DE4142392C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von spritzgegossenen Chipkarten mit bereichsweise reduzierter Wandstärke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Formstücken mit bereichs­ weise reduzierter Wandstärke, insbesondere Chipkarten, durch Einspritzen eines schmelzflüssigen Kunststoff­ materials in einen Formraum und anschließendem Abkühlen des Kunststoffmaterials.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Her­ stellung von Kunststoff-Formstücken, bei denen die Wand­ stärke in bestimmten Teilbereichen wesentlich herabge­ setzt ist, so daß elastische Membranbereiche oder auch Ausnehmungen zur Aufnahme dünner Gegenstände, z. B. elektronischer Bauteile, in einer Wand eines Kunst­ stoff-Formstücks mit an sich schon geringer Wandstärke gebildet werden können. Aufgrund der begrenzten Fließ­ fähigkeit des Kunststoffmaterials konnten derartig ver­ dünnte Wandbereiche mit herkömmlichen Spritzgießvorrich­ tungen bislang nicht oder nur unter Inkaufnahme von Qualitätseinflüssen wie Bindenähten oder Lufteinschlüssen geformt werden. Außerdem bestanden wesentliche Einschrän­ kungen hinsichtlich der verwendbaren Kunststoffmate­ rialien.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die eine wirtschaftliche Fertigung von Kunststoff-Formstücken mit in Teilbereichen erheblich reduzierter Wandstärke ohne die geschilderten Einschrän­ kungen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 15 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht demzufolge ein Einspritzen des Kunststoffmaterials zunächst in einen Aus­ gangsformraum vor, dessen Konfiguration im wesentlichen derjenigen des Formstückes ohne Wandstärkenreduktion ent­ spricht. Da keine den Fließweg behindernde Querschnitts­ verengungen bei diesem anfänglichen Zustand des Form­ raumes vorliegen, ergeben sich keinerlei Probleme hin­ sichtlich des Füllens des Formraumes mit dem Kunststoff­ material. Demzufolge bestehen auch keinerlei Einschrän­ kungen hinsichtlich der verwendbaren Materialien.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht ferner vor, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt der Abstand bestimmter Wand­ bereiche des Ausgangsformraumes, die dem oder den Bereichen der Wandstärkenreduktion entsprechen, ver­ kleinert wird, so daß das Kunststoffmaterial an diesen Bereichen bis zu einer verbleibenden Restwandstärke ver­ drängt wird, die um ein Vielfaches kleiner als die Wand­ stärke an benachbarten Bereichen sein kann.

Obschon mit dem Verkleinern des Abstandes der bestimmten Wandbereiche des Formraumes in der Regel erst nach im wesentlichen vollständiger Füllung des Ausgangsformraumes begonnen wird, kann dieser Verfahrensschritt auch schon zu einem Zeitpunkt erfolgen, bei dem das Kunststoff­ material zwar den Raum zwischen den bestimmten Wand­ bereichen, nicht jedoch den gesamten Ausgangsformraum gefüllt hat. Während im ersteren Fall Maßnahmen getroffen werden müssen, daß das durch die Abstandsverkleinerung verdrängte Materialvolumen von anderen Bereichen des Formraumes aufgenommen werden kann, besteht im zweiten Fall die Möglichkeit, das verdrängte Materialvolumen zur endgültigen Füllung des Formraumes heranzuziehen.

Geeignete Maßnahmen zur Kompensation des verdrängten Materialvolumens können eine entsprechende Änderung des Volumens des Formraumes an Stellen außerhalb der bestimm­ ten Wandbereiche und/oder eine Verdrängung des Kunststoffmaterials zurück in das Angießsystem sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die beweg­ lichen Elemente der Spritzgußform nicht nur zur Her­ stellung der dünnen Wandbereiche, sondern auch zur Ein­ bettung von Fremdkörpern in die Kunststoffmasse benützt. Wie anhand der Ausführungsbeispiele noch weiter erläutert wird, kann dies auf verschiedene Weise geschehen. Um die Vielfalt der Möglichkeiten zu veranschaulichen, werden hierzu zwei Ausführungsvarianten beschrieben.

Bei einer dieser Ausführungsformen wird mit einem beweg­ lichen Stempel ein an der Stirnseite des Stempels fixier­ tes Mikrochipmodul, wie es für Chipkarten üblicherweise Anwendung findet, in die Kunststoffmasse gepreßt. Auf diese Weise wird in einem einzigen Arbeitsgang sowohl das Modul in den Kartenkörper eingebracht und fixiert als auch der dafür benötigte Hohlraum geschaffen.

Bei der zweiten Ausführungsform wird das Einbetten des Moduls in zwei Schritte unterteilt, wobei in einem ersten Schritt durch Einpressen des Stempels der Hohl­ raum geschaffen wird, in einem zweiten, direkt anschlie­ ßenden Schritt wird das Modul in diesen Hohlraum einge­ setzt. Die Fixierung im Hohlraum erfolgt mit Hilfe einer am Modul vorgesehenen Heißkleberbeschichtung, die von der Restwärme des Spritzgußkartenkörpers aktiviert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Möglichkeiten eine Vielzahl von Vorteilen auf. So kann beispielsweise die Stirnfläche der beweglichen Stempel nahezu beliebig kompliziert strukturiert sein. Durch Einpressen des Stempels in die Kunststoffmasse erhält man stets einen exakten Abdruck dieser Strukturen. Die Bildung von Blasen, Fehlstellen, unscharfer Konturen etc. wird vollständig vermieden.

Da der Stempel erst nach dem Einfließen der Kunststoff­ masse in diese eingepreßt wird, ist die Molekülorien­ tierung über das ganze Volumen der Karte einheitlich, d. h. auf unterschiedliche Molekülorientierung zurückzu­ führende Vorzugsbruchlinien entstehen nicht. Üblicher­ weise ist mit derartigen Vorzugsbruchlinien zu rechnen, wenn die Kunststoffmasse während des Einspritzens in die Form eingesetzte Formelemente umströmt bzw. an den Stellen, an denen die verschiedenen Kunststoffströme nach Umfließen des "Hindernisses" aufeinandertreffen.

Da die dünnen Wandbereiche durch Pressen der bereits ein­ geströmten Kunststoffmasse erzeugt wird, erhält man nicht nur die exakte Form- und Wandstärke auch sehr dünner Mem­ branen, in diesen Bereichen wird auch durch Komprimieren der Kunststoffmasse eine erhöhte Festigkeit des derart verdichteten Kunststoffmaterials erreicht. Gerade dies ist bei Chipkarten von besonderem Interesse, da die Karten in den anschließenden Druckvorgängen (Aufbringen des Druckbildes) sowie im späteren Kartengebrauch beson­ deren Belastungen ausgesetzt sind.

Weitere Vorteile und Ausführungsvarianten sind den nach­ folgenden Beispielen zu entnehmen, die anhand der Figur beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1 die Schnittzeichnung einer rotationssymmetri­ schen Membrane mit unterschiedlichen Wand­ stärkenbereichen,

Fig. 2 eine Spritzgußform in fragmentarischer ge­ schnittener Ansicht in Stellungen zum Zeit­ punkt des Formfüllvorganges und der Wand­ stärkenreduzierung,

Fig. 3 einen Chipkartenrohling in Aufsicht,

Fig. 4 den Schnitt A-B aus Fig. 3,

Fig. 5 den Schnitt A-B mit eingesetztem Chipmodul,

Fig. 6 eine Vorrichtung zum Herstellen von Spritzguß karten in vereinfachter Schnittdarstellung,

Fig. 7 alternative Vorrichtungselemente zum Herstel­ len von Chipkarten.

Fig. 1 zeigt die Schnittdarstellung eines Formstücks 1 aus Kunststoff mit unterschiedlichen Wandstärken. Das Formstück 1 ist rotationssymmetrisch aufgebaut. Es weist einen äußeren Ring 2 auf, der verstärkt ausgeführt und derart profiliert ist, daß er bei der späteren Anwendung in einer ringförmigen Gehäusenut befestigt werden kann. Im Inneren des Formstücks 1 ist ein kreisförmigen Boden bzw. eine Membran 3 mit erhöhter Wandstärke vorgesehen. Zwischen dem äußeren Ring 2 und der Membran 3 ist eine ringförmige Wandstärkenreduzierung 4 vorgesehen, die eine elastische Einbettung der Membrane 3 bewirkt.

Fig. 2 zeigt eine schematisch dargestellte Spritzguß­ form, mit der das in Fig. 1 skizzierte Formteil 1 her­ gestellt werden kann.

Die dargestellte Spritzgießform umfaßt in an sich bekann­ ter Weise ein erstes Formteil bzw. eine Formplatte 12 und ein zweites Formteil bzw. eine Formplatte 13, die mit Hilfe nicht dargestellter Vorrichtungselemente zum öffnen der Form längs der Mittellinie 10 verschoben werden können. In der dargestellten geschlossenen Position definieren die Formteile 12, 13 zwischen sich einen Form­ raum 11 bzw. 11'. Obschon der Formraum 11, 11' bei der dargestellten Ausführungsform rotationssymmetrisch zur Mittellinie 10 angeordnet ist, ist die Erfindung auf eine derartige Lage des Formraumes natürlich nicht beschränkt. Es können auch andere nicht symmetrische Anordnungen vor­ gesehen werden.

In einem der Formteile 12, 13, bei der vorliegenden Aus­ führungsform im Formteil 13, ist eine Anordnung, beste­ hend aus einem äußeren Kernelement 14 und einem inneren Stempelelement 15, vorgesehen. Die Elemente 14, 15 können relativ zueinander und zum Formteil 13 bewegt werden und besitzen freie Stirnflächen, die den Formraum 11 be­ reichsweise begrenzen bzw. definieren.

Wie bereits erwähnt, dient bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform die Spritzgießform zum Herstellen eines scheibenförmigen Formteiles mit einer ringförmigen Quer­ schnittverdünnung nahe seinem äußeren Umfang. Das äußere Kernelement 14 kann demzufolge eine zylinderförmige Kon­ figuration mit einer Achse haben, die mit der Mittellinie 10 des Formraumes 11 zusammenfällt.

Das äußere Kernelement 14 ist, wie durch die Pfeile 5, 6 angedeutet, zwischen einer ersten und zweiten Stellung relativ zum gegenüberliegenden Formteil 12 bewegbar, die jeweils durch nicht gezeigte geeignete Mittel anschlag­ begrenzt sind. Bei der Ausgangsstellung (in der Zeichnung rechts) ist der Abstand "S" zwischen der freien Stirn­ fläche des Kernelements 14 und einem gegenüberliegenden Wandbereich des Formraumes 11 relativ groß, da das Kern­ element 14 im Formteil 13 im wesentlichen versenkt ist. Im Bereich des Kernelementes 14 liegt somit keine Quer­ schnittsverengung vor, die das Material am Einfließen von einer nicht gezeigten zentralen Angießstelle zu den äußeren Begrenzungen des Formraumes 11 hindern könnten. Der Formraum 11 hat in dieser Stellung des Kernelementes 14 eine Konfiguration, die im wesentlichen derjenigen des zu fertigenden Formstückes ohne Wandstärkenreduktion entspricht und wird deshalb nachfolgend auch Ausgangsform­ raum 11' bezeichnet.

In der zweiten, in der Zeichnung auf der linken Seite gezeigten, Stellung wurde das Kernelement 14 in den Form­ raum 11 verschoben, wodurch der Abstand zwischen seiner freien Stirnfläche und dem gegenüberliegenden Wandbereich des Formraumes 11 auf ein Maß "s" herabgesetzt. Dieses Maß "s" entspricht der gewünschten reduzierten Wandstärke am zu fertigenden Formstück.

Obschon andere geeignete Einrichtungen vorgesehen werden können, dient bei der vorliegenden Ausführungsform zur Steuerung der Bewegung des Kernelements 14 zwischen der ersten und zweiten Stellung eine Anordnung aus zusammen­ wirkenden ersten Keilflächen 21, 22 an der dem Formraum 11 abgewandten Stirnseite des Kernelementes 14 bzw. an einem zwischen dem Formteil 13 und einer Stützplatte 17 verschiebbar angeordneten Steuerelement 16. Die Keil­ flächen 21, 22 bewirken, daß die translatorische hin- und hergehende Bewegung des Steuerelementes 16 (vgl. Pfeil 9) in eine Bewegung des Kernelementes 14 in Richtung der Pfeile 5 bzw. 6 umgesetzt wird. Es versteht sich, daß zu diesem Zweck auch andere geeignete Einrichtungen, z. B. eine Solenoid- oder hydraulische Kolben-/Zylindereinrich­ tung, vorgesehen werden können.

Die Bewegung des Steuerelementes 16 in Richtung des Pfeiles 9 kann durch irgendeine geeignete Betätigungs­ einrichtung (nicht gezeigt), z. B. Kolbenzylinderein­ richtung, in Abhängigkeit des Befehls einer, ebenfalls nicht gezeigten, Steuereinrichtung erfolgen.

Die Anordnung der zusammenwirkenden ersten Keilflächen 21, 22 ist so, daß bei einer Bewegung des Steuerelementes 16 in eine Richtung (in der Zeichnung nach rechts) das Kernelement 14 die erste oder Ausgangsposition einnimmt, während bei einer Bewegung des Steuerelementes 16 in die entgegengesetzte Richtung das Kernelement 14 in die zweite, in der Zeichnung linksseitige, Position gebracht wird.

Ein zweites Paar zusammenwirkende Keilflächen 23, 24 ist am inneren Stempelelement 15 bzw. Steuerelement 16 vorge­ sehen. Die zweiten Keilflächen 23, 24 sind in Bezug auf die ersten Keilflächen 21, 22 entgegengesetzt orientiert, so daß die Bewegung des Steuerelementes 16 in eine Rich­ tung eine Bewegung des Stempelelementes 15 in eine Rich­ tung auslöst, die entgegengesetzt zu der des Kernele­ mentes 14 ist. Bei einer Verschiebung des Steuerelementes 16, in der Zeichnung nach links, erfährt daher das Stem­ pelelement 5 eine Bewegung in Richtung des Pfeiles 7 weg vom gegenüberliegenden Formteil 12, so daß sich der Abstand zwischen der freien Stirnfläche des Stempel­ elementes 15 und dem gegenüberliegenden Wandbereich des Formraumes 11 etwas vergrößert, während gleichzeitig der Abstand zwischen der freien Stirnfläche des Kernelementes 14 dem gegenüberliegenden Wandbereich des Formraumes 11 verringert wird.

Durch geeignete Abstimmung der Neigung der ersten und zweiten Keilflächen 21, 22 bzw. 23, 24 kann erreicht werden, daß die durch die Bewegung des Stempelelementes 15 erzielte Vergrößerung des Volumens des Formraumes 11 im wesentlichen der Abnahme des Volumens infolge der Bewegung des Kernelementes 14 in die zweite Stellung ent­ spricht. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß das Gesamtvolumen des Formraumes 11 sowohl in der ersten als auch zweiten Stellung des Kernelementes 14 im wesent­ lichen verändert ist. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf einen im wesentlichen vollständigen Volumenausgleich beschränkt ist. Vielmehr können, wenn erwünscht, die von den Elementen 14, 15 verdrängten bzw. geschaffenen Teilvolumina voneinander abweichen, wodurch sich besondere Wirkungen am zu fertigenden Formstück, z. B. eine Materialverdichtung, erzielen lassen.

Die Funktionsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung ist wie folgt. Über das in der Zeichnung nicht gezeigte zen­ trale Angießsystem wird schmelzflüssiges Kunststoff­ material in den Ausgangsformraum 11' eingespritzt, wobei sich das Kernelement 14 und Stempelelement 15 in den in der Zeichnung rechten Positionen befinden, so daß das Material ohne wesentliche Behinderung durch den großen Spalt "S" zu den äußeren Bereichen des Ausgangsformraumes 11' fließen kann und damit dessen problemlose vollstän­ dige Füllung gewährleistet ist. Unmittelbar nach Beendi­ gung des Füllvorganges wird von der Steuereinrichtung ein Befehl an die Betätigungseinrichtung des Steuerelementes 16 geliefert, aufgrund dessen das Steuerelement 16 in eine Richtung in der Zeichnung nach links längs des Pfei­ les 9 bewegt wird. Die Bewegung des Steuerelementes 16 hat zur Folge, daß das Kernelement 14 in Richtung des Pfeiles 5 in die zweite, in der Zeichnung linksseitige, Position gebracht wird und dabei das zwischen seiner Stirnfläche und der gegenüberliegenden Wand des Form­ raumes 11 befindliche Material verdrängt wird. Gleich­ zeitig bewirkt die Verschiebung des Steuerelementes 16 eine Bewegung des inneren Stempelelementes 15 in eine Richtung längs des Pfeiles 7 weg vom gegenüberliegenden Formteil 12, wodurch sich der Abstand zwischen seiner freien Stirnfläche und der gegenüberliegenden Wand des Formraumes 11 etwas vergrößert, um das durch das Kern­ element 14 verdrängte Volumen aufzunehmen.

Die auf der linken Seite der Zeichnung gezeigte Stellung der Teile wird solange beibehalten, bis das Material im Formraum 11 abgekühlt und das erhaltene Formstück nach öffnen der Form durch geeignete mechanische oder pneu­ matische Einrichtungen aus dem Formraum ausgeworfen worden ist. Im Wirkbereich des äußeren Kernelementes 14 verbleibt danach im Formstück eine dem Spalt "s" ent­ sprechende Wandstärke, die, wenn erwünscht, um ein Viel­ faches kleiner als die Wandstärke an benachbarten Berei­ chen des Formstückes sein kann. Versuche haben gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres eine Reduzierung von einer Ausgangswandstärke von z. B. 0,8 mm auf 0,15 mm oder weniger ermöglicht, ohne daß Bindenähte oder Lufteinschlüsse an den gefertigten Formstücken auf­ traten. Da der Formfüllvorgang durch keine Querschnitts­ verengung des Formraumes eingeschränkt ist, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch sämtliche thermoplastische Kunststoffmaterialien verarbeiten. Die diesbezüglichen, bei herkömmlichen Verfahren zum Spritzen dünner Wandstärken bestehenden Einschränkungen entfallen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die ge­ zeigte Anzahl der Kern- und Stempelelemente 14, 15 und deren Anordnung untereinander und in Bezug auf den Form­ raum 11 beschränkt ist, sondern eine beliebige Anordnung eines oder mehrerer wandstärkenreduzierender Kernelemente 14 mit ein oder mehreren Stempelelementen 15 vorgesehen werden kann. Anstelle eines Stempelelementes 15 kann zur Volumenänderung auch vorgesehen sein, daß das durch das Kernelement 14 verdrängte Materialvolumen durch die noch plastische Seele des im Formraum anstehenden Materials zurück in das Angießsystem geführt wird. Andere, eine Volumenänderung bewerkstelligende, Einrichtungen, z. B. eine membranartige Nachgiebigkeit eines Wandbereiches des Formraumes, können ebenfalls vorgesehen sein.

Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Bewegung der Elemente 14, 15 im wesentlichen parallel zueinander zu der Mittellinie 10. Die Erfindung ist auf eine der­ artige Bewegungsrichtung nicht beschränkt. Vielmehr können die Bewegungen der einzelnen Elemente zwischen ihren jeweiligen Endstellungen dem jeweiligen Anwendungs­ falls angepaßt und unterschiedlich ausgerichtet sein.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Formstück, das in diesem Fall als Chipkartenrohling 26 ausgebildet ist und das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonders vor­ teilhafter Weise hergestellt werden kann. Der Kartenroh­ ling 26 weist eine Vertiefung 27 mit den Stufen 28 und 33 auf, in die zu einem späteren Zeitpunkt ein Chipmodul eingesetzt wird.

In Fig. 4 ist der Schnitt A-B der Fig. 3 schematisch wiedergegeben. Der besseren Übersicht wegen wurde auf die exakte Wiedergabe der Proportionen verzichtet. Üblicher­ weise sind die äußeren Abmaße derartiger Chipkarten etwa 85 mm × 54 mm, die Dicke beträgt 0,76 mm, die Membran 28 am Boden der Vertiefung 27 weist eine Wandstärke von etwa 100 µm auf. Der äußere Durchmesser der Vertiefung 27 beträgt etwa 15-20 mm, die Form der Vertiefung kann sowohl hinsichtlich des äußeren Umrisses als auch in der Abstufung beliebig variieren. So sind z. B. rechteckige, quadratische oder auch ovale äußere Umrisse bekannt. Die Vertiefung selbst kann auch mehrere Abstufungen aufweisen oder im inneren Bereich linsenförmig ausgebildet sein.

Fig. 5 zeigt den Schnitt A-B des Kartenbereichs mit ein­ gesetztem Chipmodul 44. Das Chipmodul besteht dabei aus einem Trägerfilm 29, auf dem metallische Kontaktflächen 30 vorgesehen sind, über welche bei der Benutzung der Chipkarte 26 mit dem in der Gießharzpille 31 angeordne­ ten integrierten Schaltkreis, oder kurz Chip genannt (nicht dargestellt), kommuniziert werden kann. Das Chip­ modul 44 ist mit einer Klebeschicht 32 versehen, mit deren Hilfe die Fixierung des Moduls in der Aussparung 27 erfolgt.

Fig. 6 zeigt eine Spritzgußform zur Herstellung von Chip­ karten unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer unteren Formhälfte 35 und einer oberen Formhälfte 36. Zwischen diesen beiden Formhälften ist der Formraum 38 vorgesehen, der die Form der späteren Chipkarte aufweist, allerdings ohne die in Fig. 4 dargestellte Vertiefung 27. Die beiden Formhälften 35 und 36 weisen einen Einspritzkanal 39 auf, über den das Kunststoffmaterial in die Form einfließt. Des weiteren ist eine Stempelführung 46 vorgesehen, über die der Stempel 40 in den Formraum 38 eingeführt werden kann.

Im einfachsten Fall könnte das Spritzen der Chip­ karte 26 nun so erfolgen, daß der Stempel 40 soweit in die Stempelführung 46 eingeführt ist, daß die Stirnfläche des Stempels mit der Kante zum Formraum 38 abschließt. Bei dieser Anordnung wird in einem ersten Schritt das Kunststoffmaterial über den Einspritzkanal 39 eingepreßt. Nachdem der Formraum weitgehend mit Kunststoffmaterial gefüllt ist, wird der Stempel 40 soweit in den Formraum bzw. die dort befindliche Kunststoffmasse eingepreßt, daß sich die Stirnfläche des Stempels 40 in der Kunststoff­ masse abbildet bzw.. die gestufte Vertiefung 27 herge­ stellt ist. Das vom Stempel 40 verdrängte Kunststoff­ material wird, wie bereits beschrieben, entweder in den noch nicht mit Kunststoffmaterial ausgefüllten Formraum verdrängt oder in den Einspritzkanal 39 zurückgepreßt. Nach Abschluß des Spritzvorgangs und ausreichender Abküh­ lung der Kunststoffmasse werden die beiden Formhälften 35 und 36 geöffnet und das Formteil bzw. der Chipkarten­ rohling 26 aus der Form entnommen. Die Entnahme kann dabei durch weiteres Absenken des Stempels 40 anstelle eines hierfür gesondert vorzusehenden Ausstoßers mecha­ nisch unterstützt werden.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es selbstver­ ständlich notwendig, die Stirnfläche des Stempels 40 abweichend von der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform entsprechend der Vertiefung 27 auszubilden. Das heißt, die Stirnfläche hat eine, wie in Fig. 7a gezeigte, Stufe aufzuweisen, mit der die Membran 28 gebildet wird. Die Form des Stempels selbst entspricht dann dem erweiterten Bereich der Vertiefung bzw. der äußeren Umrißform der Aussparung 27.

Neben der entsprechenden Formgestaltung der Stempel­ stirnfläche kann selbstverständlich auch die Oberfläche gezielt beeinflußt werden, beispielsweise um, wie im vorliegenen Fall notwendig, spezielle Oberflächenrauhig­ keiten der ringförmigen Stufe 33 beim späteren Chip­ kartenrohling zu erzeugen. Durch das gezielte Aufrauhen dieser Fläche wird eine bessere Haftung des Klebers 32 bei der Montage des Chipmoduls erreicht.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung weist weitere Vor­ richtungselemente auf, mit deren Hilfe neben der Her­ stellung des einleitend beschriebenen Chipkartenrohlings auch die gleichzeitige Einbettung des Chipmoduls möglich ist.

Die obere Formhälfte 36 wird hierfür um eine weitere Führungsplatte 37 ergänzt, die ebenfalls eine Stempel­ führung 46 aufweist. Der Stempel 40 kann somit durch die Führungsplatte 37 und die obere Formhälfte 36 hindurch in den Formraum eingepreßt werden. Zwischen der oberen Form­ hälfte 36 und der Führungsplatte 37 ist ein Transport­ kanal 34 vorgesehen, der die Stempelführung 46 kreuzt und über den ein Folienband 41 an der Stirnseite des Stempels 40 vorbeitransportiert werden kann. Das Folienband 41 ist als "Endlosband" ausgeführt und enthält aneinandergereiht die Chipmodule 44.

In Abwandlung der anfangs beschriebenen einfachsten Ausführungsvariante weist der in Fig. 6 dargestellte Stempel 40 keine Abstufung, sondern eine plane Oberfläche auf. Außerdem sind ein oder mehrere Saugluftkanäle 43 vorgesehen, mit deren Hilfe das Folienband an die Stempelstirnseite angesaugt werden kann.

Die Herstellung der Karte erfolgt nun wie folgt:
In einem ersten Schritt wird das Folienband 41 so vor der Stirnseite des Stempels 40 angeordnet, daß ein Chip­ kartenmodul 44 davor positioniert ist. Durch Absenken des Stempels 40 in Richtung Formraum 38 (Pfeil 42) wird das Chipmodul in die Stempelführung des Formteils 36 gedrückt und aus dem Folienband 41 ausgestanzt. Das aus­ gestanzte Chipmodul wird über die Saugkanäle 43 ange­ saugt und somit an der Stirnfläche des Stempels gehalten. Der Stempel 40 wird nun soweit in Richtung Formraum 38 abgesenkt, daß die Unterkante des Chipmoduls in etwa mit der Oberkante des Formraums 38 abschließt, d. h. das Chipmodul noch nicht in den Formraum hineinragt. In dieser Position wird das Kunststoffmaterial über den Einspritzkanal 39 eingespritzt. Nach ausreichender Füllung des Formraums wird der Stempel zusammen mit dem Chipmodul in die Kunststoffmasse eingepreßt und zwar soweit, daß die plane Stirnfläche des Stempels 40 bündig mit der späteren Kartenoberfläche abschließt.

Nach ausreichender Abkühlung der Kunststoffmasse wird die Form geöffnet, d. h. die Formhälften 35 und 36 ausein­ andergefahren und durch erneutes Aktivieren des Stempels 40 aus der Form ausgestoßen. Die Trennung der Karte von der im Einspritzkanal 39 befindlichen Kunststoffmasse erfolgt in bekannter Weise entweder durch Abreißen oder Abschneiden mit Hilfe von nicht dargestellten Schneid­ elementen.

Nach dem Schließen der beiden Formhälften 35 und 36 wird der Stempel 40 in die Ausgangspositon zurückgezogen und der mit der Ausstanzung 45 versehene Bereich des Film­ bandes weiterbewegt, bis erneut ein Chipmodul 44 vor dem Stempel 40 positioniert ist.

Das in Fig. 6 dargestellte Kartenherstellverfahren ermög­ licht somit die Herstellung von Spritzguß-Chipkarten bei gleichzeitiger Einbettung des Chipmoduls. Das Einpressen des Chipmoduls in die eingespritzte Kunststoffmasse ist, wie Versuche zeigten, relativ unproblematisch, solange die äußere Form des Chipmoduls einfach strukturiert und das Modul mechanisch belastbar ist. Bei aufwendiger strukturierten Modulen oder auch bei Verwendung von großen Chipbausteinen (wie z. B. Mikroprozessor-Chips) kann es ratsam sein, vor der Einbettung des Moduls den Hohlraum in der Karte zu schaffen. Dies erfolgt in ein­ facher Weise dadurch, daß der zur Fig. 6 beschriebene Verfahrensablauf modifiziert und ein Stempel 40 ver­ wendet wird, mit dem diese zusätzlichen Funktionen zu bewerkstelligen sind.

Fig. 7a zeigt eine mögliche Ausführunsform eines derartigen mit zusätzlichen Funktionen ausgestatteten Stempels 40. Der Stempel 40 besteht aus drei ineinander gleitenden Stempelelementen 47, 48 und 49. Der Stempel 40 wird in der in Fig. 7a dargestellten Form zum Einpressen der Vertiefung 27 verwendet. Hierfür wird der Stempel durch die Folien-Ausstanzung 45 des Folienbandes 41 hin­ durch an den Formraum 38 herangeführt, das Kunststoff­ material in den Formraum eingespritzt und, wie anfangs beschrieben, in die Formmasse eingepreßt.

Nachdem nun die gestufte Vertiefung 27 in den Karten­ körper eingeprägt wurde, wird der Stempel 40 in die Führungsplatte 37 zurückgezogen. Außerdem wird das Stem­ pelelement 48 zurückbewegt, bis die Stirnfläche des Elements 48 mit der Stirnfläche des Elements 49 bündig abschließt. Des weiteren wird der Stift 47 in die in Fig. 7b gezeigte Stellung zurückgezogen und fixiert. In dieser Position ergibt sich ein im Zentrum der Stempelstirn­ fläche mündender Luftkanal, der durch eine Bohrung im Element 48 und eine im Element 49 vorgesehene Längsnut 50 das Ansaugen des Chipmoduls 44 gestattet.

Nachdem der Stempel 40 durch Zurückziehen der Elemente 47 und 48 in die in Fig. 7b dargestellte Anordnung ge­ bracht und das Folienband 41 um eine Postion weiterbewegt wurde, wird der Stempel 40 wieder in Richtung Formraum gedrückt, wobei er, wie anfangs beschrieben, ein Chip­ modul 44 aus dem Folienband 41 ausstanzt und dieses in der vorher geschaffenen gestuften Vertiefung plaziert. Das mit einer Kleberschicht 32 ausgestattete Chipmodul 44 wird nun mit dem Stempel 40 in die Ausnehmung 27 einge­ preßt. Die Restwärme des Kunststoffmaterials aktiviert den Heißkleber und fixiert das Modul im Kartenkörper.

Nach ausreichender Abkühlung können die Formhälten 35 und 36 wieder geöffnet werden und der Kartenkörper aus der Form entnommen werden.

Claims (17)

1. Verfahren zum Herstellen von Chipkarten mit einem spritzgegossenen Kartenkörper mit einer Aussparung, in der sich ein Chipmodul befindet, durch Einspritzen eines schmelzflüssigen Kunststoffmaterials in einen Formraum und anschließendem Abkühlen des Kunststoffmaterials, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Erzeugung des Kartenkörpers durch Einspritzen von schmelzflüssigem Kunststoffmaterial in einen Ausgangsformraum, dessen Konfiguration im wesentlichen dem Kartenkörper ohne Aussparung entspricht,
• - Verringern des Abstands bestimmter Wandbereiche des Ausgangsformraumes mit einem beweglichen Stempel zur Bildung der Aussparung, nachdem das Kunststoffmaterial zumindest in die Bereiche der zu verändernden Wandbereiche eingeflossen ist, wobei
• - das eingeflossene Kunststoffmaterial aus den Wandbereichen, zwischen denen der Abstand verringert wird, in die benachbarten Bereiche des Formraumes verdrängt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem Verringern des Abstandes der bestimmten Wandbereiche erst nach im wesentlichen vollständiger Füllung des Ausgangsformraumes begonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zur Verkleinerung be­ stimmter Wandabstände in anderen Bereichen des Form­ raumes Wandabstände vergrößert werden, wobei die Bereiche mit den vergrößerten Wandabständen das aus den erstge­ nannten Bereichen verdrängte Kunststoffmaterial auf­ nehmen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material in das Angießsystem verdrängt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch die Wandstärkenver­ ringerung bewirkte Materialverdrängung bei der Mate­ rialzufuhr bereits mitberücksichtigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich der Wandstärken­ reduzierung in das noch im Formraum befindliche Form­ stück ein Zusatzelement eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandstärkenreduzierung durch Einpressen des Zusatzelementes, vorzugsweise durch Einpressen eines Chipmoduls, erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzelement mit Hilfe eines beweglichen Stempels in das Formstück eingepreßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einbettung des Zusatzelements in zwei Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt der für den Formkörper benötigte Hohlraum durch Einpressen des beweglichen Stempels geschaffen wird und im zweiten Schritt die Einbettung des Zusatzelementes erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Verfahrensschritte mit dem selben beweglichen Stempel durchgeführt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Form der Stempelstirnfläche im ersten Verfahrensschritt an die Form der zu erstellen­ den Vertiefung angepaßt wird und für den zweiten Verfah­ rensschritt derart verändert wird, daß der Stempel zum Ausstanzen, Transportieren und Einbetten in die Vertie­ fung des Formstücks geeignet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 6-9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzelement eine Heißkleber­ beschichtung aufweist, die nach dem Einbringen in die Vertiefung des Formstücks mittels der Restwärme des Formstücks aktiviert wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6-12, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Positionieren eines Folienbandes mit Chipmodulen vor der Stempelstirnfläche;
• - Ansaugen des Folienbandes an den Stempel durch Aktivieren einer Saugluftquelle,
• - Absenken des Stempels in Richtung Formraum und gleichzeitiges Ausstanzen eines Chipmoduls aus dem Folienband,
• - Positionieren des Chipmoduls im Bereich der Grenz­ fläche des Formraums,
• - Einspritzen des Kunststoffmaterials in den Formraum,
• - weiteres Absenken des Stempels bzw. Einpressen des Chipmoduls in die Oberfläche des Formstückes, nachdem der Formraum im Bereich des Stempels weitgehend mit Kunststoffmaterial gefüllt ist,
• - vollständiges Ausspritzen des Formraumes, soweit noch Hohlräume im Formraum mit Kunststoffmaterial auszu­ füllen sind,
• - Abkühlen des Formteils bis zur Erstarrung des Kunst­ stoffmaterials,
• - Öffnen der Spritzgußform und Entnehmen des Formteils.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6-12, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Absenken eines Stempels mit an die zu erstellende Vertiefung angepaßte Stempelstirnfläche bis in den Bereich der Formraumoberfläche,
• - Einspritzen des Kunststoffmaterials in den Formraum,
• - weiteres Absenken des Stempels in die Kunststoffmasse des Formraumes zur Formung der im Formteil zu erzeu­ genden Vertiefung,
• - weiteres Einspritzen der Kunststoffmasse, bis alle Hohlräume im Formraum ausgefüllt sind,
• - Abkühlen des Formstückes bis zum Erstarren der Kunst­ stoffmasse,

15. Spritzgießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Form, welche wenigstens einen Formraum einschließt und die relativ zueinander bewegliche Formteile und wenigstens einen zwischen einer ersten und zweiten Stellung in und aus dem Formraumbereich bewegbaren Stempel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Formraum weitestgehend einer Chipkarte ohne Aussparung entspricht, und
die Stirnfläche des beweglichen Stempels der im Kartenkörper zu erzeugenden Aussparung entspricht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel aus mehreren Einzelteilen besteht, die eine Veränderung der Stempelform, vorzugsweise der Stempelstirnfläche, gestatten.

17. Chip karte, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kartenkörper eine ein- oder mehrstufige Aussparung zur Aufnahme eines Chipmoduls aufweist und die Molekülorientierung in der Umgebung des Moduls nahezu der Orientierung im übrigen Kartenbereich entspricht.