专利名称：用于制造便携式数据载体的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造便携式数据载体的方法。此外，本发明还涉及一种用于制造便携式数据载体的半成品和一种便携式数据载体。
背景技术：
在便携式数据载体的许多应用中，便携式数据载体执行与电子设备的通信。由于具有USB接口的电子设备的巨大地普及，带有USB接口的便携式数据载体的数目也增加。USB是Universal Serial Bus的缩写，并且表示一种可以达到相对较高的数据传输率通信标准。为建立便携式数据载体和电子设备之间的数据连接，将便携式数据载体插入到电子设备的USB插座内。为了可以实现这点，将便携式数据载体的局部构成为其几何尺寸和触点分配与USB插座相协调的USB插头。一种这样构成的便携式数据载体通常被称为USB令牌(USB-Token)，并可以例如作为存储元件和作为安全工具来应用。
USB令牌通常利用电路板制造，其一侧带有USB触点，而另一侧具有存储芯片。但是，这种制造方式较为昂贵。
由WO03/027946公开了一种可选的制造方法。其中，公开了一种电子钥匙的制造方法，该电子钥匙具有带集成电路的模块。所述集成电路与所述模块的接触面相连，这样构造该接触面，使得它可以直接与USB插座相接触。所述模块被按照芯片卡技术制造。为了实现可以与USB插座兼容的外部尺寸，所述模块在整个表面上或在局部区域内设有附加材料或被引入到适配器内。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，构造一种具有尽可能低成本的便携式数据载体，使得该便携式数据载体能够直接由依照USB标准构造的接触元件所接触。
在根据本发明的一种具有集成电路以及与所述集成电路电相连的接触区的便携式数据载体的制造方法中，所述便携式数据载体在所述接触区内的形状这样构造，并且这样构造所述接触区，使得可以通过依照USB标准构造的接触元件实现与所述接触区的直接接触。所述便携式数据载体被按照芯片卡技术制造其最终形状，或者按照芯片卡技术制造一个元件，该元件具有集成电路和接触区，并在所述集成电路中加载有为运行所述便携式数据载体所必需的数据和/或所必需的程序代码。然后，将所述元件与一个载体耐久地相连。
根据本发明的方法的优点在于，所述制造可以至少部分地由用于芯片卡的制造设备执行。这种设备广泛地可用，并且其特征在于高的自动化程度。利用这种设备尤其还可能非常有效地将数据和/或程序代码加载到所述集成电路中。
在第一实施例中，将所述元件构造为具有平坦片状的卡体的芯片卡元件。所述卡体被优选构造为比所述便携式数据载体薄，尤其是具有由ISO7810标准规定的厚度。在所述卡体中可以嵌装具有所述集成电路和所述接触区的芯片模块。所述芯片卡元件可以在与所述载体的连接形成之前至少暂时地并入到带有比所述芯片卡元件大的主面的卡内，尤其是带有依照ISO7810标准的主面的卡内。这种情形的优点在于，简化了在制造时对所述芯片卡元件的操纵，并仅需对现有的芯片卡制造设备做微小的改动。
在第二实施例中，所述元件被构造为芯片模块。
优选借助于USB协议执行数据和/或程序代码向所述集成电路中的加载，所述协议本来就是为所述便携式数据载体的通信设置的。为了尽可能简单地进行加载，使得所述集成电路优选地提前、适当地直接在完成的开始时执行USB协议。
所述载体可以具有比所述元件大的主面，并尤其构成为注射成型件，所述注射成型件可以被以巨大的形状多样性廉价地制造。
所述元件优选地设置于所述载体的一个凹入部分或者一个至少部分地装有框架的区域。由此方便了精确定位，并且所述元件在所述载体上稳定在其期望位置上。这样适当地成型元件和载体，使得它们仅能以一种唯一确定的方式连接到一起。为制造一种耐久的连接，可以将所述元件与所述载体以材料接合(stoffschlüssig)的方式相连接。同样可能的是，将所述元件以形面接合和/或施力接合的方式与所述载体相连接。在这种情况下，所述便携式数据载体的用户可以手动地装配元件和载体。如果由用户进行最终安装，那么也可能借助于芯片卡制造设备来执行对于寄送的准备。
此外，本发明还涉及一种用于制造便携式数据载体的半成品，该数据载体具有这样构造的接触区并在所述接触区的范围内这样成型，使得可以通过依照USB标准构造的接触元件实现对所述接触区的直接接触。该根据本发明的半成品具有集成电路和与所述集成电路电连接并被构造为一种由芯片卡技术制造的元件的所述接触区。根据本发明的半成品的优点在于，在所述集成电路中，除了在其制造过程中产生的存储器内容之外，还存储有为运行所述便携式数据载体所必需的数据和/或所必需的程序代码。
根据本发明的便携式数据载体具有集成电路和与所述集成电路电连接的接触区。在所述接触区的范围内，这样成形所述数据载体，并这样构造所述接触区，使得可以通过依照USB标准构造的接触元件实现对所述接触区的直接接触。根据本发明的便携式数据载体的优点在于，它的最终几何形状按照芯片卡技术制造，或者它具有一种按照芯片卡技术制造的带有所述集成电路和所述接触区的元件，所述接触区设置于载体的主面上的一个凹入部分或者一个至少部分地装有框架的区域内并与所述载体耐久地相连。
下面结合在附图中所示实施例解释本发明。附图中图1以示意图表示根据本发明构造的便携式数据载体的第一实施例，图2示出了便携式数据载体在图1中所示的实施例沿图1中示出的剖面线AA的剖面，图3示出了便携式数据载体在图1中所示的实施例沿图1中示出的剖面线BB的剖面，图4以示意剖面图的形式表示在制造便携式数据载体的第一实施例期间的简短描述，图5以示意图表示在与数据载体连接之前的所述芯片卡元件的实施例，图6以示意图表示所述便携式数据载体的第二实施例，图7以与图4相对应的图表示在制造所述便携式数据载体的第二实施例期间的简短描述，图8以与图4相对应的图表示在制造所述便携式数据载体的第三实施例期间的简短描述。
附图标号列表1便携式数据载体2芯片卡元件3载体4卡体5芯片模块6通孔7接触区8接触面9基层10集成电路11浇注块12边缘13销14标准卡15冲压部分16条17凹座18容纳体19塑料薄膜20凹槽具体实施方式
图1以示意视图示出了根据本发明构造的便携式数据载体1的第一实施例。在图2中示出了便携式数据载体沿着图1所示剖面线AA的剖面图。图3中示出了沿着剖面线BB的另一剖面图。为清楚起见，这些剖面图强列地没有按比例地示出。
便携式数据载体1构造为例如可以被插入到计算机或其它设备的USB插座的USB令牌。依照USB标准的数据传输可以实现比例如依照T＝0或T＝1协议的芯片卡的串行数据传输明显更高的传输率。
便携式数据载体1具有芯片卡元件2和载体3。芯片卡元件2由卡体4和嵌装于卡体4内的芯片模块5组成。卡体4构造为例如注射成型件或层压薄膜叠层，并在其中设置有芯片模块5的区域之外设有两个通孔6。芯片模块5具有带有设置于基层9上的四个接触面8的接触区7。接触区7的构造与USB标准兼容。除了接触区7的构造之外，在本发明的范围内使用的芯片模块5具有通常用于安装到芯片卡内的结构类型。在基层9的与接触区7位置相对的一侧，设置有集成电路10，其受到浇注块11的保护以避免外界影响。集成电路10没有以剖面形式示出，并借助于没有图示出的电连接与接触区7相连。
载体3被构造为部分地与芯片卡元件2套合以及部分地从侧面超出芯片卡元件2。载体3在所述突出区域具有升高的边缘12，该边缘在三面围绕芯片卡元件2并且齐平地与芯片卡元件2的表面相接。载体3在其朝向芯片卡元件2的主面上具有两个垂直于其表面地取向的销13，该销啮合于芯片卡元件2的通孔6内，并且由此通过由载体3的边缘12的支持而构成芯片卡元件2和载体3之间的一个固定且耐久的机械连接。为避免芯片卡元件2从载体3上脱开，用一个径向覆盖件将销13压入到通孔6内。
也可以在载体3的边缘12的内侧和芯片卡元件2的对应端面上设置咬边(Hinterschnitt)来替代通孔6和销13，利用该咬边在芯片卡元件2和载体3之间形成形面接合。所述咬边可以例如通过面的锥形构造而构成。在所述销方案的可选实施例中，载体3由构成联锁销13的多个分层组成，所述销在与芯片卡元件2相连接时通过相互挤压牢固地压入通孔6中。在另一变形中，载体3由两个连接在一起的半壳组成，所述半壳作为部分壳体完全地包围芯片卡元件2。
芯片卡元件2具有均匀的厚度d1，根据对于芯片卡的ISO7810标准，该厚度为0.8mm。载体3在其边缘12的范围内具有相应于便携式数据载体1的厚度d2的一个厚度。考虑到与USB标准的兼容性，为d2选择一个2.2mm的值。在所示实施例中，便携式数据载体1针对于厚度d2均匀构造，也就是说，它在整个表面上具有对于厚度d2的相同值。在此，尤其是在下侧，可以如图4中由凹槽20表示的那样，与各自接口定义相匹配地设置各凹槽或突起，所述凹槽或突起支持数据载体1与对应的接口(如USB接口)的连接。
下面结合图4和图5解释便携式数据载体1的第一实施例的制造。
图4以示意剖视图的形式示出了在便携式数据载体1的第一实施例的制造期间的简短描述。示出的是在与便携式数据载体1连接到一起短暂之前的芯片卡元件2和载体3。为制造便携式数据载体1，首先独立地制造芯片卡元件2和载体3，然后以图4所示方式装配到一起。载体3优选地作为注射成型件制造。芯片卡元件2的制造将结合图5进行解释。
芯片卡元件2和载体3彼此这样接近，使得芯片卡2设置于载体3的边缘12内，并且芯片卡元件2的通孔6与载体3的销13重合。所述接近在销13进入到通孔6内之后继续，直到芯片卡2与载体3全面地相接触。芯片卡元件2和载体3在此这样地适当成型，使得仅可能有唯一的装配位置。为构成芯片卡元件2与载体3之间的第一固定连接，可以相对于销接另外地或替换地进行例如粘接或焊接。在所有变形中，芯片卡元件2和载体3之间的连接以全自动加工的方式执行。可选的是，至少在纯粹的机械连接类型的情况下，还可能由便携式数据载体1的用户在首次使用之前进行连接。
如将在下面详细解释的那样，通过不首先为制造好的便携式数据载体1加载其使用所必需的程序代码和数据，可以实现针对装配类型的自由。相反，在芯片卡元件2与载体3相连之前，完全或部分地用芯片卡元件2执行这一加载过程。
图5以示意图示出了在芯片卡元件2与载体3连接之前的实施例。所述芯片卡元件2构造成标准卡14的组件，所述标准卡的形状相应于ISO7810标准。由此可能用现有的标准卡14的制造设备来制造芯片卡元件2，该设备仅需对此作微小的调整。为了在制造后能够容易地将芯片卡元件2从标准卡14中取出，将芯片卡元件2在其外轮廓的范围内由标准卡14的冲压部分15分开，其中，在芯片卡元件2和标准卡14之间仅保持得到狭窄的条16，以避免芯片卡元件2从其中脱落。条16可以为取出芯片元件2而被机械地断开，接着，可以将芯片卡元件2与载体3相连接。同样可能的是，将带有芯片卡元件2的标准卡14寄送给预定的用户，然后用户将芯片卡元件2手动地直接从标准卡14取出并插到载体3上。
在两种情况下，在从标准卡14中取出芯片卡2时，包含于芯片卡元件2中的集成电路10已经加载有为运行便携式数据载体1所必需的数据和程序代码。对集成电路10的加载在这样一个时间点适当地实现，在该时间点芯片卡元件2还是标准卡14的组成部件并且因此可以被良好地操纵。在此，具体地执行对芯片模块5的电检验、对操作系统的完成、初始化以及在必要时的个人定制。
尽可能提前地，例如就在所述完成开始时，将USB功能加载到集成电路10中，使得可以在应用USB协议的情况下进行其它的完成和必要时的个人定制。这样做的优点在于，随后可以传输比ISO7810协议的应用更大的数据量，并且可以更快地执行相应的加载过程。此外，该USB协议允许更长的传导路径，使得加载过程可以直接地在芯片卡元件2和一台为完成设置的计算机之间实现。
如果集成电路10的操作系统遵守USB协议并且在计算机中使用的完成软件也遵守USB协议，也就是说，如果存在相应的驱动器，那么为执行加载过程，芯片卡元件2的依照USB标准构造的接触区7就同与其相协调的接触头相接触，并随后在所用计算机和芯片卡元件2的集成电路10之间根据USB协议实现数据传输。
对于所述数据传输，在第一种变形中存在这样的可能性采用一种被动式接触头，并在计算机和芯片卡元件2的集成电路10之间直接地执行USB数据传输。不过，在芯片卡元件2的每次新的接触时都通过USB协议的Overhead接触头来重新准备，使得每个芯片卡元件2需要较多时间来用于将数据及程序代码从计算机完全传输到集成电路。
在第二种变形中，再次采用一种被动式接触头，在接触头和计算机之间却连接有一个附加设备，该附加设备与计算机相对，也在每次新接触芯片卡元件2后总是模拟同一通信伙伴。由此使得USB协议的Overhead减少并从而实现对于数据和程序代码的更短的加载时间。
在第三种变形中，采用一种带有微芯片的主动式接触头。该主动式接触头完成USB协仪的低层的一些部分，从而不需要Overhead并实现了极其短的加载时间。
图6以示意图的形式示出了便携式数据载体1的一种第二实施例。同第一实施例的区别在于，在第二实施例中，芯片模块5不是嵌装在芯片卡元件2内，而是直接嵌装在载体3内。因此，在载体3中省去了在第一实施例中用于固定芯片卡元件2的边缘12和销13。因此，便携式数据载体1的第二实施例具有相应于在第一实施例中设置的芯片卡元件2地成型的载体3，不过所述载体在其厚度上与芯片卡元件2的厚度d1不同。这种厚度差可以在图7中看出。这样构造芯片模块5，使得其可以被良好地操纵。
图7以一个与图4相对应的图示出了在制造便携式数据载体1的第二实施例时的简短描述。在设置用于容纳芯片模块5的两级式的凹座17的范围之外，载体3具有均匀的便携数据载体1的厚度d2。凹座17在宽度上锥形地向载体3内展宽，以便构成一个咬边。以对应的方式在宽度上锥形地构造芯片模块5。如图7中所示，芯片模块5邻近载体3的凹座17设置，并为制造便携式数据载体1而由便携式数据载体1的制造者用机器或由用户手动地压入到凹座17内。在此，由于芯片模块5和凹座17的所述彼此相协调的成型而导致芯片模块5在载体3的凹座17内的形面配合固定。在用机器进行的制造时，芯片模块5和载体3之间的连接也例如通过粘接和焊接制造。
在便携式数据载体1的第二实施例中，芯片模块5也借助于对于芯片卡的芯片模块5的现有技术进行制造。由于芯片模块5并不是安装在芯片卡元件2的卡体4内，而是直接地安装在载体3内，因而芯片模块5的厚度并不限于约0.6mm的值，该值是在向卡体4的安装过程中的最大允许值。为了便于操纵，在一条带内的多个芯片模块5彼此排列成行。
在便携式数据载体1的第二实施例中，优选在将芯片模块5安装到载体3内之前实现将程序代码和数据向芯片模块5的集成电路10内的加载。在此，可以如在便携式数据载体1的第一实施例中对于芯片卡元件2所描述的那样以类似的方式进行。而且，关于包括向用户寄送在内的其它处理，以类似的方式使用为芯片卡元件2描述的优选方式。
图8以与图4相对应的图示出了在制造便携式数据载体1的第三实施例时的简短描述。便携式数据载体1的该第三实施例在其外观上与图6所示第二实施例相一致，然而不同之处在于其构造和所采用的制造方法方面。制造方法的特征在于，便携式数据载体1整体地以芯片卡技术制造，不过其尺寸与ISO7810标准的规定不同。图8示出了制造步骤，其中芯片模块5安装于类似卡的容纳体18中。芯片模块5可以在其尺寸方面为芯片卡依照ISO7810标准构造或具有较大的厚度。在各种情况下，芯片模块5具有USB兼容的接触区7。容纳体18由一叠塑料薄膜19制成，它们通过层压而牢固地彼此连接。与依照ISO7810标准的芯片卡制造相比，所述薄膜叠层包含至少一张较厚的塑料薄膜19和/或至少一张另外的塑料薄膜19。
容纳体18在一个为芯片模块5的安装而设置的位置具有凹座17。在将芯片模块5插入凹座17内之后，将其与容纳体18相粘接或焊接。在此，不提供由便携式数据载体1的用户的手动插入。因此，原则上可能的是，在将芯片模块5安装到容纳体18内之后为集成电路10加载数据和程序代码。不过，鉴于便携式数据载体1的成本较高的机械化操纵，优选以芯片模块5执行所述加载过程，为便于操纵，可以再次将所述芯片模块连接在一条带内。在加载时，以类似于便携式数据载体1的第一和第二实施例所描述的方式进行。
通过决定性的使用在以芯片卡技术制造的元件的条件下构造令牌来提供令牌的低廉制造的基本思想，允许其它的、未加以详述的变形，这些变形同样处于本发明的技术方案的范围内。例如，芯片卡模块2可以容易地具有多于仅仅一个集成电路。所述多个集成电路可以另外特别地彼此电相连。此外，显然所述技术方案并不局限于USB令牌。相反，其亦可以应用于要在不具有标准规格的便携式数据载体中采用通常应用于芯片卡领域内的接口的情况下。
权利要求
1.一种用于制造便携式数据载体(1)的方法，所述便携式数据载体具有集成电路(10)和与所述集成电路(10)电连接的接触区(7)，其中，所述便携式数据载体(1)在接触区(7)的范围内这样地成型且这样地构造所述接触区(7)，使得与所述接触区(7)的直接接触可以通过依照USB标准构造的接触元件实现，并且其中，将所述便携式数据载体(1)以芯片卡技术制造成其最终形式，或者以芯片卡技术制造一个元件，该元件具有所述集成电路(10)和所述接触区(7)，将为运行所述便携式数据载体(1)所必需的数据和/或所必需的程序代码加载到所述集成电路(10)中，并随后将所述元件与载体(3)耐久地相连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件被构造成芯片卡元件(2)，该芯片卡元件具有平坦片状卡体(4)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述卡体(4)构造得比所述便携式数据载体(1)更薄的、尤其是具有由ISO 7810标准规定的厚度。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述卡体(4)中嵌装有芯片模块(5)，所述芯片模块具有所述集成电路(10)和所述的接触区(7)。
5.根据权利要求2至4中任何一项所述的方法，其特征在于，在形成与所述载体(3)的连接之前，所述芯片卡元件(2)至少暂时地与带有比所述芯片卡元件(2)更大的主面、尤其是带有依照ISO 7810标准的主面的卡(14)相连接。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件被构造为芯片模块(5)。
7.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，利用USB协议执行所述数据和/或程序代码向所述集成电路(10)中的加载。
8.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述集成电路(10)在其操作系统完成之前已经可以处理依照USB协议的数据传输。
9.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述载体(3)具有比所述元件更大的主面。
10.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述载体(3)被构造成注射成型件。
11.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述元件被设置于所述载体(3)的凹座(17)内或至少部分地装有框架的区域内。
12.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述元件与所述载体(3)以材料接合的方式相连接。
13.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述元件与所述载体(3)以形面接合和/或施力接合的方式相连接。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述元件和所述载体(3)由所述便携式数据载体(1)的用户手动地装配到一起。
15.一种用于制造便携式数据载体的半成品，所述便携式数据载体具有这样构造的接触区(7)且在所述接触区(7)的范围内这样地成型，使得与所述接触区(7)的直接接触可以通过依照USB标准构造的接触元件实现，其中，所述半成品具有集成电路(10)和与所述集成电路(10)电连接的接触区(7)，并且将所述半成品被构造成以芯片卡技术制造的元件，其特征在于，在所述半成品的集成电路(10)中，除了在制造所述集成电路(10)时产生的存储器内容之外，存储有为运行所述便携式数据载体(1)所必需的数据和/或所必需的程序代码。
16.一种便携式数据载体，所述便携式数据载体具有集成电路(10)和与所述集成电路(10)电连接的接触区(7)，其中，所述便携式数据载体(1)在接触区(7)的范围内这样地成型且这样地构造所述接触区(7)，使得与所述接触区(7)的直接接触可以通过依照USB标准构造的接触元件实现，其特征在于，将所述便携式数据载体(1)以芯片卡技术制造成其最终几何形状，或者具有一个以芯片卡技术制造的、带有所述集成电路(10)和所述接触区(7)的元件，所述元件设置于所述载体(3)的凹座(17)内或主面上的至少部分地装有框架的范围内，并与所述载体(3)耐久地相连接。
全文摘要
本发明涉及一种便携式数据载体的制造方法，所述便携式数据载体具有集成电路(10)和与所述集成电路(10)电连接的接触区(7)。所述便携式数据载体(1)在所述接触区(7)的范围内这样成形且这样地构造所述接触区(7)，使得可以通过依照USB标准构造的接触元件实现与所述接触区(7)的直接接触。所述便携式数据载体(1)按照芯片卡技术制造成其最终形状。作为对此的替换的是，按照芯片卡技术制造一个元件，该元件具有所述集成电路(10)和所述接触区(7)，并且在所述集成电路(10)中加载有为运行所述便携式数据载体(1)所必需的数据和/或所必需的程序代码。然后，将所述元件与所述载体(3)耐久地相连。
文档编号G06K19/077GK101023440SQ200580027065
公开日2007年8月22日 申请日期2005年8月11日 优先权日2004年8月12日
发明者安德烈亚斯·林克, 托马斯·塔兰蒂诺, 安多·韦林, 约翰·安杰尔, 科尔加·沃格尔 申请人:德国捷德有限公司