WO2001001341A1

WO2001001341A1 - Trägerelement für einen ic-baustein

Info

Publication number: WO2001001341A1
Application number: PCT/DE2000/002018
Authority: WO
Inventors: Roland Isberner
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2001-12-29
Also published as: EP1105838A1; DE19929912A1; AU6425300A

Abstract

Es wird ein Trägerelement für einen IC-Baustein zum Einbau in eine Chipkarte mit einem plattenförmigen Tragkörper, an dessen einer vorderen Flachseite metallische Kontaktflächen und an dessen anderer rückseitigen Flachseite der IC-Baustein angeordnet sind, einer den IC-Baustein überdeckenden Schutzschicht aus einem Vergussmaterial und einer an der Rückseite des Tragkörpers aufgebrachten Klebefläche zur Festlegung des Trägerelementes an der Chipkarte vorgestellt, bei dem die Klebefläche als vollflächige Klebeschicht die gesamte rückseitige Oberfläche des Trägerelementes bedeckt. Durch diese erfindungsgemässe Gestaltung ist eine nicht unwesentliche Herabsetzung der Produktionskosten der angesprochenen Trägerelemente möglich. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Trägerelementes vorgestellt, bei der die vollflächige Klebeschicht durch einen Anpressvorgang mittels einer Andruckvorrichtung mit einer Andruckfläche aus einem elastischen Material an dem Trägerelement festgelegt wird, wobei die Andruckfläche so nachgiebig ist, dass das Trägerelement vollflächig mit seiner dem IC-Baustein und der diesen bedeckenden Schutzschicht versehenen Rückseite in die Andruckfläche eintauchen kann.

Description

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Beschreibung:

Trägerelement für einen IC-Baustein

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement für einen IC-Baustein zum Einbau in eine Chipkarte mit einem plattenförmigen Tragkörper, an dessen einer vorderen Flach- seite metallische Kontaktflächen und an dessen anderer rückseitigen Flachseite der IC-Baustein angeordnet sind, einer den IC-Baustein überdeckenden Schutzschicht aus einem Vergussmaterial und einer an der Rückseite des Tragkörpers aufgebrachten Klebefläche zur Festlegung des Trägerelementes an der Chipkarte sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Trägerelemente der gattungsgemäßen Art werden als Massenbauteile üblicherweise in Rahmen von Modulbändern, auf denen eine große Anzahl von Trägerelementen gleichzeitig bearbeitet werden, gefertigt, mit dem IC-Baustein bestückt und verdrahtet und danach in einem separaten Arbeitsgang auf entsprechenden Chipkarten angeordnet, wobei die Chipkarten in zunehmendem Maße in allen Bereichen des tägli- chen Lebens, beispielsweise in Form von Telefonkarten, Zugangsberechtigungskarten für Mobilfunktelefone, Bankkarten usw. Verwendung finden. Die für die Chipkarten verwendeten Trägerelemente werden in die Karten so eingesetzt, daß die vordere Seite des plattenförmigen Tragkörpers mit seinen metallischen Kontaktflächen ein Kontaktfeld zur Verbindung der auf dem Trägerelement angeordneten IC-Baustein mit externen Datenübertragungs- oder Lesegeräten bildet. Der IC-Baustein als

Rechnermodul liegt hierbei an der Rückseite des Tragkörpers des Trägerelementes geschützt in einer Vertiefung der Chipkarte. Der Tragkörper ist hierbei so ausgebildet, daß auf dessen Rückseite rund um den IC-Baustein eine Klebefläche vorhanden ist. Der mittlere Bereich der Trägerplatte, in dem der IC-Baustein sowie eine diesen überdeckende Schutzschicht aus einem Vergussmaterial angeordnet sind, wird gemäß dem Stand der Technik von dem in den Randbereichen aufgetragenen Kleber freigehalten. Die Aufbringung des Klebers zur Befestigung des Tragkörpers innerhalb der Chipkarte wird üblicherweise mit Hilfe einer Klebefolie vorgenommen, die hierzu in einem separaten Arbeitsgang mit Löchern versehen wird, in denen später der IC-Baustein sowie das Vergussmaterial anzuordnen sind. Ein derartiger Aufbau des Trägerelementes beinhaltet zwei ernstzunehmende Nachteile. Zum einen ist wie oben erwähnt für die Vorbereitung der Aufbringung des Klebers auf den Tragkörper ein gesonderter Stanzvorgang für die Klebefolie notwendig, darüber hinaus ist eine genaue Überwachung der Positionierung der ausgestanzten Klebefolie beim anschließenden Aufbringen der Folie auf dem Modulband notwendig. Die Kontrolle der Positionierung erfolgt mittels optischer Sensoren und Wegaufnehmer, die den Vorschub des Modulbandes sowie der Klebefolie aufnehmen und steuern, was einen erheblichen Zusatzaufwand beim Herstellungsprozess bedingt. Wird die Klebefolie mit ihren ausgestanzten Löchern nicht richtig zu den Verguss-„Hügeln" des Modulbandes positioniert, liegt diese einerseits teilweise auf den „Hügeln", andererseits ergibt sich im eigentlichen Klebebereich eine nichtklebende Fläche, die die Festigkeit der Verbindung des Trägerelementes mit der Chipkarte mindert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Trägereiement der eingangs geschilderten gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, daß dessen Herstellung einfacher und somit kostengünstiger durchgeführt werden kann und darüber hinaus ein Verfahren zu offenbaren, mit dem das erfindungsgemäß gestaltete Trägerelement hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen durch die technische Lehre der offenbarten Ansprüche 1 und 6 gelöst.

Gemäß der in diesen Ansprüchen beschriebenen technischen Lehre wird das Trägerelement so gestaltet, daß die Klebefläche als vollflächige Klebeschicht die ge- samte rückseitige Oberfläche des Trägerelementes bedeckt. Durch diese Maßnahme werden die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, insbesondere entfällt der bislang übliche und notwendige Ausstanzprozess für die verwendete Klebefolie und die Überwachung des Positioniervorganges der Klebeschicht auf dem Modulband. Darüberhinaus hat sich gezeigt, daß die Ausschußrate bei der Herstellung der Trägerelemente trotz fehlender Positionierkontrolle geringer ausfällt als beim aus dem Stand der Technik üblichen Herstellverfahren. . 3 .

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes gemäß dem Hauptanspruch sieht vor, daß die vollflächige Klebeschicht durch einen Anpressvorgang mittels einer Andruckvorrichtung mit einer Andruckfiäche aus einem elastischen Material an dem Trägerelement festgelegt wird, wobei die Andruckfläche so nachgiebig ist, daß das Trägerelement vollflächig mit seiner mit dem IC-Baustein und der diesen bedeckenden Schutzschicht versehenen Rückseite in die Andruckfä- che eintauchen kann.

Die Nachgiebigkeit der Andruckfläche gewährleistet, daß zum einen eine Beschädigung der den IC-Baustein bedeckenden Vergussmaterialschutzschicht verhindert wird, gleichzeitig jedoch eine vollflächige Verklebung sowohl im Bereich des Vergussmaterials als auch im um diesen angeordneten Klebeflächenbereich. Weitere spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen 2 bis 5 offenbarten Merkmalen für das erfindungsgemäße Trägerelement sowie aus den in den Ansprüchen 7 bis 11 offenbarten Merkmalen für das erfiπdungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Trägerelementes.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, daß die Klebeschicht als mehrschichtige Laminatbeschichtung mit mindestens einer dem Trägerelement zugewandten Klebebeschichtung und mindestens einer die Klebebeschichtung an der dem Trägerelement abgewandten Seite abdeckenden Trägerschicht ausgeführt ist. Die Laminatbeschichtung verhindert zuverlässig eine Adhäsion zwischen Andruckfläche und Klebeschicht während des Anpressvorganges für die Klebeschicht.

Als Material für die Andruckfläche haben sich aufgrund ihrer speziellen elastischen Eigenschaften insbesondere Schaumstoff und Gummi als vorteilhaft erwiesen.

Die äußere Gestalt der Andruckfläche kann auf unterschiedliche Art und Weise reali- siert werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Andruckfläche als Andruckrolle auszugestalten, die einen kontinuierlichen Transport des mit den einzelnen Trägerelementen versehenen Modulbandes gestattet und als angetriebene Andruckrolle unter Umständen diesen kontinuierlichen Transport zusätzlich unterstützen kann.

Um eine ausreichende Andruckfläche bei Gestaltung von dieser als Andruckrolle zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die verwendete Andruckrolle einen Durchmesser von 10 bis 40 mm aufweist. . ₄ .

Im folgenden werden sowohl das erfindungsgemäße Trägerelement als auch die speziellen Merkmale des zur Herstellung des Trägerelementes verwendeten Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 : ein erfindungsgemäßes Trägerelement im Querschnitt,

Figur 2: das erfindungsgemäße Trägerelement aus Figur 1 eingebaut in eine Chipkarte und

Figur 3 a und b: zwei Ausgestaltungen der für das erfindungsgemäße Verfahren der Herstellung des Trägerelementes verwendeten Andruckfläche.

Das in der Figur 1 in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Trägerelement weist einen innen liegenden plattenförmigen Tragkörper 2 auf, welcher an seiner vorderen Flachseite mehrere metallische Kontaktflächen 5 besitzt. Die metallischen Kontaktflächen 5 bilden in ihrer Gesamtheit ein Kontaktfeld, wobei die Kontaktflächen durch Spalte 17 voneinander getrennt sind. An der der vorderen Flachseite des Tragkör- pers 2 abgewandten Rückseite ist ein IC-Baustein 3 angeordnet. Die Schaltkreise dieses Bausteines 3 sind über mehrere Anschlussdrähte 15 mit den Kontaktflächen 5 verbunden. Zu diesem Zweck befinden sich im Tragkörper 2 mehrere Bohrungen 16, durch die die einzelnen Anschlussdrähte 15 geführt sind. Im Rahmen des Herstellungsvorganges des Trägerelementes 1 wird der IC-Baustein 3 nach der Ver- drahtung mit den Kontaktflächen 5 mit einer Schutzschicht 6 aus einem Vergussmaterial abgedeckt. Erfindungswesentlich bei dem dargestellten Trägerelement 1 ist es, daß die Schutzschicht 6 wiederum von einer Klebeschicht 7 umschlossen ist, die sich vollflächig über die gesamte rückseitige Oberfläche des Trägerelementes erstreckt. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ist ein Ausstanzen der Klebefläche des Trägerelementes im Bereich der Schutzschicht 6 nunmehr überflüssig, wodurch die Produktionskosten nicht unwesentlich verringert werden können. Darüber hinaus ist gemäß der Erfindung die Gestalt des „Hügels" des den IC-Baustein 3 abdeckenden Vergussmaterials nicht mehr relevant, so daß sich Kontrollmaßnahmen vor der Aufbringung der Klebeschicht 7 erübrigen. Aus der Figur 1 ist ergänzend ersichtlich, daß die Klebeschicht 7 als Laminatausführung mit einer innenliegenden, dem Tragkörper 2 zugewandten Klebebeschichtung 9 sowie einer außen auf die Klebebeschichtung 9 aufgebrachten Trägerschicht 8 versehen ist.

Die Trägerschicht 8 gestattet ein problemloses Aufbringen der Klebeschicht 7 auf die Rückseite des Trägerelementes 1 , wie dies im einzelnen bei der Beschreibung des Verfahrens noch erläutert wird.

Die Figur 1 stellt somit ein einzelnes Trägerelement dar, welches als Gesamtbauteil in eine Chipkarte eingesetzt wird. Eine Chipkarte 4 mit dem darin eingesetzten Trä- gerelement 1 ist im Schnitt in der Figur 2 dargestellt. Zum Einsetzen des Trägerelementes 1 in die Chipkarte 4 wird die oben erwähnte Trägerschicht 8 vom Trägerelement 1 entfernt. Danach wird das Trägerelement 1 in einer stufenförmig ausgebildeten Aussparung 14 innerhalb der Chipkarte 4 piaziert. Die Aussparung 14 weist eine innenliegende Vertiefung 18 auf sowie einen abgesetzten Kragenbereich 19, auf dem der Rand des Tragkörpers 2 aufliegt. Die Verklebung zwischen Tragkörper 2 und Chipkarte 4 erfolgt ausschließlich in diesem Kragenbereich 19, da die Vertiefung 18 in ihrer Tiefenausdehnung so bemessen ist, daß zwischen der äußeren Oberfläche der Klebebeschichtung 9 und dem Boden der Vertiefung 18 noch ein wenn auch geringer Spalt verbleibt.

In der Figur 3 a und b ist schematisch dargestellt, wie mit Hilfe einer Andruckfläche 20 durch einen Anpressvorgang eine Verbindung zwischen dem Trägerelement 1 bzw. der Schutzschicht 6 sowie dem Tragkörper 2 und der Klebeschicht 7 herbeigeführt werden kann. Das Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes der oben beschriebenen Art sieht vor, daß die einzelnen Trägerelemente zu Modulbändern zusammengefaßt werden, auf der sich gleichzeitig eine große Anzahl einzelner Trägerelemente befinden. Nachdem auf dem jeweiligen Tragkörper 2 jeweils ein IC- Baustein 3 aufgebracht und angeschlossen worden ist und nachdem der IC-Baustein anschließend mit einer Schutzschicht 6 aus Vergussmaterial bedeckt worden ist, wird an der Außenseite der Schutzschicht 6 die oben bereits erwähnte Klebeschicht 7 plaziert, und zwar dergestalt, daß die aus der Trägerschicht 8 und der Klebebeschichtung 9 bestehende Klebeschicht 7 mit ihrer Klebeseite zur Schutzschicht 6 bzw. zum Tragkörper 2 weist. Danach wird mit Hilfe einer aus elastischem Material bestehenden Andruckfläche eine dauerhafte Verklebung zwischen Klebeschicht 7 und Trägerelement 1 herbeigeführt. Zur Realisierung dieses Verfahrensschrittes ist notwendig, daß das elastische Material der Andruckfläche so nachgiebig ist, daß das Trägerelement 1 vollflächig mit seiner mit dem IC-Baustein und der diesen bedek- kenden Schutzschicht 6 versehenen Rückseite vollständig in die Andruckfläche eintauchen kann. Nur durch das vollständige Eintauchen ist gewährleistet, daß sich die Klebeschicht 7 auch in den zwischen den einzelnen „Hügeln" des Modulbandes befindlichen Vertiefungen mit dem Tragkörpermaterial 2 verbinden.

In der Figur 3 a ist die Andruckfläche 20 als Andruckkissen 21 aufgeführt, welches mit einer Kraft F auf das Modulband gedrückt wird, wobei ein Gegenhalter 23 ein Ausweichen des Modulbandes in Richtung der Wirkrichtung der Kraft F verhindert. Die Andruckkraft F ist so zu bemessen, daß auch in den zwischen den „Hügeln" des Modulbandes befindlichen Vertiefungen eine ausreichende Andruckkraft zur dauerhaften Fixierung zwischen Tragkörper 2 und Klebeschicht 7 herbeigeführt wird.

Eine weitere Ausgestaltungsvariante der Andruckfläche 20 ist in der Figur 3 b dargestellt. Hier wird die Andruckfläche als umlaufende Andruckrolle 22 ausgeführt, wobei ein Gegenhalter 23 wiederum ein Ausweichen des Modulbandes in Richtung der Kraft F verhindert. Der Abstand des Mittelpunktes der Andruckrolle 22 ist bei diesem Ausführungsbeispiel so zu bemessen, daß auch die tiefer liegenden Bereiche zwi- sehen den Tragelementen berührt werden. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 a hat die Ausgestaltung mit einer Andruckrolle 22 den Vorteil, daß eine kontinuierliche Transportbewegung des Modulbandes mit den einzelnen Tragelementen 1 durchgeführt werden kann. Als vorteilhaftes Material für die Andruckrolle 22 als auch das Andruckkissen 21 sind vor allem Schaumstoff und Gummi in entsprechend not- wendiger Weichheit geeignet.

Natürlich ist es denkbar, die Andruckvorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren mit speziellen zusätzlichen Merkmalen zu versehen. Erfindungswesentlich ist jedoch die Abstimmung der Materialeigenschaften der Andruckrolle bzw. des Andruckkissens im Hinblick auf die Materialeigenschaften der Vergussmasse für den IC-Baustein dahingehend, daß die Andruckfläche weicher ist als die Vergussmasse. Darüberhinaus ist es bei Verwendung einer Andruckrolle erforderlich, die Abmaße der Rolle den Abmessungen des Moduibandes, d. h. auf die Abmaße der zwischen den einzelnen „Hügeln" der einzelnen Trägerelemente liegenden Vertiefungen sowie auf die Geometrie der einzelnen Vergusshügel abzustimmen.

Bezugszeichenliste

1 Tragelement

2 Tragkörper

3 IC-Baustein 4 Chipkarte

5 Kontaktfläche

6 Schutzschicht

7 Klebeschicht

8 Trägerschicht 9 Klebebeschichtung

14 Aussparung

15 Anschlussdraht

16 Bohrung

17 Spalt 18 Vertiefung

19 Kragenbereich

20 Andruckfläche

21 Andruckkissen

22 Andruckrolle 23 Gegenhalter

Claims

Patentansprüche

1. Trägerelement für einen IC-Baustein zum Einbau in eine Chipkarte mit einem plattenförmigen Tragkörper, an dessen einer vorderen Flachseite metallische Kontaktflächen und an dessen anderer rückseitigen Flachseite der IC-Baustein angeordnet sind, einer den IC-Baustein überdek- kenden Schutzschicht aus einem Vergußmaterial und einer an der Rückseite des Tragkörpers aufgebrachten Klebefläche zur Festlegung des Trägerelementes an der Chipkarte, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebefläche als vollflächige Klebeschicht (7) die gesamte rückseitige Oberfläche des Trägerelementes (2) bedeckt.

2. Trägerelement für einen IC-Baustein nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht (7) als mehrschichtige Laminatbeschichtung mit mindestens einer dem Trägerelement (2) zugewandten Klebebeschichtung (9) und mindestens einer die Klebebeschichtung (9) an der dem Trägerelement (2) abgewandten Seite abdeckende Trägerschicht (8) ausgeführt ist.

3. Trägerelement für einen IC-Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht (9) aus einem Hot-Melt-Kleber aufgebaut ist.

4. Trägerelement für einen IC-Baustein nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die die Klebebeschichtung (9) abdeckende Trägerschicht

(8) aus Silikon besteht.

5. Trägerelement für einen IC-Baustein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Klebebeschichtung (9) abdeckende Trägerschicht (8) aus Papier besteht.

6. Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes nach einem der An- sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vollflächige Klebeschicht (7) durch einen Anpreßvorgang mittels einer Andruckvorrichtung mit einer Andruckfläche (20) aus einem elastischen Material an dem Trägerelement (2) festgelegt wird, wobei die Andruckfläche (20) so nachgiebig ist, daß das Trägerelement (2) vollflächig mit seiner mit dem IC- Baustein (3) und der diesen bedeckenden Schutzschicht (6) versehenen

Rückseite in die Ändruckfläche (20) eintauchen kann.

7. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung eines Trägerelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfläche (20) aus Schaumstoff hergestellt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung eines Trägerelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfläche (20) aus Gummi hergestellt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 zur Herstellung eines Trägerelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfläche (20) als Andruckkissen (21) gestaltet ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 zur Herstellung eines Trägerelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckfläche (20) als Andruckrolle (22) gestaltet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10 zur Herstellung eines Trägerelementes, da- durch gekennzeichnet, daß die Andruckrolle (22) einen Durchmesser von 10 - 40 mm aufweist.