Brevet FR2844621A1 — publié le 20040319

La présente invention concerne les procédés de fabrication des cartes à puce hybride contact - sans contact, et en particulier un procédé de fabrication d'une carte à puce sans contact ou hybride contact - sans contact à planéité renforcée. La carte à puce sans contact est un système de plus en plus utilisé dans différents secteurs. Ainsi, dans le secteur des transports, elle a été développée comme moyen de paiement. C'est le cas également du porte-monnaie électronique. De 10 nombreuses sociétés ont également développé des moyens d'identification de leur personnel par cartes à puce sans contact. L'échange d'informations entre une carte hybride contact - sans contact ou une carte sans contact et le dispositif de 15 lecture associé s'effectue par couplage électromagnétique à distance entre une antenne logée dans la carte sans contact et une deuxième antenne située dans le lecteur ou directement par contact avec le lecteur. Pour élaborer, stocker et traiter les informations, la carte est munie d'un module électronique, qui 20 est relié à l'antenne. L'antenne se trouve sur un support situé entre deux corps de cartes dont les faces externes sont imprimées du graphisme lié à l'utilisation ultérieure de la carte. Le support d'antenne est un support diélectrique en matière plastique ou un support en matière fibreuse telle que 25 du papier. Le procédé de fabrication d'une carte hybride contact - sans contact comprend en outre trois grandes étapes - réalisation de l'antenne sur un support plastique par gravure chimique du cuivre ou de l'aluminium ou sur un support 30 papier par sérigraphie, - lamination sous pression à chaud des couches plastiques inférieure et supérieure du corps de carte dont les faces externes sont préalablement imprimées sur le support de l'antenne, - mise en place et connexion d'un module électronique. Dans le cas du procédé de fabrication utilisant un support d'antenne en matière fibreuse et une antenne sérigraphiée sur le support d'antenne, les corps de cartes sont constitués de deux ou trois couches de matière plastique dont les deux couches principales sont de point Vicat différent (température à partir de laquelle le PVC passe d'un 5 état rigide à un état caoutchouteux). En effet, la couche externe en PVC rigide a un point Vicat supérieur à celui de la couche interne. La couche interne, de point Vicat inférieur à celui de la couche externe est en contact avec le support de l'antenne. L'étape de lamination consiste à empiler les différentes couches de PVC constituant les corps de carte et le support d'antenne. Ce sandwich est ensuite placé dans une presse à laminer. Le sandwich subit alors un traitement thermique à une température de l'ordre de 150 OC. En même temps, le sandwich 15 subit un pressage afin de souder les différentes couches. Sous l'action combinée de la chaleur et de la pression, la couche externe de PVC se ramollit, alors que la couche interne constituée d'un PVC de point Vicat plus bas se fluidifie. Le PVC ainsi fluidifié de la couche interne du corps de carte qui 20 vient au contact de l'antenne emprisonne l'encre sérigraphiée de l'antenne dans la masse et le PVC fluidifié des deux couches internes des deux corps de carte rentrent en contact par des découpes de cavité réalisées préalablement dans le support d'antenne. Le procédé ci-dessus a malheureusement un inconvénient d'ordre esthétique sur le rendu final de la carte. En effet, lors de la fluidification de la couche interne des corps de carte, la couche externe se ramollit et épouse en se déformant de manière atténuée par rapport à la déformation subie par la 30 couche interne de PVC, les reliefs du support d'antenne dus à l'épaisseur de l'antenne et des découpes de cavités. Ainsi, la carte obtenue après lamination n'est pas parfaitement plane, elle comporte des reliefs. Certes, ces reliefs de l'ordre du micron ne sont pas visibles à l'oeil nu 35 mais ils apparaissent lorsque la face externe de la couche externe du corps de carte est imprimée par des changements de ton dans la teinte du graphisme imprimé. En effet, dans le cas de corps de carte imprimés, lors de l'étape de lamination des corps de carte sur le support d'antenne, la surépaisseur due à l'antenne entraîne un écartement des points d'impression impliquant un éclaircissement de la teinte, de même que les 5 découpes du support d'antenne dans lesquelles le PVC des couches internes des corps de carte vient fluer entraînent un resserrement des points d'impression impliquant un obscurcissement de la teinte. L'aspect extérieur de la carte est dégradé. Cet inconvénient existe aussi dans le procédé de fabrication des cartes sans contact utilisant un support d'antenne en matière plastique sur lequel l'antenne est réalisée par gravure chimique. En effet, dans un tel procédé, après lamination, l'empreinte des pistes de cuivre est visible 15 sur les corps de carte imprimés de même que la non planéité de la carte, même à l'échelle du micron, apparaît à l'oeil de l'utilisateur par déformations du graphisme. Sans conséquence pour le bon fonctionnement de la carte, ce défaut d'aspect de la carte finale peut être mis en avant 20 par les utilisateurs très sensibles aux critères esthétiques. Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient majeur en réalisant un procédé de fabrication inventif permettant d'obtenir un support d'antenne de cartes à puce 25 sans contact ou hybrides contact - sans contact parfaitement plan. L'invention concerne donc un procédé de fabrication d'une carte à puce sans contact ou d'une carte à puce hybride contact - sans contact comportant un support d'antenne, deux 30 corps de carte de part et d'autre du support d'antenne et un module électronique muni d'une puce reliée à l'antenne. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une première étape de lamination consistant à souder de chaque côté du support d'antenne deux feuilles de 35 thermoplastique homogènes par pressage à une température suffisante pour que la matière composant les feuilles se ramollisse et flue totalement de manière à faire disparaître toutes différences d'épaisseur du support d'antenne et à former un support d'antenne plastifié à faces planes, et une seconde étape de lamination réalisée après un temps correspondant au temps nécessaire pour que les feuilles de 5 thermoplastique soient solidifiées, la deuxième étape consistant à souder sur les faces plastifiées et planes du support d'antenne d'épaisseur constante plastifié par les feuilles de thermoplastiques deux couches en matière plastique, constituant les corps de carte, par pressage à 10 chaud. Les buts, objets et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins joints dans lesquels: La figure 1 représente le support d'antenne d'une carte à puce hybride contact - sans contact, La figure 2 représente le support d'antenne d'une carte à puce sans contact, La figure 3 représente une coupe du support d'antenne 20 représentée sur la figure 2, selon l'axe A-A de la figure 2, La figure 4 représente en coupe le support d'antenne plastifié d'une carte à puce sans contact, La figure 5 représente en coupe une carte à puce sans contact selon l'invention. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le support d'antenne est en matière fibreuse telle que du papier et a une épaisseur d'environ 90 gm. La fabrication de la carte à puce selon l'invention consiste tout d'abord à réaliser l'antenne sur son support. L'antenne est constituée de deux 30 spires 12 et 14 d'encre conductrice polymère sérigraphiée, chargée en éléments conducteurs tels que l'argent, le cuivre ou le carbone. Chaque spire a une de ses extrémités reliée à un des plots de connexion de l'antenne également sérigraphies, la spire 12 étant reliée au plot 16 et la spire 14 au plot 18. 35 Les spires sont reliées entre elles par un pont électrique appelé plus communément cross-over (non représenté sur la figure). Une bande isolante 20 d'encre diélectrique est sérigraphiée entre le cross-over et la spire 12. Le module électronique contenant la puce est inséré dans la carte à la dernière étape de fabrication de la carte hybride contact sans contact. Le dessin de l'antenne est inversé par rapport 5 au dessin normal d'une antenne pour carte à puce au format ISO. Cette configuration particulière permet d'obtenir une carte à puce hybride contact - sans contact avec une cavité pour loger le module, fraisée dans le corps de carte qui est opposé à la face du support portant la sérigraphie, c'est à 10 dire dans le corps de carte qui est en contact avec la face du support ne portant pas la sérigraphie conformément à la description détaillée du procédé de fabrication d'une carte à puce hybride contact - sans contact du brevet FR 2 801 707. Ainsi, lorsque le support est renversé (plots de 15 connexion à gauche), on constate que les plots de connexion 16 et 18 du module se retrouvent à l'emplacement normalisé pour les cartes au format ISO. Le support d'antenne en papier peut comporter des découpes ou des cavités non montrées sur la figure. En effet selon le procédé de fabrication décrit dans 20 le brevet énoncé ci-dessus, les coins du support d'antenne 10 sont découpées. Lorsque l'invention est appliquée à une carte à puce sans contact, le support d'antenne 30 se présente de la façon illustrée sur la figure 2 et dans ce cas, le dessin de 25 l'antenne n'est pas inversé. Comme précédemment, une antenne constituée de deux spires 32 et 34 d'encre sérigraphiée est réalisée sur le support 30. Contrairement aux cartes à puce hybride contact - sans contact, les cartes à puce sans contact ne possèdent pas un module électronique dont une face est 30 visible à la surface de la carte mais un module électronique ou une puce 40 noyé dans la carte. Le module électronique ou puce 40 est fixé sur le support d'antenne 30 et est directement connecté aux plots de connexion 16 et 18 de l'antenne grâce à une couche de colle conductrice permettant 35 de réaliser les contacts ohmiques. Le module électronique ou puce 40 peut également être placé dans un évidement du support 30 comme illustré sur les figures suivantes. Les plots de connexion de la puce (non montrés) sont alors en contact avec les plots de connexion de l'antenne 16 et 18. La connexion ohmique peut se faire avec une colle conductrice ou sans colle par le simple contact. Le support d'antenne 30 peut 5 comporter également deux évidements 42 et 44 qui sont élaborés de préférence après la sérigraphie de l'antenne. Ces deux évidements servent à renforcer la tenue mécanique du module électronique ou puce 40 conformément à la description détaillée de la demande de brevet n 0202161. Le support d'antenne 10 d'une carte à puce hybride contact - sans contact peut également comporter des évidements de part et d'autre du futur emplacement du module électronique. Ainsi les supports d'antenne 10 et 30 comme décrits précédemment dans les figures 1 et 2 appliqués 15 respectivement au cas d'une carte à puce hybride contact sans contact et d'une carte à puce sans contact ont sensiblement la même structure. Ils possèdent tous les deux des découpes ou/et des cavités et des reliefs dus à l'antenne constituée de spires d'encre sérigraphiée. De ce fait, les 20 deux surfaces du support d'antenne 10 ou 30 ne sont pas planes et plus particulièrement la face sur laquelle est sérigraphiée l'antenne. De plus, le support d'antenne d'une carte à puce uniquement sans contact comporte un relief important d au module électronique ou puce 40 comme illustré sur la figure 3 25 qui représente une coupe du support d'antenne 30 d'une carte à puce sans contact selon l'axe A-A de la figure 2. Il est important de préciser qu'une antenne constituée de spires métalliques sur un support en plastique tel que du polyester ou du polyamide ou sur un support en verre époxy est 30 également en relief par rapport à son support. L'invention s'applique donc à tout type de support d'antenne et en particulier aux supports dont l'antenne apparaît en relief, selon d'autres modes de réalisation de l'invention non décrits ici. Le support d'antenne doit être constitué d'un matériau 35 dont les dimensions restent stables quelle que soit la température et notamment un matériau supportant sans déformations ni altérations des températures de l'ordre de 1800C. L'étape suivante consiste à laminer deux couches ou feuilles de thermoplastique sur le support d'antenne d'une 5 carte à puce hybride contact - sans contact ou d'une carte à puce sans contact. Cette étape constitue la première phase de lamination des différentes couches constitutives de la carte et est illustré en coupe sur la figure 4 pour une carte à puce sans contact. Cette première étape de lamination consiste à 10 souder par pressage à chaud de chaque côté du support d'antenne 30 deux feuilles de thermoplastique homogènes 52 et 54 d'épaisseur 100 gm. La température et la pression atteintes sont respectivement de l'ordre de 1800C et 250 bars. Lors de cette première étape de lamination, la température doit être 15 suffisante pour que la matière composant les feuilles 52 et 54 se ramollisse et flue totalement de manière à remplir les évidements 42 et 44 et les éventuelles autres découpes effectuées dans le support 30 et à emprisonner les reliefs du support d'antenne tels que ceux dus aux spires 32 et 34 de 20 l'antenne et au module électronique ou puce 40. Ainsi, les reliefs du support d'antenne 30 sont emprisonnés dans la masse du thermoplastique formant ainsi un support d'antenne plastifié 50 d'épaisseur égale à environ 220 gm. Les éventuelles découpes effectuées préalablement sur le support 25 d'antenne permettent en outre la soudure des deux feuilles de thermoplastique 52 et 54 entre elles. Les feuilles de thermoplastique 52 et 54 sont préalablement à la dimension de la carte à puce finale avant cette première étape de lamination. Mais le support d'antenne plastifié peut être 30 découpé aux dimensions de la carte après la première étape de lamination sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Le support d'antenne plastifié 50 ainsi formé fait disparaître toutes différences d'épaisseur du support d'antenne d'origine 30. Le thermoplastique utilisé est préférentiellement du 35 polychlorure de vinyle (PVC), mais peut être aussi du polyester (PET, PETG), du polypropylène (PP), du polycarbonate (PC) ou de l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). La deuxième phase de lamination des différentes couches constitutives de la carte consiste à laminer deux corps de carte de chaque côté du support d'antenne plastifié 50 en référence à la figure 5. Cette seconde étape, réalisée après 5 un certain temps correspondant au temps nécessaire pour que les feuilles de thermoplastiques 52 et 54 soient solidifiées, consiste à venir souder deux couches 62 et 64 de thermoplastique, d'épaisseur égale d'environ 260 Mm, constituant les corps de carte sur les faces plastifiées et 10 planes du support 50, par pressage à chaud. Les deux corps de carte 62 et 64 ont été préalablement imprimés, sur leur face tournée vers le support 50, du graphisme personnalisé 70 de la carte. Le support d'antenne plastifié 50 étant d'épaisseur constante, cette étape s'apparente davantage à un collage qu'à 15 un soudage. De ce fait, la pression et la température nécessaires dans cette phase sont bien inférieures à celles utilisées dans un procédé traditionnel. Les températures et pressions nécessaires pour cette étape de lamination ne sont plus que de l'ordre respectivement de 1200C et 150 bars. De 20 plus, la durée des cycles de mise en pression et en température est également diminuée. Dans le cas d'une carte à puce sans contact comme représenté sur les figures 3, 4 et 5, cette étape constitue la dernière étape de fabrication de la carte. Par contre, dans le 25 cas d'une carte hybride contact - sans contact la dernière étape consiste à fraiser une cavité qui reçoit le module constitué de la puce et du circuit double face. Le fraisage permet également de dégager les plots de connexion de l'antenne avec le module. Afin de ne pas endommager 30 l'impression sérigraphique de l'antenne, le fraisage est réalisé dans le corps de carte qui est opposé à la face du support d'antenne portant l'impression sérigraphique, c'est à dire dans le corps de carte qui est en contact avec la face du support ne portant pas la sérigraphie de l'antenne. Ainsi, 35 lors du fraisage, le support d'antenne est fraisé avant l'encre. De plus, celle-ci étant prise en masse dans le PVC de la couche interne du corps de carte, elle ne subit aucun dommage tel que des fissures ou dilacérations. Dans le cas de cartes à puce au format ISO pour lesquelles l'emplacement de la puce sur la carte est normalisé, l'impression sérigraphique inversée de l'antenne sur le support et le fraisage de la 5 cavité dans le corps de carte qui est en contact avec la face du support ne portant pas la sérigraphie, permettent d'installer le module à l'emplacement normalisé, tout en préservant l'intégrité de l'antenne sérigraphiée. L'installation du module se fait par collage. Deux colles 10 différentes sont utilisées. La première colle est une colle conductrice qui permet de connecter le module aux plots de l'antenne. Cette colle est préférentiellement une colle contenant de l'argent. La deuxième colle utilisée est une colle qui scelle le module à la carte. Selon un mode de 15 réalisation particulier, on utilise une colle cyanoacrylate. Il est également possible d'utiliser une colle " hot-melt " en film qui est placée sous le module avant son insertion dans la carte. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une carte à puce sans contact ou d'une carte à puce hybride contact - sans contact 5 comportant un support d'antenne, deux corps de carte de part et d'autre dudit support d'antenne et un module électronique muni d'une puce reliée à l'antenne caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une première étape de lamination consistant à souder de 10 chaque côté dudit support d'antenne (30) deux feuilles de thermoplastique homogènes (52 et 54) par pressage à une température suffisante pour que la matière composant les feuilles se ramollisse et flue totalement de manière à faire disparaître toutes différences d'épaisseur du support 15 d'antenne et à former un support d'antenne plastifié (50) à faces planes, et une seconde étape de lamination réalisée après un temps correspondant au temps nécessaire pour que lesdites feuilles de thermoplastique (52 et 54) soient solidifiées, ladite 20 deuxième étape consistant à souder sur les faces plastifiées et planes dudit support d'antenne (50) d'épaisseur constante plastifié par lesdites feuilles de thermoplastiques deux couches en matière plastique (62 et 64), constituant les corps de carte, par pressage à chaud. 2. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon la revendication 1, dans lequel ledit support d'antenne (30) est constitué d'un matériau dont les dimensions restent stables quelle que soit la température et notamment un matériau 30 supportant sans déformations ni altérations des températures de l'ordre de 1800C. 3. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon la revendication 2, dans lequel ledit support d'antenne (30) est 35 en matière fibreuse telle que du papier. 4. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon la revendication 3, dans lequel l'étape de fabrication de l'antenne consiste à sérigraphier des spires d'encre polymère conductrice sur ledit support en matière fibreuse et à faire 5 subir un traitement thermique audit support afin de cuire ladite encre. 5. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon la revendication 4 dans lequel, durant l'étape de fabrication de 10 l'antenne, des découpes de cavités sont réalisées dans le support d'antenne (30) permettant en outre la soudure des deux couches de thermoplastique (52 et 54) entre elles lors de la première étape de lamination. 6. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon la revendication 2, dans lequel ledit support d'antenne est en matière plastique telle que du polyester ou du polyamide. 7. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon la 20 revendication 2, dans lequel ledit support d'antenne est en verre époxy. 8. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel lesdits corps de carte 25 (62 et 64) laminés de chaque côté dudit support d'antenne plastifié (50) sont pré-imprimés du graphisme personnalisé (70) de la carte. 9. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon l'une 30 des revendication 1 à 8, dans lequel durant l'étape de lamination des corps de carte sur ledit support d'antenne plastifié (50), une troisième feuille en matière plastique ou une couche de vernis est ajouté sur chaque corps de carte, jouant le rôle de couverture. 10. Procédé de fabrication d'une carte à puce selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la matière plastique constituant les corps de carte est du polychlorure de vinyle (PVC), du polyester (PET, PETG), du polyprolpylène (PP), du polycarbonate (PC) ou de l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS).