Brevet FR2908541A1 — publié le 20080516

La présente invention concerne un dispositif d'identification par radiofréquence, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel dispositif. Les dispositifs d'identification par radiofréquence (dispositifs RFID) permettent d'identifier des objets en utilisant un dispositif électronique û tel qu'une puce mémoire û contenant des données et capable, à l'aide d'une antenne, de transmettre des informations à un lecteur spécialisé. Une étiquette d'identification ou une carte de paiement sans contact sont des exemples de tels dispositifs RFID. La figure 1 représente une vue en coupe d'une étiquette RFID 100 de l'art antérieur apposée sur un support 101. L'étiquette 100 comprend un substrat 102 sur une face 103 duquel est réalisée une antenne 104 et disposée une puce 105 connectée à l'antenne 104. En outre, un enrobage 106 (potting) recouvre localement cette face 103 du substrat 102 au niveau de la puce 105. L'ensemble formé du substrat 102, de l'antenne 104, de la puce 105 et de l'enrobage 106 est entouré d'une enveloppe 107. Une couche d'adhésif 108 permet la fixation de l'étiquette 100 sur le support 101. La puce 105 et l'enrobage 106 forment une zone en saillie par rapport à l'antenne 104. En conséquence, d'une part, la réalisation de l'enveloppe 107, par 20 exemple par laminage, peut conduire à une détérioration de la puce 105 et nuire au bon fonctionnement de l'étiquette. D'autre part, comme illustré sur la figure 1, l'étiquette 100, une fois réalisée, présente un bossage 109 au droit de la puce 105. De ce fait, il existe un risque que l'étiquette 100 apposée sur le support 101 puisse être décollée 25 lorsqu'une personne ou un objet vient buter contre le bossage 109. En outre, la face apparente 110 de l'étiquette 100, c'est-à-dire la face de l'enveloppe 107 opposée à la couche d'adhésif 108, n'étant pas plane, les impressions qui pourraient y être réalisées ne seraient pas d'une qualité satisfaisante. Ainsi, l'étiquette présenterait un aspect peu esthétique. Cela pourrait même conduire 30 à des problèmes de lecture de ces informations. Un autre inconvénient des dispositifs RFID connus est qu'ils ne peuvent pas être apposés sur un support métallique, ou utilisés au voisinage proche d'un objet métallique, car le métal empêche la bonne transmission des informations contenues dans la puce au moyen de l'antenne. 35 Par ailleurs, la plupart des étiquettes RFID connues présentent une rigidité trop importante, ce qui fait que ces étiquettes ne peuvent pas être 2908541 2 placées sur des supports gauches. Cette rigidité est très souvent due à l'épaisseur importante de ces étiquettes. La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. 5 A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif d'identification par radiofréquence (dispositif RFID) comprenant, noyé dans une enveloppe, un substrat sur une face duquel est réalisée une antenne et disposée une puce connectée à l'antenne, un enrobage recouvrant localement ladite face du substrat au niveau de la puce. Le dispositif 10 d'identification par radiofréquence comprend en outre, noyé dans l'enveloppe, une couche intermédiaire réalisée en un matériau hyper conducteur magnétique, placée contre le substrat, du côté de l'antenne, ladite couche intermédiaire possédant des dimensions supérieures à celles de l'antenne de sorte à pouvoir la recouvrir, et présentant une cavité agencée pour que 15 l'enrobage et la puce puissent s'y loger sensiblement totalement. Par noyé dans l'enveloppe , on entend que l'enveloppe enrobe totalement l'ensemble formé par le substrat, l'antenne, l'enrobage et la couche intermédiaire, sans que cette expression limite le mode de réalisation de l'enveloppe au moulage, par exemple. Grâce à la couche intermédiaire protégeant l'antenne, l'apposition du dispositif RFID sur un objet métallique ne nuit pas à la transmission des informations contenues dans la puce. En outre, le fait de prévoir une cavité dans la couche intermédiaire pour loger l'enrobage présente de nombreux avantages : - l'augmentation de l'épaisseur totale du dispositif RFID, due à la présence de la couche intermédiaire, est limitée et au moins en partie compensée par le fait que l'épaisseur de l'enrobage ne vient pas s'ajouter à l'épaisseur des autres couches constitutives du dispositif RFID. Le dispositif RFID présente donc une épaisseur peu importante, malgré la couche intermédiaire. Ainsi, en particulier lorsque le dispositif RFID forme une étiquette, et selon les matériaux utilisés, il peut présenter une rigidité suffisamment faible pour pouvoir être courbé et apposé sur un support gauche. De plus, une fois apposé sur le support, le dispositif RFID n'offre que peu de prise et les risques qu'il soit arraché du support s'en trouvent donc réduits ; - il n'existe plus de surépaisseur du dispositif RFID au niveau de la puce, la face apparente du dispositif RFID ne comportant donc pas de 2908541 3 bossage. Ceci permet de réaliser sur cette face des impressions de très bonne qualité. En outre, la résistance du dispositif RFID à l'arrachement par rapport à son support sont considérablement diminués par la suppression du bossage localisé de l'art antérieur ; 5 - la puce et son enrobage étant logés dans la cavité, ces éléments sont protégés lors de la réalisation de l'enveloppe. II est à noter que la cavité ménagée dans la couche intermédiaire est localisée, et n'a donc pas de conséquence négative sur la fonction d'hyper conducteur magnétique de cette couche intermédiaire. 10 Avantageusement, l'enrobage est complètement contenu dans la cavité de la couche intermédiaire, c'est-à-dire que son épaisseur est inférieure à celle de la couche intermédiaire. Une réalisation dans laquelle l'enrobage dépasserait légèrement de la couche intermédiaire est toutefois envisageable. L'invention permet de réaliser des étiquettes RFID pouvant être 15 apposées sur des cylindres métalliques contenant des gaz ou des liquides sous pression tels que des extincteurs, des bouteilles de plongée ou des bouteilles d'air utilisées par les pompiers. Plus généralement, une telle étiquette peut permettre d'identifier les différents équipements utilisés par les pompiers (casque, détendeur, veste, etc.) et de suivre chacun de ces 20 équipements lors des différentes opérations qu'ils subissent au cours de leur durée de vie : requalification obligatoire, visite de contrôle cyclique, maintenance, lavage, gonflage, etc. Bien entendu, ces applications ne sont pas limitatives. Selon une réalisation possible, la couche intermédiaire est réalisée 25 en un matériau supra conducteur de radiofréquence, par exemple en un matériau contenant de la ferrite. L'épaisseur de la couche intermédiaire est par exemple comprise entre 200 et 600 pm. La cavité ménagée dans la couche intermédiaire peut être un 30 orifice traversant, par exemple de diamètre compris entre 4 et 8 mm. Avantageusement, l'antenne forme un anneau et la couche intermédiaire comporte un trou traversant disposé en regard d'un trou traversant ménagé dans la zone centrale délimitée par l'anneau. Ceci permet de créer une zone d'adhésion supplémentaire entre la partie de l'enveloppe 35 située du côté du substrat et la partie de l'enveloppe située du côté de la couche intermédiaire, ce qui améliore la tenue de l'ensemble. 2908541 4 L'enveloppe est par exemple réalisée en un ou plusieurs matériaux choisis, en fonction des contraintes de température à supporter, parmi les silicones, les polyuréthanes, les polyéthylènes, les polyamides, tandis que le substrat peut être réalisé en un matériau choisi parmi le PET (polyéthylène 5 téréphtalate), le PVC (polychlorure de vinyle), un composite fibre de verre / résine époxy. En outre, le dispositif RFID peut comporter une couche d'adhésif solidaire d'une face de l'enveloppe. Le dispositif forme alors le plus souvent une étiquette RFID destinée à être collée sur un support. 10 Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif d'identification par radiofréquence, dans lequel on prévoit un substrat sur une face duquel est réalisée une antenne et disposée une puce connectée à l'antenne, un enrobage recouvrant localement ladite face du substrat au niveau de la puce. Selon une définition générale de 15 l'invention, le procédé comprend en outre les étapes consistant à : -prévoir une couche intermédiaire réalisée en un matériau hyper conducteur magnétique, possédant des dimensions supérieures à celles de l'antenne et présentant une cavité agencée pour que l'enrobage puisse s'y loger sensiblement totalement ; 20 - placer la couche intermédiaire contre le substrat, du côté de l'antenne, de sorte que l'antenne soit recouverte par la couche intermédiaire et l'enrobage placé dans la cavité ; - réaliser une enveloppe autour de l'ensemble formé par le substrat, l'antenne, l'enrobage et la couche intermédiaire. 25 Selon un mode de réalisation possible, l'enveloppe comprend une première couche placée du côté de la face de la couche intermédiaire opposée au substrat et une deuxième couche placée du côté de la face du substrat opposée à l'antenne, le dispositif d'identification par radiofréquence étant réalisé par laminage de ses différentes couches constitutives. 30 En variante, l'enveloppe peut être réalisée par moulage. On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées : La figure 1 est une vue en coupe d'une étiquette RFID de l'art antérieur, apposée sur un support ; 35 La figure 2 est une vue en coupe d'une étiquette RFID selon l'invention, apposée sur un support ; 2908541 5 La figure 3 est une vue en élévation du substrat faisant partie de l'étiquette de la figure 2 ; La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; La figure 5 est une vue en élévation de la couche intermédiaire 5 faisant partie de l'étiquette de la figure 2 ; La figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5 ; et La figure 7 est une vue en coupe du substrat et de la couche intermédiaire assemblés pour la réalisation de l'étiquette RFID de la figure 2. 10 La figure 2 représente une étiquette RFID 1 apposée sur un support 2, pouvant notamment être métallique. Le support 2 illustré est plan, mais il pourrait être gauche, et par exemple cylindrique. L'étiquette 1 comporte tout d'abord un substrat 3 représenté plus particulièrement sur les figures 3 et 4. Le substrat 3 est ici un film sensiblement 15 carré, de côté voisin de 3 cm, et d'épaisseur pouvant être comprise entre 100 et 200 pm, par exemple de l'ordre de 120 pm 10 pm. Le substrat 3 peut être réalisé en un matériau choisi parmi le PET (polyéthylène téréphtalate), le PVC (polychlorure de vinyle), un composite fibre de verre / résine époxy. Sur une première face 4 du substrat 3 est réalisée une antenne 5. 20 L'antenne 5 est ici réalisée en cuivre selon un enroulement comprenant par exemple 9 tours, et présente une épaisseur de 40 pm 10 pm. L'antenne 5 forme sensiblement un carré de côté voisin de 27,35 mm et définit sur le substrat 3 d'une part une bande périphérique 6 de largeur de l'ordre de 1 à 3 mm et d'autre part une zone centrale 7 sensiblement carrée. Dans la zone 25 centrale 7 est ménagé un trou traversant 20 sensiblement central, à distance de l'antenne 5. Ici, le trou traversant 20 présente la forme d'un carré pouvant avoir un côté de 8 à 10 mm). Une puce 8 est disposée sur le substrat 3 et connectée à l'antenne 5. Un enrobage 9 (potting), par exernple en résine époxy, recouvre la puce 8 30 ainsi que la zone du substrat 3 et de l'antenne 5 environnant la puce 8. L'enrobage 9 forme ici une goutte sensiblement circulaire de diamètre voisin de 4 mm. L'épaisseur maximale du substrat 3 et de l'enrobage 9 est de l'ordre de 650 pm 10 pm. Il est à noter que, sur la figure 3, l'enrobage 9 a été représenté comme s'il était transparent, pour que la puce 8 et les extrémités de 35 l'antenne 5 soient visibles. 2908541 6 L'étiquette 1 comporte également une couche intermédiaire 10, représentée plus particulièrement sur les figures 5 et 6, qui a pour rôle de permettre le bon fonctionnement de l'antenne 5 même en présence de métal dans un environnement proche de l'étiquette 1. Cette couche intermédiaire 10 5 peut être réalisée en un matériau supra conducteur de radiofréquence, par exemple en un matériau contenant de la ferrite. Elle peut être formée à partir d'un film de FLEXIELD , commercialisé par la société TDK. Dans la réalisation illustrée, l'épaisseur de la couche intermédiaire 10 est de l'ordre de 500 pm. 10 La couche intermédiaire 10 forme ici un carré de côté voisin de 4 cm. Elle comporte un trou traversant 11 sensiblement central, de dimensions inférieures à celles de la zone centrale 7 du substrat 3, destiné à venir se superposer au trou traversant 20 (donc, par exemple, le trou traversant 11 est un carré de 8 à 10 mm de côté), ainsi qu'un orifice traversant 12. L'orifice 12 15 est ici sensiblement circulaire, de diamètre voisin de 6 ou 7 mm. II peut être formé par perforation de la couche intermédiaire 10. Pour la réalisation de l'étiquette 1, la couche intermédiaire 10 est placée contre la face 4 du substrat 3, de sorte que l'enrobage 9 soit logé dans l'orifice 12 et que le trou 11 soit situé en regard du trou 20 de la zone centrale 7 20 (figure 7). Une bande périphérique 13 de la couche intermédiaire 10 dépasse alors du bord du substrat 3, ce qui permet une protection efficace de l'antenne 5. Cette bande périphérique 13 peut présenter une largeur de 3 à 5 mm, par exemple 4 mm. Le substrat 3, portant l'antenne 5, la puce 8 et l'enrobage 9, ainsi 25 que la couche intermédiaire 10, sont noyés dans une enveloppe 14 assurant la protection mécanique et thermique de l'antenne 5 et de la puce 8. L'enveloppe 14 peut être réalisée en un ou plusieurs matériaux choisis parmi les silicones, les polyuréthanes, les polyéthylènes, les polyamides, ou tout autre matériau ayant les propriétés requises selon 30 l'application considérée, notamment en termes de résistance mécanique et thermique. L'enveloppe 14 est ici constituée d'une première couche 15, disposée du côté de la face de la couche intermédiaire 10 opposée au substrat 3, et d'une deuxième couche 16 disposée du côté de la face 17 du substrat 3 35 opposée à l'antenne 5. L'épaisseur de chacune des couches 15, 17 peut varier de 300 pm à 500 pm. Les couches 15, 17 présentent en outre des dimensions 2908541 7 suffisantes pour dépasser du bord de la couche intermédiaire 10, et pouvoir ainsi être assemblées l'une à l'autre au niveau d'une bande périphérique 18. Cette bande périphérique 18 peut présenter une largeur de 2 à 5 mm, par exemple 3 mm. 5 Selon un premier mode de réalisation, l'étiquette 1 est réalisée par laminage. Selon un deuxième mode de réalisation, l'étiquette 1 est réalisée par moulage. II peut s'agir d'un moulage par injection ou d'un moulage par coulage par gravité, à température ambiante ou avec chauffage. 10 Quel que soit le mode de réalisation retenu, au cours de la formation de l'étiquette 1, d'une part, la première couche 15 de l'enveloppe 14 vient pénétrer l'orifice 12, noyant ainsi l'enrobage 9. Il est à noter que cela ne provoque pas de sous épaisseur localisée dans l'étiquette 1. D'autre part, les couches 15, 16 de l'enveloppe 14 viennent pénétrer les trous traversants 11, 15 20, ce qui permet une bonne adhésion de ces couches l'une à l'autre. Bien que l'étiquette 14 ait été présentée comme constituée de deux couches 15, 16 distinctes (ce qui est le cas en particulier pour le laminage), l'étiquette 14 peut également n'être formée que d'une seule pièce (par exemple si elle est obtenue par moulage). 20 L'étiquette 1 comprend enfin une couche d'adhésif 19 solidaire de la première couche 15 de l'enveloppe 14. La couche d'adhésif 19 présente par exemple une épaisseur voisine de 170 pm. L'étiquette 1 ainsi obtenue se présente globalement sous la forme d'un parallélépipède d'épaisseur inférieure à 2 mm, et par exemple de l'ordre 25 de 1,5 mm. Vue en élévation, l'étiquette 1 forme sensiblement un carré de côté voisin de 4 à 5 cm. Parmi les avantages et les caractéristiques de l'étiquette û ou plus généralement du dispositif RFID û selon l'invention, on peut citer : - la possibilité de transmettre des informations sans contact, via 30 l'étiquette, sur une distance de l'ordre de 1 à 5 cm ; - selon le matériau constitutif de l'enveloppe, la possibilité d'un stockage entre -20 C et +85 C, et la résistance à des températures pouvant atteindre 100, 150, voire 200 ou 250 C pendant plusieurs minutes, permettant l'utilisation pour des équipements de pompier ; 35 - la perméabilité aux hautes fréquences (plage des 13 MHz) ; - la résistance mécanique au cisaillement et aux chocs à plat ; 2908541 8 - la souplesse, permettant à l'étiquette d'être collée sur des supports gauches (cylindres de rayon 5 à 15 cm) ; - la non conductivité électrique ; - la possibilité d'imprimer des informations sur la face apparente 5 de l'étiquette (logo, numéro de série ou de lot, etc.) - l'étanchéité à l'eau de mer jusqu'à 20 bars et à l'eau chaude à 80 C comportant des détergents ; - le fait que l'étiquette est auto extinguible. Ainsi, l'invention apporte une amélioration déterminante à la 10 technique antérieure, en fournissant un dispositif RFID qui, tout en pouvant être utilisé dans un environnement contenant du métal, est d'épaisseur limitée et ne présente pas de bossage, avec tous les avantages qui en découlent. II va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes 15 les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'identification par radiofréquence comprenant, noyé dans une enveloppe (14), un substrat (3) sur une face (4) duquel est réalisée une antenne (5) et disposée une puce (8) connectée à l'antenne (5), un enrobage (9) recouvrant localement ladite face (4) du substrat (3) au niveau de la puce (8), caractérisé en ce qu'il comprend en outre, noyé dans l'enveloppe (14), une couche intermédiaire (10) réalisée en un matériau hyper conducteur magnétique, placée contre le substrat (3), du côté de l'antenne (5), ladite couche intermédiaire (10) possédant des dimensions supérieures à celles de l'antenne (5) de sorte à pouvoir la recouvrir, et présentant une cavité (12) agencée pour que l'enrobage (9) et la puce (8) puissent s'y loger sensiblement totalement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (10) est réalisée en un matériau supra conducteur de radiofréquence, par exemple en un matériau contenant de la ferrite. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 20 la couche intermédiaire (10) présente une épaisseur comprise entre 200 et 600 pm. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cavité ménagée dans la couche intermédiaire (10) est un orifice 25 traversant (12) de diamètre compris entre 4 et 8 mm. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'antenne (5) forme un anneau et en ce que la couche intermédiaire (10) comporte un trou traversant (11) disposé en regard d'un trou traversant (20) 30 ménagé dans la zone centrale (7) délimitée par l'anneau. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) est réalisée en un ou plusieurs matériaux choisis parmi les silicones, les polyuréthanes, les polyéthylènes, les polyamides. 35 2908541 10 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le substrat (3) est réalisé en un matériau choisi parmi le PET (polyéthylène téréphtalate), le PVC (polychlorure de vinyle), un composite fibre de verre / résine époxy. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche d'adhésif (19) solidaire d'une face de l'enveloppe (14). 10 9. Procédé de réalisation d'un dispositif d'identification par radiofréquence, dans lequel on prévoit un substrat (3) sur une face (4) duquel est réalisée une antenne (5) et disposée une puce (8) connectée à l'antenne (5), un enrobage (9) recouvrant localement ladite face (4) du substrat (3) au niveau de la puce (8), caractérisé en ce que le procédé comprend en outre les 15 étapes consistant à : - prévoir une couche intermédiaire (10) réalisée en un matériau hyper conducteur magnétique, possédant des dimensions supérieures à celles de l'antenne (5) et présentant une cavité (12) agencée pour que l'enrobage (9) puisse s'y loger sensiblement totalement ; - placer la couche intermédiaire (10) contre le substrat (3), du côté de l'antenne (5), de sorte que l'antenne (5) soit recouverte par la couche intermédiaire (10) et l'enrobage (9) placé dans la cavité (12) ; - réaliser une enveloppe (14) autour de l'ensemble formé par le substrat (3), l'antenne (5), l'enrobage (9) et la couche intermédiaire (10). 25 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) comprend une première couche (15) placée du côté de la face de la couche intermédiaire (10) opposée au substrat (3) et une deuxième couche (16) placée du côté de la face (17) du substrat (3) opposée à l'antenne 30 (5), le dispositif d'identification par radiofréquence (1) étant réalisé par laminage de ses différentes couches constitutives. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) est réalisée par moulage. 5