Brevet FR2790121A1 — publié le 20000825

DISPOSITIF D'AUTHENTIFICATION ELECTRONIQUE SANS CONTACT MINIATURISE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un dispositif d'authentification électronique sans contact miniaturisé. Il trouve une application dans le domaine de l'authentification de petits objets, tels que les bijoux. Etat de l'art antérieure On connaît les dispositifs d'authentification électronique sans contact, que l'on voit sur la figure 1, comportant un circuit intégré (100), relié à une antenne d'émission et de réception (101), l'ensemble étant placé sur un support (102). L'antenne (101) qui est une bobine, est en relation électromagnétique avec une autre antenne qui est également une bobine, d'émission et de réception (103) reliée à une borne électronique fixe (104) fournissant par l'intermédiaire d'une logique électronique, les résultats de l'authentification. Souvent la borne fixe (104) est reliée à un ordinateur (105) qui exploite les résultats. On trouve de tels dispositifs décrits dans la demande de brevet N 2 743 649 par exemple. D'une façon générale, le circuit intégré (100) et son antenne (101), sont fixés sur un support (102) qui peut être une étiquette, dont la taille est de quelques centimètres de coté. Cette étiquette est alors collée sur l'objet à authentifier. Très souvent également, le circuit intégré (100), et son antenne (101), sont montés sur un support (102) du type carte de crédit, ou du type billet de transport. C'est ainsi que des dispositifs ont été développés pour la lecture sans contact de carte de crédit, ou de carte d'identité, et de billetterie de transport. Le fonctionnement de ces dispositifs est bien connu de l'homme de l'art: L'antenne (103) du poste fixe, émet une onde électromagnétique, à une fréquence souvent égale à 13,56 Mhz. L'antenne (101) va recevoir une partie de cette onde électromagnétique, qui après redressement va alimenter en électricité, le circuit intégré (101). La fréquence porteuse (13,56 Mhz), est modulée afin de transmettre également au circuit intégré (100) des informations, notamment un code pouvant comporter 32 bits, 64 bits, ou 128 bits. Une fois détecté, par le circuit (100) le code reçu, sera comparé à un code secret, préalablement enregistré dans le circuit intégré. Si les deux codes sont identiques, alors le circuit intégré va générer une information codée, constituant l'authentification de l'objet sur lequel l'étiquette comprenant le circuit intégré a été collée, ou de la carte de crédit, ou du billet de transport. La distance qui sépare l'antenne (101) de l'antenne (103), peut être de l'ordre de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres. La puissance électromagnétique émise par l'antenne (103), est limitée à 42 décibels/mètre, pour des raisons de sécurité, afin qu'il n'y ait aucun risque pour les personnes qui pourraient traverser le flux énergétique électromagnétique. 1 5 La taille du circuit intégré (100), pour les plus petits circuits est de l'ordre de lmm x lmm. L'antenne (101) associée, a une taille de plusieurs centimètres carré, afin de capter une énergie suffisante. L'antenne fixe (103) est généralement plus grande. Bien que donnant satisfaction à certains égards, ces dispositifs selon l'art antérieur, de par leur taille, et de par la structure du circuit intégré (100), de son antenne associée (101), et du support (102) qui les associent, ainsi que l'antenne (103), ne conviennent pas à de petits objets, tels que des bijoux par exemple. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. Exposé de l'invention Le dispositif selon l'invention, comprend un circuit intégré incorporant un code, une logique de comparaison, une mémoire, des moyens de réception d'énergie, et d'émission et de réception d'informations, incluant sur sa surface une antenne d'émission et de réception, la surface totale du circuit intégré étant de l'ordre du dixième de millimètre carré. L'ensemble est directement monté sans support intermédiaire, par des moyens selon l'invention, dans l'objet à authentifier. Le circuit intégré est enterré dans l'objet, et protégé par des 1 0 moyens selon l'invention, contre les agressions mécaniques et chimiques. Une borne fixe est reliée à un dispositif selon l'invention permettant d'approcher quasiment au contact du circuit intégré l'antenne d'émission d'énergie, reliée à cette borne fixe, comportant des moyens de transmission d'énergie, d'émission et de réception d'informations. La fréquence de l'onde électromagnétique est élevée, afin que les rendements de transmissions soient suffisants, compte tenu de l'extrême petite taille de l'antenne placée dans le circuit intégré. De façon plus précise, la présente invention a pour objet, un dispositif d'authentification sans contact, miniaturisé, comportant un circuit intégré ayant une surface de l'ordre de un dixième de millimètre carré, soit environ 0,3mm x 0,3 mm, comportant une micro-bobine déposée dans la surface du circuit, couvrant tout ou partie de cette surface, une mémoire permettant de stocker un code, une logique de comparaison de code, une mémoire comportant des informations caractéristiques de l'objet à identifier, et enfin des moyens d'émission et de réception d'informations. Le circuit intégré est fixé par des moyens de collage, ou de soudure, sans support intermédiaire, à l'intérieur d'une cavité ouverte, pratiquée dans la matière de l'objet à identifier, de façon à ce que le circuit intégré ne dépasse pas la surface dans laquelle la cavité ouverte a été faite. Le circuit intégré, une fois monté, est protégé par une protection mécanique et chimique. La borne fixe, est reliée à un dispositif ayant la forme d'un stylo, de petite dimension,-pouvant être approché quasiment au contact du circuit intégré. Lorsque l'objet à authentifier est une bague, le dispositif, doit pourvoir pénétrer à l'intérieur de l'anneau de la bague, là o est enchâssé le circuit intégré portant le code d'authentification. Ce dispositif comporte un moyen d'émission d'énergie, ainsi qu'un moyen d'émission et de réception d'informations. Ce dispositif de petite dimension, est relié à un poste fixe qui traite les informations reçues. La fréquence de l'onde électromagnétique est supérieure à 500 MHz. Les caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Brève description des dessins. * les figures 1, montre les dispositifs selon l'art antérieure. * la figure 2 montre, le montage du circuit intégré dans l'objet à authentifier, ainsi que sa protection * les figures 3A et 3 B montrent le circuit intégré avec son antenne d'émission et de réception. + La figure 4 montre le circuit intégré selon un mode préféré de l'invention. * la figure 5 montre le dispositif relié à la borne fixe, avec ses moyens d'émission d'énergie, et d'émission et réception d'informations. + la figure 6 montre l'ensemble + la figure 7 montre l'ensemble en utilisation. Exposé détaillé de modes de réalisation La figure 1 a déjà été décrite dans l'art antérieur. La figure 2 montre, le montage du circuit intégré (100) dans l'objet à identifier, qui selon l'exemple donné, mais non limitatif, est une bague. A l'intérieur de l'anneau, là o les poinçons habituels sont placés, on réalise une cavité ouverte (201) par les techniques bien connue de l'homme de l'art, comme par exemple le poinçonnage. La cavité (201), selon l'invention, a une dimension de l'ordre de 350 microns par 350 microns, et une profondeur inférieure ou égale à 200 microns. On place à l'intérieur de cette cavité, le circuit intégré (100), ayant sa face active qui porte les transistors et l'antenne d'émission et de réception, tournée vers la partie ouverte de la cavité (201). On dispose ensuite dans la cavité, une résine d'encapsulation bien connue de l'homme de l'art. Selon un mode préféré de l'invention, on place dans la cavité, une poudre de verre fondant à basse température, formant une étanchéité parfaite autour du circuit intégré (100). Selon un autre mode préféré de l'invention, on dépose à l'arrière du circuit intégré (100) une couche d'un métal fondant à basse température, et compatible avec le métal de l'objet à authentifier (200). On pratique ensuite un recuit, qui selon l'encapsulant choisi, durcira la résine pour le premier, fera fondre le verre ou le métal pour le second et le troisième. Dans tous les cas décrits, on ajustera le volume de l'encapsulant, et la position du circuit (100), afin qu'une fois l'encapsulation terminée, la surface recouvrant le circuit intégré (100) ne dépasse pas la surface dans laquelle la cavité ouverte a été faite. Une fois l'encapsulation terminée, le circuit intégré, est recouvert par une mince couche d'un matériaux diélectrique, comme de la résine ou du verre, assurant une étanchéité parfaite contre les agressions mécaniques et chimiques. Cette couche, comme le montre la coupe de la figure 2 est au même niveau ou en légère dépression par rapport à la surface dans laquelle la cavité a été faite. S'agissant de bijoux, l'homme de l'art qui pratiquera l'encapsulation, fera en sorte, qu'en choisissant par exemple les bonnes couleurs de l'encapsulant, ou une forme adaptée de la cavité, qu'une fois l'opération terminée, l'apparence de la cavité comportant son circuit intégré, se confonde avec les autres poinçons couramment utilisés en bijouterie. La figure 3 A montre le circuit intégré (100) vu en perspective. Le circuit intégré (100) utilise l'énergie électromagnétique transmise par l'antenne reliée à la borne fixe, pour son alimentation.On trouve une bobine (300) déposée sur la surface active du circuit intégré (100). Cette bobine servira à la fois pour capter l'énergie électromagnétique issue de l'antenne reliée à la borne fixe, et pour émettre les informations issues du circuit intégré (100). La bobine (300) est réalisée en couches minces d'aluminimu, d'or, de cuivre, selon les technologies de la microélectronique, comme la pulvérisation cathodique, le dépôt sous vide, ou l'électrolyse. La bobine peut avoir une dimension de 200 um x 200 urn, de forme rectangulaire ou circulaire. Elle a un nombre de tours compris entre 5 et 60. Son inductance est de l'ordre de 100 nil, et sa résistance de l'ordre de 20 ohms. On obtient donc un coefficient de surtension de l'ordre de 20, pour une fréquence porteuse d'excitation d'environ 600 MHz, soit supérieure à 500 MHz. La bobine est généralement reliée à une capacité d'accord. La capacité (301) adaptée au dispositif, selon l'invention a une valeur de l'ordre du picofarad, comprise entre 0,2 et 3 picofarads. Elle est réalisée, selon les techniques connues de la microélectronique, au cours de la fabrication du circuit intégré comme le montre la figure 3 A. La figure 3 B montre le circuit intégré (100) vu en coupe. Sur le substrat de silicium (304), on a réalisé l'ensemble des transistors constituant le circuit intégré, que l'on a représenté en coupe (302). On trouve ensuite la capacité (301) et enfin la bobine (300). Les figures 4 A, 4B montrent un autre mode préféré de l'invention. Selon ce mode préféré, la capacité est constituée de la couche mince constituant la bobine (300), qui est isolée par une couche mince diélectrique (401) de préférence du SiO2, d'un plan de masse (400) situé sous les spires de la bobine, comme le montre la figure 4A en perspective, et 4 B en coupe. La capacité est définie par les surfaces en regard entre la bobine (300) et le plan conducteur (400), ainsi que par le choix et l'épaisseur du diélectrique (401) qui les sépare. Outre le code secret enregistré dans le circuit intégré, une logique de comparaison, et des moyens d'émission et de réception, le circuit intégré comprend une mémoire qui décrit les caractéristiques de l'objet à authentifier. S'agissant par exemple de bijoux, on trouvera dans cette mémoire, par exemple le pourcentage d'or pur, le poids, sa date de fabrication, ou toute autre indication utile à la caractérisation du bijoux. La figure 5 montre le dispositif (500) relié à la borne fixe (104), comportant ses moyens d'émission d'énergie, d'émission et de réception d'informations. Il se présente sous la forme d'un cylindre de diamètre 5 à millimètres environ, et de longueur de 10 centimètres environ. Il est relié à la borne fixe (104) par un cordon souple. Sa taille et sa forme permettent de le manipuler facilement à la main, afin de le présenter quasiment au contact du circuit intégré (100), à l'intérieur de l'anneau lorsque l'objet à identifier est une bague. Le dispositif (500), comprend des moyens d'émission d'énergie. Les moyens d'émission d'énergie comprennent une bobine (501) d'up ou quelques millimètres de coté, constituée de quelques dizaines de tours, reliée à un générateur de courant haute fréquence. La même bobine (501) sert également à l'émission et la réception des informations. La figure 6 montre l'ensemble en fonctionnement. On trouve l'objet à identifier (200) qui selon l'exemple choisi, est une bague. A l'intérieur de l'anneau, on voit le circuit (100) encapsulé, selon l'invention, à l'intérieur de l'anneau lorsqu'il s'agit d'une bague, le dispositif (500) relié par un cordon souple à la borne fixe (104), comportant ses moyens de génération d'énergie, d'émission/réception et de traitement d'informations. Il comporte de plus un moyen acoustique (600) qui émet un signal sonore dès qu'un dialogue entre le circuit intégré (100) et le dispositif (500) a eu lieu. Il comporte enfin les moyens nécessaires (601) à l'affichage des informations relatives à l'authentification de l'objet (200). La figure 7 montre l'utilisation du dispositif selon l'invention pour l'authentification de bijoux, lorsque ceux-ci sont prêts à la vente. Dans ce cas, le bijoux (200) est placé dans une enveloppe en plastique (701), souvent scellée, afin d'éviter toute dégradation du bijoux, notamment des rayures de surface. Dans ce cas, c'est à travers l'enveloppe de protection que le dispositif (500) effectue l'authentification, en déformant l'enveloppe de plastique, afin de se placer face à la cavité (201) comportant le circuit intégré (100), sans ouverture de cette enveloppe, comme le montre la figure 7. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, comportant: --- Une borne fixe (104) reliée à une bobine (501) d'émission d'énergie électromagnétique et d'émission et de réception d'informations --- Un circuit intégré (100) comportant une mémoire dans laquelle un code est enregistré, des moyens de réception et d'émission d'informations, d'une logique de comparaison de code, la borne (104) et le circuit (100) pouvant s'échanger des informations, caractérisé par le fait que le circuit intégré (100) a une surface inférieure ou égale à un dixième de millimètre carré, que la bobine (501) a une dimension de un à quelques millimètres carrés, et que la bobine (501) est positionnée manuellement face au circuit intégré (100), pour être placée quasiment en contact avec lui, lors des échanges entre la bobine (501) et le circuit (100). 2. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine d'émission et de réception (300) du circuit intégré (100) est réalisée dans la surface active du circuit intégré (100). 3. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porteuse d'onde électromagnétique émise par la bobine (501) a une fréquence supérieure à 500MHz. 4. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la capacité d'accord (301) de la bobine (300) du circuit intégré (100) a une valeur comprise entre 0,2 et 3 picofarads. 5. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon la revendication 4 caractérisé en ce que la capacité d'accord (301) est constituée par deux armatures, l'une étant la bobine (300), l'autre un plan conducteur (400) situé sous la bobine (300) et séparé de celle-ci par un diélectrique. 6. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire du circuit intégré (100), comporte des informations décrivant les caractéristiques de l'objet à authentifier dans lequel le circuit intégré (100) est encapsulé. 7. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit intégré (100) est encapsulé dans une cavité ouverte (201) réalisée dans la matière de l'objet à authentifier, la face active du circuit intégré qui comporte la bobine (300), étant orientée vers la partie ouverte de la cavité (201). 8. Dispositif d'authentification miniaturisé sans contact, selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit intégré (100) est encapsulé dans la cavité ouverte (201) par de la résine, de la soudure verre à basse température, ou de la soudure métallique à basse température, et recouvert d'une couche diélectrique de protection contre les agressions mécaniques et chimiques. 9. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cavité incluant le circuit intégré ressemble à un poinçon comme ceux utilisés pour marquer les bijoux, et se situe panrmi les poinçons standards, couramment pratiqués sur l'objet à authentifier. 10. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce qu'il est appliqué à l'authentification de bijoux. 11. Dispositif d'authentification électronique miniaturisé sans contact, selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'authentification, s'effectue au travers de l'enveloppe de plastique scellée qui le protège, lorsque le hijoux est prêt à la vente.5