Brevet FR2893162A1 — publié le 20070511

L'invention concerne une carte à microcircuit comportant un condensateur avantageusement interdigital. Le document WO 98/08190 décrit comment on peut réaliser des éléments passifs d'un circuit électronique d'une carte à microcircuit sur une surface plane de cette carte. Ce document propose notamment de réaliser un condensateur sous forme interdigitale, c'est-à-dire en intercalant entre des doigts issus d'une plaque du condensateur des doigts issus de l'autre plaque du condensateur, de manière à augmenter la surface active du condensateur malgré son implantation dans un plan. La description proposée reste toutefois théorique et ne décrit pas comment il est possible de mettre en pratique cette solution, qui nécessite par définition un encombrement planaire notable, sur une carte à microcircuit dont la surface est usuellement recouverte par des zones ayant des fonctions particulières (telle que la zone d'embossage) et des contraintes mécaniques associées qui empêchent a priori l'implantation d'un tel composant. Cela se généralise à un condensateur à deux plaques disposées en regard l'une de l'autre. Afin de résoudre ces problèmes, en particulier dans le cas d'un condensateur interdigital et ainsi notamment de concilier la solution théorique proposée par le document WO 98/08190 et les zones habituellement utilisées dans les cartes à microcircuit et dédiées à des fonctions particulières, l'invention propose une carte à microcircuit comprenant un condensateur, caractérisée en ce que le condensateur s'étend entre une zone d'embossage et une zone dédiée à la bande magnétique. Le condensateur est avantageusement interdigital. Il peut ainsi s'étendre sur une surface suffisante pour former une capacité utile au circuit électronique de la carte. 2 Une partie du condensateur avantageusement interdigital s'étend par exemple entre une zone destinée à la gravure laser et la zone dédiée à la bande magnétique, où un espace en forme de bande, particulièrement adapté à l'implantation du condensateur avantageusement interdigital, est disponible. Le condensateur peut recouvrir partiellement la zone dédiée à la bande magnétique, ce qui permet d'augmenter encore sa surface, bien que toute implantation dans cette zone puisse paraître a priori interdite. Selon un mode de réalisation, le condensateur avantageusement interdigital recouvre une région s'étendant entre une zone de signature et la zone dédiée à la bande magnétique, cette région étant particulièrement intéressante pour l'implantation d'un tel condensateur. Selon cette solution, des doigts du condensateur s'étendent par exemple sur toute la largeur de ladite région. Le condensateur avantageusement interdigital peut également recouvrir partiellement une zone de signature, ce qui permet d'augmenter sa surface. Selon une possibilité de réalisation, le condensateur est connecté à un microcircuit en parallèle à une antenne magnétique. Le condensateur est par exemple utilisé dans ce cas pour adapter la fréquence de résonance du circuit électronique à celle utilisée par le microcircuit et à stabiliser la capacité de l'ensemble (la capacité d'un microcircuit étant réputée peu stable). L'antenne magnétique comprend par exemple une pluralité de spires. Selon un autre mode de réalisation, le condensateur est connecté à un résonateur couplé à une boucle connectée à un microcircuit, de telle sorte que l'ensemble du circuit a une fréquence de résonance proche de la fréquence de réception utilisée par le microcircuit. La boucle peut alors comprendre un simple enroulement, grâce notamment à l'amplification fournie par le circuit résonant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un premier exemple d'une carte à microcircuit conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 représente un second exemple de carte à microcircuit conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 3 représente un troisième exemple de carte à microcircuit conforme aux enseignements de l'invention. La figure 1 représente une carte à microcircuit 2 (en pointillés). La carte à microcircuit 2 porte un microcircuit 4 (en général un circuit intégré) connecté d'une part à une antenne 6 réalisée par un enroulement de spires sur le pourtour de la carte à microcircuit 2 et qui sera décrite en détail plus loin. Un condensateur 8 réalisé sous forme interdigitale est également connecté au microcircuit 4, précisément en parallèle à l'antenne 6. L'association en parallèle de l'antenne 6 et du condensateur 8 forme avec le microcircuit 4 un circuit résonant à la fréquence de réception utilisée pour la communication sans contact (par exemple selon la norme ISO-14443). Comme visible sur la figure 1, on définit sur la carte à microcircuit 2 des zones dédiées à des fonctions particulières, notamment pour une carte du type ID-1 une zone 10 dédiée à la bande magnétique que porte cette carte, une zone d'embossage 12 dans laquelle peuvent être formés en relief des caractères (tel que le nom du porteur de la carte), une zone destinée à la gravure laser 14 (généralement dénommée "Indent Printing") et une zone de signature 16. La zone dédiée à la bande magnétique est classiquement définie comme une bande dont les limites inférieure et supérieure s'étendent respectivement à 17,0 mm et 4,3 mm du bord supérieur de la carte et dont les limites latérales s'étendent à environ 3 mm du bord concerné. La zone d'embossage 12 représentée à la figure 1 inclut une marge de 2 mm par rapport aux régions pouvant effectivement subir un embossage, de telle sorte que cette zone s'étend entre 2,5 mm et 24 mm par rapport au bord inférieur de la carte. La zone destinée à la gravure 14 s'étend quant à elle dans une région centrale de la carte, située entre la zone dédiée à la bande magnétique 10 et la zone d'embossage 12, avec une forme allongée sensiblement parallèle à la bande magnétique (et donc à la zone dédiée à la bande magnétique 10). La zone destinée à la gravure 14 s'étend sur 40 mm, précisément entre 37,2 mm et 77,2 mm du bord gauche de la carte. La zone destinée à la gravure 14 a par ailleurs une largeur de 3 mm et son bord supérieur s'étend à 21 mm du bord supérieur de la carte. La zone de signature 16 s'étend dans la même région que la zone destinée à la gravure 14 (et inclut d'ailleurs celle-ci dans son périmètre). Précisément, la zone de signature 16 s'étend entre 25 mm et 80 mm du bord gauche de la carte et entre 20 mm et 29 mm du bord supérieur de la carte. L'antenne 6 est ici formée d'un enroulement de trois spires. Un pont 7 (réalisé dans une couche de la carte non représentée ici) permet de boucler le circuit d'antenne. Le condensateur 8 est comme déjà indiqué réalisé sous forme interdigitale : deux plaques 18, 20 du condensateur s'étendent pour l'essentiel parallèles entre-elles et une pluralité de doigts (ici environ 60) s'étend perpendiculairement à partir de chaque plaque, avec interposition des doigts des deux plaques. On utilise ici le terme "plaque" par analogie au condensateur classique, mais ces plaques 18, 20 sont réalisées sous forme de pistes conductrices comme décrit ci-après. La plaque supérieure 18 s'étend principalement dans la zone dédiée à la bande magnétique 10, à proximité de la limite inférieure de cette zone (ici à 1 mm de cette limite inférieure et par conséquent à 16 mm du bord supérieur de la carte). La plaque inférieure 20 s'étend quant à elle pour partie dans la zone de signature 16, c'est-à-dire entre la zone d'embossage 12 et la zone dédiée à la bande magnétique 10 (à environ 2 mm de la limite supérieure de la zone d'embossage 12), et pour partie au niveau de la limite supérieure de la zone de signature 16, c'est-à-dire entre la zone destinée à la gravure laser 14 et la zone dédiée à la bande magnétique 10, ici à environ 1 mm de la limite supérieure de la zone destinée à la gravure laser 14. Ainsi le condensateur 8 s'étend entre la zone d'embossage 12 et la zone dédiée à la bande magnétique 10 (en mordant légèrement sur cette 5 dernière définie ci-dessus, par exemple sur 1 mm, voire 2 mm), une partie importante du condensateur s'étendant d'ailleurs entre la zone destinée à la gravure laser 14 et la zone dédiée à la bande magnétique 10. L'utilisation d'une légère partie de la zone dédiée à la bande magnétique 10 pour l'implantation du condensateur 8 est possible du fait que la bande magnétique comporte trois pistes qui n'occupent en réalité qu'une partie de la zone dédiée 10, la piste inférieure s'étendant en fait à moins de 16 mm du bord supérieur de la carte à microcircuit 2. La plaque supérieure 18 et les doigts issus de celle-ci ne sont donc pas situés au droit des pistes de la bande magnétique et ne posent donc pas de problème lors de la lecture de celles-ci. On utilise ainsi de manière optimale les régions où une implantation du condensateur est possible, en particulier parmi les régions situées entre la zone d'embossage 12 et la zone dédiée à la bande magnétique 10, la région formant une bande longitudinale située entre la zone destinée à la gravure laser 14 et la zone dédiée à la bande magnétique 10. On remarque que cette dernière bande est presque entièrement recouverte par le condensateur 8. Comme bien visible sur la figure 1, il est même prévu ici que les doigts du condensateur 8 s'étendent sur toute la largeur d'une bande délimitée d'un côté par la zone dédiée à la bande magnétique 10 et de l'autre côté par la zone de signature 16. La bande ainsi délimitée est d'ailleurs entièrement couverte par le condensateur 8. Les pistes conductrices qui forment l'antenne 6 et le condensateur 8 sont par exemple réalisées par gravure de cuivre, avec une largeur de 0,2 mm et un espacement de 0,2 mm également. D'autres métaux que le cuivre peuvent être utilisés, tel que par exemple l'aluminium. Avec des pistes de cuivre et la disposition présentée à la figure 1, on obtient un condensateur interdigital 8 dont les caractéristiques électriques sont les suivantes : - capacité : 17,85 pF ; - résistance : 19,71 Q. L'antenne représentée à la figure 1 a dans ce cas les caractéristiques électriques suivantes : - inductance : 3,141 pH ; -résistance : 6,09 Q. Utilisé avec un circuit ayant une résistance de 1500 S2 et une capacité de 19 pF, on obtient ainsi un circuit résonant à une fréquence comprise entre 13 MHz et 14 MHz. On pourra se reporter à l'article "Interdigital Sensors and Transducers" de A. Mamishev et al. in Proceedings of the IEEE, Vol. 92, No. 5, mai 2004 pour plus de détails sur les éléments interdigitaux. En variante, on pourrait utiliser une encre sérigraphiée, typiquement avec une largeur de 0,3 mm ou 0,4 mm. La figure 2 représente une carte à microcircuit 102 (en pointillés), également du type ID-1 et sur laquelle sont par conséquent également définies des zones dédiées à des fonctions particulières : une zone dédiée à la bande magnétique 110, une zone d'embossage 112, une zone destinée à la gravure laser 114 et une zone de signature 116. On se reportera à l'exemple précédent pour plus de détails sur ces zones. La carte à microcircuit 102 porte un microcircuit 104 (également présenté en pointillés) aux bornes duquel est connectée une boucle 106 formée ici d'un simple enroulement ayant la forme générale d'un U : l'enroulement est formé par une première partie 105 non fermée qui s'étend à partir de la région du microcircuit 104 en entourant la zone destinée à la gravure laser 114, et d'une seconde partie 107 (également non fermée) dans le prolongement de la première boucle 105, mais qui s'étend quant à elle en entourant la zone dédiée à la bande magnétique 110. La première partie 105 est donc pour l'essentiel située au droit de la zone de signature 116 tandis que la seconde partie 107 est située au droit de la zone dédiée à la bande magnétique 110, dans les régions périphériques de celle-ci. 7 Il subsiste ainsi entre la première partie 105 et la seconde partie 107 (qui forment chacune une branche du U mentionnée ci-dessus) un espace situé entre la zone de signature 116 et la zone dédiée à la bande magnétique 110 et utilisé comme décrit ci-après pour l'implantation d'un condensateur interdigital 108. La carte à microcircuit 102 comprend également un résonateur dont une première partie 122 est formée de trois enroulements ayant la forme générale d'un rectangle dans lequel est inscrite la boucle 106. L'enroulement intérieur de la première partie 122 du résonateur s'étend parallèlement et à faible distance (de l'ordre 0,2 mm) d'une partie substantielle de la boucle 106 de telle sorte qu'un couplage capacitif existe entre la première partie du résonateur 122 et la boucle 106. L'enroulement extérieur de la première partie du résonateur 122 se prolonge dans la seconde partie 124 du résonateur, laquelle est formée par deux spires qui s'étendent sur le pourtour de la carte à microcircuit 102 (dans les régions périphériques de celle-ci). Le résonateur est ainsi formé par l'enroulement de cinq spires : les trois spires internes forment la première partie 122 en s'étendant sur le pourtour de l'antenne 106 et par conséquent dans la partie supérieure de la carte à microcircuit 102 (précisément au-dessus de la zone d'embossage 112), tandis que les deux spires extérieures forment la seconde partie 124 et entourent quant à elles les zones dédiées mentionnées plus haut, dont la zone d'embossage 112 et la zone dédiée à la bande magnétique 110. La spire intérieure 123 (spire la plus intérieure de la première partie 122 du résonateur) et la spire extérieure 125 (spire la plus extérieure de la seconde partie 124 du résonateur) sont reliées électriquement par le condensateur interdigital 108 déjà mentionné et situé entre la première partie 105 et la seconde partie 107 de la boucle 106, et par conséquent entre la zone destinée à la gravure laser 114 et la zone dédiée à la bande magnétique 110. Le condensateur interdigital 108 est donc situé à l'intérieur du rectangle formé par la première partie 122 du résonateur. Pour cette raison, la connexion entre le condensateur interdigital 108 et la spire extérieure 125 est 8 réalisée au moyen d'un pont 126 (qui s'étend dans un autre plan que le résonateur) comme représenté en figure 2. Comme pour la figure 1, le condensateur interdigital 108 est formé par deux plaques 118, 120 à partir desquelles s'étendent (perpendiculairement à chacune des plaques 118, 120) des doigts, les doigts issus de la plaque supérieure 118 étant interposés entre les doigts issus de la plaque inférieure 120. Les plaques inférieure 118 et supérieure 120 s'étendent ici aussi selon une direction essentiellement parallèle à la bande magnétique (zone 110) de la carte à microcircuit 102, et donc ici parallèlement à des parties respectivement de la seconde partie 107 et de la première partie 105 de la boucle 106 (c'est-à-dire selon la direction générale des branches du U que forme la boucle 106). Le condensateur interdigital 108 et les portions des parties 105, 107 de la boucle 106 situées à proximité de celui-ci s'étendent donc dans une région située entre la zone destinée à la gravure laser 114 et la zone dédiée à la bande magnétique 110. On remarque toutefois que ni les parties de l'antenne 106, ni le condensateur interdigital 108 ne s'étendent au droit de la zone destinée à la gravure laser 114, alors qu'ils s'étendent pour partie au droit de la bande magnétique 110, précisément jusqu'à 2 mm du bord inférieur de celle-ci. En effet, la partie inférieure de la zone dédiée à la bande magnétique 110 ne comporte pas en pratique de piste magnétique comme déjà indiqué à propos du premier exemple.. Les spires du résonateur (première partie 122 et seconde partie 124) et le condensateur interdigital 108 forment ainsi, grâce au couplage capacitif à la boucle 106 mentionnée plus haut, une antenne magnétique ; cette antenne forme quant à elle avec le microcircuit un circuit résonant à la fréquence à laquelle le circuit intégré 104 doit échanger des données, par exemple selon la norme ISO 14443, réalisant ainsi une amplification des signaux à cette fréquence. L'implantation proposée permet d'optimiser l'utilisation des surfaces de la carte à microcircuit, tout en prenant en considération les zones dédiées à certaines fonctions particulières et ayant des contraintes mécaniques spécifiques. Cette solution est particulièrement adaptée au cas où on utilise une encre sérigraphiée (la résistance importante de celle-ci par rapport à des métaux impliquant une largeur de piste conductrice supérieure, de l'ordre de 0,3 mm ou 0,4 mm, et donc une bonne optimisation de la surface disponible pour implanter les pistes). Ces solutions pourraient toutefois être également utilisées pour des pistes en matériau métallique, tel que le cuivre. La figure 3 représente en tant que troisième mode de réalisation de l'invention une carte à microcircuit 202 de type ID-1, qui comprend donc comme précédemment une zone dédiée à la bande magnétique 210, une zone d'embossage 212, une zone destinée à la gravure laser 214 et une zone de signature 216. On se reportera au premier mode de réalisation pour une définition plus précise de ces différentes zones. La carte à microcircuit 202 comprend un microcircuit 204 ainsi qu'une 15 boucle 206 connectée à deux bornes de ce microcircuit 204. La boucle 206 est réalisée sous la forme d'un simple enroulement qui présente, comme dans le cas du second mode de réalisation, une forme générale de U. Toutefois, dans le mode de réalisation décrit ici, la première partie 205 (qui a une forme essentiellement rectangulaire, sans bouclage) 20 s'étend sur toute la partie inférieure de la carte, c'est-à-dire autour de la zone d'embossage 212. Précisément, la première partie 205 s'étend dans sa partie issue de la connexion au microcircuit 204 à gauche et à l'extérieur de la zone d'embossage 212 ; dans sa partie inférieure, la première partie 205 s'étend dans la partie inférieure de la zone d'embossage 212, et au droit de celle-ci 25 dans la zone de marge de 2 mm déjà mentionnée, dans laquelle aucun embossage n'est en pratique réalisé, la première partie 205 s'étend ensuite au niveau de la limite latérale droite de la zone d'embossage 212 puis à travers la zone de signature 216, sous la zone destinée à la gravure laser 214 (donc sans chevauchement avec celle-ci), puis se termine à proximité du microcircuit 204 30 sans bouclage. La première partie 205 de boucle qui vient d'être décrite se poursuit en une seconde partie 207 qui s'étend sur le pourtour de la zone 210 dédiée à la bande magnétique avant de rejoindre l'autre connexion au microcircuit. La boucle 206 a ainsi comme déjà mentionné la forme générale d'un U entre les branches duquel se situe la zone destinée à la gravure laser 214 et est également implanté un condensateur interdigital 208. La carte à microcircuit 202 comporte également un résonateur formé d'une pluralité de spires 222 (ici quatre spires) enroulées à la périphérie de la carte à microcircuit 202 avec la forme générale d'un rectangle qui circonscrit l'antenne 206. La spire la plus intérieure du résonateur 222 s'étend parallèlement aux parties 206, 207 de la boucle 206 dans les parties de celle-ci qui forment la périphérie de la boucle 206, à faible distance de la partie concernée de manière à générer un couplage capacitif entre le résonateur 222 et l'antenne 206. Les extrémités de l'enroulement 222 sont reliées par l'intermédiaire de la capacité interdigitale 208, avec (comme pour l'exemple précédent) l'utilisation d'un pont 226 du fait que le condensateur interdigital 208 est situé à l'intérieur du rectangle défini par les spires 222 du résonateur. Ainsi le condensateur interdigital 208 s'étend entre les branches du U que forme la boucle 206, et précisément en dehors de la zone destinée à la gravure laser 214 : le condensateur interdigital s'étend ainsi entre la zone destinée à la gravure laser 214 et la zone dédiée à la bande magnétique 210, avec recouvrement partiel de celle-ci, comme dans le cas de l'exemple représenté à la figure 1. L'implantation du condensateur interdigital 208 est d'ailleurs très proche de celle utilisée à la figure 1. On peut notamment indiquer sur ce point que les doigts du condensateur interdigital 208 (perpendiculaire chacun à une plaque du condensateur et interposé entre eux) s'étendent sur toute la largeur d'une bande qui est délimitée par la zone de signature 216 et la zone dédiée à la bande magnétique 210, de telle sorte que le condensateur interdigital 208 recouvre une partie substantielle de cette bande. Le fonctionnement du nouvel exemple de réalisation répond au même principe que celui présenté à la figure 2, à savoir le couplage capacitif du résonateur formé par les enroulements 222 et le condensateur interdigital 208 à la boucle 206 de façon à créer une structure résonante à la fréquence de réception utilisée par le microcircuit 204. Comme précédemment, l'utilisation de la surface disponible sur la carte à microcircuit 202 est optimisée, notamment par l'utilisation de la région située entre la zone destinée à la gravure laser 214 et la zone dédiée à la bande magnétique 210 pour l'implantation du condensateur interdigital 208, ainsi que l'utilisation dans ce but également d'une partie de la zone de signature 216. Les modes de réalisation décrits ci-dessus ne constituent que des exemples possibles de mise en oeuvre de l'invention qui ne s'y limite pas. C'est ainsi que le condensateur en cause peut en variante être formé de deux plaques en regard, par exemple de part et d'autre de la carte (une plaque dans le plan de l'antenne et une plaque de l'autre côté de la carte). Le choix d'un condensateur interdigital est toutefois préféré, en raison de sa meilleure fiabilité, notamment en cas de sollicitation en flexion. REVENDICATIONS 1. Carte à microcircuit comprenant un condensateur (8 ; 108 ; 208), caractérisée en ce que le condensateur (8 ; 108 ; 208) s'étend entre une zone d'embossage (12 ; 112 ; 212) et une zone dédiée à la bande magnétique (10 ; 110 ; 210). 2. Carte à microcircuit selon la revendication 1, caractérisée en ce que le condensateur est interdigité. 3. Carte à microcircuit selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'une partie du condensateur interdigité (8 ; 108 ; 208) s'étend entre une zone destinée à la gravure laser (14 ; 114 ; 214) et la zone dédiée à la bande magnétique (10 ; 110 ; 210). 15 4. Carte à microcircuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le condensateur (8 ; 108 ; 208) recouvre partiellement la zone dédiée à la bande magnétique (10 ; 110 ; 210). 20 5. Carte à microcircuit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le condensateur interdigité (8 ; 108 ; 208) recouvre une région s'étendant entre une zone de signature (16 ; 116 ; 216) et la zone dédiée à la bande magnétique (10 ; 110 ; 210). 25 6. Carte à microcircuit selon la revendication 5, caractérisée en ce que des doigts du condensateur s'étendent sur toute la largeur de ladite région. 7. Carte à microcircuit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le condensateur interdigité (8 ; 108 ; 208) recouvre 30 partiellement une zone de signature (16 ; 116 ; 216).10 8. Carte à microcircuit selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le condensateur est connecté à un microcircuit (4) en parallèle à une antenne magnétique (6). 9. Carte à microcircuit selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'antenne magnétique (6) comprend une pluralité de spires. 10. Carte à microcircuit selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le condensateur (108 ; 208) est connecté à un résonateur (122, 124 ; 222) couplé à une boucle (106 ; 206) connectée à un microcircuit (104 ; 204). 11. Carte à microcircuit selon la revendication 10, caractérisé en ce que la boucle (106 ; 206) comprend un simple enroulement.15