DE19600388A1

DE19600388A1 - Smart card with electrically conducting contact pads

Info

Publication number: DE19600388A1
Application number: DE19600388A
Authority: DE
Inventors: Rainer Blome
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: DE19600388C2

Abstract

The smart card has an embedded processor that is communicated with via a number of contact pads formed on the surface. The contact material is supplied on a strip carrier (3) that is fed between reels and a press tool with a profiled surface (2) brings the strip and card into contact. A combination of heat and pressure transfers the contact material onto the card. The contact material can be a combination of copper, nickel and palladium layers.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kontaktbehaftete Chipkarte. Eine solche Chipkarte weist elektrisch leitfähige Kontaktflächen auf, die mit entsprechenden Anschlußpunkten des IC-Bausteines (Chip) elektrisch leitend verbunden sind. Über diese Kontaktflächen wird die Kommunikation des IC-Bausteines mit entsprechenden Geräten (Chipkartenterminal) ermöglicht. Herkömmliche kontaktbehaftete Chipkarten enthalten ein Trägerelement für den IC-Baustein, ein sogenanntes Chipmodul, auf dem die elektrisch leitfähigen Kontaktflächen und der Chip angeordnet sind. Dieses Chipmodul ist im Fertigungsprozeß einer Chipkarte ein separates Bauteil, das in einer vorgefertigten Aussparung des Chipkartenkörpers eingesetzt (implantiert) wird. Eine Chipkarte mit einem derartigen Chipmodul ist relativ kostenintensiv in der Herstellung, was, da es sich bei Chipkarten um ein Massenprodukt handelt, besonders problematisch ist.The invention relates to a contact-type chip card. Such a chip card has electrically conductive Contact areas that with corresponding connection points of the IC components (chip) are electrically connected. over these contact areas become the communication of the IC chip with appropriate devices (chip card terminal). Conventional contact-type chip cards contain one Carrier element for the IC module, a so-called chip module, on which the electrically conductive contact surfaces and the chip are arranged. This chip module is one in the manufacturing process Chip card is a separate component that comes in a prefabricated Recess of the chip card body is inserted (implanted). A chip card with such a chip module is relative costly to manufacture what because it is Chip cards is a mass product, especially is problematic.

Aus der EP 0 627 707 ist eine kontaktbehaftete Chipkarte bekannt, bei der die elektrisch leitfähigen Kontaktflächen auf eine mit dem Chip verbundene Klebeschicht im Sieb- oder Schablonendruck aufgebracht wird. Die Herstellung einer derartigen Chipkarte erfordert nicht mehr das relativ teuere Chipmodul, das als separates Bauteil sowohl den Chip als auch die Kontaktflächen enthält. Problematisch hierbei ist jedoch die Abriebfestigkeit der Kontaktflächen, die chemische Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen und der Kontaktwiderstand zu entsprechenden Kontakten in einem Chipkartenterminal.EP 0 627 707 describes a chip card with contacts known in which the electrically conductive contact surfaces an adhesive layer connected to the chip in the screen or Stencil printing is applied. The making of a Such a chip card no longer requires the relatively expensive one Chip module, which as a separate component, both the chip and contains the contact areas. However, this is problematic the abrasion resistance of the contact surfaces, the chemical Resistance to external influences and the Contact resistance to corresponding contacts in one Chip card terminal.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kostengünstig herzustellende kontaktbehaftete Chipkarte zu schaffen, die einen sicheren und zuverlässigen Betrieb dauerhaft gewährleistet.The object of the invention is therefore an inexpensive to create contact-based chip card that safe and reliable operation permanently guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die sich daran anschließenden Unteransprüche enthalten vorteilhafte und förderliche Ausgestaltungen der Erfindung.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. The subsequent ones Sub-claims contain advantageous and beneficial Embodiments of the invention.

An Hand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.On the basis of the accompanying drawings, the invention is intended are explained in more detail below.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den Teilbereich der Chipkarte (1), der den IC-Baustein/Chip (12) und die Kontaktflächen (11) enthält. Diese metallischen Kontaktflächen (11) sind erfindungsgemäß im Transferverfahren mittels eines Stempels (2) unter dem Einfluß von Druck und Wärme von einer Trägerfolie (3) abgelöst und auf die Kartenoberfläche unlösbar aufgebracht worden - vgl. Fig. 3. Fig. 1 shows a plan view of the portion of the chip card ( 1 ) which contains the IC chip / chip ( 12 ) and the contact surfaces ( 11 ). According to the invention, these metallic contact surfaces ( 11 ) have been detached from a carrier film ( 3 ) in the transfer process by means of a stamp ( 2 ) under the influence of pressure and heat and applied to the card surface in an inseparable manner - cf. Fig. 3.

Diese Kontaktflächen besitzen gegenüber den in der EP 0 627 707 beschriebenen, im Sieb- oder Schablonendruck aufgebrachten Kontaktflächen eine höhere Abriebfestigkeit und eine bessere chemische Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Außerdem sind die Kontaktwiderstände zu entsprechenden Kontaktstiften im Chipkartenterminal geringer.These contact surfaces are compared to those in EP 0 627 707 described, applied in screen or stencil printing Contact surfaces have a higher abrasion resistance and a better one chemical resistance to environmental influences. Furthermore are the contact resistances to the corresponding contact pins in the Chip card terminal lower.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die die Kontaktflächen (11) bildende und im Transferverfahren abzulösende Metallschicht aus einer oder mehreren Metall schichten bestehen kann. Eine mehrschichtige Kontaktfläche (11) kann z. B. von einem Mehrschichtaufbau bestehend aus einer Kupfer-, einer Nickel- und/oder einer Palladiumschicht gebildet sein. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß unter den Kontaktflächen (11) auf der Kartenoberfläche eine im Sieb- oder Schablonendruck aufgebrachte, elektrisch leitfähige Grundschicht (15) aufgebracht ist, wobei die eigentlichen Kontaktflächen (11) auf der Grundschicht (15) im Transferverfahren aufgebracht sind. Die im Transferverfahren aufgebrachten Kontaktflächen (11) weisen dabei eine höhere Abriebfestigkeit, eine bessere chemische Beständigkeit und einen besseren Kontaktwiderstand als die Grundschicht (15) auf - vgl. Fig. 2.According to the invention, it is provided that the metal layer forming the contact surfaces ( 11 ) and to be removed in the transfer process can consist of one or more metal layers. A multilayer contact surface ( 11 ) z. B. from a multilayer structure consisting of a copper, a nickel and / or a palladium layer. In a further embodiment of the invention, it is provided that an electrically conductive base layer ( 15 ) applied by screen or stencil printing is applied under the contact surfaces ( 11 ) on the card surface, the actual contact surfaces ( 11 ) on the base layer ( 15 ) are applied in the transfer process. The contact surfaces ( 11 ) applied in the transfer process have a higher abrasion resistance, a better chemical resistance and a better contact resistance than the base layer ( 15 ) - cf. Fig. 2.

Die Struktur des im Transferverfahrens verwendeten Stempels (2) ist der Struktur der auf zubringenden Kontaktflächen (11) entsprechend ausgebildet - siehe Fig. 4, 5 und 6. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Stempel (2) ist zusätzlich ein Stempel (2′) zum Einprägen einer Aussparung (10A, Kavität) für den Chip (12) integriert. Alternativ dazu ist es vorgesehen, einen Stempel (2) mit einer planaren Stempelfläche (nicht dargestellt) zu verwenden, wobei die abzulösende/aufzubringende Metallschicht entsprechend der Struktur der Kontaktflächen vorstrukturiert ist.The structure of the stamp ( 2 ) used in the transfer process is designed corresponding to the structure of the contact surfaces ( 11 ) to be applied - see FIGS. 4, 5 and 6. In the stamp ( 2 ) shown in FIG. 6, there is also a stamp ( 2 ′ ) for embossing a recess ( 10 A, cavity) for the chip ( 12 ). Alternatively, it is provided to use a stamp ( 2 ) with a planar stamp surface (not shown), the metal layer to be detached / to be applied being pre-structured in accordance with the structure of the contact surfaces.

Für einen zusätzlichen Schutz des IC-Bausteines (12) und der Kontaktflächen (11) ist - wie in Fig. 1 gezeigt - über dem IC-Baustein (12) und über einem Teilbereich der Kontaktflächen (11) eine nichtleitende Schutzschicht (14) aufgebracht. Die in Fig. 2 gezeigte Schutzschicht (14) erstreckt sich über einen größeren Bereich, wobei in der Schutzschicht (14) mindestens Normkontaktflächen ausgespart sind.For additional protection of the IC module ( 12 ) and the contact surfaces ( 11 ) - as shown in FIG. 1 - a non-conductive protective layer ( 14 ) is applied over the IC module ( 12 ) and over a portion of the contact surfaces ( 11 ) . The protective layer ( 14 ) shown in FIG. 2 extends over a larger area, at least standard contact surfaces being left out in the protective layer ( 14 ).

In den Fig. 7, 8 und 9 sind Schnitte durch verschieden ausgebildete Chipkarten (1), welche jeweils die erfindungsgemäß aufgebrachten Kontaktflächen (11) aufweisen, gezeigt. Um eine gute Haftung sich zwischen den metallischen Kontaktflächen (11) und der Kartenoberfläche zu bewirken, ist in vorteilhafter Weise eine dünne Klebeschicht (11A) als Haftvermittler angeordnet. Außerdem ist es vorgesehen die Oberfläche des Kartenmaterials für eine optimale Haftung der Kontaktflächen (11) speziell auszubilden.In Figs. 7, 8 and 9 are sections through differently designed chip cards (1) each having the inventively applied contact surfaces (11) is shown. In order to achieve good adhesion between the metallic contact surfaces ( 11 ) and the card surface, a thin adhesive layer ( 11 A) is advantageously arranged as an adhesion promoter. It is also provided that the surface of the card material is specially designed for optimal adhesion of the contact surfaces ( 11 ).

Nachfolgend wird beschrieben, wie die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlußpunkten des IC-Bausteines (12) und den im Transferverfahren aufgebrachten Kontaktflächen (11) hergestellt wird.The following describes how the electrically conductive connection between the connection points of the IC component ( 12 ) and the contact surfaces ( 11 ) applied in the transfer process is established.

In Fig. 7 ist eine erste Variante der elektrisch leitfähigen Verbindungsherstellung zwischen den Anschlußpunkten (12A) des Chips (12) und den Kontaktflächen (11) dargestellt. In dieser Variante wird die Verbindung durch Bonddrähte (13B) realisiert. In Fig. 8 ist eine zweite Variante der elektrisch leitfähigen Verbindungsherstellung zwischen den Anschlußpunkten (12A) des Chips (12) und den Kontaktflächen (11) dargestellt. In dieser Variante wird die Verbindung durch ein im Sieb- oder Schablonendruck aufgebrachtes, elektrisch leitfähiges Material (13A) gebildet. In Fig. 9 ist eine weitere Variante der elektrisch leitfähigen Verbindungsherstellung zwischen den Anschlußpunkten (12A) des Chips (12) und den Kontaktflächen (11) dargestellt. Dabei ist die Verbindung direkt über eine leitfähige Erhebung auf den Anschlußpunkten (12A) des Chips (12) und/oder den Kontaktflächen (11) hergestellt, die sogenannte Flip-Chip-Technik.In Fig. 7 a first variant of the electrically conductive connection establishment between the connection points (12 A) the chip (12) and the contact surfaces (11), respectively. In this variant, the connection is realized by bond wires ( 13 B). In Fig. 8 shows a second variant of the electrically conductive connection establishment between the connection points (12 A) the chip (12) and the contact surfaces (11), respectively. In this variant, the connection is formed by an electrically conductive material ( 13 A) applied by screen or stencil printing. In Fig. 9 a further variant of the electrically conductive connection establishment between the connection points (12 A) the chip (12) and the contact surfaces (11), respectively. The connection is established directly via a conductive elevation on the connection points ( 12 A) of the chip ( 12 ) and / or the contact areas ( 11 ), the so-called flip-chip technology.

Die Trägerfolie (3), auf der sich die abzulösende/ aufzubringende Metallschicht (11) befindet, wird im Chipkartenherstellungsprozeß im Rolle-Rolle-Verfahren weitertransportiert.The carrier film ( 3 ), on which the metal layer ( 11 ) to be removed / applied is located, is transported further in the chip card production process in the roll-to-roll process.

Bei dem Kartenkörper kann es sich sowohl um eine im Spritzgußverfahren einstückig hergestellte Karte als auch um eine aus mehreren Schichten bestehende, laminierte Karte handeln.The card body can be both in the Injection molded card as well as around a multi-layer laminated card act.

In einer Variante ist es vorgesehen, daß im Kartenkörper eine vorgefertigte (z. B. ausgefräste) Aussparung/Kavaität (10A) für den Chip (12) vorgesehen ist. Alternativ wird die Kavität (10A) mittels eines Heizstempels (2′) eingeprägt. Wenn - wie in Fig. 6 dargestellt - dieser Stempel (2′) zum Einprägen der Kavität (10A) in dem Stempel (2) für das Transferverfahren integriert ist, ist es möglich in einem Schritt die Kontaktflächen (11) auf die Kartenoberfläche aufzubringen und gleichzeitig die Kavität (10A) zur Aufnahme des Chips (12) einzuprägen. Anschließend wird der Chip (12) in die Karte (10) implantiert, die leitende Verbindung zwischen den Anschlußpunkten (12A) des Chips und den Kontaktflächen (11) hergestellt und eventuell eine Schutzschicht (14) aufgebracht.In a variant it is provided that a prefabricated (eg milled) recess / cavity ( 10 A) for the chip ( 12 ) is provided in the card body. Alternatively, the cavity ( 10 A) is embossed using a heating stamp ( 2 '). If - as shown in Fig. 6 - this stamp ( 2 ') for embossing the cavity ( 10 A) in the stamp ( 2 ) for the transfer process is integrated, it is possible in one step to apply the contact surfaces ( 11 ) to the card surface and at the same time impress the cavity ( 10 A) for receiving the chip ( 12 ). The chip ( 12 ) is then implanted in the card ( 10 ), the conductive connection between the connection points ( 12 A) of the chip and the contact areas ( 11 ) is established and a protective layer ( 14 ) is possibly applied.

Claims

1. Chip card with electrically conductive contact surfaces, which are electrically conductively connected to corresponding connection points of an IC module (card chip) used in the card body, characterized in that it has contact surfaces, which as a metal layer by means of an appropriately designed stamp ( 2 ) under the influence of pressure and heat is removed from a carrier film ( 3 ) and applied to the card surface in an inseparable manner.

2. Chip card according to claim 1, characterized in that the metal layers forming the contact surfaces ( 11 ) consist of at least two layers.

4. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the metal layer forming the contact surfaces ( 11 ) has a copper, a nickel and a gold layer.

5. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the metal layer forming the contact surfaces ( 11 ) has a copper, a nickel and a silver layer.

6. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the metal layer forming the contact surfaces ( 11 ) has a copper, a nickel and a palladium layer.

7. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the stamp ( 2 ) is structured according to the structure of the contact surfaces ( 11 ).

8. Chip card according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the metal layer to be applied pre-structured according to the structure of the contact surfaces is.

9. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that an adhesive layer ( 11 A) and / or an adhesion promoter is arranged between the card surface and the contact surfaces ( 11 ).

10. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the IC module ( 12 ) in a prefabricated recess ( 10 A) of the card body ( 10 ) is used.

11. Chip card according to claim 1 or 2, characterized in that the IC module ( 12 ) is pressed under the influence of temperature and pressure into the card body ( 10 ).

12. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive connection between the contact surfaces ( 11 ) and the connection points ( 11 A) of the IC module ( 12 ) by an applied in screen or stencil printing, electrically conductive material ( 13 A) is formed.

13. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive connection between the contact surfaces ( 11 ) and the connection points ( 12 A) of the IC module ( 12 ) is made via bond tapes ( 13 B) or bond wires.

14. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive connection between the contact surfaces ( 11 ) and the connection points ( 12 A) of the IC module ( 12 ) directly via a conductive elevation ( 13 C) on the connection points ( 12 A) and / or the contact surfaces ( 11 ) is made in flip-chip technology.

15. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that at least over the IC chip ( 12 ) and the connection between the connection points ( 12 A) of the IC chip ( 12 ) and the contact surfaces ( 11 ) a non-conductive protective layer ( 14th ) is applied.

16. Chip card according to one of the preceding claims, characterized in that under the contact surfaces ( 11 ) on the card surface an applied in screen or stencil printing, electrically conductive base layer ( 15 ) is applied, the contact surfaces arranged above ( 11 ) having a higher abrasion resistance , have better chemical resistance and / or better contact resistance than the base layer ( 15 ).

17. A method for producing a chip card with electrically conductive contact surfaces which are electrically conductively connected to corresponding connection points of the IC module (card chip), characterized in that in the transfer process a metal layer by means of a suitably designed stamp under the influence of pressure and temperature from a carrier film detached and applied to the surface of the card to form the contact surfaces ( 11 ).