Brevet FR3027433A1 — publié le 20160422

Procédé de fabrication d'un support de dispositif radiofréquence constitué d'une seule couche La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un support plan de type « inlay » contenant une puce et une antenne connectées ensemble destiné par exemple à être intégré dans un passeport et concerne en particulier un procédé de fabrication d'un support de dispositif radiofréquence constitué d'une seule couche. Les dispositifs d'identification radiofréquence (RFID) sans contact sont de plus en plus utilisés pour l'identification des personnes circulant dans des zones à accès contrôlé ou transitant d'une zone à une autre. Un dispositif RFID sans contact est un dispositif constitué d'une antenne et d'une puce connectée aux bornes de l'antenne. La puce n'est généralement pas alimentée et reçoit son énergie par couplage électromagnétique entre l'antenne du lecteur et l'antenne du dispositif RFID. Des informations sont échangées entre le dispositif RFID et le lecteur et en particulier les informations stockées dans la puce qui ont trait à l'identification du possesseur de l'objet sur lequel se trouve le dispositif RFID et son autorisation à pénétrer dans une zone à accès contrôlé. Ainsi, les passeports peuvent incorporer des dispositifs RFID pour l'identification du possesseur du passeport. La mémoire de la puce contient des informations telles que l'identité du possesseur du passeport, son pays d'origine, sa nationalité, les visas des différents pays visités, les dates d'entrée, les restrictions de circulation, les éléments biométriques, etc. Le dispositif RFID est généralement fabriqué indépendamment du passeport pour être incorporé ensuite par collage par exemple entre la couverture et la page de garde inférieure du passeport. Le dispositif RFID comprenant l'antenne et la puce connectées ensemble est intégré à un « inlay » en papier, en plastique ou autre. Le document de l'art antérieur FR 2 779 255 divulgue un procédé de fabrication d'un dispositif électronique tel qu'une carte à puce sans contact dont les plages de contact sont constituées d'encre conductrice déposée par impression sur la surface de la carte, et se prolongent par des pistes conductrices le long des parois inclinées d'une cavité de la carte et jusque dans le fond de celle-ci. La puce est ensuite reportée au fond de la cavité. Un tel procédé permet de dissimuler complètement le relief de la puce par rapport à son support plan et ainsi de la rendre invisible. 15 L'inconvénient d'un tel procédé réside dans la difficulté d'imprimer une partie de l'antenne au sein d'une cavité. C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'un support de dispositif radiofréquence qui permet de dissimuler complètement le 20 relief de la puce et qui pallie à l'inconvénient précité. L'objet de l'invention est donc un procédé de fabrication d'un dispositif d'identification radiofréquence (RFID) comprenant un substrat muni d'une antenne et d'une puce connectée à l'antenne, l'antenne formée par 25 l'enroulement de plusieurs spires comprend une zone de croisement des spires, une bande isolante de matière diélectrique séparant les spires d'antenne superposées au niveau du croisement, le procédé comprenant les étapes suivantes : 30 réaliser l'antenne consistant à imprimer en plusieurs passes et sur la première face du substrat un enroulement de spires, une bande isolante de matière diélectrique sur une partie des spires, un premier contact d'encre conductrice composé d'un premier plot de connexion, d'une première liaison et d'un pont électrique situé sur la bande isolante, un second contact d'encre conductrice composé d'un second plot de connexion et d'une seconde liaison, chacun des contacts étant relié à une des deux extrémités de l'antenne, - réaliser une cavité non traversante sur la première face du substrat comportant un fond parallèle à la première face et des parois latérales courbes, l'emplacement de la cavité étant choisi de sorte qu'une fois cette cavité réalisée, les plots de connexion se situent sur le fond et les liaisons se situent à la fois sur la première face du substrat, sur les parois latérales et sur le fond, - connecter la puce sur les plots de connexion sur le fond de la cavité. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : La figure 1 représente une vue du dessus du support de dispositif radiofréquence selon l'invention, La figure 2 représente une vue de dessus des plots de connexion de l'antenne, La figure 3 représente une vue en perspective de 25 l'élément réalisant l'empreinte de la cavité, La figure 4 représente une vue en coupe selon l'axe AB de la figure 2 de la cavité dans le support, La figure 5 représente une vue en coupe des couches constitutives d'une couverture de passeport et d'un 30 dispositif radiofréquence, La figure 6 représente une vue en coupe des couches constitutives d'une couverture de passeport et d'un dispositif radiofréquence selon une variante de réalisation. Sur la figure 1 est représenté un dispositif radiofréquence 10. Le dispositif radiofréquence 10 comprend un substrat 11 qui peut être en papier, en papier synthétique, en matière plastique ou en textile. De préférence, le substrat utilisé est un papier composé de fibres cellulosiques, de fibres polyester et de fibres de latex qui lui confèrent une faible densité comprise entre 0,5 et 0,9 g/cm3 et de préférence égale à 0,7 g/cm3 grâce à un réseau microporeux. Dans ce cas, le substrat 11 a une épaisseur comprise par exemple entre 350 et 400 pm. L'utilisation d'autres types de matériaux pour le substrat 11 est possible sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, le substrat 11 peut-être un papier synthétique constitué d'une seule couche non orientée d'un polymère tel que du polyéthylène ou du polypropylène chargée en charges minérales entre 40 et 80%. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le substrat 11 est destiné à être intégré dans la couverture d'un document de sécurité tel qu'un passeport. Selon d'autres modes de réalisation, le substrat 11 peut être intégré à un document de valeur autre qu'un passeport tel que par exemple une carte à puce sans contact ou bien un ticket sans contact. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif radiofréquence est fabriqué selon les étapes suivantes : La première étape consiste à réaliser une antenne 13 sur la première face 15 du substrat 11. Le dispositif 30 radiofréquence fonctionne à des hautes fréquences de l'ordre de 13.56 MHz donc l'antenne 13 est formée principalement d'un enroulement plan d'au moins deux spires 12. Cependant, le dispositif selon l'invention n'est pas limité à ce domaine de fréquence et pourrait fonctionner en ultra-hautes fréquences sans sortir du cadre de l'invention. Dans ce cas, l'antenne serait composée de deux brins et non d'un enroulement de spires. L'antenne 13 et 5 donc les spires 12 sont réalisées par impression offset, sérigraphique, héliographique ou flexographique d'une matière conductrice du type encre conductrice polymère, chargée en éléments conducteurs tels que l'argent, le cuivre ou le carbone. L'encre conductrice utilisée peut 10 également être à base de nanoparticules. Une seconde passe d'impression consiste à réaliser une couche électriquement isolante sur les spires d'antenne 12 telle qu'une couche de diélectrique 14 de façon à former un pont isolant sur les spires d'antenne. Cette couche de diélectrique peut être 15 effectuée en une ou deux passes d'impression. L'antenne comporte deux extrémités 16 et 18. Une nouvelle passe d'impression consiste à réaliser les contacts 27 et 29 de l'antenne sur lesquels sera connectée une puce électronique 20 et consiste à réaliser 20 également un pont électrique 24 sur la couche de diélectrique 14. Les contacts 27 et 29 de l'antenne sont réalisés par impression offset, sérigraphique, héliographique ou flexographique d'une matière conductrice du type encre conductrice polymère, chargée en éléments 25 conducteurs tels que l'argent, le cuivre ou le carbone. L'encre conductrice utilisée peut également être à base de nanoparticules. Les contacts 27 et 29 de l'antenne sont réalisés de façon à ce que chaque contact soit respectivement connecté électriquement à une des extrémités 30 16 et 18 de l'antenne. Après chaque passe d'impression de l'encre conductrice, le substrat 11 subit un traitement thermique de façon à figer l'encre et après chaque passe d'impression de la matière diélectrique, le substrat subit un traitement par rayonnement ultra violet afin de faire réticuler la matière diélectrique. L'étape suivante consiste à réaliser une cavité 22 5 sur la première face 15 du substrat 11 à l'endroit où la puce électronique sera placée. Cette cavité est non traversante et sa profondeur est de préférence supérieure ou égale à l'épaisseur de la puce électronique qui sera connectée sur les contacts de façon à dissimuler la puce 10 dans la cavité. La profondeur de la cavité 22 est de préférence comprise entre 100 et 150 pm pour une épaisseur de puce comprise entre 55 et 150 pm. Comme on peut le voir sur la figure 2, la cavité 22 vue de dessus comporte quatre bords et sa forme est de 15 préférence rectangulaire de longueur de côté 5 mm et 6 mm. Géométriquement, chaque petit côté du rectangle formant la cavité 22 enjambent perpendiculairement la piste conductrice formée respectivement par les contacts 27 et 29. Chaque contact 27 et 29 comprend respectivement un plot 20 de connexion 26 et 28 dont la forme permet une certaine tolérance lors de la connexion de la puce et une liaison 17 et 19. Chaque liaison 17 et 19 a une largeur sensiblement égale à la largeur de la spire d'antenne 12 ou légèrement plus large et est destinée à connecter électriquement 25 chaque plot 26 et 28 à chacune des extrémités 16 et 18 de l'antenne. Le premier contact 27 comprend le premier plot de connexion 26 et la première liaison 17 qui se prolonge par le pont électrique 24. Le second contact 29 comprend le second plot de connexion 28 et la seconde liaison 19. La 30 cavité 22 est créée de façon à être centrée sur les plots 26 et 28 et de façon à ce que la superficie de la surface plane du fond de la cavité 22 est supérieure à la superficie de la surface réunie des plots de connexion 26 et 28 et de la puce 20. Ainsi, les liaisons 17 et 19 se retrouvent à la fois sur la première face 15 du substrat 11, sur deux des bords latéraux de la cavité et sur le fond de la cavité comme on peut le voir sur les figures 3 à 6. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la cavité non traversante 22 est obtenue en réalisant une empreinte dans le substrat par application d'un élément 30 sous pression. La pression exercée est comprise entre 2400 N/cm2 et 2700 N/cm2 et est maintenue pendant une période de 5 à 10 secondes de façon à pénétrer dans le substrat d'une profondeur correspondant à la hauteur de la cavité désirée. L'élément 30 représenté sur la figure 3 est à base d'un matériau homogène et dur qui ne se déforme pas. Il se compose d'un socle 31 dont la forme représentée sur la figure 3 est non limitative et d'une partie saillante 32 destinée à réaliser l'empreinte de la cavité 22 dans le substrat 11. La cavité 22 est donc obtenue par déformation de la matière constitutive du substrat dans son épaisseur. Sous l'effet de la pression l'épaisseur du substrat 11 diminue à l'endroit où est appliqué l'élément 30 par augmentation de sa densité. La déformation obtenue après application de l'élément 30 doit être irréversible afin que le substrat ne reprenne pas sa forme initiale lorsque la pression de l'élément 30 cesse. Ce résultat est obtenu grâce aux propriétés de déformation plastique du substrat. La forme de base de la partie 32 de l'élément 30 est un parallélépipède rectangle dont les dimensions sont adaptées aux dimensions de la cavité désirée et dont certaines arêtes ont été modifiées. Ainsi, la surface supérieure 72 de la partie 32 qui entre en contact parallèlement à la surface 15 est un rectangle dont les côtés ont pour longueur 5 et 6 mm. Les deux arêtes de la partie 32 situées entre la surface supérieure 72 et les parois latérales 73 et 75 sont remplacées respectivement par une surface cylindrique 83 et 85 donc un arrondi permettant une transition douce entre la surface supérieure 72 et chacune des parois 73 et 75. Le rayon de courbure de l'arrondi est supérieur à la profondeur désirée de la cavité, et de préférence est deux fois supérieur à la profondeur de la cavité désirée. Par exemple, pour une cavité de 150 pm de profondeur le rayon de courbure de l'arrondi qui entre en contact avec le substrat doit être supérieur à 300 pm. Lors de l'application sous pression de l'élément 30 pour la réalisation de la cavité les deux surfaces cylindriques 83 et 85 entrent en contact avec les liaisons imprimées 17 et 19 qui se déforment sous l'effet de la pression exercée mais sans risques d'être fissurées grâce aux surfaces cylindriques 83 et 85 de la partie 32 de l'élément 30. De cette façon, la continuité électrique est assurée entre les deux extrémités de chacune des liaison 17 et 19 et donc entre les plots de connexion et l'antenne. Les deux arêtes situées entre la surface supérieure 72 et les parois latérales 74 et 76 restent inchangées de sorte que les parois latérales 74 et 76 sont perpendiculaires à la surface supérieure 72. Selon la vue en coupe de la figure 4, la cavité 22 est munie d'un fond 42 plan et de deux parois latérales et courbes 34-1 et 34-2 sur les deux bords traversés par les liaisons 17 et 19, les deux parois latérales s'étendent entre le niveau inférieur (le fond 42) et le niveau supérieur de la cavité (la première face 15 du substrat 11). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément 30 est préalablement chauffé à une température de 180°C avant d'être appliqué sur le substrat. La pression appliquée est comprise entre 2400 N/cm2 et 2700 N/cm2 et est de préférence égale à 2500 N/cm2. La pression et la température sont maintenues pendant une période d'une durée comprise entre 5 et 10 secondes et de préférence égale à 6 secondes. Selon ces caractéristiques, la profondeur de la cavité obtenue dans le substrat est de 130 pm. Selon une variante de réalisation, la partie 32 de l'élément 30 pourrait être cylindrique sans sortir du cadre de l'invention. Dans ce cas la partie saillante 32 a une unique paroi latérale cylindrique dont l'arête circulaire est remplacée par un arrondi. L'étape suivante consiste à venir connecter la puce 20 sur les plots de connexion 26 et 28 de l'antenne. La puce est communément connectée selon un montage de type « flip-chip ». La puce 20 est toujours placée sur le fond de la cavité dans la zone centrale, une pointe de colle 33 est placée sous la puce afin d'immobiliser celle-ci comme on peut le voir sur les figures 5 et 6. Selon la figure 5, le substrat 11 muni de l'antenne et de la puce connectées ensemble et appelé communément « inlay » est assemblé à une couche 43 ou 53 grâce à une couche d'adhésif 41. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la couche 43 ou 53 est la couverture d'un passeport. La couche de couverture 43 ou 53 a une base en papier ou en textile recouverte d'une couche de polyester, elle peut comporter sur sa face libre 44 un grain particulier la rendant infalsifiable. Le substrat 11, la couche d'adhésif 41 et la couche 43 ou 53 sont superposés et mis sous pression et à la chaleur de façon à activer les propriétés adhésives de la couche adhésive 41 et ainsi assembler la couche de couverture 43 ou 53 au substrat 11 donc à l'inlay. Lorsque l'épaisseur de la puce est supérieure à la profondeur de la cavité comme le cas illustré sur la figure 6, la puce risque de former un relief sur la face libre de la couverture du passeport. Pour éviter cet effet non admis dans le domaine des documents de sécurité tel que les passeports, le procédé comporte une variante. Selon cette variante illustrée sur la figure 6, la couche de couverture 53 encollée sur le substrat 11 comporte une cavité 62 non traversante située à l'endroit de la puce et destinée à compenser la hauteur de la puce qui n'est pas déjà compensée dans la cavité 22 de façon à ce que la puce ne se voit pas sur la face libre 44 de la couche de couverture 53. La cavité 62 est de préférence de forme parallélépipédique de profondeur comprise entre 60 et 100 pm. La cavité 62 est réalisée par tout moyen, par exemple par grattage, par laser ou par déformation de la matière par pressage à chaud ou à froid comme pour la réalisation de la cavité 22. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un dispositif 5 d'identification radiofréquence (REID) comprenant un substrat muni d'une antenne (13) et d'une puce (20) connectée à l'antenne, ladite antenne formée par l'enroulement de plusieurs spires (12) comprend une zone de croisement des spires, une bande isolante (14) de matière 10 diélectrique séparant les spires d'antenne superposées au niveau du croisement, le procédé comprenant les étapes suivantes : réaliser l'antenne consistant à imprimer en plusieurs passes et sur la première face (15) du substrat 15 (11) un enroulement de spires, une bande isolante (14) de matière diélectrique sur une partie des spires, un premier contact (27) d'encre conductrice composé d'un premier plot de connexion (26), d'une première liaison (17) et d'un pont électrique (24) situé sur ladite bande isolante, un second 20 contact (29) d'encre conductrice composé d'un second plot de connexion (28) et d'une seconde liaison (19), chacun desdits contacts étant reliée à une des deux extrémités de l'antenne, réaliser une cavité non traversante (22) sur la 25 première face (15) du substrat (11) comportant un fond (42) parallèle à ladite première face et des parois latérales courbes (34-1, 34-2), l'emplacement de ladite cavité étant choisie de sorte qu'une fois cette cavité réalisée, lesdits plots de connexion se situent sur ledit fond (42) et 30 lesdites liaisons se situent à la fois sur la face (15) du substrat, sur lesdites parois latérales (34-1 et 34-2) et sur ledit fond (42),- connecter ladite puce (20) sur lesdits plots de connexion (26, 28). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel 5 ladite cavité (22) est réalisée par application sous pression d'un élément (30) comprenant une partie saillante (32) qui entre en contact avec ledit substrat (11) sur sa première face (15) et dont la forme en relief correspond à la forme de la cavité désirée (22). 10 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit élément (30) est appliquée pendant une période d'une durée comprise entre 5 et 10 secondes et de préférence égale à 6 secondes sur ledit substrat et à une pression 15 comprise entre 2400 et 2700 N/crn2 de façon à pénétrer dans ledit substrat d'une profondeur correspondant à la hauteur de la cavité désirée. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans 20 lequel ladite partie saillante (32) dudit élément (30) est chauffée à 180°C avant d'être appliquée sur ledit substrat (11). 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, 25 dans lequel ladite partie saillante (32) dudit élément (30) comprend une surface supérieure (72) et quatre parois latérales (73, 74, 75 et 76), la transition entre ladite surface supérieure et deux desdites parois latérales (73 et 75) est une surface cylindrique (83, 85) dont le rayon est 30 au moins égal à deux fois l'épaisseur de la cavité désirée. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel ladite partie saillante (32) dudit élément (30)comprend une surface supérieure (72) et une paroi latérale de forme cylindrique, dont l'arête circulaire est remplacée par un arrondi. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit substrat (11) est un papier composé de fibres cellulosiques, de fibres polyester et de fibres de latex qui lui confèrent une faible densité comprise entre 0,5 et 0,9 g/cm3 et de préférence égale à 0,7 g/cm3 grâce à un réseau microporeux. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit substrat (11) est un papier synthétique constitué d'une seule couche non orientée d'un polymère tel que du polyéthylène ou du polypropylène chargée en charges minérales entre 40 et 80%. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit substrat (11) subit : - un traitement thermique après chaque passe d'impression d'encre conductrice de façon à figer l'encre, - un traitement par rayonnement ultra violet après chaque passe d'impression de la matière diélectrique afin de faire réticuler la matière diélectrique. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant les étapes supplémentaires suivantes : - superposer une couche adhésive (41) sur ladite face (15) dudit substrat (11), - Superposer une couche de couverture (43, 53) sur ladite couche d'adhésif (41),- Assembler par collage ledit substrat, ladite couche d'adhésif et ladite couche de couverture. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ladite couche de couverture (53) comprend une cavité non traversante (62) située à l'endroit de ladite puce (20) afin de compenser son épaisseur et de façon à ce qu'elle ne se voit pas sur la face libre (44) de ladite couche de couverture (53).