DE102011056329A1 - Smart card module of smart card e.g. payment card, has chip external coil and chip external capacitor that are arranged to form a module arrangement which produces resonant frequency corresponding to operating frequency - Google Patents

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Abstract

The smart card module (100) has a chip (102) which is arranged and operated at an operating frequency, a chip external coil (104) and a chip external capacitor. The chip external coil and chip external capacitor are arranged to form a module arrangement which produces resonant frequency corresponding to operating frequency. The chip and chip external coil are arranged on same side of the support (112). An independent claim is included for a smart card.

Description

Chipkartenmodule stellen einen wesentlichen Bestandteil von Chipkarten (auch Smartcards genannt) dar, welche heutzutage sehr weit verbreitet sind, beispielsweise in Form von jeglichen Zahlungsmittelkarten oder Identifikationskarten, wobei wesentliche Merkmale von Chipkarten beispielsweise in der ISO/IEC 7810 Norm und der ISO/IEC 7816 Norm festlegt sind.Chip card modules are an integral part of smart cards (also called smart cards), which are very widespread nowadays, for example in the form of any payment cards or identification cards, wherein essential features of smart cards, for example in the ISO / IEC 7810 Norm and the ISO / IEC 7816 Standard are defined.

Bei kontaktbehafteten Chipkarten weist das Chipkartenmodul einen Chip auf, also einen integrierten Schaltkreis, welcher Logik- sowie Speicherschaltkreise (oder -blöcke) enthalten kann und damit den Funktionsumfang der Chipkarte bestimmt. Bei den kontaktbehafteten Chipkarten erfolgt die Kommunikation mit dem Chipkartenmodul einer Chipkarte mittels eines Lesegerätes, wobei dazu die Chipkarte in elektrischen Kontakt mit der Schnittstelle des Lesegerätes gebracht werden muss. Dieses kann als Nachteil gesehen werden, da die Chipkarte bei Gebrauch vereinzelt werden muss und dann in ein entsprechendes Lesegerät eingeführt werden muss.In the case of contact-type chip cards, the chip card module has a chip, that is to say an integrated circuit which can contain logic and memory circuits (or blocks) and thus determines the functional scope of the chip card. In the case of the contact-type chip cards, the communication with the chip card module of a chip card takes place by means of a reading device, for which purpose the chip card must be brought into electrical contact with the interface of the reading device. This can be seen as a disadvantage, since the smart card must be isolated in use and then has to be inserted into a corresponding reader.

Um den Benutzungskomfort zu erhöhen, kann eine Chipkarte zusätzlich zu der kontaktbasierten Kommunikationsschnittstelle mit einer kontaktlosen Kommunikationsschnittstelle ausgestattet werden, so dass der Chip sowohl mittels der kontaktbasierten wie auch mittels der kontaktlosen Schnittstelle mit einem Lesegerät kommunizieren kann, wobei die kontaktlose Kommunikationsschnittstelle mittels einer Chipkartenantenne realisiert werden kann, beispielsweise in Form einer Spule. Dadurch kann die Chipkarte beispielsweise während ihrer Benutzung im Portemonnaie verbleiben und muss nicht vorher vereinzelt und in ein Lesegerät eingeführt werden. Eine Chipkarte mit einer kontaktbehafteten und einer kontaktlosen Schnittstelle wird auch als Dual Interface Card (Zwei-Schnittstellen-Karte) bezeichnet. Eine Dual Interface Chipkarte kann ein Chipkartenmodul aufweisen, welches einen Chip und eine darauf angeordnete Chipkartenantenne (in diesem Fall auch als Chipkartenmodulantenne bezeichnet) in Form einer Leiterbahnwindungen aufweisenden Spule aufweisen kann, welche die Funktion einer Antenne übernimmt und die kontaktlose Kommunikation ermöglicht. Die gemeinsame Anordnung der Spule und des Chips auf einem Chipkartenmodul wird auch als CoM (Coil an Module – Spule auf Modul) bezeichnet. Alternativ kann eine großformatige Chipkartenantenne in der Chipkarte bereitgestellt werden, welche sich prinzipiell auf dem ganzen Bereich der Chipkarte erstrecken kann und mit dem Chip bzw. dem Chipkartenmodul galvanisch verbunden ist. Die Verschaltung des Chips und der Spule als Chipkartenmodulantenne auf dem Chipkartenmodul einer Chipkarte, beispielsweise einer Dual Interface Chipkarte, stellt einen Resonanzschaltkreis dar, welcher eigenständig betrieben werden kann. Um die Leistungsfähigkeit der kontaktlosen Kommunikation zu verbessern, kann zusätzlich eine Verstärker-Antenne (auch Booster-Antenne genannt) in eine Chipkarte eingebaut werden und mit dem Chipkartenmodul bzw. der auf dem Chipkartenmodul angeordneten Chipkartenmodulantenne induktiv gekoppelt werden. Ebenfalls kann eine solche Booster-Antenne mit dem CoM einer reinen Kontaktlos-Chipkarte zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit der kontaktlosen Kommunikation induktiv gekoppelt werden.In order to increase the ease of use, a smart card may be provided in addition to the contact-based communication interface with a contactless communication interface, so that the chip can communicate with both a read-based and a contactless interface with a reader, the contactless communication interface being realized by means of a smart card antenna can, for example in the form of a coil. As a result, for example, the chip card can remain in the wallet during its use and does not have to be separated in advance and inserted into a reading device. A smart card with a contact and a contactless interface is also referred to as a dual interface card. A dual interface chip card can have a chip card module, which can have a chip and a chip card antenna arranged thereon (in this case also referred to as chip card module antenna) in the form of a coil having coil turns, which performs the function of an antenna and enables contactless communication. The common arrangement of the coil and the chip on a smart card module is also referred to as CoM (coil to module - coil on module). Alternatively, a large-format chip card antenna can be provided in the chip card, which in principle can extend over the entire area of the chip card and is galvanically connected to the chip or the chip card module. The interconnection of the chip and the coil as chip card module antenna on the chip card module of a chip card, for example a dual interface chip card, represents a resonance circuit which can be operated independently. In order to improve the performance of the contactless communication, an amplifier antenna (also called booster antenna) can additionally be installed in a chip card and inductively coupled to the chip card module or the chip card module antenna arranged on the chip card module. Also, such a booster antenna can be inductively coupled with the CoM of a pure contactless smart card to improve the performance of contactless communication.

Gegenwärtig sind Chipkartenmodule mit darauf angeordneten Chipkartenmodulantennen auf dem Markt vorhanden, deren Resonanzfrequenz, d. h. die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises aus Chip und Spule, nicht auf die Betriebsfrequenz des Chips gestimmt werden kann, die beispielsweise gemäß der ISO/IEC 14443 Norm bei 13,56 MHz liegen kann, was einer der Frequenzen des RFID(radiofrequency identification – Radiofrequenz-Identifikation)-Standards im Kurzwellenbereich entspricht. Dieser Umstand liegt in dem zur Fertigung der Chipkartenmodule verwendeten Herstellungsverfahren begründet, mit welchem es beispielsweise nicht möglich ist, entsprechend kleine Strukturen auf dem Chipkartenmodul herzustellen. Diese wären erforderlich, um entsprechend dimensionierte Kapazitäten oder Induktivitäten herzustellen, so dass eine Abstimmung der Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises auf beispielsweise 13,56 MHz ermöglicht würde. Alternativ könnte zu der Eigenkapazität des Chips auf dem Chipkartenmodul eine zusätzliche Kapazität bereitgestellt werden, um beispielsweise die Gesamtkapazität des Chipkartenmoduls zu erhöhen. Diese Alternative kann jedoch mit Zusatzkosten sowie einer vergrößerten Bauteilhöhe des Chipkartenmoduls bzw. einem vergrößerten Flächenbedarf verbunden sein.At present, chip card modules with chip card module antennas arranged thereon are available on the market whose resonant frequency, ie the resonant frequency of the chip and coil resonant circuit, can not be tuned to the operating frequency of the chip, which, for example, according to ISO / IEC 14443 13.56 MHz standard, which corresponds to one of the frequencies of the radio frequency identification (RFID) standard in the shortwave range. This fact is due to the manufacturing process used for the production of the chip card modules, with which it is not possible, for example, to produce correspondingly small structures on the chip card module. These would be required to produce appropriately sized capacitances or inductances so that tuning the resonant frequency of the resonant circuit to, for example, 13.56 MHz would be possible. Alternatively, an additional capacity could be added to the self-capacitance of the chip on the smart card module to increase, for example, the total capacity of the smart card module. However, this alternative can be associated with additional costs and an increased component height of the chip card module or an increased space requirement.

Bisher sind keine Chipkartenmodule bekannt, deren Resonanzfrequenz auf die Betriebsfrequenz eingestellt ist. Das hat zur Folge, dass ihre Leistungsfähigkeit im selbstständigen Betrieb, beispielsweise vor Einsetzen in entsprechende Chipkartenkörper, stark gemindert ist.So far, no smart card modules are known whose resonance frequency is set to the operating frequency. This has the consequence that their performance in standalone operation, for example, before insertion into corresponding chip card body, is greatly reduced.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Chipkartenmodul bereitgestellt, welches einen Chip, welcher eingerichtet sein kann bei einer Betriebsfrequenz betrieben zu werden, und eine chipexterne Spule und/oder eine chipexterne Kapazität aufweisen kann, wobei der Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität derart eingerichtet sein können, dass sie eine Anordnung bilden, welche eine Resonanzfrequenz aufweisen kann, welche im Wesentlichen der Betriebsfrequenz entspricht.In various embodiments, a smart card module is provided which may include a chip that may be configured to operate at an operating frequency, and an off-chip and / or off-chip capacitor, where the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitor may be such may be configured to form an arrangement which may have a resonant frequency substantially equal to the operating frequency.

Das Chipkartenmodul kann so eingerichtet sein, dass es in Chipkarten eingebettet werden kann, welche einem Standard genügen, beispielsweise dem ISO/IEC 7810 Standard und/oder dem ISO/IEC 7816 Standard. Das Chipkartenmodul kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zusätzlich zu dem Chip, welcher einen integrierten Schaltkreis aufweist, und der chipexternen Spule und/oder der chipexterne Kapazität weitere elektronische Bauelemente aufweisen. Bei der chipexternen Spule und/oder der chipexternen Kapazität kann es sich um elektronische Bauteile handeln, welche nicht im Chip vorliegen oder nicht durch den Chip bereitgestellt werden, d. h. bereits vor Bereitstellen des Chips auf dem Chipkartenmodulträger vorhanden sein können oder erst nachträglich bereitgestellt werden. Durch das Bereitstellen der chipexternen Spule und/oder der chipexternen Kapazität kann der Resonanzschaltkreis des Chipkartenmoduls in Abhängigkeit von den Parametern des Chips, etwa der Eigenkapazität des Chips, auf die Betriebsfrequenz des Chips eingestellt werden, welche beispielsweise einer standardisierten Frequenz des zur kontaktlosen Kommunikation verwendeten elektromagnetischen Feldes entsprechen kann. Das Chipkartenmodul kann eine übliche Größe aufweisen, welche beispielsweise die Anforderungen bezüglich der Kontaktflächen bzw. Kontaktfelder entsprechend der Norm ISO/IEC 7816-2 erfüllt. Bei der chipexternen Spule kann es sich beispielsweise um eine Anordnung von Leiterbahnwindungen handeln, welche in ihrer Gesamtheit eine Flachspule ausbilden, wobei die Form der einzelnen Windungen kreisförmig, oval, polygonal mit oder ohne abgerundete Ecken sein kann. Die eben genanten Formen stellen nur beispielhafte Formen dar, so dass die Form der Windungen der chipexternen Spule andere geometrische Verläufe aufweisen kann, welche beispielsweise an Platzbedarf und die Anordnung anderer elektrischer Bauteile in der Umgebung der chipexternen Spule angepasst werden kann. The chip card module can be set up so that it can be embedded in chip cards which meet a standard, for example the ISO / IEC 7810 Standard and / or the ISO / IEC 7816 Default. The smart card module may have further electronic components in addition to the chip, which has an integrated circuit, and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance, according to various embodiments. The off-chip coil and / or the off-chip capacitance may be electronic components that are not present in the chip or that are not provided by the chip, ie that may already be present on the chip card module carrier before the chip is made available or only subsequently provided. By providing the off-chip coil and / or the off-chip capacitance, the resonant circuit of the smart card module can be set to the operating frequency of the chip depending on the parameters of the chip, such as the chip's own capacitance, such as a standardized frequency of the electromagnetic used for contactless communication Field can correspond. The chip card module may have a customary size, which, for example, the requirements with respect to the contact surfaces or contact fields according to the standard ISO / IEC 7816-2 Fulfills. For example, the off-chip coil may be an array of trace turns that form a flat coil in its entirety, where the shape of the individual turns may be circular, oval, polygonal with or without rounded corners. The above-mentioned forms represent only exemplary shapes, so that the shape of the turns of the off-chip coil can have other geometrical courses, which can be adapted for example to space requirements and the arrangement of other electrical components in the environment of the off-chip coil.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können der Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität derart eingerichtet sein, dass sie eine Anordnung bilden, welche eine Resonanzfrequenz aufweist, welche bei 13,56 MHz liegt. Diese Frequenz entspricht einer der Übertragungsfrequenzen des RFID-Standards gemäß den Standards ISO/IEC°14443 oder ISO/IEC 18000-3 . Hierbei sollen übliche Bauteiltoleranzen berücksichtigt werden, so dass die Resonanzfrequenz als der Betriebsfrequenz entsprechend angesehen werden soll, wenn die Betriebsfrequenz von der tatsächlich ermittelten Resonanzfrequenz der Anordnung um beispielsweise 10% abweicht. Alternativ können die Werte des Chips und der chipexternen Spule und/oder der chipexternen Kapazität derart eingerichtet sein, dass die Resonanzfrequenz der Anordnung auf einer anderen, der Betriebsfrequenz des Chips entsprechenden Betriebsfrequenz liegt. Beispielsweise können die Parameter der chipexternen Spule und/oder der chipexternen Kapazität derart eingerichtet sein, dass im Zusammenspiel mit dem Chip eine zweckmäßige Resonanzfrequenz der Anordnung eingestellt werden kann, welche einer beispielsweise durch einen anderen Betriebsstandard festgelegten Betriebsfrequenz entsprechen kann.According to various embodiments, the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance may be configured to form an array having a resonant frequency which is at 13.56 MHz. This frequency corresponds to one of the transmission frequencies of the RFID standard according to the standards ISO / IEC 14443 ° or ISO / IEC 18000-3 , In this case, usual component tolerances are to be taken into account so that the resonance frequency is to be regarded as corresponding to the operating frequency if the operating frequency deviates from the actually determined resonance frequency of the arrangement by, for example, 10%. Alternatively, the values of the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance may be set such that the resonant frequency of the device is at a different operating frequency corresponding to the operating frequency of the chip. For example, the parameters of the off-chip coil and / or the off-chip capacitance can be set up in such a way that, in interaction with the chip, a suitable resonant frequency of the arrangement can be set which can correspond to an operating frequency determined, for example, by another operating standard.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweisen, wobei die chipexterne Spule mindestens acht Spulenwicklungen aufweisen kann. Beispielsweise kann die chipexterne Spule neun, zehn, elf, zwölf oder mehr Windungen aufweisen. Die Induktivität der chipexternen Spule kann unter anderem mittels der Anzahl der Spulenwicklungen bzw. Spulenwindungen eingestellt werden und kann so gewählt werden, dass im Zusammenspiel mit der chipexternen Kapazität und dem Chip die gewünschte Resonanzfrequenz, welche der Betriebsfrequenz des Chips entsprechen kann, eingestellt werden kann. Die Spulenwindungen können aus Materialien wie Ag, Al, Cu, Au oder Legierungen daraus gefertigt sein. Die Windungen der Spule können sich über einen Bereich erstrecken, welcher beispielsweise im Wesentlichen dem Bereich entspricht, welcher von Chipkartenkontakten des Chipkartenmoduls zur kontaktbehafteten Kommunikation eingenommen wird. Dabei können die Spulenwindungen um den Chip angeordnet sein und die Spule kann in einem Bereich, welcher der üblichen Chipkartenmodulgröße entspricht, angeordnet sein. Alternativ können sich aber auch die Spulenwindungen über einen Bereich hinaus erstrecken, welcher größer ist als der Bereich, welcher im Wesentlichen von Chipkartenkontakten des Chipkartenmoduls zur kontaktbehafteten Kommunikation eingenommen wird. Anders gesprochen kann sich die Spule in Bereiche einer Chipkarte erstrecken, welche beispielsweise gemäß ISO/IEC 7810 Norm frei verfügbar sind, so dass das Chipkartenmodul eine Größe aufweisen kann, welche über die übliche Größe hinausgeht.According to various embodiments, the chip card module may have the off-chip coil, wherein the off-chip coil may have at least eight coil windings. For example, the off-chip coil may have nine, ten, eleven, twelve or more turns. The inductance of the off-chip coil can be adjusted inter alia by means of the number of coil windings or coil turns and can be selected so that in conjunction with the off-chip capacitance and the chip, the desired resonant frequency, which may correspond to the operating frequency of the chip can be adjusted. The coil turns may be made of materials such as Ag, Al, Cu, Au or alloys thereof. The turns of the coil can extend over a region which, for example, essentially corresponds to the region which is occupied by chip card contacts of the chip card module for contact-type communication. In this case, the coil turns can be arranged around the chip and the coil can be arranged in a region which corresponds to the usual chip card module size. Alternatively, however, the coil windings may also extend beyond an area which is greater than the area which is essentially occupied by chip card contacts of the chip card module for contact-type communication. In other words, the coil may extend into areas of a chip card which, for example, according to ISO / IEC 7810 Norm are freely available, so that the smart card module can have a size that exceeds the usual size.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweisen, wobei die chipexterne Spule eine Wicklungs- bzw. Windungsleitungsbreite von mindestens 40 μm aufweisen kann, welche beispielsweise etwa 60 μm, etwa 80 μm oder etwa 100 μm oder etwa bis zu 200 μm betragen kann. Dabei können die Spulenwindungen in einem Abstand von ungefähr 60 μm bis ungefähr 150 μm voneinander angeordnet sein.According to various embodiments, the chip card module may have the off-chip coil, wherein the off-chip coil may have a winding or Windungsleitungsbreite of at least 40 microns, which may be for example about 60 microns, about 80 microns or about 100 microns or about up to 200 microns. In this case, the coil turns can be arranged at a distance of about 60 microns to about 150 microns apart.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul ferner einen Träger aufweisen, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweist und wobei der Chip und die chipexterne Spule auf derselben Seite des Trägers angeordnet sein können. Der Träger kann ein elektrisch isolierendes Material aufweisen, beispielsweise einen Kunststoff oder ein Kunststofflaminat, und als Folie oder dünne Materialschicht vorliegen. Der einzelne Träger eines Chipkartenmoduls kann durch Vereinzelung aus einem Endlosgurt gebildet werden. Der Träger kann eine Abmessung aufweisen, welche der Abmessung einer Fräsung in einem Chipkartenkörper entspricht, so dass das Chipkartenmodul passend in den Chipkartenkörper eingesetzt werden kann. Unter einem Chipkartenkörper soll in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine übliche Chipkarte verstanden werden, welche beispielsweise der ISO/IEC 7810 Norm oder der ISO/IEC 7816 Norm entsprechen kann und noch nicht mit einem Chipkartenmodul verbunden bzw. bestückt ist. Der Träger kann beispielsweise eine standardisierte Größe aufweisen, welche der üblichen Chipkartenmodulgröße entspricht. Die chipexterne Spule kann auf einer Fläche angeordnet sein bzw. sich über diese erstrecken, welche im Wesentlichen quadratische oder rechteckige Form hat. Der Chip und die chipexterne Spule können auf der Rückseite des Trägers angeordnet sein, d. h. auf der Seite, welche einem Chipkartenkörper zugewandt ist, wenn das Chipkartenmodul in einen Chipkartenkörper eingesetzt ist. Beispielsweise kann der Chip von den Windungen der chipexternen Spule umgeben sein.According to various embodiments, the smart card module may further comprise a carrier, wherein the smart card module has the off-chip coil and wherein the chip and the off-chip coil may be arranged on the same side of the carrier. The wearer can having electrically insulating material, for example a plastic or a plastic laminate, and be present as a film or thin layer of material. The individual carrier of a chip card module can be formed by singulation from an endless belt. The carrier may have a dimension which corresponds to the dimension of a milling in a chip card body, so that the chip card module can be suitably inserted into the chip card body. Under a smart card body is to be understood in various embodiments, a conventional smart card, which, for example, the ISO / IEC 7810 Standard or the ISO / IEC 7816 Standard and not yet connected to a chip card module or equipped. The carrier may for example have a standardized size, which corresponds to the usual chip card module size. The off-chip coil may be disposed on or extend over a surface that is substantially square or rectangular in shape. The chip and the chip-external coil can be arranged on the back side of the carrier, ie on the side which faces a chip card body, when the chip card module is inserted into a chip card body. For example, the chip may be surrounded by the turns of the off-chip coil.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul ferner Chipkartenkontakte aufweisen, welche eingerichtet sind, eine kontaktbasierte Chipkartenschnittstelle bereitzustellen. Die Chipkartenkontakte können ein Kontaktfeld ausbilden, welches der ISO/IEC 7816 Norm entspricht. Das Kontaktfeld kann sechs oder acht einzelne Chipkartenkontakte aufweisen, welche übliche leitfähige Materialien aufweisen können. Der Chip kann Kontaktierungsflächen aufweisen, welche mittels Durchführungen, welche durch den Träger verlaufen mit entsprechenden Chipkartenkontakten verbunden sind, so dass eine kontaktbasierte Kommunikation zwischen dem Chip und einem Lesegerät erfolgen kann. Die Seite des Trägers, auf welcher die Chipkartenkontakte angeordnet sind, wird im Folgenden als Vorderseite des Trägers bzw. des Chipkartenmoduls bezeichnet, wobei die der Vorderseite gegenüberliegende Seite des Trägers, auf der beispielsweise der Chip angeordnet sein kann, als Rückseite des Trägers bzw. des Chipkartenmoduls bezeichnet wird.According to various embodiments, the smart card module may further comprise smart card contacts configured to provide a contact-based smart card interface. The chip card contacts can form a contact field, which is the ISO / IEC 7816 Norm corresponds. The contact pad may have six or eight individual smart card contacts, which may include common conductive materials. The chip may have contacting surfaces, which are connected by means of feedthroughs, which run through the carrier with corresponding chip card contacts, so that a contact-based communication between the chip and a reading device can take place. The side of the carrier on which the chip card contacts are arranged is referred to below as the front side of the carrier or of the chip card module, wherein the front side of the opposite side of the carrier on which, for example, the chip can be arranged as the back of the carrier or the Chip card module is called.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul ferner einen Träger aufweisen, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweisen kann, wobei die Chipkartenkontakte auf einer ersten Seite des Trägers angeordnet sein können und wobei die chipexterne Spule auf einer zweiten Seite des Trägers angeordnet ist, wobei die erste Seite des Trägers der zweiten Seite des Trägers gegenüberliegt. Anders ausgedrückt können die Spulenwindungen auf der Rückseite des Trägers angeordnet sein, welche nach Einsetzen des Chipkartenmoduls in einen Chipkartenkörper von außen nicht sichtbar ist, während die Chipkartenkontakte auf der Vorderseite des Trägers angeordnet sind, welche nach Einsetzen des Chipkartenmoduls in einen Chipkartenkörper freiliegt.According to various embodiments, the smart card module may further include a carrier, wherein the smart card module may comprise the off-chip coil, wherein the smart card contacts may be disposed on a first side of the carrier and wherein the off-chip coil is disposed on a second side of the carrier, the first side the carrier of the second side of the carrier is opposite. In other words, the coil windings can be arranged on the rear side of the carrier, which is not visible from the outside after insertion of the chip card module into a chip card body, while the chip card contacts are arranged on the front side of the carrier, which is exposed after insertion of the chip card module into a chip card body.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul ferner einen Träger aufweisen, wobei das Chipkartenmodul eine chipexterne Kapazität aufweist, welche auf dem Träger angeordnet ist. Bei der chipexternen. Kapazität kann es sich beispielsweise um eine Kapazität im SMD-Format handeln, welche auf der Rückseite des Trägers angeordnet sein kann und mit der Resonanzschaltkreisanordnung verbunden sein kann.According to various embodiments, the smart card module may further comprise a carrier, wherein the smart card module has an off-chip capacity, which is arranged on the carrier. In the off-chip. Capacitance may be, for example, a capacitance in SMD format, which may be located on the back side of the carrier and may be connected to the resonant circuit arrangement.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul ferner einen Träger aufweisen, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Kapazität aufweist, welche zumindest teilweise auf derselben Seite des Trägers angeordnet sein kann wie die Chipkartenkontakte. Bei der chipexternen Kapazität kann es sich beispielsweise um eine Struktur handeln, welche einem Plattenkondensator ähnelt, wobei der Träger als Trennschicht zwischen einer leitfähigen Struktur auf der Vorderseite des Trägers und einer leitfähigen Struktur auf der Rückseite des Trägers fungieren kann. Anders ausgedrückt kann die chipexterne Kapazität im Wesentlichen zwei Elektroden aufweisen, wobei je eine Elektrode auf je einer Seite des Trägers angeordnet ist, wobei die beiden Elektroden im Wesentlichen übereinander angeordnet sein können. Dabei können die Elektroden beispielsweise eine Plattenform oder eine Netzform aufweisen, und größenmäßig an die sonstigen Bauteile in ihrer Umgebung angepasst sind. So kann beispielsweise gemäß einer Ausführungsform die Elektrode der Kapazität, welche auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls angeordnet ist, als eine ringartige Struktur ausgebildet sein, welche die Chipkartenkontakte umgibt. Unabhängig von der Art und Form der chipexternen Kapazität können die sie ausbildenden Strukturen der Vorderseite des Trägers von den Chipkartenkontakten elektrisch isoliert sein.According to various embodiments, the smart card module may further comprise a carrier, wherein the smart card module has the off-chip capacity, which may be at least partially disposed on the same side of the carrier as the smart card contacts. For example, the off-chip capacitance may be a structure resembling a plate capacitor, which carrier may act as a separator between a conductive structure on the front of the carrier and a conductive structure on the back of the carrier. In other words, the off-chip capacitance may essentially comprise two electrodes, one electrode each being arranged on each side of the carrier, wherein the two electrodes may be arranged essentially one above the other. In this case, the electrodes may for example have a plate shape or a net shape, and are adapted in size to the other components in their environment. For example, according to one embodiment, the electrode of the capacitance, which is arranged on the front side of the chip card module, may be formed as an annular structure which surrounds the chip card contacts. Regardless of the type and shape of the off-chip capacitance, the structures forming the front of the carrier may be electrically isolated from the smart card contacts.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul die chipexterne Spule und die chipexterne Kapazität aufweisen, wobei ein Teil der chipexternen Kapazität von mindestens einem Teil der chipexternen Spule gebildet wird. Die chipexterne Spule kann demnach eine doppelte Funktion erfüllen: eine Struktur bereitstellen, welche eine Induktivität aufweist, und zugleich eine Struktur bereitstellen, welche zusammen mit einer leitfähigen Struktur auf der Vorderseite des Trägers eine Kapazität bereitstellt. Anders ausgedrückt kann ein Teil der chipexternen Spule, wobei dieser Teil sowohl auf der Vorderseite wie auch auf der Rückseite des Trägers angeordnet sein kann, als eine der Elektroden der chipexternen Kapazität bzw. des chipexternen Kondensators eingerichtet sein.According to various embodiments, the smart card module may include the off-chip coil and the off-chip capacitance, with a portion of the off-chip capacitance being formed by at least a portion of the off-chip inductor. The off-chip coil can thus fulfill a dual function: provide a structure having an inductance and at the same time provide a structure which, together with a conductive structure on the front side of the carrier, provides a capacitance. In other words, a part of the off-chip coil, this part on both the front and on the back of the carrier may be arranged as one of the electrodes of the off-chip capacitor or the off-chip capacitor to be set up.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen des Chipkartenmoduls kann ein Teil der chipexternen Spule in einem die Chipkartenkontakte umgebenden Bereich angeordnet sein. Dieser Teil der chipexternen Spule kann beispielsweise mittels elektrisch leitfähiger Durchführungen (auch bezeichnet als Vias), welche durch den Träger verlaufen, mit einem weiteren Teil der chipexternen Spule verbunden sein, welcher sich auf der Rückseite des Trägers befindet. Ferner kann dieser Teil der Spule ringsherum um die Chipkartenkontakte angeordnet sein und in einem Bereich angeordnet sein, welcher sich zwischen den Chipkartenkontakten und dem Rand des Trägers befindet.According to various embodiments of the chip card module, a part of the chip-external coil can be arranged in a region surrounding the chip card contacts. By way of example, this part of the off-chip coil can be connected to another part of the off-chip coil, which is located on the rear side of the carrier, by means of electrically conductive feedthroughs (also referred to as vias) which run through the carrier. Furthermore, this part of the coil can be arranged around the chip card contacts around and can be arranged in an area which is located between the chip card contacts and the edge of the carrier.

Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkartenmodul eine chipexterne Kapazität aufweisen, welche auf derselben Seite des Trägers angeordnet ist wie die Chipkartenkontakte, wobei die chipexterne Kapazität zumindest teilweise in einem Bereich angeordnet ist, welcher die Chipkartenkontakte umgibt. Die chipexterne Kapazität kann dabei beispielsweise eine Plattenform oder Netzform oder eine Mischform daraus aufweisen.According to various embodiments, the chip card module may have an off-chip capacitance, which is arranged on the same side of the carrier as the chip card contacts, wherein the off-chip capacitance is at least partially disposed in an area surrounding the chip card contacts. The off-chip capacity may, for example, have a plate shape or mesh shape or a hybrid form thereof.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Chipkarte bereitgestellt, welche ein Chipkartenmodul aufweisen kann, das einen Chip, welcher eingerichtet ist bei einer Betriebsfrequenz betrieben zu werden und eine chipexterne Spule und/oder eine chipexterne Kapazität aufweist, wobei der Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität derart eingerichtet sind, dass sie eine Anordnung bilden, welche eine Resonanzfrequenz aufweist, welche im Wesentlichen der Betriebsfrequenz des Chips entspricht. Bei dem Chipkartenmodul kann es sich um das bisher beschriebene Chipkartenmodul handeln, welches sämtliche bisher beschriebenen Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen kann. Die Chipkarte kann einer Chipkarte entsprechen, welche mit dem ISO/IEC 7810 Standard und/oder dem ISO/IEC 7816 Standard konform ist. Demnach kann die Chipkarte jedes der üblichen Größenformate ID-1, ID-2, ID-3, ID-000 (auch mini-SIM-Format genannt, SIM: Subscriber Identity Module – Teilnehmer-Identitätsmodul) oder 3FF (auch micro-SIM-Format genannt) aufweisen. Je nach Größe der Chipkarte kann diese auch mehr als ein Chipkartenmodul aufweisen. Beispielsweise können zwei Chipkartenmodule auf einer Chipkarte angeordnet sein, so dass die Chipkarte mit einem ihrer Enden in ein Lesegerät eingeschoben oder durch ein solches durchgezogen werden kann und damit der Benutzer auswählen kann, welches Chipkartenmodul verwendet werden soll. Die Chipkarte bzw. der Chipkartenkörper kann übliche für die Chipkartenherstellung verwendeten Materialien aufweisen wie PVC (Polyvinylchlorid). ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PC (Polykarbonat), PET (Polyethylenterephthalat) oder Mischungen daraus.In various embodiments, a smart card is provided which may include a smart card module having a chip configured to operate at an operating frequency and having an off-chip coil and / or an off-chip capacitor, the chip and the off-chip coil and / or the chip Off-chip capacitance are arranged so that they form an arrangement having a resonant frequency which substantially corresponds to the operating frequency of the chip. The chip card module may be the previously described chip card module, which may have all the features described so far in any desired combination. The chip card can correspond to a chip card, which with the ISO / IEC 7810 Standard and / or the ISO / IEC 7816 Standard compliant. Accordingly, the chip card can be any of the usual size formats ID-1, ID-2, ID-3, ID-000 (also called mini-SIM format, SIM: Subscriber Identity Module) or 3FF (also micro-SIM). Called format). Depending on the size of the chip card, it may also have more than one chip card module. For example, two chip card modules can be arranged on a chip card, so that the chip card can be inserted with one of its ends into a reading device or pulled through it and thus the user can select which chip card module is to be used. The chip card or the chip card body can have conventional materials used for chip card production, such as PVC (polyvinyl chloride). ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), PC (polycarbonate), PET (polyethylene terephthalate) or mixtures thereof.

Um eine ausreichend große Anzahl von Windungen der chipexternen Spule bereitstellen zu können und/oder um generell bei der Herstellung des Chipkartenmoduls kleine Strukturbreiten und Abstände der einzelnen Strukturen zueinander realisieren zu können, kann die FCOS(flip chip an substrate – Wendemontage des Chips auf dem Substrat)-Technologie verwendet werden, bei der der Chip ohne weitere Anschlussdrähte mit seiner aktiven Kontaktierungsseite zum Träger hin montiert wird. Dadurch kann nicht nur die Packungsdichte von Bauteilen auf dem Träger, sondern auch die mechanische Widerstandsfähigkeit gegenüber dynamischen Belastungen erhöht werden, welche auf die Chipkarte bzw. das Chipkartenmodul einwirken können. Im Hinblick auf das üblicherweise verwendete Drahtbonden kann mittels der FCOS-Technologie eine direkte und stabile Verbindung zwischen Chip und Träger ausgebildet werden. Es kann ein Layout der chipexternen Spule für übliche Modulgrößen bereitgestellt werden, beispielsweise für eine auf der Rückseite des Trägers angeordnete chipexterne Spule, welche ein Induktivität im Bereich von ungefähr 1,5 μH bis ungefähr 4 μH aufweist. In Verbindung mit üblichen chipinternen Kapazitäten im Bereich von ungefähr 20 pF bis 100 pF, beispielsweise im Bereich von ungefähr 50 pF bis 80 pF, kann die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises aus Chip und chipexterner Spule und/oder chipexterner Kapazität auf die Betriebsfrequenz des Chips eingestellt werden, beispielsweise auf 13,56 MHz. Die chipexterne Spule bzw. der die chipexterne Spule enthaltende Schaltkreis kann mittels einer so genannten Kontaktbrücke geschlossen werden, welche auf der Vorderseite des Trägers angeordnet sein kann. Die Kontaktbrücke kann dabei angrenzend an einen der Chipkartenkontakte oder aber auch zwischen zwei Chipkartenkontakten verlaufen. Zur Erhöhung der mechanischen Robustheit kann die Kontaktbrücke ferner so angeordnet sein, dass sie entlang der Richtung verläuft, welche durch eine Einschieberichtung der Chipkarte in oder durch eine Durchzugsrichtung der Chipkarte durch eine Lesevorrichtung vorgegeben wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Kontaktbrücke entlang ihrer Breite keinen bzw. minimalen mechanischen Abrieb erfährt. Wie bereits erwähnt, können zusätzliche leitende Strukturen zur Ausbildung einer chipexternen Kapazität bereitgestellt werden, welche auf der Vorderseite des Trägers angeordnet sein können. Bei Bedarf können auch unter Einbeziehung der Vorderseite des Trägers zweilagige Induktivitäten bereitgestellt werden. So lassen sich beispielsweise die Windungen der chipexternen Spule auf die Vorderseite und die Rückseite des Trägers aufteilen und dadurch die Größe des Trägers reduzieren und/oder die Gesamtzahl der Windungen der chipexternen Spule vergrößern, wodurch auch beispielsweise Induktivitäten für Chipkartenmodulgrößen im SIM-Kartenformat (d. h. ID-000 Format) problemlos herstellbar sind. Um die Fläche zur Ausbildung der chipexternen Spule und/oder der chipexternen Kapazität auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls zu vergrößern, kann die Chipkartenkontaktanzahl von acht auf sechs reduziert werden und/oder die Größe und Form der einzelnen Chipkartenkontakte angepasst, beispielsweise verkleinert, werden. Eine Reduzierung der Anzahl der Chipkartenkontakte und/oder eine Reduzierung der Größe der einzelnen Chipkartenkontakte kann auch den Abschirmeffekt der Chipkartenkontakte auf die darunterliegende chipexterne Spule verringern bezüglich des zur kontaktlosen Kommunikation verwendeten elektromagnetischen Feldes, beispielsweise eines zur kontaktlosen Kommunikation verwendeten Magnetfeldes.In order to be able to provide a sufficiently large number of turns of the off-chip coil and / or to be able to generally realize small feature widths and spacings of the individual structures relative to one another during the production of the chip card module, the FCOS (flip chip to substrate) can be mounted on the substrate ) Technology, in which the chip is mounted without further connecting wires with its active contacting side towards the carrier. As a result, not only the packing density of components on the carrier, but also the mechanical resistance to dynamic loads can be increased, which can act on the chip card or the chip card module. With regard to commonly used wire bonding, the FCOS technology can provide a direct and stable connection between the chip and the carrier. A layout of the off-chip coil for common module sizes may be provided, for example, for an off-chip inductor disposed on the back of the carrier having an inductance in the range of about 1.5 μH to about 4 μH. In conjunction with common on-chip capacities in the range of about 20 pF to 100 pF, for example in the range of about 50 pF to 80 pF, the resonant frequency of the chip and off-chip and / or off-chip capacitor resonant circuit can be set to the operating frequency of the chip. for example, at 13.56 MHz. The off-chip coil or the circuit containing the off-chip coil can be closed by means of a so-called contact bridge, which can be arranged on the front side of the carrier. The contact bridge can run adjacent to one of the chip card contacts or else between two chip card contacts. To increase the mechanical robustness, the contact bridge can also be arranged so that it runs along the direction which is predetermined by a direction of insertion of the chip card in or through a direction of passage of the chip card by a reading device. As a result, it can be ensured that the contact bridge experiences no or minimal mechanical abrasion along its width. As previously mentioned, additional conductive structures may be provided to form an off-chip capacitance which may be located on the front of the carrier. If required, two-layer inductors can also be provided, including the front side of the carrier. Thus, for example, the turns of the off-chip coil can be distributed to the front and the back of the carrier and thereby reduce the size of the carrier and / or the Increase the total number of turns of the off-chip coil, which also, for example, inductors for smart card module sizes in the SIM card format (ie ID-000 format) can be easily produced. In order to increase the area for forming the off-chip coil and / or the off chip capacity on the front side of the smart card module, the smart card contact number can be reduced from eight to six and / or the size and shape of the individual smart card contacts adapted, for example, reduced. A reduction in the number of chip card contacts and / or a reduction in the size of the individual chip card contacts can also reduce the shielding effect of the chip card contacts on the underlying off-chip coil with respect to the electromagnetic field used for contactless communication, for example a magnetic field used for contactless communication.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die chipexterne Kapazität ferner eine Kapazität aufweisen, welche als diskretes elektrisches Bauteil eingerichtet ist und mit der Anordnung verkoppelt ist, welche den Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität aufweist.In various embodiments, the off-chip capacitance may further include a capacitance configured as a discrete electrical device and coupled to the device including the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance.

Verschiedene Ausführungsbeispiele des Chipkartenmoduls sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Various embodiments of the smart card module are shown in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigenShow it

1 eine Rückseite eines Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 1 a back side of a smart card module according to various embodiments;

2 eine Vorderseite eines Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 2 a front side of a smart card module according to various embodiments;

3 ein Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf einer Chipkarte im SIM-Kartenformat; 3 a smart card module according to various embodiments on a smart card in SIM card format;

4 eine Schaltplandarstellung eines Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 4 a circuit diagram of a smart card module according to various embodiments;

5A eine Rückseite eines Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 5A a back side of a smart card module according to various embodiments;

5B eine Vorderseite eines Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 5B a front side of a smart card module according to various embodiments;

5C eine Überlagerung der in 5A und 5B dargestellten Chipkartenmodulansichten; 5C a superposition of in 5A and 5B illustrated smart card module views;

6A eine weitere beispielhafte Ausgestaltung einer Vorderseite eines Chipkartenmoduls; 6A a further exemplary embodiment of a front side of a smart card module;

6B eine weitere beispielhafte Ausgestaltung einer Rückseite eines Chipkartenmoduls; 6B a further exemplary embodiment of a back of a smart card module;

7A eine Vorderansicht eines weiteren Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 7A a front view of another smart card module according to various embodiments;

7B eine Rückansicht des in 7A gezeigten Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 7B a rear view of the in 7A shown smart card module according to various embodiments;

7C eine Überlagerung der in 7A und in 7B gezeigten Ansichten des Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 7C a superposition of in 7A and in 7B shown views of the smart card module according to various embodiments;

8A eine Vorderansicht eines weiteren Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 8A a front view of another smart card module according to various embodiments;

8B eine Rückansicht des in 8A gezeigten Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 8B a rear view of the in 8A shown smart card module according to various embodiments;

8C eine Überlagerung der in 8A und in 8B gezeigten Ansichten des Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 8C a superposition of in 8A and in 8B shown views of the smart card module according to various embodiments;

9A eine Vorderansicht eines weiteren Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 9A a front view of another smart card module according to various embodiments;

9B eine Rückansicht des in 9A gezeigten Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 9B a rear view of the in 9A shown smart card module according to various embodiments;

9C eine Überlagerung der in 9A und in 9B gezeigten Ansichten des Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 9C a superposition of in 9A and in 9B shown views of the smart card module according to various embodiments;

10A eine Vorderansicht eines weiteren Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 10A a front view of another smart card module according to various embodiments;

10B eine Rückansicht des in 10A gezeigten Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 10B a rear view of the in 10A shown smart card module according to various embodiments;

10C eine Überlagerung der in 10A und in 10B gezeigten Ansichten des Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 10C a superposition of in 10A and in 10B shown views of the smart card module according to various embodiments;

11A eine Vorderansicht eines weiteren Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 11A a front view of another smart card module according to various embodiments;

11B eine Rückansicht des in 11A gezeigten Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 11B a rear view of the in 11A shown smart card module according to various embodiments;

11C eine Überlagerung der in 11A und in 11B gezeigten Ansichten des Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; 11C a superposition of in 11A and in 11B shown views of the smart card module according to various embodiments;

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.

In 1 ist ein Ausschnitt einer Rückseite eines Chipkartenmoduls 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt. Das Chipkartenmodul 100 weist einen Träger 112 auf, auf welchem ein integrierter Schaltkreis in Form des Chips 102 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Träger 112 transparent, so dass die Chipkartenkontakte 114, welche auf der Vorderseite des Trägers 112 angeordnet sind, auch sichtbar sind. Die Chipkartenkontakte 114 sind mittels einer Verdrahtung 110 an den Chip 102 gekoppelt. Die chipexterne Spule 104 weist in diesem Ausführungsbeispiel dreizehn Windungen auf (sie kann aber allgemein eine beliebige andere Anzahl von Windungen aufweisen). Die Windungen der chipexternen Spule 104 sind ringsherum um den Chip 102 angeordnet. Jede der Spulenwindungen weist eine fast quadratische bzw. rechteckige Form mit abgerundeten Ecken auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die linke Seite der Windungen einen Knick 116 aufweist, d. h. einen von einer geraden Linie abweichenden Verlauf. Der Knick 116 bewirkt, dass ein Abschnitt der linken Seite von jeder der Spulenwindungen zur Mitte der Spule hin versetzt ist und so am äußeren Rand der Spule 104 ein Bereich geschaffen wird, in dem beispielsweise ein Kontakt 106 angeordnet sein kann. Die Ausgestaltung der chipexternen Spule 104 kann je nach Bedarf an weitere auf dem Träger 112 vorhandene Bauteile angepasst werden. Die Form der Spulenwindungen kann von der in 1 gezeigten Form abweichen und beispielsweise weitere Knicke aufweisen, etwa einen weiteren Knick, welcher die linke Seite jeder der Spulenwindungen nach dem Bereich, in dem der Kontakt 106 angeordnet ist, wieder zurück zum Rand des Chipkartenmoduls 100 versetzt und so nur eine Bucht am äußeren Rand des Chipkartenmoduls 100 gebildet wird, in welcher der Kontakt 106 angeordnet ist. Die chipexterne Spule 104 weist am Ende der am weitesten außen liegenden Windung den Kontakt 106 auf. Der Kontakt 106 wird mittels einer Durchführung an die Vorderseite des Trägers 112 geführt und ist mit einer Kontaktbrücke 118 verbunden. Die Kontaktbrücke 118, welche auf der Vorderseite des Trägers 112 verläuft, ist mit einer weiteren Durchführung verbunden, welche mit einem weiteren Kontakt 108 verbunden ist, der seinerseits mittels der Verdrahtung 110 mit dem Chip 102 gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die chipexterne Spule 104 bzw. der die chipexterne Spule 104 aufeisende Schaltkreis geschlossen werden, ohne dass eine zusätzliche Ebene auf der Rückseite des Trägers 112 aufgebaut werden müsste, in welcher eine Leitung verlaufen könnte, welche die Spulenwindungen kreuzt. Bei der in 1 dargestellten chipexternen Spule 104 handelt es sich um eine einseitige Modulantenne, wobei eine Kontaktbrücke 118 auf der Seite der Chipkartenkontakte 112 verwendet wird, um die chipexterne Spule 104 zu schließen. Der auf dem Träger 112 angeordnete Chip 102 kann beispielsweise eine innere Kapazität in einem Bereich von ungefähr 20 Picofarad bis ungefähr 100 Picofarad aufweisen. Die Windungen der chipexternen Spule 104 können beispielsweise Silber, Aluminium, Kupfer, Gold und/oder Legierungen daraus oder weitere leitfähige Materialien aufweisen und können eine Leiterbahnbreite von mindestens 40 μm aufweisen, welche beispielsweise etwa 60 μm, etwa 80 μm oder etwa 100 μm oder etwa bis zu 200 μm betragen kann. Die Windungen der chipexternen Spule 104 können beispielsweise in einem Abstand von etwa 80 μm zueinander auf dem Träger 112 angeordnet sein. Beide Parameter – Leiterbahnbreite und Leiterbahnabstand – sind Parameter, welche im Hinblick auf die zu erreichende Induktivität der chipexternen Spule 104 angepasst werden können.In 1 is a section of a back side of a smart card module 100 shown according to various embodiments. The chip card module 100 has a carrier 112 on which an integrated circuit in the form of the chip 102 is arranged. In this embodiment, the carrier 112 transparent, so that the smart card contacts 114 which is on the front of the wearer 112 are arranged, are also visible. The chip card contacts 114 are by means of a wiring 110 to the chip 102 coupled. The off-chip coil 104 has thirteen turns in this embodiment (but may generally have any other number of turns). The turns of the off-chip coil 104 are around the chip 102 arranged. Each of the coil turns has a nearly square shape with rounded corners, in this embodiment the left side of the turns being kinked 116 has, ie a deviating from a straight line course. The kink 116 causes a portion of the left side of each of the coil turns to be offset toward the center of the coil, and so on the outer edge of the coil 104 an area is created in which, for example, a contact 106 can be arranged. The design of the off-chip coil 104 can be as needed on more on the carrier 112 existing components are adapted. The shape of the coil turns can be different from the one in 1 differ in shape and have, for example, further kinks, such as another kink, which the left side of each of the coil turns to the area in which the contact 106 is arranged, back to the edge of the smart card module 100 offset and so only a bay on the outer edge of the smart card module 100 is formed, in which the contact 106 is arranged. The off-chip coil 104 indicates the contact at the end of the outermost turn 106 on. The contact 106 is by means of a passage to the front of the carrier 112 guided and is with a contact bridge 118 connected. The contact bridge 118 which is on the front of the wearer 112 runs, is connected to another implementation, which with another contact 108 which in turn is connected by means of the wiring 110 with the chip 102 is coupled. That way, the off-chip coil can 104 or the off-chip coil 104 Resistive circuit can be closed without requiring an extra level on the back of the carrier 112 would have to be constructed, in which a line could run, which crosses the coil turns. At the in 1 shown off-chip coil 104 it is a one-sided module antenna, with a contact bridge 118 on the side of the chip card contacts 112 is used to the off-chip coil 104 close. The one on the carrier 112 arranged chip 102 For example, it may have an internal capacitance in a range of about 20 picofarads to about 100 picofarads. The turns of the off-chip coil 104 For example, silver, aluminum, copper, gold and / or alloys thereof, or other conductive materials, may have a track width of at least 40 microns, which may be, for example, about 60 microns, about 80 microns or about 100 microns or about up to 200 microns , The turns of the off-chip coil 104 For example, at a distance of about 80 microns to each other on the support 112 be arranged. Both parameters - track width and trace spacing - are parameters that are related to the inductance of the off-chip inductor 104 can be adjusted.

In 2 ist eine Vorderseite eines Chipkartenmoduls 200 dargestellt. Die Vorderseite des Chipkartenmoduls 200 weist im Wesentlichen die Chipkartenkontakte 204 auf, welche in einem zentralen Bereich des Trägers 210 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Chipkartenmodul 200 sechs Chipkartenkontakte 204 auf. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Chipkartenmodul 100 weist das Chipkartenmodul 200 in 2 eine zweiseitige Chipkartenmodulantenne auf. Anders ausgedrückt ist in diesem Ausführungsbeispiel die chipexterne Spule sowohl auf der Rückseite wie auch auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls 200 angeordnet. Zwischen dem Kontakt 206 am Ende der ganz außen angeordneten Windung der chipexternen Spule, welche auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls 200 angeordnet ist und mit der Rückseite des Chipkartenmoduls mittels einer durch den Träger 210 verlaufenden Durchführung verbunden ist (in 2 nicht dargestellt) und dem weiteren Kontakt 208, welcher mittels einer durch den Träger 210 verlaufenden weiteren Durchführung mit dem Chip verbunden ist, sind in 2 weitere Spulenwindungen 202 bzw. ist ein weiterer Teil der chipexternen Spule angeordnet, welche bzw. welcher die sechs Chipkartenkontakte 204 umringen bzw. umringt. Anders ausgedrückt schließen sich an das zum Rand des Chipkartenmoduls 200 liegende Ende der Kotaktbrücke 218 weitere – in diesem Ausführungsbeispiel drei – weitere Spulenwindungen 202 an, wobei am Ende der äußeren Windung der Kontakt 206 angeordnet ist. Die Gesamtzahl der Spulenwindungen der chipexternen Spule ist damit um die auf der Vorderseite des Trägers 210 angeordneten weiteren Spulenwindungen 202 vergrößert worden. Durch Ausnutzung der Vordem und der Rückseite des Trägers 210 kann so eine kompakte chipexterne Spule aufgebaut werden, ferner können die auf der Vorderseite angeordneten Windungen 202 der chipexternen Spule zusammen mit den entsprechend darunter auf der Rückseite des Chipkartenmoduls 200 angeordneten Windungen der chipexternen Spule einen Beitrag zur chipexternen Kapazität leisten.In 2 is a front of a smart card module 200 shown. The front of the smart card module 200 essentially indicates the smart card contacts 204 on which in a central Area of the vehicle 210 are arranged. In this embodiment, the smart card module 200 six chip card contacts 204 on. Unlike the in 1 illustrated chip card module 100 has the smart card module 200 in 2 a two-sided smart card module antenna. In other words, in this embodiment, the off-chip coil on both the back and on the front of the smart card module 200 arranged. Between the contact 206 at the end of the very outer winding of the off-chip coil, which on the front of the chip card module 200 is arranged and with the back of the smart card module by means of a through the carrier 210 ongoing implementation is connected (in 2 not shown) and further contact 208 , which by means of a through the carrier 210 extending further implementation is connected to the chip are in 2 further coil turns 202 or is another part of the off-chip coil arranged, which or which the six chip card contacts 204 surround or surround. In other words, close to the edge of the smart card module 200 lying end of the cotact bridge 218 another - in this embodiment three - further coil turns 202 at, wherein at the end of the outer turn of the contact 206 is arranged. The total number of coil turns of the off-chip coil is thus around that on the front of the carrier 210 arranged further coil turns 202 been enlarged. By taking advantage of the front and back of the wearer 210 Thus, a compact off-chip coil can be constructed, furthermore, arranged on the front windings 202 the off-chip coil along with the corresponding underneath on the back of the smart card module 200 arranged turns of the off-chip coil contribute to the off-chip capacity.

Das Chipkartenmodul kann bei allen gängigen Chipkartenformaten, welche beispielsweise der ISO/IEC 7810 Norm entsprechen, zum Einsatz kommen. Ein Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf einer Chipkarte 300 im SIM-Kartenformat (SIM-Chipkarte) ist in 3 dargestellt, wobei die Rückseite der SIM-Chipkarte 300 dargestellt ist. Das Chipkartenmodul 302 weist dabei wie üblich einen Träger 312 auf, auf welchem der Chip 304 angeordnet ist. Der Chip 304 ist mit der chipexternen Spule 306 verbunden, welche in diesem Ausführungsbeispiel zwei Spulenwindungen aufweist und als Chipkartenmodulantenne fungiert. Der Kontakt 308 der chipexternen Spule 306 ist mittels einer Durchführung mit der auf der Vorderseite der SIM-Chipkarte 300 verlaufenden Kontaktbrücke (in 3 nicht dargestellt) verbunden. Die Kontaktbrücke verbindet den Kontakt 308 mit dem weiteren Kontakt 310, welcher seinerseits mit dem Chip 304 verbunden ist. Dadurch kann die chipexterne Spule 306 bzw. der diese aufweisende Schaltkreis geschlossen werden, wie bereits anhand der vorhergehenden beiden Ausführungsbeispiele erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die chipexterne Spule 306 auch in einem Bereich angeordnet, welcher außerhalb des Chipkartenmoduls 302 liegt. Es kann sich die Situation ergeben, bei der die chipexterne Spule in einem Bereich bzw. in Bereichen angeordnet ist, welcher bzw. welche gemäß der ISO/IEC 7816 Norm frei verfügbar sind. Wenn diese Bereiche jedoch nicht anderweitig verwendet werden, beispielsweise für in die Chipkarte eingeprägte Schriften (Embossing-Bereiche), so kann darin mindestens ein Teil der chipexternen Spule bereitgestellt werden, beispielsweise im Zuge einer speziellen Kundenanfrage. Ein solches Design, bei dem sich die chipexterne Spule auf Bereiche außerhalb des Chipkartenmoduls erstreckt, ist selbstverständlich bei anderen Chipkartenformaten als dem in 3 dargestellten SIM-Chipkartenformat realisierbar.The chip card module can be used in all common chip card formats, which, for example, the ISO / IEC 7810 Comply with the standard, are used. A smart card module according to various embodiments on a smart card 300 in SIM card format (SIM chip card) is in 3 shown, with the back of the SIM chip card 300 is shown. The chip card module 302 has as usual a carrier 312 on, on which the chip 304 is arranged. The chip 304 is with the off-chip coil 306 connected, which in this embodiment has two coil turns and acts as Chipkartenmodulantenne. The contact 308 the off-chip coil 306 is by means of a passage with the front of the SIM chip card 300 extending contact bridge (in 3 not shown). The contact bridge connects the contact 308 with the further contact 310 , which in turn with the chip 304 connected is. This allows the off-chip coil 306 or the circuit having these are closed, as already explained with reference to the preceding two embodiments. In this embodiment, the off-chip coil 306 also arranged in an area which outside the smart card module 302 lies. The situation may arise in which the off-chip coil is arranged in an area or regions which are in accordance with FIG ISO / IEC 7816 Norm are freely available. However, if these areas are not otherwise used, for example embossing areas embossed into the smart card, then at least a portion of the off-chip coil may be provided therein, for example as part of a specific customer request. Such a design, in which the off-chip coil extends to areas outside of the smart card module, is of course in other smart card formats than in 3 illustrated SIM chip card format feasible.

Bei der Auslegung der chipexternen Spule und/oder der chipexternen Kapazität kann das in 4 dargestellte Ersatzschaltbild 400 des Chipkartenmoduls verwendet werden. Das Ersatzschaltbild für den Chip 402 weist eine Anordnung auf, welche eine Parallelschaltung einer chipinternen Kapazität 406 mit einem chipinternen Widerstand 404 aufweist. Die chipinterne Kapazität 406 kann beispielsweise eine parasitäre Kapazität aufweisen und der chipinterne Widerstand 404 kann einen Stromverbrauch des Chips repräsentieren. Die Ersatzschaltung der Chipkartenmodulantenne 416 kann eine chipexterne Induktivität 412 in Form von einer Anzahl von Spulenwindungen aufweisen, welche zu der Parallelanordnung aus chipinterner Kapazität 406 und chipinternem Widerstand 404 parallel geschaltet ist. Ferner ist ein Antennenwiderstand 410 im Ersatzschaltbild der Chipkartenmodulantenne angeordnet, welcher den Leiterwiderstand der chipexternen Spule 412 berücksichtigen kann. Es kann eine zusätzliche Kapazität 408 parallel zu der chipexternen Spule 412 verschaltet sein. Durch Verwendung der FCOS-Technologie lassen sich Induktivitäten der chipexternen Spule 412 im Bereich von 1,5 μH bis 4 μH herstellen, so dass die Induktivität der chipexternen Spule 412 beispielsweise 2 μH betragen kann. Die Kapazität der chipinternen Kapazität 406 kann im Bereich von etwa 20 pF bis 100 pF liegen und kann beispielsweise 60 pF betragen. Die zusätzliche Kapazität 408 kann bei Bedarf verwendet werden, um die Resonanzfrequenz des LC-Resonanzschwingkreises anzupassen, welchen der Chipkartenmodulantennenschaltkreis 416 ausbildet. Dadurch ist es auch möglich, Chips mit kleinen Eigenkapazitäten zu verwenden und die Gesamtkapazität des Chipkartenmoduls aus Chip und Antenne mittels der zusätzlichen Kapazität 408 zu erhöhen. Die Resonanzfrequenz eines LC-Schwingkreises ergibt sich bekanntermaßen zu

Figure 00200001
In the design of the off-chip coil and / or the off-chip capacity, the in 4 illustrated equivalent circuit diagram 400 of the smart card module. The equivalent circuit for the chip 402 has an arrangement which comprises a parallel connection of an on-chip capacitance 406 with an on-chip resistor 404 having. The on-chip capacity 406 may for example have a parasitic capacitance and the on-chip resistor 404 may represent a power consumption of the chip. The equivalent circuit of the smart card module antenna 416 can have an off-chip inductor 412 in the form of a number of coil turns, which correspond to the parallel arrangement of on-chip capacitance 406 and on-chip resistor 404 is connected in parallel. Further, an antenna resistance 410 arranged in the equivalent circuit diagram of the smart card module antenna, which the conductor resistance of the off-chip coil 412 can take into account. It can be an extra capacity 408 parallel to the off-chip coil 412 be interconnected. By using the FCOS technology inductors of the off-chip coil can be used 412 in the range of 1.5 μH to 4 μH, so that the inductance of the off-chip coil 412 may be for example 2 μH. The capacity of the on-chip capacity 406 may be in the range of about 20 pF to 100 pF and may be, for example, 60 pF. The additional capacity 408 If desired, it can be used to match the resonant frequency of the LC resonant circuit which the smart card module antenna circuit employs 416 formed. As a result, it is also possible to use chips with small inherent capacities and the total capacity of the chip card module chip and antenna by means of the additional capacity 408 to increase. The resonance frequency of an LC resonant circuit is known to be
Figure 00200001

Übertragen auf das in 4 dargestellte Ersatzschaltbild entspricht L der Induktivität der chipexternen Spule 412 und Cges einer Gesamtkapazität des Chipkartenmoduls. Die Gesamtkapazität kann beispielsweise der Kapazität der chipinternen Kapazität 404 entsprechen. Alternativ kann die Gesamtkapazität die Summe aus der chipinternen Kapazität 404 und der zusätzlichen Kapazität 408 aufweisen. Die zusätzliche Kapazität 408 beansprucht zusätzlichen Platz auf dem Chipkartenmodul, ferner kann sich eine erhöhte Bauhöhe des Chipkartenmoduls ergeben und es können ebenfalls zusätzliche Kosten entstehen. Im Hinblick auf diese Aspekte kann die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises, wie aus der oben gegebenen Formel ersichtlich, auch mittels der Anpassung der Induktivität der chipexternen Spule 412 eingestellt werden. Die dazu erforderlichen zusätzlichen Windungen haben einen vernachlässigbaren finanziellen Aufwand, zudem ist der Platzbedarf zusätzlicher Windungen minimal.Transferred to the in 4 shown equivalent circuit diagram corresponds to L of the inductance of the off-chip coil 412 and C tot of a total capacity of the smart card module. The total capacity may be, for example, the capacity of the on-chip capacity 404 correspond. Alternatively, the total capacity may be the sum of the on-chip capacity 404 and the additional capacity 408 exhibit. The additional capacity 408 takes up additional space on the smart card module, also may result in an increased height of the smart card module and it may also incur additional costs. In view of these aspects, as apparent from the formula given above, the resonant frequency of the resonant circuit can also be adjusted by means of matching the inductance of the off-chip coil 412 be set. The extra turns required for this have a negligible financial outlay, moreover, the space required for additional turns is minimal.

In 5A ist eine Rückseite eines Chipkartenmoduls 500 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt, auf dem eine Modulantenne in Form einer chipexternen Spule angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Windungen 502 der chipexternen Spule eine rechteckige Form auf, wobei die Ecken abgerundet sind. Die in 5A oben angeordneten horizontal verlaufenden Abschnitte der Spulenwindungen 502 weisen zwei Knicke auf, so dass eine Bucht oder eine Einrückung zur Innenseite der chipexternen Spule gebildet wird, in welcher der Kontakt 504 angeordnet ist. In der Mitte der chipexternen Spule ist ein Bereich 506 angeordnet, in dem Verdrahtung 508 für den Chip bereitgestellt ist. Die ganz außen liegende Windung von den Windungen 502 der chipexterne Spule weist an ihrem Ende den Kontakt 504 auf, welcher zum Schließen der chipexternen Spule mittels einer auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls angeordneten Kontaktbrücke bereitgestellt ist.In 5A is a back side of a smart card module 500 according to various embodiments, on which a module antenna is arranged in the form of an off-chip coil. In this embodiment, the windings 502 the off-chip coil on a rectangular shape, with the corners are rounded. In the 5A top arranged horizontally extending portions of the coil turns 502 have two kinks, so that a bay or an indentation is formed to the inside of the off-chip coil, in which the contact 504 is arranged. In the middle of the off-chip coil is an area 506 arranged in the wiring 508 is provided for the chip. The very outer turn of the turns 502 the off-chip coil has the contact at its end 504 which is provided for closing the off-chip coil by means of a arranged on the front side of the smart card module contact bridge.

In 5B ist ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktfeldes 520 dargestellt, welches auf der Vorderseite der in 5A dargestellten Rückseite eines Chipkartenmoduls 500 angeordnet sein kann. Das Kontaktfeld 520 weist hierbei sechs separate Chipkartenkontakte 510 auf, wobei deren Verschaltung und Positionen der ISO/IEC 7810 Norm entsprechen kann. Die Kontaktbrücke 512 ist zwischen dem Kontakt 504 und dem weiteren Kontakt 514 angeordnet und sie kann in Schleifrichtung angeordnet sein, d. h. entlang der Richtung angeordnet, welche der Einschiebe- oder Einsteckrichtung der Chipkarte, auf welcher sich das Chipkartenmodul befindet, in ein Lesegerät entspricht. Dadurch kann vermieden werden, dass die Kontaktbrücke 512 entlang ihrer kleineren Dimension (d. h. ihrer Breite) mechanischen Verschleiß beim Einschieben der Chipkarte in ein Lesegerät erfährt, was die Lebensdauer der Kontaktbrücke 512 und damit die Funktionsfähigkeit des Chipkartenmoduls positiv beeinflussen kann. Es sind ferner Umrandungsstrukturen 516 um die Chipkartenkontakte 510 angeordnet, von denen manche jeweils mit einem der Chipkartenkontakte 510 verbunden sein können. In diesem Ausführungsbeispiel haben die Umrandungsstrukturen 516 eine mechanische Stabilisierungsfunktion.In 5B is an embodiment of a contact field 520 shown on the front of the in 5A shown back of a smart card module 500 can be arranged. The contact field 520 here has six separate chip card contacts 510 on whose interconnection and positions of the ISO / IEC 7810 Norm can correspond. The contact bridge 512 is between the contact 504 and further contact 514 arranged and it can be arranged in the direction of grinding, that is arranged along the direction which corresponds to the insertion or insertion of the chip card on which the chip card module is located in a reading device. This can be avoided that the contact bridge 512 along its smaller dimension (ie its width) undergoes mechanical wear when inserting the chip card into a reader, which extends the life of the contact bridge 512 and thus can positively influence the functionality of the smart card module. They are also bordering structures 516 around the chip card contacts 510 arranged, some of which each with one of the chip card contacts 510 can be connected. In this embodiment, the bordering structures have 516 a mechanical stabilization function.

Eine Überlagerung 540 der in 5A dargestellten Ansicht der Rückseite des Chipkartenmoduls 500 und der in 5B dargestellten Ansicht der Chipkartenkontakte 520 auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls 500 ist in 5C gezeigt. Der Übersichtlichkeit halber wurden nur einige Bezugszeichen aus 5A und 5B übernommen. Auf der überlagerten Ansicht 540 ist gut zu erkennen, dass die auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls angeordnete Kontaktbrücke 512 verwendet wird, um den Kontakt 504 am Ende der äußeren Windung von den Windungen 502 der chipexternen Spule mit dem weiteren Kontakt 514 zu verbinden, welcher im Innenbereich 506 der chipexternen Spule angeordnet ist und beispielsweise elektrisch mit dem Chip (nicht in der Figur dargestellt) verbunden ist.An overlay 540 the in 5A shown view of the back of the smart card module 500 and the in 5B shown view of the chip card contacts 520 on the front of the chip card module 500 is in 5C shown. For the sake of clarity, only a few reference numbers have been omitted 5A and 5B accepted. On the superimposed view 540 It is easy to see that the arranged on the front of the smart card module contact bridge 512 is used to contact 504 at the end of the outer turn of the turns 502 the off-chip coil with the further contact 514 to connect, which interior 506 the off-chip coil is arranged and, for example, electrically connected to the chip (not shown in the figure).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kontaktfeldes 600 auf einer Vorderseite eines Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in 6A dargestellt, welches an das in 5B dargestellte Ausführungsbeispiel angelehnt ist. Der wesentliche Unterschied besteht jedoch darin, dass die das obere Drittel des Kontaktfeldes 600 umgebende Umrandungsstruktur 608 (nachfolgend funktionale Umrandungsstruktur 608) im Vergleich zu den weiteren das Kontaktfeld 600 umgebenden Umrandungsstrukturen 602 nicht mit den angrenzenden Kontaktfeldern 604 verbunden ist, sondern mit der Kontaktbrücke 606 und dem Kontakt 612. Dabei ist die Anordnung der funktionalen Umrandungsstruktur 608 beliebig, d. h. es können weitere der Umrandungsstrukturen 602 von den Chipkartenkontakten 604 getrennt werden und an die funktonale Umrandungsstruktur 608 gekoppelt werden. Die funktionale Umrandungsstruktur 608 ist hierbei als kapazitives Element bzw. als kapazitive Struktur ausgebildet. Die auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls angeordnete kapazitive Struktur 608 kann beispielsweise als eine Elektrode eines Kondensators fungieren, die andere Elektrode kann durch die Spulenwindungen der chipexternen Spule bereitgestellt werden, welche auf der Rückseite des Chipkartenmoduls angeordnet ist. Beispielsweise kann die kapazitive Struktur 608, wie in 6A dargestellt, durchgehende Leiterbahnen aufweisen, welche über jeder und/oder jeder zweiten Leiterbahn oder chipexternen Spule angeordnet sind. In einem solchen Fall bildet ein Teil der chipexternen Spule zugleich einen Teil der chipexternen Kapazität aus.Another embodiment of a contact field 600 on a front side of a smart card module according to various embodiments is in 6A represented, which to the in 5B illustrated embodiment is ajar. The main difference, however, is that the upper third of the contact field 600 surrounding border structure 608 (hereinafter functional boundary structure 608 ) Compared to the others the contact field 600 surrounding border structures 602 not with the adjacent contact fields 604 is connected, but with the contact bridge 606 and the contact 612 , Here is the arrangement of the functional boundary structure 608 arbitrary, ie more of the bordering structures can be used 602 from the smart card contacts 604 be separated and the funktonal Umrandungsstruktur 608 be coupled. The functional border structure 608 is designed here as a capacitive element or as a capacitive structure. The arranged on the front of the smart card module capacitive structure 608 For example, it may function as one electrode of a capacitor, and the other electrode may be provided by the coil turns of the off-chip coil which is disposed on the back side of the smart card module. For example, the capacitive structure 608 , as in 6A shown, having continuous tracks, which are arranged above each and / or each second trace or off-chip coil. In such a case, part of the off-chip coil also forms part of the off-chip capacitance.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer chipexternen Spule 620 auf der Rückseite eines Chipkartenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in 6B dargestellt, welches an das in 5A dargestellte Ausführungsbeispiel angelehnt ist. Die Form der Spulenwindungen 610 der chipexternen Spule entspricht der Form der Spulenwindungen 502 aus 5A. Ebenfalls weist die äußere Windung von den Spulenwindungen 610 den Endkontakt 612 auf, welcher an die Vorderseite des Chipkartenmoduls mittels einer Durchführung geführt ist. Zusätzlich weist die in 6B dargestellte chipexterne Spule 620 eine Bestückungsfläche 614 auf, auf der beispielsweise bei Bedarf eine zusätzliche Kapazität, beispielsweise im SMD(surface-mountend device – oberflächenmontiertes Bauteil)-Bauformat, bereitgestellt werden kann. Falls auf der Bestückungsfläche 614 eine Kapazität bereitgestellt wird, so kann diese zusätzlich oder alternativ zu der Kapazität bereitgestellt werden, welche beispielsweise zumindest einen Teil der Windungen 610 der chipexternen Spule und die funktionale Umrandungsstruktur 608 (siehe 6A) aufweist. In einem beispielhaften Auslegungsbeispiel kann der Chip selbst eine Kapazität in einem Bereich von ungefähr 20 Picofarad bis ungefähr 40 Picofarad, beispielsweise 25 Picofarad aufweisen. Wird eine chipexterne Spule verwendet, deren Induktivität beispielsweise 2,41 Mikrohenry beträgt, so kann mit einer chipexternen Kapazität von 32 Picofarad die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises aus Chip und Chipkartenmodulantenne auf die Betriebsfrequenz von 13,56 Megahertz abgestimmt werden unter der Annahme eines beispielhaften Falls, in dem die Eigenkapazität des Chips, welche zusammen mit der chipexternen Kapazität eine Gesamtkapazität ausbildet, 25 pF beträgt.Another embodiment of an off-chip coil 620 on the back of a smart card module according to various embodiments is in 6B represented, which to the in 5A illustrated embodiment is ajar. The shape of the coil turns 610 the off-chip coil corresponds to the shape of the coil turns 502 out 5A , Also, the outer turn of the coil turns 610 the end contact 612 on, which is guided to the front of the smart card module by means of a passage. In addition, the in 6B shown off-chip coil 620 an assembly area 614 on, for example, an additional capacity, for example, in the SMD (Surface-Mounted Device) design format can be provided if necessary. If on the assembly area 614 a capacitance is provided, it may be provided in addition to or as an alternative to the capacitance which, for example, at least part of the turns 610 the off-chip coil and the functional outline structure 608 (please refer 6A ) having. In an exemplary design example, the chip itself may have a capacitance in a range of about 20 picofarads to about 40 picofarads, for example 25 picofarads. If an off-chip inductor whose inductance is, for example, 2.41 microhenry, with an off chip capacity of 32 picofarads, the resonant frequency of the chip and smart card module antenna resonant circuit can be tuned to the operating frequency of 13.56 megahertz, assuming an exemplary case the self-capacitance of the chip, which together with the off-chip capacity forms a total capacity, is 25 pF.

Ein weiteres Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in den 7A bis 7C dargestellt, wobei der Chip der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist. In 7A ist eine Vorderansicht eines beispielhaften Chipkartenmoduls gezeigt. Auf der Vorderseite 700 des Chipkartenmoduls ist das Kontaktfeld der Chipkarte angeordnet, welches in diesem Ausführungsbeispiel sechs Chipkartenkontakte 704 aufweist, die beispielsweise der ISO/IEC 7816-2 Norm entsprechen können. Das Kontaktfeld ist von einer Umrandung 702 oder einer umrandenden Struktur umgeben, wobei die Begrenzungslinie auf der Innenseite der Umrandung 702 der Außenkontur des Kontaktfeldes folgen kann, wie es in 7A der Fall ist. Die Umrandung 702 ist nicht geschlossen, d. h. sie bildet keine um die Chipkartenkontakte 704 geschlossene Struktur aus, sondern weist eine Lücke 712 auf. Die Umrandung 702 ist auf der Vorderseite 700 des Chipkartenmoduls mit einem ersten Oberkontakt 710 verbunden, welcher eine leitende Verbindung zu einem ersten Unterkontakt 724 auf der Rückseite 720 des Chipkartenmoduls bereitstellt. Der erste Oberkontakt 710 ist mit einem zweiten Oberkontakt 708 mittels der leitfähigen Brücke 706 oder eines leitfähigen Steges verbunden. Auch der zweite Oberkontakt 708 stellt eine leitende Verbindung zu einem entsprechenden zweiten Unterkontakt 726 auf der Rückseite 720 des Chipkartenmoduls bereit. Der zweite Oberkontakt 708 kann eine Ausdehnung in Form eines Kreises oder eines Vielecks aufweisen und dabei einen Teil der Fläche einnehmen, welcher üblicherweise von einem der Chipkartenkontakte 704 eingenommen wird. Der erste Oberkontakt 710, der zweite Oberkontakt 708, die Brücke 706 sowie die Umrandung 702 bilden eine zusammenhängende, elektrisch leitfähige Fläche aus, welche von den Chipkartenkontakten 704 elektrisch isoliert ist, beispielsweise durch einen entsprechenden Isolationsabstand.Another smart card module according to various embodiments is shown in FIGS 7A to 7C shown, wherein the chip is not shown for clarity. In 7A Figure 4 is a front view of an exemplary smart card module. On the front side 700 the chip card module, the contact field of the chip card is arranged, which in this embodiment, six smart card contacts 704 which, for example, the ISO / IEC 7816-2 Standard. The contact field is from a border 702 or surrounded by a bordering structure, with the boundary line on the inside of the border 702 the outer contour of the contact field can follow, as in 7A the case is. The border 702 is not closed, ie it does not form around the chip card contacts 704 closed structure, but has a gap 712 on. The border 702 is on the front 700 of the chip card module with a first top contact 710 which is a conductive connection to a first subcontact 724 on the back side 720 the chip card module provides. The first upper contact 710 is with a second top contact 708 by means of the conductive bridge 706 or a conductive bar connected. Also the second upper contact 708 provides a conductive connection to a corresponding second subcontact 726 on the back side 720 the chip card module ready. The second top contact 708 may have an extension in the form of a circle or a polygon and thereby occupy a portion of the surface, which is usually from one of the smart card contacts 704 is taken. The first upper contact 710 , the second top contact 708 , the bridge 706 as well as the border 702 form a continuous, electrically conductive surface, which of the smart card contacts 704 is electrically isolated, for example, by a corresponding isolation distance.

In 7B ist eine Rückseite 720 des in 7A gezeigten beispielhaften Chipkartenmoduls gezeigt. Auf der Rückseite 720 ist die chipexterne Spule 722 angeordnet, welche eine Anzahl von Windungen aufweisen kann, die in einem äußeren Bereich der Trägeroberfläche auf der Rückseite 720 des Chipkartenmoduls angeordnet sein können. Die chipexterne Spule 722 kann einen inneren Bereich 728 umgeben, welcher Kontakte 730 aufweist, die eine Verbindung zwischen den auf der Vorderseite 700 des Chipkartenmoduls angeordneten Chipkartenkontakten 704 und entsprechenden Kontakten am Chip herstellen, wenn der Chip in dem inneren Bereich 728 platziert wird. Der zweite Unterkontakt 726 steht dabei mittels einer Durchführung mit dem zweiten Oberkontakt 708 elektrisch in Verbindung, der erste Unterkontakt 724, welcher einen Kontakt am Ende der äußeren Windung der chipexternen Spule 722 ausbildet, steht mittels einer weiteren Durchführung in elektrischer Verbindung mit dem ersten Oberkontakt 710. Anhand der überlagerten Darstellung 740 der Vorderansicht 700 und der Rückansicht 720 des beispielhaften Chipkartenmoduls in 7C sieht man, dass die auf der Oberseite 700 des Chipkartenmoduls angeordnete Brücke 706 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der äußeren Windung der chipexternen Spule 722 und dem inneren Bereich 728 herstellt. Mittels der Brücke 706 kann im übertragenen Sinne die chipexterne Spule 722 bzw. die die chipexterne Spule 722 aufweisende Schaltung geschlossen werden, ohne dass eine zusätzliche Leiterbahnschicht auf der Rückseite 720 des Chipkartenmoduls ausgebildet werden muss, damit es bei der Rückführung der der äußeren Windung der chipexternen Spule 722 in den inneren Bereich 728 zu keinem Kurzschluss kommt. Anhand der überlagerten Ansicht 740 in 7C ist erkennbar, dass die Umrandung 702 über den Leiterbahnen der chipexternen Spule 722 angeordnet ist und mit dem ersten Oberkontakt 710 und damit mit der äußeren Windung der chipexternen Spule 722 verbunden ist. Folglich kann die Umrandung 702 zusammen mit den Windungen der chipexternen Spule 722 ein kapazitives Element bereitstellen, wobei durch die vollflächige Ausbildung der umrandenden Struktur 702 die Kapazität maximiert werden kann. Die Umrandung 702 kann wie in 7C gezeigt mit der ganz außen angeordneten Windung der chipexternen Spule 722 verbunden sein, sie kann jedoch auch alternativ mit der ganz innen angeordneten Windung der chipexternen Spule 722 verbunden sein. Eine Verbindung der Umrandung 702 mit der äußeren Windung kann von Vorteil sein, da so nur eine Durchkontaktierung erforderlich ist – die den ersten Oberkontakt 710 mit dem ersten Unterkontakt 724 verbindende Durchkontaktierung. Bei Bereitstellung einer zusätzlichen Durchkontaktierung, mittels welcher die Umrandung 702 mit der ganz innen liegenden Windung der chipexternen Spule 722 verbunden wird (wird in 10A bis 10C erläutert), kann eine maximal mögliche Kapazität erreicht werden, da der Potentialunterschied so maximiert werden kann. Die Brücke 706 kann zwischen der Umrandung 702 und einem Chipkartenkontakt 704 oder auch zwischen zwei anderen Chipkartenkontakten 704 angeordnet sein kann, sofern dieses zweckmäßig ist. Beispielsweise kann die Kontaktbrücke 706 zwischen der Umrandung 702 und dem Chipkartenkontakt 704 ganz links in der unteren Reihe innerhalb des Kontaktfeldes in 7A angeordnet sein. Ebenso kann die Brücke 706 zwischen dem zweiten und dem dritten Chipkartenkontakt 704 von links in der unteren Reihe innerhalb des Kontaktfeldes in 7A angeordnet sein oder auch zwischen dem dritten Kontakt 704 von links in der unteren Reihe innerhalb des Kontaktfeldes in 7A und der Umrandung 702. Auch kann die Kontaktbrücke 706 auf analoge Weise zwischen einem Chipkartenkontakt 704 und der Umrandung 702 oder Chipkartenkontakten 704 innerhalb der oberen Reihe des Kontaktfeldes angeordnet sein. Anders ausgedrückt kann die Position der Kontaktbrücke 706 innerhalb des Kontaktfeldes an die jeweilige Verdrahtung auf der Rückseite des Chipkartenmoduls angepasst werden. Alternativ zu der Darstellung in 7A bis 7C müssen der erste Oberkontakt 710 und der zweite Oberkontakt 708 nicht notwendigerweise auf jeweils auf einem Ende der Brücke 706 angeordnet sein. Alternativ kann der erste Oberkontakt 710 an einer beliebigen Stelle über der äußeren (oder inneren) Windung der chipexternen Spule 722 angeordnet sein, beispielsweise auf der gegenüberliegenden Seite der Umrandung 702 in Bezug auf seine in 7A oder 7B eingezeichnete Position. Um die Lebensdauer des Chipkartenmoduls zu maximieren, kann der folgende Aspekt berücksichtigt werden. Die Kontaktbrücke 706, welche beispielsweise eine Breite in einem Bereich von 50 μm bis ungefähr 500 μm aufweisen kann, kann entlang dieser Dimension anfälliger auf mechanischen Abrieb sein, welcher beispielsweise durch ein Durchschieben der Chipkarte, in der das Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen angeordnet sein kann, oder durch ein Einschieben der Chipkarte durch oder in ein Lesegerät entstehen kann. Demzufolge kann die Brücke 706 derart angeordnet sein, dass die Richtung, welche die Längenausdehnung der Brücke 706 angibt (in dem in 7A bis 7C veranschaulichten Ausführungsbeispiel eines Chipkartenmoduls verläuft die Brücke vom Rand des Chipkartenmoduls nach Innen, parallel zu den Rändern der sie umgebenden Chipkartenkontakte 704), mit der Einschiebe- bzw. Durchschieberichtung der Chipkarte in bzw. durch ein Lesegerät übereinstimmt. Dadurch kann das Risiko minimiert werden, dass entsprechende Kontaktköpfe des Lesegeräts quer zur Längenausdehnung der Brücke 706 über diese schleifen und einen Materialabtrag senkrecht zur Längenausdehnung der Brücke 706 verursachen, also entlang der filigraneren Dimension.In 7B is a back 720 of in 7A shown exemplary smart card module shown. On the back side 720 is the off-chip coil 722 arranged, which may have a number of turns, in an outer region of the carrier surface on the back 720 of the smart card module can be arranged. The off-chip coil 722 can have an inner area 728 surrounded, which contacts 730 which has a connection between the ones on the front 700 the chip card module arranged chip card contacts 704 and make corresponding contacts on the chip when the chip is in the inner region 728 is placed. The second sub contact 726 stands by means of a passage with the second upper contact 708 electrically connected, the first subcontact 724 which makes contact at the end of the outer turn of the off-chip coil 722 forms, is by means of a further implementation in electrical connection with the first upper contact 710 , Based on the superimposed representation 740 the front view 700 and the rear view 720 the exemplary smart card module in 7C you can see that on the top 700 the chip card module arranged bridge 706 an electrically conductive connection between the outer turn of the off-chip coil 722 and the inner area 728 manufactures. By means of the bridge 706 can figuratively the off-chip coil 722 or the off-chip coil 722 having closed circuit without an additional interconnect layer on the back 720 of the smart card module must be trained so that it is in the return of the outer turn of the off-chip coil 722 in the inner area 728 does not come to a short circuit. Based on the superimposed view 740 in 7C it is recognizable that the border 702 over the tracks of the off-chip coil 722 is arranged and with the first upper contact 710 and thus with the outer turn of the off-chip coil 722 connected is. Consequently, the border can 702 along with the turns of the off-chip coil 722 provide a capacitive element, wherein the full-surface design of the peripheral structure 702 the capacity can be maximized. The border 702 can be like in 7C shown with the very outer turn of the off-chip coil 722 However, it can also be alternatively with the very inner winding of the off-chip coil 722 be connected. A connection of the border 702 with the outer winding may be advantageous because so only one via is required - the first upper contact 710 with the first sub contact 724 connecting via. When providing an additional via, by means of which the border 702 with the very inner turn of the off-chip coil 722 is connected (is in 10A to 10C explained), a maximum possible capacity can be achieved, since the potential difference can be maximized. The bridge 706 can between the border 702 and a smart card contact 704 or between two other smart card contacts 704 may be arranged, if appropriate. For example, the contact bridge 706 between the border 702 and the chip card contact 704 on the far left in the lower row within the contact field in 7A be arranged. Likewise, the bridge 706 between the second and the third chip card contact 704 from the left in the lower row within the contact field in 7A be arranged or between the third contact 704 from the left in the lower row within the contact field in 7A and the outline 702 , Also, the contact bridge 706 in an analogous way between a chip card contact 704 and the outline 702 or smart card contacts 704 be arranged within the upper row of the contact field. In other words, the position of the contact bridge 706 be adjusted within the contact field to the respective wiring on the back of the smart card module. Alternative to the illustration in 7A to 7C need the first top contact 710 and the second top contact 708 not necessarily on each one end of the bridge 706 be arranged. Alternatively, the first upper contact 710 anywhere above the outer (or inner) turn of the off-chip coil 722 be arranged, for example on the opposite side of the border 702 in terms of his in 7A or 7B drawn position. In order to maximize the life of the smart card module, the following aspect can be considered. The contact bridge 706 which may, for example, have a width in a range of 50 μm to about 500 μm, may be more susceptible to mechanical abrasion along this dimension, which may be, for example, by pushing through the chip card in which the chip card module may be arranged according to various embodiments or through Insert the chip card through or into a reader can arise. As a result, the bridge 706 be arranged such that the direction which the length of the bridge 706 indicates (in the in 7A to 7C illustrated embodiment of a smart card module, the bridge runs from the edge of the smart card module to the inside, parallel to the edges of the surrounding smart card contacts 704 ), coincides with the push-in or push-through direction of the chip card in or by a reading device. As a result, the risk can be minimized that corresponding contact heads of the reader transversely to the length of the bridge 706 grind over this and a material removal perpendicular to the length of the bridge 706 cause, so along the filigree dimension.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Chipkartenmoduls ist in den 8A bis 8C dargestellt, wobei der Chip der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist. In 8A ist eine Vorderansicht 800, in 8B eine Rückansicht 820 eines beispielhaften Chipkartenmoduls gezeigt und in 8C ist eine überlagerte Ansicht 840 dargestellt, auf welcher die Vorderansicht 800 aus 8A und die Rückansicht 820 aus 8B überlagert sind. Das in den 8A bis 8C gezeigte beispielhafte Chipkartenmodul entspricht im Wesentlichen dem in den 7A bis 7C dargestellten beispielhaften Chipkartenmodul, so dass bau- und funktionsgleiche Bauelemente bzw. Strukturen gleiche Bezugszeichen tragen und nicht erneut beschrieben werden. Das in den 8A bis 8C dargestellte beispielhafte Chipkartenmodul ist dahin gehend abgewandelt, dass die Umrandung 702 nicht als eine vollflächige leitfähige Struktur eingerichtet ist, sondern eine netzartige leitfähige Struktur aufweist, wobei das Netz Leiterbahnwindungen aufweist, welche die Chipkartenkontakte 704 umgeben und ebenfalls nicht geschlossen, sondern mittels der Lücke 712 unterbrochen sind. Dabei sind die Leiterbahnwindungen der Umrandung 702 mittels elektrisch leitfähiger Querverbindungen zusätzlich untereinander verbunden. Die Leiterbahnen der netzartigen Umrandung 702 können derart angeordnet sein, dass beispielsweise über jeder, über jeder zweiten, über jeder dritten oder über jeder vierten Windung der chipexternen Spule 722 eine Leiterbahnwindung angeordnet ist. Die inneren Windungen können verkürzt oder unvollständig sein, d. h. sie verlaufen nur entlang einer oder nur entlang eines Teils einer der vier Seiten des Kontaktfeldes. Die netzartige Umrandung 702 in 8A stellt genau wie die Umrandung 702 in 7A im Zusammenspiel mit den Windungen der chipexternen Spule 722 ein kapazitives Element bereit, wobei jedoch die Leistungsfähigkeit dieser Anordnung gegenüber der in 7A bis 7C gezeigten Anordnung verbessert ist. Durch die verringerte Anzahl von Chipkartenkontakten 704 – von acht auf sechs – wird die Oberfläche des Chipkartenmoduls verringert, welche mit einer leitfähigen Schicht bedeckt ist, so dass elektromagnetische Strahlung von den darunter angeordneten Windungen der chipexternen Spule 722 weniger stark abgeschirmt wird. Statt der in 7A und 7C dargestellten vollflächigen metallischen Umrandung 702 weist das in 8A bis 8C dargestellte Chipkartenmodul eine netzartige metallische Umrandung 702 auf, welche einen möglichen Abschirmeffekt von elektromagnetsicher Strahlung in Bezug auf die darunterliegende chipexterne Spule 722 zusätzlich verringern kann.Another embodiment of a smart card module is in the 8A to 8C shown, wherein the chip is not shown for clarity. In 8A is a front view 800 , in 8B a rear view 820 an exemplary smart card module and shown in 8C is a layered view 840 shown on which the front view 800 out 8A and the rear view 820 out 8B are superimposed. That in the 8A to 8C shown exemplary chip card module corresponds substantially to that in the 7A to 7C shown exemplary smart card module, so that construction and functionally identical components or structures bear the same reference numerals and will not be described again. That in the 8A to 8C illustrated exemplary smart card module is modified to the extent that the border 702 is not arranged as a full-surface conductive structure, but has a net-like conductive structure, wherein the network has conductor turns, which the chip card contacts 704 surrounded and also not closed, but by means of the gap 712 are interrupted. Here are the Leiterbahnwindungen the border 702 additionally interconnected by means of electrically conductive cross connections. The tracks of the net-like border 702 may be arranged such that, for example, over each, every other, every third or every fourth turn of the off-chip coil 722 a conductor winding is arranged. The inner turns can be shortened or incomplete, ie they run along only one or only part of one of the four sides of the contact field. The net-like border 702 in 8A just like the border 702 in 7A in interaction with the turns of the off-chip coil 722 a capacitive element, but the performance of this arrangement over that in 7A to 7C shown arrangement is improved. Due to the reduced number of smart card contacts 704 - from eight to six - the surface of the smart card module is reduced, which is covered with a conductive layer, so that electromagnetic radiation from the underlying windings of the off-chip coil 722 less shielded. Instead of in 7A and 7C illustrated full-surface metallic border 702 has the in 8A to 8C illustrated smart card module a net-like metallic border 702 indicative of a possible shielding effect of electromagnetic radiation with respect to the underlying off-chip coil 722 can additionally reduce.

Ein weiteres Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in den 9A bis 9C dargestellt, wobei der Chip der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist. In 9A ist eine Vorderansicht 900, in 9B eine Rückansicht 920 eines beispielhaften Chipkartenmoduls gezeigt und in 9C ist ein Chipkartenmodul in einer überlagerten Ansicht 940 dargestellt, auf welcher die Vorderansicht 900 aus 9A und die Rückansicht 920 aus 9B überlagert sind. Das in den 9A bis 9C gezeigte beispielhafte Chipkartenmodul entspricht im Wesentlichen dem in den 7A bis 7C dargestellten beispielhaften Chipkartenmodul, so dass bau- und funktionsgleiche Bauelemente bzw. Strukturen gleiche Bezugszeichen tragen und nicht erneut beschrieben werden. Das in den 9A bis 9C dargestellte beispielhafte Chipkartenmodul ist jedoch dahin gehend abgewandelt, dass zusätzlich zu der Umrandung 702 um diese herum mindestens eine Windung 902 der chipexternen Spule 722 angeordnet ist, wobei die Reihenfolge der beiden Elemente vertauschbar ist, d. h. die mindestens eine Windung 902 kann auch zwischen dem Kontaktfeld und der Umrandung 702 angeordnet sein. Die mindestens eine zusätzliche Windung 902 ist dabei zwischen der Brücke 706 und dem ersten Oberkontakt 710 verschaltet und fungiert damit als eine erweiterte Windung der chipexternen Spule 722. Durch die mindestens eine zusätzliche Windung 902 auf der Oberseite des Chipkartenmoduls kann die Induktivität der chipexternen Spule vergrößert werden.Another smart card module according to various embodiments is shown in FIGS 9A to 9C shown, wherein the chip is not shown for clarity. In 9A is a front view 900 , in 9B a rear view 920 an exemplary smart card module and shown in 9C is a smart card module in a superimposed view 940 shown on which the front view 900 out 9A and the rear view 920 out 9B are superimposed. That in the 9A to 9C shown exemplary chip card module corresponds substantially to that in the 7A to 7C shown exemplary smart card module, so that construction and functionally identical components or structures bear the same reference numerals and will not be described again. That in the 9A to 9C However, illustrated exemplary smart card module is modified to the effect that in addition to the border 702 around this at least one turn 902 the off-chip coil 722 is arranged, wherein the order of the two elements is interchangeable, that is, the at least one turn 902 can also be between the contact field and the border 702 be arranged. The at least one additional turn 902 is between the bridge 706 and the first upper contact 710 Connects and thus acts as an extended turn of the off-chip coil 722 , By the at least one additional turn 902 on the top of the chip card module, the inductance of the off-chip coil can be increased.

Ein weiteres Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in den 10A bis 10C dargestellt, wobei der Chip der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist. In 10A ist eine Vorderansicht 1000, in 10B eine Rückansicht 1020 eines beispielhaften Chipkartenmoduls gezeigt und in 10C ist ein Chipkartenmodul in einer überlagerten Ansicht 1040 dargestellt, auf welcher die Vorderansicht 1000 aus 10A und die Rückansicht 1020 aus 10B überlagert sind. Das in den 10A bis 10C gezeigte beispielhafte Chipkartenmodul entspricht im Wesentlichen dem in den 7A bis 7C dargestellten beispielhaften Chipkartenmodul, so dass bau- und funktionsgleiche Bauelemente bzw. Strukturen gleiche Bezugszeichen tragen und nicht erneut beschrieben werden. Das in den 10A bis 10C dargestellte beispielhafte Chipkartenmodul ist jedoch dahin gehend abgewandelt, dass die Umrandung 702 an eine innere Windung der chipexternen Spule 722 gekoppelt ist. Die Umrandung 702 ist in diesem Ausführungsbeispiel von der Einheit aus erstem Oberkontakt 710, Brücke 706 und zweitem Oberkontakt 708 elektrisch isoliert, wobei die Lücke 712 als nicht abgeschlossener, ringförmiger Freibereich um den ersten Oberkontakt 712 ausgebildet ist. Die Umrandung 702 weist einen dritten Oberkontakt 1002 auf, welcher mit einem dritten Unterkontakt 1022 in elektrischer Verbindung steht, wobei der dritte Unterkontakt 1022 an eine innere Windung der chipexternen Spule 722 gekoppelt ist. Die Umrandung 702 bildet zusammen mit den Windungen der chipexternen Spule 722, über welchen sie angeordnet ist, eine kapazitive Struktur. Die Verbindung der Umrandung 702 mit der inneren Windung der chipexternen Spule 722 erfordert die Ausbildung einer zusätzlichen Durchführung, welche den dritten Unterkontakt 1022 mit dem dritten Oberkontakt 1002 verbindet. Auf diese Weise kann jedoch durch Maximierung des Potentialunterschiedes die Kapazität maximiert werden.Another smart card module according to various embodiments is shown in FIGS 10A to 10C shown, wherein the chip is not shown for clarity. In 10A is a front view 1000 , in 10B a rear view 1020 an exemplary smart card module and shown in 10C is a smart card module in a superimposed view 1040 shown on which the front view 1000 out 10A and the rear view 1020 out 10B are superimposed. That in the 10A to 10C shown exemplary chip card module corresponds substantially to that in the 7A to 7C shown exemplary smart card module, so that construction and functionally identical components or structures bear the same reference numerals and will not be described again. That in the 10A to 10C However, exemplary chip card module shown is modified to the extent that the border 702 to an inner turn of the off-chip coil 722 is coupled. The border 702 is in this embodiment of the unit of the first upper contact 710 , Bridge 706 and second top contact 708 electrically isolated, with the gap 712 as an unfinished, annular free area around the first top contact 712 is trained. The border 702 has a third top contact 1002 on, which with a third subcontact 1022 is in electrical communication with the third subcontact 1022 to an inner turn of the off-chip coil 722 is coupled. The border 702 forms together with the turns of the off-chip coil 722 over which it is arranged, a capacitive structure. The connection of the border 702 with the inner winding of the off-chip coil 722 requires the formation of an additional implementation, which is the third subcontact 1022 with the third upper contact 1002 combines. In this way, however, by maximizing the potential difference, the capacity can be maximized.

Ein Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in den 11A bis 11C dargestellt, wobei der Chip der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist. In 11A ist eine Vorderansicht 1100, in 11B eine Rückansicht 1120 eines beispielhaften Chipkartenmoduls gezeigt und in 11C ist ein Chipkartenmodul in einer überlagerten Ansicht 1140 dargestellt, auf welcher die Vorderansicht 1100 aus 11A und die Rückansicht 1120 aus 11B überlagert sind. Das in den 11A bis 11C gezeigte beispielhafte Chipkartenmodul entspricht im Wesentlichen dem in den 8A bis 8C dargestellten beispielhaften Chipkartenmodul, so dass bau- und funktionsgleiche Bauelemente bzw. Strukturen gleiche Bezugszeichen tragen und nicht erneut beschrieben werden. Das in den 11A bis 11C dargestellte beispielhafte Chipkartenmodul ist jedoch dahin gehend abgewandelt, dass die netzartige Umrandung 702 sich im Wesentlichen entlang von drei Seiten (in 11A unten, links und rechts) des Kontaktfeldes erstreckt. Entlang der vierten Seite sind Verlängerungsstrukturen 1102 angeordnet, welche jeweils mit einem angrenzenden Kontaktfeld 704 verbunden sind. Dabei sind die Verlängerungsstrukturen 1102 zum einen voneinander und auch von der Umrandung 702 durch entsprechende Isolationsabstände elektrisch isoliert, so dass beim Einschieben oder Durchziehen des Chipkartenmoduls, das beispielsweise auf einer Chipkarte angeordnet sein kann, in ein oder durch ein Lesegerät ein Kurzschluss zwischen benachbarten Chipkartenkontakten 704 und zwischen Chipkartenkontakten 704 und der Umrandung 702 vermieden werden kann. In Analogie zu dem in den 8A bis 8B veranschaulichten beispielhaften Chipkartenmodul, ist die aufgrund der verminderten Abschirmung von elektromagnetischen Strahlung durch die netzartigen Umrandung 702 die Leistungsfähigkeit dieses Chipkartenmoduls gegenüber dem in 7A bis 7C dargestellten Chipkartenmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit einer flächig ausgebildeten Umrandung 702 verbessert.A smart card module according to various embodiments is shown in FIGS 11A to 11C shown, wherein the chip is not shown for clarity. In 11A is a front view 1100 , in 11B a rear view 1120 an exemplary smart card module and shown in 11C is a smart card module in a superimposed view 1140 shown on which the front view 1100 out 11A and the rear view 1120 out 11B are superimposed. That in the 11A to 11C shown exemplary chip card module corresponds substantially to that in the 8A to 8C shown exemplary smart card module, so that construction and functionally identical components or structures bear the same reference numerals and will not be described again. That in the 11A to 11C However, exemplary chip card module shown is modified to the effect that the net-like border 702 essentially along three sides (in 11A bottom, left and right) of the contact field extends. Along the fourth page are extension structures 1102 arranged, each with an adjacent contact field 704 are connected. Here are the extension structures 1102 for one another and also from the border 702 electrically isolated by appropriate isolation distances, so that when inserting or pulling through the chip card module, which may be arranged for example on a chip card, in or through a reading device, a short circuit between adjacent chip card contacts 704 and between smart card contacts 704 and the outline 702 can be avoided. In analogy to that in the 8A to 8B Exemplary smart card module illustrated is due to the reduced shielding of electromagnetic radiation by the net-like border 702 the performance of this smart card module compared to in 7A to 7C illustrated smart card module according to various embodiments with a flat edge 702 improved.

Die Abstimmung des Resonanzschaltkreises aus Chip und Chipkartenmodulantenne auf die Betriebsfrequenz des Chips hat ferner den Effekt, dass eine optimale Signalübertragung von dem Chipkartenmodul zu einer Leseeinheit möglich ist. Ein Signal samt Seitenbändern, welche durch eine chipinterne Strommodulation zustande kommen, kann optimal mittels der Chipkartenmodulantenne übertragen werden, da die Signalfrequenz der Resonanzfrequenz der Chipkartenmodulantenne entspricht und die Seitenbänder, welche um die Signalfrequenz symmetrisch verteilt sind, mit größtmöglicher Intensität übertragen werden. Weicht die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises von der Betriebsfrequenz des Chips ab, so liegt die Übertragungscharakteristik des Chipkartenmoduls nicht symmetrisch über dem Hauptsignal und den Seitenbändern und die Seitenbänder werden mit unterschiedlicher Intensität übertragen und/oder eines der Seitenbänder wird mit zu kleiner Intensität übertragen.The tuning of the resonant circuit of chip and chip card module antenna to the operating frequency of the chip further has the effect that an optimal signal transmission from the chip card module to a reading unit is possible. A signal including sidebands, which come about by an on-chip current modulation, can be optimally transmitted by means of the chip card module antenna, since the signal frequency corresponds to the resonant frequency of the chip card module antenna and the sidebands, which are symmetrically distributed around the signal frequency, are transmitted with the greatest possible intensity. If the resonant frequency of the resonant circuit deviates from the operating frequency of the chip, the transfer characteristic of the chip card module is not symmetrical over the main signal and the sidebands and the sidebands are transmitted with different intensity and / or one of the sidebands is transmitted with too low an intensity.

Zusammenfassend wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Chipkartenmodul bereitgestellt, welches eine verbesserte kontaktlose Kommunikations-Leistungsfähigkeit aufweist durch Abstimmung der Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises, welcher den Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität aufweist, auf die Betriebsfrequenz des Chips, welche beispielsweise bei 13,56 MHz liegen kann. Um eine chipexterne Spule mit genügend großer Induktivität bereitzustellen, beispielsweise im Bereich von einigen Mikrohenry, kann die FCOS-Technologie zur Fertigung des Chipkartenmoduls verwendet werden, mit der kleine Strukturbreiten und Strukturabstände realisierbar sind. Die Resonanzfrequenz kann durch Abstimmung der chipexternen Induktivität und/oder der chipexternen Kapazität eingestellt werden. Letztere kann leitfähige Strukturen aufweisen, welche auf der Seite des Trägers angeordnet sind, auf der auch die Chipkartenkontakte angeordnet sind. Es können auch zweilagige chipexterne Spulen hergestellt werden, wobei dann eine chipexterne Spulenlage auf der Vorderseite des Trägers angeordnet werden kann. Um einen vergrößerten Bereich für die chipexterne Kapazität oder die chipexterne Induktivität auf der Vorderseite des Chipkartenmoduls bereitzustellen, kann die Anzahl der Chipkartenkontakte von acht auf sechs reduziert werden.In summary, in various embodiments, a smart card module is provided which has improved contactless communication performance by matching the resonant frequency of the resonant circuit having the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance to the operating frequency of the chip, which is shown at 13, for example. 56 MHz can be. In order to provide an off-chip inductor with a sufficiently large inductance, for example in the range of a few microhenries, the FCOS technology can be used to fabricate the smart card module, with which small feature sizes and structure spacings can be realized. The resonant frequency can be adjusted by tuning the off-chip inductance and / or the off-chip capacitance. The latter can have conductive structures which are arranged on the side of the carrier on which the chip card contacts are also arranged. It is also possible to produce double-layer off-chip coils, in which case an off-chip coil layer can be arranged on the front side of the carrier. To provide increased off-chip capacity or off-chip inductance on the front of the smart card module, the number of smart card contacts can be reduced from eight to six.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (14)

Chipkartenmodul, aufweisend: • einen Chip, welcher eingerichtet ist bei einer Betriebsfrequenz betrieben zu werden; und • eine chipexterne Spule und/oder eine chipexterne Kapazität, • wobei der Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität derart eingerichtet sind, dass sie eine Anordnung bilden, welche eine Resonanzfrequenz aufweist, welche im Wesentlichen der Betriebsfrequenz entspricht.Chip card module, comprising: A chip configured to operate at an operating frequency; and An off-chip coil and / or an off-chip capacity, Wherein the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance are arranged such that they form an arrangement having a resonant frequency which substantially corresponds to the operating frequency. Chipkartenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität derart eingerichtet sind, dass sie eine Anordnung bilden, welche eine Resonanzfrequenz aufweist, welche bei 13,56 MHz liegt.The smart card module according to claim 1, wherein the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance are arranged to form an arrangement having a resonant frequency which is 13.56 MHz. Chipkartenmodul gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweist; und wobei die chipexterne Spule mindestens acht Spulenwicklungen aufweist.Chip card module according to claim 1 or 2, wherein the smart card module has the off-chip coil; and wherein the off-chip coil has at least eight coil windings. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweist; und wobei die chipexterne Spule eine Wicklungsleitungsbreite von mindestens 40 μm aufweist.Chip card module according to one of claims 1 to 3, wherein the smart card module has the off-chip coil; and wherein the off-chip coil has a winding line width of at least 40 microns. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen Träger, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweist; und wobei der Chip und die chipexterne Spule auf derselben Seite des Trägers angeordnet sind.Smart card module according to one of claims 1 to 4, further comprising: a carrier, wherein the smart card module has the off-chip coil; and wherein the chip and the off-chip coil are arranged on the same side of the carrier. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: Chipkartenkontakte, welche eingerichtet sind, eine kontaktbasierte Chipkartenschnittstelle bereitzustellen.A smart card module according to any one of claims 1 to 5, further comprising: Smart card contacts which are arranged to provide a contact-based smart card interface. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: einen Träger, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Spule aufweist; wobei die Chipkartenkontakte auf einer ersten Seite des Trägers angeordnet sind; und wobei die chipexterne Spule auf einer zweiten Seite des Trägers angeordnet ist, wobei die erste Seite des Trägers der zweiten Seite des Trägers gegenüberliegt.Smart card module according to one of claims 1 to 6, further comprising: a carrier, wherein the smart card module has the off-chip coil; wherein the smart card contacts are arranged on a first side of the carrier; and wherein the off-chip coil is disposed on a second side of the carrier, the first side of the carrier being opposite the second side of the carrier. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: einen Träger, wobei das Chipkartenmodul eine chipexterne Kapazität aufweist, welche auf dem Träger angeordnet ist.A smart card module according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a carrier, wherein the smart card module has an off-chip capacity, which is arranged on the carrier. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: einen Träger, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Kapazität aufweist, welche zumindest teilweise auf derselben Seite des Trägers angeordnet ist wie die Chipkartenkontakte.Smart card module according to one of claims 1 to 8, further comprising: a carrier, wherein the smart card module has the off-chip capacity, which is at least partially disposed on the same side of the carrier as the smart card contacts. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Spule und die chipexterne Kapazität aufweist, wobei ein Teil der chipexternen Kapazität von mindestens einem Teil der chipexternen Spule gebildet wird.Chip card module according to one of claims 1 to 9, wherein the chip card module has the off-chip coil and the off-chip capacitance, wherein a portion of the off-chip capacitance is formed by at least a portion of the off-chip coil. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei ein Teil der chipexternen Spule in einem die Chipkartenkontakte umgebenden Bereich angeordnet ist.Chip card module according to one of claims 6 to 10, wherein a part of the off-chip coil is arranged in a region surrounding the chip card contacts. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei das Chipkartenmodul die chipexterne Kapazität aufweist, welche auf derselben Seite des Trägers angeordnet ist wie die Chipkartenkontakte, wobei die chipexterne Kapazität zumindest teilweise in einem Bereich angeordnet ist, welcher die Chipkartenkontakte umgibt.Chip card module according to one of claims 6 to 11, wherein the chip card module has the off-chip capacitance, which is arranged on the same side of the carrier as the chip card contacts, wherein the off-chip capacitance is at least partially disposed in a region surrounding the chip card contacts. Chipkartenmodul gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die chipexterne Kapazität ferner eine Kapazität aufweist, welche als diskretes elektrisches Bauteil eingerichtet ist und mit der Anordnung verkoppelt ist, welche den Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität aufweist.Chip card module according to one of claims 6 to 11, wherein the off-chip capacitor further comprises a capacitor which is arranged as a discrete electrical component and is coupled to the arrangement having the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance. Chipkarte, aufweisend: ein Chipkartenmodul, aufweisend: • einen Chip, welcher eingerichtet ist bei einer Betriebsfrequenz betrieben zu werden; und • eine chipexterne Spule und/oder eine chipexterne Kapazität, • wobei der Chip und die chipexterne Spule und/oder die chipexterne Kapazität derart eingerichtet sind, dass die ein Anordnung bilden, welche eine Resonanzfrequenz aufweist, welche im Wesentlichen der Betriebsfrequenz entspricht.Chip card, comprising: a smart card module, comprising: A chip configured to operate at an operating frequency; and An off-chip coil and / or an off-chip capacity, Wherein the chip and the off-chip coil and / or the off-chip capacitance are arranged such that form an arrangement having a resonant frequency which substantially corresponds to the operating frequency.
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