DE19641406A1

DE19641406A1 - Chipkarte und Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte

Info

Publication number: DE19641406A1
Application number: DE19641406A
Authority: DE
Inventors: Robert Wilm; Wolfgang Reinert
Original assignee: CT fur MIKROVERBINDUNGSTECHNI; PAV Card GmbH
Current assignee: PAV Card GmbH
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: DE19641406C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte, die einen integrierten Schaltkreis und ein Antennenelement zum berührungslosen Über tragen von Daten aufweist sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte.

Allgemein sind Chipkarten bekannt, bei denen Daten über auf der Chipkarte vorgesehene Kontakte eingeschrieben und/oder ausgelesen werden können. Eine Datenübertragung ist aber auch berührungslos über ein in der Karte vorgesehenes induktives Antennenelement möglich. Darüber hinaus sind Chipkarten be kannt, die sowohl Kontaktstellen zur kontaktbehafteten Daten übertragung als auch ein oder mehrere Antennenelemente zur kontaktfreien Datenübertragung aufweisen.

Bei der kontaktfreien Datenübertragung mittels eines indukti ven Elements muß eine ausreichende magnetische Flußdichte im Antennenelement gewährleistet sein, damit ausreichend auflös bare Signale ausgesandt, bzw. empfangen werden können.

Die magnetische Flußdichte kann durch Erhöhen des Erreger stroms oder durch Erhöhen der Windungszahl eines Antennenele ments verstärkt werden. Beidem sind in der Praxis jedoch Gren zen gesetzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Funktionsfähigkeit einer Chipkarte für kontaktlose Datenüber tragung zu verbessern, wobei gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Herstellung gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe wird in vorrichtungstechnischer Hinsicht durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und in verfahrenstechni scher Hinsicht durch die Merkmale des Patentanspruches 17 ge löst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angege ben.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein induktionssteigerndes Element vorzusehen, dessen relative Per meabilität µ_r< 1 ist und das mit dem Antennenelement zusammen wirkt.

Allgemein gilt:

B = µ_r · H

wobei H die magnetische Feldstärke bezeichnet, µ_r die relative Permeabilität und B die magnetische Flußdichte ist. Im Fall einer Spule der Länge l mit n Windungen ergibt sich

Nach dem Faraday Induktionsgesetz wird in einer Spule eine Spannung induziert, wenn sich der magnetische Fluß Φ = B · A_s, der die Spule mit n Windungen mit einer Quer schnittsfläche A_s durchsetzt, in einer Zeitspanne Δt um Δø än dert. Es gilt:

U_ind = n · Φ (2)

= n · (B · A_s) ·
= n · (B · A_s + B · A_s)
= n · B · A_s + n · B · A_s (3)

Die induzierte Gesamtspannung ist demnach die Summe der indu zierten Spannungen, hervorgerufen durch die Änderung der durchsetzten Querschnittsfläche A_s bei konstanter magnetischer Flußdichte und durch die Änderung der magnetischen Flußdichte B bei konstanter Querschnittsfläche. Durch Einsetzen der For mel (1) in Formel (3) ergibt sich

Zur Erzielung hoher induzierter Spannungen bei hohen Frequen zen eignen sich weichmagnetische Materialen besonders gut. Weichmagnetische Materialen zeichnen sich durch eine hohe re lative Permeabilität, niedrige Koerzitivkraft und einfach Um magnetisierbarkeit aus. Die eingeschlossene Fläche in der Hy sterese-Kurve dieser Materialen ist klein und damit auch die in Form von Wärme auftretenden Energieverluste.

Bei hohen Frequenzen wird allerdings die magnetische Permeabi lität durch induzierte Wirbelströme reduziert. Der Durchtritt des Magnetfeldes durch das Material ist in diesem Fall behin dert. Abhilfe kann hier durch Verringerung der Materialdicke und Erhöhung des elektrischen Widerstandes geschaffen werden. Technisch sind elektrisch voneinander isolierte Mehrlagen schichten aus Metallen und Legierungen mit Folienstärken von 1 mm bis 0,025 mm bereits herstellbar. Eine weitere Verbesserung kann durch Metall-/Metalloxidpulver in einem Dielektrikum er reicht werden. Die Partikelgrößen liegen dabei im Bereich von 2 bis 10 µm. Als Metalle kommen insbesondere Fe, Cu, Mn, Zn und Ni in Betracht. Die Metalle werden auch als Oxide mit Ei senoxid eingesetzt. Die generelle Formel dieser Ferrite lautet

MO · Fe₂O₃,

wobei M ein beliebiges Metall aus der Gruppe Fe, Cu, Mn, Zn und Ni bezeichnet. Nachteilig ist die hohe Bruchempfindlich keit dieser keramischen Materialien.

Der Nachteil keramischer Materialien wird durch amorphes Me tall (metallische Gläser) überwunden, ohne andere Einschrän kungen hinnehmen zu müssen.

In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung besteht das vorge schlagene induktive Element daher zumindest teilweise aus amorphem Metall (metallischem Glas). Amorphe Metalle zeichnen sich dadurch aus, daß die Atome in einem weitgehend ungeordne ten Zustand erstarrt sind. Während normalerweise die Atome beim Abkühlen aus einer Schmelze genügend Zeit haben, Kristallkeime auszubilden und sich im Einklang mit diesen Kri stallkeimen auszurichten, werden amorphe Metalle durch blitz artige Abkühlung der Schmelze, beispielsweise mit einer Abküh lungsrate von einer Million Grad pro Sekunde, erhalten.

Amorphe Metalle zeichnen sich durch mehrere günstige Eigen schaften aus. Sie sind hart, korrosionsbeständig, haben einen hohen elektrischen Widerstand und verhalten sich magnetisch weich, das heißt, sie weisen - wie bereits oben erläutert - nur eine sehr kleine Hysterese auf. Dadurch sind die Verlust leistungen gering. Es wird wenig Verlustwärme erzeugt und es treten praktisch keine Wirbelströme auf.

Durch diese kleine Hysterese und den hohen elektrischen Wider stand sind sie als induktionsverstärkende Materialien auch bei hohen Frequenzen bestens geeignet.

Die mechanischen Eigenschaften (Härte, Bruchunempfindlichkeit) sind für den Aufbau einer Chipkarte sehr vorteilhaft.

Insbesondere schnell erstarrte Cobalt-Legierungen weisen sehr günstige magnetisch, elektrische und mechanische Eigenschaften auf und sind als Bänder mit Breiten bis 20 mm bei einer Dicke von 50 µm herstellbar.

Den äußeren Abmessungen einer Chipkarte entsprechend und unter Berücksichtigung der meist sehr flachen, relativ ausgedehnten Antennenelemente ist es von Vorteil, das induktionssteigernde Element folien- oder plattenförmig auszubilden.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, das induktionssteigernde Element als Mehrschichtkörper auszubilden. Der Mehrschichtkör per ist dabei aus mehreren planparallelen Schichten aus glei chem oder unterschiedlichem Material aufgebaut. Durch den schichtweisen Aufbau läßt sich die Dicke des induktionsstei gernden Elementes vergrößern. Auch läßt sich der elektrische Widerstand senkrecht zu den Schichtebenen weiter erhöhen. Dar über hinaus wird die mechanische Steifigkeit noch weiter ver bessert. Durch die Variation unterschiedlicher Materialien läßt sich das magnetische, elektrische und/oder mechanische Verhalten durch Auswahl der Materialien und Schichtdicken ein stellen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung bestehen die Schichten jeweils aus Folien aus amorphem Metall.

In einer speziellen Ausführungsform weist die Chipkarte einen Modulträger auf, der zur unmittelbaren oder mittelbaren Befe stigung des integrierten Schaltkreises und vorzugsweise auch zur Befestigung des Antennenelements dient. Je nach Aufbau und Herstellungsverfahren lassen sich zwei Varianten unterschei den. In der ersten Variante umfaßt die Chipkarte einen Karten träger, in den eine Ausnehmung eingearbeitet, beispielsweise eingefräst wird. Der Modulträger wird in dieser Variante zu sammen mit den daran befestigten Komponenten (integrierten Schaltkreis, etc) in die Ausnehmung eingesetzt. In der zweiten Variante bildet der Modulträger praktisch den Kartenträger. Nach Befestigung der Komponenten (integrierter Schaltkreis, etc.) auf dem Modulträger werden diese eingegossen, einlami niert oder auf andere Weise unter Ausbildung einer Chipkarte eingekapselt. Die Erfindung und die nachstehende Beschreibung können bei beiden oben genannten Varianten Anwendung finden.

Bei einer ersten alternativen Einbauposition des induktions steigernden Elements ist der integrierte Schaltkreis auf einer ersten Flachseite des Modulträgers angeordnet, hingegen befin det sich das induktionssteigernde Element auf der gegenüberliegenden Flachseite des vorzugsweise plattenförmigen Modulträgers. Das induktionssteigernde Element kann mit dem Modulträger beispielsweise verklebt sein. Die Plattenstärke des Modulträgers kann reduziert werden, da das induktionsstei gernde Element einen beachtlichen Beitrag zur mechanischen Steifigkeit der Gesamtanordnung liefert.

Bei einer alternativen Einbauposition befindet sich das induk tionssteigernde Element zwischen dem integrierten Schaltkreis einerseits und dem Modulträger andererseits. Auch hier kann eine Verbindung zwischen Modulträger und induktionssteigerndem Element beispielsweise durch Kleben geschaffen werden. Durch die Eigensteifigkeit des induktionssteigernden Elementes läßt sich auch hier die Dicke des Modulträgers reduzieren.

Bei einer weiteren alternativen Einbauposition wird auf den Modulträger verzichtet und dieser durch das induktionsstei gernde Element ersetzt. Das induktionssteigernde Element ist nämlich, gerade wenn es als Mehrschichtplatte ausgebildet ist, selbst ausreichend mechanisch steif. Bei dieser alternativen Einbauposition läßt sich die Herstellung vereinfachen. Bei Verwendung von amorphen Metallen als induktionssteigerndes Element lassen sich auch die gewünschten mechanischen Eigen schaften ohne weiteres erreichen.

Grundsätzlich kann das Antennenelement relativ zum induktions steigernden Element und zur integrierten Schaltung nahezu be liebig angeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch das Antennenele ment, insbesondere eine geätzte Spule, im wesentlichen konzen trisch um den integrierten Schaltkreis herum auf der dem inte griertem Schaltkreis zugewandten Flachseite des Modulträgers bzw. des induktionssteigernden Elementes durch einen Ätzvor gang ausgebildet. Alternativ dazu kann das Antennenelement, insbesondere Spule auch als diskrete Drahtspule oder als ge stanzte oder gedruckte Spule ausgebildet sein. Bei einer ge druckten Spule sind Polymerspule und gedruckte galvanisierte Spule zu unterscheiden. Eine Polymerspule läßt sich auch in Form einer "dispensed polymer coil" ausbilden.

Zum Verbinden des integrierten Schaltkreises mit dem Antennen element, insbesondere der Spule bieten sich eine Vielzahl von Verbindungstechniken an. Zunächst kann der integrierte Schalt kreis als Ploymer-Flip-Chip, als Lot-Flip-Chip, als Chip-On- Board (Wire Bond) oder als Backbonded-Chip auf dem Modulträger bzw. dem induktionssteigernden Element angeordnet werden.

Bei Vorliegen eines Polymer-Flip-Chips bietet sich grundsätz lich eine elektrisch leitfähige Klebeverbindung an. Gerade bei Anschluß an eine diskrete Drahtspule kann aber auch das di rekte Heranführen und Kontaktieren mittels Thermocompression Bonding oder Thermosonic Bonding sinnvoll sein.

Liegt der integrierte Schaltkreis in Form eines Löt-Flip-Chips vor, kann eine elektrisch leitfähige Verbindung durch Löten, zur Antenne oder zu einem Zwischenträger, erreicht werden. Dabei sollte sowohl auf den Löt-Flip-Chip als auch auf das Antennenelement zuvor ein gewisses Lötdepot aufgebracht werden. Alternativ dazu kann aber auch eine Schweißverbindung ausgebildet werden.

Bei der Chip-On-Board-Alternative kann eine elektrische Kon taktierung durch Draht, Bänder, metallisierte Folie oder ein metallisiertes Stanzteil erfolgen.

Wird der integrierte Schaltkreis als Backbonded-Chip auf dem Modulträger bzw. dem induktionssteigernden Element angeordnet und weist er diskrete Drahtanschlüsse auf, so können diese mit dem Antennenelement durch elektrisch isotropes oder anisotro pes leitfähiges Kleben, durch elektrisch leitfähige Lötung oder durch Bonden verbunden werden.

Aus dem oben genannten liegt der Kerngedanke des erfindungsge mäßen Verfahrens zur Herstellung einer Chipkarte darin, den Modulträger aus einem induktionssteigernden Element auszubil den oder den Modulträger zumindest durch ein induktionsstei gerndes Element zu versteifen.

Dadurch läßt sich die magnetische Flußdichte erhöhen und somit die Signalübertragung zwischen der Karte und einer externen Lese-/Schreibstation verbessern. Darüber hinaus kann der bis lang notwendige Modulträger dünner ausgebildet oder auf diesen ganz verzichtet werden. Das induktionssteigernde Element kann nämlich gleichzeitig die mechanische Funktion des Modulträgers ganz oder teilweise übernehmen. Als Modulträger besonders ge eignet erscheint auch hier amorphes Metall.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungs beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnun gen näher erläutert.

Hier zeigen:

Fig. 1a schematisch eine erste, alternative Einbauposition für ein induktionssteigerndes Element;

Fig. 1b und 1c unterschiedliche Verbindungstechniken für ein nach Fig. 1a positioniertes induktionssteigerndes Ele ment;

Fig. 2a schematisch eine zweite, alternative Einbauposition für ein induktionssteigendes Element;

Fig. 2b und 2c unterschiedliche Verbindungstechniken für ein nach Fig. 2a positioniertes induktionssteigerndes Ele ment;

Fig. 3a schematisch eine dritte, alternative Einbauposition für ein induktionssteigerndes Element;

Fig. 3b und 3c unterschiedliche Verbindungstechniken für ein nach Fig. 3a positioniertes induktionssteigerndes Ele ment;

Fig. 4a schematisch eine vierte, alternative Einbauposition für ein induktionssteigerndes Element und

Fig. 4b und 4c unterschiedliche Verbindungstechniken für ein nach Fig. 4a positioniertes induktionssteigerndes Ele ment.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet. An dieser Stelle wird weiterhin darauf hingewiesen, daß die in den Zeichnungen dargestellten Größenverhältnisse nicht den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechen, sondern die Zeichnun gen als schematische Darstellungen anzusehen sind.

In Fig. 1a ist eine erste Alternative für die Einbauposition eines induktionssteigernden Elements 14 bei einer Chipkarte rein schematisch dargestellt. Die in den Fig. 1a, 2a, 3a und 4a gezeigten unterschiedlichen Einbaupositionen sind zunächst relativ zu einem Modulträger 16 gezeigt.

Dieser Modulträger 16 kann zusammen mit einem integrierten Schaltkreis 12, einem Antennenelement 13 und dem induktions steigernden Element 14 in eine vorzugsweise vorgefräste Aus nehmung eines nicht dargestellten Kartenträgers eingesetzt werden. Die Erfindung und insbesondere die verschiedenen Ein baupositionen für das induktionssteigernde Element lassen sich aber auch auf einem Kartentyp anwenden, bei dem der Modulträ ger 16 sich im wesentlichen über die Gesamtabmessung einer Chipkarte erstreckt. Der integrierte Schaltkreis 12 und gege benenfalls das Antennenelement 13 werden dann in an sich be kannter Weise eingekapselt. Es kann beispielsweise auf den sich im wesentlichen über die gesamte Karte erstreckenden Mo dulträger 16 ein weiterer Kartenträger auflaminiert werden, wobei der integrierte Schaltkreis 12 zwischen dem Modulträger 16 und dem weiterem Kartenträger eingebettet wird.

Die nachstehenden Betrachtungen und Erläuterungen sind deshalb sowohl auf den Kartentyp, bei dem eine Ausnehmung vorgesehen ist, als auch auf den Kartentyp anzuwenden, bei dem sich der Modulträger 16 im wesentlichen über die gesamte Chipkarte er streckt.

In der ersten Einbauvariante ist das induktionssteigernde Ele ment 14 auf einer ersten Flachseite 17 eines Modulträgers 16 angeordnet. Der Modulträger 16 kann dabei auf geeignete Weise mit dem induktionssteigernden Element verbunden, beispiels weise verklebt sein.

Auf der dem induktionssteigernden Element 14 abgewandten Flachseite 18 des Modulträgers ist ein integrierter Schalt kreis 12 angeordnet. Auf dieser Flachseite 18 ist weiterhin ein Antennenelement 13, insbesondere eine spiralförmige Spule ausgebildet.

Das Antennenelement 13, insbesondere die spiralförmige Spule kann als gedruckte Spule, nämlich als gedruckte Polymerspule oder als gedruckte und galvanisierte Spule, als diskrete Drahtspule, als geätzte Spule, als beschriebene Pasten-Spule oder als gestanzte Spule ("punched coil") ausgebildet sein.

In Fig. 1b ist eine Anschlußvariante des integrierten Schalt kreises 12 an das Antennenelement 13 dargestellt. Der inte grierte Schaltkreis 12 ist hier durch elektrisch leitfähige Klebeverbindungen 19 an das Antennenelement 13 angeschlossen. Hierbei kann es sich um eine anisotrope, isotrope oder engspaltige elektrisch leitfähige Klebeverbindungen 19 han deln. Anstelle der Klebeverbindungen kann auch eine interme tallische Lot- oder Schweißverbindung in Betracht kommen.

Die Klebe-, Lot- oder Schweißverbindung, stellt in erster Li nie eine elektrische Verbindung zum Antennenelement 13 dar. Gleichzeitig wird aber auch eine mechanische Verbindung ausge bildet. Da die spiralförmige Spule 13 in der Regel fest auf dem Modulträger 16 angeordnet ist, wird durch diese Klebe-, Lot- und Schweißverbindung gleichzeitig eine mechani sche Verbindung zum Modulträger 16 geschaffen. Modulträger 16, induktionssteigerndes Element 14, spiralförmige Spule bzw. An tennenelement 13 und integrierter Schaltkreis 12 stellen somit eine Einheit dar. Diese Einheit kann je nach Kartentyp nun in eine Ausnehmung im Kartenträger eingesetzt werden oder bereits eine Flachseite der späteren Chipkarte bilden. Selbstverständ lich kann auf das folien- oder plattenförmig ausgebildete in duktionssteigernde Element 14 noch eine nicht gezeigte Schutz und/oder Lackschicht aufgebracht werden.

In Fig. 1c sind weitere alternative Anschlußvarianten für den integrierten Schaltkreis 12 an das Antennenelement 13 schema tisch dargestellt. Der integrierte Schaltkreis 12 kann hier, wie in Fig. 1a dargestellt, auf dem Modulträger 16 angeordnet sein. Er kann aber auch in den Modulträger 16 integriert sein.

Allgemein lassen sich "Chip-On-Board"-Lösungen und "Chip-im planted-In-Board"-Lösungen unterscheiden. Der integrierte Schaltkreis 12 weist Anschlüsse 24 auf, die mit dem Antennen element bzw. der spiralförmigen Spule 13 durch geeignete Lei ter, insbesondere Bond-Verbindungen 20 elektrisch verbunden werden. Die Bondverbindungen können in bekannter Weise durch Thermosonic-Bonding oder Thermocompression Bonding ausgebildet werden.

Zweckmäßigerweise wird der integrierte Schaltkreis 12 (vgl. Fig. 1c) so angeordnet, daß sich die Anschlüsse 24 auf seiner dem Modulträger 16 abgewandten Seite befinden. In dieser An ordnung können die Bond-Verbindungen 20 auf einfache und ko stengünstige Weise hergestellt werden.

Natürlich lassen sich der integrierte Schaltkreis 12 und die spiralförmige Spule 13 auch in anderer Weise durch Leiter ver binden, beispielsweise durch Löten oder Schweißen.

In Fig. 2a ist eine zweite alternative Einbauposition für das induktionssteigernde Element 14 schematisch dargestellt. Auch hier ist das induktionssteigernde Element 14 im wesentlichen folien- oder plattenförmig ausgebildet. Anders als in Fig. 1a ist es hier aber zwischen dem Modulträger 16 und dem inte grierten Schaltkreis 12 angeordnet. Die spiralförmige Spule 13 befindet sich daher unmittelbar auf dem induktionssteigernden Element 14 und zwar auf seiner dem Modulträger 16 abgewandten Flachseite 23. Auch hier kann die spiralförmige Spule 13 in den bereits anhand von Fig. 1a erläuterten alternativen Aus führungsformen ausgebildet und auf den induktionssteigernden Element 14 befestigt werden.

In Fig. 2b ist der elektrische Anschluß des integrierten Schaltkreises 12 an die spiralförmige Spule 13 durch Klebever bindungen 19 dargestellt. Auch hier können anstelle von Klebe verbindungen Löt- oder Schweißverbindugen zum Anschluß des in tegrierten Schaltkreises 12 an die spiralförmige Spule 13 aus gebildet werden.

Gemäß Fig. 2c ist der integrierte Schaltkreis mit der spiralförmigen Spule 13 - wie bereits anhand von Fig. 1c be schrieben - mittels Leiter, insbesondere Bond-Verbindungen 20 verbunden.

Fig. 3a zeigt eine besonders vorteilhafte Variante für die Anordnung des induktionssteigernden Elements 14. In dieser Va riante wird ganz auf den Modulträger 16 verzichtet. Bereits bei den anhand von Fig. 1a und 2a beschriebenen Varianten wurde der Modulträger 16 durch das platten- oder folienförmig ausgebildete induktionssteigernde Element verstärkt. Bei der hier gezeigten Variante ist das induktionssteigernde Element 14 derart mechanisch steif ausgebildet, daß es den Modulträger 16 komplett ersetzt. Das induktionssteigernde Element kann hier einschichtig (Fig. 3a) oder auch (vgl. Fig. 3b) mehrschichtig ausgebildet sein. In Fig. 3b weist das induktionssteigernde Element 14 Schichten 21, 22 auf, die miteinander zu einem Mehrschichtkörper 15 verklebt oder laminiert sind.

Die Anschlußvarianten (Fig. 3b und Fig. 3c) entsprechen den bereits anhand der Fig. 1b, 1c, 2b und 2c diskutierten An schlußvarianten.

Das induktionssteigernde Element 14 kann auch als gebundenes Pulver vorliegen und gemäß Fig. 1a auf einer ersten Flach seite 17 oder gemäß Fig. 2a auf einer zweiten Flachseite 18 auf dem Modulträger 16 aufgebracht sein. Alternativ kann das induktionssteigernde Element, wenn es als gebundenes Pulver vorliegt, die spiralförmige Spule 13 auch teilweise oder ganz umgeben. In der in Fig. 4a dargestellten Variante ist die spiralförmige Spule 13 auf der dem integrierten Schaltkreis 12 zugewandten Flachseite 18 des Modulträgers 16 angeordnet. Auf dieser Flachseite 18 ist außerdem das induktionssteigernde Element 14 in Form von gebundenem Pulver aufgebracht, so daß es die Zwischenräume zwischen den einzelnen Windungen der spi ralförmigen Spule durchsetzt und die spiralförmige Spule 13 als Ganzes einkapselt.

Die hier dargestellte Einkapselung der spiralförmigen Spule 13 durch das induktionssteigernde Element 14 in Form von gebun denem Pulver kann zur weiteren Steigerung der Induktion auch mit den zuvor beschriebenen Varianten gemäß Fig. 1a, 2a oder 3a kombiniert werden.

In Fig. 4b und 4c sind die bereits anhand der Fig. 1b, 2b, 3b und 1c, 2c, 3c diskutierten Anschlußvarianten schematisch dargestellt. Wenn das induktionssteigernde Element 14 in Form von gebundenem Pulver vorliegt, können auch die An schlüsse, insbesondere die Klebeverbindungen 19 oder die Lei ter 20 sowie Teile des integrierten Schaltkreises 12 durch das induktionssteigernde Element bildende gebundene Pulver einge bettet sein.

Die beschriebenen Anordnungen für das induktionssteigernde Element 14 können - wie bereits erwähnt - untereinander kombi niert werden. Es sind aber auch andere Anordnungen denkbar, wobei eine Positionierung des induktionssteigernden Elements über, unter oder innerhalb der spiralförmigen Spule zu bevor zugen ist.

Das induktionssteigernde Element 14 ist vorzugsweise aus amor phen Metall gebildet. Die amorphen Metalle sind magnetisch weich und zeichnen sich durch eine sehr geringe Hysterese aus, was einen Einsatz auch bei hohen Frequenzen ermöglicht. Dar über hinaus weisen sie einen sehr hohen spezifischen Wider stand auf, so daß sich keine nennenswerten Wirbelströme aus bilden können. Besonders bevorzugt werden amorphe Metalle auf der Basis von Co-Legierungen verwendet. Sie sind als Bänder mit Breiten bis 20 mm bei eine Dicke von 15 µm ohne weiteres herstell- und in eine Chipkarte einsetzbar. Das induktionssteigernde Element 14 läßt sich in diesem Fall auch aus mehreren nebeneinander und übereinander angeordneten Bändern herstellen.

Wenn eine Chipkarte mit einem induktionssteigernden Element versehen wird, werden zur Signalübertragung weniger starke Er regerströme benötigt. Durch die erhöhte magnetische Flußdichte lassen sich die Signale im Sende- und Empfangsbetrieb der Chipkarte verstärken.

Die zuvor beschriebenen Einbaumöglichkeiten für ein induk tionssteigerndes Element, das insbesondere aus amorphem Metall gebildet ist, sind rein beispielhaft. Es lassen sich auch an dere Einbaupositionen und Geometrien für das induktionsstei gernde Element ausbilden ohne den Rahmen der Erfindung zu ver lassen.

Bezugszeichenliste

12 integrierter Schaltkreis
13 Antennenelement, spiralförmige Spule
14 induktionssteigerndes Element
15 Mehrschichtkörper
16 Modulträger
17 eine Flachseite (Modulträger)
18 andere Flachseite (Modulträger)
19 Klebeverbindung
20 Leiter, Bondverbindungen
21, 22 Schichten
23 Flachseite (induktionssteigerndes Element)
24 Anschlüssen

Claims

1. Chipkarte, die einen integrierten Schaltkreis (12) und ein Antennenelement (13) zum berührungslosen Übertragen von Daten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) mit einem induktionsstei gernden Element (14) mit einer relativen Permeabilität µ_r < 1 zusammenwirkt.

2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) zumindest teilweise aus amorphem Metall (metallischem Glas) besteht.

3. Chipkarte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Metall Korngrößen < 10 µm und einen ho hen elektrischen Widerstand aufweist.

4. Chipkarte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Metall aus einer schnell erstarrten Co balt-Legierung gebildet ist.

5. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) platten- oder folienförmig ausgebildet ist.

6. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) aus mehreren planparallelen Schichten (21, 22) aus gleichem oder unterschiedlichem Material als Mehrschichtfolie oder Mehrschichtkörper (15) ausgebildet ist.

7. Chipkarte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtkörper (15) aus mehreren miteinander verbundenen, insbesondere verklebten amorphen Metallfo lien besteht.

8. Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienstärke der Metallfolien im Bereich zwi schen 1 mm und 0,025 mm liegt.

9. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte weiterhin einen Modulträger (16) auf weist, wobei der Modulträger (16) auf einer Flachseite (17) mit dem induktionssteigernden Element (14) versehen ist und auf der gegenüberliegenden Flachseite (18) des Modulträgers (16) der integrierte Schaltkreis (12) ange ordnet ist.

10. Chipkarte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) auf der dem integrierten Schaltkreis (12) zugewandten Flachseite (18) des Modul trägers (16), vorzugsweise im wesentlichen konzentrisch um den integrierten Schaltkreis (12) herum angeordnet ist.

11. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte weiterhin einen Modulträger (16) auf weist, wobei das induktionssteigernde Element (14) zwi schen integrierten Schaltkreis (12) und Modulträger (16) angeordnet ist und der integrierte Schaltkreis (12) über das induktionssteigernde Element (14) am Modulträger (16) befestigt ist.

12. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das induktionssteigernde Element (14) selbst als Mo dulträger (16) ausgebildet ist und der integrierte Schaltkreis (12) direkt am induktionssteigernden Element (14) befestigbar ist.

13. Chipkarte nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) auf einer dem integrierten Schaltkreis zugewandten Flachseite (23) des induk tionssteigernden Elements (14), vorzugsweise im wesent lichen konzentrisch um den integrierten Schaltkreis (12) herum angeordnet ist.

14. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13), insbesondere eine, Drahtspule, eine geätzte oder gedruckte Spule oder eine dispersierte Polymerspule durch eine isotrope oder an isotrope, elektrisch leitfähige Klebe-, Schweiß- oder Lötverbindung (19) mit dem integrierten Schaltkreis (12) verbunden ist (Polymer Flip-Chip, bzw. Lot-Flip-Chip).

15. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) und der integrierte Schalt kreis (12) durch direkte Kontaktierung, insbesondere durch entsprechende Drähte, Drahtbänder, metallisierte Folie, oder metallisierte Stanzteile miteinander verbun den sind (Chip on Board; Wire Bond).

16. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (13) durch direktes Heranführen und Kontaktieren einer Mehrzahl von Drähten (20) in ei nem Bond-Verfahren, insbesondere einem Thermosonic-Bond- Verfahren mit Anschlüssen (24) auf der dem Modulträger (16) bzw. den induktionssteigernden Element (14) abge wandten Seite des integrierten Schaltkreises (12) mit dem integrierten Schaltkreis (12) verbunden ist.

17. Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte, wobei ein auf einem Modulträger (16) befindlicher elektrischer Schalt kreis (12) in einer Ausnehmung eines Kartenträgers (11) unter Erhalt einer elektrischen und mechanischen Verbin dung eingesetzt wird, oder sich der Modulträger im we sentlichen über die gesamte Chipkarte erstreckt und in diese einlaminiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulträger (16) aus einem induktionssteigernden Element (14) gebildet wird oder der Modulträger (16) zu mindest durch ein induktionssteigerndes Element (14) me chanisch versteift wird.