Brevet FR3030087A1 — publié le 20160617

Module pour cartes à microcircuit, cartes à microcircuit comprenant un tel module et procédé de fabrication. La présente invention concerne les modules pour cartes à microcircuits comportant une antenne, telles que les cartes de paiement, les cartes de transport ou tout autre type de carte destinée à communiquer avec un terminal. Elle se rapporte plus particulièrement aux modules de cartes dites duales capables d'échanger des données avec un terminal soit par contact direct ou à distance au moyen d'une antenne. Le module comprend un substrat délimité par une face externe, recouverte par des surfaces de contact métalliques destinées à venir en contact avec les broches du terminal, et une face interne présentant une zone de recouvrement destinée à être superposée aux extrémités de l'antenne. Le module comporte en outre un microcircuit monté sur la face interne et relié électriquement aux surfaces de contact. De plus au moins un élément de connexion disposé sur la face interne est relié électriquement au microcircuit. Le microcircuit capable d'échanger des données avec le terminal est généralement disposé sur la face interne du module. Il est donc aisé de le relier aux surfaces métalliques réalisées sur la face externe dudit module par l'intermédiaire de fils au travers de puits traversant l'épaisseur du substrat du module. En revanche il est plus difficile de relier le microcircuit à l'antenne qui est généralement insérée dans une couche centrale en plastique du corps de carte. Diverses solutions ont été développées pour répondre au problème de connexion entre le module et l'antenne située dans le corps de carte. Il est par exemple connu de réaliser une cavité au fond de laquelle les extrémités de l'antenne sont accessibles. Le module comporte un plot de contact relié au microcircuit et destiné à venir sensiblement en regard des extrémités lorsque le module est monté dans la cavité. Un moyen de connexion est disposé entre la zone de contact et l'extrémité de l'antenne pour réaliser la connexion électrique entre les deux composants. 1 3030087 Ce moyen de connexion peut être un fil conducteur, un bump en alliage conducteur ou encore un adhésif anisotropique. Toutefois chacune des technologies précitées présentent des inconvénients. Par exemple la liaison par fil conducteur est relativement fragile et donc un risque élevé de coupure ou d'arrachement du fil empêchant ainsi l'utilisation de la carte avec un 5 terminal distant. Une solution récente alternative propose de réaliser une antenne directement sur le module et de la coupler avec l'antenne intégrée dans le corps de carte, les paramètres des deux antennes étant choisis pour fonctionner à une fréquence déterminée par le terminal. Toutefois cette solution présente un coût relativement élevé et nécessite de modifier la structure du module. 10 La présente invention propose une nouvelle alternative aux solutions de l'art antérieur, en répondant aux inconvénients précités. A cet effet, la présente invention propose un module du type décrit précédemment, dans lequel l'élément de connexion comporte une première partie fixée sur la face interne du module et une deuxième partie déplaçable entre une position initiale dans laquelle elle s'étend au-delà de la 15 zone de recouvrement et une position d'utilisation dans laquelle elle est adaptée à être maintenue sensiblement en regard du de la zone de recouvrement. Grâce à ces dispositions, le module présente un nouveau moyen de connexion simple, de coût peu élevé et pouvant être monté sur la face interne du module lors de la fabrication de celui-ci. De plus ces dispositions facilitent l'étape ultérieure de montage du module dans le corps de carte, 20 par la suppression d'une étape de dépose d'un moyen de connexion tel qu'un fil ou un bump métallique. Selon d'autres caractéristiques : - la deuxième partie est déplaçable entre la position initiale et la position d'utilisation par pliage ; - le module comporte en outre un adhésif déposé sur le pourtour de la face interne du substrat et 25 recouvrant la première partie ; - l'élément de connexion est formé par une plaque métallique sensiblement de même épaisseur que le substrat ; 2 3030087 - l'élément de connexion est formé par un ruban métallique d'une épaisseur sensiblement égale à celle du substrat ; - le module comporte un plot de contact et connecté au microcircuit et en ce que la première partie est fixée sur ledit plot de contact ; 5 - la première partie de l'élément de connexion est reliée électriquement au microcircuit par des fils conducteurs ; L'invention concerne aussi une carte à microcircuit comportant un corps muni d'une antenne et une cavité débouchante réalisée dans le corps, les extrémités de l'antenne étant accessibles depuis ladite cavité. La carte comporte en outre un module tel que décrit précédemment, la 10 deuxième partie étant en position d'utilisation et au contact des extrémités de l'antenne. Selon d'autres caractéristiques : - l'élément de connexion est contraint dans la cavité de sorte que la deuxième partie exerce une force de rappel en direction des extrémités de l'antenne. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un module selon l'invention comprenant 15 les étapes suivantes : Mise à disposition d'une bande longitudinale de substrats comportant, sur sa largeur, au moins un module présentant une face externe recouverte de surfaces de contact métalliques et une face interne comportant un microcircuit et au moins deux plots de contact destinés à être reliés électriquement à l'antenne et disposés de part et d'autre du microcircuit dans le sens de la largeur, Dépose d'une bande formant l'élément de connexion métallique selon 20 une direction perpendiculaire à la direction longitudinale de sorte à recouvrir les deux plots de contact, dépose d'un adhésif non conducteur sur le pourtour de la face interne du module, découpe de la bande sensiblement au milieu des deux plots de contact, pliage de l'élément de connexion de sorte que la deuxième partie soit rabattue au droit du plot dédié à l'antenne. Selon d'autres caractéristiques du procédé : 25 - la deuxième partie s'étend entre la première partie et le point milieu ; - la deuxième partie s'étend entre la première partie (36) et l'extrémité de la bande (42) s'étendant au-delà du substrat. 3 3030087 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'une carte duale ; - La figure 2 représente la face interne d'un module selon l'art antérieur, 5 - La figure 3 représente la face interne d'un module selon l'invention dont l'élément de connexion est en position initiale ; Les figures 4a et 4b représentent respectivement une vue de la face interne et une vue de côté d'un module selon l'invention dont l'élément de connexion est en position d'utilisation ; 10 - La figure 5 représente une variante de réalisation d'un élément de connexion en position d'utilisation ; La figure 6 représente schématiquement une étape d'un procédé de fabrication d'une bande de modules selon l'invention. La figure 1 illustre une carte 10 à microcircuit 14 et comprenant un module 12 selon l'invention. 15 La carte 10 est duale, c'est-à-dire est capable de communiquer avec un terminal extérieur par une connexion physique et par une connexion à distance. A cet effet le module 12 comporte un microcircuit 14 connecté électriquement à deux interfaces de communication. Une première interface est constituée de surfaces métalliques 16 disposées sur le module 12 et destinées à venir en contact physique avec les broches d'un terminal. L'autre interface est constituée d'une 20 antenne 18 réglée sur la fréquence de communication du terminal. La carte 10 comporte un corps en plastique de format ID-1 qui désigne une forme globalement rectangulaire de 54mm*85,6mm*0,8mm selon la norme ISO/IEC 7816. Ce corps peut être obtenu directement par moulage ou bien par assemblage de couches en plastiques par chauffage et pression. Le corps présente une épaisseur relativement fine par rapport aux dimensions des faces 25 externes de la carte 10. Un lamage débouchant sur une des faces de la carte 10 est adapté à recevoir le module 12. A cet effet le lamage comporte une cavité inférieure 20 bordée par un gradin 22 formant lui-même une cavité supérieure. Le module 12 est inséré dans le lamage et prend appui contre le gradin 22. 4 3030087 L'antenne 18 présente à ses extrémités des éléments conducteurs 23 agencés pour déboucher sur le gradin 22. Ces éléments conducteurs 23 sont constitués, par exemple, par une plaque de métal conducteur comme visible sur la figure 1. Les éléments conducteurs 23 sont rendus accessibles par l'étape d'usinage réalisant le lamage. Le module 12 est monté dans la cavité et présente une 5 zone théorique, dite zone de recouvrement 24, disposée en regard de chacune des éléments conduceturs 23 de l'antenne 18. La zone de recouvrement 24 présente sensiblement les mêmes dimensions périphériques que celles de la partie usinée des éléments conducteurs 23 de sorte à les recouvrir. Un élément de connexion 26 entre le microcircuit 14 et l'antenne 18 est disposé sur la zone de recouvrement 24. 10 Le module 12 est monté affleurant à une face du corps de carte 10. Il comporte, comme visible sur la figure 2, un substrat 28, par exemple en verre epoxy ou en PET, présentant une face interne 30 sur laquelle est monté le microcircuit 14 et une face externe, visible sur la figure 1, sur laquelle sont gravées les surfaces métalliques 16. Ces surfaces métalliques 16 sont destinées à venir en contact avec les broches du lecteur dans lequel est insérée la carte 10. 15 Comme visible sur la figure 2, le module 12 présente sur sa face interne 30 plusieurs plots de contact pour relier le microcircuit 14 aux différentes interfaces de communications avec les terminaux. A cet effet le microcircuit 14 est relié électriquement aux plots de contact par des câbles, tels que des fils 40 d'or. Deux plots de contact 34 sont destinés à relier le microcircuit 14 à l'antenne 18 disposée dans le corps de carte 10. Ces deux plots de contact 34 chevauchent 20 avantageusement la zone théorique de recouvrement 24 de sorte à la recouvrir au moins partiellement. Cette zone de recouvrement 24 est représentée uniquement sur les figures 1 et 2, pour une meilleure lecture des dessins. Comme visible sur la figure 3, un élément de connexion 26 électrique est disposé dans la zone de recouvrement, c'est-à-dire entre un plot de contact 34 et un élément conducteur 23 à l'extrémité 25 de l'antenne 18. L'élément de connexion permet de réaliser un chemin conducteur entre l'antenne 18 et le microcircuit 14. Le moyen de connexion 26 selon l'invention est illustré sur les figures 3, 4a et 4b et comporte une première partie 36 fixée sur la face interne 30 et relié électriquement au microcircuit 14 et une deuxième partie 38. 5 3030087 Selon une première variante de réalisation, la première partie 36 est montée fixe sur le plot de connexion et la deuxième partie 38 est déplaçable entre une position initiale dans laquelle elle s'étend au-delà de la zone de recouvrement 24 et une position d'utilisation dans laquelle elle est adaptée à être maintenue immobile sensiblement en vis-à-vis de ladite zone de recouvrement 24. 5 On entend par l'expression « maintenue immobile » le fait que la deuxième partie 38 reste dans la même position et est solidaire du substrat 28 lorsque le module 12 est déplacé. Selon une deuxième variante de l'invention, la face interne 30 du module 12 ne comporte pas de plot de contact 34 dédié à l'antenne 18, et la première partie 36 est directement fixée sur la face interne 30 du module 12 et relié électriquement à la puce par des fils 40 conducteurs. La 10 deuxième partie 38 est aussi déplaçable entre une position initiale dans laquelle elle s'étend au- delà de la zone de recouvrement 24 et une position d'utilisation dans laquelle elle est adaptée à être maintenue immobile sensiblement au moins en vis-à-vis de ladite zone de recouvrement 24. De préférence, la deuxième partie 38 est amenée en position d'utilisation par pliage pour être superposée et recouvrir au moins partiellement la zone de recouvrement 24 pour garantir une 15 bonne connexion électrique. L'élément de connexion 26 est formé par une plaque mince métallique d'une épaisseur fine comprise entre 10 et 70p.m et adaptée à être rabattue. Elle peut être réalisée en cuivre ou en alliage métallique. Elle est sensiblement plane. Elle est fixée par soudage sur le plot interne 34 pour garantir la continuité de la connexion électrique. Des points de colle sur la face interne 30 du 20 module 12 peuvent améliorer la fixation de la première partie 36 de l'élément de connexion 26. En l'absence de plot de contact 34, la plaque est directement fixée par collage sur la face interne 30 du module 12. De manière avantageuse la plaque présente deux bras qui s'étendent en direction du microcircuit 14 et sur lesquels sont fixés par soudure des fils 40 d'or reliés d'autre part au microcircuit 14. 25 La deuxième partie 38 solidaire de la première partie 36 n'est pas directement fixée sur la face interne 30 du module 12. Elle est attachée indirectement au module 12 par l'intermédiaire de la première partie 36. Comme visible sur la figure 2 elle s'étend au-delà du module 12 en position 6 3030087 initiale. Selon une variante de réalisation, elle s'étend en direction du microcircuit 14, au-dessus de celui-ci. Avantageusement, la deuxième partie 38 est maintenue immobile en vis-à-vis du plot de contact 34 dédié à l'antenne 18 après avoir été rabattue par pliage. A cet effet l'élément de connexion 26 5 présente une ou plusieurs arêtes partiellement amincies définissant une zone de pliage de la deuxième partie 38 en direction de la première partie 36. La zone de pliage peut présenter en vue de profil une forme en V ou une forme en U comme visible sur la figure 5. Ces profils 40 assurent une fonction ressort lorsque l'élément de connexion 26 est comprimé après montage du module 12 dans la cavité. En effet l'élément de connexion 26 10 est soumis à une force compression selon une direction perpendiculaire au plan du module 12 lorsqu'il est monté dans la cavité. Le profil en U sera préféré pour la mise en oeuvre de l'invention, car il permet d'étendre la deuxième partie 38 dans un plan sensiblement parallèle à la première partie 36, et de ce fait parallèle au gradin 22 où débouchent les extrémités de l'antenne 18. Ces dispositions garantissent 15 une plus grande surface de contact entre l'extrémité de l'antenne 18 disposée sur le gradin 22 et l'élément de connexion 26. Comme visible sur la figure 5a, des excroissances 50 réalisées sur la deuxième partie 38 en direction opposée à la première partie 36 améliorent le contact entre les extrémités de l'antenne 18 et l'élément de connexion 26. L'élément de connexion 26 présente l'avantage d'être fiable et robuste pour résister aux 20 différentes manipulations de la carte 10. Il doit être aussi facilement reproductible pour être produit à grande échelle et facilement mis en place lors de la fabrication des modules et des cartes. Le module 12 selon la présente invention peut être réalisé selon plusieurs méthodes. De manière générale, les modules 12 sont réalisés à partir d'une bande 42 de substrat 28 25 déroulée et sur laquelle vont être réalisées plusieurs opérations en vue d'obtenir le module 12 souhaité. Ces bandes présentent des largeurs standards de sorte à pouvoir contenir deux modules 12 sur la largeur de la bande 42. Les modules sont obtenus par une étape de dépose et de gravure 7 3030087 chimique du métal pour réaliser un circuit imprimé avec les surfaces métalliques 16 sur la face externe 32. Il s'ensuit une étape de fixation du microcircuit 14 sur la face interne 30 et une étape de liaison électrique du microcircuit 14 par exemple par des fils 40 d'or. La puce et les fils 40 d'or sont ensuite enrobés dans une résine. 5 Après ces étapes, il est alors possible de fixer l'élément de connexion 26 sur le plot de contact 34. Selon un premier mode de fabrication, chaque élément métallique est déposé sur le plot de contact 34 puis fixé par soudage par ultrason par exemple. La disposition en bande 42 continue des modules 12 permet de déposer les éléments de connexion de manière successive et automatisée. 10 Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 5, les éléments de connexion se présentent sous la forme d'un ruban 44 métallique déposé sur la face interne 30 du module 12 dans le sens de la largeur de la bande 42. Le ruban 44 présente une largeur de 1mm à 3 mm et une épaisseur de 81..tm à 20 grn. Le ruban 44 est déposé sur toute la largeur de la bande 42 et recouvre les plots de contact 34s dédiés à l'antenne 18 et l'enrobage du microcircuit 14. Une 15 accroche de bande 42 métallique peut être favorisée par un point chaud (un doigt de pressage, de soufflage...). Une étape de découpe est alors nécessaire pour diviser le ruban 44 en deux parties connectant respectivement les deux plots de contact 34 d'un même module 12 pour éviter tout risque de court circuit. Un adhésif 46 non conducteur est alors déposé sur le pourtour de la face interne 30 du module 20 12. Cet adhésif 46 va permettre la fixation mécanique du module 12 sur le gradin 22. L'adhésif 46 recouvre les premières parties des éléments de connexion. Il est déposé selon les procédés habituels par pressage à chaud. Ainsi la première partie 36 se retrouve prise entre le substrat 28 du module 12 et la masse adhésive. L'étape de pliage est alors réalisée pour rabattre la deuxième partie 38 au moins partiellement 25 au-dessus de la zone de recouvrement 24. La deuxième partie 38 repliée peut s'étendre initialement au-delà de la face interne 30 ou encore sensiblement au-dessus de l'enrobage de résine du microcircuit 14. 8 3030087 L'encartage du module 12 est alors réalisé selon les procédés habituels et l'élément de connexion 26 fera l'interface de contact électrique entre le microcircuit 14 et les extrémités de l'antenne 18. La présente invention offre donc une nouvelle alternative pour la connexion électrique entre le module 12 et l'antenne 18 dans le corps de carte 10 sans modifier les procédés d'encartage 5 utilisés à ca jour, et ne nécessitant donc pas une modification du parc des outils existants. De plus, cette nouvelle solution permet de s'affranchir d'un adhésif 46 conducteur coûteux. 9 REVENDICATIONS1.Module (12) pour carte (10) à microcircuit (14) comprenant une antenne (18), le module (12) comprenant: -un substrat (28) délimité par une face externe (32), recouverte par des surfaces de contact métalliques, et une face interne (30) du module (12) présentant une zone de recouvrement (24) destinée à être superposée aux extrémités de l'antenne (18), - un microcircuit (14) monté sur la face interne (30) et relié électriquement aux surfaces de contact, - le module (12) comportant en outre au moins un élément de connexion (26) relié électriquement d'une part au microcircuit (14), Caractérisé en ce que l'élément de connexion (26) comporte une première partie (36) fixée sur la face interne (30) du module (12) et une deuxième partie (38) déplaçable entre une position initiale dans laquelle elle s'étend au-delà de la zone de recouvrement (24) et une position d'utilisation dans laquelle elle est adaptée à être maintenue immobile sensiblement en vis-à-vis du de la zone de recouvrement (24). 2. Module selon la revendication 1, dans lequel la deuxième partie (38) est déplaçable entre la position initiale et la position d'utilisation par pliage. 3. Module selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un adhésif (46) déposé sur le pourtour de la face interne (30) du substrat (28) et recouvrant la première partie (36). 4. Module selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de connexion (26) est formé par une plaque métallique sensiblement de même épaisseur que le substrat (28). 5. Module selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'élément de connexion (26) est formé par un ruban (44) métallique d'une épaisseur sensiblement égale à celle du substrat (28). 6. Module selon la revendication précédente, comportant un plot de contact (34) et connecté au microcircuit (14) et en ce que la première partie (36) est fixée sur ledit plot de contact (34). 10 3030087 7. Module selon l'une des revendications 1 à 5, clans lequel la première partie (36) de l'élément de connexion (26) est reliée électriquement au microcircuit (14) par des fils (40) conducteurs. 8. Carte à microcircuit comportant un corps muni d'une antenne (18) et une cavité débouchante réalisée dans le corps, les extrémités de l'antenne (18) étant accessibles depuis ladite cavité, 5 caractérisé en ce qu'elle comporte en outre un module (12) selon l'une des revendications 1 à 7, la deuxième partie (38) étant en position d'utilisation et au contact des extrémités de l'antenne (18). 9. Carte selon la revendication 8, dans lequel l'élément de connexion (26) est contraint dans la cavité de sorte que la deuxième partie (38) exerce une force de rappel en direction des extrémités 10 de l'antenne (18). 10. Procédé de fabrication d'un module selon les revendications 7 et 5 comprenant les étapes suivantes : - Mise à disposition d'une bande (42) longitudinale de substrats (28) comportant, sur sa largeur, au moins un module (12) présentant une face externe (32) recouverte de surfaces de contact 15 métalliques et une face interne (30) comportant un microcircuit (14) et au moins deux plots de contact (34) destinés à être reliés électriquement à l'antenne (18) et disposés de part et d'autre du microcircuit (14) dans le sens de la largeur, - Dépose d'une bande (42) formant l'élément de connexion (26) métallique selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale de sorte à recouvrir les deux plots de contact (34), 20 - dépose d'un adhésif (46) non conducteur sur le pourtour de la face interne (30) du module (12), - découpe de la bande (42) sensiblement au milieu des deux plots de contact (34), - pliage de l'élément de connexion (26) de sorte que la deuxième partie (38) soit rabattue au droit du plot dédié à l'antenne (18). 11. procédé de fabrication d'un module (12) selon la revendication 10, dans lequel la deuxième 25 partie (38) s'étend-entre la première partie (36) et le point milieu. 12. Procédé de fabrication d'un module 12 selon la revendication 10, dans lequel la deuxième partie (38) s'étend entre la première partie (36) et l'extrémité de la bande (42) s'étendant au-delà du substrat (28). 11