Brevet FR3086082A1 — publié le 20200320

PROCEDE DE CONNEXION D'UN CIRCUIT INTEGRE A UN CIRCUIT ELECTRIQUE L'invention concerne un procédé de connexion d'un circuit intégré destiné à être connecté à un circuit électrique et un objet dual (portatif sans 5 contact et avec contact). Elle concerne notamment la connexion d'une puce électronique à un circuit électrique comprenant une antenne. L'invention peut s'appliquer pour des cartes sans contact, des cartes « dual », ayant une fonction sans contact et une fonction avec contact pouvant être utilisées dans le domaine bancaire, pour le commerce, pour des 10 objets utilisés pour de l'identification, par exemple des étiquettes RFID (Radio Frequency Identification), etc. Elle s'applique à tout objet comprenant au moins une fonction de transaction sans contact et comprenant un circuit intégré. Les objets portatifs sans contact comportent d'une part, un circuit 15 intégré et, d'autre part, un circuit conducteur d'antenne. Les bornes du circuit d'antenne sont connectées au circuit intégré pour l'émission et la réception de signaux radiofréquence entre un lecteur distant et ledit circuit intégré. La connexion des plages de contact du circuit intégré aux bornes d'un circuit conducteur d'antenne peut être réalisée selon différentes 20 technologies. Il faut tout d'abord connecter les plages de contact à des plages de contact disposées sur un substrat. Pour se faire, on utilise la technologie de connexion par fils plus connue sous la dénomination anglo-saxonne de c L'objet portatif peut être une carte comprenant une fonction de transaction sans contact et une fonction de transaction avec contact, ou une carte bancaire avec au moins une fonction sans contact. L'invention concerne aussi un procédé de connexion d'un circuit intégré, disposé sur un substrat, à un circuit électrique caractérisé en ce qu'il 30 comporte au moins les étapes suivantes : 4 - Utiliser au moins une première plaque conductrice sur une surface du substrat sur lequel est connecté ledit circuit intégré, - Utiliser au moins une deuxième plaque conductrice sur un support contenant un circuit électrique, 5 - La première plaque conductrice et la deuxième plaque conductrice sont disposées en regard l'une de l'autre, leurs caractéristiques géométriques et électriques, la distance entre les deux plaques conductrices, sont adaptées pour réaliser un couplage capacitif entre le circuit intégré et le circuit électrique. 10 Selon une variante de réalisation, le circuit intégré utilisé dans le procédé est une puce électronique et le circuit électrique est une antenne, et on dispose en regard l'une de l'autre: - Au moins deux plaques conductrices sur une face du substrat de la puce, les deux plaques entourant la puce, la puce étant connectée 15 aux plaques conductrices via des liaisons, et - Au moins deux plaques conductrices au niveau d'un corps de carte portant l'antenne, lesdites deux plaques conductrices étant en liaison électrique via un plot de connexion à une première extrémité de l'antenne et directement à une deuxième extrémité de l'antenne, 20 - Lesdites plaques conductrices sur le substrat et sur le corps d'antenne présentant des caractéristiques électriques et géométriques adaptées pour réaliser un couplage capacitif entre le circuit intégré et le circuit électrique. Selon une variante du procédé, les au moins deux plaques 25 conductrices sont disposées à une distance comprise entre 10 et 30 pm. Les plaques conductrices peuvent être disposées sur un support en PVC ou au niveau d'un support en PVC. Selon un mode de réalisation, la puce est connectée à des contacts ISO disposés sur une face du substrat opposée à la face du 30 substrat recevant les plaques ou surfaces conductrices. 5 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description donnée à titre illustratif et nullement limitatif, d'exemples de réalisation annexée des figures qui représentent : 5 - Figure 1, une illustration du schéma électrique du procédé selon l'invention, - Figure 2A, une vue de face d'un module selon l'invention, Figure 2B, une variante dans la forme des zones métalliques, - Figure 3, une vue en coupe du module, 10 - Figure 4A, une vue de face d'une antenne, Figure 4B, un deuxième exemple d'antenne avec un coût de revient plus faible, - Figure 5, une vue éclatée de la carte sans contact selon l'invention, et - Figure 6 une vue de coupe d'une carte comprenant un module selon l'invention. 15 Afin de mieux faire comprendre l'invention, l'exemple qui suit est donné pour la fabrication d'une carte utilisée par exemple pour une transation sans contact. Il est bien entendu que la description qui va suivre peut aussi être utilisée pour la fabrication d'étiquettes RAD ou encore de carte dual (comprenant une fonction sans contact et avec contact), dans le 20 domaine de l'identité. Ces exemples sont listés à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est un schéma électrique illustrant le principe de connexion selon l'invention d'une puce (circuit intégré) avec un circuit électrique comprenant une antenne. Le module 10 comprend un circuit 25 intégré (puce) 4 connecté à au moins une plaque ou surface conductrice 3a, 3b, déposée sur une surface du substrat du film 2 ou du module. Le circuit électrique ou antenne 5 est déposé sur un support 20 et est connecté à au moins une surface conductrice 7a, 7b. La deuxième surface conductrice 7a, 7b est disposée sur une des faces du support 20, la face 20a opposée à la face 10a du module 10. Les deux surfaces conductrices 3a et 7a sont disposées en regard l'une de l'autre. Il en est de même pour les deux 6 surfaces 3b et 7b. La dimension de la surface conductrice formant l'antenne au niveau du corps de carte aura, par exemple, des dimensions supérieures afin d'absorber les décalages potentiels en XY du module par rapport à l'antenne du corps de carte. Dans l'exemple de la figure 1, pour des raisons 5 de fabrication, la surface conductrice est composée de deux éléments 3a, 3b en forme de U qui viennent entourer la puce. La surface conductrice présente la même forme de U, 7a, 7b. Sans sortir du cadre de l'invention, il serait aussi possible de former les surfaces conductrices en une seule partie, deux éléments 10 conducteurs 3a, 3b et deux éléments conducteurs 7a, 7b. Les valeurs de capacité sont données par la formule : ec, * sr * S Avec : E = E0 X Er - e la permittivité du matériau se situant entre les surfaces de métal en regard, 15 - eo la permittivité du vide, - Er la permittivité relative du matériau se situant entre les surfaces de métal en regard, - £0 est une constante physique qui vaut : 8,85418782 x 1012 m-3 kg-1 s4 S2, - S surface des deux plaques conductrices de métal qui sont en regard 20 l'une de l'autre et seulement en regard. On considère l'intersection des deux surfaces dans un plan (x, y), l'épaisseur correspond à la distance entre les deux plaques conductrices. Pour une géométrie de capacité donnée, c'est-à-dire surface de métal et distance entre les plaques, la valeur de capacité exprimée en Farad 25 sera d'autant plus grande que la valeur de permittivité relative Er du matériau se situant entre les deux surfaces de métal en regard. C - Epaisseur 7 Dans le cas d'une carte en PVC, sa permittivité relative de 5 donne une valeur de capacité cinq fois plus grande que si le PVC était remplacé par de l'air, dont la permittivité relative est égale à 1. Plus la valeur de capacité est élevée, plus les performances de la 5 carte seront élevées. L'utilisation du PVC, en minimisant l'épaisseur et en maximisant les surfaces de métal en regards permettra d'obtenir un bon couplage capacitif. L'épaisseur sera choisie la plus fine possible. Pour une carte sans contact, le module est enterré dans la carte et 10 quasiment en contact du « booster » (antenne de la carte), et séparé généralement par un adhésif de 10-30pm. Les valeurs de capacité atteignables sont de l'ordre de deux fois 70pF pour un format de module d'environ 11.8mm x x13mm pouvant accueillir 8 contacts 150-7816. Pour une carte dual, l'antenne est dans la fibre neutre de la carte 15 et le module à la surface. L'usinage de la carte dans lequel le module sera positionné a pour but de rapprocher au maximum les surfaces de métal de l'antenne du corps de carte aux surfaces de métal présentes au dos du module. Suivant la précision de l'usinage en question, l'épaisseur entre les surfaces de métal peut varier de 0 à 100pm. Dans le cas de la carte dual 20 avec un module dual 6, l'objectif est d'obtenir au moins deux fois 10pF, afin d'avoir un fonctionnement capacitif correct. Dans ce cas, les surfaces disponibles sur le module sont de l'ordre de deux fois 45mm2 (deux fois 73mm2 dans le cadre du dual 8). Ces valeurs sont données à titre d'exemples non limitatifs, les 25 dimensions et le matériau formant les surfaces métalliques seront notamment choisis en fonction de l'application de l'objet portatif. Les technologies de dépôt des surfaces ou plaques conductrices sont connues de l'homme du métier et ne seront pas détaillées. La figure 2A est une vue de face d'un module 10 selon l'invention. 30 Le circuit intégré 4, par exemple une puce, est connecté via des moyens électriques 12 connus de l'homme du métier aux deux surfaces conductrices 8 3a, 3b en forme de U. Les deux surfaces, plaques, conductrices sont disposées sur une face 2a du substrat 2. Le module est, par exemple, un substrat composé d'un diélectrique en sandwich avec deux couches conductrices qui sont ensuite gravées. 5 La figure 2B illustre un autre exemple de forme de surfaces conductrices. La figure 3 est une vue de coupe du module comportant une résine de protection 13 englobant le circuit intégré 4. Les éléments référencés sont identiques à ceux des figures 1 et 2A. 10 La figure 4A est une vue de face d'un exemple d'antenne 5. L'antenne 5 se présente sous la forme d'une piste conductrice constituant plusieurs spires. Une première extrémité 5a de la piste en aluminium par exemple, est connectée à un premier plot de connexion 8, qui est connecté lui-même à une première partie 7a de la surface conductrice. La deuxième 15 extrémité de la piste 5b est connectée à une deuxième partie 7b de la surface conductrice. Les plots de connexion 8 servent notamment de pont ou strap » pour que la fin de l'antenne rentre au voisinage de son point de départ. Une première extrémité de l'antenne va revenir vers sa deuxième extrémité. 20 La figure 4B, illustre une vue de face de l'antenne simple face comprenant plusieurs pistes métalliques sous forme de spires 5 connectée aux deux surfaces conductrices 7a, 7b. Une première extrémité 5a de l'antenne est connectée à une première partie 7a de la deuxième plaque conductrice et une deuxième extrémité 5b de l'antenne est connectée à une 25 deuxième partie 7b de la deuxième plaque conductrice, les pistes d'antenne passent entre les contacts 7a et b évitant ainsi la présence d'un pont. L'antenne peut être réalisée sur un support souple ou rigide selon des technologies connues de l'homme du métier. La figure 5 est une vue éclatée d'une carte sans contact 30 comprenant un module selon l'invention. On retrouve les éléments des figures précédentes 2 à 4A. 9 Le module 10 comprend des contacts ISO 1, par exemple, disposés sur une face 2b du substrat 2, opposée à la face du substrat recevant les plaques ou surfaces conductrices 3a, 3b. La puce 4 est par exemple positionnée sur le substrat au moyen d'une colle adhésive. 5 Le circuit antenne 5, ainsi que les plaques conductrices 7a, 7b positionnées en regard des plaques conductrices 3a, 3b afin de former un couplage capacitif sont disposés entre deux couches de plastique 6 selon une technologie de fabrication connue de l'homme du métier. La figure 6 représente une coupe de la carte sans contact 10 représentée à la figure 5, objet de l'invention. Le procédé de connexion et le module obtenu par sa mise en oeuvre permettent avantageusement d'utiliser des circuits électroniques standard sans nécessiter d'adapter la technologie de fabrication de ces puces. Les coûts de fabrication des objets sans contacts sont ainsi diminués. 15 Les plaques conductrices étant disposées au niveau du substrat, elles permettent de diminuer les capacités parasites avec le circuit intégré. Le mode d'insertion du module dans la carte se fait de manière traditionnelle, en utilisant les mêmes encarteuses que pour les cartes contacts, étant donné qu'il n'y a pas de soudure à effectuer entre le module 20 et l'antenne. Le module est moins coûteux que celui utilisé en technologie de couplage inductif car il ne nécessite pas une grande résolution pour l'antenne module (il n'y en a pas) et ne comporte nécessairement de via sur le module. La durée de vie de la carte pourra être bien supérieure à celle 25 obtenue par d'autres technologies, car il n'y a pas de connexion physique entre la carte et le module et une antenne simple sur le corps de carte est plus robuste qu'une REVENDICATIONS1 - Objet portatif comprenant au moins une fonction sans contact et avec contact, un circuit intégré (4), un substrat (2) et un circuit électrique (5), comportant en combinaison les éléments suivants : - Au moins une première plaque conductrice (3a, 3b) de géométrie et de dimensions données, positionnée sur au moins une partie d'une face (2a) du substrat (2), - Au moins un circuit intégré (4) relié à la première plaque conductrice au moyen de connexions (12), - Au moins une deuxième plaque conductrice (7a, 7b) de géométrie et de dimensions données, positionnée au niveau d'une couche comprenant le circuit électrique (5), et reliée au circuit électrique, - Les dimensions de la première plaque conductrice (3a, 3b) et de la deuxième plaque conductrice (7a, 7b) disposées en regard l'une de l'autre et la distance les séparant sont adaptées à réaliser un couplage électrique de type capacitif. 2 - Objet portatif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit électrique (5) est une antenne comprenant plusieurs pistes conductrices, une première extrémité (5a) de l'antenne est connectée à une première partie (3a) de la deuxième plaque conductrice et une deuxième extrémité de l'antenne (5b) est connectée à une deuxième partie (7b) de la deuxième plaque conductrice et un pont comportant deux plots de connexion (8) permettant à une extrémité de l'antenne (5) de revenir au voisinage de sa deuxième extrémité. 3 - Objet portatif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit électrique (5) est une antenne simple face comprenant plusieurs pistes, une première extrémité (5a) de l'antenne est connectée à une deuxième partie (3a) de la première plaque conductrice et une deuxième extrémité de 11 l'antenne (5b) est connectée à une deuxième partie (7b) de la deuxième plaque conductrice, les pistes d'antennes passant entre les contacts (7a) et (7b). 5 4 - Objet portatif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'antenne (5) et la deuxième plaque conductrice (7a, 7b) sont disposées entre deux couches de plastique (6) et en ce que le substrat (2) comporte des plots ISO sur une face opposée (2b) à la face (2a) recevant la première plaque conductrice (3a, 3b). 10 5 - Objet portatif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il est formé d'une carte comprenant une fonction de transaction sans contact et d'une fonction de transaction avec contact. 15 6 - Procédé de connexion d'un circuit intégré disposé sur un substrat à un circuit électrique présent dans un objet portatif sans contact et avec contact caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : - Utiliser au moins une première plaque conductrice (3a, 3b) sur une surface (2a) du substrat (2) sur lequel est connecté ledit circuit 20 intégré (4), - Utiliser au moins une deuxième plaque conductrice (7a, 7b) sur un support (20) contenant un circuit électrique (5), - La première plaque conductrice (3a, 3b) et la deuxième plaque conductrice (7a, 7b) sont disposées en regard l'une de l'autre, leurs 25 caractéristiques géométriques et électriques, et la distance entre les deux plaques conductrices, sont adaptées pour réaliser un couplage capacitif entre le circuit intégré et le circuit électrique. 7 - Procédé selon la revendication 6 dans lequel le circuit intégré (4) est une 30 puce électronique et le circuit électrique (5) une antenne, et en ce qu'on dispose en regard l'une de l'autre: 12 - Au moins deux plaques conductrices (3a, 3b) sur une face (2a) du substrat (2) de la puce (4), les deux plaques conductrices (3a, 3b) entourant la puce (4), la puce (4) étant connectée aux plaques conductrices (3a, 3b) via des liaisons (12), et 5 - Au moins deux plaques conductrices (7a, 7b) au niveau d'un corps de carte portant l'antenne (5), lesdites deux plaques conductrices (7a, 7b) étant en liaison électrique à une première extrémité (5a) de l'antenne et à une deuxième extrémité (5b) de l'antenne, - Lesdites plaques conductrices sur le substrat et sur le corps d'antenne 10 présentant des caractéristiques électriques et géométriques adaptées pour réaliser un couplage capacitif entre le circuit intégré et le circuit électrique. 8 - Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que l'on 15 dispose les au moins deux plaques conductrices à une distance comprise entre 10 et 30 pm. 9 - Procédé selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que les plaques conductrices (7a, 7b) sont disposées sur ou au niveau d'un support 20 en PVC. 10 - Procédé de connexion d'une puce avec une antenne selon la revendication 7 caractérisé en ce que la puce est connectée à des contacts ISO disposés sur une face du substrat (2) opposée à la face du substrat 25 recevant les plaques ou surfaces conductrices (3).