DE19803020A1 - Chipkartenmodul für biometrische Sensoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Chipkartenmodul für biometrische Sensoren, die in Chipkarten eingesetzt werden.

In Bereichen, wo es auf die eindeutige Identifikation von Personen ankommt, werden vermehrt Sensoren eingesetzt, die mit Hilfe biometrischer Verfahren arbeiten und individuelle biologische Merkmale einer Person, beispielsweise einen Fin­ gerabdruck, erkennen können. Fingerabdrucksensoren können beispielsweise zur Überprüfung der Zugangsberechtigung einer Person in Sicherheitsbereichen von Banken, Forschungslabors, militärischen Einrichtungen etc. verwendet werden, wobei in Abhängigkeit des Überprüfungsergebnisses der Zugang zu Räu­ men, Computern etc. freigegeben wird oder nicht.

Es ist bekannt, als Fingerabdrucksensoren Sensorchips zu ver­ wenden, welche an Geräten oder Wänden derart angeordnet sind, daß ein Finger aufgelegt werden kann. Weiterhin sind Chipkar­ ten in der Form von Eintrittsberechtigungskarten oder Bankau­ tomatenkarten bekannt, welche in Verbindung mit einer einzu­ gebenden Geheimnummer eine Tür öffnen bzw. den Zugriff auf ein Bankkonto erlaubt. Derartige Chipkarten arbeiten jedoch nicht mit biometrischen Sensoren und erfüllen nicht die höch­ sten Sicherheitsanforderungen gegen unberechtigte Verwendung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Chipkar­ tenmodul für biometrische Sensoren zu schaffen, welche für den Einbau in Chipkarten verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin­ dung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Chipkartenmodul ist der Sensorchip auf einem platten- oder folienartigen Träger befestigt, der elektrisch leitende Bereiche aufweist, die einerseits mit dem Sensorchip und andererseits mit elektrischen Anschlüssen der Chipkarte verbunden sind. Der Träger weist im Bereich des Sensorchips mindestens ein durchgehendes Fenster auf. Weiter­ hin ist der Sensorchip derart am Träger befestigt, daß die aktive Struktur des Sensorchips zum Träger hin gerichtet ist und im Bereich des Fensters liegt, so daß sie durch das Fen­ ster des Trägers hindurch zugänglich ist.

Das erfindungsgemäße Chipkartenmodul ermöglicht es, bio­ metrische Sensorchips in Chipkarten einzubauen. Hierdurch kann die Sicherheit konventioneller Chipkarten nochmals er­ höht werden. Die Chipkarte wird üblicherweise so weit in ein Auslesegerät eingesteckt, daß das Fenster mit dem Sensorchip noch frei zugänglich ist. Vom Auslesegerät erhält das Chip­ kartenmodul dann die zum Erfassen des Fingerabdrucks erfor­ derliche Energie, wobei die Daten vom Sensorchip ggf. zu ei­ nem ebenfalls in der Chipkarte integrierten Halbleiter-Chip weitergegeben werden, der als Auswerteeinrichtung dient. Der­ artige Chipkarten können sowohl als kontaktlose als auch als kontaktbehaftete Chipkarten ausgeführt werden. Bei den kon­ taktlosen Chipkarten werden die Energie und die Daten über induktive/kapazitive Kopplung zugeführt.

Besonders vorteilhaft ist, daß das erfindungsgemäße Chipkar­ tenmodul in gleicher Weise, wie dies in der Chip­ kartentechnik üblich ist, am Band fertig montiert und gete­ stet werden kann und erst im Rahmen eines abschließenden Ar­ beitsgangs in die vorbereitete Chipkarte eingesetzt werden kann. Zum Einsetzen in die Chipkarte kann die übliche Monta­ getechnik verwendet werden, wie sie bei sogenannten Kom­ bichipmodulen, d. h. bei gleichzeitig kontaktlosen als auch Kontaktbehafteten Chipmodulen, verwendet wird. Die elek­ trische Funktion des Sensorchips bzw. des gesamten Chipmoduls kann schon vor dem Einsetzen in die Chipkarte getestet wer­ den. Die Integration im Herstellprozeß ist dementsprechend leicht und kostengünstig.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensorchip in mehrere Einzelsegmente unterteilt, die jeweils im Bereich eines eigenen Fensters des Trägers liegen. Die Aufteilung des Sensorchips in mehrere Einzelsegmente hat den Vorteil, daß die Bruchgefahr des relativ großen und dadurch bruchempfind­ lichen Sensorchips, der im Falle eines Fingerabdrucksensors erforderlich ist, bedeutend verringert wird.

Vorteilhafterweise ist das Chipkartenmodul in den Rand­ bereichen des Trägers mit einem flexiblen Kleber mit dem Chipkartenmarterial verklebt. Hierdurch kann der schädliche Einfluß von Biegespannungen von der Chipkarte auf das Chip­ kartenmodul verringert werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung be­ stehen die elektrisch leitenden Bereiche des Chipkartenmoduls zwischen den elektrischen Anschlüssen der Chipkarte und dem Sensorchip zumindest zum Teil aus mäanderförmig geführten Leiterbahnen. Derartige mäanderförmig geführte Leiterbahnen bieten eine entsprechende Flexibilität, um Biegespannungen bei großflächigen Sensorchips aufzunehmen, ohne daß die elek­ trischen Verbindungen beschädigt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielshaft näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Chipkartenmoduls, das in eine entsprechende Vertiefung in einer Chipkarte eingesetzt ist,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht des Chipkartenmoduls schräg von oben,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine mäanderförmig geführte Leiterbahn, die sich vom Außenanschluß des Chipkartenmoduls zum Sensorchip erstreckt, und

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf ein Chipkartenmodul mit einem in vier Einzelsegmente unterteilten Sensorchip und einem vier entsprechende Fenster aufweisenden Träger.

Aus Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer Chipkarte 1 mit einer von ihrer Oberfläche 2 her eingebrachten Vertiefung 3 er­ sichtlich, in die ein Chipkartenmodul 4 eingesetzt ist.

Das Chipkartenmodul 4 weist einen platten- oder folienartigen Träger 5 auf, der aus einer Epoxyschicht 6, einer oberen lei­ tenden Schicht 7 und unteren leitenden Bereichen 8 besteht. In der Mitte des Trägers 5 ist eine durchgehende Aussparung vorgesehen, welche ein rechteckiges Fenster 9 bildet.

Auf der Unterseite des Trägers 5 ist ein Sensorchip 10 ange­ ordnet, welches eine obere aktive Fläche 11 aufweist. Diese aktive Fläche 11 ist als Sensorfläche ausgebildet, welche in der Lage ist, den Fingerabdruck eines auf die aktive Fläche 11 aufgelegten Fingers zu erkennen und die Struktur des Fin­ gerabdrucks in Form von elektrischen Impulsen an eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit weiterzugeben. Der Sensor­ chip 10 ist etwas größer als das Fenster 9 und unmittelbar unterhalb des Fensters 9 angeordnet, so daß die aktive Fläche 11 zum Fenster 9 hin gerichtet ist und der Sensorchip 10 an den Randbereichen des Trägers 5 neben dem Fenster 9 befestigt werden kann. Die elektrischen Anschlüsse des Sensorchips 10 sind über Chipkontaktierungsstellen 12 mit zugeordneten lei­ tenden Bereichen 8 des Trägers 5 verbunden, wobei sich diese Chipkontaktierungsstellen 12 im Randbereich neben dem Fenster 9 befinden. Die elektrische Verbindung zwischen Chipkartenmo­ dul 4 und Leiterbahnen 13 der Chipkarte 1 erfolgt über äußere Anschlüsse 14, welche sich zwischen den Leiterbahnen 13 der Chipkarte 1 und den leitenden Bereichen 8 des Chipkartenmo­ duls 4 befinden.

Zwischen den äußeren Anschlüssen 14 und den Chipkontaktie­ rungsstellen 12 befindet sich weiterhin ein Versteifungsele­ ment 15 in der Form eines steifen Ringes, der von unten her auf den Träger 5 aufgesetzt ist.

Das gesamte Chipkartenmodul 4 wird mittels eines flexiblen Klebers 16 in einem erhöhten Randbereich der Vertiefung 3 festgeklebt. Dieser flexible Kleber 16 weist eine ausreichen­ de Flexibilität und Dicke auf, so daß er in der Lage ist, bei einer Verbiegung der Chipkarte 1 entsprechend nachzugeben. Hierbei wird vermieden, daß das relativ steife Chipkartenmo­ dul 4 und insbesondere der Sensorchip 10 beschädigt wird.

Um zu verhindern, daß entsprechende Biegespannungen von den äußeren Anschlüssen 14 über die leitenden Bereiche 8 auf die Chipkontaktierungsstellen 12 und von dort auf den Sensorchip 10 übertragen werden, ist es möglich, die leitenden Bereiche 8 als mäanderförmig verlaufende Leiterbahnen auszubilden, von denen ein Beispiel als Draufsicht in Fig. 3 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt in schematischer, perspektivischer Ansicht das Chipkartenmodul 4 von Fig. 1. Die obere leitende Schicht 7 bildet einen um das Fenster 9 herum umlaufenden Masserahmen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Träger 4 ein einziges Fenster 9 vorgesehen, das ausreichend groß ist, um einen ge­ samten Fingerabdruck erfassen zu können.

In Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf eine alterna­ tive Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher der Sensorchip 10 in vier Segmente 10a, 10b, 10c, 10d unterteilt ist. Diese Segmente 10a, 10b, 10c, 10d sind im gezeigten Aus­ führungsbeispiel quadratisch und gleich groß, wobei ihre Au­ ßenkonturen gepunktet eingezeichnet sind.

Bei Verwendung eines derartigen viergeteilten Sensorchips 10 ist auch das Fenster 9 des Trägers 5 viergeteilt, d. h. das Fenster 9 weist vier Einzelfenster 9a, 9b, 9c, 9d auf, die ebenfalls quadratisch und derart angeordnet sind, daß sie insgesamt ein großes Quadrat ergeben. Die Einzelfenster 9a, 9b, 9c, 9d sind durch Stege 17 des Trägers 5 voneinander ge­ trennt, die zusammen ein zentrales Kreuz bilden. Die Stege 17 dienen zur Befestigung der Segmente 10a, 10b, 10c, 10d des Sensorchips 10. Durch die Segmentierung des Sensorchips 10 ist eine gewisse Flexibilität des Sensorchips 10 gewährlei­ stet, so daß die Bruchgefahr bei einer Verbiegung der Chip­ karte 1 verringert wird.

Wird ein Finger auf die Fenstersegmente 9a, 9b, 9c, 9d aufge­ legt, werden die Fingerabdrucklinien, welche aufgrund der Stege 17 lediglich unterbrochen erfaßt werden können, auf elektronische Weise ergänzt, so daß ein Fingerabdruck auf die gleiche Weise ausgewertet werden kann, als wenn die Stege 17 nicht vorhanden wären.

Claims (4)

1. Chipkartenmodul für biometrische Sensoren zum Einbau in Chipkarten, mit mindestens einem Sensorchip (10) als Sensor, einem platten- oder folienartigen Träger (5), an dem der Sen­ sorchip (10) befestigt ist und der elektrisch leitende Berei­ che (8) aufweist, die einerseits mit dem Sensorchip (10) und andererseits mit elektrischen Anschlüssen (14) der Chipkarte (1) verbunden sind, wobei der Träger (5) im Bereich des Sen­ sorchips (10) mindestens ein durchgehendes Fenster (9) auf­ weist und der Sensorchip (10) derart am Träger (5) befestigt ist, daß die aktive Fläche (11) des Sensorchips (10) zum Trä­ ger (5) hin gerichtet ist und im Bereich des Fensters (9) liegt, so daß sie durch das Fenster (9) des Trägers (5) hin­ durch zugänglich ist.

2. Chipkartenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorchip (10) in mehrere Einzelsegmente (10a, 10b, 10c, 10d) unterteilt ist, die jeweils im Bereich eines eige­ nen Fenstersegments (9a, 9b, 9c, 9d) des Trägers (5) liegen.

3. Chipkartenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Chipkartenmodul in den Randbereichen des Trägers (5) mit einem flexiblen Kleber (16) mit dem Chipkar­ tenmaterial verklebt ist.

4. Chipkartenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Bereiche (8) des Chipkartenmoduls zwischen den elektrischen Anschlüs­ sen (14) der Chipkarte (1) und dem Sensorchip (10) zumindest zum Teil aus mäanderförmig geführten Leiterbahnen bestehen.