DE19710656A1

DE19710656A1 - Chipkarte

Info

Publication number: DE19710656A1
Application number: DE1997110656
Authority: DE
Inventors: Michael Olepp
Original assignee: FD FLEISCHHAUER DATENTRAEGER U
Current assignee: FD FLEISCHHAUER DATENTRAEGER U
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Chipkarte und betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Unter "Chipkarte" ist in erster Linie eine Karte zu ver stehen, die in ihrem Innern - in der Regel von außen un sichtbar - eine berührungslos les- und/oder schreibbare Einrichtung zum Speichern und/oder Verarbeiten von Daten aufweist. Diese umfaßt meist einen Halbleiterchip, der mit einer "Antenne" elektrisch leitend verbunden ist. Durch induktive Ankopplung an eine äußere Sende-/Empfangseinheit dient diese sowohl der Energieversorgung des Halbleiter chips als auch dem Empfang bzw. dem Senden von elektro nisch aufbereiteten Informationen.

Es sind zwei in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbei tende Systeme bekannt:

a) Die bei einer Frequenz von 13,56 MHz arbeitenden Chipkarten benötigen in ihrem Innern eine Antenne, die - bei einer Chipkarte im üblichen Scheckkarten format - mindestens drei in der Ebene der Chipkarte liegende Wicklungen aufweist.
b) Solche bei einer Frequenz von 125 kHz arbeitenden Chipkarten benötigen bei entsprechender Größe minde stens 200 Antennenwicklungen, wodurch der für die Antennenwicklung innerhalb der Chipkarte benötigte Raum gegenüber den erstgenannten erheblich erhöht ist.

Zur Herstellung derartiger Chipkarten sind verschiedene Verfahren bekannt:

Bei einem ersten Verfahren wird die Antennenwicklung durch Ätzen einer auf einer Kunststoffolie aufgebrachten Metall schicht hergestellt. Das Verfahren entspricht im wesentli chen demjenigen zur Platinenherstellung.

Nachteilig ist bei diesem Herstellungsverfahren, daß sich aufgrund der begrenzten zur Verfügung stehenden Fläche und der relativ großen, minimal mit diesem Verfahren erziel baren Breite jeder einzelnen Leiterbahn Antennenwicklungen für den 125 kHz-Bereich nicht herstellen lassen.

Bei einem zweiten, aus der DE 44 10 732 A1 bekannten Ver fahren wird die Antennenwicklung mit Hilfe einer Ultra schallbeaufschlagung in eine Kunststoffolie eingebracht.

Die Anwendung dieses Verfahrens ist bei der Herstellung von im 125 kHz-Bereich arbeitenden Chipkarten wegen des relativ großen Volumens der in die Kunststoffolie einzu bringenden Antennenwicklung problematisch.

Ein drittes Verfahren zur Herstellung einer eine Antennen wicklung aufweisenden Chipkarte ist aus der DE 195 05 245 C1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Antennenwicklung auf eine flexible Trägerfolie aus Kunststoff aufgeklebt und mit dieser zwischen zwei Kunststoffplatten eingeklebt. Die beidseitig der Trägerfolie aufgebrachten Kleberschich ten weisen zusammen eine Klebstoffdicke auf, die minde stens der Stärke der Antennenwicklung entspricht. Die Antennenwicklung soll sich dadurch - gegebenenfalls unter Verwendung der Trägerfolie - derart in den Klebstoff ein drücken, daß die Karte außen eben ist.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren einerseits, daß die Herstellung insbesondere von im 125 kHz-Bereich arbeiten den Chipkarten wegen des bei diesen benötigten hohen Kleb stoffanteils relativ aufwendig ist. So muß eine Blasenbil dung im Klebstoffvolumen und ein "Herausquellen" desselben an den Rändern der Karte verhindert werden. Andererseits hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine über eine lange Benutzungsdauer der Chipkarte zuverlässige Verbindung der einzelnen Komponenten durch eine derartige Verklebung nicht erzielbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Chip karte zu schaffen, welche sich durch eine einfache Her stellbarkeit ausweist und auch bei einer langandauernden Benutzung keine Tendenz zum "Aufklaffen" zeigt. Des weite ren soll die Chipkarte gleichsam für relativ großvolumige Antennenwicklungen, beispielsweise solche im 125 kHz-Be reich arbeitende, als auch für kleinvolumige Antennenwick lungen, wie beispielsweise solche im 13,56 MHz-Bereich arbeitende, geeignet sein.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Chipkarte und - in seinem verfahrensmäßigen Aspekt - durch das in Anspruch 19 wiedergegebene Verfahren zur Herstel lung einer Chipkarte gelöst.

Die erfindungsgemäße Chipkarte umfaßt eine Kernfolie, die einen ausgestanzten Bereich aufweist, in dem die in der Chipkarte unterzubringenden elektronischen Bauteile einge fügt sind. Unter "elektronische Bauteile" sind sämtliche Einrichtungen zu verstehen, die dem Speichern und/oder Verarbeiten von Daten dienen. Die Kernfolie weist vorzugs weise eine Dicke auf, die mindestens derjenigen des dick sten unterzubringenden elektronischen Bauteils entspricht.

Durch diese Maßnahmen können die elektronischen Bauteile von dem ausgestanzten Bereich aufgenommen werden, ohne daß diese über die Oberflächen der Kernfolie überstehen.

In speziellen Fällen kann die Deckfolie eine Aussparung enthalten, damit ein Bauteil auch ein über die Kernfolie überstehendes Bauteil mit in die Deckfolie eingebettet werden kann.

Die Kernfolie ist mit einer Basisfolie verbunden, so daß die ausgestanzten Bereiche der Kernfolie zumindest ein seitig begrenzt sind.

Der Fixierung der elektronischen Bauteile in den ausge stanzten Bereichen der Kernfolie dient ein fluide verar beitbares, verfestigbares Füllmittel, mittels welchem die Freiräume ausgefüllt sind. Die Menge des Füllmittels ist dabei so bemessen, daß mit der von der Basisfolie fort weisenden Fläche der Kernfolie eine ebene Oberfläche ge bildet ist.

Eine derart aufgebaute Chipkarte eignet sich für den Ein bau nahezu beliebig geformter, im wesentlichen flächen hafter elektronischer Bauteile. Dabei ist die Chipkarte einfach in ihrem Aufbau und somit in ihrer Herstellung. Durch den Mehrschichtaufbau weist die Chipkarte die für ihre Handhabung notwendige Flexibilität auf. Da beim Her stellungsprozeß keine unter mechanischer Spannung befind lichen Bauteile verarbeitet werden müssen, ist eine gute Planlage der fertigen Chipkarte gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Chip karte zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus:

a) Es werden zunächst aus einem Kernfolienrohling die für die Unterbringung der elektronischen Bauteile benötigten Bereiche ausgestanzt.
b) Anschließend wird die fertig gestanzte Kernfolie auf der Basisfolie aufgelegt und gegen ein seit liches Verrutschen fixiert.
c) Der verbliebene Freiraum wird mit einem fluiden, verfestigbaren Füllmittel ausgefüllt.
d) Nun werden die elektronischen Bauteile in den ausgestanzten Bereich eingefügt;
e) überschüssiges Füllmittel wird entfernt.
f) Die Kernfolie und die Basisfolie, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus laminierfähigen Thermoplastfolien bestehen, werden unter Einwir kung von Temperatur und Druck miteinander ver bunden.
g) Zeitgleich oder danach wird das Füllmittel ver festigt.

Das Herstellungsverfahren zeichnet sich insbesondere durch seine Einfachheit aus. Aufwendige technische Einrichtun gen, wie Formen, Ultraschallerzeuger oder Ätzvorrichtungen werden nicht benötigt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Chip karte und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 bzw. 20 bis 27 sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Chipkarte in einem Flächenschnitt (Schnitt I-I in Fig. 2) sowie

Fig. 2 - schematisch - den Schichtaufbau der Chipkarte gemäß Fig. 1.

Wenn im folgenden von "oben" bzw. "unten" die Rede ist, so beziehen sich die Angaben auf die in Fig. 2 oben bzw. unten dargestellten Oberflächen der einzelnen Karten schichten bzw. der Chipkarte selbst.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Chipkarte (100) weist das übliche Scheckkartenformat auf. Ihre Gesamtdicke beträgt vorzugs weise 760 µm bis 780 µm.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, umfaßt die dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Chipkarte eine Kernschicht 1, die einen ausgestanzten Bereich 2 (siehe Fig. 1) auf weist. Dieser ist in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen kreisrund ausgestal tet. Er kann jedoch jede gewünschte, von der Form der einzulegenden elektronischen Bauteile abhängige Form auf weisen.

Die Kernfolie 1 trägt auf ihrer Unterseite eine Zwischen folie 3, welche die gesamte untere Oberfläche der Kernfo lie 1, d. h. inklusive den ausgestanzten Bereich 2, über deckt.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Kernfolie 1 ohne Zwischenfolie 3 auf eine Basisfolie 10 aufzubringen. Eine derartige Chipkarte ist in der Zeichnung nicht darge stellt.

Von oben sind in den ausgestanzten Bereich 2 elektronische Bauelemente 4, die aus einer Antennenspule 5 und einem Halbleiterelement 6 bestehen, eingelegt. Der von den elek tronischen Bauelementen 4 umschlossene Bereich ist zu einem wesentlichen Teil von einem Einsatz 7 ausgefüllt, der vorzugsweise aus demselben Material wie die Kernfolie 1 besteht und aus dem ausgestanzten Abschnitt gefertigt ist.

In dem zwischen der Kernfolie 1 und dem Einsatz 7 verblei benden Freiraum 8 ist ein fluide zu verarbeitendes, ver festigtes Füllmittel 9 vorgesehen. Seine Menge ist so bemessen, daß es mit der durch die Oberseite 1' der Kern folie 1 definierten Ebene E abschließt.

Die Kernfolie 1 trägt auf ihrer Oberseite 1' eine weitere Zwischenfolie 3', die in ihrer Beschaffenheit und Dicke der Zwischenfolie 3 entspricht.

Auf den Außenseiten der beiden Zwischenfolien 3, 3' sind eine Basis- und eine Deckfolie 10, 10' auflaminiert, wel che eingefärbt und/oder mit Drucken - beispielsweise Wer begraphiken - versehen sein können.

Auf den Oberflächen der Basis- und der Deckfolie 10, 10' wiederum sind Schutzfolien 11, 11' vorgesehen, welche vorzugsweise aus einem transparenten Material gefertigt sind und zusätzlich noch weitere Funktionselemente wie Magnetstreifen und Unterschriftfeld enthalten können.

Ein den vorbeschriebenen Aufbau aufweisendes Ausführungs beispiel der erfindungsgemäßen Chipkarte weist die folgen den Komponenten auf:

Rein rechnerisch ergibt sich eine Gesamtdicke der so auf gebauten Chipkarte von 800 µm. Durch den im folgenden beschriebenen Vorgang des Laminierens wird jedoch erfah rungsgemäß die gewünschte Dicke von 760 µm bis 780 µm erzielt.

Als Füllmittel 9 findet Plastisol EVC, mittelviskos, als Antennenspule eine bipolar gewickelte Spule "Sibatron" Verwendung.

Die aus den vorgenannten Bestandteilen bestehende Chipkar te wurde nach dem folgenden Verfahren hergestellt:
Sämtliche Folien wurden auf Übermaß zugeschnitten. Die Kernfolie 1 wurde entsprechend der Konturen der einzule genden elektronischen Bauteile 4 ausgestanzt und ein ent sprechend bemessener Einsatz 7 angefertigt. Die Kernfolie 1 wurde zusammen mit dem Einsatz 7 auf der Zwischenfolie 3 fixiert. Der verbleibende Freiraum wurde mit Plastisol EVC aufgefüllt. In den ausgestanzten Bereich 2 wurden die elektronischen Bauteile 4 eingelegt. Auf die Oberfläche 1' der Kernfolie 1 wurde die Zwischenfolie 3' aufgelegt, gegen seitliches Verrutschen fixiert und entlang ihrer Diagonalen eingeschnitten, um so das Entweichen eventuell unter dieser vorhandener Luftblasen zu ermöglichen. Die so vorbereitete Kernfolie wurde auf die bereits aufeinander liegenden Deck- und Schutzfolien 10, 11 aufgelegt und anschließend mit der Deckfolie 10' und der Schutzfolie 11' auf der anderen Seite bedeckt. Der Folienstapel wurde gegen seitliches Verrutschen gesichert und bei einer Tem peratur von 160°C unter 2,2 t Druck für eine Zeit von 6 Minuten aufeinandergepreßt. Unter einem Druck von 30 t wurde der Folienstapel auf eine Temperatur von 11°C abge kühlt.

Anschließend wurde die fertig laminierte Chipkarte auf Scheckkartenformat zugeschnitten.

Die so gefertigte Chipkarte zeichnet sich durch eine nahe zu exakte Planlage, eine mechanische Belastbarkeit sowie ein Betriebstemperaturintervall aus, die den Anforderungen gemäß DIN 150 10536 genügen.

Für die Herstellung der vorbeschriebenen Chipkarte fanden ausschließlich laminierfähige PVC-Folien Verwendung. Diese sind preiswert in der Herstellung und auch bei relativ niedrigen Temperaturen, die nicht die Gefahr der Beschädi gung der elektronischen Bauteile mit sich bringen, ver arbeitbar.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, in entsprechender Weise Chipkarten aus Polycarbonat- (PC) oder ABS-PC-Folien her zustellen. Derartig hergestellte Chipkarten zeichnen sich durch eine höhere Temperaturbeständigkeit aus und sind daher insbesondere für den Einsatz in Regionen geeignet, in denen höhere Temperaturen herrschen. Der Aufbau und die Herstellung erfolgen in entsprechender Weise, lediglich für den Laminierungsvorgang sind höhere Temperaturen und möglicherweise ein anderer Druck auszuüben.

Claims

1. Chipkarte (100)
mit mindestens einem elektronischen Bauteil (4),
mit einer Basisfolie (10),
mit einer mit der Basisfolie (10) verbundenen Kernfo lie (1), die mindestens einen ausgestanzten Bereich (2) aufweist, in den das mindestens eine elektroni sche Bauteil (4) eingefügt ist,
und mit einem fluide verarbeitbaren, verfestigten, in dem mindestens einen ausgestanzten Bereich (2) vor gesehenen Füllmittel (9), in das das mindestens eine elektronische Bauteil (4) eingebettet ist.

2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernfolie (1) eine Dicke aufweist, die minde stens derjenigen des mindestens einen elektronischen Bauteils (4) entspricht.

3. Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Deckfolie (10') vorgesehen ist, die die Kernfolie (1) auf der der Basisfolie (10) gegenüberliegenden Seite (1') zumindest im wesentli chen überdeckt.

4. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie (10) und/oder die Deckfolie (10') bedruckbar sind.

5. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis- und der Kern folie und/oder der Kern- und der Deckfolie Zwischen folien (3, 3') angeordnet sind.

6. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf der Basis- und/oder Deckfolie Schutzfolien (11, 11') vorgesehen sind.

7. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Folien aus laminierfähigen Thermoplastfolien besteht.

8. Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastfolien Polyvinylchlorid (PVC) umfassen.

9. Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastfolien Polycarbonate (PC) umfas sen.

10. Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplaste ABS-Polycarbonate umfassen.

11. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel (9) ein Plastisol ist.

12. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernfolie (1) eine Dicke im Bereich von 100 µm bis 500 µm, vorzugsweise von 300 µm aufweist.

13. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie (10) eine Dicke im Bereich von 100 µm bis 600 µm, vorzugsweise von 150 µm aufweist.

14. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolie (10') eine Dicke im Bereich von 100 µm bis 600 µm, vorzugsweise von 150 µm aufweist.

15. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenfolie (3, 3') eine Dicke im Bereich von 10 µm bis 70 µm, vorzugsweise von 40 µm aufweist.

16. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie (11, 11') eine Dicke im Bereich von 50 µm bis 150 µm, vorzugsweise von 100 µm aufweist.

17. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte eine Dicke im Be reich von 600 µm bis 1000 µm, vorzugsweise von 780 µm aufweist.

18. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine elektronische Bauteil (4) eine Antennenspule (5) von mindestens 200 Wicklungen umfaßt.

19. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine elektronische Bauteil (4) eine Antennenspule (5) von mindestens vier Wicklungen umfaßt.

20. Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die Folien aus lami nierfähigen Thermoplastfolien bestehen, gekennzeich net durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Aus einem Kernfolienrohling wird mindestens ein Bereich (2) ausgestanzt;
b) die gestanzte Kernfolie (1) wird auf eine Basis folie (10) aufgelegt und fixiert;
c) der in dem ausgestanzten Bereich (2) verbliebene Freiraum (8) wird mit fluidem, verfestigbarem Füllmittel ausgefüllt;
d) es wird mindestens ein elektronisches Bauteil (4) in den mindestens einen ausgestanzten Be reich (2) eingefügt;
e) überschüssiges Füllmittel wird entfernt;
f) die Kernfolie (1) und die Basisfolie (10) werden unter Einwirkung von Temperatur und Druck mit einander verbunden;
g) zeitgleich oder danach wird das Füllmittel (9) verfestigt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kernfolie (1) und der Basisfolie (10) eine laminierfähige Zwischenfolie (3, 3') einge legt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn zeichnet, daß auf die Kernfolie (1) eine Deckfolie (10') auflaminiert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Deckfolie (10') und der Kernfolie (1) eine laminierfähige Zwischenfolie (3') eingelegt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenfolie (3, 3') nach dem Auflegen mindestens ein Einschnitt eingebracht wird.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, da durch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Basisfolie (10) und/oder auf der Außenseite der Deck folie (10') Schutzfolien (11, 11') auflaminiert wer den.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, da durch gekennzeichnet, daß die Folien aufeinanderge legt werden und der Laminierungsvorgang zusammen mit dem Verfestigungsvorgang unter Einwirkung von Tempe ratur und Druck erfolgt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien im Überformat aufein andergelegt werden und nach dem Laminieren die Chip karte (100) auf die gewünschte Größe geschnitten wird.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien aus Mehrfachnutzen bestehen und daß nach dem Laminieren die Chipkarte (100) ausgestanzt wird.