DE19502398A1 - Verfahren zur Montage eines elektronischen Moduls in einem Kartenkörper - Google Patents
Verfahren zur Montage eines elektronischen Moduls in einem KartenkörperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines
elektronischen Moduls in der Aussparung eines Kartenkör
pers unter Anwendung von Wärme und Druck. Die Erfindung
betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens und einen Datenträger, der nach dem Verfahren
hergestellt ist.
Verfahren der eingangs genannten Art sind dem Fachmann
bereits hinreichend bekannt. Sie dienen der Herstellung
von elektronischen Datenträgern, wie beispielsweise
IC-Karten. Das in einer Aussparung mit dem Kartenkörper
verbundene elektronische Modul umfaßt zumindest einen
integrierten Schaltkreis und Kopplungselemente, die lei
tend mit dem integrierten Schaltkreis verbunden sind.
Der so aufgebaute Datenträger kann über die Kopplungs
elemente mit einem dafür vorgesehenen externen Gerät
kommunizieren. Derartige Datenträger sind seit langem
bekannt und werden heute bereits beispielsweise als Aus
weis-, Kredit- oder auch Wertkarten eingesetzt.
So beschreibt die EP 493 738 A1 beispielsweise einen
nach obengenanntem Verfahren hergestellten Datenträger.
Der Datenträger besteht aus einem Kartenkörper und einem
elektronischen Modul, das in einer zweistufigen Ausspa
rung des Kartenkörpers mit diesem verklebt ist. Das
elektronische Modul weist einen Trägerfilm mit darauf
aufgebrachten Kontaktflächen zur berührenden Kontaktie
rung des elektronischen Moduls auf. Ein integrierter
Schaltkreis ist auf der den Kontaktflächen abgewandten
Seite des Trägerfilms befestigt und leitend mit den Kon
taktflächen verbunden. Integrierter Schaltkreis sowie
die Verbindungsleitungen sind von einer Vergußmasse um
geben. Auf der den Kontaktflächen gegenüberliegenden
Seite ist weiterhin eine Folie aus thermoaktivierbarem
Kleber aufgebracht. Das besagte elektronische Modul wird
in der zweistufigen Aussparung des Kartenkörpers ver
klebt, indem es mittels eines beheizten Stempels in die
Aussparung des Kartenkörpers gepreßt wird. Durch die Er
wärmung schmilzt der thermoaktivierbare Kleber und ver
klebt dabei das elektronische Modul mit dem Kartenkör
per. Die Kartenrückseite liegt bei dem Vorgang auf einem
Kühlstempel auf.
Die US 4,737,620 zeigt ein Herstellungsverfahren eines
Datenträgers und einen dadurch erzeugten Datenträger.
Der Datenträger besteht aus einem Kartenkörper, in des
sen Aussparung ein elektronisches Modul eingebaut wird.
Das elektronische Modul weist ein Trägersubstrat auf,
auf dem sich Kontaktflächen zur berührenden Kontaktie
rung befinden. Auf dem Substrat ist ein integrierter
Schaltkreis befestigt und leitend mit den Kontaktflächen
verbunden. Das Substrat weist ferner Fenster auf, mit
Hilfe derer das Modul mit dem Kartenkörper verbunden
wird. Dazu wird das Modul mittels eines beheizbaren
Stempels in die Aussparung des Kartenkörpers gepreßt,
wodurch das Kartenmaterial im Bereich des elektronischen
Moduls erweicht und sich in die dafür vorgesehenen Fen
ster des Trägersubstrats eindrückt und so das Modul mit
dem Kartenkörper verbindet.
Die genannten Verfahren zur Montage von Modulen in Kar
ten sind in der Regel in einen Fertigungsprozeß inte
griert, in dem zeitlich vor, aber auch nach dem Montage
vorgang andere Verfahrensschritte durchgeführt werden.
Alle Prozesse unterliegen einer festen Taktzeit, die zur
Optimierung des Durchsatzes so gering wie möglich
gewählt werden sollte. Aufgrund der sich daraus ergeben
den kurzen Taktzeit muß für die Montage des Moduls eine
relativ hohe Temperatur gewählt werden, um den thermoak
tivierbaren Kleber bzw. das Kartenmaterial genügend zu
erweichen. Daraus ergeben sich aber relativ hohe ther
mische Belastungen für das elektronische Modul, wie auch
für das Kartenmaterial. So werden beispielsweise die
Anschlußpunkte der leitenden Verbindungen vor allem an
den Kontaktflächen stark erwärmt, was zu einer Schwä
chung der Verbindungen führen kann. Darüber hinaus ver
ursacht die starke Erwärmung auch Spannungen im Material
dem Kartenkörpers, so daß die dem elektronischen Modul
abgewandte Seite des Kartenkörpers vor allem im Bereich
des dünnen Bodens der Aussparung Verformungen aufweist.
Aus den genannten Gründen kann deshalb die Taktzeit
nicht beliebig verkürzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein
Verfahren zur Montage des elektronischen Moduls im Kar
tenkörper vorzuschlagen, bei dem die thermische Bela
stung des elektronischen Moduls und des Kartenkörpers
bei gleichzeitig höherem Durchsatz verringert werden
kann.
Die Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil der An
sprüche 1, 5 und 8 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, daß
das Verfahren zur Montage des elektronischen Moduls in
dem Datenträger in mehrere Schritte unterteilt wird.
Dabei wird entweder die Erwärmung des elektronischen
Moduls, des Kartenkörpers und gegebenenfalls des thermo
aktivierbaren Klebers auf mehrere Arbeitsschritte ver
teilt oder aber in wenigstens einem ersten Schritt ge
zielt der thermoaktivierbare Kleber erwärmt und das
elektronische Modul in einem nachfolgenden Schritt unter
Druck oder unter Druck und Wärme montiert.
Die Vorteile der Erfindung sind vor allem darin zu se
hen, daß die thermische Belastung sowohl des Moduls wie
auch der Karte vermindert wird. Hieraus ergibt sich für
den Datenträger eine höhere Benutzungsdauer. Darüber
hinaus weist der Kartenkörper weniger Verformungen auf,
was die optische Qualität des Datenträgers steigert. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß der Durchsatz der an
gefertigten Karten erhöht werden kann, was zu einer Ver
minderung der Herstellungskosten führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, die Montage
des elektronischen Moduls in der Aussparung des Karten
körpers in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Schrit
ten herzustellen.
Dies kann gemäß einer ersten Ausführungsform geschehen,
indem das elektronische Modul, der Kartenkörper und ge
gebenenfalls der thermoaktivierbare Kleber wenigstens in
einem ersten Schritt vorgewärmt werden und die Montage
unter Druck und Wärme erst in einem weiteren Schritt er
folgt. Alternativ kann das elektronische Modul und der
Kartenkörper bereits auch schon bei der Erwärmung im
ersten Arbeitsschritt mit Druck beaufschlagt werden.
Vorzugsweise sollte die Temperatur, mit der das elektro
nische Modul beaufschlagt wird, im ersten Arbeitsschritt
so gering wie möglich gehalten werden und somit unter
der des letzten Arbeitsschritts liegen, um so die ther
mische Belastung des elektronischen Moduls und des Kar
tenkörpers, bedingt durch die starken Temperaturunter
schiede, so gering wie möglich zu halten. Das elektro
nische Modul und der Kartenkörper können in einem zu
sätzlichen Arbeitsschritt nach der Montage gekühlt wer
den.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird in wenigstens
einer Vorstufe gezielt der thermoaktivierbare Kleber
erwärmt und in einer weiteren Stufe das elektronische
Modul unter Druck oder unter Druck und Wärme montiert.
Die gezielte Erwärmung des thermoaktivierbaren Klebers
erfolgt durch Energiezufuhr von der Schweißstation, wo
bei die zugeführte Energie vorwiegend vom thermoakti
vierbaren Kleber absorbiert wird.
Ein erfindungsgemäßer Datenträger weist einen Kartenkör
per und ein in einer Aussparung des Kartenkörpers be
findliches Modul auf. Das elektronische Modul umfaßt
wenigstens ein Trägersubstrat, beispielsweise in Form
eines Trägerfilms, mit Kopplungselementen, wie bei
spielsweise Kontaktflächen, auf dem ein integrierter
Schaltkreis fixiert und leitend mit den Kopplungselemen
ten verbunden ist. Das Trägersubstrat ist entweder durch
einen thermoaktivierbaren Kleber oder durch das Karten
material selber auf dem Kartenkörper fixiert. Im letzte
ren Fall weist das Trägersubstrat Fenster auf, in die
beim Verpressen des elektronischen Moduls mit dem Kar
tenkörper das erweichte Kartenmaterial eindringen kann.
Wahlweise können der integrierte Schaltkreis und die
leitenden Verbindungen mit einer Vergußmasse in der dem
Fachmann hinreichend bekannten Weise umgeben sein.
Eine Schweißstation, mit der das erfindungsgemäße Ver
fahren durchgeführt werden kann, weist wenigstens einen
beheizbaren Stempel und eine zugehörige Unterlage auf,
zwischen denen unter Druck und Wärme das elektronische
Modul in der Aussparung des Kartenkörpers montiert wird.
Die zusätzliche Unterlage kann beispielsweise in Form
eines Kühlstempels ausgeführt sein. Zusätzlich ist eine
Einrichtung zum Vorwärmen des elektronischen Moduls und
des Kartenkörpers vorgesehen. Es handelt sich hierbei
beispielsweise um einen weiteren beheizbaren Stempel mit
zugehöriger Unterlage oder um eine Heizung, die den Kar
tenkörper und das elektronische Modul zumindest teil
weise umgibt. Zusätzlich kann eine Kühleinrichtung vor
gesehen werden, die das elektronische Modul wie auch den
Kartenkörper nach der Montage abkühlt. Eine derartige
Kühleinrichtung kann beispielsweise aus einem weiteren
Stempel mit zugehöriger Unterlage bestehen, wobei vor
zugsweise beide Komponenten gekühlt werden. Die Schweiß
station besitzt weiterhin eine Transporteinrichtung, die
den Kartenkörper mit dem in der Aussparung befindlichen
Modul im Systemtakt zu den Einrichtungen der
Schweißstation transportiert. Es kann sich hierbei bei
spielsweise um ein Transportband handeln.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den Figuren. Hierbei zeigen
Fig. 1 einen Datenträger mit eingebautem Modul,
Fig. 2 Schnitt des Datenträgers nach Fig. 1 entlang
der Linie A-B,
Fig. 3 Einzelkomponenten einer erfindungsgemäßen
Schweißstation,
Fig. 4 Aufsicht auf einen Datenträger, der sich auf
Transportbändern befindet.
Fig. 1 zeigt einen Datenträger, der nach dem erfindungs
gemäßen Verfahren hergestellt ist. Hierbei ist ein elek
tronisches Modul in einer zweistufigen Aussparung des
Kartenkörpers 1 verklebt, wie dies Fig. 2 verdeutlicht.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Datenträgers
gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-B. Das elek
tronische Modul umfaßt einen Trägerfilm 5, auf dessen
einer Seite sich die Kontaktflächen 2 befinden. In einem
Fenster des Films 5 ist der integrierte Schaltkreis 4
untergebracht und über die Bonddrähtchen 3 durch weitere
Fenster im Film 5 mit den Kontaktflächen 2 verbunden.
Sowohl der integrierte Schaltkreis 4 wie auch die Bond
drähtchen 3 sind durch eine Vergußmasse 7 vergossen. Auf
der den Kontaktflächen 2 gegenüberliegenden Seite des
Films 5 ist ein Ring 6 aus thermoaktivierbarem Kleber
angeordnet, der den Film 5 des elektronischen Moduls mit
der Aussparung des Kartenkörpers 1 verklebt. Das Verkle
ben erfolgt hierbei, indem der thermoaktivierbare Kleber
6 erhitzt und das elektronische Modul mit dem Kartenkör
per 1 verpreßt wird.
In einer nicht gezeigten Weiterbildung des Datenträgers
kann das elektronische Modul auch durch das Kartenmate
rial fixiert werden. In diesem Fall wird auf den Ring 6
aus thermoaktivierbarem Kleber verzichtet und der Film 5
weist zusätzliche Fenster auf, die das elektronische
Modul verankern. Das Modul wird in der Aussparung des
Kartenkörpers montiert, indem es unter Wärme und Druck
in die Aussparung gepreßt wird, wobei das Kartenmaterial
erweicht und in die Fenster im Film 5 eindringt.
Eine erfindungsgemäße Schweißstation, um das elektro
nische Modul mit dem Kartenkörper 1 unter Wärme und
Druck zu verpressen, zeigt Fig. 3. Die Schweißstation
besteht aus den hintereinander angeordneten beheizbaren
Stempeln 8 und 10 mit zugeordneten Kühlstempeln 9 und 11
sowie einer weiteren Einheit, bestehend aus den gekühl
ten Stempeln 12 und 13. Darüber hinaus umfaßt die
Schweißstation zwei Transportbänder 7, auf denen die
Kartenkörper 1 mit bereits eingelegten elektronischen
Modulen angeordnet sind. Die Transportbänder 7 sind in
der Nähe der Längsseiten des Kartenkörpers 1 angeordnet,
um ein Eingreifen der bezeichneten Stempel zwischen den
Bändern zu ermöglichen, wie dies auch Fig. 4 zeigt. Zur
exakten Positionierung des Kartenkörpers 1 in den ein
zelnen Bearbeitungsstationen weisen die Transportbänder
7 Mitnehmer 14 auf, zwischen denen der Kartenkörper 1
exakt positioniert ist. Seitlich werden die Kartenkörper
1 durch hier nicht gezeigte Führungsleisten positio
niert.
Das Verkleben mit Hilfe der Schweißstation erfolgt wie
folgt. Die Transportbänder positionieren den Kartenkör
per 1 zwischen dem Heizstempel 8 und dem Kühlstempel 9,
wo der Kartenkörper 1 mit dem Modul unter Wärme verpreßt
und hierdurch der thermoaktivierbare Kleber 6 des Moduls
bereits vorgewärmt wird. Hiernach transportieren die
Transportbänder 7 den Kartenkörper 1 zur nächsten Ein
richtung, wo das elektronische Modul mit dem Kartenkör
per 1 durch den beheizbaren Stempel 10 und den Kühlstem
pel 11 derart erhitzt und verpreßt wird, so daß der
thermoaktivierbare Kleber 6 schmilzt und hierdurch das
elektronische Modul mit dem Kartenkörper 1 verklebt.
Nach dem Verklebevorgang wird der Kartenkörper 1 von den
Transportbändern 7 zur Kühleinrichtung transportiert, wo
das elektronische Modul und der Kartenkörper 1 zwischen
den Kühlstempeln 12 und 13 verpreßt und abgekühlt wer
den. Die Transportbänder 7 transportieren den Kartenkör
per 1 so, daß der Kartenkörper 1 jeweils einmal pro
Taktzeit in der nächst folgenden Bearbeitungseinrichtung
positioniert wird.
In einer nicht gezeigten Weiterbildung der Vorrichtung
können der Heizstempel 8 und der Kühlstempel 9 durch
eine Heizung ersetzt werden, die den Kartenkörper, das
elektronische Modul und gegebenenfalls den thermoakti
vierbaren Kleber teilweise umgeben und hierdurch
gleichfalls in einem ersten Schritt vorwärmen.
Für den Fall, daß auf den thermoaktivierbaren Kleber des
elektronischen Moduls verzichtet wird und das Substrat
des Moduls anstatt dessen über zusätzliche Fenster zur
Befestigung des Moduls mit dem Kartenkörper verfügt,
wird das Verfahren, wie bereits erläutert, in völliger
Analogie durchgeführt. Dementsprechend ist in diesem
Fall auch die Vorrichtung analog aufgebaut.
Claims (11)
1. Verfahren zur Montage eines elektronischen Moduls in
der Aussparung eines Kartenkörpers unter Anwendung von
Wärme und Druck, dadurch gekennzeichnet,
daß die Montage in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden
Arbeitsschritten erfolgt, wobei wenigstens entweder der
Kartenkörper im Bereich des Moduls oder aber ein thermo
aktivierbarer Kleber im ersten Arbeitsschritt zumindest
erwärmt wird und das elektronische Modul in dem/den wei
teren Arbeitsschritt/en unter Druck oder unter Druck und
Wärme in der Aussparung des Kartenkörpers montiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung im ersten Arbeits
schritt unter Druck geschieht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 - Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur im
ersten Arbeitsschritt geringer als im letzten Arbeits
schritt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 - Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem nach der
Montage erfolgenden Arbeitsschritt das elektronische
Modul und der Kartenkörper gekühlt werden.
5. Datenträger mit einem Kartenkörper (1) und einem in
der Aussparung des Kartenkörpers (1) fixierten Modul,
umfassend zumindest ein Trägersubstrat (5) mit Kopp
lungselementen (2), auf dem ein integrierter Schaltkreis
(4) fixiert und leitend mit den Kopplungselementen (2)
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet
daß der Datenträger nach einem der Verfahren gemäß An
spruch 1 - Anspruch 4 hergestellt ist.
6. Datenträger gemäß Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß entweder das Trägersubstrat über
einen thermoaktivierbaren Kleber (6) mit dem Kartenkör
per verbunden ist oder aber das Trägersubstrat direkt
vom Material des Kartenkörpers fixiert ist.
7. Datenträger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der integrierte
Schaltkreis (4) mit einer Vergußmasse (7) umgeben ist.
8. Schweißstation zur Montage eines elektronischen Mo
duls in der Aussparung eines Kartenkörpers unter Wärme
und Druck, umfassend einen beheizbaren Stempel (10) und
eine Unterlage (11), dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine zweite Einrichtung vorgese
hen ist, die das elektronische Modul, den Kartenkörper
und gegebenenfalls einen thermoaktivierbaren Kleber vor
der eigentlichen Montage vorwärmt.
9. Schweißstation nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vor
wärmen eine den Kartenkörper, das elektronische Modul
und gegebenenfalls den thermoaktivierbaren Kleber zumin
dest teilweise umgebende Heizung ist oder ein beheizba
rer Stempel (8) und eine Unterlage (9) ist.
10. Schweißstation nach Ansprüchen 8-9, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich eine
Einrichtung (12, 13) vorgesehen ist, die das elektro
nische Modul und den Kartenkörper nach der Montage ab
kühlt.
11. Schweißstation nach Ansprüchen 8-10, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (7)
zum Transport des Kartenkörpers zwischen den Einrichtun
gen der Schweißstation vorgesehen ist.
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