Chipkarte mit einer Mehrzahl von Komponenten

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einem in einem Kartenkörper angeordneten Chip und einer Mehrzahl vermittels einer Verbindungsleiteranordnung elektrisch leitend mit dem Chip verbundenen Komponenten, wobei der Kartenkörper aus einer Mehrzahl von in einem Lagenverbund angeordneten Substratlagen zusammengesetzt ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte.

Chipkarten der eingangs genannten Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, die sich insbesondere durch die Art und Anzahl der in der Chipkarte enthaltenen Komponenten unterscheiden. Beispiels- weise ist es bekannt, derartige Chipkarten als so genannte „aktive"

Karten auszuführen, die eine in den Kartenkörper integrierte Energieversorgungseinheit, etwa eine Batterie, aufweisen die über eine Verbindungsleiteranordnung elektrisch leitend mit dem Chip verbunden ist und den Chip sowie beispielsweise eine außer dem Chip im Kartenkörper vorgesehene Anzeigeeinrichtung mit der notwendigen Betriebsspannung versorgt.

Weiterhin sind auch „passive" Chipkarten bekannt, die den Chip in einer Transponderanordnung mit einer Antenneneinrichtung aufweisen, welche zur Versorgung des Chips mit einer von einer außerhalb des Kartenkörpers angeordneten Energiequelle stammenden Energie und zur Daten- übertragung dient. Dabei kann der Chip unmittelbar mit der Antenneneinrichtung kontaktiert sein oder vermittels einer Verbindungsleiteranordnung an die Antenneneinrichtung angeschlossen sein, wobei die Verbindungsleiteranordnung gegebenenfalls zur Verbindung des Chips mit weiteren Komponenten, wie beispielsweise einer Anzeigeeinrichtung, dient.

Neben den vorstehend beispielhaft genannten Komponenten, die in demselben Kartenkörper wie der Chip angeordnet sind und mit dem Chip über eine Verbindungsleiterordnung verbunden sind, sind je nach dem für die Chipkarte geforderten Leistungsprofil eine Vielzahl anderer Komponenten bekannt, wie beispielsweise ein Lautsprecher oder ein

Schalter, die über die Verbindungsleiteranordnung mit dem Chip kontak- tierbar sind.

Je nach Anzahl der in einem Kartenkörper angeordneten Komponenten kann es somit zu einer insgesamt komplexen Verbindungsleiterstruktur im Kartenköper kommen, die zum einen die Herstellung einer betriebssicheren Chipkarte erschwert und insbesondere bei einem Kartenkörper, der aus einer Mehrzahl von in einem Lagenverbund angeordneten Substratlagen zusammengesetzt ist, ein häufig sich änderndes Design der einzelnen Substratlagen erforderlich macht.

In der Praxis führen die Komplexität der Verbindungsleiterstruktur im Kartenkörper und die sich aus unterschiedlichen Leistungsprofilen der Chipkarten ergebenden änderungen im Lagendesign zu einem entsprechenden Fertigungsaufwand mit den damit verbundenen Kosten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau sowie ein Herstellungsverfahren für eine Chipkarte vorzuschla-

gen, der bzw. das die Herstellung von Chipkarten mit unterschiedlichen Leistungsprofilen vereinfacht.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Chipkarte die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte sind die Komponenten und die Verbindungsleiteranordnung in unterschiedlichen Substratlagen, nämlich eine Komponentenlagenordnung und eine Verbindungslagenanordnung, angeordnet und weisen zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Kontaktierung in überdeckung miteinander angeordnete Kontaktflächen auf.

Der erfindungsgemäße Chipkartenaufbau ermöglicht somit einen entsprechend dem gewünschten Leistungsprofil der Chipkarte definierten, modularen Aufbau aus standardisierten Substratlagen, die entsprechend dem gewünschten Leistungsprofil der Chipkarte miteinander kombiniert werden.

Wenn die Verbindungslagenanordnung eine Mehrzahl von Verbindungslagen aufweist, die jeweils mit einem Verbindungsleitermodul versehen sind, derart, dass die über Kontaktflächen miteinander kontaktierten Verbindungsleitermodule die Verbindungsleiteranordnung ausbilden, ist es möglich, bereits die Verbindungsleiteranordnung entsprechend dem gewünschten Leistungsprofil der Chipkarte modular aus einzelnen Verbindungslagen aufzubauen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Chipkarte ist die Verbindungslagenanordnung mit einer Komponentenlagenanordnung aus einer oder mehreren Komponentenlagen versehen, die eine Ausgabe- oder Eingabeeinrichtung sowie eine Energieversorgungseinrichtung für den Chip aufweist.

Wenn die Ausgabe- oder Eingabeeinrichtung in einer ersten Komponentenlage und die Energieversorgungseinrichtung in einer zweiten Kompo-

nentenlage angeordnet ist, ist es möglich, die zugeordnete Komponentenlage in ihrer Gesamtheit zur Anordnung bzw. Ausbildung der Energieversorgungseinrichtung zu nutzen, so dass beispielsweise Batterieeinrichtungen ermöglicht werden, die sich über die gesamte Oberfläche der Substratlage erstrecken und daher eine entsprechende Kapazität aufweisen können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindungslagenanordnung zwischen den Komponentenlagen angeordnet ist, so dass zwischen den Kontaktflächen der in den Komponentenlagen angeordneten Komponen- ten und den Kontaktflächen der Verbindungsleiteranordnung eine unmittelbare Kontaktierung erfolgen kann.

Insbesondere bei einer großen Anzahl von Komponenten mit einer entsprechenden Anzahl von Komponentenlagen ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungslagen der Verbindungslagenanordnung und die Kompo- nentenlagen der Komponentenlagenanordnung alternierend aufeinander angeordnet sind.

Je nach Art der in einer Chipkarte miteinander kombinierten Komponenten kann es auch vorteilhaft sein, die Komponenten zumindest anteilig in Komponentengruppen in einer gemeinsamen Gruppen-Komponentenlage anzuordnen, also beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung und einen die Anzeigeeinrichtung aktivierenden Druckschalter.

In anderen Fällen, wie insbesondere in dem Fall der Verwendung einer Batterieeinrichtung als Komponente, kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, wenn die Komponenten zumindest teilweise als einzelne Komponenten in Einzelkomponentenlagen angeordnet sind.

Wenn die Komponenten sich zumindest teilweise über mehrere benachbarte Komponentenlagen erstrecken, ist es möglich, auch in einem aus einzelnen Substratlagen gebildeten Schichtaufbau größere Komponenten, wie beispielsweise ein Chipmodul unterzubringen, derart, dass der mit

einer Anschlusskontaktierung versehene Chipträger des Chipmoduls in einer Komponentenlage und der mit einem Verguss versehene Chip in einer weiteren Komponentenlage untergebracht ist.

Vorzugsweise sind die Komponenten in Komponentenaufnahmen ange- ordnet sind, die aus zumindest einer in einer oder mehreren Komponentenlagen angeordneten Fensteröffnungen gebildet sind, so dass die Komponentenaufnahmen in ihrer Größe leicht angepasst werden können.

Wenn die Fensteröffnungen mit einem Füllmaterial versehen sind, können Hohlräume im Kartenkörper vermieden werden.

Vorzugsweise ist das Füllmaterial aus einem thermisch aktivierbaren Klebermaterial gebildet, so dass auch bei vergleichsweise niedrigen Laminierungstemperaturen ein sicherer Lagenverbund auch im bereich der Fensteröffnungen erreicht wird.

Wenn zwischen den die Verbindungslagen und die Komponentenlagen bildenden Substratlagen eine thermisch aktivierbare Kleberschicht vorgesehen ist, kann die Herstellung des Kartenkörpers im Laminierver- fahren insgesamt bei vergleichsweise niedrigen Laminierungstemperaturen im Rahmen einer so genannten „Warmlamination" erfolgen.

Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 14 auf.

Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt der Kartenkörpers als Laminataufbau mit einer Mehrzahl von in einem Laminatverbund miteinander verbundenen Komponentenlagen und Verbindungslagen hergestellt. Erst anschließend werden in einem weiteren Laminierschritt auf den Kartenkörper Decklagen aufgebracht. Auf diese Art und Weise können ausgehend von einem als neutrale Funktionseinheit aufgebauten Kartenkörper durch nachträgliche Aufbringung von beispielsweise mit einer Bedruckung versehenen Decklagen individualisierte Chipkarten hergestellt werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Chipkarte anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Lagenaufbau für eine Chipkarte in einer ersten Aus- führungsform;

Fig. IA die aus dem Lagenaufbau hergestellte Chipkarte;

Fig. 2 einen Lagenaufbau für eine Chipkarte in einer zweiten Aus führungsform;

Fig. 3 einen Lagenaufbau für eine Chipkarte in einer dritten Aus- führungsform;

Fig. 4 einen Lagenaufbau für eine Chipkarte in einer vierten Aus führungsform.

Fig. 1 zeigt einen Lagenaufbau für eine Chipkarte 10 mit einer Verbindungsleiterlage 1 1 , die als Zwischenlage zwischen einer oberen Kompo- nentenlage 12 und einer unteren Komponentenlage 13 angeordnet ist. Die Verbindungsleiterlage 1 1 und die Komponentenlagen 12, 13 weisen im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus PVC oder PC gebildete Substrate 14, 1 5 und 16 auf, die zur Herstellung der Chipkarte 10 in einem an sich bekannten Laminiervorgang flächig miteinander verbunden werden und somit einen durch den Lagenverbund entstandenen Kartenkörper 17 ausbilden, wie in Fig. IA dargestelt..

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die obere Komponentenlage 12 eine, hier als „Segment-Display" ausgebildete Anzeigeeinrichtung 18 sowie einen Drucktaster 19 auf, die über eine in der Verbindungsleiterlage 1 1 ausgebildete Verbindungsleiteranordnung 20 mit einem Chip 21 und einer Batterieeinrichtung 22 kontaktiert sind, die auf dem Substrat 16 der unteren Komponentenlage 13 angeordnet sind.

Die Verbindungsleiteranordnung 20 der Verbindungsleiterlage 1 1 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel als eine Drahtleiteranordnung mit Drahtleitern 29 ausgebildet, die an ihren Enden den hier als Anzeigeeinrichtung 1 8, Drucktaster 19, Chip 21 und Batterieeinrichtung 22 ausge- bildeten Komponenten j eweils zugeordnete Kontaktflächen 23 , 24, 25 und 26 aufweisen. Im vorliegenden Fall sind die Kontaktflächen 23 , 24, 25 und 26 als Durchkontaktierungen ausgebildet, die sowohl auf einer Oberseite 27 als auch auf einer Unterseite 28 der Verbindungsleiterlage 1 1 zugängig sind. Die Drahtleiter 29 sind im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit einer isolierenden Umhüllung versehen, so dass die Ausbildung von Leiterbrücken 30 ohne die Gefahr von Kurzschlüssen möglich ist.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die in den Komponentenlagen 12 und 13 angeordneten, hier als Anzeigeeinrichtung 18, Drucktaster 19, Chip 21 und Batterieeinrichtung 22 ausgebildeten Komponenten mit Kontaktflächen 31 , 32, 33 und 34 versehen, die so auf den Komponentenlagen 12, 13 angeordnet sind, dass sie sich in einer überdeckungslage mit den Kontaktflächen 23 bis 26 der Verbindungsleiteranordnung 20 befinden und sich somit infolge einer Herstellung des in Fig. IA dargestellten, als Lagenverbund ausgebildeten Kartenkörpers 17 eine direkte Kontaktie- rung zwischen den Kontaktflächen 23 bis 26 der Komponenten (Anzeigeeinrichtung 18, Drucktaster 19, Chip 21 , Batterieeinrichtung 22) und den Kontaktflächen 31 bis 34 der Verbindungsleiteranordnung 20 ergibt, so dass die zum Betrieb der Chipkarte 10 notwendige Verbindungsleiter- struktur geschaffen ist.

Wie Fig. IA zeigt, kann der Kartenkörper 17 mit einer ergänzenden Decklage 35 versehen sein, die zwei Fensteröffnungen 36, 37 aufweist, welche derart angeordnet sind, dass die Anzeigeeinrichtung 18 und der Drucktaster 19 soweit abgedeckt sind, dass lediglich ein Anzeigefeld 38 und eine Taste 39 von außen her zugänglich bzw. sichtbar ist. Ebenso ist

es möglich, die Decklage transparent und ohne Fensteröffnung auszubilden.

Fig. 2 zeigt einen aus zwei Komponentenlagen 12, 13 und einer Verbindungsleiterlage 40 zusammengesetzten Aufbau für eine Chipkarte 41 . Entsprechend ihrer übereinstimmenden Bezugszeichenbenennung sind die Komponentenlagen 12, 13 der Chipkarte 41 identisch mit den Komponentenlagen 12, 13 der Chipkarte 10 ausgebildet.

Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Chipkarte 10 ist eine auf der Verbindungsleiterlage 40 ausgebildeten Verbindungsleiteranordnung 42 nicht mit Drahtleitern 29 ausgebildet. Vielmehr weist die Verbindungsleiteranordnung 42 eine auf einem Substrat 43 aufgebrachte Metallisierungsstruktur 44 auf, die beispielsweise in einem Metallabscheideverfahren oder in ätztechnik auf einer Oberseite 45 des Substrats 43 erzeugt werden kann. übereinstimmend mit der Verbindungsleiteranord- nung 20 der in Fig. 1 dargestellten Chipkarte 10 weist die vermittels einer Metallisierungsstruktur 44 ausgebildete Verbindungsleiteranordnung 42 Kontaktflächen 31 bis 34 auf, die in der bereits unter Bezug auf die Fig. 1 erörterten Art und Weise den Kontaktflächen 23 bis 26 der hier ebenfalls als Anzeigeeinrichtung 18, Drucktaster 19, Chip 21 und Batterieeinrichtung 22 ausgebildeten Komponenten der Komponentenlagen 12, 13 zugeordnet sind.

Fig. 3 zeigt einen Aufbau einer Chipkarte 46, die entsprechend der übereinstimmenden Bezugszeichenbenennung Komponentenlagen 12, 13 aufweist, die mit den Komponentenlagen 12, 13 der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Chipkarten 10 und 41 übereinstimmen. Im Unterschied zu den Chipkarten 10 und 41 weist der Aufbau der Chipkarte 46 eine Ver- bindungsleiterlagenanordnung 47 auf, die modular aus zwei Verbindungsleiterlagen 48 und 49 zusammengesetzt ist. Die Verbindungsleiterlagen 48 und 49 weisen Verbindungsleitermodule 54, 55 mit jeweils deckungsgleich angeordneten Kontaktflächen 23 bis 26 auf, die als

Durchkontaktierungen in einem Substrat 50 der Verbindungsleiterlage 48

und einem Substrat 51 der Verbindungsleiterlage 49 ausgebildet sind. Die j eweils auf einer Oberseite 52 bzw. 53 der Substrate 50 bzw. 51 ausgebildeten Verbindungsleitermodule 54 und 55 sind so angeordnet, dass bei einer Kontaktierung der Kontaktflächen 23 bis 26 der Verbin- dungsleiterlagen 48 und 49 miteinander eine mit der in Fig. 1 dargestellten Verbindungsleiteranordnung 20 elektrisch gleichwirkende Verbindungsleiteranordnung 47 geschaffen ist. Da das Substrat 50 der in Fig. 3 oberhalb der Verbindungsleiterlage 49 angeordneten Verbindungsleiterlage 48 als elektrische Isolierung wirkt, können beide jeweils auf den Verbindungsleiterlagen 48 und 49 angeordnete Verbindungsleitermodule 54 und 55 beliebig, also insbesondere auch ohne Isolierung, ausgebildet sein. Somit können die Verbindungsleitermodule 54 und 55 beispielsweise als isolierter oder auch unisolierter Drahtleiter oder auch als Metallisierung, wie etwa die Verbindungsleiteranordnung 42 der in Fig. 2 dargestellten Chipkarte 41 , ausgebildet sein.

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer als „Passivkarte" ausgebildeten Chipkarte 56, die im Falle des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels in übereinstimmung mit der in Fig. 1 dargestellten Chipkarte 10 eine obere Komponentenlage 12 mit einer Anzeigeeinrichtung 18 und einem Druck- taster 19 sowie eine Verbindungsleiterlage 1 1 mit einer darauf ausgebildeten Verbindungsleiteranordnung 20 aufweist, die mit Kontaktflächen 23 bis 26 versehen ist.

Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Chipkarte 10 weist der Aufbau der Chipkarte 56 zwei weitere Komponentenlagen 57 und 58 auf. Die Komponentenlage 57 weist auf einem Substrat 59 angeordnet einen Chip 21 mit Kontaktflächen 25 sowie zwei als Durchkontaktierungen ausgebildete Kontaktflächen 60 auf.

Die Komponentenlage 58 weist auf einem Substrat 61 eine Antenneneinrichtung 62 auf, die im vorliegenden Fall aus einer in eine Oberfläche 63 des Substrats 61 eingebetteten Drahtspule 64 mit an Enden der Drahtspule 64 ausgebildeten Antennenkontaktflächen 65 gebildet ist. Obwohl hier

als Drahtspule 64 ausgebildet, kann die Antenneneinrichtung 62 auch durch eine auf die Oberfläche 63 des Substrats 61 aufgebrachte Metallisierung gebildet sein, die beispielsweise auch entsprechend der in Fig. 3 dargestellten, modular aufgebauten Verbindungsleiteranordnung 47 zur Vermeidung einer Leiterbrücke 66 modular aus zwei auf unterschiedlichen Substraten angeordneten Antennenmodulen aufgebaut sein kann.

Da die Kontaktflächen 60 der Komponentenlage 57 in überdeckung mit den Antennenkontaktflächen 65 der Komponentenlage 58 und die Kontaktflächen 25 des Chips 21 auf der Komponentenlage 57 in überdeckung mit den Kontaktflächen 25 der Verbindungslage 1 1 angeordnet sind, ergibt sich eine im Prinzip mit der in Fig. 1 dargestellten Verbindungsleiterstruktur der Chipkarte 10 übereinstimmende Verbindungsleiterstruktur, wobei schaltungstechnisch die Batterieeinrichtung 22 gegen die Antenneneinrichtung 62 ausgetauscht ist.