Brevet FR3086081A1 — publié le 20200320

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE CARTE POSSEDANT UNE FONCTION SANS CONTACT ET/OU UNE FONCTION AVEC CONTACT L'invention concerne un procédé de fabrication d'un objet portatif avec une fonction sans contact et/ou une fonction avec contact. Elle est par exemple utilisée pour la fabrication de carte de transaction avec contact et/ou sans contact, des cartes duales, des cartes hybrides utilisées dans le domaine bancaire. L'invention peut aussi être utilisée dans le domaine de l'identité, du transport, de la santé, du passeport, etc. Il existe de nombreuses techniques de fabrication de cartes possédant une fonction sans contact et une fonction avec contact. En général, les cartes à puce ou circuit intégré sont constituées d'un micromodule incluant une puce et un circuit imprimé flexible avec une ou deux couches en cuivre gravé métallisé. Ces techniques de fabrication se révèlent souvent coûteuses. L'un des objectifs de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication qui est d'un coût inférieur à celui habituellement utilisé dans l'art antérieur en déportant le circuit électronique au niveau du substrat de la carte. L'objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un objet portatif, tel qu'une carte à circuit intégré, et la carte ainsi obtenue, dans lequel la puce est intégrée au niveau d'un substrat faible coût équipé d'au moins les éléments assurant la fonction avec contact. Le substrat peut aussi comporter une antenne permettant la fonction d'échange sans contact. L'invention concerne un procédé de fabrication d'un objet portatif caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : a) Disposer d'un substrat localisé dans l'objet portatif muni d'une ou de plusieurs cavités, ledit substrat comprenant un ou plusieurs plots de connexion reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices aux extrémités desquelles sont connectés un ou plusieurs circuits intégrés, 2 b) Disposer d'un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs, c) Adapter sensiblement la dimension et la géométrie d'une cavité aux dimensions d'un desdits éléments électriquement conducteurs, une partie au moins de la cavité étant disposées à l'aplomb d'un ou plusieurs plots de 5 connexion, d) Utiliser un moyen électriquement conducteur pour connecter le ou les éléments électriquement conducteurs via une première face au moins aux plots de connexion du substrat. Selon une variante de réalisation, on dispose l'élément 10 électriquement conducteur dans ladite cavité afin que la surface externe dudit élément électriquement conducteur se trouve sensiblement dans un même plan que la surface extérieure de l'objet portatif. On peut utiliser un matériau adhésif anisotropique pour connecter l'élément électriquement conducteur aux plots de connexion du substrat. 15 Selon une variante de réalisation, on utilise un adhésif isotropique pour connecter l'élément électriquement conducteur aux plots de connexion du substrat. Le substrat peut comporter une antenne formée d'une ou plusieurs spires, les spires de l'antenne étant connectées au circuit intégré 20 via des plages conductrices. Les pistes électriquement conductrices sont connectées avec le circuit intégré en utilisant, par exemple, un câblage par fils conducteurs ou wire bond ». Les pistes métalliques peuvent être connectées avec le circuit 25 intégré en utilisant une technique de flip-chip. Le substrat peut comporter une ou plusieurs pistes électriquement conductrices sur au moins une face. Selon un autre mode de réalisation, le substrat peut comporter une ou plusieurs pistes électriquement conductrices en aluminium ou en 30 cuivre. 3 L'invention concerne aussi un objet portatif obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'objet comporte au moins les éléments suivants : - Un substrat comprenant au moins un ou plusieurs plots de connexion 5 reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices, - Un circuit intégré connecté à une extrémité d'au moins une ou plusieurs pistes électriquement conductrices, - Un ou plusieurs éléments conducteurs adaptés à assurer une connexion de l'objet portatif, 10 - Une cavité située tout ou en partie à l'aplomb d'au moins un des plots de connexion, la cavité ayant une géométrie et des dimensions adaptées à recevoir un desdits éléments conducteurs, - Un moyen électriquement conducteur adapté à assurer la connexion électrique de l'élément conducteur via une première face (face 15 interne) au moins aux plots de connexion du substrat. L'objet portatif peut être une carte à contact, sans contact et/ou avec contact. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'exemples de réalisation 20 donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, annexée des figures qui représentent : - Figure 1, une vue de face d'un substrat comprenant l'antenne, le circuit intégré et le routage vers les plots selon l'invention, - Figure 2, une vue en en coupe d'une carte comprenant le substrat de 25 la figure 1, et - Figure 3, une variante de réalisation. Afin de bien faire comprendre les caractéristiques de l'invention, la description qui suit est donnée à titre illustratif et nullement limitatif pour une carte dual présentant une fonction de transaction avec contact et une 30 fonction de transaction sans contact. 4 La figure 1 schématise une face la d'un substrat 1 de faible coût comprenant une antenne 2, des plots de connexion mécanique 3 pour la fonction avec contact, deux plages de connexion 41, 42 pour la fonction sans contact. 5 Le substrat 1 est réalisé par exemple en polychlorure de vinyle ou PVC, en Polyéthylène téréphtalate glycolisé PETG, en polycarbonate PC ou tout autre polymère utilisé et connu par l'homme du métier pour fabriquer une carte. L'antenne 2 peut être imprimée, déposée ou incrustée en utilisant 10 des technologies connues du domaine. Chacun des plots de connexion 3, et des plages de connexion (plages conductrices) 41, 42, est relié à une puce 5 via des pistes électriquement conductrices (lignes de conduction) 6 appropriées. Une plage de connexion 41. assurant la fonction sans contact, est 15 reliée à une première extrémité 2a de l'antenne 2 et à un premier plot 71 de la puce 5. La deuxième plage de connexion 42 est reliée à une deuxième extrémité 2b de l'antenne et à un deuxième plot 72 de la puce 5. Les autres plots de connexion 8 de la puce 5 assurant la liaison entre les plots de contact 3 et la puce 5 sont connectés à cette dernière via 20 les pistes métalliques 6, par exemple. Cette liaison va assurer la connexion entre la puce et une grille qui permettra le contact avec un lecteur externe non représenté pour des raisons de simplification de figure. La figure 2 est une vue en coupe d'une carte (objet portatif) selon l'invention. Le substrat 1 ainsi équipé est positionné entre deux couches de 25 plastique 10, 11, avant d'être laminé, formant ainsi une carte 12. La technologie pour le laminage est connue de l'homme du métier et ne sera pas détaillée. La carte comprend au moins une cavité 13, par exemple usinée, présentant des dimensions et une géométrie adaptées aux caractéristiques 30 géométriques d'un élément électriquement conducteur tel qu'une grille 14 (élément électriquement conducteur ne possédant pas de puce par 5 exemple). Le positionnement de la cavité 13 au niveau de la carte est déterminé notamment en fonction de la position des plots de contact 3 assurant la fonction avec contact. La grille 14 est positionnée à l'aplomb des plots de connexion des pistes électriquement conductrices afin de permettre 5 de réaliser la fonction avec contact. La grille 14 est maintenue en place au niveau du substrat 1 au moyen d'un moyen électriquement conducteur, tel qu'un matériau 15 électriquement conducteur, par exemple un adhésif, telle qu'une colle adhésive anisotropique, disposée sur une première face (face interne) 14i de la grille. Des orifices 16, cinq dans l'exemple donné, 10 permettent de révéler les cinq plots de connexion 3 pour la fonction avec contact, assurant ainsi la connexion entre un lecteur externe et la puce. Lorsque la carte comprend plusieurs cavités, la géométrie et les dimensions d'une cavité seront définies en fonction d'un desdits éléments électriquement conducteurs. 15 Les dimensions d'une cavité 13 sont telles que, la face externe 14e de la grille, de l'ordre de 50 à 300 mm2, (surface qui est destinée à être en contact avec un lecteur de carte et opposée à la face de la grille sur laquelle se trouve l'adhésif) est située sensiblement dans le même plan que la surface supérieure 12s de la carte 12 (surface de la carte la plus proche 20 du connecteur du lecteur de carte). Le matériau adhésif 15 utilisé pour maintenir en place la grille tout en assurant un contact électrique est par exemple choisi parmi la liste des matériaux suivants : un adhésif conducteur anisotropique favorisant la conduction dans une direction z par exemple, un adhésif conducteur 25 isotropique ou tout autre matériau adhésif connu du domaine. Les pistes électriquement conductrices 6 (lignes de connexion) du substrat sont réalisées, par exemple, en aluminium, ou en cuivre. Elles peuvent être imprimées sur le substrat, incrustées ou déposées en utilisant toute technologie compatible avec la nature du substrat utilisé. Les pistes 30 électriquement conductrices peuvent être réalisées en utilisant tout matériau 6 adapté présentant des caractéristiques techniques similaires à celles de l'aluminium ou du cuivre (des encres conductrices par exemple). Différentes technologies connues de l'homme du métier peuvent être utilisées pour connecter les pistes électriquement conductrices à la 5 puce. Il est possible de réaliser les connexions au moyen de fils conducteurs, technique connue sous l'expression anglo-saxonne « wire bond », ou par « retournement de la puce », technique connue sous l'expression anglo-saxonne « flip-chip ». Selon un mode de réalisation, le substrat 1 peut comporter sur 10 chacune de ses faces 1a, 1b une ou plusieurs pistes électriquement conductrices. Les pistes sont alors connectées électriquement entre elles à l'aide d'une connexion électrique obtenue mécaniquement ou par ultra-son entre deux ou plusieurs couches de conducteurs, connexion plus connue sous le terme anglo-saxon « crimp », ou à l'aide d'éléments électriquement 15 conducteurs traversant le substrat, par exemple des orifices ou vias métallisés. La grille ou élément conducteur ne comportant habituellement pas la puce est par exemple équipée de plots de connexion ISO ou tout autre moyen de connexion compatible avec un lecteur de carte. 20 L'invention s'applique aussi dans le cas où le substrat ne comporte pas d'antenne. L'application est alors une carte présentant uniquement une fonction avec contact, un affichage, etc. Dans le mode de réalisation, illustré à la figure 3, le substrat comporte deux surfaces métalliques 30, 31 entourant la puce en lieu et place 25 de l'antenne en forme de spires. Les dimensions et la géométrie des surfaces métalliques conductrices 30, 31 dépendent notamment de l'utilisation de la carte. Les surfaces ou zones conductrices ont des dimensions choisies pour absorber d'éventuels décalages XY de l'antenne du corps de carte par rapport au module. 30 Le procédé de fabrication d'une carte à puce muni d'une cavité selon l'invention comporte les étapes suivantes : 7 a) Disposer d'un substrat 1 tel que décrit ci-dessus composé par exemple de feuilles de PVC ou polymères, ledit substrat faible coût comprenant un ou plusieurs plots de connexion reliés à des pistes électriquement conductrices aux extrémités desquelles est connectée une ou plusieurs circuits intégrés 5 ou puces, b) Disposer d'un élément électriquement conducteur 14 (grille qui contient des plots de connexion et qui ne contient pas de puce), c) Adapter sensiblement la dimension et la géométrie d'une cavité 13 dans un corps de carte comprenant le substrat 1, aux dimensions de l'élément 10 électriquement conducteur, la cavité étant disposée de façon qu'au moins une partie de la cavité se trouve à l'aplomb des plots de connexion des pistes électriquement conductrices du substrat, ceci permettant le positionnement de l'élément conducteur vis-à-vis des plots de connexion du support et la fonction avec contact via les orifices 16, 15 d) Utiliser un moyen 15 électriquement conducteur pour solidariser l'élément électriquement conducteur aux plots de connexion du substrat. Dans le cas où la carte comporte plusieurs cavités, la dimension et la géométrie des cavités seront adaptées à la cavité destinée à recevoir l'élément électriquement conducteur. 20 Il est possible d'utiliser un adhésif conducteur anisotropique ou isotropique selon que l'on souhaite favoriser ou non les échanges entre la puce et les contacts de la grille. Selon un mode de réalisation, on utilise un substrat sur lequel les pistes métalliques sont imprimées, au moyen d'une technique d'impression. 25 Le coût de fabrication d'une carte selon l'invention est considérablement réduit avec cette technologie utilisant une feuille plastique au lieu de multicouche et en déposant sur un même substrat la puce et les plots de connexion et/ou l'antenne utilisée lors d'une REVENDICATIONS1 - Procédé de fabrication d'un objet portatif caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : a) Disposer d'un substrat (1) localisé dans l'objet portatif muni d'une ou plusieurs cavités (13), ledit substrat (1) comprenant un ou plusieurs plots de connexion (3) reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices (6) aux extrémités desquelles sont connectés un ou plusieurs circuits intégrés (5) b) Disposer d'un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs (14), c) Adapter sensiblement la dimension et la géométrie d'une cavité (13) aux dimensions d'un desdits éléments électriquement conducteurs (14), une partie au moins de la cavité étant disposée à l'aplomb d'un ou plusieurs plots de connexion (3), d) Utiliser un moyen électriquement conducteur (15) pour connecter le ou les éléments électriquement conducteur (14) via une première face (14i) au moins aux plots de connexion (3) du substrat (1). 2 - Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on dispose le ou les éléments électriquement conducteurs (14) dans ladite cavité (13) afin que la surface externe (14e) desdits éléments électriquement conducteurs se trouvent sensiblement dans un même plan que la surface extérieure (12s) de l'objet portatif (12). 3 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen électriquement conducteur (15) est un matériau adhésif isotropique pour connecter l'élément électriquement conducteur (14) aux plots de connexion du substrat (1). 4 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen électriquement conducteur (15) est un matériau adhésif 9 anisotropique pour connecter l'élément électriquement conducteur (14) aux plots de connexion du substrat (1). 5 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé 5 en ce que l'on utilise un substrat (1) comportant une antenne formée d'une ou de plusieurs spires et en ce que l'on connecte la ou les spires de l'antenne au circuit intégré (5). 6 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé 10 en ce que l'on connecte les pistes électriquement conductrices (6) avec le circuit intégré (5) en utilisant un câblage par fils conducteurs ou c 7 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé 15 en ce que l'on connecte les pistes électriquement conductrices (6) avec le circuit intégré (5) en utilisant une technique dite de flip-chip. 8 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on utilise un substrat (1) comportant une ou plusieurs 20 pistes électriquement conductrices (6) imprimées sur au moins une face. 9 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on utilise un substrat (1) comportant une ou plusieurs pistes électriquement conductrices (6) en aluminium. 25 10 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on utilise un substrat (1) comportant une ou plusieurs pistes électriquement conductrices (6) en cuivre. 10 11 - Objet portatif (12) obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : - Un substrat (1) comprenant au moins un ou plusieurs plots de 5 connexion (3) reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices (6), - Un circuit intégré (5) connecté à une extrémité d'au moins une ou plusieurs pistes électriquement conductrices (6), - Un ou plusieurs éléments conducteurs (14) adaptés à assurer une 10 connexion de l'objet portatif, Une ou plusieurs cavités (13) situées tout ou en partie à l'aplomb d'au moins un des plots de connexion (3), une cavité (13) ayant une géométrie et des dimensions adaptées à recevoir un desdits éléments conducteurs (14), 15 - Un moyen (15) électriquement conducteur adapté à assurer la connexion électrique de l'élément conducteur (14) via une première face (14i) au moins aux plots de connexion du substrat. 12 - Objet portatif selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'objet est 20 une carte à contact. 13 - Objet portatif selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'objet est une carte sans contact. 25 14 - Objet portatif selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'objet est une carte comportant la fonctionnalité à contact et sans contact. 30