DE69228081T2

DE69228081T2 - Karte mit Mikroschaltkreis

Info

Publication number: DE69228081T2
Application number: DE69228081T
Authority: DE
Inventors: Henri Societe Civile S.P.I.D. F-75008 Paris Molko; Jacques Societe Civile S.P.I.D. F-75008 Paris Venambre
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: JP3201819B2; EP0503730A1; EP0503730B1; US5283423A; DE69228081D1; JPH0581495A; FR2674052A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikroschaltkreis-Karte mit einem Kartenträger, der eine Lagerung aufweist, in der eine Klebefolie befestigt ist, welche Folie einen Schaltungsträger und zumindest eine Schaltung aufweist, die auf einer dem Inneren der Lagerung zugewandten, unteren Fläche des Schaltungsträgers angeordnet ist, wobei die Schaltung gegenüber einem ersten Abschnitt eines Lagerungsbodens angeordnet ist, wobei der Schaltungsträger auf seiner unteren Fläche zumindest ein Energieübertragungselement umfaßt, das gegenüber einem zweiten Abschnitt des Lagerungsbodens auf Abstand von dem genannten ersten Abschnitt angeordnet ist.
Derartige Mikroschaltkreis-Karten vom Typ mit elektrischen Kontakten, bekannt aus der französischen Patentanmeldung FR-A-2 617 668, eingereicht am 3. 7. 1987, sind für verschiedenen Anwendungen geeignet (Aufnahme persönlicher Daten, Bankgeschäfte, Bezahlungen usw.) und werden hierzu an verschiedener Arten von Benutzern ausgegeben.
Insbesondere beschreibt die Patentanmeldung EP-A 0 376 062 die Herstellung eines elektronischen Moduls speziell für eine solche Karte. In diesem Modul ist um die Schaltung herum eine Spule angeordnet. Das fertige Modul stellt einen starren Block dar, bevor es in das tragbare Objekt (Karte) eingebracht wird (siehe den Oberbegriff von Anspruch 1).
Es sind auch kontaktlose Mikroschaltkreis-Karten bekannt (beispielsweise gemäß der französischen Patentanmeldung Nr. 2 621 147, veröffentlicht am 31. März 1989). Gemäß diesem früheren Dokument umfasst eine Karte der bekannten Art (Fig. 7 und 8) einen Mikroschaltkreis und elektromagnetische Spulen, die die Elemente zur Energieübertragung bilden, die auf einer gedruckten Schaltung montiert sind. Der Mikroschaltkreis- Chip und die elektromagnetischen Spulen sind zusammen mit der Printplatte in einem schützenden Gehäuse oder einem Kartenkörper aus dielektrischem Kunstharz oder ähnlichem eingeschlossen. Eine derartige Herstellung ist kostspielig.
Die vorliegende Erfindung schlägt vor, eine Mikroschaltkreis-Karte der "kontaktlosen" Art mit der vorstehend erwähnten Technologie zu realisieren, wobei eine Klebefolie verwendet wird, die für die Mikroschaltkreis-Karten der Art "mit Kontakten" bekannt ist.
Hierzu ist eine Mikroschaltkreis-Karte dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt in der Nähe eines seitlichen Randes der Lagerung angeordnet ist und daß der Boden zumindest einen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt liegenden dünneren Teil aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltungsträger eine flexible gedruckte Schaltung, wobei das Energieübertragungselement darauf entworfen worden ist.
Auf diese Weise können der Schaltungsträger und das Energieübertragungselement den Verschiebungen des Kartenträgers folgen, wenn mechanische Spannungen auf diese ausgeübt werden.
Zumindest ein Energieübertragungselement kann eine Spule sein.
Zumindest ein Teil des zweiten Abschnitts des Lagerungsbodens weist ein Gebiet mit Überdicke auf, vorzugsweise so, daß das Energieübertragungselement praktisch damit in Kontakt steht.
Übrigens schlagen die französische Patentanmeldung Nr. 2 62 000, von der Anmelderin am 11 Mai 1989 eingereicht und die entsprechende Anmeldung EP-A 0 456 323, veröffentlicht am 13. 11. 1991 vor, die mechanischen Bedingungen in Bezug auf Übertragung von Spannungen auf den Mikroschaltkreis insbesondere bei mechanischen Verformungen der Karte zu verbessern und somit die Zuverlässigkeit der Karte zu erhöhen. Eine solche erfindungsgemäße Karte kann auch durch Einbauen dieser Verbesserung realisiert werden. Der Boden weist dann zumindest einen dünneren Teil auf, der zumindest zum größeren Teil außerhalb des genannten Abschnittes liegt. Ein solcher dünnerer Teil bildet ein Verformungszentrum, und der Teil des Lagerungsbodens, der dem Schaltkreis gegenüber liegt, bildet einen Pfeiler, wobei die Gesamtheit es ermöglicht, die Spannungen zu verringern, denen der Schaltkreis ausgesetzt ist.
Nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine elektronische Karte nach dem genannten Stand der Technik,
Fig. 2a und 2b im Längsschnitt eine Karte bzw. einen Kartenträger gemäß der Erfindung, letzterer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 3a und 3b die Verformungserscheinungen einer Karte, deren Kartenträger gemäß Fig. 2b ausgeführt ist,
Fig. 4a und 4b eine vergrößerte Darstellung der in der Karten untergebrachten erfindungsgemäßen Lagerung mit bzw. ohne Klebefolie, und
Fig. 5 und 6 Abwandlungen der Lagerung.
Gemäß Fig. 1 umfasst eine Mikroschaltkreis-Karte eine Klebefolie 200, die einen Schaltungsträger (20, 40) und eine Schaltung 10 aufweist und in einer Lagerung 101 befestigt ist, wobei der Schaltkreis 10 auf einer unteren Fläche des Schaltungsträgers (20, 40) so angeordnet ist, dass der Schaltkreis 10 im Inneren der Lagerung 110 liegt und dem Boden 100 der Lagerung 101 zugewandt ist. Der Schaltkreis 10 ist auf klassische Weise mit einem leitenden Klebstoff (30, 31) auf den Schaltungsträger (20, 40) geklebt, und zwischen den Schaltkreis 10 und den Schaltungsträger (20, 40) sind Anschlussdrähte 60 gelötet, wobei der Schaltungsträger leitende Schichten aufweist, die so angebracht sind, dass die notwendigen Anschlüsse realisiert werden. Der Schaltungsträger hat hier eine leitende Schicht 40 in Form einer Kupferfolie, auf der elektrolytisch eine Schicht aus Nickel, dann eine Goldschicht und eine Isolierschicht 20 aufgebracht sind, wobei das Ganze einen flexiblen Träger bildet. Die Schicht 40 weist Öffnungen 41 auf, die sie elektrisch in verschiedenen Zonen unterteilen, wodurch die elektrischen Kontaktflächen voneinander isoliert werden können. Die Anschlussdrähte 60 werden mittels Ultraschall zwischen der oberen Fläche des Chips 10 und den genannten Zonen in die richtige Lage gebracht. Zonen 71 aus Epoxidharz, die ein ansteigendes Profil aufweisen, können zur Verstärkung des mechanischen Verhaltens angeordnet sein. Eine ausführlichere Beschreibung dieser Ausführungsform trifft man in der französischen Patentanmeldung FR 2 580 416, eingereicht am 12. 4. 1985, an.
Die Klebefolie, die nach dem Aussägen erhalten worden ist, wird umgedreht und bei 90 in die Lagerung 101 geklebt. Bei 90 kann ein doppelseitiger abziehbarer Klebestreifen gemäß der zuvor erwähnten Patentanmeldung FR 2 580 416 verwendet werden, wobei die abziehbare Schicht als Maske auf einem Schutzlack 80 dienen kann.
Schließlich wird bei 102 eine Klebung mittels einer Schicht aus Polyurethanharz realisiert, die relativ hart ist, um eine gute mechanische Festigkeit des Ganzen zu erhalten. Ein solches Harz ist beispielsweise DAMIVAL 13521, hergestellt von ALSTHOM, das eine Nennhärte von 85 Shore D2 nach der Polymerisation aufweist. Die Kunstharze der Reihe DAMIVAL werden von dem Hersteller für eine Härte von 90 Shore D2 als starr betrachtet, für eine Härte von 85 Shore D2 (wie oben) als halbstarr und für eine Härte von 50 Shore D2 als flexibel betrachtet.
Gemäß den Fig. 2a und 2b bilden die Drahtverlötungen 60 einen elektrischen Kontakt zwischen dem bei 230 auf die untere Fläche einer gedruckten Schaltung, insbesondere einer flexibeln, Bezugszeichen 20 geklebten Schaltkreis 210 und einer auf die gedruckte Schaltung 20 strukturierten Spule 220. Als Möglichkeit ist auf der Oberfläche der gedruckten Schaltung ein Kontakt 40 dargestellt, aber es ist selbstverständlich, dass normalerweise vorgesehen ist, die Schaltung nur auf ihrer Unterfläche zu metallisieren. Man kann den doppelseitigen Klebestreifen 90 verwenden, aber die übrigen Schritte der Bestückung sind viel einfacher.
Gemäß einer Ausführungsform entsprechend der zuvor genannten Anmeldung Nr. 2 662 000 wird die Innenfläche 50 des Bodens 100 der Lagerung 101 eines Kartenträgers 130 bei 105 mit Rillen versehen, hier mit zwei Rillen, die hauptsächlich zu beiden Seiten des Schaltkreises 10 liegen und zwei dünnere Gebiete 104 definieren, wobei ein dickerer Teil 103 übrig bleibt, der einem größeren Teil des Schaltkreises 10 zugewandt ist.
Man erkennt zwischen dem Boden 56 der Versatzung der äußeren Kontur 57, wo die Verklebung der Klebefolie 200 und der sogenannten Lagerung 101 realisiert ist, eine schräge Kante 51. Eine schräge Kante 51 begrenzt das Äußere der Lagerung 101 und bildet einen Übergang zwischen einem äußeren Teil 106 des Bodens 100 und des Gebietes 120 des Kartenträgers 130, wo die Versatzung realisiert ist. Eine elastische Schicht 110 kann zwischen der Schaltung 210 und der Innenfläche 52 des zentralen Gebietes 103 des Bodens 100 der Lagerung 101 angeordnet sein. Ihre Aufgabe soll im folgenden erläutert werden. Man bemerkt ebenfalls, dass das Vorhandensein der Rillen 105 genutzt worden ist, um zumindest einen Teil der Überdicke der Drähte 60 und 60' in Bezug auf den Schaltkreis 210 in der Nähe der Drahtlötung bei 61 auf der Hauptfläche des Schaltkreises 210, die dem Boden 100 zugewandt ist, aufzunehmen. Dies ermöglicht es, eine nicht vernachlässigbare Menge an Platz zu gewinnen. Daher ist der zentrale Teil schmaler als der Abschnitt des Bodens 100, der der Schaltung 210 zugewandt ist (und damit als des Schaltkreises 210), um in der Nähe der Drahtlötung 61 für den Draht (60, 60') Spielraum zu lassen.
Nach Fig. 2b weist der Boden 100 ein Gebiet mit Überdicke 250 auf, das im Wesentlichen gegenüber der Spule 220 liegt und vorzugsweise mit dieser praktisch in mechanischem Kontakt steht (mit Toleranzen).
Die Fig. 5 und 6 zeigen schließlich zwei Abwandlungen der Ausführungsform. Rillen 105' körnen auf der Trägerfläche der Karte gegenüber der Lagerung 101 angeordnet sein (Fig. 5) oder Rillen 105' und 105" können gleichzeitig auf der Innenfläche der Lagerung 101 und auf der Trägerfläche der Karte gegenüber der Lagerung 101 angeordnet sein (Fig. 6). Die Rillen und somit die dünneren Teile 104 können auch weggelassen werden.
Insbesondere anhand der Fig. 3a und 3b soll jetzt der Einfluss der dünneren Teile 104 und des Gebietes mit Überdicke 250 bei Biegung der Karte erläutert werden, wobei die Teile gemeinsam oder gesondert vorhanden sein können oder auch weggelassen sein können.
Nach Fig. 3a ist die Klebefolie 200 gespannt, und die Innenfläche 52 des Bodens 50 neigt dazu, gegen den Schaltkreis 10 gedrückt zu werden. Die dünneren Teile 104 falten sich und absorbieren so einen großen Teil an Verformungen, wodurch der Teil 103 entweder nicht gegen den Schaltkreis drückt oder bei einer starken Biegung der Karte zwar gegen den Schaltkreis 10 drückt, wobei aber hierauf nur ein Teil der Spannungen übertragen wird, wodurch die Zuverlässigkeit der Karte bei wiederholten Biegungen erhöht wird. Im Fall von Fig. 3a ist die Aufgabe der dünneren Teile 104, als Verformungszentrum zu dienen, um zu verhindern, dass der zentrale Teil 103 zu hohe Spannungen auf den Schaltkreis 10 rücküberträgt. Falls die Überdicke 250 vorliegt, schützt diese die Spule 220, wenn die Klebefolie 200 gespannt ist, da letztere der Kontur der Überdicke 250 folgt.
Nach Fig. 3b wird die Klebefolie 200 zusammengedrückt und der Schaltkreis 10 drückt sich gegen den zentralen Teil 103, der einen Pfeiler (oder einen Balken) bildet, der sich dank der dünneren Teile 104 durch Translation verlagert. Daher werden die von der Schaltung erfahrenen Spannungen verringert, während die Verformungen des Bodens 50 der Lagerung 101 in akzeptablen Grenzen bleiben. Die Pfeilerfunktion des Teils 103 erlaubt insbesondere eine größere Kontaktfläche zwischen diesem und dem Schaltkreis 10, weil die Verformungen im Wesentlichen von den dünneren Teilen 104 erfahren werden und der Teil 103 relativ eben bleibt. In der Praxis wird man dem zentralen Teil 103 die maximale Dicke gegeben, die mit den Toleranzen der Dicke der Karte verträglich ist, und eine Fläche, die der des Schaltkreises 10 gleich ist, abgesehen einer von eventuellen Durchführung für die Drähte 60. Es ist wichtig, die dünneren Teile 104 mit der größtmöglichen Breite und der geringsten Dicke zu realisieren, die mit den Tests wiederholter Biegungen verträglich ist. Falls ein Gebiet mit Überdicke 250 vorliegt, schützt dieses die Spule 220, wenn die Klebefolie 200 gespannt ist, da diese auch in diesem Fall der Kontur des Gebietes der Überdicke 250 folgt.

Beispiel:

Eine TiO&sub2; enthaltende Bankkarte aus Polyvinylchlorid (PVC), die nach dem ISO- Standard eine nominale Länge von 85,6 mm, eine nominale Breite von 53,98 mm und eine nominale Dicke von 810 um hat, weist eine Lagerung mit einem Gesamtdurchmesser 57 von ungefähr 16,2 mm auf, wobei der Durchmesser am Rand der schrägen Kante 51 12 mm beträgt.
Der Boden 50 der Lagerung 101 weist eine Dicke von 300 um auf, wobei die dünneren Teile 104 eine Dicke von 200 um aufweisen, eine Länge von 3,5 mm und eine Breite von 2,5 mm, wobei der Pfeiler 103 eine Breite von 2,5 mm hat. Zwischen dem Schaltkreis 10 und dem zentralen Teil 103 herrscht eine Nenntoleranz von 50 um. Die gedruckte Schaltung 20 hat eine Dicke von 125 um und die Spule(n) 220 wird (werden) als Leiter von ungefähr 70 um Dicke realisiert. Das Gebiet der Überdicke 250 kann eine Dicke haben von bis zu 550 um.
Die eventuell vorhandene elastische Schicht 110 kann aus Silicon RTV3140 bestehen, die von Dowcorning hergestellt wird und eine Härte von 20 bis 30 Shore D2 auf weist, je nach den Vulkanisierungsbedingungen, insbesondere in Bezug auf die Hygrometrie. Hinsichtlich der Bewertungskriterien, die oben für die Kunstharze verwendet worden sind, könnte man das RTV3140 als "sehr flexibel" qualifizieren. Es ermöglicht es, eine dynamische Dämpfung der zwischen dem Schaltkreis 10 und dem zentralen Teil des Bodens 50 übertragenen Spannungen zu erhalten, was somit eine Ergänzung des Effektes der dünneren Teile 104 bedeutet. Die elastische Schicht 110 braucht nicht zu stark verformbar zu sein, um ihre Dämpfungsfunktion zu erfüllen, aber sie muss genügend verformbar sein, um eine Erstarrung des Ganzen zu verhindern, welche die Übertragung von Spannungen auf den Mikroschaltkreis begünstigen würde. Mit Hilfe von Biegungstests kann die optimale Elastizität der Schicht 110 bestimmt werden.
Eine solche Karte, aber vorzugsweise mit einer elastischen Schicht 110, weist gute Eigenschaften beim magnetischen Auslesen von Magnetspuren auf, die teilweise die Lagerung 101 überlappen. In diesem Fall bildet der zentrale Teil 103 einen Pfeiler, dessen Starrheit es ermöglicht, zu starke Verformungen zu verhindern, die zu starke Abschwächungen des Signals ("drop out") mit sich mitbringen. Weil es keine starre Schicht 102 gibt, werden Verformungen der Klebefolie die von einer eventuell darüber rollenden Rolle während eines magnetischen Lese-/Schreibvorganges induziert werden, nur von einer bestimmten Schwelle an zum Schaltkreis 10 übertragen. Es wird insbesondere empfohlen, die geringstmögliche Toleranz zwischen dem Schaltkreis 10 und dem zentralen Teil 104 zuzulassen, damit letzterer möglichst dick ist und somit so starr wie möglich, was auch im Falle der in den Fig. 3a und 3b erläuterten Biegungen günstig ist.
Andere Ausführungsformen können realisiert werden. Der Schaltkreis 10 braucht nicht notwendigerweise in der Mitte der Lagerung 101 angeordnet zu sein, die andere Formen haben kann als kreisförmig. Eine Lagerung 101 braucht nur einen einzigen dünneren Teil 104 aufzuweisen, insbesondere wenn der Schaltkreis 10 an den Rand der Lagerung grenzt. Die Rillen 105, 105' und 105" könnten, falls sie vorhanden sind, beispielsweise durch Formgießen realisiert werden.
Fig. 4a stellt die Rillen 105 dar, die durch Zerspanen realisiert worden sind und einen Teil der Klebefolie einnehmen, um für die Spule 220 Platz zu lassen (Fig. 2b). Die Spule 220 ist vorzugsweise in der Nähe eines transversalen Randes der Klebefolie angeordnet (der Pfeil F gibt die Längsrichtung der Karte an).

Claims

1. Mikroschaltkreis-Karte mit einem Kartenträger (130), der eine Lagerung (101) aufweist, in der eine Klebefolie befestigt ist, welche Folie einen Schaltungsträger (20) und zumindest eine Schaltung (210) aufweist, die auf einer dem Inneren der Lagerung zugewandten, unteren Fläche des Schaltungsträgers (20) angeordnet ist, wobei die Schaltung gegenüber einem ersten Abschnitt (103) eines Lagerungsbodens angeordnet ist, wobei der Schaltungsträger (20) auf seiner unteren Fläche zumindest ein Energieübertragungselement (220) umfaßt, das gegenüber einem zweiten Abschnitt des Lagerungsbodens auf Abstand von dem genannten ersten Abschnitt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt in der Nähe eines seitlichen Randes der Lagerung angeordnet ist und daß der Boden zumindest einen zwischen dem ersten (103) und dem zweiten Abschnitt liegenden verdünnten Teil (104) aufweist.

2. Karte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsträger (20) eine flexible gedruckte Schaltung ist, wobei das Energieübertragungselement darauf entworfen worden ist.

3. Karte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Energieübertragungselement (220) eine Spule ist.

4. Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des zweiten Abschnitts des Lagerungsbodens ein Gebiet (250) mit Überdicke aufweist, so daß das Energieübertragungselement (220) praktisch damit in Kontakt steht.