DE3131216C3 - Ausweiskarte mit IC-Baustein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausweiskarte gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

In der DE-AS 29 20 012 wird eine derartige Ausweiskarte mit in­ tegriertem Schaltkreis beschrieben. Der Baustein ist zusammen mit seinen Anschlußleitungen auf einem unabhängig von der Kartenherstellung gefertigten Trägerelement ange­ ordnet. Das Trägerelement wird bei der fertiggestellten Karte in einer Aussparung des Karteninletts durch die Deck­ folie der Karte oder besondere Verbindungselemente gehalten, die aber elastisch sind.

In der allgemein für Ausweiskarten gültigen Norm, der auch Ausweiskarten mit integriertem Schaltkreis genügen sollten, ist unter anderem die Dicke der Karte mit 0,76 mm festge­ legt.

Diese Dicke wird bei der in der DE-AS vorgeschlagenen Aus­ weiskarte größtenteils durch das Trägerelement, d. h. durch den IC-Baustein mit seinen Anschlußleitungen und der zum Schutz der empfindlichen Anordnung notwendigen Verkapse­ lung eingenommen. Da vorzugsweise relativ steife Mate­ rialien zur Verkapselung des Bausteins verwendet werden, sind die dünnen Deckfolien bei Verbiegungen der Ausweis­ karte gefährdet. Denn vor allem an den Übergangsstellen zwischen Trägerelement und Kartenkörper ist die Dehnung der Deckfolie besonders hoch, da sich das Trägerelement aufgrund seiner höheren Steifigkeit gegenüber den Karten­ materialien der allgemeinen Kartenkrümmung nur begrenzt anpaßt. Die Randbereiche des Trägerelements treten aus dem Kartenkörper heraus und drücken je nach Biegung der Karte mit hoher punktueller Belastung gegen die Deck­ folien. So entstehen an den Übergangsstellen zwischen der Kartenkrümmung und der flacher verlaufenden Krüm­ mung des Trägerelements Hauptspannungszonen, die bei entsprechender Verformung der Karte eine irreversible Dehnung des Deckfolienmaterials in diesen Bereichen her­ beiführen können. Je nach mechanischer Belastung der Karte muß also gerade im Bereich der Hauptbelastungszonen mit der Ermüdung des Deckfolienmaterials gerechnet werden. Die Folien können in diesem Bereich zerreißen, wodurch die Karte schließlich unbrauchbar wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Aus­ weiskarte der o. g. Art vorzuschlagen, die bei gutem Schutz für den IC-Baustein eine längere Haltbarkeit auch bei starken mechanischen Belastungen gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Für das Ver­ ankerungselement verwendet man vorzugsweise hochfestes, im Bereich der Kaschiertemperatur thermostabiles Material, das auch über einen längeren Zeitraum ermüdungsfrei Bie­ gebelastungen aufnehmen kann.

Das Verankerungselement kann in der Mittelebene des Trä­ gerelements angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, die Verankerung an der Ober- und/oder Unterseite des Trägerelements vorzusehen.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verankerungselements hat auch den Vorteil, daß die durch die Norm vorgegebene Kartendicke hinsichtlich einer stärkeren Verkapselung der empfindlichen Anordnung besser genutzt werden kann.

Es ist beispw. möglich, zum Einbau des Trägerelements auf eine oder auch auf beide Deckfolien zu verzichten, da diese zur Halterung des Trägerelements nicht unbedingt er­ forderlich sind. Die Dicke des Trägerelements kann damit, beispw. bei Verzicht auf beide Deckfolien, mit der tat­ sächlichen Kartendicke identisch sein, womit ein ausge­ zeichneter Schutz für den IC-Baustein samt seiner Anschlußleitungen erzielt wird.

Aber auch wenn das Trägerelement weiterhin beidseitig mit Folien abgedeckt wird, können diese extrem dünn ge­ wählt werden, da das Verankerungselement den größten Teil der Belastungen aufnimmt.

In welcher Ebene der Karte das Trägerelement angeordnet wird, ist von unterschiedlichsten Randbedingungen abhängig. Ei­ nige Ausführungsformen sowie weitere Vorteile der Er­ findung werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dazu zeigt in der Zeichnung

Fig. 1 eine Ausweiskarte mit Trägerelement und Verankerungsrahmen,

Fig. 2 die Ausweiskarte der Fig. 1 im Schnitt,

Fig. 3 eine Ausweiskarte nach dem Stand der Technik im gebogenen Zustand,

Fig. 4 eine Ausweiskarte nach dem Stand der Technik nach mehrfachen Biegungen,

Fig. 5 eine Ausweiskarte gemäß der Erfindung im gebogenen Zustand,

Fig. 6 eine Ausweiskarte ohne vorderseitige Deckfolie,

Fig. 7 eine Ausweiskarte ohne vorder- und rückseitige Deckfolie,

Fig. 8, 9, 10 Verfahrensstadien in der Herstellung eines Trägerelements,

Fig. 11 eine Ausweiskarte, bei der das Trägerelement auf Vorder- und Rückseite einen Verankerungsrahmen aufweist,

Fig. 12 die Ausweiskarte der Fig. 11 nach der Kaschierung,

Fig. 13 eine Ausweiskarte, bei der die Verankerungs­ rahmen während des Kaschierprozesses dem Kartenlaminat zugefügt werden,

Fig. 14 die Ausweiskarte der Fig. 13 nach der Kaschierung,

Fig. 15 ein Trägerelement, bei dem der Verankerungs­ rahmen in Form von Fähnchen vorliegt,

Fig. 16 das Trägerelement der Fig. 15 im Schnitt.

Die Fig. 1 zeigt in einem Ausführungsbeispiel den Ausschnitt einer Ausweiskarte 1, in dem sich das Trägerelement 3 befindet. Im Innern des Trägerelements ruht der IC-Baustein 2, dessen Anschlüsse mit den Kontaktflächen 4 verbunden sind. Rings um das Träger­ element ist ein Verankerungsrahmen 5 vorgesehen, der in diesem Ausführungsbeispiel zur Befestigung der Ele­ mente in der Ausweiskarte mit Aussparungen 10 versehen ist.

Die Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung die ein­ zelnen Folien der Ausweiskarte. Die beiden Kernfolien 6 und 7 sowie die Deckfolien 8 und 9 werden unter Anwendung von Wärme und Druck miteinander verbunden. Das dabei in die Erweichungsphase und schließlich in die Fließphase über­ gehende Kartenmaterial durchdringt die Aussparungen, so daß sich die Folien 6, 7 innerhalb der Aussparungen nahtlos miteinander verbinden. Das Trägerelement ist da­ mit in der Ausweiskarte fixiert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verankerungsrahmen inte­ grierter Bestandteil des Trägerelements. Die Herstellung eines solchen Elements wird weiter unten näher erläu­ tert.

Anhand der Fig. 3 bis 5 soll nachfolgend eine wichtige Funktion des Verankerungselements näher erläutert werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine aus dem Stand der Technik be­ kannte Karte. Das Trägerelement 3 ist in einem Fenster 15 der Kernfolie 11 angeordnet und wird durch die Deckfolien 8 und 9 in dieser Position gehalten. Wird die Karte gebogen, tritt das Trägerelement an seinen Randbereichen aus dem Kartenfenster heraus und drückt vorwiegend in diesen Be­ reichen gegen die Deckfolie.

Dieses Verhalten ist unter anderem auf die gegen­ über der Kernfolie 11 höhere Steifigkeit des Träger­ elements 3 zurückzuführen. Eine Ausweiskarte sollte aus Gründen der angenehmeren Handhabung flexibel sein, während das Trägerelement zum Schutz der elektroni­ schen Anordnung eine möglichst hohe Steifigkeit auf­ weisen sollte.

Aus den genannten Gründen kann nach mehrfachem Verbiegen der Ausweiskarte die Deckfolie 8 im Bereich der gefähr­ deten Zonen überdehnt werden, was, wie in der Fig. 4 gezeigt, leicht zu Aufwölbungen 12 im Deckfolienmaterial führt. Wenn die Kartenbiegung aufgehoben wird, ist es auch möglich, daß die Deckfolie nach längerem Gebrauch der Karte im Bereich der kritischen Zonen zerreißt, wodurch die Karte schließlich unbrauchbar wird. Ähn­ liches gilt natürlich auch für die rückwärtige Deckfolie. Bei der in der Fig. 5 gezeigten Ausweiskarte verhindert der Verankerungsrahmen 5 des Trägerelements 3 eine Über­ dehnung der Deckfolien, da der Rahmen bei Verbiegungen der Karte den größten Teil der mechanischen Belastungen kompensiert. Die Randbereiche des Trägerelements treten nur unwesentlich aus dem Fenster der Kernfolie heraus. Der Übergang von der Kartenkrümmung auf die Krümmung des Trägerelements wird gegenüber dem in der Fig. 3 gezeigten Kartenaufbau wesentlich homogener, was für die Haltbar­ keit der Deckfolien bzw. der gesamten Karte sehr vorteil­ haft ist. Der den wesentlichen Teil der Belastungen auf­ nehmende Verankerungsrahmen besteht vorzugsweise aus sehr reiß- und bruchfestem Material, das sich im üblichen Kaschier-Temperaturbereich thermostabil verhält. Solche Eigenschaften haben beispw. Polyester, Polyimide, glas­ faserarmierte Kunststoffe oder auch Nylongewebe bzw. andere Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften.

Wie erwähnt, werden bei der erfindungsgemäßen Ausweis­ karte mit IC-Baustein die Deckfolien 8, 9 des Karten­ laminats bei Verbiegungen der Karte stark entlastet. Das hat den Vorteil, daß die Deckfolien sehr dünn ge­ wählt werden können, ohne die Lebensdauer bzw. Halt­ barkeit der Karte einzuschränken. Bei dünnen Deck­ folien kann andererseits das Trägerelement entsprechend dicker gewählt und damit die Einkapselung des IC-Bausteins zum Schutz vor mechanischen Belastungen verbessert werden.

Die Verwendung eines Verankerungsrahmens gemäß der Erfin­ dung bietet weiterhin die Möglichkeit, auf eine oder auch auf beide Deckfolien zu verzichten.

Fig. 6 zeigt einen Kartenaufbau mit den zwei, den Ver­ ankerungsrahmen einschließenden Folien 6 und 7 und einer rückwärtigen Deckfolie 9. Bei dieser Ausführungsform liegen die Kontaktflächen des Bausteins nach dem Einbau des Trägerelements in die Ausweiskarte automatisch an der Kartenoberfläche. Die rückwärtige Deckfolie kann genutzt werden, um darin beispw. einen Magnetstreifen 16 einzubetten.

Die Fig. 7 zeigt schließlich eine Ausweiskarte einfachster Ausführung. Sie besteht nur noch aus den Folien 6, 7, die zur Halterung des Trägerelements 3 den Verankerungs­ rahmen 5 einschließen. Für die Dicke des Trägerelements bzw. für die Einkapselung des IC-Bausteins mit seinen empfindlichen Anschlußleitungen kann bei Verzicht auf beide Deckfolien die gesamte Kartenstärke genutzt werden. Das verbessert den Schutz der Anordnung gegenüber mecha­ nischen Belastungen und bietet größeren Freiraum im Auf­ bau des IC-Trägerelements.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 8, 9 und 10 an einem Beispiel die Herstellung eines Trägerelements mit Verankerungsrahmen beschrieben.

Der aus isolierendem Material bestehende Film 20 wird zunächst einem Stanzvorgang unterzogen, wobei das Fenster 21 sowie die Aussparungen 22 gebildet werden. Der Film 1 wird anschließend mit einer leitenden Schicht ka­ schiert, aus der die Leiterbahnen 23 und deren Kontakt­ flächen 23a nach bekannten Verfahren ausgeätzt werden. Nach der Kontaktierung des im Fenster 21 angeordneten IC-Bausteins 24, wird im wesentlichen nur der IC-Baustein, wie in der Fig. 9 gezeigt, mit einem Gußgehäuse 25 ver­ sehen. Bei dem Gießvorgang können durch entsprechende Aus­ gestaltung der Gießform Aussparungen 26 vorgesehen wer­ den, die den Kontaktflächen 23a angepaßt sind und in die diese schließlich, befestigt mit einem geeigneten Kleber, eingelassen werden.

Die Fig. 10 zeigt das aus dem Film 20 ausgestanzte Trä­ gerelement mit dem Gußgehäuse 25, den Kontaktflächen 23a und den die Aussparungen 22 aufweisenden und mit dem Gußgehäuse verbundenen Verankerungsrahmen 5.

Der Film 20 kann auch aus leitendem Material bestehen, auf dem dann während der Kontaktierung des Bausteins die Leiterbahnen und Kontaktflächen in Form einer sogenannten Kontaktspinne befestigt werden. Nach der Kontaktierung des Bausteins wird der leitende Film an all den Stellen durchtrennt, die einen Kurzschluß zwischen den Leiter­ bahnen bzw. Kontaktflächen bilden.

Nachfolgend werden Beispiele erfindungsgemäßer Ausführungsformen erläutert, bei denen der Verankerungsrahmen auf der Ober­ seite oder auch auf der Ober- und Unterseite des Trä­ gerelements vorgesehen ist.

Die Fig. 11 und 12 zeigen einen Ausschnitt einer Aus­ weiskarte mit dem Trägerelement im nicht kaschierten und im kaschierten Zustand. Das Laminat besteht aus den Deckfolien 30, 31 und der mit einem Durchgangsloch 33 versehenen Kernfolie 32. Der Verankerungsrahmen 5 kann eine perforierte Folie sein. Die Kontaktflächen 4 der Folie sind auf deren Rückseite durchkontaktiert und dort mit Hilfe dünner Golddrähte 34 mit dem IC-Baustein 35 verbunden. Andere Kontaktiertech­ niken sind ebenso möglich. Im Bereich des IC-Bausteins und der Anschlußleitungen ist zum Schutz der Anordnung ein Gußgehäuse 36 vorgesehen. Während des Gießvorgangs kann an der Unterseite des Gehäuses 36 ein zweites Ver­ ankerungselement befestigt werden. Als Verankerungsele­ mente werden wieder Folien verwendet, die eine hohe Reiß- und Bruchfestigkeit aufweisen. Neben Polyester lassen sich dazu beispw. auch glasfaserverstärkte Folien oder mit geeigneten Harzen getränkte Nylongewebe verwenden. Da die verwendeten Materialien im Bereich der Kaschiertem­ peraturen thermostabil sind, werden die Folien beispw. perforiert, um eine Verbindung zwischen den den Ver­ ankerungsrahmen einschließenden Folien herzustellen. Die Perforationslöcher müssen so groß sein, daß sie während des Kaschiervorgangs von dem in der Fließphase befindlichen Folienmaterial durchsetzt werden.

Die Fig. 12 zeigt die fertig kaschierte Ausweiskarte. In diesem Ausführungsbeispiel werden sowohl die vordersei­ tige als auch die rückseitige Deckfolie durch die ein­ kaschierten Verankerungsrahmen 5 stabilisiert. Das Träger­ element fügt sich homogen in das Kartengefüge ein. Während des Gebrauchs auftretende Biegebelastungen werden gleich­ mäßig verteilt, womit eine hohe Lebensdauer der Karte er­ reicht werden kann.

Die Fig. 15 und 16 zeigen in der Aufsicht und im Schnitt ein Trägerelement, bei dem das Verankerungs­ element 5 mehrere Fähnchen 61, 62 aufweist, die mittig aus dem Gußgehäuse 25 austreten.

Vorzugsweise wird die in der Fig. 15 gezeigte Form vor der Kontaktierung eines IC-Bausteins aus einem geeigneten Trägerfilm ausgestanzt. Nach der Kontaktierung des Bau­ steins 2 wird dieser derart mit einem Gußgehäuse 25 ver­ sehen, daß die Enden des Verankerungsrahmens als Fähnchen 61, 62 freibleibend aus dem Gehäuse heraus­ ragen. Die Kontaktflächen 66 des IC-Bausteins erhalten vor dem Gießvorgang aus leitendem Material bestehende Höcker 63, die schließlich mit der Oberfläche des Gießgehäuses 25 abschließen. Wie die Fig. 15 zeigt, liegen je zwei Fähnchen 61, 62 diametral gegenüber. Dabei sind die Fähnchen 61 so geformt, daß sie sich trapezförmig nach außen verjüngen, während die Fähnchen 62 einen schwalbenschwanzförmigen Umriß auf­ weisen. Aufgrund der Formgebung der Fähnchen 61 kann sich der Verankerungsrahmen, der in der Ausweiskarte zwischen den Folien 6 und 7 gehalten wird, bei hohen Biege­ beanspruchungen parallel zur Kartenoberfläche verschieben. Biegebelastungen der Karte werden daher nur noch zu einem sehr geringen Teil auf das die empfindlichen Bauteile enthaltende Trägerelement übertragen.

Die Formgebung der Fähnchen 62 sorgt auf je einer der verschiebbaren gegenüberliegenden Seite für eine feste Verankerung des Rahmens 5 im Kartenlaminat.

Es ist aber ebenso möglich, alle Fähnchen des Verankerungs­ rahmens so auszubilden (strichlierte Darstellung), daß parallel zur Kartenoberfläche keine feste Verankerung existiert. Senkrecht zur Kartenoberfläche ist das Trägerelement in jedem Fall fest mit dem Kartenlaminat verbunden.

Bei den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen war der Verankerungsrahmen jeweils fester Bestandteil des Trägerelements, d. h. er wurde bei der Herstellung des Trägerelements bereits verbunden.

Es ist nun, wie in den Fig. 13 und 14 gezeigt, im Rahmen der Erfindung ebenso möglich, den bzw. die Verankerungsrahmen dem Kartenlaminat während der Kartenproduktion zuzufügen.

Die Fig. 13 zeigt die noch nicht kaschierte Ausweiskarte mit der unteren Deckfolie 50, einem unter dem Trägerele­ ment vorgesehenen Verankerungsrahmen 5a, der Kernfolie 51 mit der Aussparung für das Trägerelement 52, einem ober­ halb des Trägerelements vorgesehenen Verankerungsrahmen 5b und der oberen Deckfolie 53. Der obere Verankerungsrahmen 5b sowie die obere Deckfolie 53 sind mit entsprechenden Aus­ sparungen 55 versehen, damit die Kontaktflächen 4 des Trägerelements bei der fertig kaschierten Ausweis­ karte, die die Fig. 14 zeigt, an der Kartenoberfläche liegen. Die letztgenannte Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn sowohl oberhalb als auch unterhalb des Trägerelements Verankerungsrahmen vorgesehen werden sollen, da die Einzel­ elemente während der Kartenkaschierung einfach übereinander gelegt werden können.

Sie ist der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform auch dann vorzuziehen, wenn die Verankerungsrahmen aus sehr steifem Material bestehen, da dann die Einführung des mit Verankerungsrahmen ausgestalteten Trägerelements er­ schwert wird.

Claims (10)

1. Ausweiskarte oder ähnlicher Datenträger mit IC-Baustein zur Bearbeitung elektronischer Signale, wobei der IC-Baustein zusammen mit seinen Anschlußleitungen und Kopplungselementen auf einem separaten Trägerelement angeordnet ist, das in einer Aussparung der Ausweiskarte eingebettet und durch über den Rand des Trägerelements hinausragende Verbindungselemente geringer Dicke darin festgehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (Verankerungselemente 5) aus einem Material mit im Vergleich zur Ausweiskarte hoher Zugfestigkeit bestehen und einerseits mit dem Trägerelement und andererseits im Inneren der Ausweiskarte so verankert sind, daß die mechanischen Belastungen bei Verbiegung kompensiert werden.

2. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verankerungselement (5) eine Kunststoffolie ist, deren Fläche größer als die Flä­ che des Trägerelements (3) ist und die Perforations­ löcher oder entsprechende Aussparungen aufweist, die vom Material der Ausweiskarte durchsetzt sind.

3. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verankerungselement aus in das Material der Ausweiskarte eingebetteten Einzelfäden ge­ webt oder gewebeähnlich aufgebaut ist und seine Fläche größer als die Fläche des Trägerelementes ist.

4. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trägerelement (3) in Form eines gegossenen Gehäuses (25, 36), mit dem Verankerungs­ element (5) verbunden ist.

5. Ausweiskarte nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verankerungselement (5) in einer Mittelebene der Ausweiskarte (3) liegt und sein, das Trägerelement (3) umgebender Rand Aussparungen (10) auf­ weist.

6. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verankerungselement (5) mittels eines Kaschier­ klebers mit dem Material der Ausweiskarte verbunden ist.

7. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Ober- und Unterseite des Trägerelements (3) mit den Oberflächen der Ausweiskarte in einer Ebene liegen.

8. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Verankerungselemen­ te in Form von Fähnchen vorgesehen sind, die sich diame­ tral gegenüberliegen.

9. Ausweiskarte nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Verankerungsfähn­ chen (61) eines sich diametral gegenüberliegenden Fähn­ chenpaares (61, 62) so geformt ist, daß es sich bei Überschreiten bestimmter Biegebeanspruchungen in der Karte verschieben kann.

10. Ausweiskarte nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eines der sich diametral gegenüberliegenden Fähnchen (62) einen schwalbenschwanz­ förmigen, das andere einen trapezförmigen sich nach außen verjüngenden Umriß hat.