DE60003167T2 - Verfahren zur herstellung einer elektronischen vorrichtung der kontaktlosen karten art - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Herstellung elektronischer Vorrichtungen, zum Beispiel tragbarer Vorrichtungen, wie kontaktlose Chipkarten oder auch elektronische Etiketten oder eine Antenne umfassende elektronische Module.
  • Derartige Karten sind zur Realisierung verschiedener Operationen bestimmt, zum Beispiel Bank, Telefon, Identifizierung, Belastung oder Wiederaufladen mit Kontoeinheiten.
  • Die elektronischen Etiketten und Module erlauben jegliche Arten von Identifizierungsoperationen.
  • Eines der Probleme derartiger Vorrichtungen ist die Verbindung der Antenne mit dem integrierten Schaltkreis-Chip.
  • Ein anderes Problem ist im Fall einer Karte oder eines Etiketts die maximale Reduzierung der Stärke.
  • Selbstverständlich müssen die klassischen Beschränkungen der mechanischen Haltbarkeit, der Zuver lässigkeit und der Herstellungskosten ebenfalls Berücksichtigung finden.
  • Das Dokument WO 96/07985 realisiert die Verbindung zwischen der Antenne und dem Chip mit Metallbuckeln auf zwei Kontaktsteckstellen des Chips und schließt dann diese Höcker auf den Enden eines Antennendrahtes an. In diesem Fall ist der Antennendraht ein auf einem Substrat gebildeter Kupferdraht, und die Höcker werden durch Heißkomprimieren auf diesem Antennendraht angewendet.
  • Der somit erhaltene Zwischenverbindungsblock weist jedoch Probleme beim mechanischen Halt und eine Empfindlichkeit beim Zug der Verbindung auf. Die mechanischen Beanspruchungen können nämlich den Bruch der Buckel und das Herausreißen des Chips nach sich ziehen. Die gemäß diesem Verfahren realisierten Karten haben eine kurze Lebensdauer.
  • In einer anderen Lösung ist die Verbindung aus leitendem Klebstoff. Es entsteht jedoch eine Überstärke. Darüber hinaus erfordert die Herstellung der Karte einen zusätzlichen Schritt zum Aufbringen der Klebepunkte.
  • Zur Realisierung einer extrem flachen, kontaktlosen Chipkarte ist die Stärke geringer als die nach ISO genormte Stärke von 0,76 mm.
  • Außerdem kann der Einsatz von leitendem Klebstoff in bestimmten Fällen elektrische Fehlfunktionen beim Auslaufen des Klebstoffs auf die Seiten des Chips hervorrufen.
  • Das Dokument US 4931853 Toshiba beschreibt eine Chipkarte mit einem Herzblatt aus thermoplastischem Material und einem Chip, der Elektrodenvorsprünge besitzt. Diese Vorsprünge sind bündig mit dem Blatt angeordnet und erfahren eine plastische Verformung durch Erhitzen.
  • Das Dokument US 5528222 Ibm beschreibt ein dünnes und flexibles elektronisches Etikett, dessen Antennenverbindungen alle in derselben Ebene sind. Über ein Fenster, das auf jeder Seite eines Substrats ausmündet, sind Buckel mit der Antenne verbunden.
  • Das Dokument US 5826328 Ibm beschreibt ein dünnes und flexibles elektronisches Etikett. Der Chip ist direkt mit dem Rahmen der Antenne verbunden und an diesen angeschlossen. Ein Aufbau durch Walzen eines Bandes des Antennenrahmens mit durch Aufbringen von Druck und Hitze oder durch Walzen bei 200°C zwischen den Walzen verbundenen Chips.
  • Das Dokument WO 9806063 beschreibt ein durch verschiedene Perforationsmittel, wie zum Beispiel Schrauben, an eine Antenne angeschlossenes Hybridmodul.
  • Das Dokument FR 2756955 Schlumberger beschreibt eine kontaktlose Speicherkarte mit Protuberanzen auf der Anschlussfläche, die bevorzugt eher mit einem leitenden Klebstoff anstatt durch Thermokompression angebracht ist.
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben.
  • Zu diesem Zweck wird die Erfindung in den Ansprüchen definiert.
  • Da die Buckel in der Stärke der Antenne eingesetzt sind, weist der durch den Chip und die Antenne gebildete Zwischenverbindungs-Aufbau einen verringerten Platzbedarf auf, was zur Realisierung eines extrem flachen elektronischen Moduls sehr vorteilhaft ist.
  • Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der beispielhaften Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten 1a bis 1f deutlicher, die schematisch die Herstellungsschritte einer erfindungsgemäßen kontaktlosen elektronischen Vorrichtung darstellen.
  • Die 1a bis 1f stellen die Verbindungsschritte zwischen einem Chip 10 und einer Antenne 6 dar. Der durch den Chip 10 und die Antenne 6 gebildete Zwischenverbindungs-Aufbau ist dazu bestimmt, in eine kontaktlose Chipkarte mit extrem geringer Stärke unterhalb der nach ISO genormten Stärke oder in jede andere, eine Antenne umfassende elektronische Vorrichtung eingefügt zu werden.
  • Aus Gründen der Klarheit beziehen sich die nachfolgenden Figuren und die nachfolgende Beschreibung auf einen Chip und eine Antenne. Dennoch findet die vorliegende Erfindung ebenfalls auf ein Herstellungsverfahren eines kontaktlosen eingeschlossenen Schaltkreises mit einer Vielzahl von Chips und einer Vielzahl von Antennen Anwendung.
  • Unter Bezugnahme auf 1a wird eine Vertiefung 3 in einem isolierenden Träger 1 in einer etwas größeren Abmessung als der Größe eines Chips realisiert.
  • Das isolierende Substrat 1 kann zum Beispiel aus Plastikfolien aus Polyvinylchlord (PVC) oder aus Polyethylen (PE) gebildet sein.
  • Je nach Realisierungsmodus kann diese Vertiefung 3 im isolierenden Träger 1 eingearbeitet sein oder durch Verkleben oder durch Walzen von zwei Isolierfolien 1 und 2 jeweils aufeinander geschaffen werden, wobei die Folie 1 durch eine Vertiefung 3 gelocht ist. Diese Folien 1 und 2 werden bevorzugt im Format der Karte oder des Schaltkreises ausgeschnitten, die/den man realisieren möchte.
  • 1b stellt den Übertrag eines Chips 10 in die Vertiefung 3 der Folie 1 dar. Dieser Übertrag wird mit der aktiven Seite nach oben gemäß einer beliebigen bekannten Technik realisiert. Die Kontakte 11 des Chips 10 sind bündig in die Oberfläche der Isolierfolie 1 eingelassen.
  • Eine Vorstufe des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens besteht in der Bildung von Metallbuckeln 12 auf Kontaktsteckstellen 11 des Chips 10. Die Höcker 12 sind dazu bestimmt, die elektrische Verbindung zwischen dem Chip 10 und der Antenne 6 zu gewährleisten. Infolgedessen sind sie notwendigerweise in einem leitenden Material realisiert. Sie können zum Beispiel aus Gold realisiert sein oder auch aus einem mit Metallpartikeln geladenen Polymermaterial.
  • Die Buckel 12 werden bevorzugt auf den zwei Kontaktsteckstellen 11 des Chips 10 realisiert, um eine Verbindung auf den sich an ihren Enden befindenden Leitzonen der Antenne 6 realisieren zu können.
  • Da die Buckel 12 dazu bestimmt sind, in die Stärke der Antenne 6 eingesetzt zu werden, weisen sie bevorzugt eine ungefähr gleiche oder leicht geringere Stärke als die der Antenne auf. Um ein gutes Eindringen der Buckel 12 in die Stärke der Antenne 6 zu ermöglichen, zieht man ihnen darüber hinaus eine deutlich konische Form vor.
  • Unter der Hypothese, dass die Schnittfläche des Chips 10 leitfähig ist, ist es vorteilhaft, eine Isolierung seiner Seiten vorzunehmen. Dieser Schritt ist nicht notwendig, wenn man auf einen Chiptyp 10 zurückgreift, dessen Schnittflächen von Natur aus nicht leitfähig und daher bereits isoliert sind.
  • Die 1c und 1d stellen einen besonderen Ausführungsmodus der Isolierung der Seiten des Chips 10 dar.
  • Gemäß dieses Ausführungsmodus wird eine Folie 4 auf dem Aufbau Isolierfolie – Chip heiß gewalzt. Diese Folie 4 ist vorteilhaft von einer Art, die nicht auf den die Vertiefung 3 definierenden Isolierfolien 1 und 2 anhaftet.
  • Es kann geplant werden, einen Walzteppich anstelle der Folie 4 zu verwenden.
  • Gemäß einer Besonderheit der Erfindung erlaubt das durch einen Teppich oder eine Folie 4 realisierte Heißwalzen auf dem Aufbau Isolierfolie – Chip die Förderung der Ausbreitung des teilweise geschmolzenen Materials der Isolierfolie 1 derart, dass die Schnittflächen des Chips 10 isoliert werden. Ein Erguss 13 des Materials der Folie 1 erlaubt nämlich das Zustopfen des zwischen dem Chip 10 und der Vertiefung 3 gelassenen Zwischenraums, die etwas größer ist als der Chip.
  • Somit wird der Chip 10 in ein von zwei Folien 1 und 2 gebildetes isolierendes Substrat eingesetzt, wobei die Kontaktverbindungsstecker 11 und seine Buckel 12 bündig in die Oberfläche der Folie 1 eingelassen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante kann man die Isolierung der Seiten des Chips 10 durch Einbringen oder Aufsprühen eines den Zwischenraum zwischen den Rändern der Vertiefung 3 und der Seiten des Chips 10 ausfüllenden isolierenden Materials realisieren.
  • Unter Bezugnahme auf 1e wird eine Antenne 6 auf einem isolierenden Träger 5 realisiert.
  • Der isolierende Träger 5 wird zum Beispiel durch eine Plastikfolie im Format der Chipkarte oder des zu realisierenden Schaltkreises gebildet. Er kann zum Beispiel aus Polyvinylchlorid (PVC) oder aus Polyethylen (PE) zusammengesetzt sein.
  • Die Antenne 6 kann aus einem zum Aufweichen zum Zeitpunkt seiner Verbindung mit dem Chip 10 geeigneten leitfähigen Material realisiert sein, um ein besseres Eindringen der Buckel 12 zu ermöglichen. Ihre Form hat wenig Bedeutung, sie kann zum Beispiel eine Spirale oder jedes andere Motiv darstellen.
  • Ein erster Ausführungsmodus besteht in der Realisierung der Antenne 6 in einem mit Metallpartikeln geladenen thermoplastischen Material. In diesem Fall wird die Antenne durch Siebdruck mit leitfähiger Druckerfarbe auf thermoplastischer Basis gebildet. Die Metallpar tikel werden zum Beispiel durch kleine Silberkugeln gebildet.
  • Die Folie 5 wird heiß auf die Folien 1 und 2 aufgewalzt. Die Wärmezufuhr erlaubt das Aufweichen des die Antenne 6 bildenden thermoplastischen Materials, und das Walzen erleichtert das Eindringen der Buckel 12 in die Stärke der Antenne zwecks Realisierung der Verbindung des Chips 10 mit der Antenne 6. Wenn die Walzoperation beendet ist, lässt man den erhaltenen Zwischenverbindungs-Aufbau an der Raumluft erkalten, um dem Material der Antenne zu erlauben, zu seinem festen Zustand und seiner ursprünglichen Form zurückzukehren. Die thermoplastische Antenne weist im Allgemeinen im Verlauf seines Aufweichens Anhafte-Eigenschaften auf, die das Befestigen des Chips erlauben.
  • In einer Ausführungsvariante wird die Antenne 6 in einem leitfähigen, wärmeaushärtenden, das heißt, mit Metallpartikeln geladenen Polymermaterial realisiert. In diesem Fall achtet man darauf, das Antennenmaterial nicht vor dem Verbindungsschritt des Chips mit der Antenne zu polymerisieren, so dass dieses Material in einem zähflüssigen Zustand erscheint.
  • Dann erlaubt das Heißwalzen einerseits die Erleichterung des Eindringens der Buckel 12 in die Stärke des Materials der Antenne 6 und andererseits die Polymerisation des die Antenne 6 bildenden wärmeaushärtenden Materials zum Härten desselben.
  • 1f steht den durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Zwischenverbindungs-Aufbau dar.
  • Dank des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist es möglich, elektronische Vorrichtungen wie Etiketten oder kontaktlose Chipkarten mit extrem dünner Stärke herzustellen. Die Stärke der erhaltenen Vorrichtung ist in der Tat gleich der Summe der Stärke der drei Plastikfolien 1, 2, und 5 sowie der Antenne 6, wobei der Chip 10 in die Folie 1 eingesetzt ist und die Buckel 12 in die Stärke der Antenne 6 eingesetzt sind.
  • Da die Buckel 12 darüber hinaus vollständig in die Stärke der Antenne 6 eingesetzt sind, besteht nicht die Gefahr, dass sie durch mechanische Beanspruchungen beeinträchtigt werden. Der erhaltene Zwischenverbindungs-Aufbau weist daher sehr einen guten mechanischen Halt und eine erhöhte Lebensdauer auf.
  • Außerdem ist es durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, nicht ausschließlich mit dem Format einer Karte zu arbeiten, sondern mit einem größeren Format und anschließend eine Vielzahl von Karten auszuschneiden.
  • Somit ist es mit einer einzigen Operation möglich, eine Chipmatrix mit einer Antennenmatrix zu verbinden und ihren Einschluss zu realisieren.
  • Das ausgehend von großen Isolierfolien 1, 2, 5 realisierte erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine präzise Positionierung der Folien im Verhältnis zueinander und damit eine präzise Positionierung der Kontaktsteckstellen der Chips im Verhältnis zu den Verbindungssteckstellen der Antennen.

Claims (16)

  1. Herstellungsverfahren einer elektronischen Vorrichtung, umfassend wenigstens einen an eine Antenne (6) angeschlossenen integrierten Schaltkreis-Chip (10), das Verfahren beinhaltet folgende Schritte: – Übertrag des besagten Chips (10) in eine in einem Träger aus Isolationsmaterial (1) ausgesparte Vertiefung (3), wobei die Verbindungssteckstellen des besagten Chips (10) Buckel (12) tragen; – Verbindung des besagten Chips (10) mit der besagten Antenne (6) durch Heißwalzen einer die besagte Antenne (6) tragenden Isolierfolie (5), dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Buckel während des besagten Heißwalzens in die Stärke der Verbindungssteckstellen der besagten Antenne (6) eingesetzt werden.
  2. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (3) durch eine auf eine zweite Isolierfolie (2) gewalzte oder geklebte perforierte Isolierfolie (1) gebildet wird, wobei die Perforation größere Abmessungen als die des Chips (10) aufweist.
  3. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (3) durch Verarbeitung im Isoliermaterial (1) realisiert wird.
  4. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es darüber hinaus einen Isolierschritt (13) der Seiten des Chips (10) umfasst.
  5. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (13) der Sei ten des Chips (10) durch Einbringen eines den Zwischenraum zwischen den Rändern der Vertiefung (3) und den Seiten des Chips (10) ausfüllenden Isoliermaterials (1) realisiert wird.
  6. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (13) der Seiten des Chips (10) durch Aufsprühen eines den Zwischenraum zwischen den Rändern der Vertiefung (3) und den Seiten des Chips (10) ausfüllenden Isoliermaterials realisiert wird.
  7. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (13) der Seiten des Chips (10) durch Heißwalzen des isolierenden Trägermaterials (1) derart realisiert wird, dass ein Erguss im Zwischenraum zwischen den Rändern der Vertiefung (3) und den Seiten des Chips (10) gebildet wird.
  8. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierschritt der Seiten des Chips (10) und der Verbindungsschritt des Chips (10) mit der Antenne (6) während einer einzigen Walzung realisiert werden.
  9. Herstellungsverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (10) auf jeder Verbindungssteckstelle (11) realisierte Metallbuckel (12) umfasst, wobei die Antenne (6) aus einem Material realisiert ist, das geeignet ist, durch Thermokompression aufgeweicht zu werden.
  10. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbuckel (12) eine deutlich konische Form aufweisen.
  11. Herstellungsverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierfolien (1, 2, 5) größere oder gleiche Abmessungen wie das Format der zu realisierenden elektronischen Vorrichtung aufweisen, wobei die Isolierfolien (1, 2, 5) nach dem Verbindungsschritt einer Vielzahl von Chips (10) mit einer Vielzahl von Antennen (6) ausgeschnitten werden, um eine Vielzahl von elektronischen Vorrichtungen freizulegen.
  12. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierfolien (1, 2, 5) gleiche Abmessungen wie das Format der zu realisierenden elektronischen Vorrichtung aufweisen, wobei ein Chip (10) an eine Antenne (6) angeschlossen ist.
  13. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu realisierende elektronische Vorrichtung eine Chipkarte ist.
  14. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu realisierende elektronische Vorrichtung ein elektronisches Etikett ist.
  15. Chipkarte, umfassend eine Antenne (6), wobei der besagte Chip (10) in einer in einem Träger aus Isoliermaterial (1) ausgesparten Vertiefung (3) untergebracht ist, wobei der besagte Chip (10) elektrisch an Verbindungssteckstellen der besagten Antenne angeschlossene Verbindungssteckstellen umfasst, die besagte elektrische Verbindung wird durch die von den besagten Verbindungssteckstellen des besagten Chips (10) getragenen Buckel gebildet, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Buckel in die Stärke der besagten Verbindungssteckstellen der besagten Antenne (6) eingesetzt sind, wobei die besagte Antenne (6) durch eine auf den besagten Chip aufgesetzte Isolierfolie getragen wird.
  16. Elektronisches Etikett, umfassend einen in einer in einem Träger aus Isoliermaterial (1) ausgesparten Vertiefung (3) untergebrachten Chip (10), wobei der besagte Chip (10) elektrisch mit den Verbindungssteckstellen einer Antenne verbundenen Verbindungssteckstellen umfasst, die elektrische Verbindung wird durch von den besagten Verbindungssteckstellen des besagten Chips (10) getragenen Buckel gebildet, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Buckel in die Stärke der besagten Verbindungssteckstellen der besagten Antenne (6) eingesetzt sind, wobei die besagte Antenne durch eine auf den besagten Chip aufgesetzte Isolierfolie getragen wird.
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