DE10139382A1

DE10139382A1 - Chipkarte mit integriertem Fingerabdrucksensor

Info

Publication number: DE10139382A1
Application number: DE10139382A
Authority: DE
Inventors: Harald Gundlach; Boris Mayerhofer; Thomas Spoettl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-27
Also published as: WO2003017211A3; WO2003017211A2

Abstract

Ein Halbleiterchip (1) mit einem Fingerabdrucksensor wird in einer solchen Lage innerhalb des Kartenkörpers (2) angeordnet, dass die Belastung des Chips bei einem Verbiegen der Chipkarte innerhalb der gesamten Anordnung aus Karte und Chip so minimiert wird, dass die ausreichene Bruchsicherheit zumindest für die gemäß der ISO-Norm erforderlichen Biegetests erreicht wird. Zu diesem Zweck ist in dem Kartenkörper eine Aussparung (3) vorgesehen, in der der Halbleiterchip, vorzugsweise ohne ein eigenes Gehäuse, in einer geeignet gewählten Tiefe (d) angebracht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einem integrierten Fingerabdrucksensor, der insbesondere zur Personenidentifizierung vorgesehen ist.
Die Verwendung von Chipkarten, d. h. Kreditkarten und dergleichen mit einem eingesetzten Halbleiterchip, wird derzeit üblicherweise durch Eingabe einer PIN abgesichert. Dabei handelt es sich um eine persönliche Identifizierungsnummer, anhand deren festgestellt wird, dass der aktuelle Benutzer berechtigt ist, die Chipkarte zu benutzen. Fingerabdrucksensoren sind geeignet, die Identität und die Nutzungsberechtigung einer Person festzustellen. Ein elektronischer Fingerabdrucksensor lässt sich in einem Halbleiterchip integrieren, der prinzipiell Abmessungen aufweist, die eine Integration des Chips in eine Chipkarte gestatten.
Ein Halbleiterchip, der in einer Chipkarte eingesetzt wird, darf nur Abmessungen aufweisen, die die ISO-Norm für die Chipkarten einhalten (ISO/IEC 7810). Außerdem muss die Chipkarte einen gewissen Grad an Verbiegung tolerieren (gemäß ISO/IEC 10373-1), die der integrierte Chip unversehrt übersteht. Bei Siliziumchips, wie sie für Fingerabdrucksensoren verwendet werden, kann diese ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Verbiegen nicht garantiert werden. Ein Fingerabdrucksensor in Form eines Halbleiterbauelementes ist z. B. auf einem Substrat aus Silizium integriert. Werden derartige mit einem Fingerabdrucksensor versehene Halbleiterchips gebogen, bricht das Substrat. Die Chips werden dadurch unbrauchbar. Es werden daher die Halbleiterchips in steife Gehäuse eingebaut, die allerdings so große Abmessungen aufweisen, dass sie nicht in Chipkarten eingebaut werden können, die der ISO-Norm entsprechen.
In der WO 00/07420, der WO 00/06023, der WO 99/38112 und der DE 199 21 231 sind Anordnungen beschrieben, die die angegebenen Schwierigkeiten nicht oder nur teilweise beseitigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Chipkarte mit integriertem Fingerabdrucksensor anzugeben, die mit ausreichender Bruchsicherheit innerhalb der Abmessungen der ISO- Norm hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit der Chipkarte mit dem Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte wird ein Halbleiterchip mit einem Fingerabdrucksensor in einer solchen Höhe, d. h. Lage, innerhalb des Kartenkörpers gemäß ISO/IEC 7810 angeordnet, dass die Belastung des Chips bei einem Verbiegen der Chipkarte innerhalb der gesamten Anordnung aus Karte und Chip so minimiert wird, dass die ausreichende Bruchsicherheit zumindest für die gemäß der Norm ISO/IEC 10373-1 erforderlichen Biegetests erreicht wird. Zu diesem Zweck ist in dem Kartenkörper in ISO-Abmessungen eine Aussparung vorgesehen, in der der Halbleiterchip, mit oder ohne ein eigenes Gehäuse, angebracht ist. Die Tiefe dieser Aussparung und damit die Position des Halbleiterchips innerhalb der Chipkarte wird so gewählt, dass der Halbleiterchip eine einem Teststandard entsprechende Verbiegung des Kartenkörpers bruchlos übersteht.
Die für den Halbleiterchip innerhalb des Kartenkörpers geeignete Position kann in einer an sich bekannten Weise rechnerisch oder experimentell ermittelt werden. Dabei ist nur zu berücksichtigen, dass erfindungsgemäß die Aussparung auf einer Seite des Kartenkörpers vorhanden ist, so dass bei den üblichen Ausführungsbeispielen der Chipkarte die der Außenseite zugewandte Oberfläche des Halbleiterchips gegenüber der Oberseite der Chipkarte etwas versenkt ist. Der Halbleiterchip ist so etwas in den Kartenkörper vergraben. Insbesondere können auch die Randbereiche des Halbleiterchips von einem Anteil des Kartenkörpers, der üblicherweise aus einem Plastikmaterial hergestellt ist, überragt werden. Eine solche Anordnung ist herstellbar, wenn der Kartenkörper als Laminat hergestellt wird, indem mehrere Schichtanteile übereinander angeordnet und miteinander verpresst werden.
Bei der Ermittlung der Bruchsicherheit der erfindungsgemäßen Chipkarte wird daher berücksichtigt, dass auf einer Seite der gesamten Anordnung aus Kartenkörper und Halbleiterchip eine Aussparung vorhanden ist, die zu einer Unsymmetrie in der Vertikalen bezüglich der Kartenebene führt. Der Chip wird daher im Allgemeinen nicht innerhalb der neutralen Faser des Kartenkörpers angeordnet, sondern etwas in der Vertikalen dazu verschoben.
Der Halbleiterchip mit dem Fingerabdrucksensor wird vorzugsweise schwimmend eingebaut, womit gemeint ist, dass der Halbleiterchip mit seiner dem Kartenkörper zugewandten Unterseite und mit seinen Rändern nicht starr mit dem Kartenkörper verbunden ist. Der Halbleiterchip ist vielmehr innerhalb der Aussparung des Kartenkörpers so angebracht, dass er in der Ebene des Chips bzw. des Kartenkörpers relativ zu dem Kartenkörper verschoben werden kann, wenn der Kartenkörper verbogen wird. Es kann daher von Vorteil sein, wenn der Halbleiterchip nur mit einer Kante oder mit zwei einander gegenüberliegenden Kanten in der Aussparung des Kartenkörpers befestigt wird.
Zum Befestigen des Chips an einem Kartenkörper oder einem Gehäuse sowie gegebenenfalls des Gehäuses an dem Kartenkörper kann vorzugsweise auch eine Klebeschicht verwendet werden, innerhalb deren eine Scherung des Materials möglich ist. Die Klebeschicht kann so eine gewisse Verschiebung zwischen der Oberfläche des Kartenkörpers in der Aussparung und der darauf angeordneten Oberfläche (zum Beispiel der Rückseite) des Halbleiterchips ermöglichen. Wenn der Halbleiterchip oder das den Chip enthaltende Gehäuse in die Aussparung eingeklebt wird, kann es von Vorteil sein, die Abmessungen der Aussparung seitlich etwas größer zu wählen als die Abmessungen des Halbleiterchips, so dass bei einer Verbiegung des Kartenkörpers seitliche Zwischenräume zwischen dem Halbleiterchip und dem Kartenkörper innerhalb der Aussparung eine ansonsten auftretende Verformung des Halbleiterchips oder des Gehäuses verhindern. Der Halbleiterchip hat bei dieser Ausgestaltung daher ausreichend Spiel innerhalb der Aussparung, so dass die in dem Halbleiterchip auftretende Verbiegung geringer ist, als die Verbiegung des harten Körpers. Dieser Effekt kann noch dadurch verbessert werden, dass die in den Kartenkörper eingeklebten Seiten des Halbleiterchips möglichst glatt ausgebildet werden, wozu eine zusätzliche Glättung insbesondere der Chipunterseite vorgenommen werden kann. Damit kann eine Relativverschiebung zwischen dem Halbleiterchip und dem Kartenkörper zusätzlich begünstigt werden.
In den beigefügten Fig. 1 und 2 sind Beispiele der erfindungsgemäßen Chipkarte in einem schematisierten Querschnitt dargestellt.
In der Fig. 1 ist im Querschnitt ein Halbleiterchip 1 mit einem darin integrierten, nicht im Einzelnen dargestellten Fingerabdrucksensor gezeigt, der in einem Kartenkörper 2 innerhalb einer darin befindlichen Aussparung 3 angeordnet ist. Die Oberseite des Halbleiterchips, die insbesondere eine für einen Finger vorgesehene Auflagefläche aufweist, ist um eine Tiefe d von der Oberseite des Kartenkörpers ausgehend in den Kartenkörper hinein nach unten versetzt. Die Ränder 4 des Halbleiterchips 1 sowie die von der Außenseite abgewandte Unterseite 5 können in der beschriebenen Weise so ausgestaltet und angeordnet sein, dass ein Verbiegen des Halbleiterchips möglichst gering gehalten wird, wenn der Kartenkörper 2 aus der Ebene der Chipkarte heraus verbogen wird.
Die Ränder 4 des Halbleiterchips 1 können von den in der Aussparung gebildeten Rändern des Kartenkörpers 2 zumindest geringfügig überragt werden, so dass der Chip sicher in dem Kartenkörper gehalten wird und auch bei einer Verbiegung des Kartenkörpers 2 in einer in Richtung der Aussparung konvexen Form nicht aus der Aussparung herausgedrückt wird. Die Rückseite 5 kann mit einer dünnen Klebeschicht versehen sein, mit der der Halbleiterchip 1 am Boden der Aussparung 3 des Kartenkörpers 2 gehalten wird. Zwischen dem Kartenkörper 2 und den Rändern 4 des Halbleiterchips 1 können auch (in der Figur nicht dargestellt) Zwischenräume vorgesehen sein, die bei einem Verbiegen des Kartenkörpers 2 einen Positionsausgleich des Halbleiterchips 1 durch eine Relativverschiebung des Chips gegenüber dem Kartenkörper ermöglichen. Mit einer solchen Klebstoffschicht ist auch die oben beschriebene schwimmende Anordnung des Chips in dem Kartenkörper erreichbar.
In der Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Halbleiterchip 1 nicht direkt in den Kartenkörper 2 eingesetzt ist, sondern mit einem Gehäuse, das im Wesentlichen einen Rahmen 6 und eine Umhüllung 7, die den Halbleiterchip nicht notwendig vollständig umhüllt, umfasst.
Die Tiefe d, um die die Oberseite des Halbleiterchips gegenüber der Oberseite des Kartenkörpers versenkt ist, kann grundsätzlich beliebig gering sein; insbesondere können die Oberflächen des Halbleiterchips und des Kartenkörpers auch innerhalb derselben Ebene bündig aneinander anschließen. Falls der Halbleiterchip wesentlich dicker gewählt wird als in der Figur dargestellt, kann die Oberseite des Chips auch den Kartenkörper überragen. Im Hinblick auf die vorgegebene Norm handelt es sich dabei aber nicht um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Der Halbleiterchip 1 kann in der Position eingesetzt sein, die in der Figur dargestellt und bezüglich der Mittelfläche des Kartenkörpers unsymmetrisch ist; statt dessen ist es auch möglich, den Halbleiterchip symmetrisch innerhalb des Kartenkörpers anzuordnen. Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte können auch Halbleiterchips mit einer relativ zur Dicke des Kartenkörpers wesentlich größeren Dicke als in der Figur dargestellt verwendet werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es jedoch, sehr dünne Halbleitersubstrate bruchsicher in der Chipkarte zu integrieren.

Claims

1. Chipkarte mit integriertem Fingerabdrucksensor, die umfasst:
einen Halbleiterchip (1) mit einem Fingerabdrucksensor und
einen Kartenkörper (2) in ISO-Abmessungen mit einer Aussparung (3), in der der Halbleiterchip (1) so angebracht ist, dass er eine einem Teststandard entsprechende Verbiegung des Kartenkörpers bruchlos übersteht.

2. Chipkarte nach Anspruch 1, bei der der Halbleiterchip (1) in dem Kartenkörper (2) versenkt angeordnet ist.

3. Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Halbleiterchip (1) so in dem Kartenkörper (2) angebracht ist, dass er bei einer Verbiegung des Kartenkörpers eine zumindest teilweise Verschiebung relativ zu dem Kartenkörper erfährt.

4. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Teststandard ein ISO-Teststandard für Chipkarten ist.