DE10139382A1

DE10139382A1 - Chip card with integrated fingerprint sensor

Info

Publication number: DE10139382A1
Application number: DE10139382A
Authority: DE
Inventors: Harald Gundlach; Boris Mayerhofer; Thomas Spoettl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-27
Also published as: WO2003017211A2; WO2003017211A3

Abstract

The invention relates to a semiconductor chip (1) comprising a fingerprint sensor. Said chip is arranged in the card body (2) in such a position that when the chip card is bent, the load on the chip inside the entire arrangement of card and chip is minimised in such a way that sufficient security against fracture is achieved, at least in terms of the bending tests necessary for the ISO norm. To this end, a recess (3) is provided in the card body, in which the semiconductor chip is applied, preferably without a housing, in an adapted selected depth (d).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einem integrierten Fingerabdrucksensor, der insbesondere zur Personenidentifizierung vorgesehen ist. The present invention relates to a chip card with a integrated fingerprint sensor, which is especially for Personal identification is provided.

Die Verwendung von Chipkarten, d. h. Kreditkarten und dergleichen mit einem eingesetzten Halbleiterchip, wird derzeit üblicherweise durch Eingabe einer PIN abgesichert. Dabei handelt es sich um eine persönliche Identifizierungsnummer, anhand deren festgestellt wird, dass der aktuelle Benutzer berechtigt ist, die Chipkarte zu benutzen. Fingerabdrucksensoren sind geeignet, die Identität und die Nutzungsberechtigung einer Person festzustellen. Ein elektronischer Fingerabdrucksensor lässt sich in einem Halbleiterchip integrieren, der prinzipiell Abmessungen aufweist, die eine Integration des Chips in eine Chipkarte gestatten. The use of smart cards, i. H. Credit cards and the like with an inserted semiconductor chip, is currently usually secured by entering a PIN. there it is a personal identification number, which is used to determine that the current user is entitled to use the chip card. Fingerprint sensors are suitable for identity and usage authorization of a person. An electronic one Fingerprint sensor can be integrated in a semiconductor chip that principally has dimensions that integrate the Allow chips in a chip card.

Ein Halbleiterchip, der in einer Chipkarte eingesetzt wird, darf nur Abmessungen aufweisen, die die ISO-Norm für die Chipkarten einhalten (ISO/IEC 7810). Außerdem muss die Chipkarte einen gewissen Grad an Verbiegung tolerieren (gemäß ISO/IEC 10373-1), die der integrierte Chip unversehrt übersteht. Bei Siliziumchips, wie sie für Fingerabdrucksensoren verwendet werden, kann diese ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Verbiegen nicht garantiert werden. Ein Fingerabdrucksensor in Form eines Halbleiterbauelementes ist z. B. auf einem Substrat aus Silizium integriert. Werden derartige mit einem Fingerabdrucksensor versehene Halbleiterchips gebogen, bricht das Substrat. Die Chips werden dadurch unbrauchbar. Es werden daher die Halbleiterchips in steife Gehäuse eingebaut, die allerdings so große Abmessungen aufweisen, dass sie nicht in Chipkarten eingebaut werden können, die der ISO-Norm entsprechen. A semiconductor chip that is used in a chip card may only have dimensions that meet the ISO standard for the Comply with chip cards (ISO / IEC 7810). In addition, the Tolerate the chip card a certain degree of bending (according to ISO / IEC 10373-1), which the integrated chip remains intact survives. For silicon chips, such as those used for fingerprint sensors can be used, this can be sufficient Resistance to bending cannot be guaranteed. On Fingerprint sensor in the form of a semiconductor device is such. B. integrated on a silicon substrate. Become such semiconductor chips provided with a fingerprint sensor bent, the substrate breaks. This will make the chips unusable. There are therefore the semiconductor chips in rigid housing built in, but they have such large dimensions, that they cannot be built into smart cards that the Comply with ISO standard.

In der WO 00/07420, der WO 00/06023, der WO 99/38112 und der DE 199 21 231 sind Anordnungen beschrieben, die die angegebenen Schwierigkeiten nicht oder nur teilweise beseitigen. In WO 00/07420, WO 00/06023, WO 99/38112 and DE 199 21 231 describes arrangements that the Do not or only partially eliminate the specified difficulties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Chipkarte mit integriertem Fingerabdrucksensor anzugeben, die mit ausreichender Bruchsicherheit innerhalb der Abmessungen der ISO- Norm hergestellt werden kann. The object of the present invention is to use a chip card integrated fingerprint sensor to indicate the with sufficient break resistance within the dimensions of the ISO Norm can be produced.

Diese Aufgabe wird mit der Chipkarte mit dem Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. This task is carried out with the chip card with the characteristic of Claim 1 solved. Refinements result from the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte wird ein Halbleiterchip mit einem Fingerabdrucksensor in einer solchen Höhe, d. h. Lage, innerhalb des Kartenkörpers gemäß ISO/IEC 7810 angeordnet, dass die Belastung des Chips bei einem Verbiegen der Chipkarte innerhalb der gesamten Anordnung aus Karte und Chip so minimiert wird, dass die ausreichende Bruchsicherheit zumindest für die gemäß der Norm ISO/IEC 10373-1 erforderlichen Biegetests erreicht wird. Zu diesem Zweck ist in dem Kartenkörper in ISO-Abmessungen eine Aussparung vorgesehen, in der der Halbleiterchip, mit oder ohne ein eigenes Gehäuse, angebracht ist. Die Tiefe dieser Aussparung und damit die Position des Halbleiterchips innerhalb der Chipkarte wird so gewählt, dass der Halbleiterchip eine einem Teststandard entsprechende Verbiegung des Kartenkörpers bruchlos übersteht. In the chip card according to the invention, a semiconductor chip with a fingerprint sensor at such a height, i.e. H. Position within the card body according to ISO / IEC 7810 arranged that the stress on the chip when the Chip card within the entire arrangement of card and chip is minimized so that sufficient break resistance at least for those required by the ISO / IEC 10373-1 standard Bending tests is achieved. For this purpose, in the Card body in ISO dimensions provided a recess in the the semiconductor chip, with or without its own housing, is appropriate. The depth of this recess and thus the Position of the semiconductor chip within the chip card is so chosen that the semiconductor chip a a test standard corresponding bending of the card body survives without a break.

Die für den Halbleiterchip innerhalb des Kartenkörpers geeignete Position kann in einer an sich bekannten Weise rechnerisch oder experimentell ermittelt werden. Dabei ist nur zu berücksichtigen, dass erfindungsgemäß die Aussparung auf einer Seite des Kartenkörpers vorhanden ist, so dass bei den üblichen Ausführungsbeispielen der Chipkarte die der Außenseite zugewandte Oberfläche des Halbleiterchips gegenüber der Oberseite der Chipkarte etwas versenkt ist. Der Halbleiterchip ist so etwas in den Kartenkörper vergraben. Insbesondere können auch die Randbereiche des Halbleiterchips von einem Anteil des Kartenkörpers, der üblicherweise aus einem Plastikmaterial hergestellt ist, überragt werden. Eine solche Anordnung ist herstellbar, wenn der Kartenkörper als Laminat hergestellt wird, indem mehrere Schichtanteile übereinander angeordnet und miteinander verpresst werden. The one for the semiconductor chip inside the card body suitable position can be in a manner known per se can be determined mathematically or experimentally. It is only too take into account that according to the invention the recess one side of the card body is present, so that the usual embodiments of the chip card Outside facing surface of the semiconductor chip opposite the Top of the chip card is slightly sunk. The Semiconductor chip is buried in the card body. In particular can also the edge areas of the semiconductor chip from one Portion of the card body, which usually consists of one Plastic material is made to be towered over. Such Arrangement can be made if the card body is laminated is produced by stacking several layers arranged and pressed together.

Bei der Ermittlung der Bruchsicherheit der erfindungsgemäßen Chipkarte wird daher berücksichtigt, dass auf einer Seite der gesamten Anordnung aus Kartenkörper und Halbleiterchip eine Aussparung vorhanden ist, die zu einer Unsymmetrie in der Vertikalen bezüglich der Kartenebene führt. Der Chip wird daher im Allgemeinen nicht innerhalb der neutralen Faser des Kartenkörpers angeordnet, sondern etwas in der Vertikalen dazu verschoben. When determining the break resistance of the invention Chip card is therefore taken into account that on one side of the entire arrangement of card body and semiconductor chip one Recess is present, which leads to an asymmetry in the Vertical with respect to the map plane leads. The chip will therefore generally not within the neutral fiber of the Card body arranged, but something in the vertical moved to it.

Der Halbleiterchip mit dem Fingerabdrucksensor wird vorzugsweise schwimmend eingebaut, womit gemeint ist, dass der Halbleiterchip mit seiner dem Kartenkörper zugewandten Unterseite und mit seinen Rändern nicht starr mit dem Kartenkörper verbunden ist. Der Halbleiterchip ist vielmehr innerhalb der Aussparung des Kartenkörpers so angebracht, dass er in der Ebene des Chips bzw. des Kartenkörpers relativ zu dem Kartenkörper verschoben werden kann, wenn der Kartenkörper verbogen wird. Es kann daher von Vorteil sein, wenn der Halbleiterchip nur mit einer Kante oder mit zwei einander gegenüberliegenden Kanten in der Aussparung des Kartenkörpers befestigt wird. The semiconductor chip with the fingerprint sensor is preferably installed floating, which means that the Semiconductor chip with its underside facing the card body and with its edges not rigid with the body of the card connected is. Rather, the semiconductor chip is within the Cutout of the card body so that it is in the Plane of the chip or card body relative to that Card body can be moved if the card body is bent becomes. It can therefore be advantageous if the semiconductor chip only with one edge or with two opposite one another Edges in the recess of the card body is attached.

Zum Befestigen des Chips an einem Kartenkörper oder einem Gehäuse sowie gegebenenfalls des Gehäuses an dem Kartenkörper kann vorzugsweise auch eine Klebeschicht verwendet werden, innerhalb deren eine Scherung des Materials möglich ist. Die Klebeschicht kann so eine gewisse Verschiebung zwischen der Oberfläche des Kartenkörpers in der Aussparung und der darauf angeordneten Oberfläche (zum Beispiel der Rückseite) des Halbleiterchips ermöglichen. Wenn der Halbleiterchip oder das den Chip enthaltende Gehäuse in die Aussparung eingeklebt wird, kann es von Vorteil sein, die Abmessungen der Aussparung seitlich etwas größer zu wählen als die Abmessungen des Halbleiterchips, so dass bei einer Verbiegung des Kartenkörpers seitliche Zwischenräume zwischen dem Halbleiterchip und dem Kartenkörper innerhalb der Aussparung eine ansonsten auftretende Verformung des Halbleiterchips oder des Gehäuses verhindern. Der Halbleiterchip hat bei dieser Ausgestaltung daher ausreichend Spiel innerhalb der Aussparung, so dass die in dem Halbleiterchip auftretende Verbiegung geringer ist, als die Verbiegung des harten Körpers. Dieser Effekt kann noch dadurch verbessert werden, dass die in den Kartenkörper eingeklebten Seiten des Halbleiterchips möglichst glatt ausgebildet werden, wozu eine zusätzliche Glättung insbesondere der Chipunterseite vorgenommen werden kann. Damit kann eine Relativverschiebung zwischen dem Halbleiterchip und dem Kartenkörper zusätzlich begünstigt werden. For attaching the chip to a card body or a Housing and possibly the housing on the card body an adhesive layer can preferably also be used, within which shearing of the material is possible. The Adhesive layer can thus have a certain shift between the Surface of the card body in the recess and on it arranged surface (for example the back) of the Enable semiconductor chips. If the semiconductor chip or that the chip-containing housing glued into the recess , it may be advantageous to measure the dimensions of the Select the recess on the side slightly larger than the dimensions of the Semiconductor chips, so that if the Card body lateral spaces between the semiconductor chip and otherwise the card body within the recess deformation of the semiconductor chip or the housing prevent. The semiconductor chip has in this embodiment therefore sufficient play within the recess so that the bending occurring in the semiconductor chip is less, than the bending of the hard body. This effect can still be improved in that in the card body glued sides of the semiconductor chip as smooth as possible are formed, for which purpose additional smoothing in particular the bottom of the chip can be made. With that a Relative displacement between the semiconductor chip and the Card body can also be favored.

In den beigefügten Fig. 1 und 2 sind Beispiele der erfindungsgemäßen Chipkarte in einem schematisierten Querschnitt dargestellt. In the accompanying Fig. 1 and 2 Examples of the chip card according to the invention are shown in a schematic cross-section.

In der Fig. 1 ist im Querschnitt ein Halbleiterchip 1 mit einem darin integrierten, nicht im Einzelnen dargestellten Fingerabdrucksensor gezeigt, der in einem Kartenkörper 2 innerhalb einer darin befindlichen Aussparung 3 angeordnet ist. Die Oberseite des Halbleiterchips, die insbesondere eine für einen Finger vorgesehene Auflagefläche aufweist, ist um eine Tiefe d von der Oberseite des Kartenkörpers ausgehend in den Kartenkörper hinein nach unten versetzt. Die Ränder 4 des Halbleiterchips 1 sowie die von der Außenseite abgewandte Unterseite 5 können in der beschriebenen Weise so ausgestaltet und angeordnet sein, dass ein Verbiegen des Halbleiterchips möglichst gering gehalten wird, wenn der Kartenkörper 2 aus der Ebene der Chipkarte heraus verbogen wird. In Fig. 1 in cross-section, a semiconductor chip 1 having a built-in, not shown in detail illustrated fingerprint sensor, which is arranged in a card body 2 within a recess 3 therein. The top side of the semiconductor chip, which in particular has a contact surface provided for a finger, is offset downwards from the top side of the card body into the card body by a depth d. The edges 4 of the semiconductor chip 1 and the underside 5 facing away from the outside can be designed and arranged in the manner described so that bending of the semiconductor chip is kept as low as possible when the card body 2 is bent out of the plane of the chip card.

Die Ränder 4 des Halbleiterchips 1 können von den in der Aussparung gebildeten Rändern des Kartenkörpers 2 zumindest geringfügig überragt werden, so dass der Chip sicher in dem Kartenkörper gehalten wird und auch bei einer Verbiegung des Kartenkörpers 2 in einer in Richtung der Aussparung konvexen Form nicht aus der Aussparung herausgedrückt wird. Die Rückseite 5 kann mit einer dünnen Klebeschicht versehen sein, mit der der Halbleiterchip 1 am Boden der Aussparung 3 des Kartenkörpers 2 gehalten wird. Zwischen dem Kartenkörper 2 und den Rändern 4 des Halbleiterchips 1 können auch (in der Figur nicht dargestellt) Zwischenräume vorgesehen sein, die bei einem Verbiegen des Kartenkörpers 2 einen Positionsausgleich des Halbleiterchips 1 durch eine Relativverschiebung des Chips gegenüber dem Kartenkörper ermöglichen. Mit einer solchen Klebstoffschicht ist auch die oben beschriebene schwimmende Anordnung des Chips in dem Kartenkörper erreichbar. The edges 4 of the semiconductor chip 1 can be at least slightly exceeded by the edges of the card body 2 formed in the recess, so that the chip is held securely in the card body and does not protrude even when the card body 2 is bent in a convex shape in the direction of the recess the recess is pushed out. The rear side 5 can be provided with a thin adhesive layer with which the semiconductor chip 1 is held at the bottom of the recess 3 of the card body 2 . Spaces (not shown in the figure ) can also be provided between the card body 2 and the edges 4 of the semiconductor chip 1 , which allow the position of the semiconductor chip 1 to be compensated for by bending the card body 2 by a relative displacement of the chip relative to the card body. The above-described floating arrangement of the chip in the card body can also be achieved with such an adhesive layer.

In der Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Halbleiterchip 1 nicht direkt in den Kartenkörper 2 eingesetzt ist, sondern mit einem Gehäuse, das im Wesentlichen einen Rahmen 6 und eine Umhüllung 7, die den Halbleiterchip nicht notwendig vollständig umhüllt, umfasst. In FIG. 2, an alternative embodiment is shown in which the semiconductor chip is not used 1 directly into the card body 2, but with a housing which substantially comprises a frame 6 and a casing 7, which do not necessarily completely surrounds the semiconductor chip comprises, ,

Die Tiefe d, um die die Oberseite des Halbleiterchips gegenüber der Oberseite des Kartenkörpers versenkt ist, kann grundsätzlich beliebig gering sein; insbesondere können die Oberflächen des Halbleiterchips und des Kartenkörpers auch innerhalb derselben Ebene bündig aneinander anschließen. Falls der Halbleiterchip wesentlich dicker gewählt wird als in der Figur dargestellt, kann die Oberseite des Chips auch den Kartenkörper überragen. Im Hinblick auf die vorgegebene Norm handelt es sich dabei aber nicht um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. The depth d by which the top of the semiconductor chip is sunk towards the top of the card body basically be arbitrarily small; in particular, the Surfaces of the semiconductor chip and the card body too connect flush within the same level. If the semiconductor chip is chosen much thicker than shown in the figure, the top of the chip can also protrude the card body. With regard to the given The norm is not a preferred one Embodiment.

Der Halbleiterchip 1 kann in der Position eingesetzt sein, die in der Figur dargestellt und bezüglich der Mittelfläche des Kartenkörpers unsymmetrisch ist; statt dessen ist es auch möglich, den Halbleiterchip symmetrisch innerhalb des Kartenkörpers anzuordnen. Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte können auch Halbleiterchips mit einer relativ zur Dicke des Kartenkörpers wesentlich größeren Dicke als in der Figur dargestellt verwendet werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es jedoch, sehr dünne Halbleitersubstrate bruchsicher in der Chipkarte zu integrieren. The semiconductor chip 1 can be inserted in the position shown in the figure and asymmetrical with respect to the central surface of the card body; instead, it is also possible to arrange the semiconductor chip symmetrically within the card body. In the chip card according to the invention, semiconductor chips with a thickness that is substantially greater than the thickness of the card body than shown in the figure can also be used. However, the arrangement according to the invention makes it possible to integrate very thin semiconductor substrates in the chip card in a break-proof manner.

Claims

1. Chip card with integrated fingerprint sensor, which includes:
a semiconductor chip ( 1 ) with a fingerprint sensor and
a card body ( 2 ) in ISO dimensions with a recess ( 3 ) in which the semiconductor chip ( 1 ) is attached in such a way that it can withstand a bending of the card body corresponding to a test standard.

2. Chip card according to claim 1, wherein the semiconductor chip ( 1 ) in the card body ( 2 ) is arranged sunk.

3. A smart card according to claim 1 or 2, wherein the semiconductor chip (1) is mounted in the card body (2) that it has an at least partly offset that experiences a bending of the card body relative to the card body.

4. Chip card according to one of claims 1 to 3, in which the test standard is an ISO test standard for chip cards.