DE10248392A1

DE10248392A1 - Verfahren zur Herstellung eines tragbaren Datenträgers und eines Datenträgerhalbzeugs

Info

Publication number: DE10248392A1
Application number: DE2002148392
Authority: DE
Inventors: Joachim Hoppe; Arno Hohmann
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: DE10248392B4

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Kartenhalbzeugs für kartenförmige Datenträger sieht vor, einen Spritzgußkörper 3 an eine Basisfolie 2 anzuspritzen, wobei die Basisfolie 2 im Spritzgießwerkzeug 5 während des Einspritzvorgangs durch einen an der Basisfolie 2 anliegenden Stempel 9 fixiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kartenförmigen tragbaren Datenträgers, insbesondere einer Chipkarte, und eines dafür geeigneten Halbzeugs sowie ein entsprechendes Halbzeug und einen ein solches Halbzeug enthaltenden Datenträger.

Aus der EP 0 481557 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines kartenförmigen Datenträgers bekannt, bei dem ein Spritzgußkörper an eine graphische Elemente tragende Basisfolie angespritzt wird. Zu diesem Zweck wird die Basisfolie in einen Hohlraum eines Spritzgießwerkzeugs eingebracht und dort mit Hilfe von Unterdruck fixiert. Um im Spritzgüßkörper eine Kavität zum Einsetzen eines Chipmoduls zu schaffen, ragt ein Dorn in den Hoh1-raum des Spritzgießwerkzeugs als Platzhalter für das später in den Spritzgußkörper einzusetzende Chipmodul.

Die Fixierung der Basisfolie in dem Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs mittels Unterdruck ist jedoch unzuverlässig. Es kann während des Einspritzvorgangs zu Verzögen und Deformationen der Basisfolie kommen, die das optische Erscheinungsbild des fertigen Formteils beeinträchtigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines kartenförmigen Datenträgers bzw. eines Datenträgerhalbzeugs und einen entsprechenden Datenträger bzw. ein Datenträgerhalbzeug vorzuschlagen, das es erlaubt, eine zuverlässige Fixierung der Basisfolie im Hohlraum des Spritzgießkörpers und damit ein optimales Erscheinungsbild des fertigen Datenträgers bzw. des dafür verwendeten Datenträgerhalbzeugs zu erzielten.

Diese Aufgabe wird durch die Verfahren zur Herstellung eines kartenförmigen Datenträgers und eines Datenträgerhalbzeugs sowie durch einen entsprechenden Datenträger bzw. ein Datenträgerhalbzeug mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Erfindungsgemäß wird die in den Hohlraum der Spritzgießform eingelegte Basisfolie mittels eines den Hohlraum durchdringenden Stempels gegen die Innenwand der Spritzgießform niedergedrückt. Diese Fixierung zusätzlich zur Unterdruckfixierung erhöht die Zuverlässigkeit der Positionierung der Basisfolie innerhalb der Spritzgießform. Bisweilen kann auf die Unterdruckfixierung auch völlig verzichtet werden, wodurch die Komplexität des Spritzgießwerkzeugs wesentlich verringert werden kann. Auf die Unterdruckfixierung kann beispielsweise verzichtet werden, wenn die Basisfolie zwischen den beiden Formhälften des Spritzgießwerkzeugs festgeklemmt wird.

Der Stempel kann ein unbeweglicher Bestandteil einer der beiden Formhälften des Spritzgießwerkzeugs sein. Die Fixierung durch den Stempel erfolgt dann gleichzeitig mit dem Schließen des Spritzgießwerkzeugs. In diesem Falle ist es sinnvoll, eine Fixierung mittels Unterdruck zumindest solange vorzusehen, bis das Spritzgießwerkzeug geschlossen ist. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Stempel aber beweglich. Dann kann die in das Spritzgießwerkzeug eingebrachte Basisfolie zunächst mittels des beweglichen Stempels gegen die Innenwand der gegenüberliegenden Formhälfte niedergehalten und anschließend die Spritzgießform geschlossen werden. In diesem Falle kann auf eine zusätzliche Unterdruckfixierung verzichtet werden.

Als vorteilhaft bei diesem Verfahren hat sich herausgestellt, daß mittels des Stempels beliebig große und vergleichsweise tiefe Kavitäten für komplexe Bauelemente herstellbar sind. Die nach dem Verfahren hergestellten Kartenhalbzeuge eignen sich in besonderem Maße für Multifurilctionskarten mit diversen integrierten Funktionssystemen, wie beispielsweise Batterie, Solarzelle, Touch-Panel, Biometriesensor, Displayanzeige oder Kombinationsmodulen bestehend aus mehreren solcher Funktionssysteme, zusätzlich zu dem üblichen Kartenchip. Solche komplexen Funktionssysteme erfordern nicht nur großflächige sondern auch vergleichsweise tiefe Kavitäten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind. Die maximale Dicke der Funktionssysteme wird lediglich beschränkt durch die maximale Normdicke einer Karte von bis zu 0,76 mm gemäß ISO 7816 und im übrigen durch die Dicke der Basisfolie, welche die Dünnstwandstärke der Kavität bildet. Damit ist es möglich, auch bei großflächigen Kavitäten Bodenwandstärken im Bereich von 100 um zu realisieren, was mit herkömmlichen Folienlaminat-Technologien oder im Spritzgießverfahren nicht erreicht wurde, ohne dabei die Kartenoberflächen auf der Rückseite der Kavität optisch zu beeinträchtigen.

Mittels des in das Spritzgießwerkzeug integrierten Stempels lassen sich filigrane, komplex strukturierte Kavitäten erzeugen, in die die Furiktionssysteme im späteren Kartenherstellungsprozeß paßgenau eingefügt werden können – je nach Funktionszweck mit definiertem Spiel oder als Klemmsitz oder auch in Kombination mit anderen Funktionssystemen.

Das Verfahren kann in verschiedenen abgewandelten Ausführungsformen durchgeführt werden.

Beispielsweise kann die Innenwandung, gegen die der Stempel die Basisfolie niederhält, im Stempelbereich Oberflächenstrukturen aufweisen, welche sich in die Basisfolie einprägen. Auf diese Weise kann ein Linsenraster in die Basisfolie geprägt werden, um in Kombination mit einem darunter angebrachten Muster einen optisch variablen Effekt zu erzeugen. Aber auch Logos oder andere Zeichen und Muster lassen sich auf diese Weise einprägen. Die Prägung kann dadurch unterstützt werden, daß der betreffende Bereich der Innenwand seinerseits durch einen beweglichen Prägestempel gebildet wird.

Die Innenwand kann im Stempelbereich auch eine Vertiefung besitzen, in welche die Basisfolie mittels des Stempels hineingezogen wird. Auf diese Weise läßt sich eine stegartige Umlaufkontur, ein Wannenprofil oder ein anderes Höhenprofil in der Basisfolie erzeugen. Falls die Basisfolie innerhalb des Stempelbereichs eine Aussparung besitzt, wird lediglich der verbleibende, in den Stempelbereich ragende Teil der Basisfolie mittels des Stempels in die Vertiefung hineingezogen und aufgebördelt, so daß sich ein Kragen ausformt. In diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß die Basisfolie auf ihrer hohlraumseitigen Oberfläche Leiterbahnen mit Kontaktanschlüssen im Bereich des Kragens besitzt, welche durch das Aufbördeln der Basisfolie nach außen umgebogen werden.

Es ist auch möglich, in einem zweiten Schließvorgang des Spritzgießwerkzeugs zwischen die Basisfolie und den Stempel ein Transferprägeband mit leitfähigen Strukturen einzubringen, welche mittels des Stempels auf die Basisfolie übertragen werden, noch während sich das Spritzgußteil in dem Spritzgießwerkzeug befindet. Weiter ist es möglich, leitfähige Strukturen auf eine Oberfläche des fertig gespritzten Halbzeugs aufzubringen. Dazu wird das Spritzgießwerkzeug geöffnet, ein Transferprägeband mit leitfähigen Strukturen eingebracht und mittels eines in das Werkzeug integrierten be weglichen Stempels in einem Prägevorgang vom Transferprägeband auf die Oberfläche des Halbzeugs übertragen. Selbstverständlich lassen sich auch andere Elemente auf diese Weise auf die Oberfläche übertragen.

Das so hergestellte Kartenhalbzeug mit einer oder mehreren Kavitäten kann anschließend mit einem entsprechend hergestellten Kartenhalbzeug oder mit einer einfachen Deckfolie abgedeckt werden, nachdem die elektronischen Bauelemente in die Kavitäten eingesetzt und gegebenenfalls miteinander und/ oder mit in dem Kartenhalbzeug integrierten Leiterbahnstrukturen kontaktiert worden sind. Insbesondere kann eine mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterbahnfolie zwischen zwei erfindungsgemäße Kartenhalbzeuge eingelegt werden.

Zur Verbindung der übereinanderliegenden Schichten mit den in die Kavitäten eingesetzten und kontaktierten elektronischen Bauelementen bzw. mit der dazwischen eingelegten mit elektronischen Bauteilen bestückten Leiterbahnfolie erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mittels einer Transferklebstoffolie. Die Transferklebstoffolie wird in das Spritzgießwerkzeug eingebracht, noch während sich das Spritzgußformteil darin befindet, und die Übertragung des Klebstoffs von der Transferfolie auf die Oberfläche des Spritzgußteils erfolgt, indem das Spritzgießwerkzeug erneut geschlossen wird.

In diesem Zusammenhang ist die Verwendung eines thermoplastischen Heißschmelzklebers mit einer aktivierbaren Vernetzungskomponente von Vorteil, beispielsweise ein Polyurethan-Heißschmelzkleber mit verkapselten Isocyanaten als Vernetzungskomponente. Die Übertragung des Klebstoffs kann dann bei niedrigen Transfertemperaturen erfolgen, bei denen das Material noch rein thermoplastische Eigenschaften besitzt und nicht vernetzt.

Erst im späteren Fügeprozeß des Halbzeugs mit einer Deckfolie oder einem anderen, entsprechend aufgebauten Halbzeug läßt sich bei kurzzeitig hoher Fügetemperatur eine Aktivierung der Vernetzungskomponente und dadurch ein duroplastischer Verbund erzielen.

Die vorgenannte Fügetechnik ist besonders geeignet, die Datenträger in einem kontinuierlichen Verfahren ausgehend vom Spritzgießautomaten „Inline" zu realisieren, um so eine besonders rationelle Gesamtfertigung zu erhalten.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der anhängenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines an eine Basisfolie angespritzten Spritzgußkörpers,
2 einen Querschnitt durch ein Spritzgießwerkzeug mit eingebrachter Basisfolie,
3,4 Querschnitte durch Spritzgießwerkzeuge mit profiliertem Gegenstempel,
5 einen Querschnitt durch ein Spritzgießwerkzeug mit Kavität zum Tiefziehen der Basisfolie,
6a, 6b ein Spritzgießwerkzeug mit eingebrachter Basisfolie mit Loch und Leiterbahnen vor und nach dem Tiefziehen,
7a, 7b einen Querschnitt durch eine Basisfolie,
8 einen Querschnitt durch ein Kartenhalbzeug,
9 einen Querschnitt durch ein Kartenhalbzeug gemäß einer komplexen Ausführungsform,
10 eine Aufsicht auf ein Kartenhalbzeug mit im Fertigformat angespritztem Spritzgußkörper,
11 eine Aufsicht auf ein Kartenhalbzeug mit angespritztem Spritzgußkörper mit Überstand,
12 eine Aufsicht auf eine Basisfolie mit mehreren angespritzten Spritzgußkörpern als Mehrnutzen-Halbzeug,
13 eine Aufsicht auf eine Basisfolie mit mehreren angespritzten Spritzgußkörpern als Endloshalbzeug,
14 einen Querschnitt durch ein zum Transferprägen eingerichtetes Spritzgießwerkzeug,
15a,15b den Ablauf eines Transferprägevorgangs,
16A bis 16E Varianten zum Herstellen eines tragbaren Datenträgers unter Verwendung eines Kartenhalbzeugs, und
17 einen Inline-Herstellungsprozeß zur Herstellung tragbarer Datenträger.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kartenhalbzeugs 1, das eine Basisfolie 2 mit angespritztem Spritzgußkörper 3 aufweist. In dem Spritzgußkörper 3 sind Ausnehmungen 4 vorgesehen, die sich durch den Spritzgußkörper 3 hindurch bis zur Basisfolie 2 erstrecken. In diese Ausnehmungen 4 werden im Laufe des weiteren Herstellungsverfahrens zu vollständigen tragbaren Datenträgern elektronische Bauelemente eingefügt. Die Ausnehmungen 4 sind je nach Funktionszweck so dimensioniert, daß das Einsetzen der elektronischen Bauelemente mit definiertem Spielraum oder im Klemmsitz möglich ist. Ferner ist es denkbar, die elektronischen Bauelemente in die Ausnehmungen 4 einzukleben oder auf sonstige Weise in den Ausnehmungen 4 anzuordnen. In dem Spritzgußkörper 3 können auch die notwendigen Strukturen für Zuleitungen und Kontaktierungsstellen erzeugt werden, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Das in 1 dargestellte Kartenhalbzeug 1 läßt sich mit dem in 2 dargestellten Spritzgießwerkzeug 5 anfertigen. Das Spritzgießwerkzeug 5 verfügt über zwei Formhälften 6, 7, von denen die obere Formhälfte 7 zum Schließen des Spritzgießwerkzeugs 5 in Richtung des Pfeils 10 beweglich ist. In den durch die beiden Formhälften 6, 7 gebildeten Hohlraum 8 ragt ein Stempel 9 hinein. Eine Basisfolie 2 wird zwischen die beiden Formhälften 6, 7 so eingelegt, daß sie beim Schließen des Spritzgießwerkzeugs 5 zwischen den Formhälften 6, 7 eingeklemmt wird und flach an der Innenwand der unteren Formhälfte 6 anliegt. Das Andrücken der Basisfolie 2 an die Innenwand der Formhälfte 6 wird durch den Stempel 9, der auf der Basisfolie 2 aufliegt, unterstützt. Durch den Stempel 9 wird die Basisfolie 2 innerhalb des Hohlraums 8 während des Spritzgießvorgangs fixiert, so daß keinerlei Verzöge oder Deformationen der Basisfolie in diesem Bereich auftreten können. Die Spritzgußmasse wird dann durch den Angußkana111 in den Hohlraum 8 eingespritzt.
Der Stempel 9 ist in 2 als von der oberen Formhälfte getrenntes Bauteil dargestellt, welches unabhängig von der oberen Formhälfte bewegbar ist. Diese separate Beweglichkeit des Stempels 9 ist nicht zwingend notwendig, jedoch sinnvoll zur Vorfixierung der Basisfolie 2 innerhalb des Hohlraums 8, bevor das Spritzgießwerkzeug 5 geschlossen wird.
Das Spritzgießwerkzeug 5 gemäß 2 kann auf verschiedene Weise adaptiert werden. So zeigt 3 ein Ausführungsbeispiel, in dem die Innenfläche der Formhälfte 6, gegen den der hier von unten eingefahrene Stempel 9 die Basisfolie 2 andrückt, eine Reliefoberfläche besitzt, welche dazu dient, eine Strukturprägung 13 in Form eines Linsenrasters in die Oberfläche der Basisfolie 2 einzuprägen. Der betreffende Bereich der Innenwand der Formhälfte 6 ist seinerseits als eine Art Gegenstempel oder Prägestempel 12 ausgeführt. Damit ist es möglich, den zum Prägen der Basisfolie 2 notwendigen zusätzlichen Druck auf die Basisfolie 2 aufzubringen. Auch ein Logo oder andere Prägestrukturen können auf diese Weise in die Basisfolie 2 eingeprägt werden. Die Strukturprägung 131iegt nach Fertigstellung der Karte . auf der Kartenaußenseite.
In 4 ist eine andere Ausführungsvariante des Spritzgießwerkzeugs 5 dargestellt. Die Oberfläche des Stempels 9, mit der der Stempel 9 auf der Basisfolie 2 aufliegt, weist hier eine Höhenprofilierung auf, beispielsweise eine umlaufende Kontur 14. Die Innenwandung besitzt eine entsprechende Vertiefung in Form einer umlaufenden Nut 15, in welche die Basisfolie 2 beim Absenken des Stempels 9 hineingezogen wird. Auf diese Weise läßt sich die Basisfolie 2 gleichzeitig tiefziehen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel zum Tiefziehen der Basisfolie 2 ist in 5 dargestellt. Dabei bildet die Vertiefung 16 ein Wannenprofil 17 zur Aufnahme des in diesem Fall unprofilierten Endes des Stempels 9.
Mit einem entsprechend der 5 ausgebildeten Spritzgießwerkzeug 5 lassen sich auch Aufbördelungen an einer vorgestanzten Basisfolie 2 herstellen. Dies wird anhand der 6a und 6b erläutert. Zunächst wird in das Spritzgießwerkzeug 5 zwischen die Formhälften 6, 7 eine Basisfolie 2 mit einer Aussparung so eingelegt, daß die Aussparung der Basisfolie 2 über der. Vertiefung 16 liegt. Durch Absenken des Stempels 9 wird die Basisfolie 2 mit ihrem über die Vertiefung 16 hinausragenden Teil hineingezogen. Dabei werden gleichzeitig die auf der Oberfläche der Basisfolie 2 befindlichen Leiterbahnen 18 umgebogen. Beim anschließenden Einspritzen von Spritzgußmaterial in den Hohlraum 8 werden Teilbereiche der Leiterbahnen 18 durch die Gegenwart des Stempels 9 freigehalten. Diese Teilbereiche der Leiterbahnen 18 dienen bei der weiteren Kartenfertigung als Anschlusskontakte für elektronische Bauelemente.
Die Basisfolie 2 kann aus transparentem oder opakem Kartenmaterial bestehen, beispielsweise aus den typischen Kartenmaterialien PVC, ABS oder PET, die sich problemlos im Laminierverfahren miteinander verbiriden lassen und aufgrund ihrer thermoplastischen Eigenschaften zum Anspritzen von Kunststoffmaterial geeignet sind. Daneben kommen auch duroplastische Leiterbahnfolien in Frage. Die Folien können mit graphischen Aufdrucken oder, wie erläutert, mit Leiterbahnstrukturen und anderen Applikationen versehen sein. Außerdem kann die Basisfolie in verschiedener Weise vorkonfektioniert sein, beispielsweise Prägungen, Ausstanzungen oder Leiterbahn-Aufprägungen besitzen. In 7a ist beispielsweise eine Basisfolie 2 mit einer Ausstanzung 20 dargestellt, die einseitig mit über die Ausstanzung 20 ragenden Leiterbahnen 19 ausgerüstet ist. Die freien Enden der Leiterbahnen 19 können entweder durch den Stempel 9, wie in Bezug auf 6a, 6b beschrieben, oder nach dem SpritzgießProzeß in einem separaten Arbeitsschritt nach außen umgeformt werden, um auf diese Weise äußere Kontaktflächen zu schaffen, wie in 7b gezeigt.
In 8 ist ein fertiges und auf Format gestanztes Kartenhalbzeug 1 dargestellt, wie es mit einem Spritzgießwerkzeug gemäß 2 herstellbar ist. Man erkennt die großflächige Ausnehmung 4 im Spritzgußkörper 3, die nach außen nur durch die dünne Basisfolie 2 begrenzt ist.
9 zeigt ein komplexeres Kartenhalbzeug 1 mit einer Basisfolie 2, die von vornherein mit Leiterbahnen 19, 21 und einer Ausstanzung 20 vorkonfektioniert wurde, bevor sie in das Spritzgießwerkzeug eingebracht wurde. Mittels eines ersten, gestuften Stempels wurde in der Basisfolie 2 ein Wannenprofi122 ausgebildet, um die abgestufte Ausnehmung 4 zu erzeugen. Mittels eines weiteren Stempels wurde die Ausstanzung 20 und die darüber ragenden Enden der Leiterbahnen 19 von Vergußmaterial freigehalten. Weitere Leiterbahnen 24 wurden anschließend, wie nachfolgend beschrieben, auf die Oberfläche 23 des Spritzgußkörpers 3 aufgebracht,
10 zeigt eine Aufsicht auf das Kartenhalbzeug 1, nachdem es der Spritzgießform entnommen wurde. Die Außenkontur des Spritzgußkörpers 3 entspricht Kartennormmaßen, beispielsweise nach ISO 7816. Um einen normgerechten Kartenkörper zu erhalten, genügt es daher bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Basisfolie 2 des Kartenhalbzeugs 1 entlang dem Spritzgußkörper 3 abzutrennen. Stattdessen kann der Spritzgußkörper 3 zunächst auch mit größeren Abmessungen gefertigt werden, wie in 11 dargestellt. Um einen den Normmaßen entsprechenden Kar tenkörper zu erhalten, wird das in 11 dargestellte Kartenhalbzeug 1 entlang einer Stanzkontur 25 ausgestanzt. Dadurch ergibt sich ein glatter Übergang der Seitenkanten zwischen dem Spritzgußkörper 3 und der Basisfolie 2.
Bei den in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispielen wurde die Basisfolie 2 als Einzelnutzen in das Spritzgießwerkzeug 5 eingeführt. Zur Handhabung der Kartenhalbzeuge 1 im Einzelnutzen-Format sind in der Basisfolie 2 jeweils zwei Löcher 26 vorgesehen.
Daneben ist es möglich, die Basisfolie 2 als Mehrnutzen-Bogenformat mit einer Mehrzahl von Spritzgußkörpern 3 zu versehen. In 12 ist eine Aufsicht auf eine im Mehrnutzen-Bogenformat in den Spritzgießvorgang eingeführte Basisfolie 2 dargestellt, wobei die für die Spritzgußkörper 3 vorgesehenen Bereiche durch Strich-Punkt-Linien angedeutet sind. Auch der Einsatz einer Basisfolie 2 als Endlosfolie ist möglich, wie in 13 dargestellt. In diesem Falle wird die Basisfolie 2 von einer Rolle abgewickelt.
In den beiden in 10 und 11 dargestellten Fällen kann die Basisfolie sogenannte Klappbögen bilden, die aus passergenauen Seitenpaaren bestehen. Dies bietet den Vorteil, daß sich Kartenvorderseiten 27 und Kartenrückseiten 28, wie in 13 gezeigt, in einem Spritzgußprozeß herstellen lassen und nur noch aufeinander geklappt zu werden brauchen, um eine fertige Karte zu bilden, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.
14 zeigt einen Querschnitt durch ein Spritzgießwerkzeug 29 zur Herstellung eines komplexeren Kartenhalbzeugs. In diesem Falle werden Leiterbahnstrukturen 31, 24 von einem Transfer-Prägeband 30 auf die Basisfolie 2 und auf den Spritzgußkörper 3 übertragen. Dazu wird zunächst der Spritz- Bußkörper 3 an die Basisfolie 2 bei abgesenktem Stempel 9 gespritzt. Anschließend wird der Stempel 9 aus dem Spritzgußkörper 3 herausgefahren, und auch ein zweiter Stempel 32, der zunächst einen Teil der Innenwand der oberen Formhälfte 7 bildete, wird zurückgefahren. Zwischen die zurückgefahrenen Stempel 9 und 32 wird nun das Transfer-Prägeband 30 mit den Leiterbahnstrukturen 24, 31 eingeführt. Durch nachfolgendes Absenken werden die Leiterbahnenstrukturen 24, 31 schließlich einerseits auf die Basisfolie 2 und andererseits auf die Oberfläche des Spritzgußkörpers 3 übertragen.
15a,15b zeigen eine Variante zur Herstellung eines Kartenhalbzeugs. Die Basisfolie 2 wird hier nicht zwischen den oberen und unteren Formhälften 6, 7 festgeklemmt sondern lediglich in den Hohlraum 8 eingelegt. Zunächst dienen Saugkanäle 34 zum Ansaugen der Basisfolie 2 an die Innenwand der unteren Formhälfte 6. Dann wird das Spritzgießwerkzeug durch Absenken der beweglichen oberen Formhälfte 7 geschlossen und die Spritzgußfolie 2 durch weiteres Absenken des innerhalb der oberen Formhälfte 7 beweglich gelagerten Stempels 9 auf die Basisfolie 2 zusätzlich fixiert, um Verzüge oder Deformationen im Bereich der mittels dem Stempel 9 zu erzeugenden Kavität während des Spritzgießvorgangs zu verhindern. Das Spritzgußmaterial wird schließlich durch die Angußkanäle 11 in den Hohlraum 8 an die Basisfolie 2 angespritzt, um den Spritzgußkörper 3 zu bilden.
Anschließend wird die obere Formhälfte 7 des Spritzgießwerkzeugs 33 geöffnet, um ein Transferprägeband mit Leiterbahnstrukturen 35 zwischen die beiden Formhälften 6, 7 einführen und auf die vorbeschriebene Weise Leiterbahnen von dem Transfer-Prägeband auf die Oberfläche des Spritzgußkörpers 3 übertragen zu können.
Je nach Ausführung und Kombination von Basisfolie 2 und daran angespritztem Spritzgußkörper 3 können unterschiedlichste Kartenaufbauten hergestellt werden. Verschiedene Varianten sind in den 16A bis 16E im Querschnitt und im noch nicht zusammengefügten Zustand schematisch gezeigt.
Das in 16A dargestellte Ausführungsbeispiel einer Karte 36 setzt sich aus zwei Kartenhalbzeugen 1 zusammen, wobei entlang einer Fügeebene 37 eine mit elektronischen Bauteilen 39 bestückte Leiterbahnfolie 38 eingesetzt wird.
Auch das in 16B dargestellte Ausführungsbeispiel der Karte 36 setzt sich aus zwei Kartenhalbzeugen 1 zusammen. In diesem Fall befinden sich die elektronischen Bauelemente 39 jedoch nicht auf einer Leiterbahnfolie 38, sondern sind an Leiterbahnen 24 auf der Oberfläche des unteren Spritzgußkörpers 3 angeschlossen, beispielsweise mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers. Dabei können auch mehrere elektronische Bauelemente auf einer Leiterplatte 40 zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein..
Bei dem in 16C dargestellten Ausführungsbeispiel der Karte 36 sind die elektronischen Bauelemente 39 an Kontakte 31 angeschlossen, mit denen die Basisfolie 2 vorkonfektioniert war, bevor der Spritzgußkörper 3 an die Basisfolie 2 angespritzt wurde.
Anstatt die Karte 36 aus zwei Kartenhalbzeugen 1 zusammenzusetzen, kann sie auch aus einem Kartenhalbzeug 1 und einer Deckfolie 41 hergestellt werden, wie in 16D gezeigt ist. Im übrigen unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach 16D nicht von dem Ausführungsbeispiel gemäß 16C.
Es besteht auch die Möglichkeit, wie in 16E gezeigt, die elektronischen Bauelemente 39 an Leiterbahnen 42 der Abdeckfolie 41 anzuschließen und die Abdeckfolie 41 mit den daran angeschlossenen Bauelementen 39 paßgenau auf das Kartenhalbzeug aufzusetzen.
Die Kartenhalbzeuge 1 können auf verschiedene Weise zu Karten 36 verarbeitet werden.
Zum einen können die Kartenhalbzeuge 1 zunächst positioniert und die elektronischen Bauelemente 39 in die Kartenhalbzeuge 1 eingebracht und kontaktiert werden. Nach dem Zusammenfügen der Kartenhalbzeuge 1 oder nach dem Abdecken des einzelnen Kartenhalbzeugs 1 mit einer Abdeckfolie 41 erfolgt gegebenenfalls ein Stanzvorgang, durch den die fertige Karte 36 auf Normgröße gebracht wird.
Daneben ist es möglich, die Herstellung der Karten 36 in einer kontinuierlichen Produktionslinie „inline" zu organisieren. Ein Beispiel für eine derartige Produktionslinie ist in 17 schematisch dargestellt. Die Produktionslinie 43 geht von einem Spritzgießautomaten 44 aus, durch das Spritzgießwerkzeug 5 angedeutet ist. Das abgebildete Spritzgießwerkzeug 5 weist passergenaue Seitenpaare 45 zur Herstellung von Vorder- und Rückseiten der zu fertigenden Karte 36 auf. Die vom Spritzgießautomaten 44 erzeugten Kartenhalbzeuge 1 werden mit Hilfe einer geeigneten, nicht dargestellten Handhabungsvorrichtung in einem Transfervorgang 46 in ein Werkstückträgersystem 47 überführt. Das Werkstückträgersystem 47 transportiert die Kartenhalbzeuge 1 in einen Bestückungsautomaten 48. Dort werden die Kartenhalbzeuge 1 mit den elektronischen Bauelementen 39 bestückt. In einem daran anschließenden Klebstoffautomaten 49 wird der zum Zusammenfügen der Kartenhalbzeuge 1 erforderliche Klebstoff 50 zumindest auf eines der jeweils passergenauen Seitenpaare 45 aufgebracht. Anschließend werden die Kartenhalbzeuge 1 in einer Fügevorrichtung 51 zusammengefügt, beispielsweise zusammengeklappt. In einer Stanzvorrichtung 42 werden die zusammengefügten Kartenhalbzeuge 1 zur Erzeugung der fertigen Karte 36 auf Normmaß gestanzt.
Die Station des Klebstoffautomaten 49 kann entfallen, wenn bereits innerhalb des Spritzgießvorgangs ein Klebstoffsystem auf eines der Kartenhalbzeuge appliziert und das so vorbereitete Kartenhalbzeug dem nachfolgenden Fügevorgang zugeführt wird. Das Aufbringen des Klebstoffs im SpritzgießProzeß kann dadurch erfolgen, daß nach dem SpritzgießProzeß das Spritzgießwerkzeug geöffnet, eine Transferklebstofffolie eingeführt und der Transfer-Prozeß durch einen zweiten Schließvorgang des Spritzgießwerkzeugs durchgeführt wird. Als Klebstoffsystem kann vorteilhaft ein Polyurethan-Heißschmelzkleber mit verkapselten Isocyanaten als Vernetzungskomponente zum Einsatz kommen. Dieses System behält bei niedrigen Transfertemperaturen seinen thermoplastischen Zustand bei und geht erst im späteren Fügevorgang bei einer kurzzeitig höheren Fügetemperatur einen duroplastischen Verbund ein.

1: Kartenhalbzeug
2: Basisfolie
3: Spritzgußkörper
4: Ausnehmung
5: Spritzgießwerkzeug
6: Formhälfte
7: bewegliche Formhälfte
8: Hohlraum
9: Stempel
10: Bewegungsrichtung
11: Angußkanal
12: Prägestempel
13: Strukturprägung
14: Höhenprofil
15: Vertiefung, Nut
16: Vertiefung
17: Wannenprofil
18: Leiterbahn
19: Leiterbahn
20: Ausstanzung
21: Leiterbahn
22: Wannenprofil
23: Oberfläche
24: Leiterbahn
25: Stanzkontur
26: Loch
27: Kartenvorderseite
28: Kartenrückseite
29: Spritzgießwerkzeug
30: Transfer-Prägeband
31: Leiterbahn
32: Stempel
33: Spritzgießwerkzeug
34: Saugkanal
35: Leiterbahnstruktur
36: Karte
37: Fügeebene
38: Leiterbahnfolie
39: elektronisches Bauelement
40: Leiterplatte
41: Abdeckfolie
42: Leiterbahn
43: Produktionslinie
44: Spritzgießautomat
45: Seitenpaare
46: Transfervorgang
47: Werkstückträgersystem
48: Bestückungsautomat
49: Klebstoffautomat
50: Klebstoff
51: Fügevorrichtung
52: Stanzvorrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kartenhalbzeugs (1) für einen oder mehrere tragbare Datenträger (36) mit einer Aussparung (4) zur Aufnahme eines Bauelements (39), umfassend die Schritte: – Einbringen einer Basisfolie (2) in den Hohlraum (8) eines Spritzgießwerkzeugs (5; 33), – Schließen des Spritzgießwerkzeugs derart, daß die Basisfolie (2) zur Bildung einer Aussparung (4) von einem den Hohlraum (8) durchdringenden Stempel (9) gegen eine Innenwand des Spritzgießwerkzeugs (5; 33) niedergehalten wird, – Einspritzen von Spritzgießmaterial in den Hohlraum (8) bei gegen die Innenwand niedergehaltener Basisfolie (2), und – Aushärtenlassen des in den Hohlraum (8) eingespritzten Spritzgießmaterials zu einem Spritzgußkörper (3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und Breite des Hohlraums (8) mindestens der Länge und Breite einer Chipkarte nach ISO 7816 und die Höhe des Hohlraums (8) maximal der Dicke einer Chipkarte nach ISO 7816 entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (9) beweglich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Innenwand, gegen den der Stempel (9) die Basisfolie (2) niederhält, Oberflächenstrukturen aufweist, welche in die Basisfolie (2) geprägt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Oberflächenstrukturen ein Linsenraster in die Basisfolie (2) geprägt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand in dem Bereich, gegen den der Stempel (9) die Basisfolie (2) niederhält, eine Vertiefung (15;16) besitzt, in welche die Basisfolie (2) mittels des Stempels (9) hineingezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Stempels (9), mittels der die Basisfolie (2) gegen die Innenwand niedergehalten wird, ein Höhenprofil aufweist, welches in die Basisfolie (2) geprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Basisfolie (2) eine Folie verwendet wird, die im Bereich des Stempels (9) eine Aussparung besitzt, und daß diese Aussparung beim Hineinziehen der Basisfolie (2) in die Vertiefung (16) mittels des Stempels (9) aufgebördelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie (2) an die Aussparung (16) angrenzende Leiterbahnen (18) besitzt und daß die Leiterbahnen (18) beim Hineinziehen der Basisfolie (2) in die Vertiefung (16) mittels des Stempels (9) umgebogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Basisfolie (2) und den Stempel (9) ein Transferprägeband (30) mit leitfähigen Strukturen (31; 35) eingebracht wird, welche mittels des Stempels (9) auf die Basisfolie (2) übertragen werden, noch während sich die Basisfolie (2) mit dem Spritzgußkörper (3) in dem Spritzgießwerkzeug (33) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Oberfläche (23) des Spritzgußkörpers (3) von einem Transferprägeband (30) leitfähige Strukturen (24) übertragen werden, noch während sich der Spritzgußkörper (3) in dem Spritzgießwerkzeug (33) befindet.
Verfahren zum Herstellen eines tragbaren Datenträgers (36) umfassend die Schritte: – Herstellen eines Kartenhalbzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, – Entfernen des Stempels (9) aus dem Spritzgußkörper (3), so daß eine Aussparung (4) verbleibt, und – Einsetzen mindestens eines elektronischen Bauelements (39) in die Aussparung (4).
Verfahreh nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf die der Basisfolie (2) gegenüberliegende Oberfläche des Spritzgußkörpers (3) ein Decksubstrat (1; 41) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Decksubstrat ein Kartenhalbzeug (1) verwendet wird, welches nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 herstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Decksubstrat eine Abdeckfolie (41) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Kartenhalbzeug (1) und das Decksubstrat (1; 41) eine mit dem elektronischen Bauelement (9) bestückte Leiterbahnfolie (39) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement (39) an auf dem Spritzgußkörper (3) ausgebildeten leitfähigen Strukturen (24) angeschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement (39) an am Grund der Aussparung (4) ausgebildeten leitfähigen Strukturen (31) angeschlossen wird, welche zwischen der Basisfolie (2) und dem daran angrenzenden Spritzgußkörper (3) verlaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement (39) an an dem Decksubstrat (41) ausgebildeten leitfähigen Strukturen (42) angeschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transferklebstofffolie in das Spritzgießwerkzeug eingebracht wird, noch während sich der Spritzgußkörper (3) darin befindet, und daß eine Übertragung von Klebstoff von der Transferfolie auf den Spritzgußkörper (3) erfolgt, indem das Spritzgießwerkzeug (33) erneut geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein thermoplastischer Kleber mit duroplastischer Vernetzungskomponente verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kleber ein Polyurethan-Heißschmelzkleber mit verkapselten Isocyanaten als Vernetzungskomponente gewählt wird.
Kartenhalbzeug (1) zur Herstellung eines oder mehrerer Datenträger (36) umfassend eine Basisfolie (2) mit an die Basisfolie (2) angespritztem Spritzgußkörper (3), in dem mindestens eine Aussparung (4) zur Aufnahme eines oder mehrerer Bauelemente (39) ausgebildet ist, wobei die Aussparung (4) einseitig durch die Basisfolie (2) begrenzt ist.
Kartenhalbzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie (2) in dem der Aussparung (4) gegenüberliegenden Oberflächenbereich geprägt ist.
Kartenhalbzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägung ein Linsenraster bildet.
Kartenhalbzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie (2) im Bereich der Aussparung (4) tiefgezogen ist.
Kartenhalbzeug nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie (2) im tiefgezogenen Bereich in Tiefziehrichtung umgebogenen Leiterbahnen (18) besitzt.
Kartenhalbzeug nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie (2) im Bereich der Aussparung (4) eine Ausstanzung besitzt.
Kartenhalbzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basisfolie (2) und dem Spritzgußkörper (3) leitfähige Strukturen (18; 31) vorhanden sind, die sich bis in die Aussparung (4) erstrecken.
Kartenhalbzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der Basisfolie (2) abgewandten Oberfläche des Spritzgußkörpers (3) leitfähige Strukturen (24) aufgeprägt sind.
Kartenhalbzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Kartenhalbzeug ein Einzelnutzen, Mehrfachnutzen oder Endlosnutzen ist.
Kartenhalbzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß Vorder- und Rückseite eines aus dem Kartenhalbzeug herzustellenden Datenträgers (36) nebeneinander auf der Basisfolie (2) so ausgebildet sind, daß der Datenträger durch einen Klappvorgang des Kartenhalbzeugs zusammengefügt werden kann.
Datenträger umfassend mindestens ein Kartenhalbzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 32 und mindestens ein in die Aussparung (4) eingesetztes elektronisches Bauteil (39).
Datenträger nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß auf die der Basisfolie (2) gegenüberliegende Oberfläche des Spritzgußkörpers (3) ein Decksubstrat (1; 41) aufgebracht ist.
Datenträger nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Decksubstrat ein Kartenhalbzeug (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 32 ist.
Datenträger nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Decksubstrat eine Abdeckfolie (41) ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kartenhalbzeug (1) und dem Decksubstrat (3; 41) eine mit dem elektronischen Bauelement (39) bestückte Leiterbahnfolie (38) liegt.
Datenträger nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement (39) an auf dem Spritzgußkörper (3) ausgebildeten leitfähigen Strukturen (24) angeschlossen ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement (39) an am Grund der Aussparung (4) ausgebildeten leitfähigen Strukturen (31) angeschlossen ist, welche zwischen der Basisfolie (2) und dem daran angrenzenden Spritzgußkörper (3) verlaufen.
Datenträger nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauelement (39) an auf dem Decksubstrat (41) ausgebildeten leitfähigen Strukturen (42) angeschlossen ist.