Brevet FR2745931A1 — publié le 19970912

Description L'invention concerne une carte à puce. Les cartes à puce sont universellement connues, sachant qu'un aperçu de ces cartes et de leurs applications est donné dans la revue "Elektronik", n 26/1993. Les cartes à puce sont par exemple utilisées en tant que cartes de téléphone, cartes d'assurance maladie ou cartes de contrôle d'accès. Les cartes à puce uniquement à contact, qui sont composées d'un corps et d'un module muni de surfaces de contact, sont largement répandues. Par le biais de leurs contacts, ces cartes peuvent échanger de l'énergie et des données avec un appareil d'écriture/lecture. En outre, on connaît des cartes à puce sans contact qui échangent par couplage inductif ou capacitif de l'énergie et des données avec des appareils d'écriture/lecture adéquats. Une troisième forme de réalisation est constituée par des cartes à puce dites combinatoires, qui peuvent échanger de l'énergie et des données avec des appareils d'écriture/lecture à la fois par le biais de contacts et sans contact. Le but de l'invention consiste à perfectionner une carte à puce de manière à pouvoir intégrer simplement et fiablement dans le corps de la carte un support de puce et une pellicule de transpondeur pour des cartes à puce sans contact et des cartes à puce combinatoires. Pour atteindre ce but, l'invention prévoit une carte à puce comprenant un coeur de carte muni d'une pellicule de transpondeur ou émettrice/réceptrice et d'au moins une pellicule de recouvrement qui sont reliées entre elles, sachant que la pellicule de transpondeur est munie d'une bobine d'induction, que les extrémités de la bobine d'induction sont chacune munies d'un contact de raccordement et que la pellicule de recouvrement présente un évidement dans lequel est inséré un support de puce fabriqué séparément, que le support de puce est réalisé sous la forme d'une pellicule, est composé d'un substrat ne conduisant pas l'électricité et présente sur la face tournée vers la pellicule de transpondeur au moins une puce et au moins deux conducteurs électriques, que les conducteurs et la puce sont reliés entre eux de manière à conduire l'électricité, et que les conducteurs présentent des contacts complémentaires qui sont reliés aux contacts de raccordement de la bobine d'induction. À ce propos, il est avantageux que la fabrication séparée du support de puce permette de tester le fonctionnement de la puce, ainsi que des conducteurs électriques avant le montage, et également de tester le corps de la carte à puce comprenant au moins la pellicule de transpondeur située entre deux pellicules de surface avant le montage du support de puce, afin d'éviter d'intégrer un coûteux support de puce dans un corps de carte endommagé / défectueux. De plus, la fabrication du support de puce est sensiblement simplifiée, étant donné que les processus de stratification ou de moulage par injection mis en oeuvre pour fabriquer le corps de carte ne risquent absolument pas d'endommager le support de puce. Un grand avantage de la carte à puce selon l'invention réside dans le fait que les contacts de raccordement représentent un composant de la bobine d'induction se trouvant dans la pellicule de transpondeur, tandis que les contacts complémentaires sont reliés aux conducteurs qui constituent un composant du support de puce. Cette construction modulaire rend superflues les pellicules de répondeur qui comprennent une bobine d'induction munie de contacts de raccordement et de contacts complémentaires, et dont la réalisation nécessite des moyens importants. D'après une première réalisation, la carte à puce peut être réalisée en tant que carte à puce combinatoire, dans le cas de laquelle le support de puce présente des surfaces de contact sur la face opposée à la pellicule de transpondeur, et les surfaces de contact, la puce et les conducteurs sont reliés entre eux par une connexion électrique. Les contacts qui traversent le support de puce de part en part créent des connexions électriques fiables entre les différents composants essentiels au fonctionnement, pendant toute la durée d'utilisation de la carte à puce. Selon une autre réalisation, la carte à puce peut être réalisée sans contact, sachant que le support de puce est délimité sur la face opposée à la pellicule de transpondeur par la surface plane du substrat, que le support de puce est placé en affleurement dans la pellicule de recouvrement présentant l'évidement, et que l'énergie et les données peuvent être transmises sans contact de la carte à puce à un appareil d'écriture/lecture par couplage inductif ou capacitif. La pellicule de recouvrement peut être emboutie, est réalisée en tant que pellicule protectrice et recouvre complètement le support de puce. À ce propos, l'avantage est que le support de puce, qui est essentiel au fonctionnement de la carte à puce, est parfaitement protégé contre des influences extérieures, que l'on évite ainsi d'endommager la carte à puce et que cela garantit un fonctionnement fiable de la carte à puce pendant une longue durée d'utilisation. La transmission de données sans contact de la carte à puce à l'appareil d'écriture/lecture permet d'éviter les inconvénients des cartes à puce uniquement à contact, tels que des erreurs de transmission dues à des contacts encrassés ou endommagés, par exemple. Dans le cas de cette réalisation également, le support de puce est fabriqué en tant que composant séparé et n'est intégré essentiellement en affleurement dans l'évidement de la surface de la carte à puce qu'après que lui-même et le corps de la carte ont été vérifiés. Les réalisations avantageuses suivantes peuvent être mises en oeuvre à la fois dans des cartes à puce combinatoires et dans des cartes à puce à contact. La bobine d'induction est, de préférence, réalisée en spirale entre les contacts de raccordement et entoure totalement le pourtour de la puce avec au moins une spire, et les conducteurs disposés sur le support de puce forment un pont de contact et chevauchent la spire en au moins un point sans provoquer de court-circuit. Dans ce cas, l'avantage est de pouvoir disposer l'un des contacts de raccordement sur la face de la spire qui est tournée vers le support de puce et l'autre contact de raccordement, sur la face de la spire qui est opposée au support de puce. Cette réalisation simple de la spire permet de simplifier la fabrication de la pellicule de transpondeur, étant donné que les spires de la bobine d'induction ne se croisent pas. Une isolation supplémentaire des spires qui se croisent pour éviter un court-circuit n'est donc pas nécessaire. Du fait que les conducteurs et les contacts complémentaires reliés électriquement aux conducteurs constituent, par rapport à la pellicule de transpondeur, un composant du support de puce fabriqué séparément, il est possible d'obtenir ces avantages. Pour obtenir un bon fonctionnement et une bonne transmission des signaux de l'appareil d'écriture/lecture à la carte à puce et inversement, il est prévu que la spire s'étende essentiellement le long du bord périphérique de la carte à puce. La surface maximale que représente la spire - cette surface correspondant presque à la surface totale de la carte à puce elle-même - offre une excellente sécurité de transmission. Le support de puce peut être percé de passages qui débouchent sur des contacts de raccordement. Pour assembler le support de puce avec la pellicule de transpondeur, notamment pour connecter les contacts complémentaires aux contacts de raccordement, on remplit les passages avec un adhésif électro-conducteur ou avec un métal d'apport de brasage tendre qui remonte au moins en partie dans les passages, de sorte que la qualité du contact peut être contrôlée visuellement. Selon une autre réalisation, il est possible que les parois délimitant les passages présentent chacune un revêtement de surface métallique, le revêtement de surface étant appliqué contre les contacts complémentaires. Les contacts de raccordement sont alors connectés aux contacts complémentaires, par exemple, par le fait qu'à l'aide d'un poinçon de brasage placé sur le revêtement de surface métallique, la chaleur est conduite directement au point de contact par le biais de la douille métallique, ce qui permet d'obtenir des temps d'assemblage courts et de réaliser des brasures par contact en utilisant un métal d'apport de brasage tendre approprié, et ce, sans endommager les pellicules. La carte à puce selon l'invention est décrite plus en détail à l'appui des fig. 1 à 7. Celles-ci montrent de façon schématique: Fig. 1 un extrait d'un premier exemple de réalisation de la carte à puce selon l'invention qui est réalisée en tant que carte à puce combinatoire; Fig. 2 un extrait d'un deuxième exemple de réalisation de la carte à puce selon l'invention qui est appropriée pour la transmission sans contact à un appareil d'écriture/lecture; Fig. 3 un troisième exemple de réalisation semblable à l'exemple de réalisation de la fig. 2, le support de puce étant recouvert d'une pellicule protectrice; Fig. 4 un exemple d'une face inférieure d'un support de puce d'une carte à puce combinatoire; Fig. 5 une vue du dessus d'une pellicule de transpondeur comprenant une bobine d'induction; Fig. 6 un premier exemple de réalisation pour l'assemblage du support de puce et de la pellicule de transpondeur; Fig. 7 un second exemple de réalisation pour la liaison entre le support de puce et la pellicule de transpondeur. Les fig. 1 à 3 montrent chacune une carte à puce 1 qui est essentiellement composée d'une pellicule de transpondeur 2, d'une pellicule de recouvrement 3, d'une pellicule de surface 4 et d'un support de puce 11. La pellicule de transpondeur 2 est fabriquée en tant que substrat de circuits et est incluse par stratification entre les deux pellicules 3, 4. La bobine d'induction 5 est placée en tant que répondeur dans la pellicule de transpondeur 2, sachant que les contacts de raccordement 8, 9 sont reliés aux extrémités 6, 7 de la bobine d'induction 5. En fonction de la manière dont ils seront reliés ultérieurement aux contacts complémentaires 15, 17 du support de puce 11, les contacts de raccordement 8, 9 peuvent être réalisés avec différentes surfaces, par ex. en cuivre nu, plomb/étain ou or. La pellicule de transpondeur 2 est incluse par stratification entre les pellicules 3, 4 soit par le fait que les matériaux de la pellicule de transpondeur 2 et des pellicules 3, 4 peuvent eux-mêmes être stratifiés et sont, par exemple, constitués par du PVC, soit à l'aide de couches d'adhésif 29 supplémentaires, une couche d'adhésif 29 étant chaque fois prévue entre les surfaces 3, 4 de la pellicule de transpondeur 2. Si le corps de la carte à puce 1 est par exemple fabriqué par le procédé de moulage par injection, la pellicule de transpondeur 2 est posée dans le moule à injection et entourée par injection. La pellicule de recouvrement 3 est munie d'un évidement 10 dans lequel est inséré le support de puce 11 fabriqué séparément. Le support de puce 11 est réalisé à la manière d'une pellicule et est composé d'un substrat ne conduisant pas le courant 12, sachant que sur la face tournée vers la pellicule de transpondeur 2 sont disposés une puce 13 et des conducteurs électriques 14, et que les conducteurs 14 et la puce 13 sont reliés entre eux de manière à conduire l'électricité. Deux conducteurs 14 sont munis des contacts complémentaires 15, 16 qui sont, par exemple, brasés sur les contacts de raccordement 8, 9 de la bobine d'induction 5. Les conducteurs 14 constituent le câblage de la puce et sont utilisés pour le raccordement à la bobine d'induction 5. La connexion électrique entre les champs de contact situés sur la face supérieure du substrat et le placage métallique sélectif sur la face inférieure du substrat peut, par exemple, être réalisée par des perçages métallisés, d'autres formes de connexions électriques pouvant être mises en oeuvre, par exemple des rivets, des fils de connexion ou des pâtes conductrices en argent. On utilise de préférence des perçages métallisés. Tous les conducteurs 14 - à l'exception de leurs surfaces de raccordement ayant la forme des contacts complémentaires 15, 16 - sont isolés électriquement. Dans l'exemple de réalisation, cela est réalisé à l'aide d'une couche isolante 30 sur la face inférieure du substrat 12. Dans les exemples de réalisation représentés, la puce 13 est protégée par une masse isolante 26. La fig. 1 montre un exemple de réalisation d'une carte à puce combinatoire, le support de puce 11 de la carte à puce 1 présentant des surfaces de contact 17 sur la face opposée à la pellicule de transpondeur 2. Les surfaces de contact 17, la puce 13 et les conducteurs 14 sont reliés entre eux de manière à conduire le courant. Le substrat 12 est muni de contacts le traversant de part en part 18. Du fait de la façon dont sont réalisés le substrat 12 et la pellicule de transpondeur 2, les contacts de raccordement 8, 9 et les contacts complémentaires 15, 16 reposent bien les uns sur les autres, si bien que le support de puce 11 et la pellicule de transpondeur 2 sont reliés entre eux de manière à conduire le courant par des méthodes d'assemblage conventionnelles telles que le brasage tendre ou le collage avec des pâtes électro- conductrices. Sur les fig. 2 et 3, la carte à puce 1 est réalisée sans contact, sachant que la surface plane 19 du substrat 12 forme la limite supérieure du support de puce 11. Le support de puce 111 est placé en affleurement dans l'évidement 10 de la pellicule de recouvrement 3. La fig. 3 montre une pellicule de recouvrement 3 pouvant être emboutie, qui recouvre complètement le support de puce 11 et qui est réalisée en tant que pellicule protectrice 21. La fig. 4 montre un exemple de réalisation d'un support de puce 11 représenté dans la masse isolante visible sur les fig. 1 à 3. La puce 13 présente plusieurs contacts de raccordement dont partent les conducteurs 14. Deux des conducteurs 14 sont munis à leurs extrémités de contacts complémentaires 15, 16 qui, après avoir logé le support de puce 11 dans l'évidement 10 de la carte à puce 1, sont reliés aux contacts de raccordement 8, 9 de la bobine d'induction 5 de manière à conduire le courant. La puce 13 et les conducteurs 14 sont placés sur le substrat 12. À l'aide du contact de part en part 18, les surfaces de contact 17 sont reliées entre elles de manière à conduire le courant. La fig. 5 montre une vue du dessus d'une pellicule de transpondeur 2, sur laquelle on voit que la bobine d'induction 5 s'étend avec ses spires 22 le long du bord périphérique 23. Les spires 22 entourent complètement la puce 13. Sur la fig. 5, le support de puce 11 n'est représenté qu'en pointillés. Les contacts 8, 9, 15, 16 sont situés sur une face de la puce 13. Lorsque les spires 22 sont nombreuses, il peut être avantageux de faire passer une partie des spires 22 sur la face opposée de la puce 13 et de disposer par exemple le contact de raccordement 9 également sur cette face. Sur la fig. 6, on voit comment le support de puce 11 est relié à la pellicule de transpondeur 2. On remplit le passage 24 avec un adhésif électro- conducteur ou un métal d'apport de brasage tendre, la hauteur de remplissage et la surface de l'adhésif électro-conducteur ou du métal d'apport de brasage tendre étant révélatrices de la qualité des contacts qui peut être aisément contrôlée visuellement. La pellicule de transpondeur 2 est, de préférence, composée du même matériau que les deux pellicules de surface 3, 4 constituant le corps de la carte. La température maximale admissible pour le PVC et l'ABS qui sont majoritairement utilisés pour fabriquer les cartes à puce est généralement d'environ 1000 C. À cette température, il n'est pas possible de réaliser des brasures. Les collages électro-conducteurs doivent être réalisés avec des colles à deux composants, une température de durcissement plus élevée étant la condition nécessaire pour obtenir des durées de durcissement inférieures. Curieusement, il s'est avéré que les matériaux cités ci-dessus pouvaient être sollicités dans des zones étroitement délimitées par des températures d'environ 180 C, sans être endommagés. L'utilisation d'adhésifs électro-conducteurs permet donc de mettre en oeuvre des brasures et des temps de traitement très courts. La fig. 7 montre que les parois délimitant les passages 24 présentent chaque fois un revêtement de surface métallique 25, lesquels sont appliqués contre les contacts complémentaires 15, 16. Le poinçon de brasage 27 est directement appliqué sur le revêtement de surface métallique 25 et conduit la chaleur aux points à souder. Cela permet d'obtenir un temps d'assemblage court, et des brasures par contact peuvent être réalisées sans endommager les matériaux qui constituent les pellicules. Le coeur de la carte (carte centrale formant le coeur ou l'élément central de la carte) porte la référence 28, la couche isolante, la référence 30 et l'évidement dans la pellicule de transpondeur 2, la référence 33. L'adhésif électro-conducteur et le métal d'apport de brasage tendre sont désignés par les références 31, 32. Revendications 1. Carte à puce (1) comprenant un coeur de carte (28) muni d'une pellicule de transpondeur (2) et d'au moins une pellicule de recouvrement (3) qui sont reliées entre elles, caractérisée en ce que la pellicule de transpondeur (2) est munie d'une bobine d'induction (5), les extrémités (6, 7) de la bobine d'induction (5) étant chacune munies d'un contact de raccordement (8, 9) et la pellicule de recouvrement (3) présentant un évidement (10) dans lequel est inséré un support de puce (11) fabriqué séparément, dans le cas de laquelle également le support de puce (11) est réalisé sous la forme d'une pellicule, est composé d'un substrat (12) ne conduisant pas l'électricité et présente sur la face tournée vers la pellicule de transpondeur (2) au moins une puce (13) et au moins deux conducteurs électriques (14), et dans le cas de laquelle les conducteurs (14) et la puce (13) sont reliés entre eux de manière à conduire l'électricité, et les conducteurs (14) présentent des contacts complémentaires (15, 16) qui sont reliés aux contacts de raccordement (8, 9) de la bobine d'induction (5). 2. Carte à puce selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support de puce (11) présente des surfaces de contact (17) sur la face opposée à la pellicule de transpondeur (2), et les surfaces de contact (17), la puce (13) et les conducteurs (14) sont reliés entre eux par une connexion électrique (18). 3. Carte à puce selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support de puce (11) est délimité sur la face opposée à la pellicule de transpondeur (2) par la surface plane (19) du substrat (12), le support de puce (11) est placé en affleurement dans la pellicule de recouvrement (3) présentant l'évidement (10), et l'énergie et les données peuvent être transmises sans contact de la carte à puce (1) à un appareil d'écriture/lecture (20) par couplage inductif ou capacitif. 4. Carte à puce selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pellicule de recouvrement (3) est emboutie, est réalisée en tant que pellicule protectrice (21) et recouvre complètement le support de puce (11). 5. Carte à puce selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la bobine d'induction (5) est réalisée en spirale entre les contacts de raccordement (8, 9) et entoure totalement le pourtour de la puce (13) avec au moins une spire (22), et les conducteurs (14) disposés sur le support de puce (11) forment un pont de contact et chevauchent la spire (22) en au moins un point sans provoquer de courtcircuit. 6. Carte à puce selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la spire (22) s'étend essentiellement le long du bord périphérique (23) de la carte à puce (1). 7. Carte à puce selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le support (11) est percé de passages (24) débouchant sur des contacts de raccordement (8, 9). 8. Carte à puce selon la revendication 7, caractérisée en ce que les parois délimitant les passages (24) présentent chacune un revêtement de surface métallique (25), et le revêtement de surface (25) est appliqué contre les contacts complémentaires (15, 16).