Brevet FR2893735A1 — publié le 20070525

Procédé de réalisation d'un transpondeur sans contact par couture d'un module sans contact à une antenne et transpondeur obtenu L'invention concerne un procédé de réalisation d'un transpondeur sans contact comportant une antenne et un module électronique disposé sur un substrat, ledit module comportant des plages de contact connectées à l'antenne. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de connexion d'une antenne radioélectrique à un module électronique sans contact ayant des fonctions de communication radiofréquence. L'invention vise une utilisation du procédé ci-dessus à la réalisation de carte à puce sans contact et /ou de document de voyage tel que passeport électronique, de visa électronique, étiquette électronique, tout produit électronique de communication comportant une connexion d'un module à une antenne. Parmi les procédés de réalisation de transpondeur de qualité ayant des caractéristiques très reproductibles et très performantes, on connaît l'usage d'antenne filaire disposée dans un corps de carte en matière plastique par une technologie de fil incrusté à l'aide de sondes à ultra sons. Le module est ensuite connecté par thermo-compression avec le même fil d'antenne. De tels fils conducteurs, généralement en cuivre, très fins, inférieur à 300 pm, et espacés de l'ordre de quelques centaines de pm pour constituer des spires d'antenne, permettent d'obtenir un facteur qualité élevé, par exemple supérieur à 40 contrairement à des antennes obtenues par dépôt de matière conductrice, notamment par sérigraphie d'encre conductrice. Ce procédé d'incrustation semble relativement lent. En outre, pour la connexion du fil à des plages de contact d'un module électronique, il semble nécessaire de changer d'outil. D'autre part, pour effectuer des croisements de spires sans court circuit, il est nécessaire d'avoir des fils conducteur gainés d'un isolant. On connaît également le document JP 2001-344580, qui décrit un procédé de réalisation d'antenne par couture d'un fil conducteur qui s'étend sur un plan de substrat et alternativement sur son plan opposé. L'antenne est connectée directement au plots d'une puce de circuit intégré par matière conductrice. Ce procédé de connexion vraisemblablement mis en oeuvre à la main, ne semble pas être efficace au niveau de la connexion de la puce et ne semble pas permettre une industrialisation.30 L'invention a pour objectif de permettre une connexion durable d'un module sans contact à une antenne avec une bonne fixation mécanique du module sur un substrat et une industrialisation de cette connexion. L'invention a également pour objectif de réaliser en un minimum d'étapes l'antenne et un croisement de spires formant l'antenne sans court circuit. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un transpondeur sans contact comportant une antenne et un module électronique disposé sur un substrat, ledit module comportant des plages de contact connectées à l'antenne par un fil conducteur; Le procédé se distingue en ce qu'il comprend l'étape suivante selon laquelle les plages sont cousues au moins par un point de couture traversant les plages de contact à l'aide d'un fil conducteur. Ainsi, on peut connecter et/ou fixer mécaniquement le module sur le substrat de manière industrielle et rapide. Selon d'autres caractéristiques du procédé : - l'antenne est déposée sur le substrat également par un point de couture; - on connecte d'abord une plage de contact, puis on réalise l'antenne et on connecte la seconde plage de contact le tout par couture continue en une seule opération avec la même aiguille; - le procédé comprend une étape de croisement de spires d'antenne SPI par un fil conducteur passant au- dessus de portions d'antenne en forme de boucle enfouie dans le substrat; - on effectue au moins une perforation sur les plages de contact préalablement à la connexion. L'invention a également pour objet un transpondeur sans contact comportant une antenne et un module électronique disposés sur un substrat, ledit module comportant des plages de contact connectées à l'antenne par un fil conducteur; Le transpondeur se distingue en ce que les plages de contact sont cousues par au moins un point de couture traversant les plages de contact à l'aide du fil conducteur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures annexées pour lesquelles : - la figure 1 illustre une vue schématique d'un transpondeur selon un mode préféré de mise en oeuvre du 25 procédé de l'invention ; -la figure 2 illustre en détail le module de circuit électronique de la figure 1 avec ses connexions; - la figure 3 illustre une vue en coupe de la 30 figure 2 selon B-B; - la figure 4 illustre un exemple de croisement CR de fils conducteurs tel que présent sur la figure 1; - la figure 5 est une vue de dessus de la figure 4. Comme le montrent les figures 1 et 2, un transpondeur sans contact 1 comporte une antenne 2 et un module électronique 3 disposés sur un substrat 4. Le module comporte sur un support des plages de contact 5, 6 connectées à l'antenne. L'antenne est réalisée sur le substrat 2 à l'aide d'un fil conducteur comportant deux extrémités 7, 8. Le module dans l'exemple est un module électronique du type sans contact comportant un support 9, type circuit imprimé, doté d'une puce de circuit intégré 10 fixée sur le support et connecté par fil soudé ou selon une technique type flip-chip (puce retournée et connectée avec une colle conductrice), aux plages de contact 5, 6 s'étendant de part et d'autre du support. Le module peut être réalisé sans support diélectrique, les plages pouvant être directement au contact du substrat. Un enrobage avec une résine de protection peut venir couvrir la puce et ses contacts. Selon une caractéristique de l'invention, un fil 30 conducteur traverse les plages de contact et les connecte. Dans l'exemple, la connexion s'effectue sensiblement au voisinage en amont des extrémités 7, 8 de l'antenne. Juste en amont de ces extrémités, le fil est fixé dans le substrat après la connexion électrique en formant un point d'accrochage 11, 12 au substrat. Une plage de contact 5 comporte deux points 5a, 5b de connexion tandis que la plage de contact 6 en comporte une connexion 6a. Plusieurs points de couture par exemple trois, quatre, traversant les plages permettent d'améliorer la connexion si l'espace le permet. Dans l'exemple, le fil conducteur est le fil constituant chaque spire de la bobine 2. En fait, le fil formant les spires et connectant les plages est continu d'une plage de contact à l'autre. L'antenne comporte des points de couture 22 réparties le long des spires et notamment aux angles et 20 changement de direction 32. On décrit maintenant un mode préféré de mise en oeuvre ci-après du procédé de réalisation du transpondeur de la figure 1. 25 On fournit un substrat isolant 4 qui peut être par exemple un film ou feuille en matériau polymère, en PVC, PET (polyéthylène), en polycarbonate, papier, matériau de circuit imprimé ou de module de carte à 30 puce tel que du polyimide en ruban ou rouleau notamment ou tout autre matériau utilisé couramment pour réaliser des transpondeurs. Le substrat peut avoir différentes épaisseurs, généralement inférieures ou égales à celle d'une carte à puce 0,76 mm de manière le cas échéant de servir d'insert entre deux films ou feuilles ou servir de support à une feuille de couverture et/ou d'impression. Typiquement le substrat peut avoir une épaisseur de 0,1 mm. Sur ce substrat, on dépose le module, par exemple à l'aide d'un point de colle. Un adhésif n'est pas indispensable si le module est reporté et positionné sur le substrat à un poste de connexion du module par couture. A ce poste, un outil de report peut maintenir en place le module le temps de sa connexion. Le procédé peut comprendre ensuite les étapes suivantes, de formation de l'antenne sur le substrat, ladite antenne comportant deux parties terminales 7, 8 de connexion, puis de connexion de ces parties terminales de l'antenne aux plages de contact par un fil conducteur. Conformément à une étape caractéristique du procédé, les plages de contact sont cousues au moins par un point de couture (5a, 5b, 6b) traversant les plages de contact à l'aide d'un fil conducteur. Le point de couture définit une boucle 12 et comporte un fil de cannette isolant 13 enfilant la boucle pour maintenir le fil conducteur contre le substrat. La boucle et/ou le fil de cannette peuvent être plus ou moins enfoncés dans le substrat selon la tension de leur fil respectif et réglage d'une machine à coudre utilisée dans le procédé. Dans une variante de mise en oeuvre, l'antenne peut être réalisée de différentes manières notamment par gravure, dépôt par ultra sons, les extrémités d'antenne étant disposées à proximité du module puis connectées selon le procédé de l'invention. Dans ce cas, les points de couture cousent 15 également les extrémités ou leur voisinage pour les connecter. Toutefois, selon une disposition avantageuse du procédé, l'antenne est déposée dans le substrat également par points de couture comportant un fil de 20 dessus et un fil de cannette isolant. Dans un mode de mise en oeuvre préféré, on peut procéder ainsi on connecte d'abord une plage de contact 5 par couture, notamment avec un point de 25 démarrage 7 préalable sur le substrat, puis on réalise l'antenne 2 toujours par couture à la suite et on connecte la seconde plage de contact 6 également par couture. Le tout est donc réalisé par couture en une seule opération et avec une même aiguille de machine à coudre. A la figure 2, les plages de contact comportent au moins une perforation 14. Plusieurs perforations sont recommandées pour permettre de mieux connecter électriquement le module et de bien le fixer mécaniquement au substrat. Les perforations ou percements 14 dans les plages de contact peuvent être effectuées de préférence au préalable, notamment par poinçonnage, afin notamment de réduire l'usure de l'aiguille d'une machine à coudre. Un système de repérage du module et des perforations préalables du type VAO (vision assistée par ordinateur) équipe de préférence un poste de connexion de l'antenne au module pour contrôler le positionnement, déplacement, et piquage de l'aiguille. La fixation du module s'apparente dans ce cas à une fixation automatique d'un bouton de chemise notamment. Le cas échéant, à l'aide d'un fil conducteur plus fin ou un perçage plus large, il est possible d'effectuer plusieurs points de couture dans les deux perforations 5a, 5b. Le point 11 n'est pas indispensable, le fil pouvant être coupé au niveau du point 5a. A la figure 3, le fil conducteur de l'antenne 2 ou de connexion 2C comporte des boucles 15 qui traversent les plages et le substrat. Ces boucles sont maintenues par un fil inférieur 13 ou fil de canette isolant. Les figures 4 et 5 illustrent un croisement CR de fils conducteurs. L'invention permet le retour de la spire intérieure 2C de la bobine conductrice 2 vers la puce sans contact pour y être connectée (fig.1). Selon une première mise en oeuvre, figure 4, le fil conducteur SPI est enfoui sous forme de boucle 16 dans le substrat dans une perforation 17 relativement large de manière à écarter les portions de fil remontant de chaque côté de la perforation. Entre ces deux portions, un fil conducteur SP2 peut s'étendre pour croiser la boucle sans court-circuit avec elle. La marge disponible entre les fils croisés est par exemple une à trois fois le diamètre du fil conducteur. Des fils conducteurs en cuivre peuvent par exemple avoir un diamètre de 0,03 mm à 1 mm. Dans un autre mode de mise en oeuvre non illustré, dans lequel le fil isolant serait remonté dans le trou 17 par une tension plus grande du fil conducteur SPI, jusqu'au contact du fil conducteur supérieur de croisement SP2. Le fil isolant 13 constitue alors un pont ou un appui isolant pour le fil conducteur de croisement qui peut ainsi croiser la spire d'antenne SPI disposée sous le fil isolant 13. Le fil isolant 13 maintient une portion de la spire SPI au moins partiellement enfouie sous la surface supérieure S portant l'antenne. Toute perforation peut être effectuée au préalable notamment par poinçonnage ou être effectuée par une aiguille au cours de la couture. S'agissant de plastique, une aiguille déforme la matière du substrat et produit de légers bourrelets autour de la perforation. Un avantage de l'invention est de permettre une utilisation de fil conducteur nu pour connecter et/ou réaliser la bobine conductrice. Grâce à cela, on peut utiliser un fil de diamètre très faible jusqu'à par exemple 30 m non disponible en version fil isolé (gainé par du plastique). Avantageusement, le substrat peut être fourni avec de multiples perforations, réparties régulièrement au moins sur le parcours des spires d'antenne ou sur toute la surface comme une matrice, une carte perforée. 20 Les perforations peuvent être comblées par fluage de la matière au cours d'une lamination de feuilles thermo plastiques. Le procédé convient à la formation d'insert sans contact pour tout produit, notamment des 25 cartes à puce. L'invention couvre tout produit électronique de communication radiofréquence, tel une carte à puce sans contact, comprenant le transpondeur réalisé selon le 30 procédé.15 REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un transpondeur sans contact comportant une antenne et un module électronique disposé sur un substrat, ledit module comportant des plages de contact connectées à l'antenne par un fil conducteur, caractérisé en ce que ledit procédé comprend l'étape suivante selon laquelle : - les plages sont cousues au moins par un point de couture (5a, 5b, 6b) traversant les plages de contact à l'aide d'un fil conducteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce que l'antenne est déposée sur le substrat (4) également par un point de couture. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on connecte 20 d'abord une plage de contact, puis on réalise l'antenne et on connecte la seconde plage de contact le tout par couture continue en une seule opération avec la même aiguille. 25 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de croisement de spires d'antenne SPI par un fil conducteur SP2 passant au-dessus de portions d'antenne en forme de boucle 16 enfouie dans le substrat. 30 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue au moins une perforation 17 sur les plages de contact préalablement à la connexion. 6. Transpondeur sans contact comportant une antenne et un module électronique disposés sur un substrat, ledit module comportant des plages de contact connectées à l'antenne par un fil conducteur, caractérisé en ce que les plages de contact sont cousues par au moins un point de couture (5a, 5b, 6b) traversant les plages de contact à l'aide du fil conducteur. 7. Produit électronique de communication radiofréquence, tel une carte à puce sans contact, comprenant le transpondeur selon la revendication précédente.20