DE19721918A1 - Chipkarte und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Chipkarte und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte und ein Herstellungsverfahren für eine Chipkarte oder dergleichen, bestehend aus einem Kartenkörper mit einer Aussparung und einem IC-Baustein, welcher in der Aussparung angeordnet ist, sowie Kontaktelementen zur Kommunikation mit externen Geräten und Anschlüssen, wobei die Anordnung und die Abmessungen der Kontaktelemente den Anforderungen der ISO-Norm 7816 genügen.
Chipkarten werden gegenwärtig in vielen Varianten und Bauformen angeboten und haben sich einen breiten Anwendungsbereich erschlossen. Neben ihrer Anwendung als zweites Zahlungsmittel (Kreditkarten), im Bereich der Zugangskontrolle, als Ausweiskarte oder als Krankenversicherungskarte finden sie auch als SIM-Karte für den Einsatz in Mobiltelefonen zunehmend Verbreitung.
Viele Parameter der Chipkarte, wie Abmessungen und Anordnung der Kontakte und des Magnetstreifens (bei kombinierten Karten), elektronische Signal- und Übertragungsprotokolle für den Datenaustausch mit den Terminals oder die mechanische Belastbarkeit des Kartenkörpers, sind in ISO-Normen festgelegt. Dadurch wird ein problemloses Zusammenwirken der Chipkarte und ihrer Komponenten mit den entsprechenden Kartenlesegeräten sowie deren Austauschbarkeit und internationale Verbreitung ermöglicht.
Eine Chipkarte besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, dem Trägermaterial oder Kartenkörper und einem IC-Baustein oder Chipmodul.
Der Kartenkörper kann z. B. aus Kunststofflaminaten bestehen oder aus einem Stück im Spritzgußverfahren hergestellt werden.
Die nach dem Spritzgußverfahren hergestellten Kartenkörper besitzen eine Aussparung zur Aufnahme des Chipmoduls oder IC-Bausteins. Diese Aussparung kann auch in den Kartenkörper gefräst sein.
Aus DE 34 24 241 C2 ist ein Herstellungsverfahren für Chipkarten bekannt, bei dem sich der IC-Baustein auf einem Träger befindet, auf dessen anderer Seite eine Metallschicht aufgeklebt und durch chemisches Ätzen in leitende und nichtleitende Streifen unterteilt wird. Die Kontaktierung der Verbindungsdrähtchen erfolgt in Durchbrüchen der nichtleitenden Bereiche, welche danach mit einem Harz vergossen werden.
Als wesentliche Vorteile der Erfindung werden eine vereinfachte Steuerung der Kontaktierungsanlage und eine geringere Dicke der Kreditkarte durch eine Schichtverringerung des fertigen Trägerelements genannt.
In der EP 0 627 707 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte offenbart, in welchem ein IC-Baustein in die Aussparung der Chipkarte eingeklebt und die Rückseite des IC-Bausteins über eine Leitschicht mit den Kontaktflächen auf der Oberfläche der Chipkarte verbunden wird.
Die Kontaktflächen auf der Oberfläche der Chipkarte sind teilweise mit einer perforierten, dielektrischen Schutzschicht abgedeckt und mittels Haftband auf dem IC-Baustein und der Chipkarte befestigt. Eine elektrisch leitende Verbindung des IC-Bausteins mit den Kontaktflächen der Chipkarte wird über eine Durchführung von Anschlußpunkten durch die dielektrische Schutzschicht und die auf dem IC-Baustein aufgebrachte Passivierungsschicht erreicht. Durch Verwendung eines Haftbandes zur Fixierung des IC-Bausteins in der Aussparung der Chipkarte besteht die Möglichkeit, die Aussparung kostengünstiger herzustellen.
Als weiterer Vorteil des Verfahrens wird die Verminderung von Abnutzungserscheinungen der elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten der Chipkarte und dem IC-Baustein angegeben.
Die beschriebenen Verfahren haben insbesondere den Nachteil, daß die Herstellung mehrerer Schichtfolgen, das Auftragen von Leitkleber oder die Fertigung eines Trägerelements zur Aufnahme des IC-Bausteins kosten intensiv und unflexibel sind.
Das z. Z. noch notwendige Bonden (Herstellung der Drahtverbindung durch Thermokompression) und der Schutz der Bondverbindungen gegen äußere Einwirkungen mit Hilfe von Epoxidharzen oder anderen geeigneten Vergußmassen stellen erhebliche Kostenfaktoren dar. Außerdem ist jeder technologische Fertigungsschritt mit Fehlerquellen behaftet, die sich auf die Qualität und Zuverlässigkeit der Chipkarte auswirken können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Chipkarte und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Chipkarte zu schaffen, welche die genannten Mängel beseitigt und insbesondere das Fertigungsverfahren von Chipkarten vereinfacht und kostengünstiger gestaltet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte und deren Herstellungsverfahren wird die zu kontaktierende Oberfläche des IC-Bausteins mit einer perforierten Passivierungsschicht überzogen. Auf der Passivierungsschicht erfolgt anschließend die Metallisierung der Kontaktelemente und über die Öffnungen der Passivierung die Kontaktierung des IC-Bausteins.
Falls der IC-Baustein größer ist als die Umrandung aller Kontaktelemente der Chipkarte, kann sich die Passivierung auch über den Umfang der Umrandung aller Kontaktelemente hinaus ausdehnen. Unter Umrandung der Kontaktelemente oder Umrandungsfläche soll diejenige Fläche verstanden werden, welche sich mindestens aus der Umfangslinie um die entsprechend der ISO-Norm festgelegte Anordnung aller Kontaktelemente auf der Chipkarte ergibt (Fig. 5). Nach dem Einsetzen des IC-Bausteins in die Chipkarte sind die Kontaktelemente des IC-Bausteins zugleich auch die Kontaktelemente der Chipkarte.
Danach wird der erfindungsgemäße IC-Baustein in die dafür vorgesehene Aussparung des Kartenkörpers eingesetzt und mit Klebstoff oder einer Vergußmasse fixiert. Dabei können Klebstoff oder Vergußmasse entweder die gesamten Zwischenräume zwischen IC-Baustein und Kartenkörper ausfüllen oder nur in Teilbereichen wirksam werden. Die verwendeten Klebstoffe oder Vergußmassen besitzen weiterhin die Eigenschaft, mechanische Spannungen und Bewegungen des Kartenkörpers aufzunehmen und zu dämpfen. Auch eine kombinierte Anwendung von Klebstoff und Vergußmasse ist geeignet, den IC-Baustein ausreichend zu fixieren.
Zum Schutz bestimmter Teilbereiche von Kontaktelementen oder Passivierungsschichten gegen schädliche Umgebungseinflüsse ist es auch möglich, diese Teilbereiche mit einer entsprechenden Schutzschicht zu überziehen. Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn diese Teilbereiche nicht zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit externen Geräten benötigt werden.
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens für Chipkarten sowie eine Verminderung des Fertigungsaufwandes in erheblichem Umfang. So sind bei Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten IC-Bausteins keine aufwendigen Fertigungsschritte zur Herstellung der Trägerelemente von IC- Bausteinen notwendig.
Durch die direkte Anordnung der Kontaktelemente der Chipkarten auf dem IC-Baustein und dessen Einpassung in die Aussparung der Chipkarte entfällt der gesamte technologische Schritt des Drahtbondens.
Der zum Bonden notwendige Druck und die Wärmeeinwirkung auf den IC- Baustein können keine Schäden mehr verursachen. Auch die zum Schutz der Bonddrähte gegen mechanische Belastungen aufgebrachte Gußmasse, wie z. B. ein aushärtendes Harz, deren Aufbringen und Formen besondere Einrichtungen erfordert, ist nicht mehr notwendig.
Durch den Wegfall der Bondverbindungen sind die erfindungsgemäß hergestellten Chipkarten auch weniger anfällig gegen mechanische Spannungen oder das Verbiegen und Verdrehen des Kartenkörpers. Da der erfindungsgemäße IC-Baustein in seiner Größe mindestens der Umrandungsfläche seiner entsprechend ISO-Norm angeordneten Kontaktelemente entspricht und damit weitaus größer ist, als die bisher nach dem Stand der Technik verwendeten IC-Bausteine, bietet sich hier auch die Möglichkeit, weit mehr Funktionalität als bisher darauf unterzubringen. So ist es denkbar, umfangreiche Funktions- und Speichererweiterungen vorzunehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kartenkörper mit IC-Baustein,
Fig. 3 und Fig. 4 die Draufsicht auf einen Teilbereich des Chipkartenkörpers mit eingesetztem IC-Baustein, der Passivierung und der Schutzschicht,
Fig. 5 die Anordnung der Kontaktelemente auf der Chipkarte und die Umrandungsfläche.
Der in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Kartenkörper (1) der erfindungsgemäßen Chipkarte weist eine Aussparung (7) auf, in welche der IC-Baustein (3) eingesetzt wird. Die Fixierung des IC-Bausteins (3) in der Aussparung (7) erfolgt durch Einkleben oder Vergießen mit einer Vergußmasse (8). Dabei können die Zwischenräume (2) zwischen dem IC-Baustein (3) vollständig (Fig. 2) oder nur teilweise mit Klebstoff (8) oder Vergußmasse (8) beaufschlagt werden.
Es ist auch denkbar, beide Verbindungsmittel kombiniert einzusetzen. Der verwendete Klebstoff oder die Vergußmasse sind geeignet, mechanische Spannungen des Kartenkörpers aufzunehmen.
Es ist insbesondere auch möglich, den IC-Baustein (3) nur an seiner Unterseite zu fixieren.
Auf die mit Öffnungen versehene Passivierungsschicht (5) wurden durch Metallisierung die Kontaktflächen (4) aufgebracht. Die elektrisch leitende Verbindung der Kontaktflächen (4) zum Substrat des IC-Bausteins erfolgt durch die Öffnungen in der Passivierungsschicht (5). In dieser Darstellung besitzt der IC-Baustein (3) die gleiche Oberfläche wie die Umrandungsfläche aller Kontaktelemente (4) der Chipkarte.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Chipkarte (1) mit einem eingeklebten oder eingegossenen IC-Baustein (3), dessen Oberfläche größer ist als die Umrandungsfläche der Kontaktelemente (4). Die dadurch entstehenden Zwischenräume am Umfang der Umrandungsfläche auf dem IC-Baustein können durch geeignete Passivierungsmittel (5) ausgefüllt werden. Wie schon erwähnt, besteht prinzipiell die Möglichkeit, diese Teilbereiche der Kontaktelemente (4) oder Passivierungsschicht (5) entsprechend ihrer notwendigen Größe mit einer geeigneten Schutzschicht (6) zu versehen, um Abnutzung oder Oxidation und Verunreinigungen zu vermeiden.
Die schematischen Darstellungen in Fig. 3 und 4 zeigen Ausschnitte der Chipkarte (1) in der Draufsicht. Dabei befindet sich in den Zwischenräumen (2) der zur Fixierung des IC-Bausteins (3) notwendige Klebstoff oder Vergußmasse (8) (nicht sichtbar). Die Kontaktelemente (4) sind in die Passivierungsschicht (5) eingebettet, welche auch zur Isolierung der einzelnen Kontakte gegeneinander verwendet wird.
In Fig. 4 sind zusätzlich eine Schutzschicht (6) über Teilbereiche der Kontaktelemente (4), die Passivierungsschicht (5) und die Zwischenräume zwischen IC-Baustein (3) und Aussparung (7) aufgebracht.
Fig. 5 zeigt die Anordnung der Kontaktelemente (4) auf der Chipkarte (1) oder dem IC-Baustein (3) sowie deren Umrandung (9).
Die Umrandung (9) bildet die Umrandungsfläche (10), welche alle entsprechend der ISO-Norm 7816 auf der Chipkarte angeordneten Kontaktelemente enthält.
Erfindungsgemäß entspricht die Oberfläche des IC-Bausteins (3) mindestens der Umrandungsfläche (10).

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte mit einem IC-Baustein zur Verarbeitung elektrischer Signale und Kontaktelementen zur Kommunikation mit externen Geräten und Anschlüssen, wobei die Anordnung und Abmessungen der Kontaktelemente auf der Chipkarte die Anforderungen der ISO-Norm 7816 erfüllen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des verwendeten IC-Bausteins mindestens der Fläche entspricht, welche sich aus der Umrandung aller nach ISO-Norm auf der Chipkarte notwendig angeordneten Kontaktelemente ergibt und daß diese Kontaktelemente direkt auf der Oberfläche des IC-Bausteins angeordnet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Baustein in die dafür vorgesehene Aussparung des Kartenkörpers eingeklebt wird, wobei der Klebstoff nur einen Teil der Zwischenräume zwischen Kartenkörper und IC-Baustein ausfüllt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Baustein in die dafür vorgesehene Aussparung des Kartenkörpers eingeklebt wird, wobei der Klebstoff alle Zwischenräume zwischen Kartenkörper und IC-Baustein ausfüllt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff auch ein Zweikomponentenkleber, eine Vergußmasse oder dgl. verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche des IC-Bausteins und den Kontaktelementen des IC-Bausteins eine Passivierungsschicht angeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Passivierungsschicht größer ist als die Umrandungsfläche der Kontaktelemente.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nicht benötigte Kontaktflächen der Kontaktelemente oder der Passivierungsschicht mit einer Schutzschicht versehen werden.
8. Chipkarte mit einem IC-Baustein zur Verarbeitung elektrischer Signale und Kontaktelementen zur Kommunikation mit externen Geräten und Anschlüssen, wobei die Anordnung und Abmessungen der Kontaktelemente auf der Chipkarte die Anforderungen der ISO-Norm 7816 erfüllen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des verwendeten IC-Bausteins mindestens der Fläche entspricht, welche sich aus der Umrandung aller nach ISO-Norm auf der Chipkarte notwendig angeordneten Kontaktelemente ergibt und daß diese Kontaktelemente direkt auf der Oberfläche des IC-Bausteins angeordnet sind.
9. Chipkarte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Baustein in die dafür vorgesehene Aussparung des Kartenkörpers eingeklebt wird, wobei der Klebstoff nur einen Teil der Zwischenräume zwischen Kartenkörper und IC-Baustein ausfüllt.
10. Chipkarte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Baustein in die dafür vorgesehene Aussparung des Kartenkörpers eingeklebt wird, wobei der Klebstoff alle Zwischenräume zwischen Kartenkörper und IC-Baustein ausfüllt.
11. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche des IC-Bausteins und den Kontaktelementen des IC-Bausteins eine Passivierungsschicht angeordnet ist.
12. Chipkarte nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit externen Geräten nicht benötigte Kontaktflächen von Kontaktelementen oder der Passivierungsschicht mit einer Schutzschicht versehen sind.
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