DE4441122C1 - Contactless plastic identity card with polyimide or polyethylene-naphthalene chip carrier - Google Patents

Contactless plastic identity card with polyimide or polyethylene-naphthalene chip carrier

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Abstract

Contactless plastic identity card has dimensions in accordance with the ISO standard and comprises an inner antenna and chip carrier (1) of embossable plastic, in which a chip (C) is cemented into an embossed receptacle (3). The antenna coil (2) is formed on the carrier by a photoetching technique. The carrier is bonded between two plastic layers of equal thickness, forming shells (81,82) with recesses (91,91<*>,92) of area equal to that of the chip carrier. The antenna coil is formed outside the embossed zone of the card. Chip carrier is of polyimide or polyethylene-naphthalene and the coil is of electrolytic Cu. The outer plastic layers are of a resistant plastic, pref. polypropylene polycarbonate or acrylnitrile-butadiene-styrene.

Description

Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Ausweischipkarte aus Kunststoff, die mindestens eine Antennenwicklung nahe einem Randbereich umlaufend mit einem einen daran angeschlossenen mikroelektronischen Prozessor- und Speicherchip enthält. Eine derartige Chipkarte ist aus der DE 42 12 808 A1 bekannt.The invention relates to a contactless identity card Plastic that is close to at least one antenna winding an edge area all around with one on it connected microelectronic processor and Includes memory chip. Such a chip card is from the DE 42 12 808 A1 known.

Es sind derartige Ausweis-Chipkarten bekannt, die eine in Kunststoff vergossene Antennenwicklung mit angeschlossenem Prozessor- und Speicherchip umfaßt und einen über 2 mm starken praktisch unflexiblen Kunststoffkörper bildet, dessen Längen- und Breitenabmessungen etwa denen der bekannten Ausweischipkarten entspricht. Letztere sind jedoch in ihren Abmessungen durch eine ISO-Norm festgelegt und auf eine Dicke von höchstens 850 Mikrometer begrenzt.Such identification chip cards are known, which one in Plastic encapsulated antenna winding with connected Processor and memory chip includes and one over 2 mm forms a strong, practically inflexible plastic body, whose length and width dimensions roughly match those of known ID card cards. The latter are however, its dimensions are determined by an ISO standard and limited to a thickness of at most 850 microns.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kontaktlose Ausweis­ chipkarte und ein Verfahren zu deren Herstellung zu offenbaren, die den ISO-Normabmessungen entspricht und große mechanische Belastbarkeit und Zuverlässigkeit aufweist.It is an object of the invention to provide a contactless identity card smart card and a method for its production disclose that corresponds to the ISO standard dimensions and great mechanical resilience and reliability having.

Die Lösung besteht darin, daß die Karte Abmessungen gemäß der ISO-Norm aufweist und aus einem inneren Antennen- und Chipträger aus einer relativ dünnen prägbaren Kunststoffolie besteht, in die ein Chipaufnahmebereich eingeprägt ist, in die der Chip eingekittet ist, und daß die Antennenwicklung photoätztechnisch auf dem Antennen- und Chipträger ausgebildet ist, der außerhalb des Chipaufnahmebereiches zwischen zwei gleich starken Kunststoffschichten eingeklebt ist, die um den Chipaufnahmebereich durch etwa zueinander symmetrische Ausnehmungen als Schalen ausgebildet sind.The solution is that the card dimensions according to has the ISO standard and an inner antenna and Chip carrier made from a relatively thin embossable There is plastic film in which a chip receiving area is stamped, in which the chip is cemented, and that the antenna winding is photo-etched on the antenna and chip carrier is formed, which is outside the Chip receiving area between two equally strong Plastic layers are glued around the  Chip receiving area through approximately symmetrical recesses are designed as shells.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments are in the subclaims specified.

Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren ist im Nebenanspruch genannt.An advantageous manufacturing process is in Secondary claim called.

Als Trägermaterial für die Antenne und den Chip wird vorzugsweise ein tiefzieh- und/oder prägbares Folienmaterial aus Polyimid oder Polyethylen-Naphtalan, das etwa 50 Mikrometer stark ist, verwandt. Auf diesem werden aus ca. 10 Mikrometer starkem aufkaschierten Elektrolyt-Kupfer die Antennenwicklung mit 5-10 Windungen und die Anschlußpunkte des Chips phototechnisch entwickelt und herausgeätzt. Das Kupfer wird außerdem mit Nickel und Gold von einigen Mikrometern Stärke passiviert. In einem Prägevorgang wird der Chipaufnahmebereich um etwa die halbe Chipstärke abgesenkt, das sind ca. 175 Mikrometer. Hierbei wird die Zone der Anschlußpunkt nur teilweise abgesenkt, wobei die Kupferzuleitungen von der Antenne zu den Anschlußpunkten mit abgestuft werden. Der Chip wird in den tiefliegenden Chipaufnahmebereich eingekittet, und seine Anschlüsse werden mit den Anschlußpunkten der Antenne durch Bonddrähte verbunden.As a carrier material for the antenna and the chip preferably a thermoformable and / or embossable Foil material made of polyimide or polyethylene naphthalene, that is about 50 microns thick. On this are laminated from about 10 microns thick Electrolyte copper the antenna winding with 5-10 Windings and the connection points of the chip phototechnically developed and etched out. The copper is also included Passivated a few micrometers thick nickel and gold. In an embossing process, the chip receiving area is increased by approximately half the chip thickness, that's about 175 Micrometer. Here the zone becomes the connection point only partially lowered, with the copper leads from the Antenna can be graded to the connection points. Of the Chip is in the deep-lying chip receiving area cemented, and its connections are with the Connection points of the antenna are connected by bond wires.

Der gesamte Chip- und Antennenträger wird zwischen zwei Schalen eingekittet, die aus einem widerstandsfähigen Kunststoff z. B. Polypropylen, Polycarbonat oder Acrylnitril-Butandien-Styrol-Polymerisaten gespritzt sind eingeklebt. Die beiden Kunststoffplatten, in denen die Schalen ausgebildet sind, sind etwa gleich stark, vorzugsweise 330 Mikrometer dick. Die Ausnehmungen zur Aufnahme des abgesenkten Chipaufnahmebereichs und der Anschlußzone bzw. des Chips mit den Bondungen sind jeweils ca. 175 Mikrometer tief, so daß jeweils etwa 155 Mikrometer Kunststoffabdeckung als Schalenmaterial über oder unter dem Schaltkreis verbleiben und einen guten Schutz bieten.The entire chip and antenna carrier is between two Cemented shells made from a resistant Plastic z. B. polypropylene, polycarbonate or Acrylonitrile-butandiene-styrene polymers are injected glued in. The two plastic plates in which the Shells are about the same thickness, preferably 330 microns thick. The recesses for Recording the lowered chip receiving area and the  Connection zone or the chip with the bonds are each about 175 microns deep, so that about 155 Micrometer plastic cover as shell material over or stay under the circuit and a good one Provide protection.

Die Gesamtstärke der Ausweiskarte ergibt sich somit aus den drei Kunststoffschichten und den zwei Klebstoffschichten, die je ca. 25 Mikrometer stark sind, so daß die Kartendicke insges. etwa 760 Mikrometer beträgt.The total strength of the ID card is therefore derived from the three plastic layers and the two Layers of adhesive, each about 25 microns thick, so the total card thickness is about 760 microns is.

Die Antennenwindungen sind beispielsweise 0,1-0,2 mm breit, und mit etwas Sicherheitsabstand am Rand der Karte entlang geführt, so daß eine große Antennenfläche gebildet wird und somit deren nutzbarer Abstand zu einem Speise- Lese-Schreibgerät etwa einer halben Kartenbreite entspricht, wenn mit relativ niederfrequenten Leistungsimpulsen gearbeitet wird. Gewöhnlich wird auch über die Antennenwicklung die Versorgungsspannung eintransformiert, die gleichgerichtet und zwischengepuffert die Mikroschaltung während des Datenaustausches speist.The antenna turns are, for example, 0.1-0.2 mm wide, and with some safety margin at the edge of the card led along so that a large antenna area is formed and thus their usable distance from a food Read / write device about half a card width corresponds when with relatively low frequency Power impulses are worked. Usually, too the supply voltage via the antenna winding transformed, rectified and buffered the microcircuit during the Data exchange feeds.

Die Antennenwicklung und der Schaltkreis sind in dem Bereich untergebracht der nicht für eine Prägung vorgesehen ist.The antenna winding and the circuit are in the Area housed not for one Embossing is provided.

Der symmetrische Aufbau im Querschnitt garantiert auch bei Feuchte- und Temperaturschwankungen eine dauerhafte Ebenheit der Karte. Der geschichtete Aufbau gewährt eine in der Praxis erwünschte Flexibilität der Karte.The symmetrical cross-sectional structure also guarantees Humidity and temperature fluctuations are permanent Flatness of the card. The layered structure grants one flexibility of the card desired in practice.

Fig. 1 und 2 zeigen bevorzugte Ausgestaltungen der Karte. Figs. 1 and 2, preferred embodiments of the card.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf den Antennen- und Chipträger; Fig. 1 shows a plan view of the antenna and chip carrier;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Chipbereich der Karte vergrößert. Fig. 2 shows a cross section through the chip area of the card enlarged.

Fig. 1 zeigt den Antennen- und Chipträger (1) in Aufsicht. Er weist den Umriß einer genormten Kredit- oder Ausweiskarte auf. In der Randzone ist außerhalb der Prägezonen mehrfach umlaufend die Antennenwicklung (2) photoätztechnisch ausgebildet. Fig. 1 shows the antenna and chip carrier ( 1 ) in supervision. It shows the outline of a standardized credit or identification card. In the peripheral zone, outside of the embossing zones, the antenna winding ( 2 ) is formed several times in a photo-etching manner.

Vorzugsweise sind zwei getrennte Antennen (21, 22) ausgeätzt, von denen die eine der Zuführung der Versorgungsspannung dient und die andere der Nachrichtenübertragung. Jede Antenne (21, 22) endet in zwei Anschlußpunkten (51-54).Two separate antennas ( 21 , 22 ) are preferably etched out, one of which is used to supply the supply voltage and the other is used for message transmission. Each antenna ( 21 , 22 ) ends in two connection points ( 51-54 ).

Der abgesenkte Chipaufnahmebereich (3) ist etwa 5 mm vom Kartenrand beabstandet, damit eine hohe Dichtigkeit in der Klebeschicht (7) gewährleistet ist. Der Chipaufnahmebereich (3) ist von einer schwach abgesenkten Anschlußzone (4) umgeben, in der die Anschlußpunkte (51-54) liegen.The lowered chip receiving area ( 3 ) is spaced about 5 mm from the edge of the card, so that a high level of tightness in the adhesive layer ( 7 ) is ensured. The chip receiving area ( 3 ) is surrounded by a weakly lowered connection zone ( 4 ) in which the connection points ( 51-54 ) lie.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt 11 durch eine Karte im Chipaufnahmebereich. Der Chip (C) ist auf den Antennen- und Chipträger (1) aufgekittet und zwar im abgesenkten Chipaufnahmebereich (3). Die Absenkung ist so tief, daß der Chip (C) etwa zur halben Dicke eingesenkt ist. Die Anschlußzone (4) ist etwa 1 mm breit und trägt im Bild, wo sie vergleichsweise kürzer dargestellt ist, die Anschlußpunkte (51, 54). Vom Chip (C) erstrecken sich die Bonddrähte (61, 64) zu den Anschlußpunkten (51, 54). Fig. 2 shows an enlarged section 11 through a card in the chip receiving area. The chip (C) is cemented onto the antenna and chip carrier ( 1 ) in the lowered chip receiving area ( 3 ). The depression is so deep that the chip (C) is sunk approximately half the thickness. The connection zone ( 4 ) is about 1 mm wide and carries the connection points ( 51 , 54 ) in the picture, where it is shown comparatively shorter. The bond wires ( 61 , 64 ) extend from the chip (C) to the connection points ( 51 , 54 ).

Beidseitig ist der Antennen- und Chipträger (1) mit einem Kleber (7) zwischen Schalen (81, 82) ganzflächig mit Ausnahme des Chipaufnahmebereiches (3) und der Anschlußzone (4) eingesiegelt. Die unten gezeichnete Schale (81) hat eine Ausnehmung (91, 91*), die zu den gestuften Vertiefungen der Anschlußzone (4) und des Chipaufnahmebereiches (3) in ihrer Ausbildung paßt.The antenna and chip carrier ( 1 ) is sealed over the entire surface with an adhesive ( 7 ) between shells ( 81 , 82 ) on both sides with the exception of the chip receiving area ( 3 ) and the connection zone ( 4 ). The shell ( 81 ) shown below has a recess ( 91 , 91 *) which matches the stepped recesses of the connection zone ( 4 ) and the chip receiving area ( 3 ) in their design.

Die oben gezeichnete Schale (82) hat über dem Chipaufnahmebereich (3) und der Anschlußzone (4) eine Ausnehmung (92), die in ihrer Tiefe der der Ausnehmung (91) im Bereich des Chipaufnahmebereiches (3) entspricht. Dadurch ist reichlich Platz für die freie Führung der Bonddrähte (61, 64). Somit verbleibt eine Schalenwandstärke über und unter dem Chip, die fast der halben Plattenstärke der Schalen (81, 82) entspricht.The shell ( 82 ) shown above has a recess ( 92 ) above the chip receiving area ( 3 ) and the connection zone ( 4 ), the depth of which corresponds to that of the recess ( 91 ) in the area of the chip receiving area ( 3 ). This leaves ample space for the free guidance of the bond wires ( 61 , 64 ). This leaves a shell wall thickness above and below the chip, which corresponds to almost half the plate thickness of the shells ( 81 , 82 ).

Die Karte ist auch als Universalkarte ausbildbar, indem ein weiteres kontaktbehaftetes Chip in der Position angeordnet wird, die von der Antennenwicklung (2) und dem zugehörigen Chip (C) frei gelassen ist.The card can also be designed as a universal card by arranging a further contact chip in the position which is left free by the antenna winding ( 2 ) and the associated chip (C).

Die kontaktlose Karte erweitert den Anwendungsbereich auf Massenanwendungen z. B. in öffentlichen Verkehrsmitteln und Zugangsbereichen mit hohem Personenaufkommen. Bei diesen soll beim Passieren ohne ein Loslassen der Karte der Lese- und Buchungsvorgang abgewickelt werden können.The contactless card expands the area of application Mass applications e.g. B. in public transport and Access areas with a high volume of people. With these when passing without releasing the card, the reader should and booking process can be processed.

Da die Antennenreichweite etwa der halben Kartenabmessung entspricht, ist die Antennenführung in der Randzone besonders günstig.Since the antenna range is about half the card size corresponds, the antenna guide is in the edge zone very cheap.

Die stationäre Gegenantenne bietet andererseits die Möglichkeit durch ihre räumliche Ausdehnung den Zusammenwirkungsbereich mit der Karte über den Bewegungsraum des Passanten zu erstrecken, ohne daß die Gefahr besteht, daß mehrere Karten verschiedener Inhaber gleichzeitig angesprochen werden. Eine Störung des Antennenbereiches durch Vandalismus, wie dies bei den Kontaktlesegeräten vorkommt, ist praktisch ausgeschlossen. Die relativ große Antennenreichweite ermöglicht es auch, die Karte beim Gebrauch in einer Schutzhülle, Brieftasche oder dergleichen zu belassen.The stationary counter antenna on the other hand offers that Possibility through its spatial extension Interaction area with the map over the To extend the movement space of the passer-by without the  There is a risk that several cards from different holders be addressed at the same time. A disturbance of the Antenna area due to vandalism, as is the case with the Contact readers occurs is practically impossible. The relatively large antenna range also enables the card when used in a protective case, wallet or the like.

Claims (12)

1. Kontaktlose Ausweischipkarte aus Kunststoff, die mindestens eine Antennenwicklung (2) nahe einem Randbereich umlaufend mit einem daran angeschlossenen mikroelektronischen Prozessor- und Speicherchip (C) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausweiskarte Abmessungen gemäß der ISO-Norm aufweist und aus einem inneren Antennen- und Chipträger (1) aus einer relativ dünnen prägbaren Kunststoffolie besteht, in die ein Chipaufnahmebereich (3) eingeprägt ist, in die der Chip (C) eingekittet ist, und daß die Antennenwicklung (2) photoätztechnisch auf dem Antennen- und Chipträger (1) ausgebildet ist, der außerhalb des Chipaufnahmebereiches (3) zwischen zwei gleich starken Kunststoffschichten eingeklebt ist, die um den Chipaufnahmebereich (3) durch etwa zueinander symmetrische Ausnehmungen (91, 91*; 92) als Schalen (81, 82) ausgebildet sind.1. Contactless identity card made of plastic, which contains at least one antenna winding ( 2 ) all around an edge area with an attached microelectronic processor and memory chip (C), characterized in that the identification card has dimensions according to the ISO standard and from an internal antenna - And chip carrier ( 1 ) consists of a relatively thin embossable plastic film, into which a chip receiving area ( 3 ) is embossed, in which the chip (C) is cemented, and that the antenna winding ( 2 ) is photoetched on the antenna and chip carrier ( 1 ) is formed, which is glued outside the chip receiving area ( 3 ) between two equally thick plastic layers, which are formed around the chip receiving area ( 3 ) by approximately symmetrical recesses ( 91 , 91 *; 92 ) as shells ( 81 , 82 ). 2. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenwicklung (2) außerhalb einer Prägezone der Karte liegt.2. Contactless ID card according to claim 1, characterized in that the antenna winding ( 2 ) is outside an embossing zone of the card. 3. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chipträger aus Polyimid oder Polyethylen Naphtalan besteht und die Antennenwicklung (2) aus Elektrolytkupfer.3. Contactless ID card according to claim 1 or 2, characterized in that the chip carrier consists of polyimide or polyethylene naphthalene and the antenna winding ( 2 ) made of electrolytic copper. 4. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Chipträger ca. 50 Mikrometer stark ist und das Elektrolytkupfer ca. 10 Mikrometer stark ist und mit Nickel und Gold passiviert ist.4. Contactless ID card according to claim 3, characterized characterized in that the chip carrier is approximately 50 microns thick and the electrolytic copper is approx. 10 micrometers thick  and is passivated with nickel and gold. 5. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschichten der Schalen (81, 82) jeweils ca. 330 Mikrometer dick sind und in dem Schalenbereich jeweils um ca. 175 Mikrometer eingesenkt sind.5. Contactless ID card according to claim 1, characterized in that the plastic layers of the shells ( 81 , 82 ) are each approximately 330 microns thick and are sunk in the shell area by approximately 175 microns. 6. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennen- und Chipträger (1) neben dem Chipaufnahmebereich (3) eine geringer abgesenkte Anschlußzone (4) aufweist, in der die Anschlußpunkte (51-54) der Antennen (21, 22) mitabgesenkt angeordnet sind, von denen sich Bonddrähte (61-64) zum Chip (C) erstrecken, und daß die Schale (81), passend zu dem gestuft abgesenkten Chipaufnahmebereich (3) mit der Anschlußzone (4) des Antennen- und Chipträgers (1) ausgenommen ist.6. Contactless ID card according to claim 5, characterized in that the antenna and chip carrier ( 1 ) next to the chip receiving area ( 3 ) has a lower lowered connection zone ( 4 ) in which the connection points ( 51-54 ) of the antennas ( 21 , 22nd ) are arranged in a lowered position, from which bond wires ( 61-64 ) extend to the chip (C), and that the shell ( 81 ), matching the stepped lowered chip receiving area ( 3 ) with the connection zone ( 4 ) of the antenna and chip carrier ( 1 ) is excluded. 7. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (81, 82) aus einem Kunststoff gespritzt sind.7. Contactless ID card according to claim 5 or 6, characterized in that the shells ( 81 , 82 ) are injection molded from a plastic. 8. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polypropylen, Polycarbonat oder Acrylnitril-Butadien-Styrol ist.8. Contactless ID card according to claim 7, characterized characterized in that the plastic polypropylene, Is polycarbonate or acrylonitrile-butadiene-styrene. 9. Kontaktlose Ausweischipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kleber zum Verkleben der Schalen (81, 82) eine Stärke von ca. 25 Mikrometern aufweist.9. Contactless ID card according to one of the preceding claims, characterized in that an adhesive for gluing the shells ( 81 , 82 ) has a thickness of about 25 microns. 10. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in sie ein weiterer Chip eingebracht ist, der mit externen Kontakten versehen ist. 10. Contactless ID card according to claim 1, characterized in that in it Another chip is introduced, which is connected to external Contacts.   11. Kontaktlose Ausweischipkarte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Antennen (21) für eine Versorgungsspannungseinkopplung und eine Antenne (22) für eine Nachrichtenübermittlung ausgebildet ist und diese Antennen (21, 22) an den Chip (C) angeschlossen sind.11. Contactless ID card according to claim 6, characterized in that one antenna ( 21 ) is formed for a supply voltage coupling and one antenna ( 22 ) for a message transmission and these antennas ( 21 , 22 ) are connected to the chip (C). 12. Verfahren zum Herstellen einer kontaktlosen Ausweischipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Kunststoffolie Elektolytkupfer aufgebracht und aus diesem mindestens eine Antennenwicklung (2) mit Anschlußpunkten (51, 54) photoätztechnisch ausgeätzt und mit Nickel und Kupfer elektrolytisch passiviert wird, daß diese Kunststoffolie in einem Prägevorgang mit einem abgesenkten Chipaufnahmebereich (3) mit einer gestuft daran anschließenden Anschlußzone (4) versehen wird, daß dann der Chip (C) in den Chipaufnahmebereich (3) eingekittet und mit Bonddrähten (61, 64) zu den Anschlußpunkten (51, 54) verbunden wird, und daß anschließend diese bestückte Kunststoffolie beidseitig mit Ausnahme eines Chipaufnahmebereiches vollständig mit zwei aus Kunststoff gespritzten Schalen (81, 82) überklebt wird, in denen um den Chipaufnahmebereich etwa spiegelsymmetrisch zueinander Kammern belassen sind.12. A method for producing a contactless identity card according to one of the preceding claims, characterized in that electrolytic copper is applied to a plastic film and at least one antenna winding ( 2 ) with connection points ( 51 , 54 ) is etched out of the photoelectrically and electrolytically passivated with nickel and copper, that this plastic film is provided in a stamping process with a lowered chip receiving area ( 3 ) with a connecting zone ( 4 ) adjoining it in stages, that the chip (C) is then cemented into the chip receiving area ( 3 ) and with bonding wires ( 61 , 64 ) to the connection points ( 51 , 54 ) is connected, and that this assembled plastic film is then completely covered on both sides with the exception of a chip receiving area with two molded plastic shells ( 81 , 82 ) in which chambers are left approximately mirror-symmetrical to each other around the chip receiving area.
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