Brevet FR3013152A1 — publié le 20150515

Antenne double face pour carte à puce L'invention concerne un nouveau mode de réalisation d'une antenne, notamment pour cartes à puce à fonctionnement mixte à contact et sans contact, ou pour passeports électroniques. Etat de la technique Il existe déjà dans l'état de la technique, des cartes à puce dites à contact, pourvues d'un module microélectronique présentant des contacts électriques normalisés qui permettent l'interconnexion par liaison galvanique avec les contacts correspondants d'un lecteur de cartes à puce. Il existe par ailleurs des cartes à puce dites sans contact, et des cartes à puce duales à fonctionnement à la fois à contact et sans contact. Ces deux types de cartes à puce permettent l'interaction avec un lecteur de cartes à puce distant, par l'intermédiaire d'une liaison radiofréquence. A cet effet, ces cartes sont pourvues d'une antenne disposée sur le corps de carte afin de permettre un fonctionnement sans contact, par exemple lors de leur interaction par voie radiofréquence avec l'antenne d'un lecteur de cartes distant. L'antenne des cartes sans contact ou des cartes duales est typiquement réalisée sur le corps de carte ou sur un insert souple destiné à être laminé dans le corps de carte, par diverses technologies de réalisation. Elle a ses bornes connectées aux bornes correspondantes de l'interface de communication radiofréquence du module microélectronique qui porte la puce microélectronique de la carte à puce. Alors que la fabrication de cartes à puce à contact est maitrisée depuis longtemps, notamment par l'emploi de techniques consistant à reporter un module électronique de carte à puce dans une cavité aménagée à cet effet dans le corps de carte, les cartes à puce à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement dual sont pourvues d'une antenne et sont d'un usage plus récent. On a constaté que l'intégration d'une antenne sur une carte à puce a posé une série de problèmes. 2 3013152 Ainsi, on distingue plusieurs technologies d'antennes susceptibles d'être utilisées dans les cartes à puce. Une première technique a consisté à réaliser sur un support souple, une antenne constituée d'un enroulement de plusieurs brins métalliques, les extrémités de l'antenne étant alors reliées aux bornes de communication radiofréquence de la puce microélectronique du module. Les brins métalliques sont généralement réalisés sous la forme de fils de cuivre, ou sous la forme de pistes en aluminium déposées sur le support souple. Dans tous les cas de figure, la topologie de l'antenne et sa connexion aux bornes d'une puce microélectronique impose jusqu'à présent que les brins ou les pistes conductrices de l'antenne soient amenées à se croiser, ce qui crée une surépaisseur locale qui nuit à la planéité et à l'aspect du produit final. En effet, aussi bien en technologie filaire qu'en technologie de pistes conductrices, chaque conducteur de l'antenne a un diamètre ou une épaisseur de l'ordre de 110 à 150 micromètres, et la superposition de deux épaisseurs est visible à l'oeil nu. Or, afin d'éviter un court-circuit à l'endroit des croisements, on interpose de façon connue un isolant entre les fils de cuivre ou entre les pistes en aluminium au niveau des croisements. Cet isolant se présente sous la forme d'une couche d'isolant aménagée sur le fil d'antenne, ou sous la forme d'une pastille isolante (dite « strap » en terminologie anglo-saxonne) réalisée au niveau du croisement des pistes d'antenne. Dans tous les cas de figure, cet isolant accroit encore la surépaisseur locale et les effets visuels qui en résultent sur le produit final. Buts de l'invention Un but général de l'invention est par conséquent de proposer une antenne, notamment pour carte à puce à fonctionnement dual à contact et sans contact, qui soit dépourvue des inconvénients précités. Un but spécifique de l'invention est de proposer une conception d'antenne dépourvue de croisements de fils ou de pistes, de sorte que la surépaisseur du support souple ou de la carte à puce due à l'antenne soit limitée à une seule épaisseur de fil ou de piste. Résumé de l'invention 3 3013152 Selon le principe de l'invention, l'antenne destinée à une carte à puce ou à un autre support d'information souple pourvu d'une antenne, est une antenne double face. Elle se compose de deux parties qui sont chacune reliées d'une part à une borne de connexion destinée à être connectée à une borne correspondante d'une puce électronique, et d'autre part à un moyen de connecter électriquement les deux faces du support. Ainsi, l'invention a en particulier pour objet une antenne pour une carte à puce à fonctionnement dual ou sans contact formant un support d'antenne, ladite antenne étant composée d'un enroulement de fils conducteurs ou de spires conductrices réalisés sur un support et terminés par deux bornes de connexion à une puce microélectronique, caractérisée en ce que l'antenne est une antenne double face, comportant deux parties situées sur deux faces opposées du support et reliées entre elles par au moins une connexion électrique. Grâce à cette conception, l'antenne selon l'invention ne présente plus de croisements de fils ou de pistes, et les surépaisseurs correspondantes sont éliminées. Dans la mesure où les deux bornes de connexion de l'antenne peuvent être situées sur une même face du support, pour réaliser une antenne double face, il est donc nécessaire de prévoir deux connexions électriques, à savoir une première connexion électrique allant de la première face du support (celle portant les bornes de connexion de l'antenne à la puce) vers la deuxième face, et une seconde connexion électrique ramenant un contact de la seconde partie de l'antenne vers la première face du support. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ladite au moins une connexion électrique comporte une première connexion électrique reliant les deux parties de l'antenne, et une seconde connexion électrique reliant une l'une des parties de l'antenne à l'une desdites bornes de connexion. Chaque connexion électrique peut être réalisée sous la forme d'un via conducteur, ou d'une connexion capacitive. Chaque via conducteur est aménagé au niveau d'une des deux bornes 4 3013152 de connexion de l'antenne, ou au niveau de deux surfaces conductrices en regard des deux parties de l'antenne. Les deux bornes de connexion de l'antenne au microcircuit de la carte à puce sont soit réalisées sur la même face du support, ou sur des faces opposées. Le ou les vias conducteurs sont réalisés par sertissage des extrémités correspondantes d'antenne situées en regard sur chaque face du support. Alternativement, le ou les vias conducteurs sont réalisés par dépôt de métal dans un orifice traversant aménagé dans ledit support, par sertissage mécanique (dit « crimp » en terminologie anglo-saxonne), ou encore par dépôt de colle conductrice dans un orifice traversant aménagé dans ledit support. L'invention a également pour objet une carte à puce à fonctionnement sans contact, ou un passeport électronique à fonctionnement sans contact, comportant une antenne telle que décrite plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique une topologie classique d'antenne pour carte à puce sans contact, montrant un croisement de fils ou de pistes; - la figure 2 montre en vue en élévation et en coupe, le croisement de deux fils d'une antenne filaire selon l'état de la technique; - la figure 3 illustre en vue en élévation et en coupe, le croisement des pistes d'antenne dans le cas d'une antenne connue réalisée à l'aide de pistes conductrices ; - la figure 4 illustre de façon schématique une topologie d'antenne double face selon l'invention, dépourvue de croisement de fils ou de pistes ; - la figure 5 représente une vue en élévation et en coupe A-A' de la figure 4 ; - la figure 6 représente une vue en élévation et en coupes A-A' et B-B' de la figure 4 ; - les figures 7A et 7B représentent respectivement une vue en plan et en coupe d'une variante d'antenne selon l'invention, dans laquelle les bornes de connexion sont situées de part et d'autre du support souple. Description détaillée 301 3 1 5 2 La figure 1 montre une vue schématique d'une antenne 1 pour carte à puce sans contact ou pour carte à puce duale à double interface de communication contact/sans contact. L'antenne 1 est typiquement réalisée sous la forme d'un enroulement de brins en plusieurs spires ou sous la forme de pistes conductrices spiralées réalisées sur le corps de carte. Les extrémités 2, 3 de l'antenne forment des plots de contact qui sont destinés à être connectés à des plots de contact correspondants du module microélectronique (non représenté) de la carte à puce. Dans cette configuration, l'antenne 1 et ses extrémités 2,3 sont systématiquement réalisées sur une seule face de la carte à puce, ce qui dans l'état de la technique entraine inévitablement l'existence d'un croisement 4 de brins ou de pistes. En figure 2, on a représenté en coupe un tel croisement 4 dans le cas d'une antenne filaire. Comme on le voit, le fil d'antenne comporte une âme conductrice 5 et une couche d'isolant électrique 6. Au niveau du croisement 4, un brin inférieur 8 se superpose à un brin supérieur 9, de sorte que l'épaisseur totale de l'antenne au niveau du croisement représente deux épaisseurs d'âme conductrice et deux épaisseurs d'isolant, soit en général une épaisseur totale de l'ordre de 200 à 300 micromètres. De ce fait, le croisement 4 de brins d'antenne crée une surépaisseur suffisamment importante pour être visible en surface de la carte à puce intégrant cette antenne. Comme représenté en figure 3, la situation est sensiblement la même lorsque l'antenne 1 est réalisée à l'aide de pistes conductrices imprimées ou sérigraphiées. On a interposé entre les deux pistes 10, 11, un isolant 12, notamment sous la forme d'un « strap ». L'épaisseur totale de l'antenne au niveau du croisement de pistes correspond donc à deux épaisseurs de piste plus l'épaisseur du « strap ». Là encore les procédés industriels actuels conduisent à une épaisseur totale de l'ordre de 200 à 300 micromètres, qui nuit à la planéité et à l'aspect du produit final. On se réfère maintenant aux figures 4 à 7 relatives à l'invention. Comme on le voit sur la figure 4, l'antenne 13 comporte maintenant deux parties, à savoir une première partie 13a réalisée sur la face visible du support 7 et représentée en trait plein, et une seconde partie 13b réalisée sur la face opposée du support 7, et 6 3013152 représentée en trait interrompu. La première partie 13a de l'antenne s'étend de la borne de contact 14 jusqu'à une liaison capacitive 15. La seconde partie 13b de l'antenne s'étend de la liaison capacitive 15 jusqu'à la borne de contact 16 de l'antenne réalisée sous la forme d'un via conducteur 17. Le via conducteur 17 est une métallisation d'un orifice traversant le support d'antenne, à savoir un orifice traversant un insert souple destiné à être laminé dans le corps de carte à puce, ou un orifice traversant un corps de carte moulé par injection, ou un sertissage mécanique entre les deux faces. La métallisation de l'orifice constitue ainsi un via électriquement conducteur qui permet de connecter électriquement les deux faces du support au niveau de la borne de contact 16 de l'antenne 13. Les figures 5 à 6 montrent plus clairement les détails d'une telle réalisation d'antenne double face, dans l'exemple d'une antenne sous la forme de pistes réalisées par impression ou sérigraphie, mais le principe serait le même pour une antenne filaire. La figure 5 représente une vue selon la coupe CC' de la figure 4, à savoir une coupe au niveau de la borne de contact 16 de l'antenne. La partie supérieure 16a de la borne de contact 16 est reliée à sa partie inférieure 16b par un via conducteur 17. Ainsi, la piste supérieure 13a de l'antenne est électriquement reliée à sa piste inférieure 13b. La piste inférieure 13b s'étend sur la face inférieure du corps de carte à puce (ou d'une page de passeport électronique), jusqu'à l'armature inférieure 15b de la liaison capacitive 15. A cet endroit, le signal radiofréquence est transmis par liaison capacitive à l'armature supérieure 15a de la capacité 15. La capacité 15 permet donc de refermer le circuit d'antenne. La structure en coupe de la liaison capacitive 15 est représentée en figure 6. L'armature supérieure 15a est connectée à la piste d'antenne supérieure 13a, de sorte que la continuité électrique de l'antenne 13 est assurée. Il est à noter que le principe de l'invention, utilisant deux sections d'antenne 13a, 13b sur les faces opposées du support, reliées entre elles par des vias et/ou des liaisons capacitives, peut aisément être étendu à d'autres modes de réalisation en pratique. 7 301 3 1 5 2 Ainsi, la capacité 15 qui en figure 4 assure la liaison électrique entre les deux parties d'antenne 13a, 13b, pourrait être remplacée par un autre via conducteur, similaire au via 17 de la borne de contact 16. On aurait donc dans ce mode de réalisation deux vias conducteurs. Alternativement, le via 17 (figure 4) pourrait être remplacé par une liaison capacitive similaire à celle représentée en figure 6. L'antenne double-face selon l'invention, constituée de deux parties 13a, 13b disposée chacune sur une face respective, pourrait donc en définitive comporter deux vias, ou deux liaisons capacitives, ou un via et une liaison capacitive, chacun des ces éléments assurant respectivement soit la connexion électrique entre les deux parties d'antenne 13a, 13b, soit la connexion électrique entre une partie 13b d'antenne située sur une face du support, et un contact d'antenne situé sur l'autre face du support. En figures 7A, 7B on a représenté un mode de réalisation supplémentaire, dans lequel les bornes de connexion (14,16) sont chacune réalisée sur une face respective du support 7, ce qui nécessite la réalisation d'un perçage 18 dans le support au niveau de la borne de connexion 16, mais la structure de l'antenne 13 en deux parties situées de part et d'autre du support 7 reste inchangée. Avantages de l'invention En définitive, l'invention répond aux buts fixés. Elle permet de réaliser une antenne pour carte à puce ou pour passeport électronique sans croisement de fils ou de pistes d'antenne, ce qui permet d'atteindre un niveau de planéité plus élevé pour le produit final. REVENDICATIONS1. Antenne (13) pour une carte à puce à double interface de communication à contact et sans contact, ladite antenne (13) étant composée d'un enroulement de fils conducteurs ou de spires conductrices réalisés sur un support (7) et terminés par deux bornes de connexion (14,16) à une puce microélectronique, caractérisée en ce que l'antenne (13) est une antenne double face, comportant deux parties (13a,13b) situées sur deux faces opposées du support (7) et reliées entre elles par au moins une connexion électrique (15, 17). 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite au moins une connexion électrique (15,17) comporte une première connexion électrique (15) reliant les deux parties (13a, 13b) de l'antenne (13), et une seconde connexion électrique (16) reliant une l'une des parties (13a,13b) de l'antenne (13) à l'une desdites bornes de connexion (14, 16). 3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite première connexion électrique (15) est réalisée sous la forme d'une connexion capacitive (15) ou sous la forme d'un via conducteur (17). 4. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite seconde connexion électrique (16) est réalisée sous la forme d'une connexion capacitive (15) ou sous la forme d'un via conducteur (17). 5. Antenne selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que ledit via conducteur (17) est aménagé au niveau d'une des deux bornes de connexion (14, 16) de l'antenne (13), ou au niveau de deux surfaces conductrices en regard des deux parties (13a, 13b) de l'antenne. 6. Antenne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le ou les vias (17) sont réalisés par sertissage des extrémités correspondantes d'antenne (13a, 13b) situées en regard sur chaque face du support (7). 7. Antenne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le ou les vias (17) sont réalisés par dépôt de métal dans un orifice traversant aménagé dans ledit support (7). 8. Antenne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le ou les vias (17) sont réalisés par dépôt de colle conductrice dans un orifice traversant aménagé dans ledit support (7). 9. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacune des deux bornes de connexion (14,16) est réalisée sur une face respective du support (7). 10. Antenne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les deux bornes de connexion (14,16) sont réalisées sur la même face du support (7). 11. Carte à puce à fonctionnement sans contact, caractérisée en ce qu'elle comporte sur son corps de carte une antenne (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Passeport électronique à fonctionnement sans contact, caractérisé en ce qu'il comporte sur une de ses feuilles, une antenne (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.