DE10325564B4

DE10325564B4 - Chipkartenmodul

Info

Publication number: DE10325564B4
Application number: DE10325564A
Authority: DE
Inventors: Peter Stampka; Frank PÜSCHNER; Bettina Latka; Wolfgang Schindler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: WO2004109591A1; US20060118642A1; DE10325564A1; US7337967B2

Abstract

Chipkartenmodul bestehend aus einem Träger (3), der Kontaktflächen aufweist, wobei den Kontaktflächen gegenüberliegend auf dem Träger (3) ein Halbleiterchip (1) angeordnet ist, der eine integrierte Schaltung aufweist, die an einer Oberfläche des Chips Anschlußkontakte aufweist, die mit zugeordneten Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen eine erste leitende Schicht (5) und eine zweite leitende Schicht (6) aufweisen, wobei in die zweite leitende Schicht (6) Clusterelemente (8) eingebettet sind, die in Abhängigkeit von ihrem Abstand zur ersten leitenden Schicht (5) den Reflexionsfaktor der Kontaktflächen bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Chipkartenmodul bestehend aus einem Träger, der Kontaktflächen aufweist, wobei den Kontaktflächen gegenüberliegend auf dem Träger ein Halbleiterchip angeordnet ist, gemäß dem Patentanspruch 1.
Chipkarten sind seit langem bekannt und werden zum Beispiel als Telefonkarten, Identifikationskarten oder dergleichen in zunehmendem Umfang eingesetzt. Es bestehen Normen, die die Abmessungen und technischen Einzelheiten solcher Chipkarten festlegen. Diese Norm ist beispielsweise die ISO7810 sowie ISO7816.
Derzeit werden die Chipkarten in drei Kategorien eingeteilt, den kontaktlosen Chipkarten, den kontaktbehafteten Chipkarten und den sogenannten Kombi-Karten. Sowohl die kontaktbehafteten Chipkarten als auch die Kombi-Karten weisen eine Kontaktzone auf, die gemäß den zuvor erwähnten Normen Kontakte vorsehen. Diese sind mit einem in der Chipkarte integrierten Schaltkreis verbunden. Die Anordnung dieser Kontaktflächen auf der Chipkarte ist durch die genannten Normen eindeutig festgelegt. Die Kontaktzonen der Kartenkontakte bestehen derzeit aus einer geeigneten metallischen Oberfläche, die beispielsweise aus Au, NiPdAg oder ähnlichen Materialien hergestellt sind. Die einzelnen Kontaktflächen sind durch in Trennkanäle voneinander isolierend getrennt.
Mit der zunehmenden Bedeutung der Chipkarten ist ebenfalls ein zunehmendes Interesse verbunden, Manipulationen an diesen vorzunehmen.
Aus der WO97/33252 A1 ist beispielsweise ein Verfahren der Echtheitskontrolle von Dokumenten in Form von Chipkarten bekannt. Diese wird dadurch erreicht, daß aus einer Grundmasse der Chipkarte eingelagerte Fremdkörper, deren physikalische Eigenschaften von denen der Grundmasse abweichen und innerhalb der Grundmasse zufällig verteilt sind, bestehende Dokumente zunächst bei der Erstaustellung in mindestens einer von einem Zufallsgenerator ausgewählten Abtastspur von mindest einem Detektor auf Fremdkörper abgetastet wird. Danach werden die Ausgangswerte des Detektors in einem im Chip der Chipkarte vorgesehenes nach einer Initialisierung gesperrtes Register eingeschrieben, dessen gespeicherter Inhalt von außen her weder lesbar noch manipulierbar ist. Bei der Anwendung des so vorbereiteten Dokumentes werden stetig dessen Fremdkörperinformationen von einem Detektor gelesen und in einem weiteren Register im Chip zwischengespeichert und mit den im ersten Register abgespeicherten Daten über das Fremdkörpermuster intern verglichen. Ergibt der Vergleich eine Übereinstimmung, so erfolgt eine Freigabe des Dokumentes. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, daß die Identifizierung, die aus der Zuordnung des Chips zur Karte erfolgt, zu einem relativ späten Zeitpunkt erfolgt.
In der Druckschrift DE 196 25 466 C1 ist eine kontaktbehaftete Chipkarte offenbart.
Die Druckschrift DE 196 32 814 A1 betrifft eine Kombikarte und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karte.
In der Druckschrift DE 198 22 024 A1 ist eine Chipkarte mit Anzeigevorrichtung und autarker Energieversorgung beschrieben.
In der Druckschrift DE 196 08 757 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtheitskontrolle von Dokumenten in Form von Chipkarten angegeben.
Die Druckschrift DE 196 40 356 A1 offenbart einen thermoelektrischen Datenspeicher.
In der Druckschrift US 6,364,205 B1 ist eine Chipkarte mit einer Kontaktzone und eine Herstellungsmethode für eine solche Chipkarte beschrieben.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Chipkartenmodul vorzusehen, das individualisierende und authentifizierende Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Dadurch, daß auf den Kontaktflächen eine leitende Schicht aufgebaut ist, in die Cluster-Elemente eingebettet sind, ist durch die zufällige Verteilung dieser Elemente das Chipkartenmodul individualisierbar und durch ein Erfassen und Abspeichern der sich durch die Clusterelemente ergebenden signifikanten physikalischen Eigenschaften im Chip, das Modul als solches bereits vor einem Einbau in eine Karte authentifizierbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen angegeben. Insbesondere dadurch, daß die Verteilung einer physikalischen Kenngröße im Chip abgespeichert ist, ist die Authentifizierbarkeit ermöglicht, wobei dies besonders dadurch einfach realisierbar ist, wenn als physikalische Kenngröße der Reflektionsfaktor der zweiten leitenden Schicht verwendet wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Chipkartenmoduls,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Chipkartenmoduls,
3a bis 3c Ausgestaltungen der Kontaktflächen.
1 zeigt einen Chip 1, auf einem Träger 3, der auf der dem Chip abgewandten Seite Kontaktflächen aufweist. Der Chip 1 weist eine integrierte Schaltung auf, die mit an der Oberfläche des Chips 1 ausgebildeten Anschlußflächen verbunden ist. Von diesen Anschlußflächen führen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 Drahtbondverbindungen durch Öffnungen 4 im Träger 3 auf die Kontaktflächen.
Auf der Oberfläche der Kontaktflächen ist eine sogenannte Clusterschicht aufgetragen, die in Ausgestaltungen gemäß 3a bis 3c erläutert wird.
Wie in 3a zu sehen ist, ist auf der Oberfläche der Kontaktflächen einzelne Clusterelemente 8 ausgebildet. Diese können beispielsweise aus Chrom bestehen. Diese Clusterelemente 8 sind nach einem bestimmten Muster oder einer zufälligen Verteilung angeordnet. Für eine gute und zuverlässige Kontaktierung sind dann die Clusterelemente 8 von einer Abdeckschicht 9 abgedeckt, die vorzugsweise aus "ITO" (tindoped indium oxyd) besteht. Durch die Clusterelemente 8 weist die Clusterschicht 6 durch die einzelnen Clusterelemente bestimmt bei Bestrahlung mit Licht einen spezifischen Reflexionsfaktorverlauf auf. Dies wird durch die Wechselbeziehung zwischen den einzelnen Clusterelementen 8 und der elektrisch leitenden Schicht 5 bewirkt.
Dadurch, daß eine zufällige Verteilung der Clusterelemente 8 eine Individualisierung ermöglicht, die Clusterelemente jedoch auch in einem bestimmten Muster anordenbar sind, kann neben einer Individualisierung auch ein gewünschtes Oberflächenmuster der Kontaktflächen erzeugt werden.
Da die Änderung dieses Reflexionsfaktors durch die Clusterelemente 8 von dem Abstand der Clusterelemente zu der darunterliegenden elektrisch leitenden Schicht bestimmt ist, kann zunächst eine die elektrisch leitende Schicht 5 abdeckende Schicht 9a aufgetragen werden, auf der dann die Clusterelemente 8 angeordnet werden, bevor alles gemeinsam von der abdeckenden Schicht 9b abgedeckt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schicht 9a und 9b aus dem selben Material, wie beispielsweise "ITO", hergestellt ist. In einer weiteren zusätzlichen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn eine haftvermittelnde Schicht 10 auf der ersten leitenden Schicht 5 angeordnet ist. Dies ist beispielsweise Chrom, wobei auch Chrom als Material für die Clusterelemente 8 vorteilhaft ist. Weitere Schichtmaterialien sind ebenfalls Titan und Wolfram.
Bei der Herstellung ist darauf zu achten, daß, um Leckströme zwischen den Kontakten zu vermeiden, bei dem Aufbringen der Beschichtung die Trenngräben zwischen den Kontakten abgedeckt werden. Diese Abdeckung muß selbstverständlich nach der Beschichtung wieder entfernt werden.
Für eine Individualisierung des Chipkartenmoduls ist es nunmehr zunächst erforderlich, zumindest den individualisierenden Bereich der Moduloberfläche abzutasten, d. h. beispielsweise mit Licht zu bestrahlen und in diesen Bereich die Änderung des Reflexionsfaktors in einem bestimmten Spektralbereich zu erfassen und diese Information in den Chip abzuspeichern. Soll die Identität bzw. die Authentizität überprüft werden, so wird bei der Benutzung des Chipkartenmoduls, beispielsweise wenn die Chipkarte mit dem Modul in ein Lesegerät eingeführt wird, innerhalb dieses individualisierenden Bereiches die aktuelle Veränderung des Reflexionsfaktors innerhalb der vorbestimmter Grenzen ermittelt und mit den abgespeicherten Daten verglichen. Stimmen die gemessenen mit den gespeicherten Daten überein, so ist die Identität bzw. die Authentizität bestätigt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Daten einerseits verschlüsselt in dem Chip gespeichert werden und andererseits der Vergleich zwischen den abgespeicherte und den gemessenen Werten nur innerhalb des Chips überprüft werden, so daß diese Daten den Chip als solches nicht verlassen, damit eine maximale Sicherheit vor Manipulation gegeben ist.
Abweichend von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist selbstverständlich eine Anordnung gemäß 2 in der Form möglich, daß die Kontaktflächen nicht über Drahtbondverbindungen 2 mit dem Chip 1 verbunden sind. Es ist genauso gut möglich, daß der Halbleiterchip z. B. mittels einer Flipchipverbindung mit dem Träger 3 verbunden ist, wobei sich an der dem Chip zugewandten Seite des Trägers in der Regel in einer zusätzlichen Ausgestaltung eine Umverdrahtung ausgebildet ist, von der dann durch Kontaktierung 7 in Durchgangsöffnungen 4 zu den Kontaktflächen vorgesehen sind.
Gleichfalls ist ein nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel möglich, bei dem der Träger auf einem metallischen Material als sogenanntes Leadframe hergestellt ist. Bei dieser Ausgestaltung können die Kontaktflächen dann als erste leitende Schicht direkt durch das Leadframe gebildet werden, wobei dann auf den Kontaktflächen die Clusterschicht 6 direkt aufgetragen ist. Weiterhin ist es selbstverständlich möglich, eine haftvermittelnde Schicht oder für eine bessere Leitfähigkeit noch eine Vergoldung der Oberfläche der Kontaktflächen vorzusehen.

1: Halbleiterchip
2: Drahtbondverbindung
3: Träger
4: Durchgangsöffnung
5: erste leitende Schicht
6: zweite leitende Schicht
7: Durchkontaktierung
8: Clusterelement
9a, b: zweite leitende Schicht
10: Haftvermittlungsschicht

Claims

Chipkartenmodul bestehend aus einem Träger (3), der Kontaktflächen aufweist, wobei den Kontaktflächen gegenüberliegend auf dem Träger (3) ein Halbleiterchip (1) angeordnet ist, der eine integrierte Schaltung aufweist, die an einer Oberfläche des Chips Anschlußkontakte aufweist, die mit zugeordneten Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen eine erste leitende Schicht (5) und eine zweite leitende Schicht (6) aufweisen, wobei in die zweite leitende Schicht (6) Clusterelemente (8) eingebettet sind, die in Abhängigkeit von ihrem Abstand zur ersten leitenden Schicht (5) den Reflexionsfaktor der Kontaktflächen bestimmen.
Chipkartenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung der Clusterelemente (8) derart ausgebildet ist, daß die Clusterelemente (8) auf der ersten leitenden Schicht (5) liegen und von der zweiten leitenden Schicht (6) bedeckt sind.
Chipkartenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung der Clusterelemente (8) derart ausgebildet ist, daß die Clusterelemente durch die zweite leitende Schicht (6, 9a, 9b) von der ersten leitenden Schicht (5) beabstandet angeordnet sind und vollständig bedeckt sind.
Chipkartenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten leitenden Schicht (5) und der zweiten leitenden Schicht (6) eine Haftvermittlungsschicht (10) angeordnet ist.
Chipkartenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis vier, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite leitende Schicht (6) aus "ITO" gebildet ist.
Chipkartenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Clusterelemente (8) aus Chrom gebildet sind.
Chipkartenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verteilung physikalischer Kenngrößen der zweiten leitenden Schicht (6) in dem Chip (1) abgespeichert sind.
Chipkartenmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Kenngröße der Reflexionsfaktor ist.
Chipkartenmodul nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Kenngröße der Reflexionsfaktor der über der ersten leitenden Schicht (5) aufgebrachten zweiten leitenden Schicht (6) ist.