DE19632814A1 - Kombikarte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine sogenannte Kombikarte, d. h. eine Chipkarte für die kontaktlose und kontaktbehaftete Datenüber­ tragung, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Derartige Kombikarten erlauben die bidirektionale Datenüber­ mittlung sowohl zu konventionellen Kontakt-Kartenlesegeräten als auch zu kontaktlos arbeitenden Systemen.

Chipkarten für die sogenannte kontaktbehaftete Datenübertra­ gung weisen einen mit dem Kartenkörper verbundenen Chipkar­ ten(CC)-Modul auf, der üblicherweise einen auf einem Kunst­ stoffträger befindlichen Halbleiterchip umfaßt, der mit einem galvanischen Kontaktfeld verbunden ist. Die Kontaktflächen sind nach ISO 7810 oder ISO 7816 standardisiert. Im Kartenle­ segerät werden diese Kontaktflächen durch elektrischen Abhe­ bekontakt abgelesen.

Bei kontaktlos arbeitenden Systemen erfolgt die Datenüber­ mittlung durch elektromagnetische Wechselfelder mittels we­ nigstens einer in der Chipkarte angeordneten induktiven Spu­ le.

Bei den Kombikarten sind beide Systeme in einer Karte ver­ eint. Die Kombikarte verfügt also sowohl über ein Kontaktfeld für die kontaktbehaftete Datenübertragung als auch über einen induktiv gekoppelten Kontakt. Hierzu ist es erforderlich, ne­ ben den elektrisch leitenden Verbindungen vom Halbleiterchip zum System für die kontaktbehaftete Datenübertragung auch Verbindungen zum System für die kontaktlose Datenübermittlung herzustellen.

Aufgabe der Erfindung war es, eine Kombikarte anzuge­ ben, bei der diese elektrisch leitenden Verbindungen auf be­ sonders einfache Weise hergestellt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Kombikarten zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Kombikarte gemäß Anspruch 1 und dem Verfahren gemäß Anspruch 13. Weitere Aus­ gestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dementsprechend betrifft die Erfindung eine Kombikarte für die kontaktlose und kontaktbehaftete Datenübertragung, welche einen Halbleiterchip und Kontaktflächen für die kontaktbehaf­ tete Datenübertragung und daneben Anschlußstellen und wenig­ stens ein Mittel für die kontaktlose Datenübertragung, in der Regel wird dies eine Induktionsspule sein, umfaßt. Die erfin­ dungsgemäße Kombikarte zeichnet sich dadurch aus, daß die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Anschlußstel­ len und dem Mittel für die kontaktlose Datenübertragung mit­ tels eines anisotrop leitenden Klebstoffes hergestellt ist.

Zweckmäßig ist der anisotrop leitende Klebstoff ein Kleb­ stoff, in den elektrisch leitende Partikeln eingebracht sind. Besonders bevorzugt werden diese elektrisch leitenden Parti­ keln bereits bei der Herstellung des Klebstoffs zugesetzt. Als elektrisch leitende Partikeln eignen sich grundsätzlich alle elektrisch leitenden Teilchen geeigneter Größe, also beispielsweise Metallteilchen. Besonders bevorzugt sind die elektrisch leitenden Partikeln Kunststoffkügelchen, die mit einem metallischen Überzug versehen sind. Als Kunststoffmate­ rial für die Kügelchen wird zweckmäßig ein Kunststoff ge­ wählt, der mit dem Klebstoff, dem die Kügelchen zugesetzt werden, kompatibel ist.

Größe und Menge der dem Klebstoff zugesetzten leitenden Par­ tikeln richtet sich nach der Art der Kombikarte. Beispiels­ weise kann die Größe der leitenden Partikeln in Abhängigkeit von der gewünschten Dicke der Klebeschicht gewählt werden, die Anschlußstellen und das Mittel für die kontaktlose Daten­ übertragung verbindet. Der Durchmesser der leitenden Parti­ keln entspricht dann im wesentlichen der Dicke der Klebe­ schicht. Im Falle üblicher Chipkarten liegt eine geeignete Größe der leitenden Partikeln bei einem Durchmesser von etwa 1 bis 50 µm, insbesondere 5 bis 20 µm. Es ist nicht erforder­ lich, daß alle Teilchen den gleichen Durchmesser besitzen, obwohl eine einigermaßen gleichmäßige Größenverteilung bevor­ zugt ist.

Die Menge der leitenden Partikeln im Klebstoff wird zweckmä­ ßig so gewählt, daß zwischen den Anschlußstellen und dem Mit­ tel zur kontaktlosen Datenübertragung genügend Partikeln zu liegen kommen, um eine ausreichende elektrische Verbindung aufzubauen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt die elektrisch leitende Verbindung dadurch zustande, daß der anisotrop lei­ tende Klebstoff zumindest im Bereich der Anschlußstellen und/oder der Verbindungsstellen des Mittels für die kontakt­ lose Datenübertragung aufgetragen und der Klebstoff zumindest im Bereich der Anschlußstellen so weit komprimiert wird, daß eine elektrisch leitende Brücke zwischen Anschlußstellen und dem Mittel zur kontaktlosen Datenübertragung gebildet wird. Im Falle des Klebstoffs mit elektrisch leitenden Partikeln führt dies dazu, daß die Partikeln im Bereich zwischen An­ schlußstellen und dem Mittel für die kontaktlose Datenüber­ tragung verdichtet werden, so daß die Partikeln sich unter­ einander und die Anschluß- und Verbindungsstellen berühren und eine elektrisch leitende Brücke zwischen dem Mittel und den Anschlußstellen entsteht.

Bei der Herstellung von Chipkarten für die kontaktbehaftete Datenübertragung, die zur Zeit den Hauptanteil der Chipkarten ausmachen, wird überwiegend so vorgegangen, daß zunächst ein CC-Modul hergestellt wird, der einen Kunststoffträger umfaßt, auf dem ein Halbleiterchip und die ISO-Kontaktflächen ange­ ordnet sind. Chip und ISO-Kontaktflächen sind üblicherweise über Bonddrähte (z. B. aus Gold) miteinander elektrisch lei­ tend verbunden. Der CC-Modul wird dann mit dem Kartenträger aus Kunststoff, z. B. Polycarbonat, verbunden. Üblicherweise wird der CC-Modul in eine in den Kartenkörper gefräste Kavi­ tät implantiert. In der Regel wird hierzu ein Klebeverfahren unter Verwendung eines Heiß- oder Schmelzklebers (Hotmelt- Verfahren) eingesetzt.

Besonders bevorzugt erfolgt die Herstellung der erfindungsge­ mäßen Kombikarten unter Verwendung der oben beschriebenen, bereits bekannten Komponenten und Verfahrensschritte. Zweck­ mäßig verwendet die Erfindung also einen üblichen CC-Modul, dem jedoch eine weitere Kontaktebene mit den Anschlußstellen für das Mittel zur kontaktlosen Datenübertragung hinzugefügt wird. In der Regel werden dem CC-Modul zwei weitere Anschluß­ stellen hinzugefügt, die auf übliche Weise mit dem Halblei­ terchip verbunden werden. Besonders bevorzugt sind die An­ schlußstellen erhaben auf einer Oberfläche des Modulträgers - vorzugsweise der Seite, die den Halbleiterchip trägt - ausge­ bildet. Die Höhe der Anschlußstellen richtet sich nach Art und Abmessungen der Kombikarte und kann beispielsweise zwi­ schen 1 und 20 µm betragen. Bevorzugt bestehen die Anschluß­ stellen aus Metall und werden auf an sich bekannte Weise, z. B. durch Aufkleben, Aufdrucken, Aufdampfen, Galvanisieren oder ähnliches, hergestellt. Besonders bevorzugt wird die zu­ sätzliche Anschlußebene hergestellt, indem ein Streifen aus Metall auf den Modulträger laminiert und anschließend struk­ turiert wird. Lage und Größe richtet sich nach Größe und Lage des Mittels für die kontaktlose Datenübermittlung und spezi­ ell dessen Verbindungsstellen.

Das Mittel für die kontaktlose Datenübermittlung, vorzugswei­ se eine Induktionsspule, ist zweckmäßig in den Kartenkörper integriert oder auf diesem angeordnet, wobei die Verbindungs­ stellen zu den Anschlußstellen freiliegen. Beispielsweise können im Fall einer in den Kartenkörper integrierten Kupfer­ drahtspule Verbindungsstellen beim Fräsen der Kavität für den CC-Modul mit freigelegt werden. Bei einer derartigen Anord­ nung ist es möglich, die Verklebung von CC-Modul und Karten­ träger gleichzeitig mit der Herstellung der elektrisch lei­ tenden Verbindungen zwischen dem Mittel für die kontaktlose Datenübertragung und den Anschlußstellen des CC-Moduls durch­ zuführen.

In diesem Fall wird der anisotrop leitende Klebstoff im we­ sentlichen über die gesamte Oberfläche der Kartenträgerkavi­ tät für den CC-Modul und/oder des CC-Moduls aufgetragen, CC-Modul und Kartenträger werden aufeinandergelegt und soweit komprimiert, daß zwischen Anschlußstellen und dem Mittel für die kontaktlose Datenübertragung eine elektrisch leitende Verbindung entsteht.

Um das übliche Hotmelt-Verfahren einsetzen zu können, wird vorzugsweise als anisotrop leitender Klebstoff ebenfalls ein Heiß- oder Schmelzklebstoff verwendet, beispielsweise ein Klebstoff auf Phenolharz-Basis. Die Herstellung der Klebever­ bindung erfolgt dann auf an sich bekannte Weise. Prinzipiell können die erfindungsgemäßen Kombikarten jedoch auch unter Verwendung anderer als Heiß- oder Schmelzklebstoffe herge­ stellt werden.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf eine Zeichnung am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch eine erfin­ dungsgemäße Kombikarte im Bereich einer elek­ trisch leitenden Verbindungsstelle zwischen einer Anschlußstelle und einem Mittel zur kontaktlosen Datenübertragung.

Fig. 2 erläutert schematisch das erfindungsgemäße Verfah­ ren, nämlich am Beispiel der Herstellung der elektrisch lei­ tenden Verbindung, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kombikarte 1 im Bereich einer elektrisch leitenden Verbin­ dungsstelle zwischen einer Anschlußstelle 2 und einem Mittel 3 zur kontaktlosen Datenübertragung, hier einer Indukti­ onsspule. Die Induktionsspule 3 ist in den Kartenträger 5, der üblicherweise aus Kunststoff z. B. Polycarbonat, besteht, integriert. Im Bereich der Verbindungsstelle ist ein Ab­ schnitt der Spule, beispielsweise durch Fräsen der Kartenträ­ geroberfläche, freigelegt. Die eine der beiden in Fig. 1 ge­ zeigten Anschlußstellen 2 der Kombikarte zur Spule 3 ist als Metallstreifen auf dem Träger 6 des CC-Moduls, z. B. einer Kunststoffolie, ausgebildet und befindet sich außerhalb des Bereichs des Trägers in dem der Halbleiterchip und die ISO-Kon­ taktflächen für die kontaktbehaftete Datenübertragung an­ geordnet sind. Erfindungsgemäß wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen Anschlußstelle 2 und Induktionsspule 3 mittels eines anisotrop leitenden Klebstoffes 4 hergestellt. Im gezeigten Fall wird der Klebstoff im Bereich der gesamten Oberfläche des CC-Moduls aufgetragen. Im Bereich zwischen In­ duktionsspule 3 und Anschlußstelle 2 ist der anisotrop lei­ tende Klebstoff so zusammengepreßt, daß die dem Kunststoff beigemischten leitenden Partikeln 7 sich untereinander und die Induktionsspule 3 sowie Anschlußstelle 2 berühren. Da­ durch entsteht eine elektrisch leitende Brücke 8.

Wie erwähnt, wird als bevorzugter Klebstoff ein Heiß- oder Schmelzklebstoff verwendet, dem elektrisch leitfähige Parti­ keln, insbesondere metallummantelte Kunststoffkügelchen, bei­ gemischt sind. Bei Verwendung derartiger Klebstoffe kann die Verbindung vom CC-Modul mit Kunststoffträger 6 und Anschluß­ stelle 2 zu dem Kartenkörper 5 bei gleichzeitiger Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung 8 zwischen Anschlußstelle 2 und Induktionsspule 3 unter Verwendung des weitverbreiteten Hotmelt-Verfahrens erfolgen.

Dies ist schematisch in Fig. 2 verdeutlicht, wo ein Quer­ schnitt durch die erfindungsgemäße Kombikarte gemäß Fig. 1 vor Verbindung von CC-Modul und Kartenkörper 5 gezeigt ist. Der im Bereich der Kavität für den CC-Modul mit anisotropem Klebstoff beschichtete Kartenkörper 5 mit integrierter Induk­ tionsspule 3 wird in passender Lage auf den CC-Modul mit Trä­ ger 6 und Anschlußstelle 2 aufgesetzt. Nun wird mit Hilfe ei­ nes Heizstempels 9 Druck und Wärme zugeführt. Dadurch er­ weicht der Klebstoff 4, und CC-Modul und Kartenkörper 5 wer­ den so weit zusammengedrückt, bis Spule 3, elektrisch leiten­ de Partikeln 7 und Anschlußstelle 2 sich berühren und so eine elektrisch leitende Verbindung zustande kommt. Gleichzeitig entsteht eine Klebeverbindung zwischen Oberfläche der Karten­ körperkavität und dem CC-Modul. Anschließend läßt man den Klebstoff durch Erkalten aushärten.

Auf die beschriebene Weise können die Verklebung von CC-Modul und Kartenkörper und die Herstellung elektrisch leitender Verbindungen zum kontaktlosen Datenübertragungssystem in ei­ nem Schritt unter Verwendung bekannter Verfahrensschritte er­ folgen.

Claims (15)

1. Kombikarte (1) für die kontaktlose und kontaktbehaftete Da­ tenübertragung, welche einen Halbleiterchip, Kontaktflächen für die kontaktbehaftete Datenübertragung sowie Anschlußstel­ len (2) und wenigstens ein Mittel (3) für die kontaktlose Da­ tenübertragung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung (8) zwischen Anschluß­ stellen (2) und dem Mittel (3) für die kontaktlose Datenüber­ tragung mittels eines anisotrop leitenden Klebstoffes (4) hergestellt ist.

2. Kombikarte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) für die kontaktlose Datenübertragung eine Induktionsspule ist.

3. Kombikarte gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) für die kontaktlose Datenübertragung im Bereich des Kartenkörpers (5) angeordnet, beispielsweise auf diesen aufgedruckt oder aufgeklebt oder in diesen integriert ist.

4. Kombikarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen (2) erhaben auf einer Oberfläche ei­ nes Trägers (6), welcher den Halbleiterchip und die Kontakt­ flächen für die kontaktbehaftete Datenübertragung trägt, an­ geordnet sind.

5. Kombikarte gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen (2) auf der Oberfläche des Trägers (6) angeordnet sind, welche den Halbleiterchip trägt.

6. Kombikarte gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen (2) aus Metall bestehen.

7. Kombikarte gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen (2) 1 bis 20 µm über die Oberfläche des Trägers (6) vorstehen.

8. Kombikarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der anisotrop leitende Klebstoff (4) ein Klebstoff ist, dem elektrisch leitende Partikeln (7) beigemengt sind.

9. Kombikarte gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, die elektrisch leitenden Partikeln (7) metallummantelte Kunststoffkügelchen sind.

10. Kombikarte gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallummantelung aus Nickel besteht.

11. Kombikarte gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Partikeln (7) einen Durchmesser von 1 bis 50 µm, vorzugsweise 5 bis 20 µm, besitzen.

12. Kombikarte gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der anisotrop leitende Klebstoff (4) ein Heiß- oder Schmelzklebstoff und insbesondere ein Klebstoff auf Phenol­ harz-Basis ist.

13. Verfahren zum Herstellen einer Kombikarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß anisotrop leitender Klebstoff (4) zumindest im Bereich der Anschlußstellen (2) und/oder der Verbindungsstellen (2) des Mittels (3) für die kontaktlose Datenübertragung aufge­ tragen und der Klebstoff (4) zumindest im Bereich der An­ schlußstellen (2) so weit komprimiert wird, daß eine elek­ trisch leitende Verbindung zwischen Anschlußstellen (2) und Mittel (3) entsteht.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der anisotrop leitende Klebstoff (4) im wesentlichen im Bereich der gesamten Oberfläche des Chipkartenmoduls, der in den Kartenkörper (5), welche das Mittel (3) für die kontakt­ lose Datenübertragung trägt, implantiert werden soll, aufge­ tragen wird.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Anschlußstellen (2) und Mittel (3) für die kontaktlose Datenübertragung sowie von Kartenkörper (5) und Träger (6), welcher einen Halbleiterchip und Kontaktflä­ chen für die kontaktbehaftete Datenübertragung trägt, gemein­ sam erfolgt.