Brevet FR2809986A1 — publié le 20011214

PROCEDE DE FABRICATION DE CARTES A PUCE EXTRUSION. La présente invention concerne la fabrication de cartes à puce, et plus particulièrement des cartes aptes à assurer un mode de fonctionnement contact. Ce type de carte est muni d'un micromodule comprenant une puce de circuit intégré connectée à des plages de contact affleurants la surface du corps de carte. Les cartes à puce à contact fonctionnent par une transmission électrique de données avec un lecteur. De telles cartes à puce sont destinées à réaliser diverses opérations telles que, par exemple, des opérations bancaires, des communications téléphoniques, diverses opérations d'identification, des opérations de débit ou de rechargement d'unités de compte, et toutes sortes d'opérations qui peuvent s'effectuer en insérant la carte dans un lecteur. Les cartes à puce présentent des dimensions normalisées définies par la norme usuelle ISO 7810 qui correspond à une carte de format standard de 85 mm de long, 54 mm de large et 0,76 mm d'épaisseur. La norme usuelle ISO 7816 impose également un emplacement précis des contacts affleurant la surface du corps de carte. Ces normes imposent des contraintes sévères pour la fabrication. La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une carte puce à contact obtenue selon un procédé classique de l'art antérieur. Ce procédé connu met en ceuvre une technique dite de lamination qui consiste à disposer un empilement de feuilles thermoplastiques (par exemple entre 2 et 4 feuilles) entre les plateaux d'une presse. Selon les modes de mise en #uvre, ces feuilles 101, 102, 103 peuvent être préalablement imprimées, et avoir des épaisseurs variables. La lamination consiste ensuite élever la température tout en pressant ces feuilles 101, 102, 103 de manière à réaliser une plaque de 0,76 mm d'épaisseur dans laquelle il est alors possible de découper des corps de carte 100 au format ISO (ou tout autre format approprié). Le corps de carte 100 doit ensuite être usiné de manière à former une cavité 130 apte à accueillir un micromodule électronique 30. Cette cavité 130 peut être réalisee par fraisage par exemple. Le micromodule 30 est généralement constitué d'un support 25 portant des motifs métalliques définissant des plages de contact 35 pour une liaison électrique avec lecteur de carte, une puce de circuit intégré 10 étant reportée sur ce support 25 et connectée aux plages de contact 35. La puce 10 et ses connections (généralement des fils de soudure en or) sont généralement protégés dans une goutte de résine 20. Le micromodule 30 est ensuite fixé dans la cavité 130 par collage 40 par exemple. Ce procédé de fabrication classique présente des inconvénients. D'une part, le nombre d'étapes est important, et d'autre part, il ne peut être réalisé en continu. Une autre technique classique de l'art antérieur consiste à réaliser le corps de carte par une technique d'injection qui permet de supprimer les étapes d'usinage de la cavité et de découpe des corps de carte, le moule d'injection présentant les dimensions du corps de carte. La cavité est réalisée directement dans le moule d'injection (et non par usinage) par pression d'un pion qui s'enfonce dans la matière injectée. Ce procédé présente cependant plusieurs inconvénients. D'une part, la cavité doit etre très précisément réalisée à un moment précis du procédé, ce qui complique sa mise en ceuvre. D'autre part, la geométrie de la cavité est limitée à ce 'il est possible de faire dans le moule, ainsi que le choix des matériaux thermoplastiques utilisables (essentiellement l'Acrylonytrile Butadiène Styrène (ABS). outre, la matière injectée subit de grosses contraintes dans l'opération d'injection, ce qui dégrade les propriétés mecaniques du corps de carte obtenu par un tel procédé. Un but de la présente invention consiste ' résoudre inconvénients de l'art antérieur, et en particulier de proposer un procédé de fabrication de cartes à puce à contact qui satisfasse les objectifs d'automatisation de fabrication et de production en grande série à cadence élevée. A cet effet, la présente invention propose un procédé de fabrication en continu qui consiste à réaliser les corps de carte par extrusion matière thermoplastique, et à réaliser l'ensemble des étapes de fabrication des cartes à puce à contact sur une même ligne. La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication en continu de cartes à puce à contact, lesdites cartes comportant chacune un corps de carte et un micromodule électronique comprenant une puce de circuit intégré reliée à des plages de contact affleurant la surface du corps de carte, caractérisé en ce qu'il comporte étapes suivantes - extrusion d'au moins une bande, - découpe en ligne de ladite bande format des corps de carte. Selon un premier mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de report ligne de micromodules électroniques par pression dans la bande extrudee. Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de thermoformage en ligne de cavités dans la bande extrudée, les micromodules électroniques étant reportés dans lesdites cavités. Selon une caractéristique de l'invention, la bande extrudee est une matière thermoplastique ou thermodurcissable. Selon les variantes de réalisation, matière de la bande extrudée est choisie parmi du Polyéthylène- téraphtalate (PET), du Polychlorure de vinyle (PVC), de l'Acrylonitryle Butadiène Styrène ), du Polystyrène, du Polyamide, du Polyéthylène, du Polypropylène, le Polycarbonate. Selon une autre variante, la matière de la bande extrudee est un polyester. Selon une caractéristique, l'étape de thermoformage en ligne des cavités et/ou de report en ligne des micromodules est réalisée par un outil constitué d'un rouleau et/ou d'un presseur se déplaçant à la même vitesse et selon le même axe la bande extrudee. Selon une variante, l'outil de thermoformage des cavités et/ou de report des micromodules maintenu à une température inférieure à la température du verso de la bande extrudée de manière à figer la matière de la bande extrudée autours des cavités et/ou des micromodules. Selon une autre variante, l'outil de thermoformage des cavités et/ou de report des micromodules est maintenu à une température supérieure à la température du verso de la bande extrudée de manière à ramollir matière de la bande extrudée autours des cavités et/ou micromodules. Selon une caractéristique, le report micromodules électroniques est réalisé par accroche chimique et/ou mécanique dans la matière de la bande extrudée. Selon un troisième mode de réalisation, l'étape extrusion consiste à réaliser l'extrusion d'au moins trois bandes et à assembler en ligne lesdites bandes manière à former une bande unique découpée au format corps de carte. Selon une mise en ceuvre du troisième mode réalisation, l'assemblage des trois bandes extrudées est réalisé par collage chimique et/ou mécanique. Selon autre une mise en #uvre du troisième mode réalisation, l'assemblage des trois bandes extrudées est réalisé par calandrage. Selon une caractéristique du troisième mode réalisation, au moins deux des trois bandes extrudées comportent des découpes destinées à accueillir les micromodules électroniques après assemblage desdites bandes en une bande unique. Selon une autre caractéristique du troisième mode réalisation, une antenne est réalisée sur une des trois bandes extrudées. Selon une caractéristique, des impressions sont realisées sur au moins une des bandes extrudées. Selon une autre caractéristique, des éléments sécuritaires sont disposés sur au moins une des bandes extrudées. Selon une caractéristique, le procédé selon l'invention comporte en outre au moins une étape de calandrage en ligne de la bande extrudée avant découpe au format des corps de carte. Selon une autre caractéristique, un repère découpe est réalisé dans la bande extrudée lors de 'étape en ligne de thermoformage des cavités et/ou de report des micromodules. Selon une autre caractéristique, le procédé comporte en outre une étape de recyclage des chutes de découpe de la bande extrudée. La présente invention concerne également une carte a puce contact comportant un corps de carte et un micromodule électronique comprenant une puce de circuit intégré reliée à des plages de contact affleurant la surface du corps de carte, caractérisé en ce que corps de carte est composé d'un matériau thermoplastique extrudé. Selon une caractéristique, le corps de carte composé d'une pluralité de couches de matériaux thermoplastiques extrudés. Selon une autre caractéristique, le micromodule électronique est fixé dans le corps de carte directement dans la matière dudit corps de carte. Le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre la fabrication en continu de cartes à puce, en réalisant les étapes essentielles sur une même ligne. L'invention exploite avantageusement les propriétés de la matière thermoplastique extrudée pour réaliser des cavités et/ou reporter des micromodules, puis découper les cartes au format voulu. Les étapes classiques d'usinage de la cavité et de collage du micromodule sont supprimées dans leur état actuel, ce qui représente un important gain de temps et coût de fabrication. procédé selon l'invention permet ainsi la production en grande série et à forte cadence cartes à puce, tout en limitant les coûts de fabrication. outre, le procédé selon l'invention permet un grand choix de matériaux pour constituer le corps de carte. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles - la figure 1, déjà décrites, est une vue en coupe d'une carte à puce à contact réalisée selon un procédé de fabrication l'art antérieur; - la figure 2 illustre schématiquement les étapes de fabrication d'une carte a puce à contact selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3, illustre schématiquement l'étape de report selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2; la figure 4 illustre schématiquement les étapes de fabrication d'une carte à puce à contact selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - les figures 5A et 5B illustrent schématiquement deux modes de réalisation possibles de l'étape de thermoformage selon le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 4; - la figure 6, illustre schématiquement les étapes de fabrication d'une carte à puce à contact selon un troisième mode réalisation de l'invention; - la figure 7 illustre schématiquement l'étape d'assemblage selon le troisième mode réalisation illustré sur la figure 6; Le procédé selon l'invention va être décrit dans un premier temps en référence au schéma de la figure 2 qui illustre les étapes essentielles du procédé de fabrication selon un premier mode de réalisation. Une première étape consiste à réaliser l'extrusion une bande 50. Selon l'invention, une matière thermoplastique est poussée à chaud à travers une filière d'extrusion qui définit la géométrie du profile a section droite constante, ledit profilé étant refroidi pour obtenir une forme de bande 50 dont l'épaisseur et l'aspect sont parfaitement contrôlées manière connue en soi. En l'espèce, la bande extrudée 50 présente une épaisseur de 800pm. La matière utilisée pour extruder cette bande peut être choisie parmi plusieurs thermoplastiques et/ou thermodurcissables connus, tels que par exemple le Polyéthylène Téréphtalate (PET), le Polychlorure Vinyle (PVC), l'Acrylonitryle Butadiène Styrène (ABS), le Polystyrène, le Polyamide, le Polyéthylène, le Polypropylène, le Polycarbonate, ou des membres de la famille des polyesters, biodégradables ou non. Ce choix n'est limité que par la compatibilité du matériau avec les procédés d'extrusion, d'encartage et les caractéristiques mécaniques de la carte finie. La matière thermoplastique se presente, en entrée d'extrudeuse, sous forme de granulés dont le coût est faible et la gestion facile. Une étape facultative de calandrage peut être menée en sortie d'extrusion de la bande de manière à gommer les effets de fluage de la matiere extrudée. Eventuellement, une étape, non illustrée, d'impression de la bande extrudée 50 peut être réalisée en ligne, cette impression pouvant avoir pour objet des éléments sécuritaires et/ou décoratifs. Une telle impression peut être réalisée par jet d'encre par exemple. Selon le premier mode de réalisation, une étape de report de micromodules électroniques 30 directement dans la bande extrudée 50 est réalisee en ligne, sans rupture de la bande 50, au moyen d'un outil adapté, tel qu'un rouleau presseur 300. La figure 3 illustre en détail cette étape de report. L'étape de report des micromodules 30 exploite les proprietés adhésives et de ramollissement de la matière utilisée pour extruder la bande 50. L'outil de report 300 comporte des éléments presseurs 310 qui cherchent les micromodules 30 dans une bobine parallèle 350 à la ligne la bande 50 pour les enfoncer à intervalles réguliers dans la matière encore molle de la bande extrudée 50. Les micromodules 30 sont ainsi fixés dans la bande extrudée 50 par accroche chimique (collage) et/ou mécanique (diffusion de matière). Selon une particularité avantageuse, l'outil de report 300 est maintenu à une température inférieure à celle d'un autre rouleau 320 situé sur le verso de la bande 50. Cette différence de température permet de figer la matière aux abords des micromodules 30 en déportant les déformations liees au fluage de la matière plutôt vers le verso de la bande 50. Selon une variante, la différence de température est inversée, l'outil de report 300 étant maintenu à une température supérieure à celle du rouleau sur le verso de la bande 50 de manière à ramollir la matière aux abords du microcircuit 30. Selon une autre particularité, des repères de découpe 80 peuvent être réalisés dans la bande extrudée 50 de manière à faciliter l'étape ultérieure de découpe des corps de carte 100 dans ladite bande 50. Une étape de calandrage en ligne, totale ou partiel, est alors réalisée afin de gommer les effets de fluage de la matière liés à l'insertion des micromodules 30 dans la bande extrudée 50. L'outil de calandrage peut être évidé en certains endroits pour éviter de presser les micromodules 30. La disposition, l'ordre et le nombre de rouleaux de calandrage peut également varier selon les mises en #uvre du procédé. Une étape de découpe en ligne peut ensuite être réalisée, les corps de cartes 100 étant directement découpées dans la bande extrudée 50. Selon les variantes de mise en ceuvre, la bande extrudée 50 peut porter sur sa largeur entre 2 et 4 corps de carte 100. La découpe peut être réalisée selon une quelconque technique classique telle que la découpe au laser ou par jet d'eau, par exemple ou la découpe au moyen de poinçons, matrices, lames ou autres. Cette découpe doit être précise car l'emplacement du microcircuit 30 est précisément défini par les normes ISO. Cette précision peut être obtenue par Vision Assistée par ordinateur et/ou par les repères 80 marqués dans la bande 50. Suite à cette étape de découpe, qui termine la ligne de fabrication en continue, des étapes de mises en boîtes des cartes découpées et de récupération des chutes 70 de découpe peuvent être réalisées. La récupération des chutes 70 est possible de par la nature du procédé d'extrusion qui autorise un tel recyclage. L'étape de récupération des chutes 70 et de recyclage peut éventuellement être réalisée en ligne avec l'extrusion de la bande 50. Le procédé selon l'invention va maintenant être decrit en référence au schéma 4 qui illustre un deuxième mode de réalisation. Ce deuxième mode de réalisation reprend la plupart étapes du premier mode de réalisation, à l'exception de l'étape de report des micromodules 30 directement dans la bande extrudée 50. Selon ce deuxième mode de réalisation, cette étape de report est remplacée par une étape en ligne de thermoformage de cavités 130 dans la bande extrudée 50 au moyen d'un outil adapté, tel qu'un rouleau ou un presseur. Les figures 5A et 5B illustrent deux mises en aeuvre possibles de cette étape de thermoformage. La réalisation des cavités 130 exploite les propriétés de ramollissement de la matière utilisée pour extruder la bande 50. Un matriçage est ainsi possible au moyen de rouleaux 200, 220 situés de part et d'autre de la bande extrudée 50 dont un 200 est muni poinçons 210 qui pénètrent à intervalles réguliers dans la matière encore molle de la bande extrudée 50. On peut également réaliser ces cavités 130 à l'aide un outil presseur 230 muni de poinçons 2 et couplé à un rouleau 220 sur le verso de la bande extrudée 50. Cet outil presseur 230 se déplace à la même vitesse et selon le même axe que la bande extrudée 50 présente l'avantage de permettre la réalisation de cavités 130 à parois verticales dans la bande extrudée 50. Selon une particularité avantageuse, l'outil de thermoformage 200 ou 230 est maintenu à une température inférieure celle du rouleau 220 situé sur le verso de la bande 50. Cette différence de température permet de figer la matière aux abords des cavités 130 en déportant les déformations liées au fluage de la matière plutôt vers le verso de la bande 50. Ces cavités 130 sont alors aptes à recevoir des micromodules électroniques 30, soit par un report en ligne comme décrit en référence au premier mode de réalisation, soit après découpe des corps de carte 100 dans la bande extrudée 50 selon des techniques d'encartage classiques. Le procédé selon l'invention va maintenant être décrit en référence aux schémas 6 et 7 qui illustrent un troisième mode de réalisation. Selon ce mode de réalisation, l'étape d'extrusion de la bande 50 consiste à réaliser l'extrusion d'au moins trois bandes 51, 52, 53 et à les assembler en ligne de manière à former une bande unique 50 qui sera découpée au format des corps de carte 100. L'épaisseur de chaque bande 51, 52, 53 peut varier, par exemple, entre 100um et 600um pour obtenir une bande unique assemblée de 800um d'épaisseur. Selon les variantes de mise en #uvre de ce troisième mode de réalisation, l'assemblage des trois bandes extrudées 51, 52, 53 est réalisé par collage ou par calandrage par exemple. Ce mode de réalisation permet avantageusement d'utiliser trois matériaux différents pour chaque bande extrudée 51, 52, 53, ces matériaux étant compatibles, afin d'affiner les propriétés de tenue mécanique du corps de carte 100 obtenus par la découpe d'une telle bande 50. En outre, des impressions d'éléments sécuritaires et/ou décoratifs peuvent être réalisés indépendamment sur 1' ou l'autre bande extrudée 51, 52, 53. Par exemple la bande supérieure 51 peut être transparente et la bande intermédiaire 52 peut comporter un code barre imprimé, la bande inférieure 53 comportant une impression décorative sur le verso. I1 peut également être envisagé de réaliser une antenne la bande intermédiaire, par exemple par sérigraphie d'une bobine de manière à réaliser des cartes dites à fonctionnement mixte. Selon particularité de ce troisième mode de réalisation, au moins deux 51, 52 des trois bandes extrudées comportent des découpes 61, 62 destinées à accueillir les micromodules électroniques 30 après assemblage desdites bandes 51, 52, 53 en une bande unique . On évite ainsi l'étape de thermoformage des cavités 130. Les micromodules 30 peuvent être reportés en ligne par un outil adapté en utilisant les propriétés adhésives de la bande extrudée assemblée 50 pour une accroche chimique et/ou mécanique, ou selon une technique classique d'encartage après découpe des corps de carte 100. Selon un mode de réalisation, les micromodules 30 peuvent être reportés en ligne sur une bande extrudée intermédiaire 52 afin d'assurer une accroche supplémentaire mécanique par recouvrement partielle de la bande extrudée supérieure 51. Les autres étapes du procédé restent identiques à celles décrites en référence au deux premiers modes de réalisation. Le procédé selon l'invention permet de fabriquer en série et à grande cadence des cartes à puce à contact comportant un corps de carte 100 composé d'un matériau thermoplastique extrudé. Selon le troisième mode de réalisation, le corps 100 de la carte peut éventuellement être composé d'une pluralité de couches de matériaux thermoplastiques extrudés. Selon une particularité de l'invention, le micromodule électronique est fixé dans le corps de carte 100 directement dans la matière extrudée dudit corps de carte 100, c'est à dire sans adjonction de colle nécessaire aux techniques classiques d'encartage. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication en continu de cartes à puce à contact, lesdites cartes comportant chacune un corps de carte (100) et un micromodule électronique (30) comprenant une puce de circuit intégré (10) reliée à des plages de contact (35) affleurant la surface du corps de carte (100), caractérisé en ce qu'il comporte étapes suivantes - extrusion d'au moins une bande (50), - découpe en ligne de ladite bande (50) au format corps de carte (100). 2. Procédé de fabrication selon revendication caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de report en ligne de micromodules électroniques (30) pression dans la bande extrudée (50 . 3. Procédé de fabrication selon revendication caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de thermoformage en ligne de cavités (130) dans la bande extrudée (50), les micromodules électroniques étant reportés dans lesdites cavites (130). 4. Procédé de fabrication selon une quelconque revendications précédentes, caracterisé en ce que bande extrudée (50) est une matière thermoplastique. 5. Procédé de fabrication selon 1 une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande extrudée (50) est une matière thermodurcissable. 6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de la bande extrudée (50) est choisie parmi du Polyéthylène-téraphtalate (PET), du Polychlorure de vinyle (PVC), de l'Acrylonitryle Butadiène Styrène (ABS), du Polystyrène, du Polyamide, du Polyéthylène, du Polypropylène, le Polycarbonate. 7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de la bande extrudée (50) est un polyester. 8. Procédé de fabrication selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'étape de thermoformage en ligne des cavités (130) et/ou de report en ligne des micromodules (30) est réalisée par un outil constitué d'un rouleau et/ou d'un presseur se déplaçant à la même vitesse et selon le même axe que la bande extrudée (50). 9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil de thermoformage des cavités (130) et/ou de report des micromodules (30) est maintenu à une température inférieure de la température du verso de la bande extrudée (50) de manière à figer la matière de la bande extrudée (50) autour des cavités (130) et/ou des micromodules (30). 10. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil de thermoformage des cavités (130) et/ou de report des micromodules (30) est maintenu à une température supérieure de la température du verso de la bande extrudée (50) de manière à ramollir la matière de la bande extrudée (50) autour des cavités (130) et/ou des micromodules (30). . Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que le report des micromodules électroniques (30) est réalise par accroche chimique et/ou mécanique dans la matière de la bande extrudée (50). Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'extrusion consiste à réaliser l'extrusion d'au moins trois bandes (51, 52, 53) et à assembler en ligne lesdites bandes (51, 52, 53) de maniere à former une bande unique (50) découpée au format des corps de carte 00). 13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'assemblage des trois bandes extrudees (51, 52, 53) est réalisé par collage chimique et/ou mécanique. 1 . Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'assemblage des trois bandes extrudées (51, 52, 53) est réalisé par calandrage. 15. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'au moins deux (51, 52) des trois bandes extrudées comportent des découpes (61, 62) destinées à accueillir les micromodules électroniques (30) après assemblage desdites bandes (51, 52, 53) en une bande unique (50). 16. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'une antenne est réalisée sur une des trois bandes extrudées 17. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des impressions sont réalisées sur au moins une des bandes extrudées (50, 51, 52, 53). 18. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des eléments sécuritaires sont disposés sur moins une trois bandes extrudées (50, 51, 52, 53) 19. Procédé de fabrication selon l' quelconque revendications précédentes, caractérisé ce qu'il comporte en outre au moins une étape de calandrage en ligne de la bande extrudée (50) avant sa découpe au format des corps de carte (100). 20. Procédé de fabrication selon quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que des reperes de découpe (80) sont réalisés dans la bande extrudée (50) lors de l'étape en ligne de thermoformage cavités (130) et/ou de report des micromodules 21. Procédé de fabrication selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de recyclage des chutes de découpe (70) de la bande extrudée (50). 22 Carte à puce à contact comportant un corps de carte (100) et un micromodule électronique (30) comprenant une puce de circuit intégré (10) reliee à des plages de contact (35) affleurant la surface du corps carte (100), caractérisé en ce que le corps de carte (100) est composé d'un matériau thermoplastique extrudé. 23. Carte à puce à contact selon la revendication 22, caractérisé en ce que le corps de carte (100) est composé d'une pluralité de couches de matériaux thermoplastiques extrudés. 24 Carte à puce à contact selon l'une des revendications 22 à 23, caractérisé en ce le micromodule électronique (30) est fixé dans le corps de carte (l00) directement dans la matière extrudée dudit corps carte (100).