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Title:
METHOD OF PRODUCING A SMART CARD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/031323
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a method of producing a smart card (1) which comprises metal contacts (20, 20A) for communication with external appliances, the contacts (20, 20A) being formed by at least two superimposed layers. In order to produce visible information on the contacts (20, 20A), they are acted upon by laser radiation (LS), two or more layers each being fused locally to form an alloy under the influence of the laser radiation.

Inventors:
FANNASH LOTHAR (DE)
TRUEGGELMANN UWE (DE)
Application Number:
PCT/DE1997/000318
Publication Date:
August 28, 1997
Filing Date:
February 21, 1997
Export Citation:
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Assignee:
ORGA KARTENSYSTEME GMBH (DE)
FANNASH LOTHAR (DE)
TRUEGGELMANN UWE (DE)
International Classes:
G06K1/12; G06K19/077; G06K19/08; H05K1/02; H05K1/11; H05K3/24; (IPC1-7): G06K1/12; G06K19/08
Foreign References:
EP0463930A11992-01-02
US4564739A1986-01-14
EP0587262A11994-03-16
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Claims:
Patentansprüche
1. ) Verfahren zur Herstellung von Chipkarten (1 ), die metallische Kontakte (20,20A) zur Kommunikation mit externen Geraten aufweisen, wobei die Kontakte (20,20A) von mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) zur Ausbildung sichtbaren Informationen auf den Kontakten (20,20A) mit einer Laserstrahlung beaufschlagt werden, wobei zwei oder mehrere Schichten jeweils lokal unter dem Einfluß der Laserstrahlung zu einer Legierung verschmelzt werden Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichent, daß die Beaufschlagung der Kontakte mit der Laserstrahlung in der Weise erfolgt, daß ein Laserstrahl im Raster oder Vektorverfahren über die Kontakte (20,20A) gefuhrt wird Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichent, daß die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl über die Kontakte (20,20A) gefuhrt wird, so gewählt ist, daß die lokale Verweilzeit des Laserfleckes auf den Kontakten und der damit jeweils verbünde lokale Stahlungsernergieeintrag das lokale Verschmelzen der obersten Schicht und der darunter liegenden Schicht der Kontakte unter Ausbildung einer Legierung bewirkt Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl über die Kontakte (20,20A) gefuhrt wird, so gewählt ist, daß die lokale Verweilzeit des Laserfleckes auf den Kontakten und der damit jeweils verbünde lokale Stahlungsernergieeintrag das lokale Verschmelzen von drei oder mehreren Schichten der Kontakte unter Ausbildung einer Legierung bewirkt Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß die Intensität des Laserstrahles wahrend der Fuhrung über die Kontakte (20,20A) jeweils lokal geändert wird Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß die Große und/oder Form des Laserfleckes wahrend der Fuhrung über die Kontakte (20,20A) jeweils lokal geändert wird 7) Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend der Fuhrung des Laserstrahles über zwei oder mehrere Kontakte (20,20A) hinweg der Laserstrahl auf seinem Fuhrungsweg über den isolierenden, metallfreien Zwischenräumen zwischen den Kontakten (20, 20A) ausgeschaltet, verschwenkt, abgeblendet oder abgeschwächt wird Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichent, daß die Beaufschlagung der Kontakte (20.20A) mit der Laserstrahlung in der Weise erfolgt, daß im Strahlengang der Laserstrahlung eine den aufzubringenden bildhaften Elementen und/oder alphanumerischen Zeichen entsprechend ausgebildete Maske angeordnet ist Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske so ausgebildet ist, daß sie die Laserstrahlung an den isolierenden, metallfreien Zwischenräumen zwischen den Kontakten (20, 20A) abschattet Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichent, daß die Intensität und Bestrahlungsdauer der Laserstrahlung so gewählt ist, daß das lokale Verschmelzen der obersten Schicht und der darunter liegenden Schicht der Kontakte unter Ausbildung einer Legierung bewirkt wird 1 1 ) Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichent, daß die Intensität und Bestrahlungsdauer der Laserstrahlung so gewählt ist, daß das lokale Verschmelzen von drei oder mehreren Schichten der Kontakte unter Ausbildung einer Legierung bewirkt wird Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß ein NeodymY AGLaser verwendet wird Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichent, daß ein ExcimerLaser verwendet wird Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichent, daß ein C02Laser verwendet wird 15) Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß die Beaufschlagung der Kontakte (20,20A) mit Laserstrahlung mittels eines im Pulsbetπeb arbeitenden Lasers erfolgt 1 6) Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichent, daß die Beaufschlagung der Kontakte (20,20A) mit Laserstrahlung mittels eines im kontinuierlich Modus arbeitenden Lasers erfolgt Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte (1 ) mit den darauf angeordneten Kontakten (20, 20 A) in einer Laserbeschriftungsanlage positioniert und anschließend die Kontakte zum Aufbringen der sichtbaren Information mit der Laserstrahiung beaufschlagt werden Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Kontakte (20, 20A) mit der Laserstrahlung mit einem Zwischenerzeugnis, das für eine Vielzahl von Chipkarten die Kontakte aufweist, durchgeführt Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenerzeugnis ein Chipmodulband verwandt wird, das eine Vielzahl von in Kartenkorper zu implantierende Chipmodule aufweist, wobei die Kontakte (20, 20A) jeweils die Oberflache eines Chipmoduls (2) bilden, auf dessen Ruckseite sich der Chip befindet Chipkarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) einen Schichtaufbau bestehend aus einer Kupfer, Nickel und mindestens einer Edelmetallschicht aufweisen 21 ) Chipkarte nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) einen Schichtaufbau bestehend aus einer Kupfer, Nickel und einer Goldschicht aufweisen Chipkarte nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) einen Schichtaufbau bestehend aus einer Kupfer, Nickel und einer Silberschicht aufweisen Chipkarte nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) einen Schichtaufbau bestehend aus einer Kupfer, Nickel und einer Palladiumschicht aufweisen 24) Chipkarte nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) einen Schichtaufbau bestehend aus einer Kupfer, Nickel, einer Palladium und einer Goldschicht aufweisen Chipkarte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) einen Schichtaufbau bestehend aus einer Kupfer und einer Edelmetallschicht aufweisen Chipkarte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (20,20A) einen Schichtaufbau bestehend aus einer Bronze und einer Edelmetallschicht aufweisen.
Description:
Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von kontaktbehafteten Chipkarten. Derartige Chipkarten enthalten ein Chipmodul, d.h. ein Trägerelement für den Chip/IC-Baustein, mit elektrisch leitfähigen Kontakten. Diese Kontakte sind mit entsprechenden Anschlußpunkten des Chips leitend verbunden, so daß hierüber die Kommunikation der Chipkarte mit entsprechenden Geräten (Chipkartenterminals) ermöglicht wird. Das Chipmodul wird in einer zur Karten Vorderseite hin offenen Aussparung des Kartenkörpers fixiert. Derartige Chipkarten haben bereits eine große Verbreitung gefunden in Form von Telefonkarten, Krankenversichertenkarten, GSM-Karten, Bank- und Kreditkarten etc.

Das Layout dieser Karten (Kartenvorderseite und Rückseite) ist in aufwendiger Weise , meistens mehrfarbig gestaltet; wohingegen momentan nur Chipmodule mit einer gold- oder silberfarbenen Oberfläche der Kontakte verfügbar sind. Dabei sind diese Kontakte meisten so aufgebaut, daß auf eine Kupferschicht eine Metallisierung aus Nickel als Diffusionsbarriere und darauf Gold, Silber oder Palladium aufgebracht wird, wobei auch die Palladium-Metallisierung silberfarben erscheint. Hinsichtlcih des optischen Erscheinungsbildes der Chipmoduloberfläche sind bisher kaum Gestaltungsmöglichkeiten gegeben.

In der EP 0 589 732 ist das Markiern (Aufbringen von sichtbaren Informationen) auf die metallischen Kontakte einer Chipkarte durch Lasergravur beschrieben. Dabei wird zur Markierung die Goldschicht lokal vollständig abgetragen, wobei die darunter liegende Nickelschicht, die auch teilweise mitabgetragen wird, sichtbar ist. Durch die damit verbundene Schädigung der Goldschicht wird der Korrosions- und Oxidationsschutz der metallischen Kontaktflächen verschlechtert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu Herstellung einer Chipkarte mit metallischen Kontakten zu schaffen, wobei auf die Kontakte eine sichtbare Information aufgebracht werden soll ohne daß der Korrosions- und Oxidationsschutz der metallischen Kontakte beschädigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die sich daran anschließenden Unteransprüche enthalten vorteilhafte und förderliche Ausgestaltungen der Erfindung.

^ An Hand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt: Fig.1 eine Draufsicht auf eine kontaktbehaftete Chipkarte,

Fig.2 eine schematische Ansicht einer Laseranlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.3 einen Schnitt durch eine Chipkarte im Bereich der Kontakte,

Fig.4 einen Schnitt durch den Schichtaufbau der Kontakte mit einer erfindungsgemäß durch Laserstrahlung verdampften Zone,

Fig.5 einen Schnitt durch einen alternativen Schichtaufbau der Kontakte, wobei die verschiedenen Möglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens demonstriert sind,

Fig.6 Draufsichten auf den vergrößert dargestellten Kontaktflächenbereich der Chipkarte mit bis erfindungsgemäß aufgebrachten, jeweils verschiedenen sichtbaren Elementen. Fig.10

In Fig.1 ist eine kontaktbehaftete Chipkarte (1 ) dargestellt. In der Chipkarte (1 ) befindet sich ein in einer zur Kartenvorderseite hin offenen Aussparung des Kartenkörpers fixiertes Chipmodul (2). Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Ausgestaltung der metallischen Kontakte (20A), die die Oberfläche (20) des Chipmoduls (2) bilden an. Mit diesem Verfahren können sichtbare Informationen auf den Kontakten (20, 20A) erzeugt werden. Hierzu werden die Kontakte (20,20A), die aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Metallschichten bestehen, mit Laserstrahlung (LS) beaufschlagt- siehe Fig.2. Dabei werden jeweils lokal (korrespondierend zu der darzustellenden Information) zwei oder mehrere Schichten unter dem Einfluß der Laserstrahlung (LS) jeweils lokal (korrespondierend zu der darzustellenden Information) zu einer Legierung verschmolzen. Die legierte Zone unterscheidet sich dabei in ihrer Farbe, d.h. in ihrem Reflexions- und Absorptionsspektrum, von dem umgebenden Bereich.

In Fig.3 ist zum besseren Verständnis ein Schnitt durch die Chipkarte (1 ) im Bereich des Chipmoduls (2) mit den Kontakten (20,20A) dargestellt. In Fig.4 und 5 sind unterschiedliche Schichtaufbauten der Kontakte (20,20A) dargestellt.

Typischerweise bestehen die Kontakte (20,20A) - vgl. Fig.4 - aus einer Kupferschicht (Metall 1 ), die auf ein Kunststoffsubstrat aufkaschiert wird, einer auf der Kupferschicht aufgebrachten Nickelschicht (Metali 2) und einer darauf aufgebrachten Gold-, Silber- oder Palladiumschicht (Metall 3). Die Schichtdicken sind nicht maßsstabsgerecht eingezeichnet. Die Kupferschicht hat typischer Weise eine Dicke von ca. 70μm, die Nickelschicht eine Dicke von ca. 1 -5 μm und die darauf befindliche Edelmetallschicht eine Dicke von < 2μm.

Durch weitere Metallschichten - vgl. Fig.5 - und eine entsprechende Auswahl der Metalle hinsichtlich der Reflexions- und Absorptionseigenschaften der Reinmetalle als auch der

Legierungen zwischen diesen Metallen ist eine breite Palette an verschieden farbigen

Beschriftungsmöglichkeiten gegeben.

Beispielhaft sollen die folgenden Schichtaufbauten genannt werden:

Cu/Ni/Pd/Au

Cu/Ni/Pd

Cu/Edelmetall

Bronze/Edelmetall

Diese Schichten können auf ein Substrat galvanisch, durch Aufdampfen oder durch Sputtern aufgebracht werden.

In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Beaufschlagung der Kontakte (20,20A) mit der Laserstrahlung (LS) in der Weise, daß der Laserstrahl (LS) im Raster-oder Vektorverfahren über die Kontakte (20.20A) geführt wird. Ein dafür ausgelegte Laseranlage ist in Fig.2 gezeigt, welche eine elektronisch ansteuerbare Ablenkeinheit für den Laserstrahl (LS) aufweist. Derartige Anlagen werden bereits bei der sogenannten Kartenpersonalisierung eingesetzt, wo auf den Kunststoffkartenkörper z.B. eine Nummer geiasert wird. Der dafür verwendte Laser ist meistens ein Neodym-YAG-Laser. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher Weise in den bestehenden Personalisierungsprozeß integriebar. Es lassen sich verschiedenste Informationen (Logos, alphanumerische Zeichen, Linien, Guillochen) auf den Kontakten (20,20A) sichtbar darstellen. Die Durchführung der erfindungsgemäßen Kontaktflächenbeschriftung mit einer solchen Anlage ist sehr flexibel, ohne apparative Umrüstungen einsetzbaπz.B. Aufbringen einer fortlaufenden Seriennummer, Aufbringen verschiedener Logos für verschiedene Chipkartenlose in der Fertigung. Die Intensität des Laserstrahles (LS), die Geschwindigkeit mit der dieser über die Kontakte geführt wird sowie die Größe des Laserfleckes (LF) auf den Kontakten sind dabei in einfacher Weise einstellbar, um ein jeweils optimales Beschriftungsergebnis zu erzielen.

Um das in den isolierenden, metallfreien Zwischenräumen zwischen den Kontakten freiliegende Kunststoff-Substrat durch die Laserstrahlung nicht zu beschädigen, wird wahrend der Fuhrung des Laserstrahles (LS) über zwei oder mehrere Kontakte (20, 20A) hinweg dieser auf seinem Weg über den isolierenden Zwischenräumen ausgeschaltet, verschwenkt, abgeblendet oder abgeschwächt

In einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, die Beaufschlagung der Kontakte (20,20A) mit der Laserstrahlung im Maskentechnik-Verfahren (nicht dargestellt) durchzufuhren Dabei ist im Strahlengang der Laserstrahlung eine der aufzubringenden Information entsprechend ausgebildete Maske angeordnet Dieses Verfahren ist besonders bei großen Stuckzahlen vorteilhaft, wenn immer dieselbe Informtion (eine Maske, ein Maskensatz) aufgebracht wird Die Maske ist dabei vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß sie die Laserstrahlung an den isolierenden Zwischenräumen abschattet Die Intensität und die Bestrahlungsdauer sind dabei auf die miteinander zu legierenden Metalle und die Zahl der aufzuschmelzenden Schichten abgestimmt

Sowohl im Raster- und Vektorverfahren als auch im Maskenverfahren ist es einerseits vorgesehen, bereits mit Kontakten versehene Chipkarten zu beschriften Darüber hinaus ist es außerdem vorgesehen, die Beschriftung der Kontakte (20,20A) schon auf einem Zwischenerzeugnis (nicht dargestellt) für die Herstellung von Chipmodulen (2) vorzunehmen Dabei handelt es sich um sogenannte Substratbander auf denen für die Herstellung einer Vielzahl von Chipmodulen die Kontakte (20.20A) aufgebracht sind

Auf den Fig 6 bis 10 sind zur Veranschaulichung einige der Möglichkeiten des erfindungsgemaßen Verfahrens dargestellt In Fig 6 ist gezeigt, wie mittels Laserstrahlung auf den Kontakten (20,20A) ein Logo aufgebracht wurde Fig 7 zeigt Kontakte (20.20A) mit aufgebrachter Seriennummer, Fig 8 zeigt ein aufgebrachtes Guillochenmuster, Fig 9 und10 zeigen aufgebrachte Wahrungszeichen

Hierbei wird deutlich, daß eine derartige Beschriftung auf den Kontakten (20,20A) auch als Sicherheitsmerkmai dient