DE10162450B4 - Portable data carrier and method and device for manufacturing - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Herstellung eines tragbaren Datenträgers (1) mit mindestens einem
im Spritzgießprozeß in den
tragbaren Datenträger
integrierten elektronischen Bauelement (2), umfassend die Schritte:
– Einlegen
eines Substrats (9) in eine Spritzgießkavität,
– Positionieren eines elektronischen
Bauelements (2) in die Spritzgießkavität,
– Einspritzen eines ersten
spritzgießfähigen Materials
in die Spritzgießkavität derart,
daß es
an das Substrat (9) angespritzt wird und daß das elektronische Bauelement
(2) zumindest teilweise mit dem ersten spritzgießfähigen Material umgossen wird,
und
– Einspritzen
eines zweiten spritzgießfähigen Materials
in die Spritzgießkavität, welches
von dem ersten spritzgießfähigen Material
verschieden ist, derart, daß es
ebenfalls an das Substrat (9) angespritzt wird.Method for producing a portable data carrier (1) having at least one electronic component (2) integrated into the portable data carrier in the injection molding process, comprising the steps:
Inserting a substrate (9) into an injection molding cavity,
Positioning an electronic component (2) in the injection molding cavity,
- Injection of a first injection-moldable material in the Spritzgießkavität such that it is molded onto the substrate (9) and that the electronic component (2) is at least partially encapsulated with the first injection-moldable material, and
- Injection of a second injection-moldable material in the Spritzgießkavität, which is different from the first injection-moldable material, such that it is also molded onto the substrate (9).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von tragbaren Datenträgern mit mindestens einem im Spritzgießverfahren in die Karte integrierten elektronischen Bauelement, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie einen entsprechend hergestellten Datenträger. Insbesondere betrifft die Erfindung tragbare Datenträger in Gestalt von Chipkarten.The The invention relates to a method for the production of portable data carriers at least one by injection molding integrated in the card electronic component, a device to carry out of the method and a correspondingly produced data carrier. Especially The invention relates to portable data carriers in the form of smart cards.
Kartenkörper von Chipkarten werden entweder im Einlagenaufbau, im Mehrlagenaufbau oder im Spritzgießverfahren hergestellt. In den Kartenkörpern werden Aussparungen freigehalten oder in einem separaten Arbeitsschritt eingebracht, beispielsweise gefräst, um darin anschließend elektronische Bauelemente integrieren zu können. Beim Spritzgießen ist es auch möglich, die elektronischen Bauelemente in die Spritzgießform vorab einzusetzen und beim Spritzen des Kartenkörpers mit zu umspritzen, wodurch sie fest in den Kartenkörper integriert werden. Dieses Verfahren wird auch als "Inmoldtechnik" bezeichnet (Yahya Haghiri, Thomas Tarantino, "Vom Plastik zur Chipkarte", Karl Hanser Verlag). Problemtisch ist dabei insbesondere die Fixierung der Bauelemente in der Spritzgießform, so daß diese während des Spritzgießvorgangs nicht verrutschen.Card body of Chip cards are either in the deposit structure, in multi-layer construction or by injection molding produced. In the card bodies recesses are kept free or in a separate step introduced, for example milled, afterwards to integrate electronic components. When injection molding is it also possible to use the electronic components in the injection mold in advance and the Spraying the card body with overmold, making it firmly integrated into the card body become. This method is also referred to as "inmold technique" (Yahya Haghiri, Thomas Tarantino, "From plastic to chip card", Karl Hanser Verlag). Problematic is in particular the fixation of the components in the injection mold, so that this during the injection molding do not slip.
In
der
Problematisch ist das vorgenannte Verfahren, wenn das zu integrierende Bauelement den hohen Spritzdrücken und/oder -temperaturen zur Herstellung des Kartenkörpers nicht standhält. Als geeignetes Spritzgießmaterial für den Kartenkörper, welches den relevanten ISO-Spezifikationen entspricht, hat sich beispielsweise TiO2 gefülltes ABS erwiesen. Dieses Material wird im Spritzgießverfahren jedoch mit hohen Drücken und bei einer Temperatur von ca. 280 ° C verarbeitet, wofür Chipmodule, Displays, Tastermodule und dergleichen, deren Einsatz in Chipkarten zukünftig zunehmend zu erwarten ist, nicht ausgelegt sind. Darüber hinaus kann es vorkommen, daß das Kartenkörpermaterial zu zähflüssig ist, um damit filigrane Bauelemente zuverlässig zu umgießen.The aforementioned method is problematic if the component to be integrated does not withstand the high injection pressures and / or temperatures for producing the card body. As a suitable injection molding material for the card body, which corresponds to the relevant ISO specifications, for example, TiO 2 filled ABS has been found. However, this material is processed by injection molding at high pressures and at a temperature of about 280 ° C, for which chip modules, displays, styli and the like, their use in smart cards is increasingly expected in the future, are not designed. In addition, it may happen that the card body material is too viscous to reliably enclose filigree components.
In
der
Aus
der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Chipkarten mit im Spritzgießverfahren in die Karte integrierten elektronischen Bauelementen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, bei dem empfindliche Bauelemente zuverlässig und ohne Gefahr der Beschädigung umgossen werden können und welches es darüber hinaus gestattet, die Eigenschaften der Karte flexibel einzustellen.task The present invention is a method for manufacturing from smart cards with injection molding in the card integrated electronic components and a Apparatus for carrying out to propose the method in which sensitive components reliably and without Risk of damage can be poured over and what about it It also allows to flexibly adjust the characteristics of the card.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.These Task is governed by the objects of independent claims solved.
Gegenüber den bekannten Spritzgießtechniken schlägt die vorliegende Erfindung einen "partiellen Spritzguß" vor. Das heißt, die spritzgießtechnische Einbettung der Bauelemente erfolgt getrennt von der Herstellung des Kartenkörpers. Der Kartenkörper kann in beliebiger Weise erzeugt werden, also beispielsweise in einem Spritzgießverfahren unter Verwendung eines Materials, das hohe Drücke und Temperaturen erfordert. Für die spritzgießtechnische Einbettung der elektronischen Bauelemente kann dagegen das jeweils optimal geeignete Material unter idealen Prozeßbedingungen eingespritzt werden, so daß eine Beschädigung der Bauelemente vermieden wird und die Bauelemente optimal ummantelt sind.Compared to the known injection molding techniques beats the present invention a "partial Injection molding. "That is, the spritzgießtechnische Embedding of the components takes place separately from the production of the card body. The card body can be generated in any way, so for example in an injection molding process using a material that requires high pressures and temperatures. For the injection molding embedding the electronic components, however, can optimally each suitable material is injected under ideal process conditions, so that one damage the components is avoided and the components covered optimally are.
Die spritzgießtechnische Einbettung der elektronischen Bauelemente und der davon getrennte Kartenkörperspritzguß lassen sich vorteilhaft in einem gemeinsamen Prozeßablauf integrieren, indem zunächst das elektronische Bauelement in der Spritzgießkavität positioniert wird und dann zwei unterschiedliche Materialien in die Kavität derart eingespritzt werden, daß das eine Material, dessen Eigenschaften für das Umspritzen des elektronischen Bauelements besonders eingestellt sind, das elektronische Bauelement zumindest teilweise umfließt, wohingegen das andere Material den Kartenkörper bildet. Dies kann durch Ineinanderschachteln von mindestens zwei üblichen Gießwerkzeugen erreicht werden, indem mindestens ein erster Angußstutzen nahe dem zu umspritzenden Bauelement und mindestens ein zweiter Angußstutzen entfernt von dem ersten Angußstutzen in eine Spritzgießkavität führen, wobei die Angußstutzen an voneinander unabhängige Materialkanalsysteme angeschlossen sind.The injection molding embedding of the electronic components and the separate card body injection molding can be advantageously integrated in a common process by first the electronic component is positioned in the Spritzgießkavität and then two different materials are injected into the cavity such that a material whose properties for the overmolding of the electronic component are particularly adjusted, the electronic component at least partially flows around, whereas the other material forms the card body. This can be done by nesting min least two usual casting tools can be achieved by at least a first sprue near the component to be encapsulated and at least a second sprue run away from the first sprue in an injection mold cavity, wherein the sprue are connected to independent material channel systems.
In
Fällen,
in denen die Druckverhältnisse
für das
zu integrierende elektronische Bauelement unkritisch sind, brauchen
keine besonderen Maßnahmen
zum Schutz des elektronischen Bauelements während des Einspritz vorgangs
ergriffen zu werden. Die an unterschiedlichen Stellen der Spritzgießkavität eingespritzten
unterschiedlichen Materialien werden dann in einer nicht exakt definierbaren Übergangszone
zusammenfließen
und sich durch Grenzverfließungen
fest miteinander verbinden. Dieses in der Spritzgießtechnik
grundsätzlich
bekannte Verfahren, dessen Verwendung allerdings nicht im Zusammenhang
mit Chipkarten in Erwägung
gezogen wurde, insbesondere nicht zum isolierten Umgießen von elektronischen
Bauelementen, wird auch als Co-Injektion-Verfahren bezeichnet (
Für andere Fälle, in denen das zu integrierende Bauelement hohen Drücken nicht standhält, so daß es im Vergleich zur spritzgießtechnischen Herstellung des Kartenkörpers bei niedrigeren Drücken umspritzt werden muß, sieht eine besondere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Spritzgießkavität durch einen oder mehrere Separatoren, z.B. durch einen geschlossenen Mantel aus dünnem Blech, in ein oder mehrere Gießkammern unterteilt wird, wobei jede Gießkammer jeweils einen oder mehrere eigene Angußstutzen zum Einspritzen von Material besitzt. So ist es möglich, jedes elektronische Bauelement über den oder die individuellen Angußstutzen unter idealen Bedingungen mit dem optimalen Spritzgießmaterial zu umspritzen, während vorzugsweise gleichzeitig oder gegebenenfalls auch zeitversetzt andere Gießkammern der Spritzgießkavität mit anderen Materialien unter anderen Prozeßbedingungen mit Material gefüllt werden. Bei dieser Verfahrensvariante besteht dann keine Gefahr, daß die Bauelemente beim Spritzen des Kartenkörpers verdrängt bzw. verschoben werden. Vielmehr verteilt sich die Schmelze für alle Prozeßabläufe schnell und gleichmäßig, wodurch Fließlinien und andere Vergußfehler vermieden werden.For others Cases, in which the component to be integrated high pressures not withstands so that it in comparison to injection molding technology Production of the card body injected at lower pressures must become, provides a particular embodiment of the invention that the Spritzgießkavität by one or more separators, e.g. through a closed coat from thin Sheet metal, in one or more casting chambers is divided, each casting chamber one or more own sprues each for injecting Owns material. So it is possible every electronic component over the or the individual sprues under ideal conditions with the optimal injection molding material to overmold while preferably simultaneously or optionally also with a time lag Casting chambers the Spritzgießkavität with others Materials under other process conditions with Material filled become. In this process variant there is no danger that the Components are displaced or displaced during spraying of the card body. Rather, the melt spreads quickly for all process flows and evenly, thereby flowlines and avoided other potting errors become.
Ein weiterer besonderer Vorteil der Unterteilung der Spritzgießkavität mittels dünnwandigen Separatoren ergibt sich dadurch, daß die fertige Karte entsprechend segmentiert ist und eine Trennfuge zwischen dem Funktionsbereich mit dem elektrischen Bauelement und den angrenzenden Bereichen der Karte, das können weitere Funktionsbereiche oder ein durch den Kartenkörper gebildeter grafischer Bereich sein, aufweist. Diese Trennfuge bietet einen hervorragenden Schutz der Funktionselemente gegen Biegestreß.One Another particular advantage of the division of Spritzgießkavität means thin Separators results from the fact that the finished card accordingly is segmented and a parting line between the functional area with the electrical component and the adjacent areas of the Card that can additional functional areas or one formed by the card body graphical area. This parting line offers one excellent protection of the functional elements against bending stress.
Während sich die unterschiedlichen Materialkomponenten bei dem zuvor erwähnten Co-Injektion-Verfahren durch Grenzverfließungen in einer Übergangszone fest miteinander verbinden, bedarf es im Falle einer mittels Separaturen unterteilten Spritzgießkavität besonderer Maßnahmen zur Verbindung der aus unterschiedlichen Materialien spritzgegossenen Funk tions- und Kartenkörperbereiche. Erfindungsgemäß wird diese Verbindung dadurch hergestellt, daß die unter unterschiedlichen Prozeßbedingungen in die jeweiligen Gießkammern eingespritzten Materialien auf ein gemeinsames Substrat gespritzt werden, auf dem sie entweder haften oder sich beispielsweise in Aussparungen des Substrats verankern. Dieses Substrat ist vorzugsweise eine Leiterbahnfolie, auf der die Funktionselemente bereits montiert und miteinander elektronisch verbunden sind. Selbstverständlich ist die Leiterbahnfolie mit den darauf montierten elektronischen Bauelementen auch vorteilhaft im Zusammenhang mit dem vorgenannten Co-Injektions-Verfahren einsetzbar.While the different material components in the aforementioned co-injection process by border deluge in a transition zone firmly connect with each other, it requires in the case of one by means of separators subdivided Spritzgießkavität special activities for joining the injection molded from different materials Functioning and card body areas. According to the invention this Compound prepared by that under different process conditions into the respective casting chambers injected materials injected onto a common substrate on which they either adhere or settle in, for example Anchor recesses of the substrate. This substrate is preferably a conductor foil on which the functional elements are already mounted and are connected to each other electronically. Of course it is the conductor foil with the electronic components mounted thereon also advantageous in connection with the aforementioned co-injection method used.
Darüber hinaus können die Separatoren beweglich ausgebildet sein und können aus der Spritzgießkavität teilweise oder vollständig zurückgezogen werden. In diesem Falle werden spezielle Gießkammern der Spritzgießkavität als erstes gefüllt, anschließend werden die diese Gießkammern umgrenzenden Separatoren aus der Kavität zurückgezogen, und schließlich werden die daran angrenzenden Gießkammern mit anderem Kunststoffmaterial gefüllt, welches dann bis zu den bereits gespritzten Segmenten vordringt und sich mit dem dortigen Material verbindet. Das Füllen der Gieß kammern kann auch gleichzeitig erfolgen, wobei die Separatoren unmittelbar nach dem Füllvorgang zurückgezogen werden und zusätzliches Material unter geringem Druck nachströmt, so daß sich die Materialien von aneinander angrenzenden Gießkammern durch Grenzverfließung miteinander verbinden.Furthermore can the separators be designed to be movable and can partially from the Spritzgießkavität or completely be withdrawn. In this case, special casting chambers of the Spritzgießkavität be the first filled, subsequently become the these casting chambers surrounding separators are withdrawn from the cavity, and eventually become the adjacent casting chambers filled with other plastic material, which then up to the already injected segments penetrates and with the local Material connects. The filling the casting chambers can also be done simultaneously, the separators immediately after the filling process withdrawn be and additional Material flows under low pressure, so that the materials of adjacent casting chambers by border flow connect with each other.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist besonders kostengünstig,
da es nicht notwendig ist, die elektronischen Bauelemente vor dem
Einsetzen in die Spritzgießkavität in einen
Harzblock zu gießen, wie
dies in der
Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich auch auf Chipkarten mit laminierten Kartenkörpern und darin eingebrachten Fräskavitäten anwenden. Allerdings ist ein spritzgegossener Kartenkörper insofern zu bevorzugen, als der Kartenkörper Spritzguß mit der spritzgießtechnischen Einbettung der elektronischen Bauelemente in einer gemeinsamen Spritzgießprozeß auf einer einzigen Spritzgießmaschine integrierbar ist.The inventive principle can also be on chip cards with laminated card bodies and incorporated therein Apply milling cavities. Indeed is an injection molded card body far preferable in that the card body injection molding with the injection-molding Embedding of the electronic components in a common injection molding process on a single injection molding machine is integrable.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:following the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings explained. Show:
Die
elektronischen Bauelemente
Nachdem
das Substrat und das elektronische Bauelement in der unteren Spritzgießform
Das
Einspritzen der unterschiedlichen spritzgießfähigen Materialien in die voneinander
getrennten Gießkammern
erfolgt vorzugsweise gleichzeitig, um den Verfahrenszyklus möglichst
kurz zu halten. Dabei verbinden sich die Materialien des Kartenkörpers
Nach
dem Erstarren des Spritzgußsegments
Vorzugsweise
ist der Separator
Im
Falle eines beweglich ausgebildeten Separators
Die
Spritzgußteile
gemäß
In
den
In
- 11
- Chipkartesmart card
- 22
- elektronisches Bauelementelectronic module
- 33
- Kartenkörpercard body
- 44
- Spritzgußsegmentinjection molding segment
- 55
- Trennfugeparting line
- 66
- Separatorseparator
- 77
- obere Spritzgießformupper injection mold
- 88th
- untere Spritzgießformlower injection mold
- 99
- Substrat; Leiterbahnfoliesubstrate; Printed circuit film
- 1010
- Fixiereinrichtung; Niederhalterfixing; Stripper plate
- 1111
- (erste) Angußstutzen(first) cull
- 1212
- (zweite) Angußstutzen(second) cull
- 1313
- Fixiereinrichtung; Vakuumsaugerfixing; vacuum cups
- 1414
- ÜbergangszoneTransition zone
- 1515
- Funktionsbereichfunctional area
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2001
- 2001-12-19 DE DE2001162450 patent/DE10162450B4/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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