Brevet FR2488427A1 — publié le 19820212

Carte d'identification avec un module de circuits intégrés et son procédé de fabrication La présente invention concerne une carte d'iden- tification ou autre support de données du méme genre' avec un module de circuits intégrés destiné,' traiter des signaux électriques, le module de circuits intégrés avec ses conducteurs de connexion étant disposé sur un élément support séparé, de petite dimension par rapport a la carte d'identification. L'invention concerne également un procédé de fabrication de ce genre de carte d'identification. Des cartes d'identification avec des modules de circuits intégrés encastrés sont connues depuis un certain temps. Par exemple, la demande de Brevet de la République Ilédérale Allemande DE-OS 26 59 5'/5 décrit un module de circuits intégrés dans lequel tous les con- ducteurs de connexion sont disposés sur une plaque sup- port séparée consistant en une matière rigide. La plaque support est collée dans un logement préparé de façon ap- propriée dans la carte, ou elle est fixée par ses bords sur la carte par une opération de soudage à haute fré- quence. Ces procédés n'impliquent qu'un léger degré de contraintes thermiques et mécaniques de l'ensemble, mais sont complexes par rapport à la production de la carte car plusieurs opérations dont certaines sont technique- ment difficiles, doivent être effectuées pour la fabri- cation de la carte d'identification. Dans le cas de cet- te carte d'identification connue, l'incorporation de l'élément support est destinée à se faire dans la zone dite en relief, de sorte que ces cartes ne répondent pas aux normes habituelles qui imposent que la région en re- jo lief soit utilisée seulement pour des marquages en re- lief. L'invention a donc pour-objetde proposer une carte d'identification avec un module de circuits inté- grés qui élimine les inconvénients précités et qui peut être fabrique avec des moyens techniques considérablement moindres. Selon l'invention, ce résultat est obtenu grâce à un élément support laminé dans une carte compo- site et relié à la carte d'identi2ication par tous ses côtés et sur toute sa surface. Le procédé de fabrication se caractérise par le fait que pendant la phase de chaux- fage des couches de la carte d'identification, la pres- sion de stratification est maintenue inférieure à celle dans la phase de stratification finale, au moins dans la région de l'élément support. L'invention met en oeuvre une technique de stratification à chaud, qui est connue depuis un certain temps et qui est établie en pratique, afin d'appliquer l'élément support avec le module de circuits intégrés et les conducteurs de connexion sur la carte composite, en une opération pendant la fusion des différentes cou- ches de la carte. Le traitement d'un élément support séparé, fabriqué indépendamment de la fabrication de la carte d'identification, afin de fabriquer des cartes d'iden- tification à circuits intégrés en utilisant cette tech- nique de stratification à chaud, s'avère particulière- ment avantageux- dans ce cas. L'élément support qui porte également tous les conducteurs de connexion en plus des circuits inté- grés convient particulièrement pour résister à des con- traintes mécaniques. Cela est particulièrement vrai pour jO les contraintes auxquelles une carte d'identification est soumise dans so-1 usage journalier. La mise enoeuvre d'une technique de strati- fication qui a été éprouvée depuis longtemps en prati- que offre la possibilité d'une fabrication rationnelle des cartes. En outre, les cartes d'identification stra - tifiées à chaud se caractérisent par une excellente apparence résultant entre autre chose des couches de recouvrement de la carte, lisses et hautement transpa- rentes. De plus, les cartes d'identification stratifiées à chaud sonttrès bien assurées contre les falsifications car cette technique impose un degré considérable d'ex- périence pratique et les différentes couches des cartes stratifiées à chaud ne peuvent être séparées les unes des autres qu'avec une destruction de la carte. Des cartes d'identification avec des circuits intégrés, pour la fabrication desquelles de la chaleur et/ou de la chaleur et de la pression sont utilisées, sont déjà connues (DE-OS 22 20 721, Dis-OS 26 33 164). Miais contrairement à ce que propose l'invention, les publications sont basées sur une réalisation entièrement différente de la carte à circuits intégrés. Les circuits auxquels appartient le circuit inte'gré sont disposés sur une large surface d'une couche intermédiaire de la carte. Dans cette disposition, les points de connexion entre les circuits et le module de circuits intégrés courrent des risques considérables pendant la fabrica- tion de la carte ainsi que pendant sa manipulation. Les publications antérieures qui ne mention- nent qu'en passant la fabrication des cartes d'identifi- cation, ne sont pas orientées vers des applications pra- tiques en ce qui concerne la technologie de ces cartes. Les techniques de fabrication sont considérées sur le plan de la fabrication des cartes d'identification usLt- elles, sans tenir compte des problèmes spécifiques qui se posent dans l'incorporation des modules de circuits intégrés et de leurs conducteurs de connexion dans ces cartes. La demande de Brevet de la République F?édé- rale Allemande 26 59 57s est la première à considérer les problèmes pratiques qui se posent dans la fabrica- tion et la manipulation des cartes d'identification a circuits intégrés. Èlle mentionne le fait que la fabrication par une technique de stratification à chaud n'est pas possible car les circuits intégrés courent de grands risques, particulièrement sous l'effet des contraintes thermiques. Dans le but d'éviter des diu- ficultés que cela pose, une autre manière beaucoup plus élaborée et techniquement impraticable de fabri- cation des cattes est donc adoptée. Bien que les argu- ments soulevés dans cette demande de Brevet contre la technique de stratification à chaud soient soutenus par un certain nombre d'expériences, il apparait que la fabrication des cartes d'identification à circuits intégrés par la technique dite de stratification à chaud soit néanmoins possible si des mesures spéciales sont prises pour protéger le module de circuits inté- grés et ses conducteurs de connexion. Il apparait également que non seulement les contraintes thermiques mais également les fortes contraintes mécaniques pen- dant l'opération de stratéfication peuvent mettre en danger le module de circuits intégrés au même degré particulièrement lorsque des crêtes locales de pres- sion apparaissent dans la région du module. Ce type de contrainte peut rompre la pastille de silicium et/ou détruire les jonctions du cristal et les conducteurs de connexion, qui sont mis en danger de toute façon par les effets dela chaleur. L'idée de base de l'invention réside essen- tiellement dans l'application de toute la pression de stratéfication à l'élément support, seulement après :0 qu'une ouplusieurs couches de la carte composite ont été ramollies. Cela peut se faire par exemple en pré- voyant des zones tampon dans la carte composite, avant qu'elles soient stratifiées, ou dans le dispositif' de stratification, ces zones tampon maintenant toute la j5 pression de stratification à l'écart de l'élément sup- port pendant la phase initiale. une autre possibilité est de contrôler la pression de stratification en fonction de la température, et/ou du degré de ramol- lissement des couches de la carte d'identification. L'apparition de crêtes de pression locales n'est pas possible car, selon l'invention, les opérations im- pliquent toutes que la totalité de la pression de stratification soit appliquée sur toute la surface de la matière qui est déjà ramollie ou déformable élas- tiquement à l'état froid, et entourant l'élément sup- port. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une vue de dessus d'une carte d'identification avec un circuit intégré encastré, les Figures 2a et 2b sont des coupes d'un premier mode de réalisation d'une carte avant et après la stratification, les Figures 3a et 3b sont des coupes d'un se- cond mode de réalisation d'une carte, avant et après la stratification, les Figures 4a et 4b sont des coupes avant et après la stratification d'un troisième mode de réalisa- tion d'une carte et, les Figures 5a et 5b sont des coupes d'un qua- trième mode de réalisation d'une carte, avant et après la stratification. La Figure 1 représente donc une carte d'iden- tification 1 avec un module de circuits intégrés 5 en- castré. Le module de circuits intégrés lui-méme est placé dans un élément support 6, en forme de disque, dans le présent mode de réalisation. Des surfaces de contact 16 sont prévues pour des connexions. L'élément support 6 est fabriqué indépendam- ment de la carte. La réalisation de l'élément support, le type de matière utilisée, la disposition et la réa- lisation des contacts peuvent varier considérablement en fonction cs moyens techniques et de la plage d'appli- cation des éléments dans la carte d'identification ter- minée. La carte d'identification représentée sur la ilig. 1 répond aux normes ISO quant à ses dimensions et sa disposition d'autres zones fonctionnelles. Par consé- quent, la bande magnétique 15 se trouve au verso de la carte, comme le montrent également les rig. 2a, 2b. Les zones 9 et 10 sont prévues respectivement pour des informations lisibles par une machine et non lisibles par une machine. La!ligure 1 montre une disposition avantageuse de l'élément support 6, à l'extérieur des zones en re- lief 9 et 10, dans une région de la carte soumise à peu de contraintes. Les modes de réalisation qui seront décrits ci-après montrent, à titre d'exemple, par quel moyen des crgtes locales de pression peuvent être maintenuds à l'écart de l'élément support, bien que l'ensemble de la carte composite, y compris la région dans laquelle l'élément support est disposé,, reçoivent toute la pression de stratification au moins dans la phase finale de l'op6ration de stratification. Il est ainsi possible de fabriquer des cartes d'identification avec un module de circuits intégrés, avec la qualité des cartes habituelles stratifiées à chaud, sans mettre en danger le circuit de ses conduc- teurs de connexion. Les Figures 2a et 2b représentent un premier mode de réalisation de l'invention avant et après l'opé- ration de stratification. Les proportions des différents éléments de la carte ne sont pas toujours représentées à l'échelle correcte, de même que dans les autres modes de réalisation, et ce dans un but de clarté. La simple carte composite représentée en coupe consiste en une âme ou un noyau 11, éventuelle- ment en plusieurs couches et imprimées, et des films de recouvrement 12 et 13. L'âme de la carte et les films de recouvrement peuvent être en chlorure de polyvinyle. un papier peut aussi être utilisé pour l'âme de la carte. L'âme de la carte est prévue avec un logement étroite- ment ajusté destiné à recevoir 1- élément support 6. L'épaisseur de l'âme de la carte est choisie par rapport à l'épaisseur de l'élément support 6, de manière qu'il en résulte une cavité 14 dans la carte composite non stratifiée entre la surface de l'élément support et le film de recouvrement 12. L'élément support n'est soumis qu'à peu de contrainte dans la phase initiale de l'opération de stratification, grâce à la zone tampon formée par la cavité 14. Pendant la suite de l'opération de stratifi- cation, la carte composite est progressivement chauffée de sorte que les couches de chlorure de polyvinyle se ramollissent. Dans la phase de ramollissement des cou- ches, la cavité 14 disparaît et toute la pression de stratification s'exerce maintenant dansla région de l'élément support 10. Dans cette phase, les couches ra- mollies forment un coussin qui maintient les crêtes lo- cales de pression à l'écart de l'élément support. Comme cela apparait dans la carte composite stratifiée (Fig. 2b), l'élément support 6 est relié a la carte d'identification 1 sur tous les c0tés, et sur toute la surface, c'est-à-dire qu'il est stratifié également. Si cela est nécessaire, une bande magnétique est encastrée dans la matière du film pendant cette opération, afin d'obtenir une surface lisse dans la ré- gion de cette bande magnétique. Dans ce mode de réalisation, le film 12 couvre les contacts des éléments de connexion 7. Ce mode de réalisation convient donc pour une connexion sans contact (par exemple capacitive ou optique). Si le transfert d'énergie se fait optiquement, le film de recouvrement 12 doit être réalisé de manière à être transparent dans la région des éléments de connexion 7' et en fonction du type de lumière utilisé. Si de la lu- mière infrarouge est utilisée, le film de recouvrement peut être noirci dans la région de l'élément support, desorte que la lumière diffusée est maintenue simulta- nément à l'écart du module de circuits intégrés. En principe, une connexion par contact peut également être réalisée si par exemple la couche de re- couvrement 12 est percée pour permettre le contact avec les éléments de connexion appropriés. Les Figures 3a et 3b illustre un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel une ou plu- sieurs zones tanmpon sont formées par des couches inter- médiaires dans la carte composite, par exemple au moyen d'un adhésif de stratification. A cet effet, les films de recouvrement 12 et 13 sont revêtus avec de l'adhé- sif 17 avant l'opération de stratification (Fig. 3a). Un adhésif qui convient à cet effet (par exemple un adhésif à la polyuréthane fondant à chaud) doit être élastique à la température normale et posséder une tem- pérature de ramollissement au-desous de celle des cou- ches de recouvrement choisies pour la carte composite. Dans ce mode de réalisation, le logement dans l'âme 11 de la carte est poinconne avec un diamètre supérieur à celui de l'élément support 6. Ainsi, un espace libre 18 est formé autour de l'élément support 6 en plus de la cavité 14 représentée sur la Fig. 2a. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que le logement soit adapté à l'élément support dans des tolérances étroites comme dans le mode de réalisation de la Fig. 2a. Dans le mode de réalisation de la carte re- présentée sur la Fig. 3a, l'élément support n'est pra- ? tiquement soumis à aucune contrainte dans la phase initiale de l'opération de stratification.]dès quo la température de stratification atteint la tempéra- ture de ramollissement de l'adhésii 17, et la dépasse ensuite, l'adhési' 17 coule dans les cavités l'/et 18 et f'orme ainsi un logement homogène pour l'élément support 6. L'élément support ainsi protégé contre des crêtes locales de pression peut maintenant supporter toute la pression de stratification et la transférer à son environnement. Jntre-temps, les films de recou- vrement ont aussi atteint leur température de ramol- lissement, si bien que finalement un composite intime de toutes les couches entre elles est obtenu, avec -- 16 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la zone tampon est îormée paiy un enrobage au moins partiel de l'élément support (6), et dont le point de ramollissement est inférieur n celui des autres couches de la carte. 17/ - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la zone tampon est formée par un revêtement élastique des plaques de stratification. 18 - Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 13 a 16, caractérisé en ce qu'une couche ou un enr-obage de l'élément support (6) se comportanLt comme une zone tampon consiste en une matieère qui est ='^'I ' ' _ éthylène sont d'abord soumises à la phase de fusion, de sorte que les cavités 26, 29 sont remplies de poly- éthylène. L'enrobage protège l'élément support des crêtes locales de pression sous l'effet de la pression élevée nécessaire dans la phase finale de stratifica- tion, et assure également une bonne protection contre la déformation mécanique dans l'utilisation journa- lière de la carte. Dans le mode de réalisation d'une carte d'iden- tification à circuits intégrés représenté sur la Fig. 4b, les contacts de l'élément support apparaissent à la surface de la couche de recouvrement de sorte que dans ce cas, une connexion par contact est possible. Les Figures 5a et 5b représentent un quatrième iS mode de réalisation de l'invention, dans lequel des films composites sont utilisés pour former les zones tampon. Les films composites utilisés dans cet exem- ple pour les couches de recouvrement sont des films de polyesther (PETP) 32 et 40, revêtus. de polyéthy- lène (Pe) 33 et 39. Les seconds films composites, ad- jacents symétriquement, sont en polyéthylène 34, 38 et en chlorure de polyvinyle 35, 37. L'âme de la carte elle-même 36 consiste en option en chlorure de poly- vinyle ou en papier, en raison de cette réalisation spéciale de la carte. La Figure 5b montre la carte d'identifica- tion après l'opération de stratification qui peut se faire de la manière expliquée en regard des Fig. 4a, 4b. Comme cela a été indiqué, les films de recouvre- ment de cette carte d'identification sont en un poly- esther spécial. Le polyéthylène-glycol-térephtalate (PETP) est un polyesther thermoplastique d'une très grande rigidité, d'une grande résistance à l'abrasion, une faible tendance à la contraction et un point de ra- mollissement élevé. Ces pellicules conviennent donc particulièrement Pour des cartes d'identification qui sont exposées à de fortes coiitraintes en usage jour- nalier. JIétant donné que les films de polyesther uti- lisés n'ont qu'une faible tendance à se contracter, contraitement par exemple aux films de chlorure de poly- vinyle, il est possible de chauffer initialement la car- te composite, sans utiliser de pression, jusqu'à ce que les couches de polyéthylène passent dans la phase de ramollissement. La carte composite ramollie de cette manière est ensuite comprimée, sous pression. Les cou- ches de la carte qui a été ramollie dans -une unité de chauffage peuvent donc ensuite être serrées les unes 1 5 contre les autres, par exemple entre des rouleaux, se- lon la technique de stratification par laminage. Dans les modes de réalisation décrits ci- dëssus, les zones tampon sont prévues dans la construc- tion par couches de la carte composite pour protéger l'élément support. Il est cependant possible également de pré- voir l'élément support lui-même avec une zone tampon sur toute la surface, ou une partie seulement, avant la stratification. Des matières utilisables, leurs 2j propriétés et leurs comportement pendant l'opération de stratification ont été mentionnées à propos-de la description des figures 3a et 3b. L'élément support peut être plongé dans une résine appropriée pour un enrobage de toute sa surface. Si l'élément support lui-même est fait d'une matière rigide, un revêtement partiel de l'élément peut être prévu par exemple en recouvrant la face de contact avec un film adhésif par fusion comme zon0e tampon. Une autre possibilité pour protéger l'élé- ment support contre les crêtes locales de pression 1j> pendant la stratification consiste a revÈtir les pla- ques de stratification avec une matière souple et fle- xible au moins dans la région de l'élément support. Un caoutchouc aux silicones, convient par exemple a cet effet. únfin, il est aussi possible de protéger l'élément support contre des contraintes mécaniques ponctuelles pendant l'incorporation dans des cartes d'identification si la pression de stratification est réglée en fonction de la température. Dans ce cas, la tendance à la contraction du type de film utilisé doit être prise en considération car elle augmente avec la température. La pression de stratification peut ainsi être augmentée en fonction de la température de manière que les films utilisés ne se déforment pas, mais par ailleurs, l'élément support est soumis à toute la pres- sion de stratification dans la phase finale de l'opéra- tion de stratification après que les couches de la car- te ont été ramollies. Grâce à l'utilisation du procé- dé de contr8lede la pression de stratification en fonc- tion de la température, des circuits intégrés peuvent être encastrés sans danger dans des cartes d'identifi- cation sans qu'il soit nécessaire de prendre d'autres *mesures. Par ailleurs, il peut s'évérer utile dans certains cas d'application, par exemple le traitement de filmsavec une forte tendance à la contraction, de combiner le procédé de contrôle de la pression de stratification avec l'une ou plusieurs des mesures de protection mentionnées ci-dessus. 1 - Carte d'identification ou support de données du même genre, avec un module de circuits in- tégrés destiné à traiter des signaux électriques, dans laquelle le module de circuit intégré (5) avec ses con- ducteurs de connexion est disposé sur un élément sup- port (6) séparé, dont les dimensions sont réduites par rapport à la carte d'identification, carte caractéri- sée en ce que l'élément support est laminé dans une carte composite et est relié avec la carte d'identifi- cation sur tous ses côtés et sur toute sa surfaee. 2 - Carte d'identification selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la réalisation en couches de la carte (1) est choisie, au moins dans la région de l'élément support (6) de manière que des ma- tières thermoplastiques avec des points de ramollisse- ment différents soient disposéesles unes au-dessus des autres. 3 - Carte d'identification selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que l'élément support (6) est entouré complètement par une matière thermoplas- tique (17) dont le point de ramollissement est infé- rieur à celui des autres couches de la carte (11, 12, 13). 4 - Carte d'identification selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractériséeen ce que la matière thermoplastique est du polyéthylène. - Carte d'identification selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la réalisation par couches de la carte (1) est choisie, au moins dans la région de l'élément support (6), de manière qu'une couche au moins consiste en une matière qui, par rap- port aux autres couches, est souple et élastique à froid. 6 - Carte d'identification selon la reven- dication 5, caractérisée en ce que ladite matière est du polyuréthane. 7 - Carte d'identification selon l'une quel- conque des revendications i à 4, caractérisée par la réalisation suivante des couches: chlorure de poly- vinyle/chlorure de polvvinyle ou papier/chlorure de poly- vinyle. 8 - Carte d'identification selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisée par la réalisation suivante decs couches: chlorure de poly- vinyle/adhésif par fusion/chlorure de polyvinyle ou papier/adhésif par fusion/chlorure de polyvinyle. 9 - Carte d'identification selon l 'une quel - conque des revendications 1 à 4, caractérisée par la réalisation suivante des couches: film composite de chlorure de polyvinyle/polyéthylène, polyéthylène, pa- pier, polyéthylène, film composite de polyéthylène/ chlorure de polyvinyle. - Carte d'identification selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisée par la réalisation suivante des couches: film composite de polyesther/polyéthylène, film composite de polyéthylène/ chlorure de polyvinyle, chlorure de polyvinyle ou pa- pier, film composite de chlorure de polyvinyle/poly- éthylène, film composite de polyéthylène/polyesther. 11 - Carte d'identification selon l'une quel- conque des revendications 1 à O10, caractérisée en ce que les couches qui recouvrent l'élément support (6) sont au moins partiellement perméables aux rayons lumi- neux. 12 - Procédé de fabrication d'une carte d'iden- tification à couchies multiples avec un miodule de cir- cuits intégrés pour le traitement de signaux électriques, dans laquelle le module de circuit intégré (5) avec ses conducteurs de connexion est disposé sur un élément sup- port (6) séparé dont les dimensions sont relativement réduites par rapport à la carte d'identification, le module de cir-cuit intégré étant encastré dans un logement d'une couche intermédiaire (11), procédé ca- ractérisé en ce que les couches sont reliées entre elles sur toute leur suirface en utilisant de la cha- leur et de la pression, et que pendant 1e phase de chauffage des couches de la carte d'identification, la pressioni de stratification est maintenue inférieure A la pression dans la pkase finale de la stratification, au moins dans -la région de l'élément support. 13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que, an moins dans la région de l'élément support (6),une ou plusieurs zones tampon sont prévues, par lesquelles la pleine pression de li stratification est maintenue à l'écart de l'élément support avant la phase de ramollissement des couches. 14 - Procédé selon la revendication 13, ca- racéérisé en ce que la zone tampon est formée par une cavité (14) entre l'élément support (6) et le film de recouvrement (12). - Procédé selon la revendication 1 ou 14, caractérisé en ce que la zone tampon est formée par une couche avec un point de ramollissement infé- rieur à celui des couches de recouvrement. 16 - Procédé selon la revendication 1j, caractérisé en ce que la zone tampon est formée par un enrobage au moins partiel de l'élément support (6), et dont le point de ramollissement est inférieur celui des autres couches de la carte. 17 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la zone tampon est formée par un revêtement élastique des plaques de stratification. 18 - Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 a 16, caractérisé en ce qu'une couche 5. ou un en;-obage de l'élément support (6) se comportant comme une zone tampon consiste en une matlière qui est 1 '/ souple et élastique à froid, comparativement aux autres coucnes de la carte. 19 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de stratification est commandé en fonction de la température. 0 - Procédé selon larevendication 19, caractérisé en ce que les couches de la carte sont d'abord chauffées jusqu'au point de ramollissement des couches voisines de l'élément support, et sont ensuite comprimées ensemble.