Brevet FR2791034A1 — publié le 20000922

L'invention concerne notamment un procédé pour conditionner une étiquette électronique en vue de l'intégrer dans la paroi d'une pièce au moins en partie en matière plastique, ainsi que l'identifiant électronique (pré)conditionné et la pièce en elle-même. L'étiquette concernée comprend une puce électronique. Une telle étiquette est connue. La société GEMPLUS en commercialise ainsi sous la référence SMA 210 et LMA 210. Comme illustré sur la figure 1, on appelera "étiquette" une structure plane et mince 1 comprenant un circuit intégré (ou puce) 3 relié à une antenne 5, le tout étant déposé sur un substrat, ou film mince, 7. L'antenne peut se présenter comme un carré ou un rond. Le film mince 7 peut être en époxy et présenter une épaisseur d'environ 0,10 mm à 0,15 mm, avec une forme carrée, par exemple 30 mm X 30 mm. L'épaisseur de l'antenne 5, qui peut être sérigraphiée, est typiquement comprise entre 0,04 mm et 0,08 mm. L'épaisseur du circuit intégré 3 est quant à elle typiquement comprise entre 0,4 et 0,8 mm. On pourra se reporter à WO-A-98/42488 pour plus de détail sur l'étiquette (voir description page 3 ligne 32 à page 5 ligne 3). Un problème rencontré avec de telles étiquettes concerne leur conditionnement et leur condition d'inclusion dans la paroi de la pièce, sans recourir à un mode opératoire trop contraignant tout en s'assurant qu'à terme l'étiquette ne sera pas endommagée et sera suffisamment protégée des agressions extérieures en dépit des conditions d'utilisation parfois agressives de la pièce plastique. A cet égard, il avait en particulier été proposé dans WO 93/24381 de préconditionner chaque étiquette en l'incorporant à l'intérieur d'une sorte d'enveloppe protectrice. Au contraire, dans WO 98/42488, la solution est de se dispenser d'une telle enveloppe (appelée alors boîtier) comme indiqué en page 3 ligne 33 page 4 ligne 3 de la demande telle que publiée, le "boîtier" étant présenté comme destiné en particulier à protéger l'étiquette des température et pression de moulage. WO-A-98/42488 prévoit par contre de fixer la face plane de l'étiquette (celle opposée à la face qui reçoit la puce 3) sur un support en matière plastique ayant avantageusement une épaisseur de l'ordre de 500 à 700 microns auquel le film 7 adhère donc. Après avoir été ainsi préconditionnée, l'étiquette est placée dans un moule o l'on va apporter la matière de moulage de la pièce plastique. Dans WO-A-93/24381, un moulage par injection est réalisé au cours duquel le boîtier renfermant l'étiquette est "encapsulé", en tout ou partie, par la paroi de la pièce formée et une fermeture définitive du boîtier est alors obtenue, le boîtier n'ayant à l'origine pas été parfaitement fermé. Dans WO-98/42488, c'est la fusion de la matière plastique du support avec la matière plastique de la pièce elle-même qui assure l'inclusion et le maintien de l'étiquette. Face en particulier à un tel art antérieur, l'invention a pour objet: d'assurer un préconditionnement optimisé de l'étiquette qui tienne compte des avantages mais aussi des inconvénients, en particulier de - d'assurer une résistance optimisée de l'étiquette aux conditions de pression et de température imposées par le moulage de la pièce, en particulier, - de réduire au minimum l'épaisseur d'inclusion de l'étiquette dans la paroi de la pièce, tout en assurant une résistance mécanique et chimique appropriée aux agressions extérieures, - de réduire le risque de formation des bulles d'air entre l'étiquette et la matière plastique, - de proposer un mode de conditionnement permettant de conditionner une étiquette plus fine (donc plus fragiles mécaniquement et thermiquement) que les étiquettes précitées de l'art antérieur. Pour cela, une caractéristique de l'invention prévoit que, pendant le préconditionnement de l'étiquette,on crée une pochette étanche à l'air en interposant l'étiquette entre une première et une seconde parois de cette pochette, en chassant l'air d'entre ces parois et en fermant hermétiquement la pochette. Ayant ainsi conditionné l'étiquette, on peut ensuite en particulier: - placer la face extérieure de la première paroi de la pochette en regard d'une paroi d'un moule et maintenir la pochette ainsi placée, - puis apporter dans le moule la matière plastique de la pièce à mouler et y créer une soudure entre la seconde paroi de la pochette et la matière plastique apportée (qui est donc adaptée pour fusionner avec celle de ladite "seconde paroi). La dépression créée dans la pochette (quelle que soit la manière d'obtenir cette pochette) va permettre de rendre l'étiquette moins sensible aux conditions d'injection. En outre, la fusion entre la matière plastique de la pièce et la paroi "interne" de la pochette garantit une intégration fiable dans le temps de l'étiquette, tout en évitant d'avoir à rendre la "paroi extérieure" opposée de la pochette nécessairement soudable avec la matière de la pièce, bien qu'une protection thermique et mécanique de l'étiquette soit obtenue. Pour favoriser la résistance de l'étiquette aux conditions d'inclusion et sa tenue dans le temps malgré les agressions mécaniques, chimiques (et autres) possibles, une caractéristique complémentaire de l'invention prévoit au demeurant que: - que la première paroi de la pochette (paroi extérieure) puisse être mécaniquement plus résistante que la seconde paroi (paroi intérieure), - et que le film de l'étiquette puisse être disposé en face de cette seconde paroi (intérieure), tandis que la puce sera alors disposée en face de la première paroi (extérieure). Ainsi, le film de la puce protégera si nécessaire celle-ci "à l'intérieur", tandis qu'en façade, la résistance mécanique accrue de la première paroi permettra de disposer la puce contre la paroi extérieure de la pochette. On notera également que le fait d'avoir créé une dépression dans la pochette évite d'avoir à fixer l'étiquette à l'intérieur de la pochette. En cela, la solution de l'invention se rapproche plus de WO 93/24381 que de WO 98/42488 o l'on venait nécessairement fixer (typiquement faire adhérer) la face du film de l'étiquette opposée à celle portant la puce contre un support de l'ordre de 500 à 700 microns d'épaisseur, à comparer aux seuls 200 à 300 microns d'épaisseur pouvant être prévu pour la paroi extérieure la plus épaisse de la pochette, dans l'invention. En terme de mode opératoire, une autre caractéristique de la présente invention conseille de préférence: - soit de réaliser la pochette par l'intermédiaire d'un calandrage de deux feuilles plastiques entre lesquelles sera disposée une succession d'étiquettes échelonnées le long de ces bandes de feuilles, le calandrage effectuant la liaison étanche entre elles des feuilles,les bandes étant découpées à mesure entre deux étiquettes successives, après que l'air présent entre les deux feuilles ait été chassé par l'opération de calandrage elle-même lors du rapprochement des feuilles. - soit de créer d'abord des pochettes individuelles, encore ouvertes sur un côté par o on glissera une étiquette, la dépression de la pochette étant réalisée lors de (ou peu avant) sa fermeture étanche. En ce qui concerne la pièce en matière plastique (telle qu'une caisse dont on souhaite obtenir la traçabilité), on aura compris qu'une caractéristique importante concerne le fait que l'étiquette intégrée qu'elle renferme en fin de fabrication est disposée dans un espace o règne un vide d'air. Selon une autre caractéristique de cette pièce, la paroi extérieure de la pochette pourra présenter un matériau multicouche permettant ainsi de spécialiser les couches pour faire face aux agressions extérieures de façon optimisée (couche résistante aux ultraviolets, couche de résistance mécanique accrue,...). Une description plus détaillée de l'invention va maintenant être fournie en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1, dont on a déjà parlée, présente une étiquette électronique conforme à l'invention, les figures 2 et 3 illustrent deux étapes successives possibles de réalisation d'une pochette sous vide scellée renfermant l'étiquette électronique, les figures 4 et 5 représentent deux étapes successives alternatives de réalisation de la pochette, toujours schématiquement, la figure 6 montre en vue de côté, à plus petite échelle, une étiquette présentant une paroi multicouche, et les figures 7 et 8 présentent schématiquement deux étapes successives d'inclusion de l'étiquette conditionnée dans la paroi plastique de la pièce à obtenir. Sur la figure 2, on voit que l'étiquette 1 (qui comprend toujours la puce 3 et l'antenne 5 déposées sur le film 7), est interposée entre deux feuilles souples en matière plastique 9, 11, les deux feuilles ayant une surface au moins égale à celle de l'étiquette 7 et, de préférence, légèrement supérieure à elle. Une fois l'étiquette ainsi "prise en sandwich", les deux feuilles 9, 11 sont soudées ensemble, par exemple par l'intermédiaire de lames chauffantes, telles que représentées schématiquement en 13 sur la figure 3, qui viennent souder entre eux les quatre bords extérieurs des feuilles, si l'on a affaire à des feuilles carrées, comme dans l'exemple. Pour obtenir ce soudage, les matières plastiques des feuilles auront bien entendu été choisies, pour qu'elles soient chimiquement compatible et aient un point de fusion comparable entre elles. Juste avant fusion de l'un des bords, tels que celui repéré 15a sur la figure 3, et alors que les trois autres bords auront déjà été soudés de manière à obtenir une ligne de fermeture continue et étanche sur les trois côtés, une mise en dépression de l'intérieur de la pochette 15 alors formée est effectuée par l'intermédiaire d'une bouche d'aspiration d'air 17, reliée à un conduit 19 communiquant avec une pompe d'aspiration d'air 21. Une fois la dépression (telle que 101 Pa environ) établie à l'intérieur de la pochette 15, le dernier bord de cette pochette est scellé par application de la lame chauffante frontale 13. On obtient alors une pochette 15 entièrement étanche, à l'intérieur de laquelle l'étiquette 1 est placée dans un espace sous vide d'air partiel. D'autres moyens de liaison étanche entre les deux feuilles 9 et 11 peuvent être utilisés. Ainsi, les deux feuilles pourraient être collées ensemble, sous réserve là encore d'être compatibles chimiquement entre elles et avec la colle, l'essentiel étant de ne pas réaliser la liaison intime complète entre les deux feuilles enserrant l'étiquette avant d'y avoir créé la dépression, cette liaison intime devant à terme être étanche à l'air pour que la dépression puisse être maintenue une fois la pochette créée et, en pratique, pendant toute la durée de vie de cette étiquette ainsi conditionnée. Sur la figure 4, on voit une étiquette 25 carrée, hermétiquement fermée sur trois côtés et présentant une ouverture frontale 23 permettant d'y glisser l'étiquette 1. L'ouverture 23 est ensuite refermée (voir figure 5) après que l'on ait créé la dépression à l'intérieur de la pochette, en recourant par exemple à nouveau à l'ensemble bouche d'aspiration 17/conduit 19/pompe 21 de la figure 3. Une autre solution pour obtenir des étiquettes individuellement ainsi conditionnées peut consister à calandrer à chaud deux bandes de matière plastique entre lesquelles ont été préalablement disposées lesdites étiquettes échelonnées le long des bandes qu'on lie hermétiquement entre elles après que l'air ait été chassé, puis que l'on découpe entre deux étiquettes successives (solution non représentée). Quel que soit le mode de fabrication retenu, on comprend que l'on obtient, en fin de l'étape de conditionnement, une pochette en matière plastique, étanche, renfermant une étiquette telle que 1, emprisonnée dans un vide d'air, mais non fixée à cette pochette. Comme illustré sur la figure 6, l'une (35a) des parois (35a, 45a) de la pochette pourra avoir avantage à être multicouche. Ainsi, cette paroi 35a de protection pourra comprendre une couche étanche à l'air 36, une couche 38 faisant barrière aux rayonnements ultraviolets, une couche étanche à l'eau 42, ainsi qu'une couche extérieure 44 de résistance aux agressions essentiellement mécaniques. Une fois la pochette obtenue, l'étape de conditionnement de l'étiquette est terminée. On va pouvoir intégrer cette pochette, et donc l'étiquette qu'elle contient, dans la paroi de la pièce plastique à fabriquer. La fabrication de cette pièce consistant en un moulage, typiquement par injection de matière plastique dans un moule, la pochette, telle par exemple la pochette 25 déjà illustrée sur la figure 5, est disposée entre les deux parois 39, 41 du moule d'injection 40 (figure 7). En particulier, l'une des parois 35 de la pochette est placée contre la paroi 39 du moule, l'écartement E entre les deux parois 39-41 étant (pendant tout le moulage) supérieur à l'épaisseur totale e de la pochette 25. Si les deux parois opposées (telles que 35 et 45) de la pochette sont constituées dans la même matière plastique et présentent les mêmes caractéristiques de résistance mécanique, chimique et thermique, le choix de la paroi de l'étiquette à placer contre la paroi du moule est indifférent, encore que l'on choisira alors de préférence la paroi face à laquelle est située la puce 7, de manière que, lors de l'injection de la matière plastique dans le moule, cette puce et l'antenne soient protégées par deux écrans constitués par la paroi intérieure 45 et par le film 7 (voir figures 4 et 7). Ce choix sera d'autant plus confirmé si l'une des parois de la pochette est multicouche, donc multifonction, comme dans le cas de la figure 6. Dans ce cas, la paroi multicouche sera disposée contre la paroi 39 du moule, afin qu'une fois la pièce fabriquée et l'étiquette incorporée dans l'une de ses parois, la zone multicouche assure vis-à- vis de l'extérieur les fonctions de protection déjà présentées. A la place d'une paroi multicouche, on pourrait prévoir d'augmenter la résistance mécanique de la paroi extérieure de l'étiquette (paroi 35 sur la figure 7). Cela étant, cette paroi extérieure d'étiquette pourrait être plus fine que la paroi intérieure 45, par exemple environ 350 à 500 microns pour la paroi 45 et environ 150 à 200 microns pour la paroi 35, de manière que la paroi intérieure la plus épaisse favorise au mieux la fusion. Concernant justement cette paroi intérieure 45, celle-ci sera par ailleurs de préférence choisie pour être fusionnable avec la matière plastique 47 de la pièce que l'on voit sur la figure 8 après que l'on ait donc apporté cette matière entre les parois 39 et 41 du moule. Pour favoriser l'intégration de la pochette 25 renfermant l'étiquette 1 avec la paroi de la pièce (telle qu'une caisse), la solution privilégiée consiste donc à obtenir une fusion entre la matière 47 et celle de la paroi intérieure 45 de la pochette. Pour obtenir un tel soudage, on pourra utiliser du polypropylène pour les matières 45 et 47, ou encore du polyéthylène haute densité. Les conditions de température et de pression d'injection de la matière 47 pourront être respectivement d'environ 250 C à 300 C (sortie de buse) et de 500 bars à 1 000 bars (au lieu d'implantation). Ainsi, l'intégration de la pochette à la matière plastique de la pièce s'effectuera sur l'ensemble de la face exposée de la paroi intérieure de la pochette considérée. Eventuellement, bien que ceci ne soit pas indispensable, la paroi extérieure (telle que 35) de la pochette (voire la couche extérieure de celle-ci, si elle est multicouche) pourra être également chimiquement compatible avec la matière plastique injectée, et par exemple en polypropylène ou polyéthylène haute densité, même si l'application étroite de la pochette contre la paroi 39 du moule empêche en pratique que la paroi plaquée 35 puisse fusionner frontalement avec la matière 47, le choix de la matière pour cette paroi étant en réalité fondé (comme on l'a déjà dit) surtout sur la satisfaction de critères de protection contre les agressions extérieures de la puce et de son antenne. En ce qui concerne le maintien (bien entendu temporaire, limité à la durée de la fabrication de la pièce plastique) de la paroi extérieure de la pochette contre la paroi en regard 39 du moule, celui-ci pourra s'effectuer par tout moyen approprié connu, tel que aspiration, retenue par une force électrostatique, ou encore adhésion. Pour ce qui concerne l'adhésion, un adhésif tel que décrit en page 9 ligne 33 et suivantes de WO-A-98/42488 pourra être retenu. Les solutions proposées dans WO-A-93/24381 en référence aux figures 9a à 9d pourraient également convenir, éventuellement. On notera encore que l'absence d'air à l'intérieur de la pochette évite les problèmes de dégazage lors de l'injection de la matière 47 et évite notamment d'avoir à réaliser un trou à travers l'identifiant, comme enseigné dans WO 98/42488, ainsi que les problèmes de gonflement de la face extérieure de l'étiquette. Le fait de n'avoir pas à fixer l'étiquette à l'intérieur de la pochette qui la reçoit, évite en outre une opération, l'absence d'air renforçant la tenue de l'étiquette: dans l'invention, soit la pochette en elle- même se détache de la paroi du moule (si les conditions d'injection sont trop sévères), soit tout tient en place; mais il n'est pas envisageable que seule l'étiquette puisse se détacher de son support (ce qui pourrait éventuellement arriver dans WO 98/42488 si l'adhésion prévue entre l'étiquette et sa plaque support venaient à se dégrader lors de l'injection). En alternative à l'injection, on peut envisager notamment une extrusion soufflage, ou encore un thermoformage typiquement dénommé "twin sheet". Revendications 1. Procédé pour intégrer une étiquette électronique (1) comprenant une puce électronique (3) dans une paroi d'une pièce au moins en partie en matière plastique (47), ledit procédé comprenant une étape de conditionnement de l'étiquette suivie d'une étape d'inclusion de l'étiquette conditionnée dans la paroi de la pièce, caractérisé en ce que pendant l'étape de conditionnement, on crée une pochette (15, 25) étanche à l'air en interposant l'étiquette entre une première et une seconde parois (35, 45) de cette pochette, en chassant l'air d'entre ces parois et en fermant hermetiquement la pochette. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'inclusion de l'étiquette conditionnée comprend les étapes suivantes: placer la face extérieure de la première paroi (35) de la pochette en regard d'une paroi d'un moule (40), et maintenir la pochette ainsi placée, - puis apporter dans le moule la matière plastique (47) de la pièce à mouler et y créer une soudure entre la seconde paroi (45) de la pochette et la matière plastique apportée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce, pour conditionner une série de telles pochettes, on crée d'abord des pochettes individuelles (25) dans chacune desquelles on glisse une dite étiquette (1) et on réalise un vide partiel dans chaque pochette lors de, ou peu avant, sa fermeture étanche. 4. Pièce au moins en partie en matière plastique pouvant notamrmen- être obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce comportant une paroi (47) dans laquelle est incorporée une étiquette électronique (1) comportant une puce électronique (3) disposée sur une face d'un film (7), caractérisée en ce que: - l'étiquette (1) est disposée dans l'espace intérieur d'une pochette (25) o règne un vide d'air partiel. 5. Pièce selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'extérieurement, face à l'étiquette (1), la pièce présente un matériau multicouche. 6. Identifiant électronique conditionné comprenant une étiquette électronique comportant une puce électronique (3) caractérisé en ce que l'étiquette est à l'intérieur d'une pochette étanche (15, 25) o règne un vide d'air partiel. 7. Identifiant électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que: - la première paroi de la pochette (35) est mécaniquement plus résistante que la seconde paroi (45), - et le film (7) de l'étiquette sur lequel la puce (3) est disposée est lui-même disposé en face de cette seconde paroi (45), tandis que la puce est alors disposée en face de la première paroi (35).