Brevet FR2774617A1 — publié le 19990813

"Procédé et machine d'usinage d'une cavité dans une carte à puce électronique renfermant une antenne" La présente invention concerne le domaine des cartes à puces électroniques renfermant une antenne. Un procédé connu pour la fabrication d'une telle carte consiste à fabriquer une carte renfermant, à distance de ses faces opposées, au moins une spire métallique dont les parties d'extrémité constituent des plots de connexion électrique, à réaliser par frai sage une cavité dans la carte de manière à découvrir lesdits plots de connexion et à fixer dans ladite cavité une puce électronique reliée auxdits plots découverts. Actuellement, pour fraiser ladite cavité, on effectue une première opération de réglage qui consiste à faire pénétrer la fraise dans la carte pas-à-pas et à la retirer entre chaque pas pour visuellement constater si l'avance de la fraise permet de faire apparaître le plot de l'antenne. Ce réglage étant réalisé, on exécute les cavités souhaitées dans une série de cartes Compte tenu du fait que les cartes ne sont pas toutes de la même épaisseur, que l'antenne n'est pas toujours disposée à la même distance par rapport aux faces de la carte et que l'antenne fait une épaisseur qui en général est égale à 35 ou 70 microns, l'exécution de cavités dans une série de cartes engendre un pourcentage d'erreurs important, soit du fait que les plots de l'antenne ne sont pas découverts soit que les plots de l'antenne sont complètement usinés et donc disparus, les cartes mal usinées devant être jetées. Pour limiter le pourcentage de rejet, l'opérateur est obligé de surveiller à chaque carte la bonne exécution de la cavité et procéder très fréquemment à des opérations de réglage telles qu'on les a décrites plus haut. On voit bien que la manière de procéder actuellement pénalise la productivité et conduit à des prix de revient élevés du fait des temps de réglage et des pertes de cartes mal usinées. Le but de la présente invention est de proposer un procédé et une machine d'usinage permettant de réduire les inconvénients de l'état actuel de la technique. Le procédé de fraisage selon un objet de la présente invention, d'une cavité dans une carte renfermant, à distance de ses faces opposées, au moins une spire métallique dont les parties d'extrémité constituent des plots de connexion électrique, en particulier une carte destinée à recevoir dans ladite cavité une puce électronique connectée auxdits plots, consiste à générer un potentiel électrique dans ladite spire; à faire pénétrer la fraise dans ladite carte, orthogonalement, dans la zone d'au moins un desdits plots et à surveiller concomittamment le potentiel électrique de l'outil de façon à détecter une variation de ce potentiel, à laquelle est associée une position de référence de l'outil par rapport à la carte en contact avec ledit plot ; à poursuivre la pénétration de l'outil sur une course déterminée à partir de ladite position de référence et jusqu'à une position d'usinage ; et, à cette position d'usinage, à effectuer l'usinage de la cavité désirée par translation de l'outil parallèlement à la carte à la profondeur d'usinage ainsi réglée. Selon une variante de l'invention, le procédé consiste à générer un champ électromagnétique dans l'environnement de ladite carte de façon à générer le potentiel électrique précité dans cette spire. Selon une autre variante de l'invention, le procédé consiste à enfoncer une pointe métallique dans la carte, orthogonalement, jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec ladite spire métallique, cette pointe étant reliée à une source de potentiel électrique de façon à générer le potentiel électrique précité dans ladite spire. La machine d'usinage selon un autre objet de la présente invention, qui comprend une table susceptible de recevoir une carte et un dispositif de rotation et d'avance d'une fraise et un circuit électronique de commande du dispositif d'avance de la fraise, comprend en outre un générateur d'un champ électromagnétique disposé dans l'environnement de la carte installée sur ladite table, un détecteur de variation du potentiel électrique de la fraise délivrant un signal audit circuit de commande quand cette variation dépasse une valeur déterminée, une entrée pour programmer ledit circuit de commande d'une valeur déterminée correspondant à la course déterminée précitée. selon un autre objet de la présente invention, le générateur précité peut être remplacé par une pointe disposée de manière à s'enfoncer dans la carte installée sur la table jusqu'à venir en contact avec ladite spire et reliée à une source de potentiel électrique. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un procédé et d'une machine d'usinage de cavités dans une carte refermant une antenne et susceptible de recevoir dans cette cavité une puce électronique, décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel - la figure 1 représente une vue de dessus d'une carte présentant une cavité usinée - la figure 2 représente une coupe d'une carte présentant dans sa cavité une puce électronique - la figure 3 représente schématiquement une machine d'usinage et son circuit électronique de commande - la figure 4 représente une coupe d'une carte en cours d'usinage - et la figure 5 représente une variante d'exécution de la machine d'usinage précitée. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit qu'on a représenté une carte 1 qui présente une épaisseur d'environ 1 millimètre, une largeur d'environ 50 millimètres et une longueur d'environ 80 millimètres. Cette carte renferme une spire métallique 2 qui s'étend à faible distance de ses côtés et sensiblement à égale distance de ses faces opposées et qui présente deux plots d'extrémité 2a et 2b situés à faible distance l'un de l'autre et dans la zone médiane d'une des largeurs de la carte 1. Dans un exemple de réalisation, la spire 2 peut être réalisée par dépôt métallique sur une première feuille en matière plastique, une seconde feuille étant collée sur cette première feuille, sur sa face comportant la spire 2, de manière à constituer la carte 1. Dans la carte 1 est exécutée une cavité 3 à fond plat, qui met à nu les plots d'extrémité 2a et 2b de la spire métallique 2. Dans cette cavité 3, est collée une puce électronique 4 qui affleure sensiblement avec la face extérieure correspondante de la carte 1. Les plots 2a et 2b de la spire métallique 2 sont disposés de manière à être en contact avec des plots de connexion correspondant de la puce électronique 4. Ainsi, la spire métallique 2 constitue une antenne, reliée au circuit intégré dans la puce électronique 4. En se reportant aux figures 3 et 4, on va maintenant décrire une machine d'usinage 5 permettant de réaliser par fraisage la cavité 3 dans la carte 1 devant recevoir la puce électronique 4. La machine 5 comprend une table 6 adaptée pour le maintien d'une carte 1, un mécanisme 7 d'entraînement en rotation et d'avance d'une fraise 8 et un circuit électronique 9 de commande automatique du mécanisme d'avance 7, dans lequel est enregistré un programme automatique d'usinage. La machine 5 comprend en outre un détecteur électronique 10 du potentiel électrique de la fraise 8, qui délivre un signal au circuit de commande 9 au cas où le potentiel électrique de la fraise 8 varie au-delà d'un seuil déterminé. Le circuit de commande 9 présente en outre une entrée 1 1 permettant d'introduire dans une de ses mémoires une valeur déterminée correspondant à une course déterminé h d'avance de la fraise 8 orthogonalement à la carte 1. La machine 5 comprend en outre un générateur 12 d'ondes électromagnétiques qui est disposé en-dessous de la carte 1 et à faible distance de cette dernière, de manière à générer un champ électromagnétique dans l'environnement de la carte 1, qui génère un potentiel électrique dans la spire métallique 2 de cette carte 1. La machine 5 fonctionne de la manière suivante. Conformément au programme introduit dans le circuit de commande 9, le mécanisme 7 positionne la fraise 8 dans la zone d'un des plots 2a et 2b de la spire métallique 2 de la carte 1. Puis la fraise 8 étant entraînée en rotation, le mécanisme 7 fait pénétrer la fraise 8 dans la carte 1 orthogonalement à cette dernière, à une vitesse d'avance déterminée. Lorsque la fraise 8 entre en contact avec le plot 2a ou 2b de la spire métallique 2, le potentiel électrique de la fraise 8 varie en correspondance avec le potentiel électrique de la spire métallique 2 à laquelle elle se trouve ainsi électriquement reliée. Cette variation de potentiel électrique est détectée par le détecteur 10 qui envoie alors un signal de référence au circuit de commande 9 lui indiquant que la fraise 8 vient d'attendre une position de référence Po en profondeur. A la réception de ce signal de référence, le circuit de commande 9, conformément à son programme, commande le mécanisme d'avance 7 de manière à poursuivre la pénétration de la fraise 8 dans la carte 1- d'une course déterminée h correspondant à la valeur programmée par son entrée 11. Lorsque cette course supplémentaire prédéterminée est atteinte, le circuit de commande 9 stoppe l'avance par pénétration de la fraise 8 et exécute, conformément à son programme, le fraisage de la cavité 3 dans la carte 1 par translation de la fraise 8 parallèlement à la carte 1, à la profondeur ou position d'usinage P1 ainsi réglée par rapport à la position de référence Po de la fraise détectée par le détecteur de potentiel électrique 10. Dans un exemple, la course supplémentaire précitée h de pénétration de la fraise 8 dans la carte 1, qui correspond à l'épaisseur à enlever de la spire métallique 2 dans le fond de la cavité 3 à obtenir, peut être égale à environ 25 % de l'épaisseur de la spire métallique 2. Selon une variante représentée sur la figure 5, la machine 5 ne comprend plus le générateur d'ondes électromagnétiques 12. Ce dernier est remplacé par une pointe 13 portée par la table 6, qui est disposée de manière à pénétrer dans la carte 1 installée sur la table 1 jusqu'à venir en contact avec la spire métallique 2 de la carte 1 en un endroit éloigné des plots 2a et 2b, par exemple en pénétrant dans l'épaisseur de la spire 2. Cette pointe 13 est reliée à une source de potentiel électrique 14 de manière à générer un potentiel électrique dans la spire métallique 2. La machine 5 ainsi équipée d'une pointe 13 selon cette variante, fonctionne et peut être utilisée de la même manière que précédemment équipée du générateur d'ondes électromagnétiques 12. Il résulte de ce qui précède que la machine d'usinage 5 et son mode de fonctionnement présentent l'avantage de constituer une position de référence de la fraise 8 par rapport à la spire 2 de la carte 1 qui est, pour chaque carte usinée, détectée, quelles que soient les variations d'épaisseur entre les différentes cartes à usiner et quelles que soient les variations de position de la spire métallique 2 par rapport aux faces des cartes à usiner. En conséquence, dans la mesure où les plots 2a et 2b de la spire métallique 2 sont convenablement disposés par rapport aux faces de la carte 1, aucune des cartes dans lesquelles on réalise une cavité 3 à l'aide de la machine d'usinage 5 ne devrait être rejetée pour cause d'usinage défectueux. REVENDICA TIONS 1. Procédé de fraisage d'une cavité dans une carte renfermant, à distance de ses faces opposées, au moins une spire métallique dont les parties d'extrémité constituent des plots de connexion électrique, en particulier une carte destinée à recevoir dans ladite cavité une puce électronique connectée auxdits plots, caractérisé par le fait qu'il consiste - à générer un potentiel électrique dans ladite spire (2); - à faire pénétrer la fraise (8) dans ladite carte (1), orthogonalement, dans la zone d'au moins un desdits plots (2a) et à surveiller concomittamment le potentiel électrique de l'outil de façon à détecter une variation de ce potentiel, à laquelle est associée une position de référence (Po) de l'outil par rapport à la carte en contact avec ledit plot; - à poursuivre la pénétration de l'outil sur une course déterminée à partir de ladite position de référence (Po) et jusqu'à une position ou profondeur d'usinage (P1) - et, à cette position d'usinage, à effectuer l'usinage de la cavité désirée (3) par translation de l'outil parallèlement à la carte à la profondeur d'usinage ainsi réglée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à générer un champ électromagnétique (12) dans l'environnement de ladite carte (1) de façon à générer le potentiel électrique précité dans cette spire (2). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à enfoncer une pointe métallique (13) dans la carte (1), orthogonalement, jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec ladite spire métallique (2), cette pointe étant reliée à une source (14) de potentiel électrique de façon à générer le potentiel électrique précité dans ladite spire. 4. Machine d'usinage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une table (6) susceptible de recevoir une carte (1) et un dispositif de rotation et d'avance (7) d'une fraise (8) et un circuit électronique (9) de commande du dispositif d'avance de la fraise, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre un générateur d'un champ électromagnétique (12) disposé dans l'environnement de la carte installée sur ladite table, un détecteur (10) de variation du potentiel potentiel électrique de la fraise délivrant un signal audit circuit de commande quand cette variation dépasse une valeur déterminée, et une entrée (11) pour programmer ledit circuit de commande (9) d'une valeur déterminée correspondant à la course déterminée précitée (h). 5. Machine d'usinage pour la mise en oeuvre du procédé selon -la revendication 1, comprenant une table (6) susceptible de recevoir une carte (1) et un dispositif de rotation et d'avance (7) d'une fraise (8) et un circuit électronique (9) de commande du dispositif d'avance de la fraise, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une pointe disposée de manière à s'enfoncer dans la carte installée sur la table jusqu'à venir en contact avec ladite spire et reliée à une source de potentiel électrique, un détecteur (10) de variation du potentiel électrique de la fraise délivrant un signal audit circuit de commande quand cette variation dépasse une valeur déterminée, et une entrée (11) pour programmer ledit circuit de commande (9) d'une valeur déterminée correspondant à la course déterminée précitée (h).