DE4243654A1 - Thin integrated circuit card with integral battery - contains circuit board with battery aperture in resin with aperture, connector holding battery in aperture - Google Patents

Thin integrated circuit card with integral battery - contains circuit board with battery aperture in resin with aperture, connector holding battery in aperture

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DE4243654A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine dünne Integrations­ schaltungskarte mit einer eingebauten Batterie und insbe­ sondere auf eine dünne Karte mit einem Funktionsteil und einer Batterie, die vollständig in Kunstharz eingebettet sind.
Fig. 16 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen dünnen Integrationsschaltungskarte, die nachfolgend auch als IC- Karte bezeichnet wird. Eine IC-Karte 1 enthält eine Leiter­ platte 2, die in einem Kunststoffrahmen 11 eingebaut und in ihrer Lage festgelegt ist. An der Leiterplatte 2 sind eine als Funktionsteil dienende integrierte Schaltung 3, eine Batterie 4 und ein anderes Teil 5 angebracht. Auf die obere und auf die untere Fläche des Rahmens 11 sind mit einem (nicht dargestellten) Klebstoff Verkleidungen 60 aus dünnem Blech aufgeklebt.
Fig. 17 ist eine Schnittansicht einer anderen herkömmlichen IC-Karte. In dieser IC-Karte 1 sind die Leerräume, die zwi­ schen der Leiterplatte 2, an der die Batterie 4 und das an­ dere Teil 5 angebracht sind, und der oberen und unteren Verkleidung 60 gebildet sind, durch Vergießen oder dgl. mit einem aushärtbaren Kunstharz 12 gefüllt, wodurch eine Festkörper-IC-Karte gebildet ist. Bei einer kontaktlosen IC-Karte mit einer eingebauten Übertragungsvorrichtung wie einer Spule ist die Verwendung von Metallblechen als Ver­ kleidungen eingeschränkt. Im Hinblick darauf wurden als Verkleidungen 60 auf den Oberflächen der Karte Kunststoff­ blätter verwendet, wobei zum Erhöhen der Festigkeit der Karte dicke Verkleidungen 60 verwendet wurden oder wie bei der in Fig. 17 gezeigten Karte die Zwischenräume zwischen der Leiterplatte 2 und der oberen und unteren Verkleidung 60 mit dem Kunstharz 12 gefüllt wurden.
Ein Problem bei der in Fig. 16 gezeigten herkömmlichen IC- Karte besteht darin, daß infolge der Zwischenräume zwischen den Verkleidungen 60 und der Leiterplatte 2 die Verkleidun­ gen verformt oder verbogen werden können, wenn auf die Oberflächen der Karte eine äußere Kraft einwirkt. Wenn die IC-Karte als kontaktlose Karte für die Informationsübertra­ gung durch elektromagnetische Wellen ausgebildet ist, müs­ sen die Verkleidungen aus einem nichtmetallischen Material hergestellt werden. In diesem Fall werden zum Sicherstellen der erforderlichen Festigkeit Verkleidungen aus Kunstharz verwendet, die sehr dick sind, was zur Folge hat, daß die ganze Karte ziemlich dick ist.
Im Falle der in Fig. 17 dargestellten IC-Karte sind gemäß den vorstehenden Ausführungen zum Sicherstellen der erfor­ derlichen Festigkeit die Innenräume mit Harz gefüllt. Es ist jedoch schwierig, in die Leerräume eine Menge an Harz einzubringen, die gerade zum Füllen der Leerräume genügt, d. h., weder zuviel noch zu wenig Harz einzubringen. Dies gilt insbesondere im Falle einer Karte, deren Verkleidungen aus einem thermoplastischen Harzmaterial bestehen. In die­ sem Fall ist es schwierig, die Oberflächen der Karte eben und parallel zu machen. Wenn sich ferner das Harz infolge des Aushärtens zusammenzieht, kann ein Teil einer jeden der Kartenoberflächen nach innen gezogen werden. Wegen des Funktionsteils in der Karte ergibt ein solches Zusammenzie­ hen die Entstehung von Unebenheiten an den Kartenoberflä­ chen. Ferner besteht ein Problem darin, daß Harz durch die Verbindungsstellen zwischen den Verkleidungen und dem Rah­ men austritt. Davon abgesehen ist eine Anzahl von kompli­ zierten Prozessen zum Füllen der Innenräume mit Harz er­ forderlich, wie das Verschmelzen und Aushärten. Außerdem wird dann, wenn die Karte bei hoher Temperatur mit Harz ge­ füllt wird, die Batterie der Wärme ausgesetzt, wodurch die Funktion der Batterie verschlechtert wird.
Zum Lösen der vorstehend angeführten Probleme liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine dünne Integrationsschal­ tungskarte mit Planoberflächen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die es ermöglichen, die Batterie auf einfache Weise ohne Beschädigung in die Karte einzu­ bauen.
Zur Lösung der Aufgabe hat erfindungsgemäß eine dünne Inte­ grationsschaltungskarte mit einer eingebauten Batterie eine Leiterplatte mit einer vorderen und einer hinteren Haupt­ fläche, von denen an einer ein Funktionsteil angebracht ist, und mit einer Durchgangsöffnung, die einen Rand um eine Einbauaussparung herum bildet, in der die Batterie un­ tergebracht ist, wobei ein Leitermuster zumindest an derje­ nigen Hauptfläche der Leiterplatte ausgebildet ist, an der das Funktionsteil angebracht ist, einen Gießharzteil, der derart als Karte geformt ist, daß die Leiterplatte und das Funktionsteil darin eingebettet sind, wobei diejenige Hauptfläche der Leiterplatte freiliegt, an der das Funkti­ onsteil nicht angebracht ist, und in dem Gießharzteil die Einbauaussparung für die Aufnahme der Batterie derart ge­ bildet ist, daß die Durchgangsöffnung der Leiterplatte einen Einlaß zu der Einbauaussparung bildet, und eine Bat­ terieanschlußvorrichtung, die die Batterie in der Einbau­ aussparung festhält und die Batterie elektrisch mit dem Leitermuster auf der Leiterplatte verbindet.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Batterieanschlußvorrichtung die Batterie elektrisch mit dem Leitermuster an der Leiterplatte durch eine Ausnehmung oder einen Ausschnitt hindurch verbindet, die bzw. der auf der Leiterplatte ausgebildet ist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Raum zwischen der Batterie und der Einbauaussparung mit ei­ nem ausdehnbaren Harz gefüllt, das zusammen mit der Leiter­ plattenoberfläche eine glatte Fläche bildet.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an derjenigen Hauptfläche der Leiterplatte, an der das Funktionsteil nicht angebracht ist, ein Schmuckblatt ange­ bracht, wobei der Gießharzteil derart geformt ist, daß die Leiterplatte, an der das Funktionsteil angebracht ist, und das Schmuckblatt so eingebettet sind, daß eine Seite des Schmuckblattes freiliegt, wobei die freiliegende Fläche des Schmuckblattes und der Gießharzteil eine glatte Fläche bil­ den.
Die Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen dünnen IC-Karte.
Bei der erfindungsgemäßen dünnen IC-Karte ist in der Lei­ terplatte eine Durchgangsöffnung ausgebildet, die einen Einlaß für die Batterie-Einbauaussparung bildet, und das Funktionsteil an der Leiterplatte ist in dem Gießharzteil eingebettet. Zugleich ist durch die Durchgangsöffnung hin­ durch die Batterie-Einbauaussparung gebildet, so daß die Aussparung entsprechend der Form der Batterie gestaltet werden kann.
Weiterhin ist am Umfangsrand um die Durchgangsöffnung der Leiterplatte herum eine Ausnehmung vorgesehen, durch die hindurch die elektrische Verbindung zwischen dem Leitermu­ ster der Leiterplatte und der Batterie hergestellt wird, wodurch die Kartenoberfläche einschließlich der Batterie- Einbauaussparung flach gemacht wird.
Die Batterie-Einbauaussparung wird mit ausdehnbarem Kunst­ harz gefüllt, wodurch die Batterie fester in der Aussparung festgelegt wird und die Kartenoberfläche glatter gehalten werden kann, wobei auf diese Weise ein außerordentlich zu­ verlässiger Batterieeinbau erzielt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der dün­ nen Integrationsschaltungskarte wird die Batterie nach dem Gießen der Karte an der Karte angebracht und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden, so daß die Batterie auf einfache Weise und ohne Beschädigung durch die Wärme während des Eingießens angebracht werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine dünne In­ tegrationsschaltungskarte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Linie II-II in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen dün­ nen IC-Karte und zeigt eine Form der Verbindung der Leiter­ platte mit der Batterie.
Fig. 4A ist eine Draufsicht auf die in Fig. 3 gezeigte Lei­ terplatte und Fig. 4B ist eine Ansicht eines Schnittes ent­ lang einer Linie IVB-IVB in Fig. 4A.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Gußform zum Herstellen der in Fig. 3 gezeigten Karte.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Gußform zum Herstellen einer in Fig. 7 gezeigten dünnen IC-Karte.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen dün­ nen IC-Karte und zeigt eine andere Form der Verbindung der Leiterplatte mit der Batterie.
Fig. 8A ist eine Draufsicht auf die in Fig. 7 gezeigte Lei­ terplatte und Fig. 8B ist eine Ansicht eine Schnittes ent­ lang einer Linie VIIIB-VIIIB in Fig. 8A.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß verwen­ deten Batterie.
Fig. 10 ist eine Teilschnittansicht, die zeigt, wie die Batterie in die in Fig. 7 gezeigte IC-Karte eingebaut ist.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen dünnen IC-Karte und zeigt eine weitere Form der Verbindung der Leiterplatte mit der Batterie.
Fig. 12 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 11 gezeigte Leiterplatte in einem Zustand vor dem Eingießen mit Kunst­ harz.
Fig. 13 ist eine Teilschnittansicht einer dünnen IC-Karte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung und zeigt deren Batterie-Einbauaussparung.
Fig. 14 ist eine Schnittansicht der in Fig. 13 gezeigten IC-Karte in einem Zustand vor dem Einbetten ihrer Batterie in ausdehnbarem Kunstharz.
Fig. 15A bis 15D sind Schnittansichten, die die Prozesse für das Einbetten der Batterie der IC-Karte nach Fig. 13 in das ausdehnbare Kunstharz veranschaulichen.
Fig. 16 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen dünnen IC-Karte.
Fig. 17 ist eine Schnittansicht einer anderen herkömmlichen dünnen IC-Karte.
Die Fig. 1 und 2 sind schematische Darstellungen einer dün­ nen Integrationsschaltungskarte bzw. IC-Karte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Karte und Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schnittes entlang einer Li­ nie II-II in Fig. 1. Die Komponenten, die die gleichen wie bei den Beispielen für den Stand der Technik sind oder hierzu äquivalent sind, sind mit dem gleichen Bezugszei­ chen bezeichnet und eine Beschreibung dieser Komponenten ist weggelassen. Die IC-Karte 10 hat eine vordere und eine hintere Hauptfläche. An einer dieser Hauptflächen, die nachfolgend als Einbettungsfläche bezeichnet werden, sind eine integrierte Schaltungseinheit 3, die als Funktionsteil dient, und ein anderes Teil 5 angebracht, wobei zumindest an der Einbettungsfläche ein Leitermuster 2b gebildet ist. Wenn auch an derjenigen Hauptfläche, an der keine inte­ grierte Schaltung oder dgl. angebracht ist und die nachfol­ gend als Rückfläche bezeichnet wird, ein Leitermuster aus­ gebildet ist, werden die Leitermuster an der vorderen und hinteren Fläche miteinander durch (nicht gezeigte) Durch­ gangsöffnungen oder dgl. hindurch verbunden. Die Leiter­ platte 2 hat ferner eine Durchgangsöffnung 2a, die entspre­ chend der Form der Batterie 4 ausgebildet ist. Diese Durch­ gangsöffnung bildet den Umfangsrand bzw. Einlaß einer Ein­ bauaussparung 8 für die Batterie 4. An einem Teil des Um­ fangs der Durchgangsöffnung 2a ist ein Paar von Elektroden 20 für den Batterieanschluß ausgebildet.
Die integrierte Schaltungseinheit 3 und das andere Teil 5 werden mit der Leiterplatte 2 zusammengebaut, die durch Spritzguß unter Verwendung einer in Fig. 5 oder 6 gezeigten Form in einen Gießharzteil 7 eingebettet wird. Bei diesem Spritzguß wird die Batterie-Einbauaussparung 8, deren Um­ fangsrand durch die Durchgangsöffnung 2a gebildet ist, durch einen in der Form ausgebildeten Vorsprung 101a oder 102a geformt. Die Einbauausnehmung 8 hat eine Gestaltung, die derjenigen der darin einzusetzenden Batterie 4 ent­ spricht, und eine derartige Tiefe, daß die frei liegende Oberfläche der eingesetzten Batterie 4 im wesentlichen mit der Rückfläche der Leiterplatte 2 bündig ist. Wenn die Bat­ terie 4 in die Einbauausnehmung 8 eingesetzt ist und An­ schlüsse 40 der Batterie 4 mit den Batterieanschlußelektro­ den 20 an der Leiterplatte 2 verbunden sind (s. Fig. 4, 9 und 10), wird die Rückseite der Leiterplatte 2 mit einem Schmuckblatt 6 aus Kunststoff oder Papier mit einem die Art der Karte usw. angebenden Muster abgedeckt, wodurch die IC- Karte 10 fertiggestellt ist. Ein Beispiel für das verwen­ dete Gießharz ist Flüssigkristall-Polymer.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine erste Ausführungsform der Ge­ staltung der elektrischen Verbindung zwischen der Leiter­ platte und der Batterie der in Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen IC-Karte. Die Fig. 5 ist eine Schnittan­ sicht, die ein Beispiel für die für den Harzguß bei der Herstellung der Karte gemäß diesem Ausführungsbeispiel ver­ wendete Form zeigt.
Die Fig. 3 ist eine Schnittansicht der IC-Karte 10. Gemäß dieser Figur ist die Leiterplatte 2, an der das Funktions­ teil befestigt ist und in der die Durchgangsöffnung ausge­ bildet ist, in den Gießharzteil eingebettet, während die Batterie 4 noch nicht in die Einbauausnehmung 8 eingesetzt ist. Gemäß Fig. 3 ist an der Rückseite des Gießharzteils 7, in den die Leiterplatte 2 eingebettet ist, eine Aufnahme­ ausnehmung 9 zur Aufnahme des Schmuckblattes 6 ausgebildet. Die Tiefe der Aufnahmeausnehmung 9 ist im wesentlichen gleich der Dicke des Schmuckblattes 6, so daß die freilie­ gende Fläche des Schmuckblattes 6 nach dem- Einsetzen mit dem Gießharzteil 7 bündig ist.
Die Fig. 4A und 4B zeigen nur die Leiterplatte der in Fig. 3 gezeigten IC-Karte. Die Fig. 4A ist eine Draufsicht von der Seite des Gießharzteiles 7 her gesehen. Die Fig. 4B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IVB-IVB in Fig. 4A. Die rechte Seite in Fig. 4B entspricht der oberen Seite der in Fig. 3 gezeigten Karte. Gemäß Fig. 4A ist an einem Teil des Umfangs der Durchgangsöffnung 2a eine Ausnehmung 2c für das Löten oder dgl. zur elektrischen und mechanischen Ver­ bindung der Batterie 4 mit den Batterieanschlußelektroden 20 der Leiterplatte 2 ausgebildet. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 wird die Ausnehmung 2c an der Seite des Gießharztei­ les 7 gebildet, während der vorangehend beschriebene Spritzguß ausgeführt wird. Gemäß Fig. 4B sind die Batterie­ anschlußelektroden 20 in der Ausnehmung 2c freigelassen und mit dem Leitermuster 2b an der Leiterplatte 2 verbunden. Gemäß Fig. 9 und 10 werden die Batterieanschlüsse 40 mit den Batterieanschlußelektroden 20 mittels eines Lotes 41 ver­ bunden, das ein leitendes Material ist. Die Batteriean­ schlußelektroden 20 und die Batterieanschlüsse 40 sind im allgemeinen jeweils ein Paar.
Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Form zum Herstellen der IC-Karte gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Die Form be­ steht aus einer oberen und einer unteren Teilform 100 bzw. 101. Auf der unteren Teilform 101 sind der Vorsprung 101a zum Formen der Batterie-Einbauaussparung 8 und ein Vor­ sprung 101b für das Verformen eines Teils der Leiterplatte 2 zu der Ausnehmung 2c ausgebildet. Diese Teilformen sind nur schematisch dargestellt und es sind die Vorrichtung zum Festlegen der Leiterplatte 2 in der Form, der Spritzauslaß für das Kunstharz usw. weggelassen.
Wenn das Funktionsteil an der Leiterplatte 2 angebracht wurde und in dieser die Durchgangsöffnung 2a ausgebildet wurde, wird die Leiterplatte 2 für den Spritzguß in die Form eingesetzt. Dabei wird der Vorsprung 101a der unteren Teilform 101 in die Durchgangsöffnung 2a eingepaßt und die Leiterplatte 2 wird in diesem Zustand in der Form festge­ legt. Auf diese Weise ist nach beendetem Spritzguß in dem Gießharzteil 7 die Einbauaussparung 8 gebildet, deren Um­ fangsrand durch die Durchgangsöffnung 2a der Leiterplatte 2 gebildet ist. Zugleich bewirkt der angrenzend an den Vor­ sprung 101a der unteren Teilform 101 ausgebildete niedrige wallförmige Vorsprung 101b, daß ein Teil des Umfangs der Durchgangsöffnung 2a der Leiterplatte 2 zu der Ausnehmung 2c verformt wird, die an der Stelle liegt, an der die Bat­ terieanschlußelektroden 20 ausgebildet sind. Die Formen der Einbauausparung 8 und der Ausnehmung 2c können auf einfache Weise durch Ändern der Gestaltung der Vorsprünge 101a und 101 b der unteren Teilform 101 geändert werden.
Die Batterie 4 wird in die Einbauaussparung 8 der als ein­ stückige Einheit geformten IC-Karte 10 eingesetzt. Als nächstes werden die sich von der Batterie 4 weg erstrecken­ den Batterieanschlüsse 40 mit dem in Fig. 10 gezeigten Lot 41 oder dgl. elektrisch und mechanisch mit den Batteriean­ schlußelektroden 20 verbunden, wodurch die Batterie 4 in der Einbauaussparung 8 befestigt wird. Die Ausnehmung 2c muß ausreichend tief zum Aufnehmen der Höhe des Verbin­ dungsteils zwischen den Elektroden und den Anschlüssen sein. In der Praxis muß die Ausnehmung die Tiefe von unge­ fähr 0,3 mm haben. Das Gießen wurde experimentell unter Verwendung einer gedruckten Leiterplatte mit einem Poly­ imid-Film mit einer Dicke von 0,2 mm als Leiterplatte 2 ausgeführt. Durch das Verformen der Leiterplatte selbst konnte auf einfache Weise eine Batterieanschlußausnehmung mit der gewünschten Tiefe gebildet werden.
Wenn die Leiterplatte 2 schwer zu verformen ist, ist es zweckdienlich, an jeder Seite desjenigen Abschnitts der Leiterplatte 2, an dem die Ausnehmung 2c zu formen ist, einen Schlitz 2d gemäß Fig. 4A und 4B vorzusehen. Das Schmuckblatt 6, das an die Rückseite der Leiterplatte 2 an­ zubringen ist, kann weggelassen werden. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, bei dem Harzguß an dem Gießharzteil 7 die Einsetzausnehmung 9 für das Schmuckblatt zu bilden.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Gestaltung der Verbindung der Leiter­ platte und der Batterie der IC-Karte. Die Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für eine Gußform zeigt, welche bei dem Harzguß bei dem Herstellen einer IC-Karte gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird. Die Fig. 7 ist eine Schnittansicht der IC-Karte 10 in einem Zustand vor dem Einsetzen der Batterie 4 in die Einbauaussparung 8. Die Fig. 8A und 8B zeigen nur die Leiterplatte 2 der IC- Karte nach Fig. 7. Die Fig. 8A ist eine Draufsicht auf die Leiterplatte von der Rückseite her gesehen. Die Fig. 8B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VIIIB-VIIIB in Fig. 8A. Die rechte Seite der Fig. 8B entspricht der oberen Seite der in Fig. 7 dargestellten IC-Karte, die eine Schnittansicht entlang einer Linie VII-VII in Fig. 8A ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an einem Teil des Um­ fangs der Durchgangsöffnung 2a der Leiterplatte 2 ein Paar von Ausschnitten 2e für den Batterieanschluß gebildet. An der Aufbaufläche der Leiterplatte 2 ist ein Paar von fla­ chen Batterieanschlußelektroden 20 aus Kupferfolie derart angebracht, daß die Bodenteile der Ausschnitte 2e überdeckt sind. Die Batterieanschlußelektroden 20 sind mit dem Lei­ termuster 2b (gemäß Fig. 1) auf der Aufbaufläche der Lei­ terplatte 2 verbunden. Die in Fig. 9 und 10 gezeigte Batte­ rie 4 wird in die Einbauaussparung 8 eingesetzt und die Batterieanschlüsse 40 werden mit dem Lot 41 als leitendes Material mit den Batterieanschlußelektroden 20 verbunden.
Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel für die bei dem Herstellen der IC-Karte gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendete Gußform. Diese ist aus einer oberen und einer unteren Teil­ form 100 bzw. 102 zusammengesetzt. An der unteren Teilform 102 sind ein Vorsprung 102a für das Formen der Einbauaus­ sparung 8 und ein Paar von Vorsprüngen 102b ausgebildet, die bei dem Formen der Karte zu einer einstückigen Einheit durch den Spritzguß in die Ausschnitte 2e der Leiterplatte 2 greifen. Während des Spritzgusses verhindern die Vor­ sprünge 102b das Eindringen von Gießharz in die Ausschnitte 2e, wodurch Ausnehmungen für das elektrische Verbinden der Leiterplatte 2 mit der Batterie 4 gebildet werden. Die Elektroden 20 liegen an den Bodenflächen der Ausnehmungen frei.
Wenn das Funktionsteil an der Leiterplatte 2 angebracht ist und in dieser die Durchgangsöffnung 2a und die Ausschnitte 2e ausgebildet sind, wird die Leiterplatte 2 zum Vergießen in die Gußform eingesetzt. Dabei wird der Vorsprung 102a der unteren Teilform 102 in die Durchgangsöffnung 2a der Leiterplatte 2 eingepaßt und die Vorsprünge 102b werden in die Ausschnitte 2e eingeführt, wonach die Leiterplatte 2 in diesem Zustand in der Gußform festgelegt wird. Auf diese Weise ist nach beendetem Spritzguß in dem Gießharzteil 7 die Einbauaussparung 8 gebildet, deren Umfang durch die Durchgangsöffnung 2a der Leiterplatte 2 gebildet ist. Zugleich verbleiben infolge der Vorsprünge 102b, die an­ grenzend an den Vorsprung 102a der unteren Teilform 102 in einer den Ausschnitten 2e entsprechenden Größe gebildet sind, die Ausschnitte 2e als Ausnehmungen, an deren Boden­ flächen die Batterieanschlußelektroden 20 freiliegen.
Die Batterie 4 wird an die Einbauaussparung 8 der zu einer einstückigen Einheit geformten IC-Karte 10 eingesetzt. Die Fig. 9 ist eine Seitenansicht einer münzenförmigen Batterie 4. Die Unterseite der Batterie 4 gemäß dieser Figur ist die Anode. Von beiden Elektroden der Batterie 4 weg erstrecken sich die Batterieanschlüsse 40, deren Enden mit den Elek­ troden 20 an den Ausschnitten 2e der Leiterplatte 2 verbun­ den werden. Die Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die den angeschlossenen Zustand zeigt. Die Batterie 4 ist in die Einbauaussparung 8 eingesetzt und die Enden der Batterie­ anschlüsse 40 sind mit den Batterieanschlußelektroden 20 durch das Lot 41 verbunden, wobei die Verbindung innerhalb der Ausschnitte 2e hergestellt ist. Wie aus der Fig. 10 er­ sichtlich ist, ragen die Batterieanschlußteile und die Bat­ terie nicht aus der Rückfläche der Leiterplatte 2 heraus, so daß die Kartenoberfläche keine Unebenheiten zeigt. Dann wird ggf. an der Rückseite der Leiterplatte 2 das Schmuck­ blatt 6 angebracht.
Wenn die Leiterplatte 2 ausreichende Dicke hat, können ge­ maß Fig. 7 die Batterieanschlußelektroden 20 flach sein. Im allgemeinen ist jedoch die Leiterplatte 2 nur 0,2 mm dick, wogegen in manchen Fällen die Ausschnitte 2e eine Tiefe von 0,3 mm oder mehr haben müssen, um die Elektrodenverbindun­ gen mit den Batterieanschlußelektroden 20, den Anschlüssen 40 und dem Lot 41 aufnehmen zu können. Im Hinblick darauf ist es zweckdienlich, gemäß Fig. 8B die Batterieanschluß­ elektroden 20 kuppelförmig zu gestalten, wodurch die durch die Ausschnitte 2e bestimmten Batterieanschlußausnehmungen eine Tiefe von ungefähr 0,4 mm erhalten. Dies kann auf ein­ fache Weise z. B. dadurch bewerkstelligt werden, daß die Höhe der Vorsprünge 102b der unteren Teilform 102 nach Fig. 6 vergrößert wird.
Die Fig. 11 und 12 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Gestaltung für das elektrische Verbinden der Leiterplatte und der Batterie der IC-Karte. Die Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die die IC-Karte 10 in einem Zustand vor dem Einsetzen der Batterie in die Einbau­ aussparung 8 zeigt. Die Fig. 12 ist eine Draufsicht, die nur die Leiterplatte der IC-Karte nach Fig. 11 von der Rückseite her gesehen zeigt. In Fig. 12 ist die Leiter­ platte 2 in einem Zustand vor dem Spritzguß dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Teil der Leiter­ platte 2 zu zwei Vorsprüngen 2f und 2g geformt, die sich von dem Umfang der Durchgangsöffnung 2a weg zu deren Mitte hin erstrecken. Auf den der (nicht gezeigten) Batterie zu­ gewandten Flächen der Vorsprünge 2f und 2g sind Batteriean­ schlußelektroden 20 gebildet, die sich von der Rückfläche der Leiterplatte weg erstrecken. Wenn die Leiterplatte 2 in die Gußform eingesetzt wird und der Spritzguß ausgeführt wird, werden die Vorsprünge 2f und 2g durch den an der un­ teren Teilform gebildeten Vorsprung eingepreßt und gebogen, so daß sie gemäß Fig. 11 entlang der Innenfläche der Ein­ bauaussparung 8 verformt werden. Dadurch ist es möglich, daß die an den Vorsprüngen 2f und 2g ausgebildeten Batte­ rieanschlußelektroden 20 mit den Elektroden der in die Ein­ bauaussparung 8 eingesetzten Batterie in Kontakt kommen. Wenn die Batterie in die Einbauaussparung eingesetzt ist sind die Batterie und die Batterieanschlußelektroden 20 miteinander elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, die Batterie einzubauen, ohne daß sie über die Rückfläche der Leiterplatte 2 heraussteht.
Die Anode der Batterie kann die obere und die untere Seite der Batterie sein. Die Form der Einbauaussparung kann ent­ sprechend der Form der Batterie durch entsprechendes Ändern des Vorsprungs der Gußform geändert werden. Ferner ist es durch Ändern des Vorsprungs der Gußform möglich, an der Ein­ bauaussparung gesonderte Ausnehmungen auszubilden, in die die Batterieanschlußelektroden einzupassen sind.
Ferner ist es erfindungsgemäß auch möglich, gemäß Fig. 13 in die Einbauaussparung 8, in die die Batterie 4 eingesetzt ist, ein nicht ausgedehntes bzw. aufgeblähtes ausdehnbares Harz 90 einzubringen. Wenn sich dieses Harz ausdehnt, füllt es den Zwischenraum zwischen der Einbauausparung 8 und der Batterie 4. Dies wird unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15 beschrieben.
Die Fig. 13 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Einbau­ aussparung 8, in der die Batterie 4 aufgenommen ist. Der Zwischenraum zwischen der Einbauaussparung 8 und der Batte­ rie 4 ist mit dem ausdehnbaren Harz 90 gefüllt. Auf diese Weise ist die Batterie 4 in das Harz 90 eingebettet, das eine mit der Rückfläche der Leiterplatte 2 bündige Fläche bildet. Ferner ist an der Rückseite der Leiterplatte 2 das Schmuckblatt 6 angebracht. Dieses Einbetten der Batterie 4 erfolgt an einer in Fig. 14 dargestellten IC-Karte 10, in der durch Spritzguß die Einbauaussparung 8 ausgebildet ist.
Die Prozeduren zum Einbetten der Batterie werden unter Be­ zugnahme auf die Fig. 15A bis 15D beschrieben. Zuerst wird gemäß Fig. 15A das nicht aufgeblähte ausdehnbare Harz 90 in die Einbauaussparung 8 eingefüllt, deren Öffnung nach oben gerichtet ist. Dann wird die Batterie 4 in die Einbauaus­ sparung 8 eingesetzt und bspw. entsprechend einem der vor­ angehend beschriebenen Ausführungsbeispiele elektrisch mit den (nicht gezeigten) Batterieanschlußelektroden der Lei­ terplatte verbunden. Als nächstes wird gemäß Fig. 15B das nicht aufgeblähte ausdehnbare Harz 90 auch über die Batte­ rie 4 geschüttet und gemäß Fig. 15C die ganze IC-Karte zwi­ schen einer oberen und einer unteren Preßplatte 103 bzw. 104 festgelegt. Bei diesem Zustand wird das Harz 90 zur Ausdehnung gebracht und ausgehärtet. Die Fig. 15D zeigt, wie das Harz 90 ausgedehnt und ausgehärtet ist, während die IC-Karte zwischen den Preßplatten gehalten ist. Das Volumen des über und unter die Batterie 4 geschütteten ausdehnbaren Harzes 90 wird größer und füllt den Zwischenraum um die Batterie 4 herum, wobei das Harz in diesem Zustand aushär­ tet. Die Preßplatten bewirken, daß die Fläche, unter der die Batterie 4 eingebettet ist, glatt und mit der Rückflä­ che der Leiterplatte bündig wird. Wenn die Ausdehnung bzw. Aufblähung des Harzes 90 in der Einbauaussparung 8 der IC- Karte mit der darin eingesetzten Batterie 3 herbeigeführt wird, füllt das Harz 90 nicht nur die Einbauaussparung 8, sondern auch die Ausnehmung 2c oder die Ausschnitte 2e, so daß das Harz 90 auch die Verbindung zwischen der Batterie und der Leiterplatte schützt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde als ausdehnbares Harz ein bei niedriger Temperatur aushärtendes Dreikomponenten- Epoxiharz verwendet, das aus einer Hauptkomponente aus ei­ nem anorganischen Füllmaterialpulver, einem Härtungsmittel und einem Blähmittel zusammengesetzt war. Aufgebläht wird dieses Harz zu einem Schaumkörper mit geschlossenen Zellen mit Leerräumen von 20 bis 50%. In die Zwischenräumen ober­ halb und unterhalb der Batterie 4 wurde eine Menge des nicht ausgedehnten aufblähbaren Harzes 90 eingebracht, die 60% der berechneten Leerräume entsprach und die ganze Karte wurde zwischen geschmierten Preßplatten festgehalten. Das Harz wurde dann bei 50°C aufgebläht und ausgehärtet. Nach­ dem das Harz 90 sich ausgedehnt hatte und den Raum um die Batterie 4 herum gefüllt hatte, war die Ausdehnung des Harzes durch den Haltedruck der Preßplatten begrenzt. In diesem Zustand war die Ausdehnung zusammen mit dem Aushär­ ten beendet und die Form des Harzes festgelegt.
Auf die Weise kann die Batterie in die Einbauaussparung eingebettet werden. Ferner kann die Fläche, unter der die Batterie in der Einbauaussparung eingebettet ist, glatt und mit der Rückfläche der Leiterplatte bündig gemacht werden, so daß auf diese Weise eine IC-Karte in vollständig massi­ ver Ausführung hergestellt wird, deren Oberfläche noch we­ niger Unebenheiten hat. Da ferner die Batterie 4 in dem Körper der IC-Karte festgelegt ist, d. h., mit der IC-Karte eine Einheit bildet, hat die elektrische Verbindung zwi­ schen der Batterie und der Leiterplatte eine sehr hohe Zu­ verlässigkeit in bezug auf Vibrationen der Karte und andere externe Kräfte.
Da weiterhin die Batterie 4 mit dem ausdehnbaren Harz 90 überdeckt ist, entsteht durch die Aushärteschrumpfung des Harzes an der Batterie keine Spannungsbelastung, wie es der Fall ist, wenn die Einbauaussparung mit wärmehärtbarem Harz oder dgl. gefüllt wird. Da außerdem die Batterie mit dem Harzschaum mit geschlossenen Zellen derart überdeckt ist, daß keine Fläche derselben frei bleibt, ist die IC-Karte gut für die Verwendung selbst unter ungünstigen Umgebungs­ bedingungen geeignet.
Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel ein wärmehärtbares aufblähbares Harz verwendet wurde, kann die gleiche Wirkung mittels ausdehnbaren Harzen anderer Arten erzielt werden. Im Hinblick auf den Umstand, daß die IC-Karte eine glatte Oberfläche ohne Unebenheiten zeigen soll, ist es jedoch an­ zustreben, ein Harz zu verwenden, das nach der Ausdehnung und Aushärtung gegen elastische Verformung widerstandsfähig ist.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist erfindungsgemäß in der Schaltungsplatte bzw. Leiterplatte, an der das Funkti­ onsteil angebracht ist, eine Durchgangsöffnung geformt, die den Rand der Einbauaussparung für die Batterie bildet, und diese Leiterplatte ist in den Gießharzteil derart eingebet­ tet, daß ihre Rückfläche freiliegt. Die Batterie-Einbauaus­ sparung ist in dem Gießharzteil entsprechend der Durch­ gangsöffnung der Leiterplatte geformt und die elektrische Verbindung der Leiterplatte mit der Batterie ist in der Ausnehmung oder in den Ausschnitten der Leiterplatte herge­ stellt, wodurch eine dünne Integrationsschaltungskarte mit einer glatten Oberfläche ohne Unebenheiten hergestellt ist.
Da die Batterie in die Einbauaussparung eingesetzt wird, nachdem der Gießharzteil geformt wurde, wird die Batterie nicht durch die Wärme geschädigt, die während des Vergie­ ßens mit dem Harz erzeugt wird.
Da ferner die Batterie-Einbauaussparung durch Harzguß ge­ formt wird, kann sie in eine gewünschte Form entsprechend der Form der Batterie gebracht werden.
Außerdem kann durch das Ausfüllen des Zwischenraums zwi­ schen der Batterie und der Einbauaussparung mit ausdehn­ barem Harz die Oberfläche der Karte noch glatter gemacht werden. Weiterhin wird dadurch auch die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der Batterie und der Lei­ terplatte verbessert.
Eine dünne Integrationsschaltungsplatte, die das einfache Anbringen einer Batterie ermöglicht und eine glattere Ober­ fläche hat, enthält eine Leiterplatte, an der Funktions­ teile und angebracht sind und in der eine Durchgangsöffnung geformt ist, die einen Rand einer Einbauaussparung für die Batterie bildet, wobei die Leiterplatte in einen Gießharz­ teil derart eingebettet ist, daß die hintere Fläche der Platte freiliegt, und wobei in dem Gießharzteil entspre­ chend der Durchgangsöffnung der Leiterplatte für die Batte­ rie die Einbauaussparung geformt ist, in die nach dem Gie­ ßen des Harzes die Batterie eingesetzt wird. Die elektri­ sche Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Batterie wird in einer Ausnehmung oder einem Ausschnitt der Leiter­ platte hergestellt, wobei die Batterie in der Einbauausspa­ rung mittels eines ausdehnbaren Harzes derart eingebettet wird, daß die Kartenoberfläche glatt wird.

Claims (15)

1. Dünne Integrationsschaltungskarte mit einer eingebau­ ten Batterie, gekennzeichnet durch
eine Leiterplatte (2), die eine vordere und eine hintere Hauptfläche, von denen an einer ein Funktionsteil (3) ange­ bracht ist, und eine Durchgangsöffnung (2a) hat, die einen Rand um eine Einbauaussparung (8) herum bildet, in der die Batterie (4) aufgenommen ist, wobei zumindest an derjenigen Hauptfläche der Leiterplatte, an der das Funktionsteil an­ gebracht ist, ein Leitermuster ausgebildet ist,
einen Gießharzteil (7), der als Karte derart geformt ist, daß die Leiterplatte und das Funktionsteil darin ein­ gebettet sind, wobei diejenige Hauptfläche der Leiterplatte freiliegt, an der das Funktionsteil nicht angebracht ist, und wobei in dem Gießharzteil die Einbauaussparung für die Aufnahme der Batterie derart geformt ist, daß die Durch­ gangsöffnung der Leiterplatte einen Einlaß der Einbauaus­ sparung bildet, und
eine Batterieanschlußvorrichtung (20, 40), die die Bat­ terie in der Einbauaussparung festhält und die Batterie elektrisch mit dem Leitermuster auf der Leiterplatte ver­ bindet.
2. Integrationsschaltungskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterieanschlußvorrichtung eine Ausnehmung (2c), die an dem Rand der Durchgangsöffnung (2a) der Leiterplatte (2) geformt ist und die zu dem Gießharz­ teil (7) hin eingedrückt ist, mindestens zwei Batteriean­ schlußelektroden (20), die in der Ausnehmung angebracht sind und elektrisch mit dem Leitermuster auf der Leiter­ platte verbunden sind, und mindestens zwei Batteriean­ schlüsse (40) aufweist, die die Batterie in der Einbauaus­ sparung (8) halten und die Batterie elektrisch mit den Bat­ terieanschlußelektroden verbinden, wobei die Elektroden und die Anschlüsse miteinander elektrisch durch ein leitendes Material (41) in der Ausnehmung verbunden sind.
3. Integrationsschaltungskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterieanschlußvorrichtung minde­ stens zwei Ausschnitte (2e), die an dem Rand der Durch­ gangsöffnung (2a) der Leiterplatte (2) ausgebildet sind, mindestens zwei Batterieanschlußelektroden (20), die elek­ trisch mit dem Leitermuster auf der Leiterplatte verbunden sind und die sich von derjenigen Hauptfläche der Leiter­ platte weg, an der das Funktionsteil (3) angebracht ist, in die Ausschnitte erstrecken, und mindestens zwei Batteriean­ schlüsse (40) aufweist, die die Batterie (4) in der Einbau­ aussparung (8) halten und sie elektrisch mit den Batterie­ anschlußelektroden verbinden, wobei die Elektroden und die Anschlüsse miteinander elektrisch über ein leitendes Mate­ rial (41) in den Ausschnitten verbunden sind.
4. Integrationsschaltungskarte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterieanschlußelektroden (20) kup­ pelförmige Elektroden sind, die zu dem Gießharzteil (7) hin eingedrückt sind und die sich derart erstrecken, daß sie die Ausschnitte (2e) an derjenigen Seite überdecken, an der das Funktionsteil (3) angebracht ist, wobei die Elektroden und die Batterieanschlüsse miteinander in den Ausschnitten über ein leitendes Material (41) verbunden sind.
5. Integrationsschaltungskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterieanschlußvorrichtung minde­ stens zwei Vorsprünge (2f, 2g), die einen Teil der Leiter­ platte (2) bilden und sich derart in die Einbauaussparung (8) des Gießharzteiles (7) erstrecken, daß sie mit der Bat­ terie (4) in Berührung kommen, und Batterieanschlußelektro­ den (20) aufweist, die an der der Batterie zugewandten Seite der Vorsprünge angebracht sind und mit der Batterie in Kontakt kommen.
6. Integrationsschaltungskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenraum zwi­ schen der Einbauaussparung (8) und der Batterie (4) mit ei­ nem ausdehnbaren Harz (90) derart gefüllt ist, daß das Harz eine mit der Leiterplatte (2) bündige glatte Oberfläche zeigt.
7. Integrationsschaltungskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Schmuckblatt (6) mit zwei Hauptflächen, das an derjenigen Hauptfläche der Leiter­ platte (2) angebracht ist, an der nicht das Funktionsteil (3) angebracht ist, wobei die Leiterplatte mit dem daran angebrachten Funktionsteil und das Schmuckblatt in den Gießharzteil (7) so eingebettet sind, daß von dem Schmuck­ blatt eine Hauptfläche freiliegt, die zusammen mit dem Gießharzteil eine glatte Oberfläche bildet.
8. Verfahren zum Herstellen einer dünnen Integrations­ schaltungskarte mit einer eingebauten Batterie, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß in einer Leiterplatte, die eine vordere und eine hintere Hauptfläche hat, von denen an einer Fläche ein Funktionsteil angebracht ist und an der zumindest auf die­ ser Fläche ein Leitermuster ausgebildet ist, eine Durch­ gangsöffnung geformt wird, die einen Rand einer Batterie- Einbauaussparung bildet,
daß unter Verwendung einer Gußform ein kartenförmiger Gießharzteil gebildet wird, in dem die Leiterplatte und das Funktionsteil derart eingebettet sind, daß diejenige Haupt­ fläche der Leiterplatte freiliegt, an der das Funktionsteil nicht angebracht ist, wobei durch einen an der Gußform aus­ gebildeten Vorsprung die Batterie-Einbauaussparung derart geformt wird, daß deren Rand durch die Durchgangsöffnung der Leiterplatte gebildet ist, und
daß die Batterie in die Batterie-Einbauaussparung einge­ setzt und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rand der Durchgangsöffnung an derjenigen Seite der Leiterplatte, an der das Funktionsteil nicht angebracht ist, mindestens zwei Batterieanschlußelektroden ausgebildet werden, wobei bei dem Harzguß durch einen anderen Vorsprung der Gußform derjenige Teil der Leiterplatte, an dem die Batterieanschlußelektroden ausgebildet sind, zu dem Gieß­ harzteil hin gedrückt wird und wobei bei dem Einsetzen der Batterie jeweils ein Ende von Batterieanschlüssen für das Verbinden der Elektroden mit der Batterie durch ein leiten­ des Material mit den Elektroden in der eingedrückten Aus­ nehmung verbunden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Formen der Durchgangsöffnung ferner ein Schlitz an jeder Seite des Abschnittes gebildet wird, an welchem an der Leiterplatte bei dem Harzguß die Ausnehmung geformt werden soll.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Formen der Durchgangsöffnung an dem Rand der Durchgangsöffnung der Leiterplatte mindestens zwei Aus­ schnitte und ferner mindestens zwei Batterieanschlußelektro­ den gebildet werden, die sich von dem Leitermuster auf der­ jenigen Fläche der Leiterplatte weg, auf der das Funktions­ teil angebracht ist, in der Weise erstrecken, daß sie die Ausschnitte an der Seite überdecken, an der das Funktions­ teil angebracht ist, wobei bei dem Harzguß durch andere Vorsprünge der Gußform das Eindringen des Gießharzes in die Ausschnitte verhindert wird und wobei bei dem Einsetzen der Batterie jeweils ein Ende von Batterieanschlüssen für das Verbinden der Batterie mit den Elektroden durch ein leiten­ des Material mit den Elektroden in den Ausschnitten ver­ bunden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bei dem Formen der Durchgangsöffnung ausgebildeten Elektroden kuppelförmig zu dem Gießharzteil hin gedrückt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Formen der Durchgangsöffnung eine Durchgangs­ öffnung ausgebildet wird, die mindestens zwei Vorsprünge hat, die einen Teil der Leiterplatte bilden und sich zu der Mitte der Durchgangsöffnung hin erstrecken, wobei die Vor­ sprünge Batterieanschlußelektroden haben, die sich derart erstrecken, daß sie mit der Batterie in Kontakt kommen, und wobei bei dem Harzguß durch einen an der Gußform für das Formen der Batterie-Einbauaussparung ausgebildeten Vor­ sprung die Vorsprünge mit den Batterieanschlußelektroden entlang der Innenseite der Batterie-Einbauaussparung gebo­ gen werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekenn­ zeichnet durch einen Batterieeinbettungsschritt, bei dem nach dem Harzguß in die Batterie-Einbauaussparung ein nicht aufgeblähtes ausdehnbares Harz eingebracht wird und nach dem Einsetzen der Batterie die Karte mit der eingesetzten Batterie an beiden Seiten durch Preßplatten festgehalten und in diesem Zustand die Ausdehnung des nicht aufgeblähten Harzes hervorgerufen wird, damit das Harz einen Zwischen­ raum zwischen der Batterie-Einbauaussparung und der Batte­ rie füllt und dadurch die Batterie einbettet, wobei das Harz eine glatte Oberfläche bildet, die mit der Leiter­ platte bündig ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anbringen eines Schmuckblattes an derjenigen Seite der Leiterplatte, an der das Funktionsteil nicht angebracht ist, bei dem Harzguß eine Gußform verwen­ det wird, die an derjenigen Seite des Gießharzteiles, an der die Leiterplatte angeordnet ist, mit einer Tiefe, die gleich der Dicke des Schmuckblattes ist, eine Einsetzaus­ nehmung für das Schmuckblatt bildet, in die das Schmuck­ blatt eingesetzt wird und in der es befestigt wird.
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