Brevet FR2847364A1 — publié le 20040521

Procédé de fabrication de boîtier moulé comportant des composants contact et I ou sans contact La présente invention concerne un procédé de fabrication de boîtier moulé comportant des composants électroniques à communication à contact et / ou sans contact. L'échange d'informations entre une carte à puce électronique à contact et I ou sans contact et le terminal de lecture-écriture associé s'effectue soit par couplage électromagnétique à distance entre une antenne logée dans la carte et une antenne située dans le lecteur soit directement par des contacts de surface sur la carte en liaison avec un connecteur à contact du terminal. La carte est munie d'un module électronique, relié à l'antenne, celle-ci se trouvant incorporée sur ou dans un support diélectrique en matière plastique. Le procédé industriel de fabrication classique des cartes multi-couches i5 engendre plusieurs inconvénients. En effet, il conduit à un empilage composite de matériaux plastiques collés ou thermosoudés avec des coefficients de dilatation thermique différents. On observe alors des déformations irréversibles des cartes. De plus, les cots de fabrication des cartes par ce procédé sont souvent trop élevés pour permettre un accroissement de leur utilisation. Le but de l'invention est de proposer un procédé et un système simplifiant la fabrication des cartes ou objets contact et / ou sans contact qui ne présentent pas un ou plusieurs des inconvénients précédemment cités. Ce but est atteint par le fait que le procédé de fabrication des cartes à puce à contact et / ou sans contact, comportant au moins deux couches, de formes prédéterminées, associées pour former ladite carte, comporte les étapes suivantes: - fabrication des différentes couches constitutives de la carte; - laminage à chaud ou à froid des couches pour les lier entre elles. L'étape de fabrication consiste, pour chaque couche, à lier les formes successives constitutives des couches successives de carte les unes aux autres, par des câbles pour former des bandes continues, préalablement enroulées sur un rouleau respectif pour chaque couche (interne, externe avant et externe arrière, 18, 30, 20), permettant le positionnement et l'entraînement des couches respectives d'une carte à chaque poste de travail, le procédé possédant une étape de présentation simultanée de plusieurs couches et de centrage de ces couches pour l'assemblage par superposition des couches, puis une étape de désolidarisation de la carte assemblée du câble d'entraînement ou d'enroulement des cartes reliées par les câbles. Selon une autre particularité, le procédé de fabrication comprend une io étape de mise en oeuvre des composants, assurée par un système automatisé ou manuel de mise en place des composants. Selon une autre particularité, le procédé de fabrication comprend une étape d'encartage de micromodule, de pré collage et de connexion des composants contact et/ou sans contact. 1 5 Selon une autre particularité, le procédé de fabrication étape de positionnement et de pré collage des couches. Selon une autre particularité, le procédé de fabrication étape de laminage à chaud du micromodule. Selon une autre particularité, le procédé de fabrication étape de laminage à chaud ou à froid des couches. Selon une autre particularité, le procédé de fabrication étape de découpage de la carte. Selon une autre particularité, le procédé de fabrication étape d'impression des cartes. comprend une comprend une comprend une comprend une comprend une Un second but de la présente invention est atteint par le fait que le système de fabrication, automatisé ou manuel, des cartes à puce à contact et / ou sans contact, comportant au moins deux couches, de formes prédéterminées, associées pour former ladite carte, comporte: - des moyens de fabrication des différentes couches; - des moyens de présentation simultanée de plusieurs couches; - des moyens de centrage des couches; - des moyens de laminage à chaud ou à froid des couches pour les lier entre elles. Selon une autre particularité, les moyens de présentation simultanée des différentes couches sont des bordures en saillies des différentes couches de la carte et positionnées sur deux bords opposés de chaque couche constituant ladite carte. Selon une autre particularité, les moyens et de centrage des couches externes sur la couche interne sont des trous de centrage situés sur les 1o bordures en saillies des différentes couches de la carte. Selon une autre particularité, les moyens et de centrage de la couche interne sur les couches externes sont des pions de centrage situés sur les bordures en saillies de la couche, et venant s'emboîter dans les trous de centrage des couches externes. Selon une autre particularité, le système de fabrication comprend des moyens d'encartage du micromodule dans une des couches de la carte, et des moyens de laminage à chaud dudit micromodule, ces étapes se situant avant le laminage des couches. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des moyens de fabrication des différentes couches, permettant d'obtenir des couches ayant des cavités pour y insérer les composants électroniques. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des moyens d'impression des couches externes. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des moyens d'incrustation de l'antenne par ultrason. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des moyens de connexion des composants électroniques à communication à contact et / ou sans contact. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des moyens de transport et de positionnement calibrés pour le moulage. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des moyens de découpage de la carte. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des moyens d'embobinage des cartes. Selon une autre particularité, le système de fabrication comporte des systèmes d'inspection des différentes étapes de la fabrication par vision. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, dans lesquels: - les figures la et lb représentent respectivement une vue générale du système d'assemblage des différentes couches constituant l'objet, et une vue du système d'impression de l'objet; - les figures 2a, 2b et 2c représentent respectivement une vue de face des couches externe avant, interne et externe arrière; - les figures 3a, 3b et 3c représentent respectivement une vue en coupe des couches externe avant, interne et externe arrière, selon l'axe A-A; - les figures 4a, 4b et 4c représentent respectivement une vue en coupe des couches externe avant, interne et externe arrière, selon l'axe B-B; - les figures 5a et 5b représentent respectivement une vue de face et une vue coupe d'une variante du procédé de fabrication pour les cartes SIM. La présente invention va maintenant être décrite à l'aide des figures 1 à 4. Dans cette description est présenté à titre d'exemple le cas d'une carte constituée de trois couches, deux couches externes avant et arrière et une couche interne, mais l'invention peut s'appliquer quel que soit le nombre de couches. Le procédé de fabrication de la présente invention consiste, pour chaque couche de matériau plastique constitutives de cartes, à lier les formes successives les unes aux autres, par des câbles permettant le positionnement des couches respectives d'une carte à chaque poste de travail. Les différentes formes successives des couches (1, 2, 3) proviennent de stocks différents, par exemple en rouleaux respectifs des couches externe arrières, externe avant et interne (20, 30, 18). Une pluralité de formes successives d'une même couche sont reliées entre elles par des câbles (12) s pour constituer un rouleau de forme appartenant à une couche déterminée. La couche interne (1) est moulée avec des cavités prévues en fonction des composants électroniques utilisés pour une application. Ces cavités prévues sont les cavités de l'antenne (43), de la pile (42), du système connexion avec le micromodule (41), des fils reliant le système de connexion au micromodule (44), du micromodule (13 et 45), etc... Le principe de fabrication de l'antenne peut être celui de l'antenne incrustée par ultrason dans le plastique. La cavité du micromodule peut être étagée, c'est à dire qu'elle est composée par un logement inférieur (45), destiné à l'accueil du circuit intégré, et par un logement supérieur (13) de plus grande dimension, destiné à l'accueil du substrat ou du film supportant les plages de contact. Les couches externes arrière (2) et avant (3) sont pré imprimées avant assemblage par exemple sur leur face intérieure. L'impression reste ainsi intacte dans le temps et sécurise les cartes contre les malfaçons. L'impression se fait par un groupe d'impression laser ou jet d'encre ou par transfert thermique avec UV ou d'autres systèmes d'impression analogues. Les couches peuvent être transparentes si nécessaire. Un moyen d'encartage permet d'encarter le micromodule puis de le pré coller dans la cavité (13, 45) du micromodule de la couche interne (1). La connexion entre les composants électroniques à communication à contact et / ou sans contact est effectuée par soudure ou par un procédé analogue. Ce système permet un rendement plus important de la connectique, contrôlée par un système d'inspection par vision (16) à différentes étapes du procédé de fabrication de la présente invention. La couche interne (1) possède sur deux de ces bords opposés, par exemple les deux plus petits, une bordure plus épaisse que la couche ellemême, également répartie de chaque côté de la couche. Sur chacune des bordures peuvent être situés des pions de centrage (141), un pion sur chaque face d'une bordure de la couche. Chaque bordure peut posséder ainsi deux pions de centrage disposés par exemple à l'extérieur et au milieu de chacune des bordures. Les couches externes (2 et 3) possèdent sur deux de leurs bords opposés, les mêmes que ceux de la couche interne (1), par exemple les deux plus petits, une bordure de forme complémentaire pour s'emboîter avec celle de la couche interne (1). Chaque bordure se situe du côté de la face externe de la couche externe. Cette forme peut être constituée d'un renfoncement (43, 44), en son milieu, dont la longueur est très légèrement supérieure à celle de la bordure de la couche interne. L'épaisseur de la bordure au niveau de ce renfoncement est approximativement égale à la hauteur du pion de centrage (141) situé sur la bordure de la couche interne (1). L'épaisseur de la bordure d'une des couches externes, au niveau de chacune de ses extrémités, est égale à l'épaisseur de la bordure de la couche interne (1) associée à la hauteur du pion (141), moins l'épaisseur de la couche externe elle-même, de manière à ce que lors de l'assemblage des bordures, les différentes couches portées par les bordures soient en contact l'une contre l'autre. Chaque bordure de couche externe possède en son milieu un trou de centrage (142), de diamètre très légèrement supérieur à celui du pion de centrage (141), de manière à positionner le pion dans le trou. La couche externe avant (3) possède une cavité (13) pour le micromodule. Cette cavité est située au même emplacement que celle, destinée au même effet, de la couche interne (1). Les câbles (12) passent dans la longueur de la bordure, parallèlement au bord de la couche possédant la bordure. Des galets (17, 21, 31) de transport et d'entraînement entraînent les formes constitutives des différentes couches d'une même carte aux différents emplacements de mise en oeuvre du procédé de fabrication de la carte. La couche interne (1) se retrouve entre la couche externe avant (3) et la couche externe arrière (2), les bordures des couches externes se plaçant sur chaque face extérieure de la bordure de la couche interne. Le positionnement des couches, l'une sur l'autre, se fait par un système de positionnement correspondant à l'étape de positionnement (6), utilisant les pions de centrage (141) et les trous de centrage (142) des différentes couches. Les couches se retrouvent ainsi l'une sur l'autre, de même que leurs bordures, qui s'emboîtent l'une dans l'autre. Lors de cette même étape (6), un système de collage permet de pré coller les couches (1, 2, 3) entre elles. Le procédé de fabrication met en oeuvre plusieurs étapes en plus de l'assemblage des couches: - une étape (4) de mise en oeuvre des composants, assurée par un système automatisé ou manuel de mise en place des composants; - une étape (5, 7) d'encartage de micromodule, de pré collage et de connexion des composants contact et/ou sans contact, assurée par un système automatisé ou manuel de soudure ou un système équivalent; une étape (6) de positionnement et de pré collage des couches, assurée par un système automatisé ou manuel de positionnement et de pré collage; - une étape (8) de laminage à chaud du micromodule, assurée par un système automatisé ou manuel de laminage à chaud; - une étape (9) de laminage à chaud ou à froid des couches, assurée par un système automatisé ou manuel de laminage à chaud ou à froid utilisant par exemple des colles ou UV ou autre; - une étape (10) de découpage de la carte, assurée par un système automatisé ou manuel de découpage de carte ou une étape d'embobinage des cartes, assurée par un système automatisé ou manuel d'embobinage des cartes; - une étape (15) d'impression des cartes, assurée par un système d'impression de type laser ou jet d'encre ou transfert thermique avec UV ou de type analogue. Si l'opération d'encartage n'a pas été effectuée par le système d'encartage lors de l'étape d'encartage (5) avant le positionnement et le pré collage des couches (1, 2, 3), elle peut être effectuée par un deuxième système d'encartage lors de l'étape d'encartage (7) qui a lieu après le positionnement et le pré collage des couches, mais avant le laminage des couches. Un système de visionnage (16) permet ensuite de vérifier le résultat des opérations de laminage (8 et 9). La carte peut ensuite être découpée par un système de découpage lors de l'étape de découpage (10). Le système de découpage coupe la carte au niveau des bordures de manière à les lui ôter. Les câbles de liaison (12) sont 1o donc eux aussi éliminés. Une variante du procédé propose que les cartes soient embobinées par un système d'embobinage, grâce à la présence des câbles de liaison (12) qui relient les cartes entre elles, sur un rouleau (100) de stockage. Avant l'assemblage des couches, les formes successives des couches externes (2, 3) sont imprimées lors d'une étape d'impression (15), assurée par un système d'impression à laser, ou à jet d'encre, ou à transfert thermique avec UV, ou par un autre type d'impression. Les formes d'une couche, par exemple la couche externe arrière (3), avant impression, peuvent être stockées sur un rouleau (101) avant d'être amenées au groupe d'impression par un galet (102) de transport. Après impression, elles sont amenées à leur rouleau de stockage, dans ce cas, le rouleau de stockage de la couche externe arrière (30), par le biais d'un autre galet (103) de transport. La figure 5 montre une variante de réalisation dans le cas des cartes SIM. Les câbles (12) peuvent directement relier les formes successives constitutives de cartes successives, sans la présence d'aucune bordure sur les couches. Les câbles sont dans ce cas directement intégrés aux différentes couches constituant la carte. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication des cartes à puce à contact et / ou sans contact, comportant au moins deux couches, de formes prédéterminées, associées pour former ladite carte, comportant les étapes suivantes: fabrication des différentes couches (1, 2, 3) constitutives de la carte; laminage à chaud ou à froid des couches (1, 2, 3) pour les lier entre elles; caractérisé en ce que l'étape de fabrication consiste, pour chaque couche, à lier les formes successives constitutives des couches (1, 2, 3) successives de carte les unes aux autres, par des câbles (12) pour former des bandes continues, préalablement enroulées sur un rouleau respectif pour chaque couche (interne, externe avant et externe arrière, 18, 30, 20) , permettant le positionnement et l'entraînement des couches respectives d'une carte à chaque poste de travail, le procédé possédant une étape (6) de présentation simultanée de plusieurs couches et de centrage de ces couches (1, 2, 3) pour l'assemblage par superposition des couches, puis une étape de désolidarisation de la carte assemblée du câble d'entraînement ou d'enroulement des cartes reliées par les câbles (12). 2. Procédé de fabrication, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (4) de mise en oeuvre des composants. 3. Procédé de fabrication, selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (5, 7) d'encartage de micromodule, de pré collage et de connexion des composants contact et/ou sans contact. 4. Procédé de fabrication, selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (6) de positionnement et de pré collage des couches (1, 2, 3). 5. Procédé de fabrication, selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (8) de laminage à chaud du micromodule. 6. Procédé de fabrication, selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (9) de laminage à chaud ou à froid des couches (1, 2, 3). 7. Procédé de fabrication, selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (10) de découpage de la carte. 8. Procédé de fabrication, selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (15) d'impression des cartes. 9. Système de fabrication, automatisé ou manuel, des cartes à puce à contact et / ou sans contact, comportant au moins deux couches, de formes prédéterminées, associées pour former ladite carte, caractérisé en ce que le système de fabrication comporte: - des moyens de fabrication des différentes couches (1, 2, 3); - des moyens de présentation simultanée de plusieurs couches (1, 2, 3); - des moyens de centrage des couches (1, 2, 3); - des moyens de laminage à chaud ou à froid des couches (1, 2, 3) pour les lier entre elles. 10. Système de fabrication, selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de présentation simultanée des différentes couches sont des bordures en saillies des différentes couches de la carte et positionnées sur deux bords opposés de chaque couche constituant ladite carte. 11. Système de fabrication, selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les moyens et de centrage des couches externes (2, 3) sur la couche interne (1) sont des trous de centrage (142) situés sur les bordures en saillies des différentes couches de la carte. 12. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les moyens et de centrage de la couche interne (1) sur les couches externes (2, 3) sont des pions de centrage (141) situés sur les bordures en saillies de la couche (1), et venant s'emboîter dans les trous de centrage (142) des couches externes (2, 3). 13. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'encartage du micromodule dans une des couches de la carte, et des moyens de laminage à chaud dudit micromodule, ces étapes se situant avant le laminage des couches. 14. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fabrication des différentes couches (1, 2, 3), permettant d'obtenir des couches ayant des cavités (41, 42, 43, 44, 45, 13) pour y insérer les composants électroniques. 15. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'impression des couches externes (2 et 3) . 16. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'incrustation de l'antenne par ultrason. 17. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de connexion des composants électroniques à communication à contact et / ou sans contact. 18. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de transport et de positionnement calibrés pour le moulage. 19. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de découpage de la carte. 20. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'embobinage des cartes. 21. Système de fabrication, selon les revendications 9 à 20, caractérisé en ce qu'il comporte des systèmes d'inspection des différentes étapes de la fabrication par vision.