DE60005511T2

DE60005511T2 - Laminierherstellungsverfahren einer kontaktlosen karte

Info

Publication number: DE60005511T2
Application number: DE60005511T
Authority: DE
Inventors: Yann Limelette; Hayat El Yamani; Pierre Volpe
Original assignee: Schlumberger Systemes SA
Current assignee: Axalto SA
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-04-29
Also published as: CN1348570A; US6745945B1; EP1185955A1; ES2208314T3; ATE250785T1; EP1185955B1; BRPI0010010B1; WO2000067199A1; FR2793054B1; JP2002543537A; CN1204529C; BR0010010A; DE60005511D1; FR2793054A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fertigungsverfahren tragbarer Objekte im Kartenformat und insbesondere solcher Objekte, die einerseits einen Objektkörper aus Kunststoff umfassen, der aus Kunststofffolien besteht, die mit äußeren Deckfolien oder Overlays bedeckt sind, und andererseits eine Antenne, deren zwei Klemmen mit Anschlusspunkten eines in den Kartenkörper eingelassenen Chips mit integrierter Schaltung verbunden sind.
Diese tragbaren Objekte im Kartenformat können ohne elektrischen Kontakt mittels einer induktiven Kopplung zwischen der Antenne des Kartenkörpers und der eines zugeordneten Lesegeräts funktionieren. Sie werden insbesondere als Fahrschein oder Zugangsberechtigung zu geschützten Räumen angewendet.
Bei deren Fertigung geht man üblicherweise in der in den 1 und 2 der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Weise vor.
Als erstes werden Polycarbonatfolien (PC) im 4-Farben-Offsetdruck bedruckt. Eine erste PC-Folie 1 wird auf der Vorderseite und eine zweite Folie 2 wird auf der Rückseite bedruckt.
Darüber hinaus werden eine bestimmte Anzahl von Chips 3, die vorab mit Protuberanzen 4 versehen wurden, auf eine Tägerfolie 5 aus Polyvinylchlorid (PVC) so übertragen, dass die Anschlusspunkte jedes einzelnen Chips 3 elektrisch mit den Klemmen einer durch Siebdruck auf die Oberfläche der Trägerfolie 5 angebrachten Antenne 6 verbunden sind. Anschließend wird ein Eingussharz 7 im Bereich der Anschlüsse und auf die aktive Seite des Chips 3 aufgetragen.
Nachdem auf jeder Folie ein thermoaktivierbarer Kleber durch Siebdruck angebracht wurde, werden anschließend in folgender Reihenfolge folgende Elemente übereinander angebracht: eine erste äußere Deckfolie 8, die zweite PC-Folie 2, die Trägerfolie 5 mit dem Chip 3 und der Antenne 6, eine Einbringungsfolie 9 für diesen Chip 3, die erste PC-Folie 1 und eine zweite äußere Deckfolie 10. Die Folien 5, 9, 8 und 10 sind Folien aus PVC.
Auf diese Weise erhält man ein mehrschichtiges Element, wobei die Stärken der einzelnen Folien in der folgenden Größenordnung liegen:

erste äußere Deckfolie 50 μm

erste PC-Folie 150 μm

Einbringungsfolie 300 μm

Trägerfolie 190 μm

Chip 260 μm

zweite PC-Folie 150 μm

zweite äußere Deckfolie 50 μm
Dieses Element wird dann gemäß definierten Druck- und Temperaturzyklen einem ersten und anschließend einem zweiten Warmwalzen unterzogen. Insbesondere dient das bei einer Temperatur von rund 140 °C durchgeführte erste Laminieren dem Zusammenkleben der einzelnen Folien des Schichtenelements durch Aktivieren des thermoaktivierbaren Klebers und dem Einlassen der Chips 3 in die Einbringungsfolie 9. Das ebenfalls bei rund 140 °C durchgeführte zweite Laminieren dient einerseits einer besseren Haftung zwischen den einzelnen Folien des Elements und andererseits einem verbesserten Oberflächenzustand des besagten Elements.
Anschließend wird das laminierte Element zugeschnitten, so dass man schließlich die wie in der Norm ISO 7816-1 definierten tragbaren Objekte im Kartenformat erhält, d. h. mit einer Stärke von ca. 0,760 mm, einer Länge von 85 mm und einer Breite von rund 54 mm.
Allerdings weist das vorausgehend beschriebene Verfahren gewisse Nachteile auf.
Es erfordert zwei thermoplastische Hauptmaterialien: PC und PVC. Die Glasübergangstemperatur von PC, die bei rund 150 °C liegt, ist jedoch höher als die von PVC, die bei nur ca. 70 °C liegt. Das PC erreicht also beim ersten und zweiten Laminieren nicht seine Glasübergangstemperatur. Daher müssen die einzelnen Folien untereinander mit einem Kleber zusammengeklebt werden.
Zudem wird der Offsetdruck auf PC nicht hundertprozentig beherrscht, ebenso wie das Zuschneiden dieses Kunststoffs, was zu kleinen Fehlern an den Kanten der Karten führt.
Selbstverständlich hat man, um die Nachteile des vorausgehend beschriebenen Verfahrens zu beheben, daran gedacht, die PC-Folien durch PVC-Folien zu ersetzen. Allerdings hätten diese auf diese Art erzielten Karten auf deren Oberfläche und senkrecht über und unter dem Chip Schönheitsfehler in Form von weißen Spuren aufgewiesen, die an diesen Stellen auf eine Polymerisierung/Entpolymerisierung des PVC der einzelnen Folien des laminierten Elements und insbesondere der Deckfolien zurückzuführen sind, weil an diesen Stellen andere spezifische Bedingungen gegeben sind als im restlichen Kartenkörper.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sich die Patentanmeldung EP 0 706 152 auf eine kontaktbehaftete Chipkarte mit einer Trägerschicht bezieht. Dabei wird ein Chip gemäß der Flip-Chip-Technik auf die Trägerschicht montiert. Der Chip ist von einer Kernschicht umgeben. Die Kernschicht ist mit einer Deckschicht bedeckt. Das so gebildete Element wird in einem einzigen Schritt anschließend laminiert.
Daher besteht die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe angesichts des vorausgehenden in der Umsetzung eines Fertigungsverfahrens eines tragbaren Objekts im Kartenformat mit folgender Zusammensetzung:
ein Objektkörper bestehend aus einer Trägerfolie aus Kunststoff, einer Einbringungsfolie aus Kunststoff, sowie einer ersten und zweiten äußeren Deckfolie;
eine Antenne mit zwei Antennenklemmen; und
ein Chip mit integrierter Schaltung und zwei Anschlusspunkten, wobei der besagte Chip in die Einbringungsfolie integriert ist und jeder der beiden Anschlusspunkte elektrisch mit je einer Antennenklemme verbunden ist;
wobei das besagte Verfahren den folgenden Schritt aufweist, nach welchem:
der Chip auf die Trägerfolie übertragen wird;
und es sich um ein Verfahren handelt, das die vorausgehenden Nachteile behebt und insbesondere ermöglicht, die Anwendung von PC zu vermeiden, ohne dass die erzielten Karten Schönheitsfehler aufweisen.
Angesichts dieses Problems hat die Lösung der Erfindung ein Verfahren der vorgenannten An zum Gegenstand, das darin gekennzeichnet ist, dass es folgende Schritte umfasst, nach welchen:
die Trägerfolie, auf welche der Chip aufgetragen wurde, mit der Einbringungsfolie so laminiert wird, dass sie ein erstes laminiertes Element bildet, in welchem der Chip in die Einbringungsfolie integriert ist; und in einem späteren Schritt
das erste laminierte Element mit der ersten und der zweiten äußeren Deckfolie überzogen wird.
Auf diese Weise ist es durch das Vorgehen in zwei Schritten mit Erzielen eines ersten laminierten PVC-Elements und durch Überziehen dieses ersten Elements mit Deckfolien möglich, nur einen einzigen Kunststoff für die Fertigung der Folien des tragbaren Objekts im Kartenformat zu verwenden und insbesondere die Anwendung von PC zu vermeiden, ohne dass dadurch die Karte Schönheitsfehler aufweisen würde.
Anhand der anschließenden, nicht einschränkenden Erläuterung wird die An und Weise, in der die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann, deutlich. Diese bezieht sich dabei auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei:
1 in einem auseinandergezogenen Perspektivschnitt ein Fertigungsverfahren einer Karte nach dem Stand der Technik darstellt;
2 im Querschnitt eine mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik erhaltene Karte zeigt;
3 im Querschnitt einen Walzvorgang eines Fertigungsverfahrens einer erfindungsgemäßen Karte darstellt;
4 im Querschnitt das erste Element zeigt, das nach dem erfindungsgemäßen Walzvorgang erzielt wird;
5 in einem auseinandergezogenen Perspektivschnitt einen Walzvorgang des ersten Elements mit erfindungsgemäßen Deckfolien darstellt; und
6 im Querschnitt eine nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigte Karte darstellt.
Die Erfindung hat die Fertigung von tragbaren Chipobjekten im Kartenformat zum Gegenstand. Diese Objekte werden insbesondere in den Normen ISO7810, ISO7816, im Normentwurf ISO14443 und in den Normen ETSI/GSM11.11 und ESTI/GSM11.14 definiert.
Die Fertigung dieser Objekte wird auf vorteilhafte Weise auf großflächigen Folien umgesetzt. Zum Beispiel haben derartige Folien eine Breite von rund 22 cm und eine Länge von rund 32 cm. So ist es nach dem Zuschneiden möglich, schnell eine große Anzahl von Karten zu erzielen. Im genannten Beispiel liegt diese Anzahl bei rund 10 Karten.
Um jedoch das Verständnis der folgenden Darstellung zu erleichtern, wird die Erfindung im wesentlichen anhand der Fertigung einer einzigen Karte beschrieben.
Erfindungsgemäß wird für die Fertigung einer Karte eine Antenne 11 durch Siebdruck auf der Oberfläche einer Trägerfolie 12 angebracht.
Die Trägerfolie 12 ist plastisch, insbesondere thermoplastisch, vorteilhafter Weise aus PVC und mit einer Glasübergangstemperatur von rund 70 °C. Ihre Stärke beträgt ca. 190 μm.
Die Antenne 11 liegt zum Beispiel in Form einer Spirale mit drei Windungen aus einer leitfähigen und silberhaltigen Tinte auf Epoxybasis vor, deren Enden zwei Klemmen 13 bilden, die nah beieinander liegen.
In einem späteren Schritt wird ein Chip 14 mit integrierter Schaltung auf die Klemmen 13 der Antenne 11 so übertragen, dass die Kontaktstellen 15 des besagten Chips 14 mit den besagten Klemmen 13 der Antenne 11 verbunden sind.
Ein solcher Chip 14 ist annähernd parallelflach und rechteckig mit einer Stärke von 260 μm und einer Seitenlänge von 2 mm. Er hat eine aktive Seite mit mindestens zwei Kontaktstellen 15. Diese Stellen 15 sind ihrerseits mit Protuberanzen 16 oder Höcker aus einem leitfähigen thermoplastischen oder warmaushärtendem Polymer wie z. B. einem silberhaltigen Polymer auf Epoxybasis versehen.
Ein Eingussharz 17 wird in flüssiger Form auf die der aktiven Seite des Chips 14 entsprechende Seite aufgetragen. Dieses Eingussharz breitet sich durch die Kapillarwirkung unter dem Chip 14 aus, überzieht die Anschlusselemente, d. h. die Kontaktstellen 15, die Protuberanzen 16 sowie die Klemmen 13 der Antenne 11 und verschweißt den Chip 14 mit der Trägerfolie 12.
Anschließend wird, wie in 3 dargestellt, über der Trägerfolie 12, auf die der Chip 14 übertragen wurde, eine Einbringungsfolie 18 angebracht. Diese Folie 18 ist eine plastische Folie, insbesondere eine thermoplastische und vorteilhafter Weise weist sie eine niedrige Glasübergangstemperatur auf. Insbesondere handelt es sich dabei um PVC, dessen Glasübergangstemperatur bei rund 70 °C liegt.
Das so erhaltene Schichtelement wird dann erfindungsgemäß bei einer Temperatur von rund 140 °C und unter Druck gemäß einem bestimmten Zyklus laminiert. Zum Beispiel wird das Element während 10 Minuten einer Temperatur von 140 °C und einem Druck von 10 Bar unterzogen, anschließend wird der Druck während 7 Minuten bis zu einem Wert von 100 Bar erhöht und 4 Minuten lang auf dieser Höhe gehalten. Anschließend wird die Temperatur auf 20 °C abgekühlt und das Schichtelement während 18 Minuten einem Druck von 200 Bar unterzogen.
In 4 wurde das erste so erhaltene laminierte Element gezeigt. In diesem ersten Element ist der Chip 14 in die Einbringungsfolie 18 integriert, wobei diese Folie 18 tatsächlich unter solchen Temperatur- und Druckbedingungen aufgetragen wurde, dass sie einen Schmelzprozess durchlief, was die Integration des besagten Chips 14 ermöglichte. Dieses erste laminierte Element wird als Inlet bezeichnet. Es kann ohne Gefahren für den Chip 14 oder für die Antenne 11 gelagert und gehandhabt werden, da diese Teile völlig in das besagte Element eingelassen sind.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Schritt werden eine erste 19 und eine zweite 20 Deckfolie im 4-Farben-Offsetdruck und im Kehrbild bedruckt, wobei die erste Folie 19 auf der Rückseite und die zweite Folie 20 auf der Vorderseite bedruckt werden. Diese Folien 19, 20 sind plastisch, insbesondere thermoplastisch, vorteilhafter Weise aus PVC. Ihre Stärke liegt in der Größenordnung von 50 μm.
Wie in 5 dargestellt, wird dann das erste laminierte Element mit den beiden Deckfolien 19, 20 überzogen. Die erste Folie 19 bedeckt direkt die Einbringungsfolie 18 und die zweite Folie 20 bedeckt direkt die Trägerfolie 12, wobei die bedruckten Seiten dieser Folien 19, 20 jeweils mit den besagten Folien 18, 12 in Kontakt sind. Dieser Schritt, bei dem das erste laminierte Element überzogen wird, kann vorteilhafter Weise zusammen mit einem zweiten Walzvorgang des besagten ersten Elements mit den Folien 19, 20 erfolgen. Dieser zweite Walzvorgang erfolgt gemäß einem Temperatur- und Druckzyklus der vorab genannten An, was das Verschweißen der beiden Deckfolien mit dem ersten laminierten Element ermöglicht. In der Praxis beträgt die bei diesem Zyklus erreichte Temperatur rund 140 °C.
Somit erhält man ein zweites laminiertes Element, das im Kartenformat zugeschnitten werden kann.
Die erzielten Karten umfassen in der Tat nur vier aus den Folien 19, 12, 18 und 20 bestehende Hauptstärken, wobei ein Chip von der Folie 12 getragen und in die Folie 18 integriert wird. All diese Schichtstärken bestehen vorteilhafter Weise aus dem gleichen Kunststoff PVC.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines tragbaren Objektes im Kartenformat mit folgender Zusammensetzung: ein Objektkörper bestehend aus einer Trägerfolie (12) aus Kunststoff, einer Einbringungsfolie (18) aus Kunststoff, sowie einer ersten (19) und zweiten (20) äusseren Deckfolie; eine Antenne (11) mit zwei Antennenklemmen (13); und ein elektronischer Chip (14) mit integrierter Schaltung und zwei Anschlusspunkten (15), wobei besagter Chip (14) in die Einbringungsfolie (18) integriert ist und jeder der beiden Anschlusspunkte (15) elektrisch mit je einer Antennenklemme (13) verbunden ist; wobei besagtes Verfahren die folgende Etappe aufweist nach welcher: der Chip (14) und die Antenne (11) auf die Trägerfolie (12) aufgetragen werden; und dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich die folgenden Etappen aufweist, nach welchen: die Trägerfolie (12), auf welche der Chip (14) aufgetragen wurde, mit der Einbringungsfolie (18) so laminiert wird, dass sie ein erstes laminiertes Element bildet, in welches der Chip (14) in die Einbringungsfolie (18) integriert ist; und, in einer späteren Etappe das laminierte Element mit der ersten (19) und der zweiten (20) Deckfolie überzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (12), die Einbringungsfolie (18), sowie die erste (19) und die zweite (20) Deckfolie aus thermoplastischem Polyvinylchlorid bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Deckfolie (19) direkt auf der Einbringungsfolie (18) und die zweite Deckfolie (20) direkt auf der Trägerfolie (12) aufliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass anlässlich der Etappe in welcher das erste laminierte Element mit der ersten (19) und der zweiten (20) Deckfolie überzogen wird, das erste laminierte Element mit der ersten (19) und der zweiten (20) Deckfolie lamininiert wird.