Brevet FR2930832A1 — publié le 20091106

ETIQUETTE D'IDENTIFICATION ET DE TRACABILITE D'UN PRODUIT, PROCEDE POUR LA FABRICATION D'UNE TELLE ETIQUETTE ET PRODUIT LA COMPORTANT La présente invention a pour objet une étiquette d'identification destinée à être associée à un produit afin de permettre sa traçabilité dans le temps, à partir de sa fabrication. De manière à mieux préhender l'invention, il est utile de rappeler les systèmes connus à ce jour afin d'établir la traçabilité d'un produit. Les codes à barres ont été des précurseurs dans ce domaine. Ceux-ci sont imprimés sur des emballages ou sur des étiquettes de produits et contiennent des informations sur le produit proprement dit, c'est-à-dire lieu de fabrication, date, etc. Ces codes sont composés d'une succession de barres et d'espaces qui, de façon structurée, représentent une chaîne de caractères. Il existe deux types de codes à barres. Les codes à barres linéaires et les codes à barres bidimensionnels. Sont connus également dans ce domaine les étiquettes d'identification RFID. Ces étiquettes RFID (Radio Frequency Identification) utilisent des signaux de fréquence25 radio pour transmettre ou recevoir des informations. Comme les codes à barres, elles fournissent une identification rapide du produit. Ces étiquettes sont composées d'une puce électronique et d'une antenne bobinée ou imprimée. Le principe de fonctionnement des étiquettes RFID consiste à activer l'étiquette par un signal radio de fréquence variable que le lecteur émet. L'étiquette transmet un signal radio en retour que le lecteur transforme en code binaire. Un dialogue s'établit permettant l'échange d'informations. Comme précédemment, il existe deux types d'étiquettes RFID : les étiquettes passives et les étiquettes actives. Les étiquettes RFID donnent d'excellents résultats en ce qui concerne la traçabilité, mais sont difficilement exploitables dans la lutte contre la contrefaçon du fait de leur taille, qui n'est pas toujours compatible avec les produits qui sont parfois de taille encore plus petite. Le but de la présente invention est précisément de résoudre le double problème de la reconnaissance des produits originaux et celui de la détection des contrefaçons, tout en permettant bien entendu également la traçabilité du produit. Selon une première phase de la démarche inventive, il a été imaginé de réaliser une étiquette d'identification pratiquement non reproductible à partir de moyens simples et classiques, mais au contraire nécessitant des étapes de fabrication ne pouvant être effectuées par d'autres moyens que des équipements lourds et la nécessité d'un personnel qualifié. Ainsi est créée la quasi impossibilité de monter des ateliers clandestins, et même l'utilisation de ces équipements dans des organismes reconnus, à des fins illégales. C'est ainsi que l'étiquette d'identification selon l'invention se caractérise en ce qu'elle est constituée par un élément en silicium de grande pureté constituant en soi un signe distinctif et/ou sur lequel sont réalisés des codes d'identification micrométriques ou nanométriques, ladite étiquette étant rapportée sur le produit ou implanté dans celui-ci, de manière à assurer sa traçabilité et attester de son origine et de son authenticité, tout en le rendant non reproductible. Le silicium présente des caractéristiques inégalées d'usinage. Le but est de pouvoir, à partir de ce matériau, développer des procédés de fabrication d'étiquettes relevant de la microtechnologie, voire de la nanotechnologie. Le choix judicieux de ce matériau, contre tout préjugé, a donné lors des essais des résultats surprenants et inattendus. La structuration de ce matériau par des procédés de microfabrication fait apparaître une caractéristique absolument non reproductible avec d'autres matériaux, à savoir l'évidement ou le relief sur l'étiquette à des échelles micrométriques ou nanométriques ayant des facteurs d'aspects (rapport entre la plus grande dimension par la plus petite) supérieurs à 5. Par comparaison, une fraise d'usinage en micromécanique sur quelque matériau que ce soit ne peut permettre de tels alésages. Egalement à titre de comparaison, l'utilisation de lasers de puissance pour la structuration de certains matériaux est en mesure d'atteindre ces résolutions surfaciques, mais en aucun cas ne pourra extruder ce motif avec des facteurs de forme supérieurs à la dizaine, et pour des épaisseurs de plusieurs centaines de microns. L'usinage laser n'autorise qu'une structuration surfacique, c'est-à-dire de quelques microns de profondeur, donc facilement effaçable, alors que le choix judicieux du silicium permet d'intégrer des informations sur l'étiquette par gravure profonde, par réaction ionique, de l'ordre du centième de millimètre. Comme évoqué ci-dessus, une telle étiquette selon l'invention est rendue pratiquement infalsifiable du fait de la nécessité de moyens lourds et de personnel qualifié. Il est fait plus particulièrement allusion aux salles blanches qui sont pratiquement les seuls environnements à permettre de réaliser la technique évoquée ci-dessus. En effet, seule une salle blanche permet de maitriser, de minimiser l'introduction, la génération et la rétention de particules à l'intérieur d'un volume de travail pouvant accueillir ces équipements de fabrication. Les paramètres tels que la température, l'humidité et la pression relative sont également maintenus à un niveau prédéterminé. Les salles blanches sont utilisées dans les domaines sensibles aux contaminations environnementales, c'est-à-dire les procédés de fabrication des dispositifs à semi-conducteurs, les biotechnologies et d'autres domaines de la biologie, la construction d'engins spatiaux, la construction d'optique ou de micromécanismes, etc. On comprend bien par là que l'utilisation des salles blanches n'est pas facilement accessible pour réaliser une étiquette d'identification selon l'invention. Une étiquette d'identification ainsi réalisée résulte de la gravure d'un motif planaire pouvant être constitué par un logo, ou tout simplement par un barreau de silicium à introduire dans le produit à identifier. Est possible une extension en profondeur d'une géométrie quelconque définie dans ce plan. A noter qu'une même étiquette peut contenir une ou plusieurs gravures selon des précisions micrométriques. L'étiquette pourra être reportée sur un support constituant le produit lui-même par des procédés de collage ou d'insertion au cours de la fabrication dudit produit. L'étiquette d'identification pourra être visible ou non sur le support destiné à être protégé. Il pourra contenir un code d'identification en relief ou par évidement, c'est-à-dire en creux, toujours par le même procédé de gravure du silicium et ses caractéristiques dimensionnelles. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étiquette d'identification comporte des cavités, tel un contenant, dans lesquelles sont placés des éléments physico-chimiques propices, pour des équipements de contrôle, à l'augmentation du contraste entre l'étiquette et le produit à identifier. Le rôle de ces matériaux est d'augmenter le contraste entre l'élément marqué et l'étiquette et/ou d'augmenter la résolution de lecture des appareils de contrôle lorsqu'ils sont soumis à une excitation extérieure de type rayonnement. D'autres moyens permettant de reporter ou d'inclure l'étiquette sur le produit à protéger pourront être utilisés, comme le collage, l'insertion de type mécanique, le moulage, le surmoulage, l'encastrement, le soudage, le rivetage, l'encapsulage, sur ou dans le produit à identifier. A partir de la pièce originelle en silicium pourront être reproduites d'autres pièces qui pourront faire office d'étiquettes d'identification à leur tour. Dans ce cas, l'étiquette d'origine en silicium servirait de moule pour le transfert du motif (en négatif) sur des matériaux moulés et/ou agglomérés dans le moule au moyen de liants, par exposition aux ultra violets, à la température, ou autre. De telles réalisations font appel tout ou partiellement à des étapes de photolithographie à résolution micrométrique, à des procédés de gravure du silicium à haut facteur de forme et à des étapes de gravure de l'oxyde de silicium. Il est fait appel également, directement ou indirectement, au procédé de micro-usinage du silicium par transfert de motifs, assuré par moulage à partir de la structure silicium servant de moule initial. L'invention concerne également le procédé pour la réalisation d'une étiquette d'identification telle qu'elle vient d'être décrite. Selon ce procédé, l'étiquette d'identification en silicium est recouverte d'un moyen de protection de type résine, vernis, polymère ou matériau aggloméré à base de liant, dont la température de fusion est inférieure à celle du silicium. Les propriétés d'adhérence de ladite résine de protection pourront être utilisées pour le report de l'étiquette sur le produit à protéger. En ce qui concerne le moyen de protection de l'étiquette, celui-ci est déterminé en fonction du type de matériau, qui pourra être transparent, translucide ou opaque. Selon le cas d'application, l'étiquette d'identification en silicium reçoit directement le moyen de protection de part et d'autre de ses propres faces. L'étiquette d'identification peut être obtenue par usinage, à partir d'un substrat de silicium, ou encore par moulage, à partir d'une poudre de silicium et/ou d'un moule en silicium structuré à partir des mêmes techniques. Le moyen de protection, en l'occurrence la résine pourra être colorée et/ou sérigraphiée. Selon une variante de réalisation, l'étiquette reçoit un dépôt à base de nitrure ou autre dans le but de conférer à ladite étiquette une couleur choisie. Egalement la couche de protection doit avoir elle-même une grande fidélité vis-à-vis des motifs structurés dans le silicium. L'utilisation à ce titre d'un polymère, tel le ParylèneTM, répond pleinement à ces caractéristiques tant ses propriétés de conformité au cours du dépôt présentent des résolutions très voisines de celles de l'usinage du silicium. Les caractéristiques innovantes de l'étiquette d'identification selon l'invention sont les suivantes : ne peut être refaçonnée de quelque manière que ce soit après avoir été désolidarisée de son substrat initial, sans conséquence de rupture ou d'éclatement de la matière ou de l'étiquette. ne peut être retravaillée, réusinée par les équipements salle blanche après avoir été désolidarisée de son substrat originel, ces équipements étant seuls compatibles avec des substrats de silicium de taille standardisée se présentant sous forme de disque avec présence d'un ou plusieurs méplats. Seules ces tailles standards sont compatibles avec les supports de chargement de chacun des équipements utilisés. ne nécessite pas d'apport d'énergie pour assurer la fonction de traçabilité, car inerte. Les empreintes sont révélées par des moyens spécifiques de lecture. Ces derniers moyens peuvent aller du système simple (loupe de grossissement, microscope) aux appareillages plus complexes. En fait, l'étiquette d'identification réagit à un moyen d'excitation extérieur, de type rayonnement magnétique, rayonnement électrostatique ou rayons X visant à la mettre en présence. Peut revêtir une couleur au choix, laquelle sera révélée par l'épaisseur du matériau déposé, dans le cas d'un dépôt de nitrure de silicium, ou le matériau lui-même, dans le cas d'un dépôt d'un matériau teinté dans la masse de type colorant. Peut contenir plusieurs éléments assemblés de manière rigide ou souple, usinés avec le même procédé de microfabrication. - Peut contenir une ou plusieurs parties mobiles, elles-mêmes usinées avec les mêmes procédés de microfabrication. - Propriété d'une telle étiquette en matière de lutte contre la contrefaçon. Le procédé d'usinage offre une très grande liberté dans la détermination des motifs à transférer sur l'élément silicium. Ainsi l'on peut imaginer la reproduction d'un code d'identification sous forme de chiffres, de lettres, de codes barres, de sigles, ou de n'importe quelle forme géométrique possible. Ces motifs peuvent apparaître en relief ou par évidement. Cette très grande souplesse s'applique dans le cadre de la faisabilité de microfabrication, c'est-à-dire avec le respect du facteur de forme, limite accessible par le procédé. Cette limite dépassée ne permettant plus de garantir une précision suffisante sur la verticalité des flancs en fin de gravure. Ce procédé de fabrication nécessite au minimum quatre équipements lourds en termes de coûts, soit environ 2,5 millions d'euros. Ces équipements sont constitués par : un appareil de réalisation des masques (résolution submicronique) ; un promoteur d'adhésion de résine ; un appareil de couchage/développement de résine ; un appareil d'insolation de substrats, avec capacité d'alignement de précision (résolution sub-micronique) ; un appareil de gravure du silicium et de l'oxyde de silicium. De plus, ce procédé requiert un certain nombre de personnel qualifié, ingénieurs et techniciens spécialisés, pour assurer la mise en oeuvre et la maintenance de tous ces appareils. La microfabrication des substrats de silicium ne peut se faire qu'en environnement très propre, appelé salle blanche. Ce lieu implique l'installation d'un matériel spécifique assurant une circulation permanente de l'air, une qualité de propreté constante et donc le personnel qualifié dédié à sa maintenance. C'est précisément de cet environnement sévère qu'est garant le bon déroulement du procédé de fabrication. L'introduction de toute impureté, quelle qu'elle soit, pouvant affecter chaque étape de fabrication, s'avère rédhibitoire pour le déroulement du procédé. Ces machines ne peuvent pas être fabriquées autrement que par le constructeur officiel en raison de la complexité de ces dernières. De plus, ces machines sont distribuées en nombre assez limité dans le monde, en raison précisément du coût, entraînant une mutualisation de leur utilisation, et les acheteurs sont parfaitement identifiés, d'où la difficulté de les utiliser à des fins de contrefaçon. D'autre part, la fourniture de matériel onéreux et spécifique que sont les consommables tels que résine, gaz utilisés pour la gravure, substrats de verre et de silicium, ne peut se commercer clandestinement. De plus, le coût des consommables (substrats de silicium et substrats de verre, servant de masques, résine, lignes de gaz) étant très onéreux, l'utilisation de ces derniers à des fins illicites ne pourra qu'être très rapidement décelée par les responsables de ces équipements de salle blanche. En premier lieu, on peut dire qu'au vu de la rareté de ce procédé et la très grande difficulté de sa mise en oeuvre clandestine, tant le matériel nécessaire est lourd et que du personnel très qualifié est nécessaire, rien que la présence d'un élément en silicium de ce type, persuade de l'authenticité du produit. Par ailleurs, toute tentative de modification après mise en oeuvre du procédé et après installation de l'étiquette sur le produit entraîne systématiquement une modification visuelle de l'aspect de l'étiquette. Il n'existe qu'un seul élément chimique capable, en phase humide, d'attaquer le silicium. Ce dernier aura ainsi pour effet d'enlever de la matière, selon les plans cristallins, ce qui contrastera fortement avec la grande verticalité des flancs obtenus par la gravure profonde du silicium, qui est une gravure anisotrope et se fait par voie sèche. Cette transformation est alors très facilement visible et attestera par là même un façonnage malveillant de l'étiquette. Une autre caractéristique du silicium qui a été exploité est sa faible masse volumique au regard d'autres matériaux qui peuvent être utilisés, tels les métaux inoxydables. En effet, la masse volumique du silicium est très proche de celle de l'aluminium, soit de l'ordre de 2,3 g/cm3. Or la plupart des alliages de métaux inoxydables ont des masses volumiques de l'ordre de 7,8 g/cm3, soit près de 3,3 fois celle du silicium. En somme, pour des produits protégés dont le poids est une contrainte réelle, l'adjonction d'une étiquette en silicium permettra d'assurer la fonction de traçabilité avec un impact négligeable sur la masse finale du produit. A titre d'exemple, dans le domaine des perles de culture, par comparaison, un barreau plein en silicium, utilisé pour marquer le nucléus d'une perle, présente une masse de l'ordre de 1 mg, alors que le même réalisé en matériaux inoxydables pèserait plus de 3 mg. Le volume retenu dans ce cas est celui d'un parallélépipède de 3 mm de long, et une largeur et une hauteur de 380 micromètres. D'autres applications sont bien entendu possibles, comme par exemple le secteur automobile et les pièces détachées automobiles, l'aéronautique, l'aérospatiale, l'armement, l'archéologie, les bijoux, l'horlogerie, l'audiovisuel, la maroquinerie, la pharmacie, les produits cosmétiques, les vêtements, les vins et alcools, jouets et objets d'art. Par ailleurs, toutes ces applications peuvent bénéficier de l'intégration visible ou invisible à l'oeil nu de l'insertion d'un codage permettant d'identifier le produit des contrefaçons. Cette insertion est infalsifiable car toute tentative de modification entraînerait la destruction du motif en silicium.10 REVENDICATIONS1. Etiquette d'identification destinée à être associée à un produit, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un élément en silicium, constituant en soi un signe distinctif et/ou sur lequel sont réalisés des codes d'identification micrométriques ou nanométriques, ladite étiquette étant rapportée sur le produit ou implanté dans celui-ci, de manière à assurer sa traçabilité et attester de son origine et de son authenticité, tout en le rendant non reproductible. 10 2. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le signe distinctif et/ou les codes d'identification micrométriques sont réalisés sur l'élément en silicium par gravure profonde par réaction 15 ionique. 3. Etiquette selon la revendication 2, caractérisée en ce que les codes d'identification sont en relief. 4. Etiquette selon la revendication 2, caractérisée en ce que les codes d'identification sont en creux. 25 5. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des cavités, tel un contenant, dans lesquelles sont placés des éléments physico-chimiques propices pour des équipements de 20contrôle, à l'augmentation du contraste entre l'étiquette et le produit à identifier. 6. Etiquette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est reportée ou incluse, sur ou dans l'élément à identifier. 7. Etiquette selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle réagit à un moyen d'excitation extérieur de type rayonnement magnétique, rayonnement électrostatique ou rayons X visant à la mettre en présence. 8. Etiquette selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est révélée par un équipement spécifique, de type loupe, microscope. 9. Procédé pour la réalisation d'une étiquette d'identification selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'elle est recouverte d'un moyen de protection de type résine, vernis, polymère, ou matériau aggloméré à base de liant. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de la résine constituant le moyen de protection est déterminée en fonction du type de résine, qui pourra être transparente, translucide ou opaque. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'étiquette en silicium reçoitdirectement la résine de protection de part et d'autre de ses propres faces. 12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'étiquette est obtenue par usinage à partir d'un substrat de silicium. 13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'étiquette est obtenue par moulage, à partir d'une poudre de silicium et/ou d'un moule de silicium structuré à partir des mêmes techniques. 14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le moyen de protection est coloré et/ou sérigraphié. 15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'étiquette reçoit un dépôt à base de nitrure. 16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que l'étiquette d'identification en silicium est réalisée en salle blanche.25