DE19608513A1 - Chipkarte mit ESD-Schutz - Google Patents

Description

Chipkarten werden in einer der Funktionsfähigkeit des Chips auf der Karte sehr abträglichen Umgebung benutzt. Die Chips können durch elektrische Spannungen und daraus resultierende Ströme beschädigt werden. Deshalb muß eine an der Karte an­ liegende Potentialdifferenz möglichst schnell abgebaut wer­ den. Vor allem die Kontakte des Chips sind besonders zu schützen. Bisher werden die Chips der Chipkarten vor allem durch Schutzstrukturen an den Anschlüssen der Chips ge­ schützt. Diese Schutzstrukturen leiten Überspannungen auf die Anschlüsse der Versorgungsspannung z. B. eines Lesegerätes ab. Eine gezielt eingeprägte Überspannung zwischen den Signalanschlüssen und den Anschlüssen der Versorgungsspan­ nungen zerstört den Chip. Diese Gefahr wird durch die Anord­ nung der Kontakte vermindert. Die Anschlußkontakte der Chips liegen dicht beieinander und sind leicht in die Oberfläche der Karte versenkt. Es wird damit nach Möglichkeit vermieden, den Anschlüssen des Chips unterschiedliche Potentiale zuzu­ führen. Besonders schwierig wird der ESD-Schutz der Chips, wenn die Kontakte nicht nahe beieinanderliegen und nicht ver­ senkt sind (ESD = electrostatic damage).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Chipkarte mit ausreichendem ESD-Schutz anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit der Chipkarte mit den Merkmalen des Anspruches 1, 2 oder 5 gelöst. Weitere Ausgestaltungen erge­ ben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte ist zumindest ein Anteil des dafür verwendeten Materiales so ausreichend elektrisch leitend, daß an der Chipkarte auftretende Potentialdifferen­ zen ausgeglichen werden, bevor ein in der Karte angeordneter Chip beschädigt wird. Zumindest Potentialdifferenzen bis zu einem vorgegebenen Wert können auf diese Weise ausreichend schnell abgebaut werden, ohne daß die Anschlüsse des in der Karte vorhandenen Chips dauerhaft kurzgeschlossen werden, was die Funktionsfähigkeit des Chips beeinträchtigen würde. Das Material der Chipkarte, üblicherweise ein Kunststoff, kann so gewählt werden, daß es einen spezifischen elektrischen Wider­ stand aufweist, der so niedrig ist, daß eine an der Chipkarte anliegende Potentialdifferenz, die einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, so schnell abgebaut wird, daß der Chip durch diese Potentialdifferenz nicht beschädigt wird. Der elektrische Widerstand des Materiales ist andererseits so hoch, wie für die Funktionsfähigkeit des Chips erforderlich ist. Ein derartiges Material wird zumindest in solchem Umfang bei der Chipkarte verwendet, daß ein Potential, das beim Be­ rühren der Chipkarte an die Karte angelegt wird, auf den ge­ samten Chip übertragen wird, so daß der Chip jeweils auf das aktuelle Potential, mit dem die Chipkarte in Kontakt steht, gebracht wird.

Besonders geeignet für diesen Zweck ist ein Material mit spannungsabhängiger Leitfähigkeit, das eine höhere elektri­ sche Leitfähigkeit bekommt, wenn eine elektrische Spannung ausreichender Größe angelegt wird. Ein solches Material wird z. B. durch einen elektrisch isolierenden Kunststoff mit darin dispergierten winzigen Metallteilchen oder -splittern gebildet. Lagert man nämlich feine Metallteile in Kunststoff ein, kann bei geeigneter Dosierung dieser metallischen Zu­ sätze erreicht werden, daß dieses Material zunächst elek­ trisch isolierend oder zumindest hochohmig bleibt und erst beim Ansteigen einer daran angelegten elektrischen Spannung auf ausreichend hohe Werte elektrisch leitend wird. Die Span­ nung schlägt dann im Innern des Kunststoffes zwischen den Me­ tallteilchen durch, wodurch eine niederohmige Verbindung ge­ schaffen wird, die bei Verringerung der anliegenden Spannung unterbrochen wird, so daß das Material wieder hochohmig wird.

Besonders geeignet für ein bevorzugtes weiteres Ausführungs­ beispiel ist ein richtungsabhängig unterschiedlich stark elektrisch leitendes Material. Bei einem solchen Material ist also der spezifische elektrische Widerstand in verschiedenen Richtungen unterschiedlich groß. Bei Verwendung eines solchen Materiales (z. B. eine aromatische oder heteroaromatische organische Verbindung) kann erreicht werden, daß die elektrisch leitende Verbindung von der Oberfläche der Chip­ karte zu den Anschlüssen oder Kontakten des Chips niederohmig ist, die Verbindungen dieser Anschlüsse oder Kontakte unter­ einander aber für die Funktionsfähigkeit des Chips ausrei­ chend hochohmig bleiben. Anisotrop leitende Materialien sind z. B. elektrisch leitende Kunststoffe, die durch Strecken, d. h. Dehnen in einer Richtung, oder Walzen ihre Leitfähigkeit in einer Richtung ändern. Ähnliche Herstellungsverfahren sind z. B. bei Transformatorblechen bekannt.

Eine entsprechende Wirkung, nämlich eine richtungsabhängige Leitfähigkeit der Chipkarte kann auch durch die Strukturie­ rung des Materials der Chipkarte erreicht werden. Entspre­ chend den Darstellungen der Fig. 1, die eine erfindungsge­ mäße Chipkarte im Querschnitt zeigt, und der zugehörigen Fig. 2, die den in Fig. 1 eingezeichneten Schnitt darstellt, befindet sich auf der Oberfläche der Karte bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ein elektrisch leitender Film 1, z. B. eine dünne elektrisch leitende Folie. Dieser Film 1 und die elek­ trischen Anschlüsse 3 (Kontakte oder Leiterbahnen) des Chips sind mit elektrisch leitenden Verbindungen 2 miteinander ver­ bunden. Wie in Fig. 2 erkennbar, sind diese Verbindungen 2 bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise in etwa zylin­ drisch, wobei eine Grundfläche des Zylinders jeweils auf der Kontaktfläche des Leiters 3 aufliegt bzw. in der Ebene des Films 1 angeordnet ist. Diese elektrisch leitenden Verbindun­ gen 2 bilden eine Art dicker, kurzer Pfosten innerhalb der Chipkarte. Auf der Unterseite der Karte befindet sich eine dünne Trägerplatte 4 und auf der Rückseite ggf. ein weiterer elektrisch leitender Film 5, z. B. wieder eine dünne elek­ trisch leitende Folie. Der Bereich zwischen diesen Bestand­ teilen ist durch ein dielektrisches Material 6, z. B. einen Kunststoff ausgefüllt.

Claims (6)

1. Chipkarte aus einem Material mit einem spezifischen elek­ trischen Widerstand, der so niedrig ist, daß eine an der Karte anliegende Potentialdifferenz, die einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, in einer vorgegebenen Zeit abgebaut wird, und der so hoch ist, daß die Funktionsfähigkeit eines in der Karte angeordneten Chips nicht beeinträchtigt wird.

2. Chipkarte aus einem Material, dessen spezifischer elektri­ scher Widerstand richtungsabhängig ist.

3. Chipkarte nach Anspruch 2, auf der ein Chip so angeordnet ist, daß der Abstand zweier Anschlußkontakte dieses Chips in einer Richtung hohen spezi­ fischen elektrischen Widerstandes minimal ist.

4. Chipkarte nach Anspruch 2 oder 3 aus einer aromatischen oder heteroaromatischen chemischen Verbindung.

5. Chipkarte, deren Oberfläche mit einem elektrisch leitenden Film bedeckt ist und bei der zwischen diesem Film und elek­ trischen Leitern eines in der Karte angeordneten Chips elek­ trisch leitende Verbindungen vorhanden sind.

6. Chipkarte nach Anspruch 5, bei der die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen dem Film und elektrischen Leitern eines in der Karte angeordneten Chips zumindest näherungsweise die Form eines Zylinders mit einer in der Ebene dieses Films angeordneten Grundfläche ha­ ben.