DE69615416T2

DE69615416T2 - Hybridvorrichtung mit oberflächigen kontakten und erzeugung von akustischen signalen und verfahren zur ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69615416T2
Application number: DE69615416T
Authority: DE
Inventors: Philippe Martin
Original assignee: Gemplus SA
Current assignee: Gemplus SA
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2016-10-26
Also published as: ATE205950T1; WO1997015899A1; JPH11515125A; ES2164922T3; DE69615416D1; FR2740582B1; EP0976101B1; EP0976101A1; US6060332A; FR2740582A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hybrid- Vorrichtung, die wie eine Chipkarte mit bündigen Kontakten funktionieren kann und/oder auf dem Telefonwege übertragbare Schallsignale erzeugen kann.
Eine derartige Vorrichtung ist sehr nützlich, insbesondere um auf abgesicherter Weise Daten in verschlüsselter Form beispielsweise über eine Telefonleitung zu einem Server zu übertragen. Sie ermöglicht ebenso den Zugang zu in einem Speicher gespeicherten Daten mittels eines externen Lesegerätes.
Die Schallsignale werden nach dem Codierprinzip von Daten durch ein Frequenzpaar von 697 bis 1633 Hz erzeugt und sind besser bekannt unter der angelsächsischen Bezeichnung Dual Tone Modulation Frequency (DTMF). Im Telefonwesen werden DTMF-Signale zum Wählen, zur Übertragung von Daten etc. verwendet.
Gegenwärtig ist es bekannt, Vorrichtungen zur Erzeugung von DTMF-Signalen herzustellen. So beschreibt die Patentanmeldung EP 95 470 001.9 beispielsweise eine Vorrichtung zur Erzeugung von DTMF-Signalen, die eine geringe Dicke besitzt, welche deren Einschieben in eine Mappe ermöglicht.
Chipkarten mit bündigen Kontakten sind heutzutage sehr bekannt und werden in großer Anzahl hergestellt. Sie besitzen eine sehr geringe Dicke, die standardisiert in der Größenordnung von 0,8 mm liegt.
Das Schriftstück JP-A-62 071359 (D1) offenbart eine Hybrid-Vorrichtung in der Form einer Chipkarte, die wie eine Chipkarte mit bündigen Kontakten funktionieren und auf dem Telefonwege übertragbare Schallsignale erzeugen kann. Ebenso könnte man sich als Stand der Technik auf das Schriftstück US-A-5 418 688 beziehen.
Andererseits wurde bisher keine Hybrid-Vorrichtung mit sehr geringer Dicke hinsichtlich einer doppelten Verwendbarkeit hergestellt, d. h. beispielsweise als Chipkarte mit bündigen Kontakten oder als Karte zur Erzeugung von DTMF-Signalen.
Tatsächlich stellte es ein ohne das erfinderische Vorgehen des Anmelders schwierig zu lösendes Problem dar, gleichzeitig die Formatanforderungen, welche eine sehr geringe Dicke erfordern, und zwei getrennte Funktionen, darunter die Herstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von DTMF-Signalen, zu kombinieren.
Die vorliegende Erfindung dient somit zum Bereitstellen einer Hybrid-Vorrichtung, die in der Form einer Karte mit geringer Dicke vorliegt und wie eine Chipkarte mit bündigen Kontakten funktionieren und/oder auf dem Telefonwege übertragbare Schallsignale erzeugen kann. Diese Vorrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
- eine erste Folie, die die Rückseite bildet und ein Zusammenschaltungsmotiv für die Befestigung von elektronischen Komponenten trägt und eine Perforation aufweist, in die ein doppelseitiges Mikromodul eingesetzt werden kann, so dass die zur ersten Seite, der sogenannten Außenseite gehörigen Metallkontakte des Mikromoduls bündig mit der Unterseite der Rückseite abschließen und mit einem externen Lesegerät in Kontakt treten, um eine Kommunikation wie mit einer Chipkarte herzustellen,
- eine zweite Folie, die die Vorderseite bildet, und
- eine Zwischenlage zwischen den beiden ersten Folien, die Aussparungen aufweist, um die an der Rückseite befestigten elektronischen Komponenten einzurahmen, sowie Metallisierungen, die ermöglichen, über das Zusammenschaltungsmotiv der Rückseite eine elektrische Verbindung herzustellen, einerseits mit den zur zweiten Seite, der sogenannten Innenseite gehörigen Metallkontakten des Mikromoduls und andererseits mit einer Erzeugungsschaltung von Schallsignalen, die an einem Schallwandler und einem mit dem Standardchipkartenformat, d. h. etwa 0,8 mm, kompatiblen Resonator gekoppelt ist, um mittels auf den Telefonwege übertragbaren Schallsignalen eine Kommunikation herzustellen.
Ein klassisches Mikromodul, welches eine einzige Seite besitzt, ist im allgemeinen so definiert, dass es durch eine Gesamtheit an Elementen gebildet ist, die insbesondere aufweist einen Chip mit integriertem Schaltkreis, metallische Kontakte, die als Kontaktpunkte des Mikromoduls mit einer externen Vorrichtung dienen, und eine Schutzhülle, die durch ein Harz gebildet ist, die den Chip, Verbindungsdrähte, welche den Chip mit den metallischen Kontakten verbinden, sowie teilweise die metallischen Kontakte umschließt.
Andererseits, während es in bekannter Weise möglich ist, die Dicke der Mehrzahl der elektronischen Komponenten, wie beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Chips in geschlossenem Schaltkreis, Schallwandler oder Elemente, auf einen Wert geringer als 0,8 mm zu verringern, ist es demgegenüber sehr schwierig, die Dicke eines Resonators zu verringern.
Ein Resonator bildet eine Basis für Zeit und Frequenz und ermöglicht es, die beiden für die Erzeugung der DTMF-Signale verwendeten Frequenzen zu definieren. Die Dicke eines klassischen Resonators liegt in der Größenordnung von 1,6 mm, so dass es unmöglich ist, diesen in einer Vorrichtung mit einer Dicke von 0,8 mm zu verwenden. Die durch den Stand der Technik bereitgestellte Lehre widerspricht der Verwendung einer einzelnen Keramikfeder als Resonator, da eine solche Feder so eingeschätzt wird, dass sie zerbrechlich ist, ihre Eigenschaften mit der Zeit nicht aufrecht erhält und keine gute Zuverlässigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur besitzt. Bisher wurde keine zufriedenstellende Lösung zum Vermindern der Dicke eines Resonators auf einen Wert kleiner als 0,8 mm vorgeschlagen. Die vorliegende Erfindung dient zum Lösen dieses Problems. Tatsächlich weist der Resonator nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung eine piezo-elektrische Keramikfeder auf, die auf beiden Seiten metallisiert und elektrisch über Kontaktpunkte des Zwischenschaltungsmotivs mit zwei Kondensatoren verbunden ist.
Dieses Merkmal stellt einen großen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik dar, da in diesem Fall die Dicke des Resonators erheblich vermindert wird und kleiner wird als 0,8 mm. Der Resonator der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung liefert im übrigen gute Ergebnisse, welche den im Stand der Technik vertretenen Vorstellungen widersprechen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Hybrid-Vorrichtung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte aufweist:
- Herstellung eines Zwischenschaltungsmotivs und einer Perforation auf einer ersten Folie, die die Rückseite der Vorrichtung bildet,
- Befestigung der elektronischen Komponenten auf dem Zwischenschaltungsmotiv, bestehend aus einer Erzeugungsschaltung von Schallsignalen, die an einem Schallwandler und einem mit dem Standard- Chipkartenformat, d. h. etwa 0,8 mm, kompatiblen Resonator gekoppelt ist,
- Auftragen auf der ersten Folie einer Zwischenlage, auf deren Unterseite zuvor Metallisierungen vorgenommen wurden, um eine elektrische Verbindung mit dem Zwischenschaltungsmotiv herzustellen; wobei die besagte Zwischenlage im übrigen Aussparungen aufweist, um die auf der ersten Folie befestigten elektronischen Komponenten einzurahmen,
- Einsetzen eines doppelseitigen Mikromoduls in eine von der an der Rückseite der Vorrichtung vorgesehenen Perforation und der Unterseite der Zwischenlage gebildete Vertiefung, so dass die Metallkontakte seiner Innenseite an die Metallisierungen der Zwischenläge angeschlossen - werden, und dass die Metallkontakte seiner Außenseite bündig mit der Unterseite der Rückseite der Vorrichtung abschließen,
- Aufkleben auf die Zwischenlage einer zweiten Folie, die die Vorderseite der Vorrichtung bildet.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der Lektüre der Beschreibung ersichtlich, welche die Erfindung beispielhaft veranschaulicht und nicht beschränkt, unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, welche darstellen:
Fig. 1a und 1b eine Ansicht von oben bzw. eine Ansicht von unten einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ein vereinfachte Explosionsansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine Mikromodul mit zwei Seiten,
Fig. 4a, 4c und 4c einen Resonator in Explosionsansicht, in verbundener Form bzw. in einer Schnittansicht B-B,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, welches die Schritte eines Herstellungsverfahrens einer Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 6 eine Explosionsansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 7 eine seitliche Schnittansicht und eine seitliche Schnitt- und Explosionsansicht des Mikromoduls aus Fig. 3, welches auf einer Vorrichtung gemäß der Erfindung befestigt ist,
Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht eines in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung angeordneten Schallwandlers.
Fig. 1a veranschaulicht eine Ansicht von oben 2, d. h. eine Ansicht der Oberseite der Vorderseite einer Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung. Diese Vorderseite ist eben. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im klassischen Format von Chipkarten gemäß der Norm ISO 78.16-12 hergestellt, mit einer geringen Dicke in der Größenordnung von 0,8 mm. In vorteilhafter Weise erlaubt ein Druckkopf 3, wenn er gedrückt wird, das Auslösen eines Schaltkreises zum Erzeugen von Schallsignalen. Gleichzeitig ist es gemäß einer nicht dargestellten Variante möglich, ein derartiges System zum Auslösen an den Längsseiten der Vorrichtung anzuordnen.
Fig. 1b stellt eine Ansicht der Unterseite 4 der Vorrichtung 1, d. h. eine Ansicht der Unterseite der Rückseite, dar. Diese Rückseite weist kleine Löcher auf, die ermöglichen, das Ausstrahlen von DTMF-Schallsignalen zu erleichtern. Darüber hinaus liegen metallische Kontakte 12 eines integrierten Mikromoduls bündig an der Rückseite der Vorrichtung 1 an.
Fig. 2 veranschaulicht in vereinfachte Weise die innere Struktur einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung weist zumindest drei Elemente auf, die übereinander geschichtet sind: eine erste Folie, die die Rückseite 100 bildet, eine Zwischenlage 200 und eine zweite Folie, die die Vorderseite 300 bildet. Die Rückseite 100 trägt auf ihrer Oberseite ein Zusammenschaltungsmotiv 110 für die Befestigung von elektronischen Komponenten, wie beispielsweise einen Schaltkreis zur Erzeugung von Schallsignalen gekoppelt mit einem Schallwandler, einen Resonator und ein Element. Die Anordnung entsprechend dieser elektronischen Komponenten ist durch das Zusammenschaltungsmotiv 110 begrenzt. In Fig. 2 ist lediglich der Schaltkreis zur Erzeugung von Schallsignalen durch einen mit 150 bezeichneten Kasten dargestellt. Des weiteren weist die Rückseite 100 eine Perforation 120 auf, in die ein doppelseitiges Mikromodul eingesetzt werden kann, so dass die zur ersten Seite, der sogenannten Außenseite 11 gehörigen Metallkontakte des Mikromoduls bündig mit der Unterseite der Rückseite abschließen. Daher können die bündigen Kontakte 12 mit einem externen Lesegerät in Kontakt treten, um eine Kommunikation wie mit einer Chipkarte herzustellen.
Die Zwischenlage 200 ist auf der Rückseite befestigt und weist Aussparungen 210 auf, um die auf dem Zwischenschaltungsmotiv der Rückseite befestigten elektronischen Komponenten einzurahmen. Ebenso ist eine weitere Aussparung 215 auf der Zwischenlage 200 vorgesehen, um dort einen in Fig. 2 nicht dargestellten Abschnitt des Mikromoduls 10, der mit einer Schutzschicht überzogen ist, aufzunehmen. Die Abmessungen dieser Aussparung 215 sind geringer als diejenigen der auf der Rückseite gelegenen Perforation 120. Darüber hinaus weist die Unterseite der Zwischenlage Metallisierungen 260 auf, die in Fig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt sind, die es ermöglichen, eine elektrische Verbindung herzustellen einerseits mit den zur zweiten Seite, der sogenannten Innenseite 15, des Mikromoduls 10 gehörigen Metallkontakten 16 und andererseits mit dem Zusammenschaltungsmotiv 110 der Rückseite 100. Diese Metallisierungen 260 der Zwischenlage ermöglichen daher, die Innenseite 15 des Mikromoduls 10 mit dem Schaltkreis 150 zur Erzeugung von DTMF-Signalen, der auf dem Zusammenschaltungsmotiv 110 befestigt ist, elektrisch zu verbinden, um mittels auf dem Telefonwege übertragbarer Schallsignale eine Kommunikation herzustellen. Auf vorteilhafte Weise ist die elektrische Verbindung zwischen den Metallisierungen 260 der Zwischenlage und dem Zwischenschaltungsmotiv der Rückseite mittels eines anisotropen, leitenden Klebstoffs hergestellt.
Schließlich bedeckt die zweite Folie, welche die Vorderseite 300 bildet, die Zwischenlage 200 und verschließt die Vorrichtung.
Das doppelseitige Mikromodul 10, das in die Vorrichtung aus Fig. 2 integriert ist, ist bevorzugt wie in Fig. 3 dargestellt aufgebaut. Um die schematische Darstellung in Fig. 3 zu vereinfachen, sind die metallischen Kontakte des Mikromoduls in Form von Quadraten dargestellt. Die metallischen Kontakte 12 der Außenseite 11 bilden einen Zwischenverbinder, der nach einem klassischen Verfahren mittels einer Kupferschicht hergestellt ist, auf welcher beispielsweise durch Klebung eine dielektrische Folie 13 befestigt ist. Die dielektrische Folie 13 weist eine Gesamtheit an Löchern auf, deren Anordnung der Anordnung der Kontakte 12 entspricht, und ein zentrales Loch 18 zur Anordnung eines Chips mit integriertem Schaltkreis 14. Der Chip 14 ist mit den metallischen Kontakten 12 der Außenseite 11 aus Kupfer mittels der Drähte 19 durch die in der dielektrischen Folie 13 vorgesehenen Löcher 17 hindurch verbunden, und zwar gemäß der bekannten, als "bonding" bezeichneten Technik.
Im übrigen sind andere metallische Kontakte 16 aus Kupfer, welche die Innenseite 15 definieren, auf der dielektrischen Folie 13 einerseits und dem Chip 14 andererseits beispielsweise durch Klebung befestigt. Auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben ist der Chip 14 mit den Kontakten 16 mittels Drähten 19 verbunden, und zwar gemäß der Technik des "bonding". Schließlich ist eine nicht dargestellte, aus Harz gebildete Schutzschicht angeordnet, um den Chip 14, die Verbindungsdrähte 19 und teilweise die metallischen Kontakte 16 der Innenseite 15 zu bedecken.
Die Herstellung einer Hybrid-Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Weise, dass die Dicke derjenigen einer Chipkarte entspricht, d. h. gleich 0,8 mm ist, erfordert, dass die Dicke der elektronischen Komponenten, die dort eingesetzt werden, kleiner ist als 0,8 mm. Heutzutage ist es relativ einfach, die Dicke der Komponenten wie beispielsweise Kondensatoren, Widerstände, Elemente, Chips oder Schallwandler zu vermindern. Tatsächlich ist man gegenwärtig in der Lage, Dicken von näherungsweise 0,3 mm für Kondensatoren oder Elemente, von 0,08 mm für Schallwandler aus Keramik und von 180 um (Mikrometer) für Chips mit integriertem Schaltkreis zu erhalten.
Währenddessen ist es sicher schwierig, die Dicke eines Resonators zu vermindern, die im allgemeinen gleich 1,6 mm ist. Bisher schien alles der Verwendung einer einzelnen, piezo-elektrischen Keramikfeder zu widersprechen, weil eine derartige Feder so eingeschätzt wird, dass sie zerbrechlich ist, ihre Eigenschaften mit der Zeit nicht aufrecht erhält und keine gute Zuverlässigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur besitzt. Es erweist sich jedoch in überraschender Weise, dass eine derartige Feder gute Resultate liefert.
Daher weist der Resonator 30 einer gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Hybrid-Vorrichtung eine einzelne, piezo-elektrische Keramikfeder 31 auf, welche Metallisierungen 34a, 34b auf ihren beiden Seiten besitzt, wie in den Fig. 4a, 4b und 4c in einer Explosionsansicht, einer verbundenen Ansicht und einer Schnittansicht B-B veranschaulicht ist. Die Metallisierungen 34a, 34b definieren zwei Elektroden, eine untere und eine obere. Die Feder 31 ist beispielsweise durch Klebung auf Kontaktpunkten 33a, 33b des Zusammenschaltungsmotivs 110 befestigt, welches auf der Rückseite 100 der Vorrichtung vorgesehen ist. Die Klebung ist bevorzugt mit Hilfe eines leitenden Klebstoffs 36 ausgeführt. Darüber hinaus sind zwei Kondensatoren 32, die ebenfalls auf ihren Extremitäten metallisiert sind, elektrisch miteinander und mit jeder Seite der keramischen Feder 31 über die Kontaktpunkte 33, 33a, 33b des Zusammenschaltungsmotivs verbunden. Diese Kondensatoren sind ebenso durch Klebung mittels eines leitenden Klebstoffs 36 befestigt.
Die obere und untere Metallisierung 34a und 34b der Feder 31 sind vorteilhaft zueinander verschoben, wie in Fig. 4c dargestellt. Dies ermöglicht es, die Keramikfeder 31 auf zwei Kontaktpunkten 33a, 33b ruhen zu lassen und jede Metallisierung getrennt mit einem Kontaktpunkt zu verbinden.
Bevorzugt ist die Metallisierung 34a der Oberseite der Feder 31 mit einem ersten Kontaktpunkt 33a mittels eines leitenden Klebstoffs 36 verbunden, der gleichzeitig auf einen Punkt 35 der Metallisierung 34a und auf den Kontaktpunkt 33a platziert ist; und die Metallisierung 34b der Unterseite der Feder 31 ist mit einem zweiten Kontaktpunkt 33b mittels desselben leitenden Klebstoffs 36 verbunden.
Ein derartiger Resonator besitzt eine erheblich verminderte Dicke, da sie in der Größenordnung von 0,3 mm liegt, und kann dementsprechend leicht in eine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Hybrid- Vorrichtung integriert werden, deren Dicke näherungsweise 0,8 mm beträgt.
Ein Herstellungsverfahren einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird besser verständlich anhand des in Fig. 5 dargestellten Organigramms. Ein erster Schritt 50 des Verfahrens besteht in der Herstellung des Zwischenschaltungsmotivs durch Siebdruck mit leitender Tinte oder durch Bedampfung, oder durch jedes andere Verfahren metallischer Ablagerung, auf der Rückseite 100 der Vorrichtung und zum Herstellen einer Perforation dieser Rückseite in der Weise, um dort das doppelseitige Mikromodul aus Fig. 3 aufzunehmen.
In einem zweiten Schritt S1 werden elektronische Komponenten, die zum Funktionieren der Vorrichtung erforderlich sind, auf dem Zwischenschaltungsmotiv an reservierten Orten befestigt. Ihre Befestigung wird bevorzugt durch Klebung, beispielsweise mittels eines leitenden Klebstoffs hergestellt.
In Schritt S2 werden die Metallisierungen 260 auf der Unterseite der Zwischenlage 200 ausgeführt, welche anschließend befestigt wird (Schritt S3), und zwar beispielsweise durch Heißklebung unter Druck auf die Rückseite 100 der Vorrichtung. Das doppelseitige Mikromodul 10 wird anschließend in eine Aussparung platziert, die durch die Perforation der Rückseite und die Unterseite der Zwischenlage gebildet ist, das ist Schritt S4. Der Einbau dieses Mikromoduls wird nachfolgend ausführlicher beschrieben. Schließlich besteht der letzte Schritt S5 darin, die Schicht, welche die Vorderseite 300 bildet, auf die Zwischenlage zu kleben.
Fig. 6, welche eine Explosionsansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, ermöglicht ein besseres Verständnis der Details ihrer Struktur und ihres Herstellungsverfahrens. Diese Vorrichtung ist zusammengesetzt aus mehreren Abschnitten 100, 200, 300, 400, die übereinander geschichtet sind, und aus einem doppelseitigen Mikromodul 10 wie vorstehend beschrieben.
In vorteilhafter Weise besitzt die Oberseite der ersten Folie 100 ein Zwischenschaltungsmotiv 110, welches für die Befestigung elektronischer Komponenten vorgesehen ist, eine in Fig. 6 nicht dargestellte Perforation, welche es ermöglicht, dort das Mikromodul 10 aufzunehmen, und mehrere kleine Löcher 130, die dazu dienen, die Ausstrahlung von DTMF-Schallsignalen zu erleichtern. Das Zwischenschaltungsmotiv 110 ist beispielsweise durch Siebdruck mit leitender Tinte, durch Bedampfung, oder durch jedes andere klassische Verfahren metallischer Ablagerung hergestellt. Die Gesamtheit der zum Funktionieren der Vorrichtung erforderlichen elektronischen Komponenten ist gebildet durch einen Schaltkreis 150 zur Erzeugung von Schallsignalen, der mit einem in Fig. 6 nicht dargestellten Schallwandler gekoppelt ist, einen Resonator 30, ein Element 160, das Mikromodul 10 und andere passive, in Fig. 6 nicht dargestellte Komponenten. Die Anordnung des Schallwandlers auf der Rückseite 100 wird begrenzt durch eine erste Elektrode 112 und eine zweite, ringförmige Elektrode 111 des Zwischenschaltungsmotivs 110, welche die kleinen Löcher 130 umgeben. Die Innenseite des Mikromoduls 110 aus Fig. 3 ist in Fig. 6 mit einer Schutzschicht 20 dargestellt, welche den Chip, die Verbindungsdrähte und teilweise die metallischen Kontakte 16 bedeckt. Die Dicke der Rückseite 100 liegt bevorzugt in der Größenordnung von 0,2 mm.
Die Zwischenlage 200 besitzt eine bezogen auf diejenige der Rückseite erhöhte Dicke, da sie zwischen 0,4 und 0,5 mm beträgt, und weist Aussparungen 210 auf, um die auf dem Zwischenschaltungsmotiv 110 der Rückseite der befestigten elektronischen Komponenten einzurahmen, und weist eine Aussparung 215 auf, um den Abschnitt des Mikromoduls 10, der durch die Schutzschicht 20 bedeckt ist, einzurahmen. Das Grundmaterial dieser Zwischenlage besitzt bevorzugt eine große mechanische Steifigkeit. Daher ist sie beispielsweise aus einem thermoplastischen Material hergestellt, das mit Nadeln und/oder Glaskugeln geladen ist. Darüber hinaus besitzt diese Zwischenlage 200 auf ihrer Unterseite in Fig. 6 nicht dargestellte Metallisierungen, die es ermöglichen, eine elektrische Verbindung mit dem Zwsichenschaltungsmotiv der Rückseite, und eine Verbindung mit den metallischen Kontakten 16 der Innenseite des Mikromoduls 10 herzustellen.
Die zweite Folie 300 bedeckt die Zwischenlage 200, um die Vorderseite der Vorrichtung zu bilden.
Der vorstehend beschriebene Resonator 30 ist bevorzugt auf das Zwischenschaltungsmotiv 110 der Vorderseite mittels eines leitenden Klebers geklebt. Des weiteren ist er derart angeordnet, dass seine Länge in Richtung der Breite der Vorrichtung orientiert ist, um zu vermeiden, dass Spannungen, die durch eine einfache Verdrehung in der Richtung der Breite der Vorrichtung hervorgerufen werden, den Bruch der piezo-elektrischen Keramikfeder 31 nach sich ziehen können.
Während dessen ist es, damit es funktionieren kann, auch erforderlich, dass der Resonator in der Weise platziert wird, dass es Luft zwischen dem einen und dem anderen Teil gibt. Dementsprechend ist von einer Seite eine Vertiefung durch die Dicke der Metallisierungen des Zwischenschaltungsmotivs definiert, welche in der Größenordnung von einigen 10 Mikrometern (um) ist, und von der anderen Seite ist eine größere Vertiefung definiert durch die Dicke der Zwischenlage vermindert um die Dicke des Resonators. Darüber hinaus erlaubt die entsprechend in der Zwischenlage zum Einrahmen vorgesehene Aussparung ebenso, einen sehr wirksamen mechanischen Schutz dieses Resonators sicherzustellen, als ob es sich um ein Gehäuse handeln würde.
Die Rückseite 100 und die Zwischenlage 200 bilden den Körper der Vorrichtung. Dieser Körper ist bevorzugt hergestellt durch Ausschneiden mit einem Laser oder durch Hydro-Stanzen.
Eine ebenso in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform besteht darin, eine Tastatur in der Hybrid-Vorrichtung gemäß der Erfindung anzuordnen. Zu diesem Zweck ist eine zusätzliche Folie 400 zwischen der Vorderseite 300 und der Zwischenlage 200 platziert. Diese zusätzliche Folie 400 besitzt eine erste Kontaktzone 21 und trägt Kontaktstifte 410, welche zur Realisierung der Tastatur erforderlich sind. Diese Kontaktstifte 410 werden beispielsweise durch Siebdruck oder jedes andere Ablagerungsverfahren hergestellt, und sind aus einem polymeren Leiter gebildet. In vorteilhafter Weise besitzen die so angeordneten Stifte 410 eine Dicke, die etwas geringer ist als diejenige der Zwischenlage 200 und zwischen 0,3 und 0,4 mm liegt.
In diesem Fall bildet die Oberseite der Rückseite 100 eine zweite Kontaktzone 22, auf welcher metallische Kontaktpunkte 170 durch Siebdruck oder jedes andere Verfahren der Ablagerung hergestellt sind. Darüber hinaus sind auf der Zwischenlage 200 zusätzliche Aussparungen 220 in der Anordnung der Kontaktstifte 410 ausgeführt.
Auf diese Weise sind die Kontaktstifte 410 durch die Aussparungen 220 der Zwischenlage hindurch gegenüber der Kontaktpunkte 170 platziert. Die Kontaktstifte 410 beschreiben beispielsweise jeweils zwei Halbscheiben oder zwei parallele Rechen, während die Kontaktpunkt 170 der 22 rund oder quadratisch sind. Das Etablieren des Kontakts der Tastatur wird somit durch einfaches Drücken der Kontaktstifte 410 durch die Vorderseite hindurch erreicht, um dadurch die Halbscheiben 410 der 21 durch Bilden eines Kurzschlusses durch Verbinden der Kontaktpunkte 170 der 22 elektrisch zu verbinden. Darüber hinaus sind die beiden Kontaktzonen 21 und 22 der Tastatur elektrisch mittels des Zusammenschaltungsmotivs 110 der Rückseite 100 elektrisch miteinander verbunden, und zwar mittels eines anisotropen, leitenden Polymers 500, der in einer in der Zwischenlage gebildeten Aussparung 230 eingeordnet ist.
Des weiteren ist bevorzugt eine Beschriftung, welche die Anordnung der Druckknöpfe 310 der Tastatur repräsentiert, auf der Oberseite der Vorderseite 300 der Vorrichtung hergestellt, beispielsweise durch Siebdruck. Dementsprechend sind die zweite Folie 300, welche die Vorderseite bildet, und/oder die zusätzliche Folie 400 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, welches leicht im Siebdruck verarbeitet werden kann, wie beispielsweise ein Polyester oder ein Polykarbonat.
Eine weitere, nicht dargestellte Ausführungsform besteht unter anderem darin, ein System zum Auslösen des Schaltkreises 150 zur Erzeugung von Schallsignalen in der Dicke der Zwischenlage und auf einer der Längsseiten der Vorrichtung anzuordnen. Dies erlaubt es, die Verwendung der Vorrichtung zu erleichtern. Bevorzugt ist dieses System auf der rechten Seite für Rechtshänder und/oder auf der linken für Linkshänder angeordnet. Es gibt mehrere Arten von Systemen zum Auslösen, die in die Hybrid-Vorrichtung gemäß der Erfindung eingebaut werden können. In der Tat kann es sich um ein elektromechanisches System handeln, welches es erlaubt, einen Kontakt herzustellen, der zum Auslösen einer Sequenz von DTMF-Signalen erforderlich ist, beispielsweise durch Betätigen eines Druckknopfes oder eines Hebels. Es kann sich ebenfalls um ein elektronisches System handeln, wie beispielsweise ein empfindlicher Unterbrecher, in welchem eine metallische Platte mit derselben Dicke wie die Zwischenlage Signale, die durch den menschlichen Körper aufgenommen wurden, zu den Eingängen von CMOS Schaltkreisen leitet, die diese verstärken, um am Ausgang einen hohen oder niedrigen Zustand herzustellen, der zum Auslösen dient. Es ist auch möglich, ein Material aus fluoriertem Polyvenyliden (PVDF) zu verwenden, welches in der Lage ist, wenn es durch einfaches Drücken mit dem Daumen zusammengedrückt wird, eine Spannung zum Auslösen des Schaltkreises 150 zu erzeugen, um eine Sequenz von DTMF-Signalen zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist es unter anderem möglich, auf dem Zusammenschaltungsmotiv eine kleine elektroluminiszente Diode (LED) anzuordnen, die sich erhellt, falls sie durch das Auslösesystem aktiviert wird. Diese Diode stellt dementsprechend eine sichtbare Anzeige bereit, welche das erfolgreiche Auslösen des Schaltkreises zur Erzeugung von Schallsignalen anzeigt. Ein kleines Loch in der Größenordnung von einem Millimeter Durchmesser ist dann auf der Zwischenlage und der Vorderseite der Vorrichtung gebildet, um das von der Diode ausgestrahlte Licht passieren zu lassen.
Fig. 7 ermöglich ein besseres Verständnis der Weise, auf welche das doppelseitige Mikromodul in der Hybrid- Vorrichtung gemäß der Erfindung befestigt wird. Sie stellt in der Tat eine seitliche und explosionsartige Schnittansicht des Mikromoduls 10 aus Fig. 3 dar, welches in der Vorrichtung aus Fig. 6 platziert ist. Das Mikromodul ist in einer Aussparung angeordnet, die durch die Perforation 120, welche auf der Rückseite 100 hergestellt ist, und die Unterseite der Zwischenlage 200 gebildet ist.
Die Perforation 120 ist auf der Rückseite 100 vorgesehen, um das Mikromodul 10 auf diese Weise anzuordnen, dass die metallischen Kontakte seiner Außenseite bündig an der Unterseite der Rückseite 100 anliegen.
In vorteilhafter Weise sind die Rückseite 100 und die Zwischenlage 200 durch Heißklebung unter Druck verbunden, d. h. bei näherungsweise 100 Grad Celsius. Zu diesem Zweck ist, bevor mit dem Heißdruck begonnen wird, wird beispielsweise ein Metallfilm 250, der mit Metallkugeln mit niedrigem Schmelzpunkt geladen ist, zwischen der Zwischenlage 200 und der Rückseite 100 angeordnet. Dieser Kleber dient nicht nur zum Kleben der Zwischenlage 200 auf die Rückseite 100, sondern auch zum elektrischen Verbinden der Metallisierungen 260, die auf der Unterseite der Zwischenlage vorgesehen sind, mit dem Zusammenschaltungsmotiv 110 der Rückseite. Die dadurch geschaffenen elektrischen Verbindungen sind mit Bezugszeichen 270 in Fig. 8 bezeichnet.
Bevorzugt ist die Anzahl der Metallisierungen 260, die auf der Unterseite der Zwischenlage 200 hergestellt sind, identisch zu der Anzahl der metallischen Kontakte, die auf der Innenseite des Mikromoduls vorgesehen sind. In einer anderen Ausführungsform kann diese Anzahl jedoch geringer sein. Eine Aussparung 215 ist in der Zwischenlage 200 in der Weise vorgesehen, um dort einen Abschnitt des Mikromoduls 10, der durch eine Schutzschicht 20 wie Harz bedeckt ist, aufzunehmen.
Das Mikromodul ist in seiner Vertiefung in der Weise befestigt, dass die metallischen Kontakte 16 auf einer Innenseite elektrisch mit Metallisierungen 260 der Zwischenlage verbunden sind. Die dadurch hergestellten elektrischen Verbindungen sind mit dem Bezugszeichen 271 in Fig. 7 bezeichnet. Dazu ist das Mikromodul mittels eines anisotropen, leitenden Klebstoffs 250 befestigt, der entweder in der Perforation 120, die auf der Rückseite 100 hergestellt ist, d. h. auf den Metallisierungen 260 der Zwischenlage, oder auf den metallischen Kontakten 16 der Innenseite des Mikromoduls vorgesehen ist. Die Metallisierungen 260 ermöglichen dementsprechend, die metallischen Kontakte der Innenseite des Mikromoduls 10 mit dem Schaltkreis zur Erzeugung von Schallsignalen, der auf dem Zusammenschaltungsmotiv befestigt ist, zu verbinden, um eine Kommunikation über DTMF-Signale zu etablieren.
Fig. 8 zeigt die Weise, auf welche ein Schallwandler 180 in der Hybrid-Vorrichtung aus Fig. 5 eingebaut wird.
Der Schallwandler 180 wird mittels eines anisotropen, leitenden Klebstoffs 181 oder auch mittels eines Polymers, der mit metallischen Nadeln, die entsprechend der Z-Achse ausgerichtet sind, d. h. entsprechend einer Achse vertikal und senkrecht zu der Rückseite 100 der Vorrichtung, geladen ist, geklebt, um eine anisotrope Leitung zwischen der kreisförmigen Elektrode 111 des Zusammenschaltungsmotivs 110 und der unteren Elektrode des Wandlers 180 sicherzustellen.
In dem Fall, in welchem die elektrische Verbindung mittels des mit metallischen Nadeln beladenen Polymers hergestellt wird, wird ein Rondell 182 auf der oberen metallischen Elektrode 185 des Wandlers 180 in der Weise platziert, um einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Elektroden des Wandlers und den beiden Kontaktpunkten 111, 112 des Zusammenschaltungsmotivs 110 zu ermöglichen, die zur Anordnung des Wandlers vorgesehen sind.
In vorteilhafter Weise ist eine kleine Vertiefung 183 zwischen dem Wandler und der Vorderseite 300 der Vorrichtung vorgesehen. Diese Vertiefung besitzt eine geringe Dicke zwischen 20 und 80 um. Diese geringe Dicke ist jedoch ausreichend, um dem Schallwandler ein korrektes Funktionieren zu ermöglichen. Eine weitere Vertiefung 184 mit größerer Tiefe, die einen Schallraum bildet, ist zwischen der Oberseite der Rückseite 100 der Vorrichtung und dem Wandler 180 hergestellt. Die Tiefe dieser Vertiefung 184 beträgt zwischen 0,15 und 0,3 mm. Die in der Rückseite 100 gebildeten kleinen Löcher 130 ermöglichen es, die Ausstrahlung von DTMF-Schallsignalen zu erleichtern.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist es ebenso möglich, den Wandler auf der Unterseite der Vorderseite zu montieren, mittels desselben anisotropen Klebers. Jedoch ist in diesem Fall das Zusammenschaltungsmotiv 110 auf einer zusätzlichen Folie hergestellt, welche zwischen der Vorderseite 300 und der Zwischenlage 200 platziert ist, wie beispielsweise auf der Folie 400, welche die Kontaktstifte 410, die zur Realisierung der Tastatur erforderlich sind, trägt.

Claims

1. Hybrid-Vorrichtung in Form einer Karte von geringer Dicke, die wie eine Chipkarte mit bündigen Kontakten funktionieren und/oder auf dem Telefonwege übertragbare Schallsignale erzeugen kann, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Elemente umfasst:

- eine erste Folie, die die Rückseite (100) bildet und ein Zusammenschaltungsmotiv (110) für die Befestigung von elektronischen Komponenten trägt und eine Perforation (120) aufweist, in die ein doppelseitiges Mikromodul (10) eingesetzt werden kann, so dass die zur ersten Seite, der sogenannten Außenseite (11) gehörigen Metallkontakte (12) des Mikromoduls bündig mit der Unterseite der Rückseite (100) abschließen und mit einem externen. Lesegerät in Kontakt treten, um eine Kommunikation wie mit einer Chipkarte herzustellen,

- eine zweite Folie, die die Vorderseite (300) bildet, und

- eine Zwischenlage (200) zwischen den beiden ersten Folien, die. Aussparungen (210, 215) aufweist, um die an der Rückseite (100) befestigten elektronischen Komponenten einzurahmen, sowie Metallisierungen (260) die ermöglichen, über das Zusammenschaltungsmotiv (110) der Rückseite eine elektrische Verbindung herzustellen, einerseits mit den zur zweiten Seite, der sogenannten Innenseite (15) gehörigen Metallkontakten (16) des Mikromoduls (10) und andererseits mit einer Erzeugungsschaltung (150) von Schallsignalen, die an einem Schallwandler und einem mit dem Standard- Chipkartenformat, d. h. etwa 0,8 mm, kompatiblen Resonator gekoppelt ist, um mittels auf dem Telefonwege übertragbaren Schallsignalen eine. Kommunikation herzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im übrigen einen Resonator (30) umfasst, der eine beidseitig metallisierte und über Kontaktpunkte (33a, 33b) des Zwischenschaltungsmotivs (110) elektrisch mit zwei Kondensatoren (32) verbundene piezoelektrische Keramikfeder (31) aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Resonators (30) 0,3 mm beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (200) aus einem mit Nadeln und/oder Glaskugeln geladenen Thermoplast besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Zwischenlage (200) zwischen 0,4 und 0,5 mm beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (100) eine Dicke von etwa 0,2 mm aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie im übrigen eine zusätzliche, zwischen der Vorderseite und der Zwischenlage eingefügte Folie (400) umfasst, die eine erste, für die Herstellung einer Tastatur erforderliche Kontaktstifte (410) tragende Kontaktzone (21) bildet, und dass die Rückseite (100) eine zweite, für die Herstellung der besagten Tastatur vorgesehene Kontaktpunkte (170) tragende Kontaktzone (22) bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Folie (300) und/oder die zusätzliche Folie. (400) aus einem einfach bedruckbaren Kunststoff bestehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Folie (300) und/oder die zusätzliche Folie (400) aus Polyester oder Polykarbonat bestehen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von der zusätzlichen Folie (400) getragenen und für die Herstellung der Tastatur erforderlichen Kontaktstifte (410) aus einem leitenden Polymer-Material bestehen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die von der zusätzlichen Folie (400) getragenen und für die Herstellung der Tastatur erforderlichen Kontaktstifte (410) eine Dicke zwischen 0,3 und 0,4 mm aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie im übrigen an einer ihrer Längsseiten und in der Dicke der Zwischenlage (200) ein Auslösesystem der Erzeugungsschaltung von Schallsignalen umfasst.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösesystem ein elektromechanisches oder elektronisches- System ist oder aus einem Material besteht, das eine Auslösespannung erzeugt, wenn es zusammengedrückt wird.

14. Herstellungsverfahren einer Hybrid-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es aus folgenden Etappen besteht:

- Herstellung eines Zwischenschaltungsmotivs (110) und einer Perforation (120) auf einer ersten Folie, die die Rückseite (100) der Vorrichtung bildet,

- Befestigung der elektronischen Komponenten auf einem Zwischenschaltungsmotiv (110), bestehend aus einer Erzeugungsschaltung von Schallsignalen (150), die an einem Schallwandler und einem mit dem Standard- Chipkartenformat, d. h. etwa 0,8 mm, kompatiblen Resonator gekoppelt ist,

- Auftragen auf der ersten Folie einer Zwischenlage (200) auf deren Unterseite zuvor Metallisierungen (260) vorgenommen wurden, um eine elektrische Verbindung mit dem Zwischenschaltungsmotiv (110) herzustellen; wobei die besagte Zwischenlage (200) im übrigen Aussparungen (210, 215) aufweist, um die auf der ersten Folie (100) befestigten elektronischen Komponenten einzurahmen,

- Einsetzen eines doppelseitigen Mikromoduls (10) in eine von der an der Rückseite (100) der Vorrichtung vorgesehenen Perforation (120) und der Unterseite der Zwischenlage (200) gebildete Vertiefung, so dass die Metallkontakte (16) seiner Innenseite (15) an die Metallisierungen (260) der Zwischenlage (200) angeschlossen werden, und dass die Metallkontakte (12) seiner Außenseite (11) bündig mit der Unterseite der Rückseite (100) der Vorrichtung abschließen,

- Aufkleben auf die Zwischenlage (200) einer zweiten Folie, die die Vorderseite (300) der Vorrichtung bildet.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikromodul (10) mittels eines anisotropischen Leitklebers befestigt ist, der entweder auf den Metallisierungen (260) der Zwischenlage (200) oder auf den Metallkontakten (16) der Innenseite (15) des Mikromoduls angeordnet ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (100) der Vorrichtung und die Zwischenlage (200) durch Heißkleben unter Druck mittels einer mit Metallkugeln mit niedrigem Schmelzpunkt geladener Klebefolie zusammengefügt wetten, um die Metallisierungen (260) der Zwischenlage (200) mit dem Zwischenschaltungsmotiv (110) elektrisch zu verbinden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Zwischenschaltungsmotiv (110) der Rückseite (100) ein Resonator (30) so angeordnet ist, dass seine Länge in Richtung der Breite der Vorrichtung ausgerichtet ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (100) und die Zwischenlage mit einem Laser oder per Hydro-Stanzen ausgestanzt werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es im übrigen darin besteht, zwischen der Vorderseite (300) und der Zwischenlage (200) eine zusätzliche Folie (400) einzufügen, Kontaktstifte (410) auf dieser zusätzlichen Folie herzustellen, Kontaktpunkte (170) an der Rückseite (100) herzustellen und Aussparungen (220) in der Zwischenläge vorzusehen, so dass sich die Kontaktstifte (410) und die Kontaktpunkte (170) durch die Aussparungen (220) der Zwischenlage hindurch gegenüber liegen, um eine Tastatur zu bilden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es im übrigen darin besteht, in der Dicke der Zwischenlage (200) und an einer der Längsseiten der Vorrichtung ein Auslösesystem der Erzeugungsschaltung von Schallsignalen anzuordnen.