DE10221214A1

DE10221214A1 - Chipmodul

Info

Publication number: DE10221214A1
Application number: DE10221214A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dohse; Joerg Zander
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-11-27

Abstract

Es wird ein Chipmodul (1) zum Einbau in den Kartenkörper (11) einer Chipkarte vorgestellt, bei dem das Chipmodul mit einem plattenförmigen Trägerelement (2) mindestens einem an einer der Flachseiten des Trägerelementes (2) festgelegten, elektronischen IC-Rechen- und Speicherbaustein (Chip) (6) und einem aus mehreren Kontaktflächen (3) bestehenden, an den dem IC-Rechen- und Speicherbaustein (6) abgewandten Flachseiten des Trägerelementes (2) angeordneten Kontaktfeld besteht, vorgestellt. Erfindungsgemäß ist das Trägerelement (2) mit mindestens einem zusätzlichen elektronischen Bauteil (5), vorzugsweise einem Fingersprintsensor, ausgestattet. Durch die Kombination des IC-Rechen- und Speicherbausteines (6) mit dem zusätzlichen elektronischen Bauteil (5) entsteht ein kompaktes Chipmodul, welches bereits im Zuge der Herstellung separat verdrahtet und aufgebaut werden kann und welches sich problemlos in den Kartenkörper einer Chipkarte integrieren lässt, ohne dass, wie aus dem Stand der Technik bekannt, einzelne Bauelemente der Chipkarte mit Hilfe komplizierter und toleranzanfälliger Arbeitsschritte einzeln elektrisch verbunden werden müssen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Chipmodul zum Einbau in eine Chipkarte mit den im Gattungsbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen.
Chipmodule der genannten Art werden zur Speicherung und Bearbeitung von Informationen in Chipkarten eingesetzt, welche wiederum in vielfältiger Ausgestaltung, beispielsweise als Bankkarten, Zugangsberechtigungskarten, Identifizierungskarten oder dergleichen in zahlreichen Bereichen des täglichen Lebens verwendet werden. Da die Anwendungsbereiche für derartige Chipkarten zunehmend vielfältiger werden, steigen somit auch die Anforderungen sowohl an die Rechen- und Speicherkapazitäten der Chipmodule im Allgemeinen als auch an zusätzliche Bauelemente der Chipkarten, die zur Erfüllung dieser Anforderungen in diese implantiert werden. Genannt seien an dieser Stelle beispielsweise Spannungsquellen, Displays oder zusätzliche elektronische Bauelemente zur eindeutigen Identifizierung des berechtigten Chipkartenbenutzers.
Aus dem Stand der Technik sind hierzu bereits Chipkarten bekannt, die die genannten Bauteile neben den üblichen Chipmodulen zusätzlich in anderen Sektoren des Chipkartenkörpers aufweisen. Die getrennte Anordnung von Chipmodulen und zusätzlichen Bauelementen erfordert für den Herstellprozess derartiger Chipkarten zusätzliche Arbeitsschritte, beispielsweise für die Implantierung derartiger Bauelemente in den Chipkartenkörper und für die elektronische Verbindung zwischen Chipmodul und den zusätzlich implantierten Bauteilen. In diesem Zusammenhang sind für eine richtige und dauerhafte Verbindung der Bauelemente untereinander besonders hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit des Kartenkörpers zu stellen. Die Lage der zusätzlichen Bauteile zum Chipmodul muss in allen Richtungen reproduzierbar sein, um das Herstellen der elektrischen Verbindung zu gewährleisten. Dabei ist besonders die Höhenlage der elektrischen Anschlüsse entscheidend für die Kontaktierung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Chipmodul zum Einbau in Chipkarten bereitzustellen, welches die Herstellung der mit derartigen Chipmodulen ausgerüsteten Chipkarten einfacher und kostengünstiger macht. Gleichzeitig sollen die herkömmlich verwendeten Chipmodule den gestiegenen Anforderungen hinsichtlich der Vielseitigkeit der Anwendungen gerecht werden.
Die genannten Aufgaben werden für die eingangs geschilderten gattungsgemäßen Chipmodule durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genannte technische Lehre gelöst. Kern dieser Lehre ist es, das plattenförmige Trägerelement, welches mindestens an einer seiner Flachseiten mit einem elektronischen IC-Rechen- und Speicherbaustein (Chip) versehen ist und ein aus mehreren Kontaktflächen bestehendes, an der dem Rechen- und Speicherbaustein abgewandten Flachseite des Trägerelementes angeordnetes Kontaktfeld besitzt, erfindungsgemäß mit mindestens einem zusätzlichen elektronischen Bauteil zu versehen.
Durch die Integration des elektronischen Bauteiles in das Chipmodul wird eine einzige Baugruppe gebildet, welche in einem einzigen auch bislang üblichen Arbeitsschritt als Gesamtchipmodul in die Chipkarte eingesetzt werden kann. Der Chipkartenkörper braucht dabei nicht für das Kontaktieren zweier nacheinander einzusetzender Bauteile vorbereitet zu werden. Elektrische Verbindungen zwischen Chipmodul und dem zusätzlichen elektronischen Bauteil werden in einem gesonderten Arbeitsschritt vor dem eigentlichen Implantiervorgang hergestellt, was in Bezug auf die Händelung wesentlich einfacher ist als die Kontaktierung der Bauteile nach deren Implantierung in den Chipkartenkörper.
Als elektronische Bauteile sind dabei alphanumerische Displays oder Displays mit einzelnen Leuchtdioden denkbar, welche in einer Aussparung des Trägerelementes angeordnet sind. Darüber hinaus lassen sich Chipmodule mit Solarzellen versehen, welche ebenfalls in einer Aussparung des Trägerelementes angeordnet werden. Alternativ hierzu verwendete Spannungsquellen, wie beispielsweise Batterien oder Akkus können ebenfalls zusätzlich zum Chipmodul auf dem Trägerelement angeordnet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Chipmoduls sieht darüber hinaus vor, als elektronisches Bauteil auf dem Trägerelement einen Fingerprintsensor anzuordnen, welcher in einer Aussparung des Trägerelementes angeordnet wird. Mit Hilfe dieses Fingerprintsensors lässt sich eine Identifikation des Chipkartennutzers herbeiführen, so dass die missbräuchliche Nutzung der Chipkarte unterbunden werden kann.
Der Speicher- und Rechenbaustein bildet hierbei mit dem Fingerprintsensor eine kompakte Baueinheit und kann nach seiner separaten Herstellung problemlos in die bereits bekannte Produktion von Chipmodulen eingebunden werden. Die Herstellung derartiger Chipmodule sieht hierbei vor, dass die einzelnen Trägerelemente in Form eines dünnen Kunststoffbandes zusammengefasst sind, auf welches einseitig beispielsweise durch einen Ätzprozess das aus einzelnen Kontaktflächen bestehende Kontaktfeld aufgebracht wird. Auf der dem Kontaktfeld abgewandten Flachseite des Modulbandes werden die Chips aufgesetzt und durch Bohrungen im Trägerelement beispielsweise mittels Bonddrähten mit den einzelnen Kontaktflächen des Kontaktfeldes verbunden.
Für die erfindungsgemäße technische Lehre ist hierbei wesentlich, dass das Trägerelement mittig zwischen den Kontaktflächen des Kontaktfeldes oder benachbart des Kontaktfeldes eine Aussparung aufweist, in die entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung das zusätzliche elektronische Bauteil in Form des Fingerprintsensors eingesetzt wird. Der Fingerprintsensor kann dabei mit einem von außen sichtbaren optischen Signalelement gekoppelt oder versehen sein wie beispielsweise mit einem Leuchtdiodenelement, welches eine Rückmeldung an den Chipkartenbenutzer gibt, ob sein Fingerabdruck erkannt oder als zulässig eingestuft worden ist.
Die Fixierung am Trägerelement kann beispielsweise durch Verkleben erfolgen. Die elektrische Verbindung zwischen Fingerprintsensor und Chip erfolgt dabei analog der Verbindung zwischen Chip und Kontaktflächen mittels Bonddrähten. Da diese Bonddrähte gegen mechanische Beanspruchungen sehr empfindlich sind, wird nach der elektrischen Verbindung zwischen Chip, Kontaktflächen und Fingerprintsensor die mit den elektronischen Bauteilen versehene Rückseite des Trägerelementes mit einer Vergussmasse überdeckt, die in ihrem Inneren sowohl die Bonddrähte als auch die elektronischen Bauelemente aufnimmt und somit gegen mechanische Beanspruchungen im Rahmen des weiteren Herstellungsprozesses der Chipkarten schützt. Nach dem Bestücken der einzelnen Trägerelemente des Modulbandes werden die genannten Trägerelemente vereinzelt und können danach als fertige Chipmodule in vorbereitete Chipkartenkörper implantiert werden. Die Chipkartenkörper können dabei durch einen Laminationsprozess, durch Gießen oder Spritzgießen hergestellt sein.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Chipmodul entsprechend einer ersten Ausgestaltungsvariante des Gegenstandes der Erfindung,
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung durch das Chipmodul entsprechend der Fig. 1,
Fig. 3 die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Chipmodul entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsvariante und
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung durch das Chipmodul entsprechend Fig. 3.
Das in der Fig. 1 in der Draufsicht dargestellte in seiner Gesamteinheit mit 1 bezeichnete Chipmodul besitzt ein Trägerelement 2 mit plattenförmiger Gestalt und rechteckigem bzw. annähernd quadratischem Grundriss. Auf einer Flachseite des Trägerelementes 2 ist ein aus acht Kontaktflächen 3 bestehendes Kontaktfeld angeordnet. Die Kontaktflächen 3 bestehen aus einer dünnen Metallschicht, vorzugsweise aus Kupfer, die durch einen geeigneten Auftragsprozess auf das Kunststoffmaterial des Trägerelementes 2 aufgebracht worden ist.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, besitzt das Trägerelement 2 mittig zwischen den Kontaktflächen 3 eine Ausnehmung 4, in die ein zusätzliches elektronisches Bauteil, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Fingerprintsensor 5 eingesetzt ist. Auf der den Kontaktflächen 3 abgewandten Unterseite des Trägerelementes 2 befindet sich ein elektronischer Speicher- und Rechenbaustein 6, welcher üblicherweise als Chip bezeichnet wird. Der Chip 6 besitzt eine Mehrzahl von elektrischen Anschlüssen, welche mittels so genannter Bonddrähte sowohl mit dem Fingerprintsensor 5 als auch mit den Kontaktflächen 3 verbunden sind.
Wie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht, sind für die Kontaktierung des Chips 6 mit den Kontaktflächen 3 innerhalb des Trägerelementes 2 Bohrungen 7 ausgespart, durch die die Bonddrähte 8 hindurchgeführt sind. Ist der Fingerprintsensor 5 und der Chip 6 am Trägerelement 2 festgelegt und sind anschließend die elektrischen Verbindungen mit Hilfe der Bonddrähte 6 geschaffen, so wird in einem abschließenden Herstellschritt für das Chipmodul 1 die den Kontaktflächen abgewandte Rückseite des Trägerelementes mit einer Vergussmasse 9 überdeckt, die Fingerprintsensor 5, Chip 6 und sämtliche elektrische Verbindungen in ihrem Inneren aufnimmt und gegen mechanische Beschädigungen zuverlässig abschottet.
In den Fig. 3 und 4 ist eine alternative Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Chipmoduls 1 dargestellt. Hierbei ist das Trägerelement 2 ebenfalls plattenförmig ausgeführt und weist eine im Wesentlichen rechteckförmige Gestalt auf. An einer Flachseite des Trägerelementes 2 sind neun Kontaktflächen 3 angeordnet, die analog der Ausführung der Fig. 1 und 2 beispielsweise als Kupferbeschichtung hergestellt sein können. Neben dem durch die Kontaktflächen 3 gebildeten Kontaktfeld ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung 4 des Trägerelementes 2 vorgesehen, in welche wiederum ein zusätzliches elektronisches Bauteil in Form eines Fingerprintsensors 5 eingesetzt ist. An der den Kontaktflächen 3 abgewandten unteren Flachseite des Trägerelementes 2 befindet sich etwa in der Mitte des durch die Kontaktflächen gebildeten Kontaktfeldes ein elektronischer IC- Rechen- und Speicherbaustein - auch als Chip 6 - bezeichnet. Der Chip 6 ist über so genannte Bonddrähte sowohl mit den einzelnen Kontaktflächen 3 an der Oberseite des Trägerelementes 2 als auch mit dem seitlich angeordneten Fingerprintsensor 5 verbunden. Die Verbindung zwischen Chip 6 und Kontaktflächen 3 erfolgt mit Hilfe der Bonddrähte durch Bohrungen 7 im Trägerelement 2. Um die empfindliche Verdrahtung an der Unterseite des Trägerelementes 6 gegen mechanische Überbeanspruchungen bzw. Beschädigungen zu schützten wird in Analogie der Beschreibung des Beispieles der Fig. 1 und 2 die Rückseite des Trägerelementes 2 ebenfalls mit einer Vergussmasse 9 überdeckt, in welche Bonddrähte 8, Chip 6 sowie Fingerprintsensor 5 aufgenommen sind, so dass sich eine kompakte Baueinheit bildet, welche als Gesamtbauteil in die dafür vorgesehene Ausnehmung 10 eines Chipkartenkörpers 11 eingesetzt werden kann. Die Ausnehmung 10 sowie der Chipkartenkörper 11 sind in der Darstellung der Fig. 4 und 2 schematisch strichpunktiert dargestellt. Bezugszeichenliste 1 Chipmodul
2 Trägerelement
3 Kontaktfläche
4 Ausnehmung
5 Fingerprintsensor
6 Chip
7 Bohrung
8 Bonddraht
9 Vergussmasse
10 Ausnehmung
11 Chipkartenkörper

Claims

1. Chipmodul zum Einbau in eine Chipkarte mit einem plattenförmigen Trägerelement (2), mindestens einem an einer der Flachseiten des Trägerelementes (2) festgelegten, elektronischen IC-Rechen- und Speicherbaustein (Chip) (6) und einem aus mehreren Kontaktflächen (3) bestehenden, an der dem Rechen- und Speicherbaustein (6) abgewandten Flachseite des Trägerelementes (2) angeordneten Kontaktfeld dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) mindestens ein zusätzliches elektronisches Bauteil (5) aufweist.

2. Chipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche elektronische Bauteil (5) ein Display ist, welches in einer Ausnehmung (4) des Trägerelementes (5) angeordnet ist.

3. Chipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche elektronische Bauteil (5) eine Solarzelle ist, welche in einer Aussparung (5) des Trägerelementes (2) angeordnet ist.

4. Chipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Chipmodul mindestens ein von außen sichtbares optisches Signalelement enthält und dass das zusätzliche elektronische Bauteil (5) eine Spannungsquelle ist.

5. Chipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche elektronische Bauteil (5) ein Fingerprintsensor ist, welcher in einer Ausnehmung (4) des Trägerelementes (2) angeordnet ist.

6. Chipmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fingerprintsensor mit einem von außen sichtbaren optischen Signalelement zur Funktionsanzeige gekoppelt ist

7. Chipmodul nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) mittig zwischen den Kontaktflächen (3) des Kontaktfeldes angeordnet ist.

8. Chipmodul nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) seitlich des Kontaktfeldes angeordnet ist.

9. Chipmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Speicher- und Rechenbaustein (6) sowie das zusätzliche elektronische Bauelement (5) von einer Vergussmasse (9) umschlossen ist.