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Die Erfindung betrifft ein tragbares, mit Bausteinen verbindbares elektronisches
System. Dieses System ist im Bereich der tragbaren und verbindbaren Elektronik,
jedoch auch im Reparaturbereich anwendbar, wo der erfindungsgemäße integrierte
Verbinder eine bessere Austauschbarkeit der Bauelemente gestatten kann.
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Die verschiedenen neuen Anwendungen der Chipkarte zeigen, daß diese immer
komplexere Funktionen ausführen können muß, wenn ihr Anwendungsbereich
erweitert werden soll. Dies führt zu der Notwendigkeit, immer größere in die Karten zu
integrierende Chipoberflächen zu verwenden, um diese Funktionen erreichen zu
können. Dies ist beispielsweise bei zwei bekannten Anwendungen der Chipkarte der Fall,
und zwar bei der Telefonkarte und der Bankkarte. Der Chip der Telefonkarte ist ein
einfacher Speicher. Er nimmt eine Oberfläche von etwa 1 mm² ein. Der Chip einer
Bankkarte ist ein Prozessor, der den Speicher und die Anwendung integriert. Er
nimmt eine Oberfläche von etwa 20 mm² ein.
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Es sei kurz erwähnt, daß eine Chipkarte eine relativ dünne Kunststoffkarte ist, in die
in der Dicke der Karte ein Halbleiterchip und ein Leitergitter eingelassen ist. Der
Chip ist an einer oberen Oberfläche des Gitters beispielsweise durch Verkleben
angebracht. Anschließend werden leitende Drähte einerseits an den
Ausgangsanschlüssen des Chips und andererseits an den Metellbeschichtungen des Gitters angelötet.
Diese Montageart der Chipkarte wird in der angelsächsischen Literatur "chip on
board" genannt. Eine untere Oberfläche des Gitters ist mit einer der beiden
Oberflächen der Karte bündig und bildet den Verbinder der Chipkarte. Wenn diese Karte in
das Lesegerät eingeführt wird, so schließt sich dieses an diesen Verbinder an.
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Der gebräuliche Träger der Chipkarte ist jedoch für einen Chip mit großer
Oberfläche nicht gut geeignet. Der Träger ist biegsam, der Chip dagegen sehr starr. Es
besteht die Gefahr, daß die leitenden Adern brechen. Je größer der Chip ist, um so
empfindlicher für Verformungen ist er und um so größer ist die Gefahr seiner
Beschädigung. In der Praxis führt dies dazu, daß die Zuverlässigkeit der Chipkarte
verringert wird, wenn in sie ein großer Chip integriert ist. Dadurch werden die
Möglichkeiten der Erweiterung des Verwendungsbereichs der Chipkarte insbesondere auf
neue Anwendungen begrenzt.
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Zur Beseitigung dieses Problems wurden verschiedene bekannte Techniken benutzt.
Insbesondere versuchte man, die Amplitude der Verformungen am Chip und an den
Drähten zu verringern, die ihn mit seinem Verbindergitter verbinden. Beispielsweise
sei die bekannte Verwendung einer Kobaltplatte genannt, die unter dem Substrat des
Chips angeordnet wird, um diesen zu versteifen. Ein anderes Beispiel ist, daß man
das Verfahren zur Herstellung eines Hohlraums in der Karte zur Aufnahme des
Chips so geändert hat, daß die Umgebung des Chips versteift wird. Diese Lösungen
gestatten jedoch bei dieser Befestigungstechnologie der Chipkarte nicht die
Befestigung von großen Oberflächen von beispielsweise über 20 mm². Bei derartigen
Flächen treten zahlreiche Probleme auf, insbesondere hinsichtlich der Zuverlässigkeit
des auf diese Weise montierten Chips.
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Ferner ist der Kunststoff, der die Karte bildet, für verschiedene ionische und
organische Verschmutzungen, für die die IC-Chips sehr empfindlich sind, nicht dicht. Die
Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit ist um so größer, je größer der Chip ist. Dies
stellt eine dritte technologische Begrenzung dar.
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Die verwendete Befestigungstechnologie ist eine Hybridtechnologie. Sie ist nach
Beendigung der Herstellung nicht optimiert. Im Rahmen der Montage von
Halbleitern verwendet man nämlich eine Standardstrecke für ein Produkt, das in sehr großen
Mengen hergestellt wird. Dieses Produkt sind ein oder mehrere Chips, die in einem
Standardgehäuse montiert sind, das ein elektronisches Bauelement genannt wird.
Diese Chips sind miteinander verbunden oder nicht. Neben diesen in großen Mengen
produzierten elektronischen Bauelementen hat man also ein spezifisches Produkt,
nämlich beispielsweise die Chipkarte. Nun wird dieses spezifische Produkt in weit
kleineren Mengen hergestellt, aber erfordert auch eine spezifische Fertigungsstrecke.
Dadurch erhöhen sich beträchtlich die Herstellungskosten und die
Amortisierungskosten dieser Strecke verglichen mit denen von Fertigungsstrecken für
Standardprodukte. Ferner ist aufgrund der verwendeten Technologie die
Ausschußquote bei diesem spezifischen Produkt viel höher als bei Standardprodukten. Bei der
Chipkartentechnologie ist nämlich die Befestigung der leitenden Drähte eine
schwierige Operation, deren Zuverlässigkeit sich direkt auf das Endprodukt auswirkt. Ein
spezifischer Schutz dieser Drähte ist erforderlich, um zu gewährleisten, daß sie nicht
beschädigt werden.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, hat man ferner in einer "tape automatic
bonding" genannten Technologie versucht, Metallbeschichtungsschwänze des Gitters
insbesondere durch Warmübertrag mit den Anschlüssen des Chips zu verbinden.
Diese Technologie hat jedoch auch den Nachteil einer hohen Produktionsgenauigkeit
und sie führt ebenfalls nicht zu einer ausreichend sicheren Montage.
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Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und die Erweiterung des
Anwendungsbereichs der Chipkarte auf neue komplexere Anwendungen zu gestatten,
die nicht durch die bereits bestehenden Magnetkartenleser beeinträchtigt und
begrenzt sind, Anwendungen, die beispielsweise einen elektonischen Schlüssel im Sinne
der elektronischen Funktion und der Form des Objekts erfordern.
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Erfindungsgemäß werden die mit Standardverbindungsstiften ausgerüsteten
elektronischen Gehäuse verwendet, in die die herzustellende Funktion, nämlich ein oder
mehrere Chips, integriert wird. Es ist bekannt, mehrere Chips mit einer gedruckten
Schaltung zu verbinden und das Ganze in ein Standardgehäuse zu integrieren. Das
erhaltene elektronische Bauelement hat eine höhere Zuverlässigkeit als die Chips,
und zwar wegen des Gehäuses, das den oder die Chips des elektronischen
Bauelements mechanisch gegen verschiedene ionische und organische Verschmutzungen
schützt, und wegen der Technologie der Befestigung der Chips in einem Gehäuse, die
eine gut beherrschte Standardtechnologie ist. Man kann also komplexe Funktionen
herstellen. Ein darartiges Bauelement ist jedoch nicht verbindbar im Sinne der
Erfindung: Ein Bauelement beispielsweise zur Anbringung durch Oberfächenmontage hat
zu dünne Stifte, um einen sicheren und zuverlässigen Kontakt am Verbinder eines
Lesegeräts zu gewährleisten. Ein Bauelement zur Anbringung durch Einführung kann
auch nicht tausende Male in einen Verbinder eingeführt werden: Die Stifte können
sich verdrehen oder brechen und der Einführvorgang ist auf jeden Fall schwierig.
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Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein System zur Verbindung eines in einem
tragbaren Umhüllungsträger gehaltenen elektronischen Chips mit einem Lesegerät,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Chip selbst in einem Gehäuse vom Typ
elektronisches Bauelementgehäuse untergebracht ist, dessen Ausgangsstifte durch
Oberflächenmontage befestigbar sind und das zu diesem Zweck auf Metallkontakte einer
oberen Oberfläche einer Verbindungseinrichtung aufzulegende und anzulötende
Stifte umfaßt, und daß dieses System einen Verbinder zur Verbindung des Chips mit
dem Lesegerät umfaßt, wobei der Verbinder von Metallkontakten einer unteren
Oberfläche der Verbindungseinrichtung gebildet ist, Metallkontakte der oberen
Oberfläche Metallkontakten der unteren Oberfläche gegenüberliegen und mit diesen
verbunden sind und umgekehrt und die Verbindungseinrichtung mit dem
Umhüllungsträger bündig gehalten ist.
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Die Merkmale eines erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung, in der auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird. Die
Beschreibung
und die Figuren dienen lediglich als Beispiel, die Erfindung ist nicht auf
sie beschränkt. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1a eine perspektivische Darstellung des oberen Teils eines erfindungsgemäßen
Systems.
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Fig. 1b eine Draufsicht auf den unteren Teil eines erfindungsgemäßen Systems.
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Fig. 1c drei Schnittansichten a, b und c eines verbindbaren elektronischen Moduls
gemäß verschiedenen Umhüllungstechniken.
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Fig. 1a ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems. In der
Zone A besteht das System aus einer Verbindungseinrichtung MC. Diese besitzt im
vorliegenden Beispiel einen isolierenden Träger 1. Eine obere Fläche 10 des
isolierenden Trägers 1 weist eine erste und eine zweite Reihe 3 und 4 von Metallkontakten
30 und 40 auf. Die beiden Reihen 3 und 4 sind parallel. Die Metallkontakte 30 der
ersten Reihe 3 liegen mit den Metallkontakten 40 der zweiten Reihe 4 in einer Linie.
Die beiden Reihen 3 und 4 haben dieselbe Anzahl von Metallkontakten. Die
Verbindungsteilung P, die der Mittenabstand von zwei aufeinanderfolgenden Kontakten 30
und 31 ist, ist im vorliegenden Beispiel bei beiden Reihen derselbe. Die
Metallkontakte 30 und 40 sind plan und beispielsweise rechteckig. Ein elektronisches
Bauelement 2 ist an der oberen Fläche 10 des isolierenden Trägers 1 in
Oberflächenmontagetechnologie befestigt. Stifte 20, 21, 22 und 23 des elektronischen
Bauelements liegen mit ihren freien Enden auf Metallkontakten (20, 22) oder auf
dem isolierenden Träger (21, 23) auf. Sie sind beispielsweise durch Warmlöten an
den Metallkontakten (Stifte 20, 22) und durch Verkleben am isolierenden Träger
(Stifte 21, 23) befestigt.
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Gegenüber jedem Metallkontakt 30 und 40 der oberen Fläche 10 befindet sich an der
unteren Oberfläche 11 des isolierenden Trägers 1 ein Metallkontakt 50 und 60 (Fig.
1b). Zwei gegenüberliegende Metallkontakte (beispielsweise 40 und 60) sind
beispielsweise durch eine metallbeschichtete Bohrung 7 verbunden (Fig. 1b).
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Die Gesamtheit der Metallkontakte 50 und 60 der unteren Fläche 11 des isolierenden
Trägers 1 bildet den Verbinder 8 des Systems. Die Gesamtheit der Metallkontakte an
der oberen Oberfläche und an der unteren Oberfläche einschließlich des isolierenden
Trägers bilden im vorliegenden Beispiel die Verbindungseinrichtung MC.
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Die Metallkontakte 50 und 60 der unteren Fläche 11 sind plan und im vorliegenden
Beispiel rechteckig. Diese Metallkontakte 50 und 60 nehmen im vorliegenden
Beispiel
auf der unteren Oberfläche jeweils eine Fläche ein, die in der Fläche enthalten
ist, die der entsprechende, d.h. gegenüberliegende Metallkontakt 30 und 40 auf der
oberen Fläche einnimmt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können die
Oberflächen der Kontakte auch gleich sein.
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Die praktische Ausführung eines solchen Trägers 1 mit den einander entsprechenden
Metallkontakten 30, 50 auf der ober Oberfläche 10 und auf der unteren Oberfläche
11 ist beispielsweise folgende: In einem isolierenden Träger 1 werden an den Stellen
der zukünftigen Metallkontakte 30, 40 Bohrungen 7 hergestellt. Auf die obere und
auf die untere Oberfläche des isolierenden Trägers 1 wird Metall aufgebracht, das in
bekannten Verfahren chemisch geätzt wird, um die Metallkontakte 30 und 40 zu
erhalten. Da jede Bohrung 7 innerhalb jeder der einander entsprechenden Flächen der
Matallkontakte 30 und 40, 40 und 60 liegt, wird sie metallbeschichtet und
gewährleistet die Verbindung zwischen den beiden Bereichen 30 und 40, 40 und 60. Der
isolierende Träger 1 kann beispielsweise ein Polyimidfilm, eine gedruckte Schaltung oder
jedes andere isolierende Material sein.
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Die Form der Metallkontakte 30 und 40 der oberen Fläche 10 hängt vom
elektronischen Bauelement 2 ab. Wie gesagt, wird das Bauelement durch Oberflächenmontage
auf dem Träger befestigt.
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Damit die Zuverlässigkeit der Befestigung nach der Herstellung optimal ist, ist es auf
bekannte Weise erforderlich (Normen), daß die Metallkontakte 30 und 40 breit
genug sind. Es sollten nämlich Toleranzen für ein Bauelement bestehen können, das
bezüglich der Metallkontakte schräg oder leicht versetzt aufgesetzt ist, was mit den
Maschinen zur automatischen Befestigung zusammenhängt. Es ist auch ein
Mindestanschlußschritt zu berücksichtigen, um die Probleme der elektrischen Störungen zu
vermeiden. Dies wirkt sich auch auf die Form der Kontaktbereiche 50 und 60 aus, die
die maximale Zuverlässigkeit des Kontakts mit dem Verbinder des Lesegeräts
gestatten muß.
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Ferner gibt es mehrere Gehäusestandards für elektronische Bauelemente. Eine
bestimmte elektronische Funktion kann also in verschiedenen Listenverpackungen
angeboten werden: Kunststoffgehäuse, Keramikgehäuse, quadratisch, rechteckig, mit
Stiften auf zwei Reihen oder Stiften auf dem ganzen Umfang des Gehäuses, ein
bestimmter Anschlußschritt, auf das Gehäuseinnere zu oder nach außen gekrümmte
Stifte, um einige zu nennen.
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Man wählt deshalb auf der oberen Fläche 10 eine Form und eine Verteilung der
Anschlußbereiche 30 entsprechend dem gewählten Verpackungstyp (Gehäuse) und
Anschlußtyp (Ausgänge des Gehäuses). Bei dem Ausführungsbeispiels von Fig. 1a
handelt es sich um ein rechteckiges Gehäuse 24 mit 40 auf zwei Reihen verteilten
Stiften 26.
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Die Wahl eines Bauelements für Oberflächenmontage ist mit der Verwendung des
Verbinders 8 des Systems verbunden. Es sei daran erinnert, daß dieser Verbinder 8
aus den Metallkontakten 50 und 60 der unteren Fläche 11 des isolierenden Trägers
besteht (Fig. 1b). Wenn man ein elektronisches Bauelement für Einsteckmontage
verwendet, durchqueren die Stifte dieses Bauelements den Träger 1 und stehen an
der unteren Fläche des Trägers hervor. Der Nachteil, den dies mit sich bringt, ist
deutlich: Einerseits bei der Berührung, da die untere Oberfläche mit den Enden der
Stifte übersät ist, und andererseits bei der Einführung und der Verbindung in einem
Lesegerät des Systems. Im nachstehenden handelt es sich um ein elektronisches
Bauelement für Oberflächenmontage.
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Den elektronischen Standardbauelmenten für Oberflächenmontage entsprechen also
Anschlußbereiche, die unterschiedliche Formen haben können, z.B. runde,
rechteckige und dergleichen, deren Anzahl und Verteilung jedoch je nach dem gewählten
Typ des Gehäuses und damit seines Anschlußes genau bekannt sind: Der Anschluß
ist hierbei an die Elektronik angepaßt.
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Es gibt ferner genormte oder nicht genormte Verbinder wie der einer Chipkarte, die
nicht den Normen entsprechen, die von der Standardverpackung und
-anschlußtechnik der elektronischen Bauelemente verlangt werden, und zwar deshalb, weil diese
Verbinder nicht für solche Bauelemente definiert wurden. Diese Verbinder wurden
für das Lesegerät des tragbaren und verbindbaren elektronischen Systems definiert.
Sie sind in Form, Anzahl, Verteilung der Anschlußbereiche, Positionierung im
Lesegerät ... definiert. Es ist also wichtig, diese Lesegeräte verwenden zu können, da sie
bestehen. In derartigen Fällen wird man nun die Elektronik an die Verbindung
anpassen.
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Ein gutes Beispiel eines bestehenden Lesegeräts ist das Lesegerät für Chipkarten
vom Typ Telefonkarte. Der bekannte Verbinder einer Chipkarte ist genormt: Der
Anschlußschritt beträgt 2,54 mm. Er besitzt zwei Reihen von vier Metallkontakten.
Der Abstand zwischen den Reihen beträgt etwa 8 mm. Dieser Verbinder befindet
sich auf der unteren Fläche des Trägers. Auf der oberen Fläche befinden sich die
entsprechenden
gegenüberliegenden Metallkontakte. Die Form jedes Bereichs der
oberen Seite kann jedoch von der der Metallkontakte des Verbinders abweichen und
beispielsweise breiter sein.
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Ein bekannter Standard eines elektronischen Bauelements legt einen Anschlußschritt
von 1,27 mm fest. Wenn man diesen Standard mit einem Gehäuse mit 16 Stiften
wählt, von denen jeder zweite Stift an die in das Gehäuse integrierte elektronische
Funktion angeschlossen ist, so ergibt sich, daß der Anschlußschritt der an die
elektronische Funktion angeschlossenen Stifte 2,54 mm wird. Es ist also möglich, ein
derartiges Bauelement an einem Träger zu befestigen, dessen Verbinder der einer
Chipkarte ist. Die nicht an die elektronische Funktion angeschlossenen Stifte dienen
hierbei zum mechanischen Halt des elektronischen Bauelements auf seinem Träger.
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Um die Breite des Gehäuses und die Form der Stifte an die Anschlußbereiche der
oberen Fläche des Trägers anzupassen, genügt es beispielsweise, bei einem schmalen
Gehäuse oder bei unter dem Gehäuse gebogenen Stiften die Metallkontakte auf das
Innere der beiden Reihen zu breiter zu machen. Bei einem breiten Gehäuse oder bei
bezüglich des Gehäuses nach außen gebogenen Stiften macht man beispielsweise das
Entgegengesetzte: Bezüglich der Reihen nach außen breitere Metallkontakte, die das
Gehäuse überragen.
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Ein etwas anderes Beispiel ist in Fig. 1a dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt
ein elektronisches Bauelement 2, bei dem nur jeder dritte Stift 20 der
aufeinanderfolgenden Stifte 20, 21 und 22 an die in das Gehäuse integrierte elektronische Funktion
angeschlossen ist. Dies soll die verschiedenen Möglichkeiten der Anpassung einer
Befestigung eines elektronischen Bauelements an einem gegebenen Verbindertyp auf
die erfindungsgemäße Weise zeigen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Bauelement 2 so auf dem Träger montiert,
daß jeder der Ausgangsstifte der in das Gehäuse 24 integrierten elektronischen
Funktionen auf einem Metallkontakt 30 der oberen Fläche 10 befestigt ist. Es ist klar, daß
die Anzahl der elektronischen Ausgangsstifte kleiner als oder gleich der Anzahl der
Metallkontakte ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Stifte 20, 22 auf
ein und demselben leitenden Bereich befestigt. Jedoch nur ein Stift (20) ist ein
elektronischer Ausgang. Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Metallkontakten ist ein
Stift des Gehäuses am isolierenden Träger befestigt. Diese Anordnung ist auf das
Verhältnis der Anschlußschritte des Verbinders und des Bauelements
zurückzuführen.
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Im vorliegenden Beispiel ist das Gehäuse länger als die Anschlußfläche auf dem
Träger. Aus diesem Grund sind die außerhalb des Anschlußbereichs befindlichen Stifte
23 auf dem isolierenden Träger befestigt. Der leitende Bereich ist bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gesamtheit der Metallkontakte auf ein und derselben
Oberfläche.
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Es sei wiederholt, daß die Stifte 21, 22 und 23 hier nur die Funktion des
mechanischen Halts des elektronischen Bauelements 2 auf seinem Träger haben. Es ist klar,
daß die Stifte, die elektronische Ausgänge sind, sich vorzugsweise auf den beiden
Reihen 3 und 4 gegenüberstehen, wie beispielsweise die Stifte 20 und 27 in Fig. 1a.
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Man kann also ein beliebiges Standardgehäuse für elektronische Bauelemente für
Oberflächenmontage verwenden, wobei die Anzahl der Stifte des Gehäuses und der
Typ des Gehäuses einerseits von der Komplexität der zu integrierenden
elektronischen Funktion oder Funktionen und andererseits von der Anzahl der Ausgänge
dieser Funktionen und dem Verbindertyp 8 des Systems abhängen.
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Man kann auf diese Weise eine komplexe elektronische Funktion mit einer kleinen
Anzahl von Ausgängen durch Chips herstellen, die in Gehäuse integriert sind, die
diese mechanisch schützen und die Zuverlässigkeit der elektronischen Funktion ganz
erheblich verbessern. Manche Stifte können nur zum mechanischen Halt des auf
diese Weise geschaffenen elektronischen Standardbauelements auf seinem Träger
dienen.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die in Fig. 1c im Schnitt dargestellt ist,
besitzt die Verbindungseinrichtung nur Metallkontakte. Die einander
gegenüberliegenden und miteinander verbundenen Metallkontakte 30, 50 des vorhergehenden
Ausführungsbeispiels fallen in diesem Fall zusammen. Sie dienen auf der Seite der
oberen Oberfläche 10 der Verbindungseinrichtung MC zur Verbindung mit dem
Oberflächenmontagebauelement 2 und auf der Seite der unteren Oberfläche 11 der
Verbindungseinrichtung MC als Verbinder 8. In diesem Fall ist auch kein isolierender
Träger mehr vorhanden. Dies ist möglich, da das Bauelement fest und starr ist und
keine Verschmutzungsgefahr entsteht. Man kann hierbei beispielsweise das
Bauelement auf einem Gitter von miteinander kurzgeschlossenen Kontakten montieren und
diese Kontakte dann ausschneiden. Dieser Arbeitsgang ist einfach und zuverlässig.
Die Metallkontakte können ziemlich dick vorgesehen sein, wodurch sich die Steifheit
des Moduls erhöht. Weiterhin ist es möglich, auf den Stiften oder unter dem
Bauelement
Isolierstoff aufzubringen, obwohl dies bei dieser Ausführungsform eines
verbindbaren Bauelements nicht unbedingt erforderlich ist. Wie bei der vorhergehenden
Ausführungsform können Stifte des Bauelements nicht angeschlossen werden. Diese
sind keine elektronischen Ausgänge des Bauelements und haben nur eine
mechanische Funktion. Sie erleichtern beispielsweise das Einhaken eines zuvor geformten
Kunststoffs, der die Umhüllung des verbindbaren Bauelements bildet. Diese Stifte
können auch auf einem Metallkontakt montiert sein. Beispielsweise können sich zwei
Stifte auf ein und demselben Kontakt befinden. Von diesen Stiften ist nur einer ein
elektronischer Ausgang, die beiden Stifte erhöhen jedoch die Steifheit der
Verbindung.
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Fig. 1c zeigt eine Umhüllung E des gemäß der Erfindung verbindbar ausgeführten
elektronischen Bauelements 2. Diese Umhüllung kann aus einem dielektrischen,
abstrahlenden oder leitenden Werkstoff bestehen. Wenn sie leitend ist, muß in dem
Hohlraum, der das Bauelement enthalten soll, beispielsweise eine Isolation
vorgesehen sein. Das Bauelement kann sehr gut mit der äußeren Oberfläche des
Umhüllungswerkstoffs bündig sein. Die Form des umhüllten Systems ist beliebig, der
Verbinder 8 muß lediglich für ein Lesegerät zugänglich bleiben. Die Umhüllung kann
beispielsweise angeklebt (Schnitt a) oder ultraschallgeschweißt sein. Im zweiten Fall
besitzt die Umhüllung einen Werkstoffüberschuß x (Schnitt b) in Höhe der Kontakte,
der das Einhaken der Umhüllung an den Kontakten durch Ultraschall gestattet. Die
Umhüllung wird hierbei vernietet (Schnitt c). Diese Lösung ist besonders
zweckmäßig im Fall einer Umhüllung aus einem ableitenden (d.h. leicht leitenden) Werkstoff.
Die Kontakte und die Umhüllung sind hierbei nämlich auf ein und derselben
Äquipotentialfläche, was die Absorption der nahe bei den Kontakten abgegebenen
elektrostatischen Ladungen begünstigt. Der ableitende Charakter der Umhüllung gestattet
auch den normalen Betrieb des Bauelements: Die Kontakte sind hierbei nicht mehr
kurzgeschlossen. Daraus geht der Vorteil einer solchen Umhüllung hervor, die
gleichzeitig den normalen Betrieb der Schaltung und den elektrostatischen Schutz
gestattet.
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Mit dem beschriebenen Teil kann auch ein anderer elektronischer Teil verbunden
werden. Ein solches Beispiel ist im Bereich B von Fig. 1a dargestellt. In dieser Figur
sind die Metallkontakte 30 und 40 der oberen Seite 10 des Trägers 1 durch leitende
Drähte 300 und 400 zu dem Bereich B verlängert. Vorzugsweise verlaufen die
leitenden Drähte 300 und 400 nicht unter dem Gehäuse 24 des elektronischen
Bauelements 2. Im Bereich B bilden sie eine Verbindungsschicht im Träger 9. Der Träger 9
ist bei diesem Ausführungsbeispiel mehrschichtig. Er besteht aus mehreren
übereinander
gestapelten und miteinander verbundenen Verbindungsschichten 900. Auf der
oberen Oberfläche 90 sind elektronische Bauelemente 92 und 93 in
Oberflächenmontage auf Strandardmetallkontaken 94 montiert. Diese Bauelemente 92 und 93 sind
beispielsweise miteinander durch die Verbindungsschichten 900 des Trägers 9
verbunden. Sie sind auch mit dem elektronischen Bauelement 2 durch die
Verbindungsschicht 901 verbunden, die die eine Verlängerung der Metallkontakte 30 und 40
bildenden leitenden Drähte 300, 400 tragen.
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Die elektronischen Bauelemente 92 und 93 sind hierbei mit einer
Oberflächenmontage kompatibel. Es könnten hier jedoch auch sehr gut Bauelemente für
Einsteckmontage sein. Diese Bauelemente müssen nämlich nicht verbindbar im Sinn der
Erfindung sein. Sie könnten es natürlich auch sein, und zwar dann, wenn man in ein und
demselben System mehrere voneinander unabhängige elektronische Funktionen
haben möchte, deren jede im Sinne der Erfindung verbindbar ist.
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Die Verbindungsbereiche 94 sind in Bezug auf den Typ der elektronischen
Bauelemente 92 und 93 genormt, da keine äußere Anschlußbedingung zu berücksichtigen
ist. Die Bauelemente 92 und 93 könnten auch auf der unteren Oberfläche 91 oder
auch auf beiden Oberflächen des Trägers 9, der unteren 91 und der oberen 90,
montiert werden. Es sind also zahlreiche Kombinationen möglich. Beispielsweise können
die untere Oberfläche 11 und die untere Oberfläche 91 dieselben sein.
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Der Träger 9 kann nur eine Verbindungsschicht umfassen, die hierbei nur die
leitenden Drähte 300 und 400 umfaßt: Der Träger 9 kann also ganz einfach der Träger 1
sein.
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Schließlich ist das System mit einem Werkstoff zu umhüllen. Das System kann eine
beliebige Form besitzen, die an das Lesegerät angepaßt ist. Die einzigen
Bedingungen, die einzuhalten sind, sind:
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Wenn das System nicht vollständig in das Lesegerät eingeführt ist, darf der nicht
eingeführte Teil keine elektrischen Verbindungen besitzen, die nicht elektrisch isoliert
sind, da anderenfalls elektrische oder elektrostatische Störungen auftreten könnten,
die den Betrieb des Systems beeinträchtigen würden.
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Ferner muß der Verbinder 8 mit einer Oberfläche des Systems bündig sein, damit
sich das Lesegerät daran anschließen kann.
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Außerdem muß die Form des Systems eine leichte partielle oder vollständige
Einführung und eine sichere Verbindung des Lesegeräts mit dem System gestatten.
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Schließlich muß die gesamte Verbindung gegen den Umhüllungswerkstoff isoliert
werden, wenn dieser kein Dielektrikum ist.
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Eine mögliche bekannte Form ist eine Karte. Es ist jedoch auch eine Schlüsselform
oder eine andere Form möglich, sofern die o.g. Bedingungen erfüllt werden.
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Die Zuverlässigkeit der Elektronik ist bei dem beschriebenen System wesentlich
besser als bei der bekannten Technologie der Chipkarten. Ein beispielsweise aus
Kunststoff oder Keramik bestehendes Gehäuse eines elektronischen Bauelements ist
nämlich starr. Ferner ist es insbesondere bezüglich verschiedener ionischer oder
organischer Angriffe dicht. Die Erhöhung der Zuverlässigkeit wird durch dieses Gehäuse
erreicht. Durch die Erfindung wird also eine Zuverlässigkeit erreicht, die für
komplexe Anwendungen im Bereich der tragbaren verbindbaren Elektronik und
insbesondere im Bankbereich ausreicht. Dies war aus den bereits erläuterten Gründen mit
der bekannten Technologie der Chipkarten nicht möglich.
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Auch bei der Wahl des Gehäusetyps gibt es verschiedene Möglichkeiten. Was dabei
wichtig ist, ist die Optimierung der Herstellungskosten des Moduls: In Abhängigkeit
von der für die jeweilige Anwendung erforderlichen Integrationsdichte, von den
Herstellungskosten und von der Ausschußquote bei der jeweiligen Technologie.
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Im Bereich der Chipkarten spielen die Herstellungskosten nämlich eine sehr große
Rolle, da das Kaufpreisziel der Anwender sehr niedrig liegt. Aus diesen Gründen
sind, wie bereits erläutert wurde, die Herstellungskosten und die
Amortisierungskosten, die die Verwendung einer speziellen Produktionskette in der bekannten
Technologie der Chipkarten mit sich bringt, ein großer Nachteil dieser Technologie.
Hinzukommt noch die hohe Ausschußquote, die höher als bei den bekannten
Halbleitertechnologien ist. Alle diese Nachteile werden durch die Verwendung von
elektronischen Bauelementen beseitigt. Die Produktionsstrecken sind hierbei nämlich
Standardstrecken zur Montage von Halbleitern. Wenn ferner bei dem erfindungsgemäßen
System die elektronischen Bauelemente beispielsweise auf einer gedruckten
Schaltung montiert sind und der Endtest nicht gut ausfällt, ist es möglich, ein mangelhaftes
Bauelement abzulöten und es durch ein anderes zu ersetzen, das nun auf demselben
Verbinder montiert wird. Es ist auch möglich, eine mangelhafte gedruckte Schaltung
auszutauschen und das Bauelement beizubehalten. Man verliert also nicht das
gesamte Modul. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber der Chipkarte: Wenn diese
nicht einwandfrei ist, kann man nichts wiederverwenden.
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Die Erfindung gestattet also die Herstellung eines tragbaren und verbindbaren
elektronischen Systems, das auf alle neuen komplexen Anwendungen anpaßbar ist. Zum
Bereich der Erfindung gehört insbesondere jedes elektronische System, das
wenigstens ein oberflächenmontiertes Bauelement besitzt, das mit einer anderen
Elektronik des Systems verbunden ist oder nicht, und das im Sinne der Erfindung verbindbar
ist, d.h. oberflächenmontiert ist, und zwar
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- entweder auf Metallkontakten an der Oberfläche eines isolierenden Trägers, wobei
diese Kontakte anderen Metallkontakten gegenüberliegen und mit diesen verbunden
sind, die sich auf der entgegengesetzten Oberfläche des isolierenden Trägers
befinden und den Verbinder bilden,
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- oder zweckmäßigerweise auf Metallplatten, die auf einer Seite die Verbindung mit
dem Bauelement und auf der anderen, entgegengesetzten Seite den Verbinder
bilden. Durch die Erfindung wird die Zuverlässigkeit des elektronischen Teils
beträchtlich verbessert. Ferner verringert die Erfindung die Herstellungskosten und die
Amortisierungskosten dank einer Elektronik der Standardtechnologie, bei der nur die
Anwendung spezifisch ist, im Vergleich zu der bakannten Chipkarte, deren
Elektronik sowohl in der Anwendung als auch in der Herstellungstechnologie spezifisch ist.