in einen tragbaren Datenträger 2, welches sich dadurch auszeichnet, dass in eine Oberfläche des Datenträgers 2 eine Ausnehmung 4 eingebracht wird. Ein Klebstoff wird in die Ausnehmung 4 eingebracht, um das in die Ausnehmung 4 einzusetzende Bauteil 6 dauerhaft mit dem Datenträger 2 zu verbinden. Ein elektrisch leitendes Verbindungsmittel wird auf Kontakte des Bauelements 6 und/ oder Kontakte in der Ausnehmung 4 des Datenträgers 2 angeordnet, um die Kontakte des Bauelements 6 mit den Kontakten des Datenträgers 2 elektrisch leitend zu verbinden. Abschließend wird das Bauelement 6 in die Ausnehmung 4 mittels eines Heißstempels 8 eingesetzt und eingepresst, damit das Bauelement 6 mit dem Datenträger 2 dauerhaft verbunden wird. Das Bauelement 6 wird so tief in den Datenträger 2 eingepresst, dass eine Vertiefung 12 im Datenträger 2 entsteht, indem der Datenträger 2 durch den Heißstempel 8 angeschmolzen wird. Die Oberfläche des elektronischen Bauelements 6 bildet mit einem Teil 10 der Vertiefung 12 eine Ebene.

Description

Verfahren zum Einbau eines elektronischen Bauelements in einen tragbaren

Datenträger

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Einbau eines elektronischen Bauelements in einen tragbaren Datenträger, wie z.B. eine Chipkarte, einen Personalausweis, eine Sozialversicherungskarte, einen Führerschein, eine Kreditkarte, eine Krankenversicherungskarte, etc.

Der Fachmann wird oft vor die Aufgabe gestellt, ein elektronisches Bauele- ment, wie z.B. einen Sensor für einen Fingerabdruck, einen chemischen Sen- sonr, eine Tastatur, einen Bildschirm, eine Leuchtdiode, etc. in einen tragbaren Datenträger so einzubauen, dass eine Oberfläche des elektronischen Bauelements mit einer Oberfläche des tragbaren Datenträgers eine Ebene bildet und somit das elektronische Bauelement von außen zugänglich ist.

Allerdings ist der Einbau des elektronischen Bauelements nicht immer während der Herstellung des tragbaren Datenträgers möglich, sondern muss oft nachträglich erfolgen, weil das elektronische Bauelement z.B. während der Herstellung des Datenträgers beschädigt wird aufgrund von Druck und Temperatur während einer Laminierung von Folien zur Herstellung des Datenträgers.

Wenn das elektronische Bauelement in den tragbaren Datenträger so eingebaut wurde, dass die Oberfläche des elektronischen Bauelements über die Oberfläche des Datenträgers hinaus steht, dann kann dies beim Einsatz des tragbaren Datenträgers zu einer Beschädigung des elektronischen Bauteils führen, wenn das elektronische Bauelement mit anderen Gegenständen in Berührung kommt. Dabei reicht es bereits für eine nachhaltige Beschädigung des elektronischen Bauelements aus, wenn das elektronische Bauelement nur wenig über die Oberfläche des Datenträgers hinaus steht.. Wenn die Oberfläche des elektronischen Bauelements im umgekehrten Fall unterhalb der Oberfläche des Datenträgers angeordnet ist, dann kann es bedingt durch eine Stufe zwischen der Oberfläche des elektronischen Bauele- ments und der Oberfläche des tragbaren Datenträgers zu einer Fehlfunktion des elektronischen Bauelements, z.B. eines Sensors für einen Fingerabdruck kommen, da dann zumindest ein Teil eines Fingers zumindest im Randbereich des Sensors auf der Stufe liegt und nicht auf dem Sensor. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Lösung für die oben genannten Probleme zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Zur Lösung der Aufgabe offenbart die Erfindung ein Verfahren zum Einbau eines elektronischen Bauelements in einen tragbaren Datenträger, welches sich dadurch auszeichnet, dass

- in eine Oberfläche des Datenträgers eine Ausnehmung eingebracht wird,

- ein Klebstoff in die Ausnehmung eingebracht wird, um das in die

Ausnehmung einzusetzende Bauteil dauerhaft mit dem Datenträger zu verbinden,

- anordnen eines elektrisch leitenden Verbindungsmittels auf Kontak- ten des Bauelements und/ oder Kontakten in der Ausnehmung des

Datenträgers, um die Kontakte des Bauelements mit den Kontakten des Datenträgers elektrisch leitend zu verbinden, - einsetzen und einpressen des Bauelements in die Ausnehmung mittels eines Heißstempels, damit das Bauelement mit dem Datenträger dauerhaft verbunden wird. Vorteilhaft ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das elektronische Bauelement so in den Datenträger eingebaut werden kann, dass eine Oberfläche des elektronischen Bauelements eine Ebene bildet mit einer sie umgebenden Oberfläche des tragbaren Datenträgers, so dass eine Beschädigung des elektronischen Bauelements durch z.B. einem Hängenbleiben an einem anderen Gegenstand vermieden wird. Ferner ist eine einwandfreie und korrekte Funktion des elektronischen Bauelements, z.B. als Sensor für einen Fingerabdruck, gewahrt, da keine Stufe wie im Stand der Technik vorhanden ist, welche die Funktion zumindest negativ beeinflussen kann.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass ein Heißstempel verwendet wird, der einen größeren Durchmesser als das Bauelement hat. Vorteilhaft ist, dass das elektronische Bauelement so in den tragbaren Datenträger ge- presst wird, dass die Oberfläche des elektronischen Bauelements eine Ebene mit der sie umgebenden Oberfläche des Datenträgers im Bereich des Durchmessers des Heißstempels bildet.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass der Heißstempel das Bauelement soweit in den Datenträger presst, dass eine Vertiefung im Datenträger entsteht, wobei sich eine von außen zugängliche Oberfläche des Bau- elements unterhalb der Oberfläche des Datenträgers befindet, wobei die

Oberfläche des Bauelements eine Ebene bildet mit einer ebenen Fläche in der unmittelbaren Umgebung des elektronischen Bauelements, welche das Bauelement umgibt. Vorteilhaft ist, dass das elektronische Bauelement in der Vertiefung geschützt vor einer Beschädigung angeordnet ist. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass ein Heißstempel verwendet wird, dessen Kanten rund oder schräg sind. Vorteilhaft ist, dass die runden oder schrägen Kanten des Heißstempels dazu führen, dass wenn z.B. als elektronisches Bauelement ein Sensor für einen Fingerabdruck verwendet wird, dann wird ein Finger in einer Bewegung beginnend an der Oberfläche des Datenträgers über eine schräge oder runde Flanke auf den Sensor zu bewegt, so dass der Sensor den Fingerabdruck vollständig und korrekt erfassen kann, ohne dass der Finger eine Stufe oder Kante überque- ren muss, welche die Funktion des Sensors negativ beeinflussen könnten.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass das Bauelement nach oder während einer Herstellung des Datenträgers eingebaut wird. Dies ermöglicht eine große Flexibilität beim Einsatz des Verfahrens, da es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren z.B. möglich ist im Feld vorhandene tragbare Datenträger mit elektronischen Bauelementen, z.B. einem Sensor für einen Fingerabdruck, nachzurüsten, um z.B. eine höhere Sicherheit bei einer Transaktion bei einer Bank zu erreichen. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass als elektronisches Bauelement ein Sensor zur Erfassung eines Fingerabdrucks verwendet wird. Der Sensor zur Erfassung eines Fingerabdrucks ist nur eine Möglichkeit für das elektronische Bauelement. Alternativ kann z.B. auch ein chemischer Sensor, eine Tastatur, ein Bildschirm, eine Leuchtdiode oder jedes andere geeig- nete elektronische Bauelement verwendet werden.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass die Ausnehmung in die Oberfläche des Datenträgers gefräst wird. Zum Fräsen kann ein mechanisches Fräsverfahren oder ein Laser eingesetzt werden. Neben einem Fräsver- fahren kann jedes andere geeignete Verfahren verwendet werden, um die Vertiefung herzustellen.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass ein hitzeaktivierba- rer Kleber verwendet wird, um das Bauelement dauerhaft mit dem Datenträger zu verbinden. Der hitzeaktivierbare Kleber hat den Vorteil, dass er durch die Wärme des Heißstempels aktiviert werden kann. Alternativ kann auch ein Kleber verwendet werden, welcher nicht durch Wärme aktiviert wird.

Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Figuren 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einbau eines elektronischen Bauelements in einem tragbaren Datenträger mit einem Heißstempel, der schräge Kanten hat.

Figuren 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einbau eines elektronischen Bauelements in einem tragbaren Datenträger mit einem Heißstempel, der runde Kanten hat.

Figuren 7 bis 11 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, wie der Einbau des elektronischen Bauelements in einem Laminierungsverfahren zur Herstellung des tragbaren Datenträgers vorbereitet wird, indem eine Vertiefung zu einem gewissen Teil vorgeformt wird.

Figuren 12 bis 16 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel, wie der Einbau des elektronischen Bauelements in einem Laminierungsverfahren zur Herstel- lung des tragbaren Datenträgers vorbereitet wird, indem eine Vertiefung zu vollständig vorgeformt wird.

Figuren 17 bis 22 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel, wie nachträglich das elektronische Bauelement in den tragbaren Datenträger eingebaut wird, wobei auf einen besonderen Schutz eines das Bauelement umgebenden Designs geachtet wird.

Figuren 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einbau eines elektronischen Bauelements 6 in einen tragbaren Datenträger 2 mit einem Heißstempel 8, einem sogenannten Hotstamp oder Implantationsstempel, der hier schräge Kanten hat. Dazu wird in einem ersten Schritt, siehe Figur 1, eine Ausnehmung 4 an einer gewünschten Stelle im Datenträger 2 hergestellt, z.B. gefräst. Anschließend wird in die Ausnehmung 6 ein Klebstoff eingebracht, um das einzubringende elektronische Bauteil 6 dauerhaft mit dem Datenträger 2 zu verbinden. Alternativ kann der Klebstoff auch auf das elektronische Bauteil 6 aufgebracht werden. Bei dem Klebstoff kann es sich um einen hitzeaktivierbaren Klebstoff oder jeden anderen geeigneten Klebstoff handeln. Ferner wird vorteilhafterweis auf Kontakte des elektronischen Bauelements 6 und auf Kontakte in der Ausnehmung 4 ein elektrisch leitf ähiges Verbindungsmittel aufgebracht, um eine gute, elektrische leitende Verbindung zwischen den Kontakten des Bauelements 6 und den Kontakten in der Ausnehmung 4 des Datenträgers 2 herzustellen. Das Bauelement 6 wird mit dem Heißstempel 8 in die Ausnehmung 4 des Datenträgers 2 ge- presst, wobei das Bauelement 6 so tief in den Datenträger 2 gepresst wird, dass der Datenträger 2 angeschmolzen wird und eine Vertiefung 12 im Datenträger 2 entsteht, welche eine geometrische Form des Heißstempels 8 hat. Der Heißstempel 8 hat in diesem Ausführungsbeispiel, siehe Figur 2, schräge Kanten. Wesentlich für die Erfindung ist, dass der Durchmesser des Heiß- stempels 8 größer ist, als der Durchmesser des elektronischen Bauelements 6, damit die Oberfläche des elektronischen Bauelements 6 mit zumindest einem Teil der Vertiefung 12, d.h. der unmittelbaren Umgebung 10 eine ebene Fläche bildet. In Figur 3 ist der fertige Datenträger 2 zu erkennen, wobei die Oberfläche des elektronischen Bauelements 6 mit der unmittelbaren Umgebung 10 in der Vertiefung 12 eine ebene Fläche bildet. Wenn z.B. ein Sensor für einen Fingerabdruck als elektronisches Bauelement 6 verwendet wird, dann kann ein Finger in einer kontinuierlichen Bewegung, ohne z.B. störende Stufen überqueren zu müssen, beginnend an der Oberfläche des Datenträ- gers 2 über eine Schräge der Vertiefung 12 und eine Ebene, die aus der unmittelbaren Umgebung 10 und der Oberfläche des Sensors 6 gebildet wird, bewegt werden und somit der Fingerabdruck störungsfrei eingelesen werden. Figuren 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einbau eines elektronischen Bauelements in einem tragbaren Datenträger mit einem Heißstempel, der runde Kanten hat. Alle anderen Verfahrensschritte oder technischen Merkmale entsprechen den bereits bei den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Verfahrensschritte bzw. Merkmale.

Figuren 7 bis 11 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, wie der Einbau des elektronischen Bauelements 6 in einem Laminierungsverf ahren zur Herstellung des tragbaren Datenträgers 2 vorbereitet wird, indem eine endgültige Vertiefung 12 zu einem gewissen Teil vor geformt wird. Zur Herstellung des Datenträgers 2 wird ein Laminierungsverfahren verwendet, wobei der Datenträger 2 zwischen zwei Laminierblechen 14 und 16 durch Druck und Wärme laminiert wird, d.h. es werden mehrere übereinander liegende Folienschichten durch Druck und Wärme dauerhaft miteinander verbunden, so dass der Datenträger 2 entsteht. Hier weist das Laminierblech 14 eine Struk- tur 18 auf, um eine Vertiefung im Datenträger 2 teilweise herzustellen bzw. diese vorzubereiten und vorzuf ormen. In Figur 8 ist der Datenträger 2 nach der Larninierung mit einer vorbereiteten bzw. vorgeformten Vertiefung 20 dargestellt. Die vorgeformte Vertiefung 20 unterscheidet sich von der endgültigen Vertiefung 12 im Wesentlichen dadurch, dass die vorgeformte Vertiefung 20 nicht so tief im Datenträger 2 angeordnet ist, wie die endgültige Vertiefung 12. Anschließend wird die Ausnehmung 4 hergestellt, z.B. gefräst und das elektronische Bauelement 6 mittels Heißstempel 8 in den Datenträger 2 gepresst. Der Heißstempel 8 stellt dann die endgültige Form der Vertiefung 12 her. Hierbei wird ein bündiger Sitz des elektronischen Bauelements 6 im Datenträger 2 erreicht. Der Vorteil, dass zuerst die vorgeformte Vertiefung 20 und zum Schluß die endgültige Form der Vertiefung 12 hergestellt wird, ist, dass ein gegebenenfalls vorhandenes Design auf dem Datenträger schonender behandelt wird, als wenn nur der Heißstempel 8 die Vertiefung 12 ausbildet.

Figuren 12 bis 16 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel, wie der Einbau des elektronischen Bauelements 6 in einem Laminierungsverfahren zur Herstellung des tragbaren Datenträgers 2 vorbereitet wird, indem eine endgültige Vertiefung 12 vollständig ausgeformt wird. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass eine Struktur 22 auf dem Lairunierblech 14 ausgebildet ist, welche die geometrische Form hat, um die endgültige Form der Vertiefung 12 im Datenträger 2 herzustellen, wie sie sonst durch die geometrische Form des Heißstempels 8 erzeugt wird.

Figuren 17 bis 22 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel, wie nachträglich das elektronische Bauelement 6 in den tragbaren Datenträger 2 eingebaut wird, wobei auf einen besonderen Schutz eines Designs geachtet wird. Vor einer Laminierung von Folien zur Herstellung des Datenträgers 2 wird im Bereich und in der Tiefe der zukünftigen Vertiefung 12 eine Trennschicht 24 angeordnet. Die Trennschicht 24 ist z.B. eine Lackschicht, die z.B. mit Siebdruck aufgebracht wird. Unterhalb der Trennschicht 24 kann z.B. ein De- signdruck angeordnet werden, welcher in der zukünftigen Vertiefung 12 von außen zu erkennen ist. Nach der Laminierung der Folienschichten zur Herstellung des Datenträgers 2 wird eine Trennlinie 26 im Randbereich der zukünftigen Vertiefung 12 gefräst. Die auf der Trennschicht 24 sich befindliche Folienschicht hat nun keinen Halt mehr und kann einfach entfernt werden, z.B. durch Abblasen, siehe insbesondere Figur 19. Die resultierende Oberfläche der Trennschicht 24 ist glatt. Im Falle einer lichtdurchlässigen Trennschicht 24 ist das unter der Trennschicht 24 angeordnete Design von außen sichtbar. Anschließend wird, wie oben bereits beschrieben, eine Ausnehmung 4 in den Datenträger 2 eingebracht, z.B. gefräst. Alle anderen Verfah- rensschritte entsprechen den bereits oben beschriebenen Schritten. Das elektronische Bauelement 6 wird mit dem Heißstempel 8 in den Datenträger 2 gepresst, so dass die Oberfläche des elektronischen Bauelements 6 eine ebene Oberfläche mit der Trennschicht 24 in der unmittelbaren Umgebung 10 bildet.

Bezugszeichenliste

2 tragbarer Datenträger, z.B. eine Chipkarte, Kreditkarte, Führerschein, Versicherungskarte, Personalausweis

4 Ausnehmung

6 elektronisches Bauelement

8 Heißstempel

10 ebene Fläche in der unmittelbaren Umgebung des elektronischen Bau- elements

12 erfindungsgemäße Vertiefung im Datenträger, die sich durch das Einpressen des Heißstempels ergibt

14 Laminierblech mit Struktur zur Herstellung des tragbaren Datenträgers

16 Laminierblech ohne Struktur zur Herstellung des tragbaren Datenträgers

18 Struktur auf Laminierblech 14, um Vertiefung im Datenträger teilweise herzustellen bzw. diese vorzubereiten

20 durch Struktur des Laminierblechs teilweise vorgeformte Vertiefung 22 Struktur auf Laminierblech 14, um Vertiefung im Datenträger vollständig herzustellen

24 Trennschicht, z.B. ein Trennlack, welche im Bereich eines später einzubauenden elektronischen Bauelements angeordnet ist

26 Trennlinie, die gefräst wird im Randbereich der zukünftigen Vertie- hing

Claims

1. Verfahren zum Einbau eines elektronischen Bauelements (6) in einen tragbaren Datenträger (2), dadurch gekennzeichnet, dass

in eine Oberfläche des Datenträgers (2) eine Ausnehmung (4) eingebracht wird,

ein Klebstoff in die Ausnehmung (4) eingebracht wird, um das in die Ausnehmung (4) einzusetzende Bauteil (6) dauerhaft mit dem Datenträger (2) zu verbinden,

anordnen eines elektrisch leitenden Verbindungsmittels auf Kontakten des Bauelements (6) und/ oder Kontakten in der Ausnehmung (4) des Datenträgers (2), um die Kontakte des Bauelements (6) mit den Kontakten des Datenträgers (2) elektrisch leitend zu verbinden,

einsetzen und einpressen des Bauelements (6) in die Ausnehmung (4) mittels eines Heißstempels (8), damit das Bauelement (6) mit dem Datenträger (2) dauerhaft verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heißstempel (8) verwendet wird, der einen größeren Durchmesser als das Bauelement (6) hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heißstempel (8) verwendet wird, dessen Kanten rund oder schräg sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißstempel (8) das Bauelement (6) soweit in den Datenträger (2) presst, dass eine Vertiefung (12) im Datenträger (2) entsteht,

wobei sich eine von außen zugängliche Oberfläche des Bauelements (6) unterhalb der Oberfläche des Datenträgers (2) befindet, wobei die Oberfläche des Bauelements (6) eine Ebene bildet mit einer ebenen Fläche (10) in der unmittelbaren Umgebung des elektronischen Bauelements (6), welche das Bauelement (6) umgibt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (6) nach oder während einer Herstellung des Datenträgers (2) eingebaut wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronisches Bauelement (6) ein Sensor zur Erfassung eines Fingerabdrucks verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) in die Oberfläche des Datenträgers (2) gefräst wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hitzeaktivierbarer Kleber verwendet wird, um das Bauelement (6) dauerhaft mit dem Datenträger (2) zu verbinden.