Karten personalisieren – Welche Technik steckt dahinter

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Karten personalisieren – Welche Technik steckt dahinter (Teil 2)
Karten personalisieren – Welche Technik steckt dahinter (Teil 2)
Sie sind aus unserem täglichen Leben kaum noch weg zu denken. Überall finden sie Verwendung in Form von EC-Karten,
Dauerkarten für Schwimmbäder oder Studentenausweisen: Plastikkarten mit integriertem Mikrochip. Sie speichern
unsere wichtigsten Personalien und machen sie bei Bedarf abrufbar.
Doch wie funktioniert diese Technologie und wie lassen sich solche Karten herstellen?
In einem älteren Blogbeitrag [1] beschäftigten wir uns bereits mit den Äußerlichkeiten und diversen Druckverfahren. Nun
wollen wir in das Innere von Smartcards schauen und somit einen kleinen Einblick in die industrielle Produktion dieser
geben. Der Einfachheit halber wollen wir uns zunächst mit der älteren und unkomplizierteren Form der kontaktbehafteten
Chipkarten beschäftigen.
Aufbau einer kontaktbehafteten Chipkarte
Grundsätzlich besteht eine Chipkarte (Integrated Circuit Card [ICC]) aus einem Trägermaterial (in Form einer Plastikkarte),
in welche ein Hohlraum eingebracht wird. In diesen Hohlraum wird ein integrierter Schaltkreis (z.B. in Form eines
µControllers) eingeklebt. Dieser wiederum wird über Bonddrähte mit einer Kontaktfläche verbunden und schließlich von
einer Vergussmasse (spezielles Epoxidharz) umgeben. Die Vergussmasse, auch „Glop – Top“ genannt, schützt die
empfindlichen Bonddrähte und den Chipkörper vor Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen.
Da in der industriellen Massenproduktion eine schnelle Aushärtezeit gewünscht wird, werden heute hauptsächlich (bei
ca. 90% aller Karten) UV-härtende Vergussmassen benutzt. Damit eine Durchhärtung erfolgen kann müssen die
Vergussmassen lichtdurchlässig sein. Alternativ werden thermisch härtende Vergussmassen eingesetzt, diese
müssen nicht lichtdurchlässig sein, sind aber mit bis zu 3 Minuten Aushärtezeit für eine Massenproduktion deutlich zu langsam
und es bildet sich im ausgehärteten Zustand eine relativ spröde Masse. Mit modernen UV-härtenden Vergussmassen benötigt
man dagegen nur etwa 30 bis 40 Sekunden zum Aushärten, was den Anforderungen der Chipmodulhersteller schon eher
entspricht. Mit modernen Vergussmaschinen [2], welche auf LED – Technik, anstatt UV-Entladungslampen setzen, was zu
einer noch schnelleren Aushärtezeit und sehr geringen Anlaufzeit führt, schafft man Durchsätze von bis zu 40.000
Modulen/Stunde.
Arten von Chipkarten
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Je nach Anwendung verwendet man unterschiedliche Chips. Sie werden unterschieden nach der Art des Datenspeichers,
des Rechners und der Schnittstelle zu den Lesegeräten.
Speicherchipkarten
Die einfachste Form einer Chipkarte sind die Speicherchipkarten. Sie bestehen in der Regel aus nichts weiter als einem nicht
flüchtigen Speicher, einer speziellen Logik und einem Interface zur Ein-und Ausgabe der Daten.
Als Speicher verwendet man in der Regel einen EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), dies sind
Speicherzellen welche elektrisch programmiert und gelöscht werden können und ihren Speicherinhalt auch nach
Abschalten des Stromes behalten. Früher verwendete man auch EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory),
welche ähnlich funktionieren, allerdings nur mit Hilfe von UV-Strahlung gelöscht werden können, was eine Änderung der
Programmierung (z.B. bei Wechsel des Wohnsitzes) sehr schwierig macht.
Mikrocontrollerkarten
Mikrocontrollerchipkarten beinhalten einen Mikrocontroller, welcher wie ein kompletter Rechner aufgebaut ist und über
verschiedene Speicherarten und einen zentralen Prozessor (CPU) verfügt.
CPU = Central Processing Unit
Wie der Name schon sagt ist die CPU, die zentrale Recheneinheit eines Mikrocontrollers, sie kann die zu speichernden
oder auszugebenden Daten nach vorgegeben Regeln berechnen, ordnen und kontrollieren. So bieten Mikrocontrollerkarten
eine deutlich größere Funktionalität und eine erhöhte Sicherheit gegenüber Manipulationen als einfache Speicherkarten.
Neben den obengenannten enthalten Mikrocontroller noch weitere Formen Speicherarten:
ROM = Read Only Memory
ROMs haben einen festen Inhalt, der nicht verändert werden kann, ihr Inhalt wird im Herstellungsprozess des Chips
vorgegeben und kann nicht verändert werden (z.B. das BIOS bei PC’s war ursprünglich auf einem ROM, heute verwendet man
aber oft EEPROMs).
RAM = Random Access Memory
RAMs sind flüchtige Speicher, die elektrisch umprogrammiert werden können, und dienen während des Betriebs als
Arbeitsspeicher.
In modernen Chipkarten, ist durch RFID–Technologie (Radiofrequenzidentifikation) auch kontaktloses Auslesen ermöglicht.
Bei aktuellen Kreditkarten ist durch Kombination beider Technologien (Dual-Interface-Karte), sowohl kontaktloses, als
auch kontaktbehaftetes Bezahlen möglich. Durch moderne Fertigungsmechanismen ist die Unterbringung der gesamten
Elektronik (bei kontaktlosen Chipkarten inklusive Schnittstelle, in Form einer Antenne) auf dünnen Folien, sogenannten RFID
– Inlays (auch Smart Label genannt) möglich. Integrierte Mikrocontrollerchips können durch Schaltungen mit einem zentralen
Mikroprozessorchip (ähnlich dem inneren Aufbau eines PCs) ersetzt werden, um für anspruchsvolle Anwendungen höhere
Rechengeschwindigkeiten zu erreichen. Speziell um gesendete und empfangene Daten zu verschlüsseln werden auch
Coprozessoren eingesetzt um die CPU zu entlasten.
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Anwendungsbeispiele
Telefonwertkarten
Telefonwertkarten sind in der Regel Speicherchipkarten mit einer Sicherheitslogik. Erste Telefonkarten, welche in Frankreich
zum Einsatz kamen, hatten EPROM – Speicher, die bei Benutzung nach und nach entwertet wurden.
Bankkarten (Electronic – Cash)
EC – Karten sind standardmäßig mit einem Magnetstreifen ausgestattet. Dieser speichert jedoch lediglich statische
Informationen, bietet somit keine sicheren Identifikationsmöglichkeiten und kann auch sehr leicht kopiert werden. Seit dem
Jahr 2000 werden daher die neu ausgegebenen Karten mit einem zusätzlichen Chip ausgestattet. Dieser Chip kann dem
Lesegerät im Gegensatz zu einem Magnetstreifen Anfragen beatworten und so beispielsweise die Zahlung durch eine
PIN schützen. Die Daten welche auf dem Chip gespeichert sind, können nicht komplett ausgelesen werden, somit ist der
Chip auch deutlich sicherer vor eventuellem Kopieren. Seit 2011 ist in Deutschland zwingend der Chip für das Electronic Cash
zu nutzen.
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Krankenversichertenkarte
Die bis 2014 eingesetzten deutschen Krankenversicherungskarten, beinhalteten nur die für die Arztabrechnung relevanten
Patientendaten, berechtigten somit zum Arztbesuch und enthielten einen einfachen Speicherchip. Die seit 01. Januar 2015
endgültig eingeführten elektronischen Gesundheitskarten, enthalten einen Mikrocontroller und ermöglichen über die
Arztabrechnung hinaus hin weitere Funktionen. Sie enthalten zusätzliche Informationen wie die Krankheitsgeschichte,
Blutgruppe, Allergien und sonstige Notfallinformationen.
GSM – Karte
GSM (Global System for Mobile Communication) ist die Bezeichnung für das in Europa und einigen asiatischen und
afrikanischen Ländern verbreitete standardisierte Mobilfunknetz. GSM – Standards legen zur Identifikation des
Teilnehmers gegenüber dem Netz einen „Suscriber Identify Chipmodule“ (SIM) in Form einer Mikrocontrollerkarte fest. Im SIM
sind die die notwendige Intelligenz für die Identifikation des Teilnehmers, sowie je nach Typ diverse zusätzliche
Hilfsfunktionen untergebracht.
Wenn Sie sich für weitere Technologien im Bereich Kartensysteme [3]und Chipmodule interessieren, können Sie uns jeder
Zeit gern kontaktieren!
Kartenpersonalisierung [4]
Quelle: https://www.ruhlamat.com/de/unternehmen/blog/karten-personalisieren-welche-technik-steckt-dahinter-teil-2
Links
[1] https://www.ruhlamat.com/de/unternehmen/blog/karten-personalisieren-welche-technik-steckt-dahinter
[2] https://www.ruhlamat.com/de/kartensysteme-und-passsysteme/chipmodulproduktion/chipmodul-vergussmaschine
[3] https://www.ruhlamat.com/de/kartensysteme-und-passsysteme
[4] https://www.ruhlamat.com/de/blog/kartenpersonalisierung
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