DE19800341C2 - IC-Karte, insbesondere für ein schlüsselloses Zugangssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine IC-Karte, insbesondere für ein schlüsselloses Zugangssystem gemäß Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Ein tragbarer Hochfrequenzsender für schlüssellose Zugangs­ systeme, insbesondere an Fahrzeugen mit einem dünnen Gehäuse in dem ein elektronische Komponenten aufweisendes Substrat an­ geordnet ist wurde beispielsweise mit der DE 36 27 194 A1 vor­ geschlagen.

Derartige bekannte tragbare Hochfrequenzsender mit Abmessungen etwa in der Größe einer Kreditkarte dienen dem Abgeben eines kodierten Hochfrequenzsignales, um zum Beipiel Fahrzeugein­ richtungen, wie eine Türverriegelung, einen Kofferraumver­ schluß oder aber auch die Zündung oder dergleichen zu betäti­ gen.

Bekannte IC-Karten-Sender können in Kleidungstaschen getragen werden, jedoch ist die Karte durch Bewegungen des Benutzers nicht unerheblichen Biegebelastungen ausgesetzt. Diese Biege­ belastungen können zu Schäden der elektronischen Komponenten führen.

Durch die Anordnung eines Chipmoduls mit Montage dieses Moduls Chip face-down hinein in eine Kavität des Kartenkörpers, wird das unerwünschte Einwirken von Biegespannungen auf den aktiven elektronischen Schaltkreis stark reduziert, so daß die gewünschte Langzeitstabilität der Karte bereits annähernd er­ reichbar ist.

Schwierigkeiten bestehen jedoch dann, wenn herkömmliche Bat­ terien oder Akkumulatoren in den Kartenkörper zu implementie­ ren sind. Um die gewünschten Kapazitäten der Stromversorgungs­ einheit, bestehend aus Akkumulator oder Batterie zu erreichen, ist ein Element entsprechend großer Dimension erforderlich, was jedoch aufgrund seiner Kompaktheit in dem zur Verfügung stehenden Kartenraum nicht oder nur unzulänglich eingebracht und dort fixiert werden kann.

Wird eine bekannte Batterie- oder Akkumulatorzelle als groß­ flächiger, starrer Körper in der Karte positioniert, übertra­ gen sich mangels Elastizität der Zelle Biegekräfte ungehindert auf die weiteren elektronischen Komponenten, mit dem Nachteil, örtlich hoher mechanischer Spannungen, die zu einer Zerstörung mit nachfolgendem Funktionsausfall führen.

Aus der DE 195 35 324 C1 ist eine Chipkarte in Form eines Codegebers für ein Zugangskontrollsystem bekannt, welche unempfindlich gegen Verbiegen und sonstige mechanische Belastungen sein soll. Gemäß der dortigen Lösung wird auf ein wannenförmiges, biegsames Gehäuseunterteil zurückgegriffen, in dem eine flexible Leiterplatte angeordnet ist. Auf der Leiter­ platte sind dann die entsprechenden Schaltungsbaugruppen bzw. die elektronischen Komponenten fixiert. Ein biegsames Gehäuse­ oberteil ist z. B. durch Einrasten mit dem Gehäuseunterteil verbunden und verschließt dieses. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, auf dem Gehäuseoberteil eine Abdeckfolie anzu­ ordnen und/oder Dichtmittel vorzusehen. Als bevorzugt wird dargelegt, daß das Gehäuseoberteil abnehmbar auszubilden ist, um in der Chipkarte befindliche Batterien bei Bedarf auszu­ tauschen. Weiterhin ist das Gehäuseoberteil oder das Gehäuseunterteil mit im Inneren ausgebildeten Stützelementen versehen, die einen Abstand zwischen den beiden vorgenannten Teilen bewirken. Hierdurch entstehen Hohlräume, in denen Bauteile der Schaltung angeordnet werden können. Wenn die Karte mechanisch belastet wird, erfolgt eine Aufteilung der Druckkräfte, wobei die im Inneren befindlichen Bauteile frei von äußeren mechanischen Spannungen oder Belastungen bleiben sollen.

Aus der WO 96/36937 A1 ist ein sogenanntes Radio Frequency Identification Label mit einer speziellen Batterieanordnung bekannt. Auf einem Substrat ist ein erster Batterieteil umfassend Anode und Kathode vorgesehen. Anode und Kathode sind mit einem entsprechenden Stromversorgungs-Schaltkreis über Leitungen verbunden. Die Leitungen bestehen aus konventio­ nellen Materialien, wie leitfähige Farbe, Dünnfilmbeschichtung oder metallischer Folie. Ein zweites Batterieteil ist auf einem Streifen gegenüber dem Ende des vorgenannten Substrats montiert. Dieses zweite Batterieteil nimmt das elektrolytische Material auf. Das zweite Batterieteil ist weiterhin so ausge­ führt, daß dann, wenn der Streifen gefaltet, d. h. zum Substrat hin umgeschlagen wird, der Elektrolyt mit dem ersten Batterie­ teil in Kontakt kommt, wodurch sich die entsprechenden Batterieeigenschaften einstellen.

Aus der JP-08-138022 A ist es bekannt, über ein induktives Element die in einer IC-Karte vorhandenen Batterien aufzu­ laden.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weitergebildete IC-Karte, insbesondere für ein schlüsselloses Zugangssystem anzugeben, bei der eine Stromversorgungseinheit so anzuordnen ist, daß einerseits die gewünschte Kapazität für die Spannungs- und Stromversorgung gewährleistet ist und darüber hinaus das flächige Kartengebilde gegenüber Knick- und Biegebelastungen beständig ist.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegen­ stand gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Gemäß der Erfindung ist innerhalb des Kartenkörpers als Strom­ versorgungseinheit eine Vielzahl von vorkonfektionierten, miniaturisierten, flächigen Batterie- oder Akkumulatorzellen, insbesondere Dünnfilm-Elektrolytzellen vorgesehen. Diese einzelnen Zellen befinden sich vorzugsweise in Ausnehmungen im Kartenkörper und sind elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltet, um die gewünschte Kapazität, respektive die notwendige Spannung für die Versorgung der übrigen elektro­ nischen Komponenten zu gewährleisten. Mit der Erfindung wird also quasi eine Batteriekarte anhand einer üblichen Karten­ batterie realisiert.

In vorteilhafter Weise werden die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Batterie- oder Akkumulatorzellen durch eine strukturierte Leitfolie realisiert. Zweckmäßigerweise wird die Leitfolie beim Laminieren der Karte so thermisch und durch Druckkräfte behandelt, daß sich die elektrische Kontak­ tierung wie gewünscht einstellt. Die Herstellung von Karten und die Ausbildung der Batterien wird demnach vereint.

Durch die in der IC-Karte vorhandene Antenne bzw. Antennen­ spule zum drahtlosen Informationsaustausch kann in besonders bevorzugter Weise während des Einsatzes der Karte beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges ein induktives Laden der Akkumulatoren erfolgen.

Nach dem mit dem schlüssellosen Zugangssystem in Form der be­ schriebenen IC-Karte beispielsweise die Tür eines Kraftfahr­ zeuges geöffnet und das Fahrzeug mit dem Zugangssystem in Be­ trieb genommen wurde, bleibt die IC-Karte in einem dafür vor­ gesehenen Aufnahmeschlitz. Hier wird, in an sich bekannter Weise dann induktiv der Stromversorgungseinheit Energie zuge­ führt, so daß ein Wiederaufladen oder Puffern der Akkumulator­ zellen gegeben ist.

Damit die gewünschte Biegeradien der IC-Karte erreicht werden können, ist der seitliche Abstand der Akkumulatorzellen unter­ einander so gewählt, daß eine biegeseitige Beschädigung der Zellen bzw. der in den Ausnehmungen im Kartenkörper befind­ lichen Zellen ausgeschlossen wird.

Damit die Verbindungs-Leitfolie den im Betrieb bei der Handha­ bung oder Transport auftretenden Biegekräften folgen kann, ohne daß Kontaktabrisse auftreten, wird die Leitfolie vorzugs­ weise im Bereich zwischen den Akkumulatorzellen oder zwischen den Ausnehmungen im Kartenkörper mit Biege- und Verformungs­ sicken versehen.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß alternativ zu dem Leit­ folie-Laminat auf andere, bekannte Verbindungstechniken zu­ rückgegriffen werden kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vielzahl von vorkonfektionierten, miniaturisierten, flächigen eine Gitter­ struktur aufweisende Batterie- oder Akkumulatorzellengruppe so im Kartenkörper angeordnet werden, daß zwischen den Zellen ein Verbindungskanal besteht, der sich zu einer Kartenaußenseite hin öffnet. Auf diese Weise können die IC-Karten komplett vorgefertigt werden, um diese anschließend auf Lager zu halten. Kurz vor der Auslieferung der IC-Karte oder beim Kunden erfolgt dann das Einspritzen von Elektrolytflüssigkeit über die vorgesehene Öffnung unter Nutzung der Verbindungen zwischen den Räumen, die die Zellen aufnehmen oder die Zellen selbst bilden. Durch diese quasi trockene Herstellung und Lagerung wird Alterungserscheinungen und damit einer uner­ wünschten Reduzierung der Lebensdauer der Zellen und damit der IC-Karte vorgebeugt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine IC-Karte ohne Deckfolie mit erkennbarer Anordnung der Batterie- oder Akkumula­ torzellen und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie AA einer IC- Karte, wie in Fig. 1 gezeigt.

Die IC-Karte nach Fig. 1 besteht aus einem Kunststoffkarten­ körper 1. Dieser Kunststoffkartenkörper 1 weist eine Kavität 2 auf, die der Aufnahme eines Chipmoduls (nicht gezeigt) dient. Der Chipmodul wird mechanisch und elektrisch mit dem Karten­ körper 1 verbunden, insbesondere wird ein elektrischer An­ schluß der Antennenspule 3 realisiert. Hierfür sind entspre­ chende Kontaktfelder 31 vorgesehen.

In dem Kartenkörper 1 befinden sich nun eine Vielzahl von vor­ konfektionierten, miniaturisierten, flächigen Batterie- oder Akkumulatorzellen 4. Diese Zellen 4 sind so angeordnet, daß die zur Verfügung stehende Restfläche im Kartenkörper 1 ohne dessen Gesamtstabilität zu beeinträchtigen maximal ausgenutzt wird.

Die Abstände a sind dabei so gewählt, daß auch beim Biegen der Karte ein Berühren der Zellen ausgeschlossen ist.

Über eine in der Fig. 1 nicht gezeigte Leitfolie werden dann entsprechend den Anforderungen an die Versorgungsspannung, so­ wie unter Beachtung der gewünschten Kapazität, die elektri­ schen Verbindungen zwischen den einzelnen Zellen 4 herge­ stellt. Vorzugsweise kann der Kartenkörper 1 Ausnehmungen 7 aufweisen, in die die Batterie- oder Akkumulatorzellen 4, insbesondere Dünnfilm-Elektrolytzellen eingebracht werden. Durch Verbindungskanäle 5 die zu mindestens einer seitlichen Öffnung 6 im Kartenkörper 1 führen, besteht die Möglichkeit die IC-Karte trocken auszuliefern, das heißt diese erst am Einsatzort mit Elektrolytflüssigkeit zu füllen, um ein vorzeitiges Altern der Stromversorgungseinheit zu verhindern.

Wie mit der Querschnittsdarstellung nach Fig. 2 gezeigt, be­ finden sich die Zellen 4 in den erwähnten Ausnehmungen 7. Eine Kontaktierung erfolgt über eine mittels Laminieren aufge­ brachte strukturierte Leitfolie 8.

Im Bereich zwischen den Zellen 4 bzw. zwischen den Ausnehmun­ gen 7 im Kartenkörper 1 weisen die hier vorgesehenen Ab­ schnitte der Leitfolie 8 Sicken 9 auf, die die gewünschte Be­ weglichkeit bei auftretenden Biegebeanspruchungen gewährlei­ sten, ohne daß eine Beschädigung der Kontakte selbst die Folge ist.

Durch die Vielzahl von kleinen, flächigen Einzelzellen 4, die über die Fläche im Kartenkörper verteilt und elektrisch ver­ schaltet angeordnet werden können, bleiben die Eigenschaften der Karte hinsichtlich Elastizität einerseits und Biegefestig­ keit andererseits erhalten, wodurch sich weitere Anwendungs­ möglichkeiten erschließen. In einer vorteilhaften Ausführungs­ form wird die Struktur der Leitfolie so vorgegeben, daß sich ein sogenanntes Gegengewicht zur Antennenspule 3 einstellt, wodurch sich deren Strahlungscharakteristik verbessert.

Bezugszeichenliste

1

Kartenkörper

2

Kavität

3

Antennenspule

4

Batterie- oder Akkumulatorzelle

5

Verbindungskanal

6

seitliche Öffnung

7

Ausnehmungen

8

Leitfolie

9

Biege- und Verformungssicken

Claims (3)

1. IC-Karte, insbesondere für ein schlüsselloses Zugangssystem, umfassend
einen Kartenkörper (1) mit einer Antenne oder einer Antennen­ spule (3) zum drahtlosen Informationsaustausch, auf oder in dem Kartenkörper (1) angeordnete elektronische Komponenten, beste­ hend aus mindestens einem Chipmodul und einer Batterie- oder Akkumulator-Stromversorgungseinheit aus flächigen Zellen, wobei der Kartenkörper (1) mit einer Deckfolie oder einer Deckschicht versehen ist und im Kartenkörper (1) Ausnehmungen (7) zur Auf­ nahme der elektronischen Komponenten und der flächigen Zellen eingebracht sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
vorkonfektionierte, miniaturisierte Dünnfilm-Elektrolytzellen (4) in den Ausnehmungen (7) angeordnet und diese Zellen (4) elektrisch in Reihen- und/oder Parallelschaltung verbunden sind, wobei zur elektrischen Verbindung bei einem Laminiervor­ gang zur Kartenausbildung eine strukturierte Leitfolie (8) vorgesehen ist, welche im Bereich zwischen den Akkumulator­ zellen (4) oder zwischen den Ausnehmungen (7) im Kartenkörper (1) Biege- und Verformungssicken (9) aufweist.

2. IC-Karte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die im Kartenkörper (1) befindliche Antennenspule (3) die Akkumulatorzellen (4) induktiv, vorzugsweise während des Einsatzes der Karte beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges ladbar sind.

3. IC-Karte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Abstand (a) der Akkumulatorzellen (4) unter­ einander so gewählt ist, daß bei üblichen Kartenbiegeradien eine gegenseitige Beschädigung der Akkumulatorzellen (4) ausgeschlossen ist.