Brevet FR2893437A1 — publié le 20070518

CLE ELECTRONIQUE COMPORTANT DES MOYENS DE COMMUNICATION USB ET SANS CONTACT ET PROCEDE DE FABRICATION CORRESPONDANT L'invention se rapporte à une clé électronique ou "dongle" comportant à la fois des moyens de communication USB ("Universal Serial Bus") et des moyens de communication sans contact, ainsi qu'à un procédé de fabrication d'une telle clé électronique. On rappelle qu'une clé électronique est un dispositif physique portatif de protection électronique qui, une fois connecté, via un port parallèle ou série, à un appareil ayant des moyens de traitement tel qu'un ordinateur ou un téléphone mobile, permet notamment de réaliser une authentification. A titre d'exemple non limitatif, cette authentification est effectuée grâce à des moyens cryptographiques, notamment une clé de chiffrement et des moyens d'exécution d'un algorithme cryptographique. La fabrication d'une clé électronique ayant à la fois des moyens de communication USB et des moyens de communication sans contact peut s'avérer complexe et coûteuse. En effet, au cas où, lors d'une première phase de fabrication, les moyens de communication USB sont réalisés sous la forme d'un circuit imprimé, le fait d'ajouter à la clé une fonctionnalité de communication sans contact peut impliquer de prévoir une phase supplémentaire dans le processus de fabrication, consistant à réaliser sous forme d'éléments séparés des moyens d'émission/réception sans contact, comportant en particulier une antenne. La présente invention a pour but la réalisation d'une clé électronique disposant à la fois de moyens de communication USB et de moyens de communication sans contact et ayant un coût de fabrication réduit. Dans ce but, la présente invention propose une clé électronique comportant un microcircuit et une interface USB, le microcircuit et l'interface USB étant portés par une carte à circuit imprimé, la clé électronique comportant en outre des moyens de communication sans contact qui comportent une antenne ayant un nombre prédéterminé de spires, la clé électronique étant remarquable en ce que les spires sont réalisées sous la forme d'un circuit imprimé sur la carte à circuit imprimé. Ainsi, on peut former l'antenne en même temps que le circuit imprimé nécessaire à la clé USB, sans que l'ajout de la fonctionnalité de communication sans contact représente une charge supplémentaire dans le processus de fabrication. Dans un mode particulier de réalisation, l'ensemble des éléments constituant la clé électronique sont agencés sur une même face de la carte à circuit imprimé. Cela permet de réduire encore davantage le coût de fabrication puisqu'une seule face de la carte est à imprimer. Dans un mode particulier de réalisation, le circuit imprimé comporte une première partie, incluant l'interface USB, réalisée sur une première face de la carte à circuit imprimé, et une seconde partie, incluant les spires de l'antenne, réalisée sur une seconde face de la carte à circuit imprimé. Le processus de fabrication est dans ce cas réduit à l'impression d'un circuit imprimé double face et au montage de composants sur ce circuit imprimé. Dans un mode particulier de réalisation, le circuit imprimé peut comporter une première partie, incluant des composants non imprimés de la clé, réalisée sur une partie centrale d'une face de la carte à circuit imprimé, et une seconde partie, incluant les spires de l'antenne, réalisée sur une partie périphérique d'une face de la carte à circuit imprimé (soit la même face, soit la face opposée), à une distance minimale prédéterminée de la partie centrale précitée. Dans un mode particulier de réalisation, le microcircuit est un microcontrôleur sécurisé. Le nombre de spires de l'antenne est avantageusement compris entre 1 et 10 et, de préférence, est égal à 7. Avantageusement, la largeur d'une spire est comprise entre 250 et 300 pm et la largeur inter-spires est de 300 pm. Cela permet d'obtenir des performances optimales pour la clé électronique. Dans un mode particulier de réalisation, les spires sont agencées sous forme d'un enroulement de forme sensiblement rectangulaire au centre duquel deux spires en regard sont séparées par une distance minimale de 4 mm, afin de garantir que les phénomènes d'inductance mutuelle restent négligeables. Selon une caractéristique particulière, la clé électronique conforme à l'invention est adaptée à communiquer avec un lecteur à une fréquence de 13,56 MHz. Elle est capable de communiquer de façon conforme à la norme ISO 14443. La clé électronique conforme à l'invention est capable de faire des opérations d'authentification aussi bien en utilisant les moyens de communication sans contact qu'en utilisant l'interface USB. Par exemple, on peut envisager de distribuer une clé électronique conforme à l'invention aux employés d'une entreprise afin d'effectuer à la fois des opérations d'authentification dans le cadre de procédures de contrôle d'accès à des bâtiments, grâce aux moyens de communication sans contact, et des opérations d'authentification dans le cadre de procédures de contrôle d'accès à des équipements ou des ressources informatiques, au moyen de l'interface USB. Dans un mode particulier de réalisation, le microcircuit est un composant adapté à fonctionner, non seulement selon la norme USB, mais également selon la norme ISO 7816, connecté directement à l'interface USB. Cela permet d'utiliser pour les besoins de l'invention un composant disponible dans le commerce, du même type que ceux utilisés dans des cartes à puce, mais en connectant directement ce composant à l'interface USB, c'est-à-dire sans utiliser les bornes du microcircuit dédiées à la communication selon la norme ISO 7816 et en s'affranchissant de la nécessité de prévoir un lecteur, alors qu'un tel lecteur est nécessairement implanté dans la clé USB pour permettre à cette dernière de communiquer avec la carte à puce, dans le cas où le microcircuit est intégré dans un carte à puce. Le coût de fabrication de la clé électronique conforme à l'invention s'en trouve d'autant plus réduit. Dans le même but que celui mentionné plus haut, la présente invention propose également un procédé de fabrication d'une clé électronique comportant un microcircuit et une interface USB, le procédé comportant une étape consistant à monter le microcircuit sur une carte à circuit imprimé et à imprimer l'interface USB sur la carte à circuit imprimé, la clé électronique comportant en outre des moyens de communication sans contact qui comportent une antenne ayant un nombre prédéterminé de spires, le procédé étant remarquable en ce que l'étape précitée consiste également à imprimer les spires de l'antenne sur la carte à circuit imprimé. Ce procédé de fabrication ainsi que les caractéristiques particulières mentionnées ci-dessous, présentent des avantages similaires à ceux de la clé électronique et ne seront donc pas répétés. Dans un mode particulier de réalisation du procédé, l'étape précitée consiste à agencer l'ensemble des éléments constituant la clé électronique sur une même face de la carte à circuit imprimé. En variante, l'étape précitée consiste à réaliser l'interface USB sur une première face de la carte à circuit imprimé, et à réaliser les spires de l'antenne sur une seconde face de la carte à circuit imprimé. Dans un mode particulier de réalisation, l'étape précitée consiste à réaliser des composants non imprimés de la clé sur une partie centrale d'une face de la carte à circuit imprimé, et à réaliser les spires de l'antenne sur une partie périphérique d'une face de la carte à circuit imprimé (soit la même face, soit la face opposée), à une distance minimale prédéterminée de la partie centrale précitée. Selon une caractéristique particulière du procédé, le microcircuit est un microcontrôleur sécurisé. Dans ce procédé, le nombre de spires de l'antenne est avantageusement compris entre 1 et 10 et est de préférence égal à 7, la largeur d'une spire est avantageusement comprise entre 250 et 300 pm et la largeur inter-spires est avantageusement de 300 pm. Dans un mode particulier de réalisation du procédé, l'étape précitée consiste à agencer les spires de l'antenne sous forme d'un enroulement de forme sensiblement rectangulaire au centre duquel deux spires en regard sont séparées par une distance minimale de 4 mm. Dans un mode particulier de réalisation, l'étape précitée consiste à connecter directement le microcircuit à l'interface USB, le microcircuit étant un composant adapté à fonctionner selon la norme ISO 7816. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description est faite en référence aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1 est une vue extérieure schématique d'une clé électronique conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation ; - la figure 2 est un circuit électronique constituant une clé électronique conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation ; - les figures 3A et 3B représentent de façon schématique les deux faces d'une carte à circuit imprimé obtenue par un procédé de fabrication de clé électronique conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation ; et - la figure 4 représente de façon schématique simplifiée une face d'une carte à circuit imprimé obtenue par le procédé de fabrication de clé électronique conforme à la présente invention, dans une variante de réalisation. Comme le montre la figure 1, dans un mode particulier de réalisation, la clé électronique proposée par la présente invention a l'allure extérieure d'une clé USB classique. La taille du dessin est arbitraire et a été choisie pour la clarté de la représentation. La clé électronique se présente sous la forme d'un boîtier 10 dans lequel est logé une carte à circuit imprimé (en anglais PCB pour "Printed Circuit Board") qui sera décrite plus en détail ci-après. Une partie métallique 12 fait saillie hors du boîtier et sert de connecteur USB. Les éléments électroniques sont protégés par un capuchon 14 qui vient s'emboîter dans le boîtier 10. Le boîtier 10 et le capuchon 14 sont réalisés dans un matière isolante telle que du plastique. Le boîtier peut être muni de moyens (non représentés) de fixation à un porte-clés. La figure 2 illustre un mode particulier de réalisation du circuit électronique constituant la clé électronique. Le circuit comporte une interface USB 16, un microcircuit 18 et des moyens de communication sans contact 20 incluant une antenne 22. L'interface USB 16 comporte des lignes de données D+ et D- connectées directement au microcircuit 18, ainsi que des lignes d'alimentation VBUS et GND utilisées pour alimenter le microcircuit ainsi que d'autres composants lorsque la clé électronique communique avec l'extérieur par l'intermédiaire de l'interface USB. La partie métallique 12 constituant le connecteur USB, illustrée sur la figure 1, est reliée par soudure aux diverses lignes de données et d'alimentation de l'interface USB 16. Dans l'exemple illustré, le microcircuit 18 est un microcontrôleur sécurisé. Le microcircuit 18 comporte une borne d'alimentation VDD, une borne VSS reliée à la masse, une borne de réinitialisation RST, une borne d'horloge CLK, des bornes d'entrées-sorties 101, 102, 103 et des bornes LA et LB de connexion aux moyens de communication sans contact 20. A titre d'exemple non limitatif, le microcircuit 18 peut être le composant P5CT072 proposé par la société Philips. L'alimentation du microcircuit est découplée au moyen d'un condensateur Cl. De façon optionnelle, on peut prévoir une diode électroluminescente ou DEL 24, qui est active seulement lorsque la clé utilise l'interface USB. La DEL 24 est allumée lorsque le microcircuit 18 attend une commande et est éteinte lorsque le microcircuit traite une commande. La DEL 24 est connectée à une borne d'entrées-sorties du microcircuit 18 via une résistance R1 de rappel vers le niveau haut (en anglais "pull-up resistor" ), de sorte que la borne 101 du microcircuit 18 est adaptée à piloter la DEL 24. Conformément à la présente invention, l'antenne 22 ainsi que l'ensemble des interconnexions entre les composants du circuit électronique illustrés sur la figure 2 sont imprimées sur une carte à circuit imprimé. Le circuit intégré qui constitue le microcircuit 18 est collé ou soudé sur la carte à circuit imprimé, par exemple en utilisant la technique dite de montage direct des puces (en anglais "Chip-On-Board"), les interconnexions du microcircuit 18 avec les autres éléments étant réalisées par la technique dite de soudure de fils (en anglais "wire-bonding"). L'antenne 22 est montée en parallèle avec des condensateurs C2 et C3, dont les valeurs des capacités sont choisies pour s'accorder à la fréquence de résonance de l'antenne. Dans le mode particulier de réalisation représenté, il est commode d'utiliser deux condensateurs en parallèle pour combiner leurs valeurs de capacité afin d'obtenir une valeur de capacité qui n'est pas nécessairement disponible sous la forme d'un seul condensateur dans les catalogues des fabricants de composants. Néanmoins, on peut envisager de n'utiliser qu'un seul condensateur. Le procédé de fabrication conforme à la présente invention comporte une étape qui consiste, non seulement, à monter le microcircuit 18 sur une carte à circuit imprimé et à réaliser l'interface USB 16 sous forme de circuit imprimé sur la même carte à circuit imprimé, mais également à imprimer l'antenne 22 sur la même carte à circuit imprimé. Les figures 3A et 3B illustrent de façon schématique les deux faces d'une carte à circuit imprimé sur lesquelles, selon un mode particulier de réalisation du procédé de fabrication conforme à la présente invention, on a réalisé les différents éléments constitutifs de la clé électronique précédemment décrite. Dans ce mode de réalisation, sur une première face de la carte à circuit imprimé (figure 3A), on a monté le microcircuit 18 et on a imprimé l'interface USB 16, la DEL 24, la résistance R1 et les condensateurs Cl, C2 et C3 et, sur l'autre face (figure 3B), on a imprimé l'antenne 22, sous la forme d'un enroulement de spires sensiblement rectangulaires. Les interconnexions entre les divers composants sont également représentées. De préférence, le nombre de spires de l'antenne est compris entre 1 et 10 et est par exemple égal à 7, comme représenté sur la figure 3B. Avantageusement, la largeur d'une spire est comprise entre 250 et 300 pm et la largeur inter-spires est de 300 pm. Pour un bon fonctionnement de la clé électronique, les phénomènes d'inductance mutuelle entre les spires internes en regard au centre de l'enroulement doivent rester négligeables. Pour cela, une distance minimale Dl est à prévoir entre ces spires, par exemple 4 mm ou davantage, selon les possibilités matérielles de réalisation en fonction du nombre de spires et de leur encombrement. La figure 4 illustre de façon schématique simplifiée une carte à circuit imprimé sur une face de laquelle, selon une variante de réalisation du procédé de fabrication conforme à la présente invention, on a réalisé les différents éléments constitutifs de la clé électronique précédemment décrite. Dans cette variante, on monte le microcircuit 18 et on imprime le reste des composants de la clé électronique, y compris l'antenne, sur la même face de la carte à circuit imprimé. Ainsi, on imprime les spires de l'antenne 22 sur la partie périphérique 40 de la carte et, sur la partie centrale 42 de la carte (représentée en hachures), on monte le microcircuit 18 et les autres composants non imprimés, tout en ménageant un intervalle minimal D2, de l'ordre de quelques millimètres, entre les spires de l'antenne 22 et la partie centrale. Dans une autre variante, on conserve la structure en deux parties, mais on réalise chaque partie sur une face différente de la carte à circuit imprimé, à savoir, une partie centrale, comportant les composants non imprimés, sur une première face, et une partie périphérique, comportant les spires de l'antenne, sur une deuxième face de la carte à circuit imprimé. Dans ces variantes, de même que dans le premier mode de réalisation, le nombre de spires de l'antenne est compris entre 1 et 10 et est par exemple égal à 7. Avantageusement, la largeur d'une spire est comprise entre 250 et 300 pm et la largeur inter-spires est de 300 pm. De même, pour que les phénomènes d'inductance mutuelle entre les spires internes en regard au centre de l'enroulement restent négligeables, une distance minimale de 4 mm ou davantage est à prévoir entre ces spires en regard, selon les possibilités matérielles de réalisation en fonction du nombre et de l'encombrement des spires ainsi que de l'encombrement de la partie centrale 42. REVENDICATIONS 1. Clé électronique comportant un microcircuit (18) et une interface USB (Universal Serial Bus) (16), ledit microcircuit (18) et ladite interface USB (16) étant portés par une carte à circuit imprimé, ladite clé électronique comportant en outre des moyens (20) de communication sans contact qui comportent une antenne (22) ayant un nombre prédéterminé de spires, ladite clé électronique étant caractérisée en ce que lesdites spires sont réalisées sous la forme d'un circuit imprimé sur ladite carte à circuit imprimé. 2. Clé électronique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble des éléments constituant la clé électronique sont agencés sur une même face de ladite carte à circuit imprimé. 3. Clé électronique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit circuit imprimé comporte une première partie, incluant ladite interface USB (16), réalisée sur une première face de ladite carte à circuit imprimé, et une seconde partie, incluant lesdites spires, réalisée sur une seconde face de ladite carte à circuit imprimé. 4. Clé électronique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit circuit imprimé comporte une première partie, incluant des composants non imprimés de la clé, réalisée sur une partie centrale (42) d'une face de ladite carte à circuit imprimé, et une seconde partie, incluant lesdites spires, réalisée sur une partie périphérique (40) d'une face de ladite carte à circuit imprimé, à une distance minimale (D2) prédéterminée de ladite partie centrale. 5. Clé électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le microcircuit (18) est un microcontrôleur sécurisé. 6. Clé électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de spires de l'antenne (22) est compris entre 1 et 10. 7. Clé électronique selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le nombre de spires de l'antenne (22) est de 7. 8. Clé électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur d'une spire est comprise entre 250 et 300 pm et la largeur inter-spires est de 300 pm. 9. Clé électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites spires sont agencées sous forme d'un enroulement de forme sensiblement rectangulaire au centre duquel deux spires en regard sont séparées par une distance minimale (Dl) de 4 mm. 10. Clé électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est capable de communiquer de façon conforme à la norme ISO 14443. 11. Clé électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est capable de faire des opérations d'authentification aussi bien en utilisant les moyens (20) de communication sans contact qu'en utilisant l'interface USB (16). 12. Clé électronique selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle est adaptée à effectuer des opérations d'authentification dans le cadre de procédures de contrôle d'accès à des bâtiments, en utilisant les moyens (20) de communication sans contact, et à effectuer des opérations d'authentification dans le cadre de procédures de contrôle d'accès à des équipements ou des ressources informatiques, en utilisant l'interface USB (16). 13. Clé électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le microcircuit (18) est un composant adapté à fonctionner selon la norme USB et selon la norme ISO 7816, connecté directement à l'interface USB (16). 14. Procédé de fabrication d'une clé électronique comportant un microcircuit (18) et une interface USB (Universal Serial Bus) (16), ledit procédé comportant une étape consistant à monter ledit microcircuit (18) sur une carte à circuit imprimé et à imprimer ladite interface USB (16) sur ladite carte à circuit imprimé, ladite clé électronique comportant en outre des moyens (20) de communication sans contact qui comportent une antenne (22) ayant un nombre prédéterminé de spires, ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite étape consiste également à imprimer lesdites spires sur ladite carte à circuit imprimé. 15. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite étape consiste à agencer l'ensemble des éléments constituant la clé électronique sur une même face de ladite carte à circuit imprimé. 16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite étape consiste à réaliser ladite interface USB (16) sur une première face de ladite carte à circuit imprimé, et à réaliser lesdites spires sur une seconde face de ladite carte à circuit imprimé. 17. Procédé selon la revendication 14, 15 ou 16, caractérisé en ce que ladite étape consiste à réaliser des composants non imprimés de la clé sur une partie centrale (42) d'une face de ladite carte à circuit imprimé, et à réaliser lesdites spires sur une partie périphérique (40) d'une face de ladite carte à circuit imprimé, à une distance minimale (D2) prédéterminée de ladite partie centrale. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que le microcircuit (18) est un microcontrôleur sécurisé. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que le nombre de spires de l'antenne (22) est compris entre 1 et 10. 20. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le nombre de spires de l'antenne (22) est de 7. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 20, caractérisé en ce que la largeur d'une spire est comprise entre 250 et 300 pm et la largeur inter-spires est de 300 pm. 22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce que ladite étape consiste à agencer lesdites spires sous forme d'un enroulement de forme sensiblement rectangulaire au centre duquel deux spires en regard sont séparées par une distance minimale (Dl) de 4 mm. 23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 22, caractérisé en ce que ladite étape consiste à connecter directement le microcircuit (18) à l'interface USB (16), ledit microcircuit (18) étant un composant adapté à fonctionner selon la norme USB et selon la norme ISO 7816.