DE19702532A1

DE19702532A1 - Chipkarte

Info

Publication number: DE19702532A1
Application number: DE19702532A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Phys Aschenbrenner; Elke Dr Ing Zakel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: DE19702532B4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Chipkarte, die Anschlußkontakte auf beiden Hauptoberflächen derselben aufweist, sowie auf ein Verfahren zum Erzeugen von Anschluß kontakten auf beiden Hauptoberflächen einer Chipkarte.

Bei unter der Bezeichnung "Chipkarte" bekannten Karten han delt es sich um dünne Kunststoffkarten mit mindestens einem Chip. Diese Karten sind für den je nach Verwendungszweck notwendigen Informationsaustausch zwischen Chip und äußerer Peripherie mit einer oder mehreren Außenkontaktierungen auf ihrer Oberfläche für einen elektrischen Abgriff versehen. Der Informationsfluß läuft dabei von dem Chip, der auch ge häust sein kann, über eine Leiterplatte bzw. ein Substrat mit einer Leiterbahnstruktur zur Kartenoberfläche und über die Kartenaußenkontakte zur Peripherie.

Die fortschreitenden Entwicklungen auf den technischen Ge bieten der sogenannten Plastikkarten sowie der Mikroelektro nik führten zu der Integration von Siliziumchips in dünnen Kunststoffkarten. Heutzutage sind derartige Chipkarten in vielerlei Formen in den unterschiedlichsten Anwendungsgebie ten anzutreffen. Beispiele für kontaktbehaftete Chipkarten sind Speicherchipkarten, beispielsweise die Telefonkarte und die Krankenversicherungskarte, und Mikroprozessorchipkarten, beispielsweise die Bankkarte oder Identifikationskarten.

Der Aufbau und die Ausstattung derartiger Chipkarten mit un terschiedlichen Chips ist sehr vielfältig. Üblicherweise be stehen die Chipkarten aus einem Kartenrohling aus Kunststoff mit einer Vertiefung und einem darin eingelassenen Modul. Das Modul besteht aus einem Träger (Epoxid-Glasgewebe, lami niertes Epoxid oder Polyester) mit Leiterbahnstruktur, dem Halbleiterchip und den Außenkontakten. Die Leiterbahnstruk tur besteht in den meisten Fällen nur aus den Außenkontak ten. Der Chip ist relativ dazu gegenüberliegend montiert und kontaktiert.

Derartige Chipkarten erlauben einen Informationsaustausch zwischen der Peripherie, d. h. dem Lesegerät, und dem Chip über die auf der Oberfläche der Karte angebrachten Außenme tallisierungen bzw. Außenkontakte. Üblicherweise wird für die Kontaktierung meist einer der in der ISO-Norm 7816 Teil 1 festgelegten Kontakte verwendet.

Die beschriebenen Chipkarten sind jedoch nachteilig dahinge hend, daß sie nur Kontakte auf einer Seite der Kartenober fläche aufweisen. Mit der oben beschriebenen Modultechnolo gie und den dabei zur Anwendung kommenden einseitigen Trä gern ist eine Aufteilung der Außenkontakte auf beide Karten seiten bisher nicht praktikabel. Es existiert zwar prinzipi ell die Möglichkeit, zweiseitige Außenkontaktierungen auf einer Chipkarte unter Verwendung von Mehrschichtsubstraten zu entwickeln. Jedoch ist der technische und wirtschaftliche Aufwand bei einem derartigen Aufbau für die hauptsächlich im Niedrig-Preis-Segment angesiedelten Chipkarten zu hoch.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vor liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Chipkarte mit Anschlußkontakten auf zwei Hauptoberflächen derselben zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist, sowie ein einfaches Verfahren zum Erzeugen von Anschlußkontakten auf zwei Hauptoberflächen einer Chipkarte zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Chipkarte gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Chipkarte mit einem Kartengrundkörper, einem Chip und einem flexiblen Substrat, wobei der Chip und ein Teil des flexiblen Substrats auf ei ner ersten Hauptoberfläche des Kartenkörpers derart angeord net sind, daß elektrisch leitfähige Bereiche des flexiblen Substrats mit Anschlußbereichen des Chips elektrisch verbun den sind, wobei das flexible Substrat um zumindest eine Kan te des Kartengrundkörpers gebogen ist, derart, daß ein Teil des flexiblen Substrats auf einer zweiten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers angeordnet ist, und wobei die elek trisch leitfähigen Bereiche des flexiblen Substrats die An schlußkontakte auf der ersten und der zweiten Hauptoberflä che des Kartengrundkörpers definieren.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Erzeugen von Anschlußkontakten auf zwei Hauptoberflächen ei ner Chipkarte mit den Schritten des Bereitstellens eines Kartengrundkörpers, des Aufbringens eines Teils eines fle xiblen Substrats, das elektrisch leitfähige Bereiche auf weist, auf eine erste Hauptoberfläche des Kartengrundkör pers, derart, daß ein Teil des flexiblen Substrats über eine Kante des Kartengrundkörpers vorsteht, und des Biegens des vorstehenden Teils des flexiblen Substrats um die Kante des Kartengrundkörpers, derart, daß ein Teil des flexiblen Sub strats auf der zweiten Hauptoberfläche des Kartengrundkör pers zu liegen kommt, wobei die elektrisch leitfähigen Be reiche des Substrats die Anschlußkontakte auf der ersten und der zweiten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers definie ren.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, gleichzeitig auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen einer Chipkarte Außen kontakte zu erzeugen. Durch Außenkontakte, die auf zwei Hauptoberflächen einer Chipkarte angeordnet sind, läßt sich eine Vielzahl von Vorteilen realisieren.

Je nach Kontakt-Belegung und -Layout beinhaltet die zweisei tig kontaktbehaftete Chipkarte die prinzipielle Möglichkeit zur Stapelbarkeit. Diese entsteht dadurch, daß beim Überein anderlegen mehrerer Chipkarten die Außenanschlüsse der Ober seite der einen Karte mit denen der Unterseite einer darüber befindlichen Karte einen Kontakt bilden.

Bei Außenkontakten auf beiden Hauptoberflächen einer Chip karte, d. h. einer zweiseitigen Kontaktbelegung der Chipkar te, kann je nach Anschluß-Layout und -Belegung die Ausrich tung der Karte in einem Lesegerät beliebig sein. Da ein Ab griff von zwei gegenüberliegenden Kartenseiten möglich ist, erhöht sich ferner die Kontaktierungssicherheit sofern dafür in einem Lesegerät entsprechende, getrennte, zweiseitige Ab griffstellen vorgesehen sind.

Die Verwendung eines einseitigen Substrats für die Erzeugung eines zweiseitigen Kontaktlayouts ist eine technisch einfa che und wirtschaftlich günstige Möglichkeit zur Erzeugung eines sehr flexiblen Chipträgermoduls, wobei sich eine der artige Substratvariante gut für Mehrchiplösungen (MCM) im Chipkartenbereich eignet.

Das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung umfaßt alle möglichen Formen von kontaktbehafteten Speicherchipkarten, wie beispielsweise die sogenannte Telefonkarte, und ferner Mikroprozessorkarten, wie beispielsweise elektronische Bank karten oder Ausweiskarten. Die vorliegende Erfindung ist da bei sowohl auf Chipkarten, deren Außenanschluß weiter zu der Kartenmitte hin angeordnet ist, als auch auf solche Chipkar ten, die Randanschlüsse aufweisen, anwendbar.

Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen dargelegt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugneh mend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1C Querschnittansichten, die verschiedene Schritte bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Chipkarte darstellen; und

Fig. 2 eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht eines Kar tengrundkörpers mit einem auf demselben angebrachten flexiblen Substrat.

In Fig. 1A ist eine Querschnittansicht eines Kartengrundkör pers 10 dargestellt. Der Kartengrundkörper 10 kann bei spielsweise aus einer Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffe bestehen, die in der Technik auf dem Gebiet der Chipkarten gut bekannt sind. Der Kartengrundkörper 10 weist bei dem be vorzugten Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung 12 in einer Hauptoberfläche desselben auf. Wie in Fig. 1B dargestellt ist, wird auf die Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers 10, in der die Ausnehmung 12 gebildet ist, ein einseitiges fle xibles Substrat 14 aufgebracht. Das flexible Substrat 14 weist elektrisch leitfähige Bereiche auf, die bei dem bevor zugten Ausführungsbeispiel durch auf eine Hauptoberfläche des flexiblen Substrats 14 aufgebrachte Metallisierungen 16 realisiert sind. Das flexible Substrat 14 wird mit nach oben ausgerichteten elektrisch leitfähigen Bereichen 16 derart auf die Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers 10 aufge bracht, daß das flexible Substrat 14 den Konturen der Haupt oberfläche folgt.

Das über den Kartengrundkörper 10 hinausstehende Ende 14′ des flexiblen Substrats 14 wird nachfolgend in Richtung des Pfeils 18 nach unten gebogen, derart, daß ein Teil desselben auf der der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zwei ten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers 10 zu liegen kommt. Wie in den Figuren dargestellt ist, ist die Kante 20 des Kartengrundkörpers, um die das flexible Substrat 14 ge bogen wird, vorzugsweise abgerundet.

Die Haftung des flexiblen Substrats 14 auf dem Kartengrund körper 10 wird vorzugsweise mittels eines schnell aushärten den Klebstoffs erreicht, der vorher entweder auf den Karten grundkörper 10 und/oder auf die Substratunterseite des fle xiblen Substrats 14 aufgebracht wurde. Die Metallisierung 16 des flexiblen Substrats 14 ist derart beschaffen, daß sie beim Biegevorgang keine Beschädigung, wie z. B. Risse, Brüche oder eine Delamination in der Verformungszone, erfährt.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel be finden sich die Außen- oder Anschluß-Kontakte auf der oberen und unteren Oberfläche des verdickten Bereichs 22 des Kar tengrundkörpers 10. Die Bereiche, in denen die Außenkontakte auf beiden Hauptoberflächen des Kartengrundkörpers 10 gebil det sind, bilden vorzugsweise jeweils auf beiden Seiten der Karte die höchste Stelle der Oberfläche.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden nachfolgend auf das flexible Substrat 14 ein oder mehrere Chips inner halb der Ausnehmung 12 derart aufgebracht, daß Kontaktberei che, d. h. Anschlußflächen, der Chips elektrisch mit den Me tallisierungen 16 auf dem flexiblen Chip verbunden sind. Der oder die Chips 24 werden beispielsweise an das flexible Sub strat 14 gebondet. Um eine möglichst geringe Kartendicke zu ermöglichen, ist es bevorzugt, Verfahren der Nacktchipverar beitung zu verwenden.

Wie in Fig. 1C, die die fertige Chipkarte zeigt, dargestellt ist, kann nachfolgend ein Deckel 26 aufgebracht werden, um die strukturellen Unebenheiten der Hauptoberfläche des Kar tengrundkörpers 10 auszugleichen und ferner den oder die Chips 24 zu häusen. Die Form des Deckels ist in nicht-aufge brachter Form in gestrichelten Linien bei 26′ dargestellt. Der Deckel weist eine Ausnehmung 28 zur Aufnahme des Chips 24 auf. Statt eines derartigen Deckels, der auch als Karten gegenstück bezeichnet werden kann, kann die erfindungsgemäße Karte auch durch Umspritzen oder Auflaminieren endbehandelt werden, so daß in jedem Fall die gewünschte Dicke und Form der Karte erreicht wird und der Chip 24 geschützt ist. Die Bereiche des flexiblen Substrats auf dem verdickten Bereich 22 des Kartengrundkörpers 10 bleiben weiterhin freiliegend und bilden nach Fertigstellung die Außenkontakte der Karte, wobei dieselben mindestens auf der Höhe der Kartenoberfläche oder darüber liegen.

Wie ferner am besten in Fig. 1A zu sehen ist, weist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kartengrundkörper in der zweiten Hauptoberfläche, d. h. der unteren Hauptoberfläche, desselben eine Nut 30 auf. Der Teil 14′ des flexiblen Sub strats 14 weicht nach dem Umbiegen desselben exakt bis in die Nut 30. Dadurch kann gewährleistet werden, daß der umge bogene Teil 14′ des flexiblen Substrats fest mit dem Karten grundkörper 10 verbunden bleibt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie A-A zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Chipkarte. In Fig. 2 sind einzelne Anschlußleitungen 16a bis 16d der Metallisierung 16 dargestellt. Diese Anschlußleitun gen 16a bis 16d enden in Anschlußflächen 32, die zur Kontak tierung der Metallisierung mit Anschlußbereichen des Chips, in Fig. 2 nicht dargestellt, dienen.

Claims

1. Chipkarte mit einem Kartengrundkörper (10), einem Chip (24) und einem flexiblen Substrat (14), wobei der Chip (24) und ein Teil des flexiblen Substrats (14) auf ei ner ersten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers (10) derart angeordnet sind, daß elektrisch leitfähige Be reiche (16) des flexiblen Substrats (14) mit Anschluß bereichen des Chips (24) elektrisch verbunden sind, wo bei das flexible Substrat (14) um zumindest eine Kante (20) des Kartengrundkörpers (10) gebogen ist, derart, daß ein Teil des flexiblen Substrats (14′) auf einer zweiten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers (10) an geordnet ist, und wobei die elektrisch leitfähigen Be reiche (16) des flexiblen Substrats (14) Anschlußkon takte auf der ersten und der zweiten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers (10) definieren.

2. Chipkarte gemäß Anspruch 1, bei der in der ersten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers (10) eine Aus nehmung (12) gebildet ist, in der der Chip (24) ange bracht ist.

3. Chipkarte gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das flexible Substrat (14) durch einen schnell aushärtenden Kleb stoff an dem Kartengrundkörper (10) angebracht ist.

4. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Kartengrundkörper (10) derart ausgebildet ist, daß die Anschlußkontakte zumindest im Bereich einer maxima len Beabstandung der zwei Hauptoberflächen angeordnet sind.

5. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner zumindest einen weiteren Chip aufweist, der auf der er sten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers (10) ange ordnet und mit elektrisch leitfähigen Bereichen des flexiblen Substrats (14) elektrisch leitend verbunden ist.

6. Chipkarte gemäß Anspruch 2, die ferner eine Abdeckung (26) zum Häusen des Chips (24) aufweist, die auf die erste Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers aufge bracht ist, wobei die Anschlußkontakte exponiert blei ben.

7. Chipkarte gemäß Anspruch 6, bei der die Abdeckung (26) strukturelle Unterschiede der Dicke des Kartengrundkör pers (10) ausgleicht und eine im wesentlichen glatte Kartenoberfläche liefert.

8. Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Kante (20), um die das flexible Substrat (14) gebo gen ist, abgerundet ist.

9. Verfahren zum Erzeugen von Anschlußkontakten auf zwei Hauptoberflächen einer Chipkarte mit folgenden Schrit ten:
Bereitstellen eines Kartengrundkörpers (10);
Aufbringen eines Teils eines flexiblen Substrats (14), das elektrisch leitfähige Bereiche (16) aufweist, auf eine erste Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers (10) derart, daß ein Teil (14′) des flexiblen Substrats (14) über eine Kante (20) des Kantengrundkörpers (10) vor steht; und
Biegen des vorstehenden Teils (14′) des flexiblen Sub strats (14) um die Kante (20) des Kartengrundkörpers (10), derart, daß ein Teil des flexiblen Substrats (14) auf der zweiten Hauptoberfläche des Kartengrundkörpers (10) zu liegen kommt, wobei die elektrisch leitfähigen Bereiche (16) des Substrats (14) die Anschlußkontakte auf der ersten und der zweiten Hauptoberfläche des Kar tengrundkörpers (10) definieren.