Brevet FR3098324A1 — publié le 20210108

Description Titre de l'invention : Module électronique pour carte à puce [0001] La présente invention concerne un module électronique pour une carte à puce ayant un mode de fonctionnement dual à contact et sans contact, ainsi qu'une carte à puce intégrant un tel module électronique. État de la technique [0002] Il existe déjà dans l'état de la technique plusieurs types de cartes à puce. Certaines sont dites à fonctionnement par contact. Elles présentent un bornicr de contacts destinés à coopérer avec les contacts d'un lecteur de carte à puce pourvus de contacts correspondants. [0003] D'autres sont dites à fonctionnement sans contact. Elles comportent une antenne qui permet de communiquer par voie radiofréquence avec un lecteur distant. [0004] Enfin, il existe aussi des cartes à puce à fonctionnement mixte à contact et sans contact. Elles comportent à la fois un bornicr de contacts, et au moins une antenne. Certains contacts du bornicr sont connectés à l'interface à contact d'une puce micro-électronique du module, et les extrémités de l'antenne sont connectées à l'interface sans contact du module électronique. [0005] Le module électronique peut comporter une puce unique comportant à la fois une interface de communication à contact et une interface de communication sans contact. Il s'agit d'un module dit dual. Mais le module peut aussi comporter deux puces micro-électroniques, à savoir une puce dite à' contact comprenant une interface à contact connectée à certains contacts du bomier, et une puce distincte dite sans contact, comprenant une interface sans contact destinée à être connectée aux bornes d'une antenne. Il s'agit d'un module dit hybride. [0006] Dans certains cas, le module microélectronique comporte lui-même une antenne, située sur la face inférieure du module, non visible lorsque le module est intégré dans le corps d'une carte à puce. [0007] Les contacts du module sont normalisés selon la norme ISO 7816. Ils peuvent être au nombre de 6 ou de 8, numérotés de CI à C8. Dans le cadre des protocoles de communication dits à 5 fils, les contacts C6, C7 et C8 ne sont pas utilisés et ne sont pas connectés à l'interface de communication à contact de la puce du module électronique. Les contacts CI - C8 sont compris dans des plages métalliques du bomier et situés sur la face supérieure du module, qui reste visible lorsque le module est intégré à une carte à puce. [0008] L'antenne du module comporte une extrémité dite distale qui termine le tour extérieur de l'antenne qui s'étend le long de la périphérie du module, et une extrémité dite proximale, qui est située au voisinage de la puce microélectronique située au 2 centre de la surface du module. [0009] Afin de pouvoir connecter l'extrémité distalc de l'antenne à la borne correspondante de l'interface sans contact du module, il est connu dans l'état de la technique d'utiliser une connexion électrique passant au-dessus des spires de l'antenne pour ramener son extrémité distalc vers le plot approprié de l'interface sans contact de la puce rnicroélectronique du module. Cette connexion électrique est réalisée sous la forme d'un pontage, appelé en général « strap » en terminologie anglo-saxonne. Elle est constituée par une piste individualisée et bien visible sur la surface du module. Elle s'étend entre la périphérie du module et la plage métallique centrale située entre les contacts du module. Cette piste est isolée électriquement de la plage métallique centrale par une gravure, ce qui rend le pontage d'autant plus visible. [0010] Or ce pontage utilisé dans l'état de la technique présente plusieurs inconvénients. En plus de son aspect inesthétique, il présente des problèmes sur un plan fonctionnel, puisqu'il risque de se rompre pendant une flexion de la carte à puce, cc qui rendrait l'antenne non fonctionnelle. [0011] En outre, le pontage limite l'espace disponible sur la plage centrale du module pour graver un signe ou un logo comme cela est souvent demandé par les fournisseurs d'applications utilisant des cartes à puce, tels que les banques. [0012] Par ailleurs, la technologie actuelle présente des difficultés pour intégrer un pontage dans un module au format d'usage standard de 11,8 mm x 13 mm. En effet, la localisation des extrémités du pontage entraine une diminution de la surface utile disponible pour les composants actifs du module. En particulier, à cause du pontage, les spires de l'antenne doivent comporter un décrochement vers l'intérieur de la surface du module, et ce décrochement à son tour empiète sur la surface disponible pour accueillir la ou les puces microélectroniques du module, ce qui peut limiter le module à des applications ne nécessitant que des puces de petite taille. But de l'invention [0013] L'invention a pour but général de proposer un nouveau module électronique pour carte à puce, dépourvu des inconvénients de l'état de la technique. [0014] L'invention a pour but spécifique de proposer un module électronique à fonc- tionnement mixte à contact et sans contact qui soit dépourvu d'un pontage sous la forme d'une piste bien visible sur la surface supérieure du module. Objet de l'invention [0015] Selon le principe de l'invention, le pontage bien visible est remplacé par une connexion entre l'extrémité distale de l'antenne et le plot adéquat de l'interface sans contact du module, et cette connexion est totalement intégrée à l'un des contacts normalisés du module qui ne sont pas connectés à l'interface à contact de la puce. 3 [0016] L'invention a pour objet un module électronique pour carte à puce à double interface de communication à contact et sans contact, comportant un substrat diélectrique et présentant sur une première face dudit substrat un bornier de contacts électriques (C1, C2, Cl C5, C6, C7) normalisés selon la normeISO 7816 et destinés à un fonctionnement par contact avec les contacts correspondants d'un lecteur de carte à puce, ledit module électronique présentant sur une seconde face de son substrat d'une part les spires d'une antenne située sous la zone des contacts électriques du bornier, et d'autre part au moins une puce microélectronique ayant une première interface de communication connectée à des contacts du bornicr, et une seconde interface de communication connectée à l'antenne, ladite antenne comportant une extrémité distale située en périphérie du module électronique et une extrémité proximale située à l'intérieur des spires de l'antenne, caractérisé en cc que l'extrémité distale de l'antenne est connectée à ladite seconde interface de communication sans contact par une plage métallique intégrant un contact normalisé non connecté à ladite première interface de communication à contact. [0017] Gracc à cette disposition, il devient possible de ramener l'extrémité distale de l'antenne dans la zone située à l'intérieur des spires, sans utiliser un pontage spécifique visible, la connexion étant intégrée à un contact normalisé, ce qui laisse libre la zone centrale du bornier du module. [0018] Selon un mode de réalisation avantageux, la plage métallique intègre le contact normalisé C6 qui n'est pas connecté à l'interface de communication à contact de la puce microélectronique. [0019] Selon un mode de réalisation, l'extrémité distale de l'antenne est connectée au contact C6 par une connexion perpendiculaire au plan du module, par exemple un via non débouchant. [0020] Selon un mode de réalisation, le contact normalisé C6 est connecté à une borne de l'interface de communication sans contact par un second via non débouchant relié à une piste conductrice et un fil de connexion. [0021] De façon avantageuse, le module électronique selon l'invention comporte entre les contacts électriques (Cl, C2, C3, C5, CG, C7) normalisés une plage métallique dépourvue de pontage visible et entièrement disponible, notamment pour la réalisation d'un logo. [0022] Selon un mode de réalisation, le module comporte deux puces microélectroniques distinctes, à savoir une première puce pourvue d'une interface de communication à contact connectée à des contacts du bornier, et une seconde puce pourvue d'une interface de communication dite sans contact, connectée aux extrémités distale et proximale de l'antenne. [0023] L'invention a également pour objet une carte à puce, caractérisée en ce qu'elle comporte un module électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes. Description détaillée [0024] L'invention sera décrite plus en détail en relation avec les fleures, dans lesquelles : [0025] Les figures lA à 1C représentent un bornier des contacts d'un module électronique pour carte à puce selon l'état de la technique ; [0026] La figure 2 représente une vue détaillée partiellement en transparence du module électronique de la figure 1 ; [0027] La figure 3 représente un schéma du bornier du module de la figure 2 et son schéma électrique équivalent ; [0028] La figure 4A représente une vue partiellement en transparence dc la face supérieure (côté contacts) du circuit imprimé d'un module électronique conforme à l'invention ; [0029] La figure 4B représente une vue de la face supérieure (côté contacts) du circuit imprimé dc la figure 4A ; [0030] La figure SA représente une vue partiellement en transparence d'un module élec- tronique conforme à l'invention, pourvu du circuit imprimé de la figure 4A et dc deux puces distinctes ; [0031] La figure SB représente une vue en coupe du module électronique de la figure SA selon les plans dc coupe A-A et B-B ; [0032] La figure 6 représente une vue plus détaillée partiellement en transparence dc l'interface à contact du module électronique selon l'invention ; [0033] La figure 7 représente la face supérieure (côté contacts) d'un module électronique selon l'invention. [0034] Les figures I A à 1C représentent la face supérieure d'un module électronique dual 1 conforme à l'état dc la technique. Il présente un ensemble de plages métalliques, à savoir des plages dc contact 2 entourant une zone centrale 3. Selon le module utilisé, il y a 6 ou 8 plages de contact, le modèle représenté est un modèle à 6 plages de contact. Au centre des plages de contact se trouvent des zones de contact normalisées selon la norme ISO 7816, numérotées de Cl à C6 et dont les fonctions sont comme suit : [0035] CI = Alimentation (Vcc) [0036] C2 = Remise à zéro (Reset) [0037] C3 = Horloge (C11c) [0038] CS = Masse (Gnd) [0039] C6 = non connecté [0040] C7 = Entrées/Sorties (I/O) [0041] Ces zones de contact servent de zone de contact à des contacts correspondants d'un lecteur de carte à puce à contact. [0042] Comme cela est représenté, le module électronique comporte une piste conductrice 4 formant un pontage, ou strap en terminologie anglo-saxonne, s'étendant de la périphérie du module à la plage centrale 3. Ce pontage 4 est bien individualisé et bien visible sur les modules connus. Il sert à connecter l'extrémité distalc de l'antenne du module, au plot de contact de l'interface sans contact de la puce microélectronique. [0043] Comme on le voit en figure 1C, il peut être demandé par les émetteurs de cartes à puce de graver dans la plage centrale 3 un signe ou un logo 5. Le pontage 4 limite la place disponible pour la réalisation de cc logo, et interfère visuellement avec lui. [0044] L'invention vise en particulier à résoudre cc problème. [0045] En figure 2 on a représenté une vue d'un module électronique similaire à celui de la figure I, observé du côté de l'antenne et de la puce microélectronique, avec un rappel par transparence de la position des contacts C1-C6 et du pontage 4. On y voit notamment les spires de l'antenne 6, une puce microélectronique 7 placée au centre du module, et 6 contacts normalisés Cl à C6. L'extrémité distalc 8 de l'antenne est ramenée par le pontage 4 au niveau d'un via ou trou métallisé 9 situé à l'intérieur des spires de l'antenne et connecté par une piste conductrice 10 et un fil de connexion 11 à une borne de connexion c de l'interface sans contact de la puce microélectronique 7. L'extrémité proximale 12 de l'antenne 6 est connectée à une autre borne de connexion d de l'interface sans contact de la puce microélectronique. [0046] Comme on le voit, la présence de l'extrémité distalc 8 et du pontage 4 implique un décrochement localisé des spires de l'antenne 6 vers l'intérieur, ce qui conduit à déplacer le via 9 et à réduire la surface disponible pour l'implantation d'une seconde puce ou d'une puce de plus grande taille. [0047] La figure 3 représente en partie gauche le schéma d'implantation des contacts ISO CI-C6 et de la puce, et en partie droite un schéma électrique équivalent du module électronique de la figure 2. Comme on le voit, dans l'état de la technique, la plage de connexion C6 est non utilisée, en conséquence elle n'est connectée ni à l'interface de communication à contact ni à l'interface de communication sans contact de la puce 7. Les bornes de l'antenne 6 sont connectées aux plots (c, d) de l'interface sans contact de la puce?. [0048] Comme représenté en figures 4A et 4B, l'invention propose un module électronique dual à fonctionnement à contact et sans contact, dépourvu d'un pontage bien visible et identifiable comme celui connu dans l'état de la technique. La plage centrale 3 du bomier est pleine, d'un seul tenant, sans discontinuité. Elle se prête à la gravure d'un logo de grande taille. Le pontage 4 conforme à l'état de la technique est remplacé par une connexion électrique cachée ou intégrée dans une plage de connexion non utilisée du bomier, par exemple la plage de connexion CG, comme cela est visible plus en détail sur les figures 5B et 6. 6 100491 La figure SA représente une vue en transparence d'un module électronique selon l'invention, comportant deux puces, à savoir une puce 7a connectée aux contacts Cl, C2, C3, CS et C7 du bomier et dédiée à la communication à contact, et une puce 7b connectée aux bornes de l'antenne 6 via le contact C6 et dédiée à la communication sans contact. Par conséquent, le contact C6 fait maintenant office de pontage pour ramener l'extrémité distale 8 de l'antenne vers la zone centrale du module, sans introduire de piste ou de perturbation visible dans cette zone centrale. [0050] La figure 5B est une vue en coupe selon les lignes de coupe A-A et B-B de la figure 5A. L'extrémité distalc 8 de l'antenne 6 est connectée par une connexion électrique, par exemple par un via non débouchant 12, au contact C6 du bornier, situé en face de l'antenne 6 de l'autre côté du substrat 13. Le contact C6 assure la connexion électrique avec un autre via 14, une piste 15 et un fil de connexion 16, à une borne 17 de l'interface sans contact de la puce sans contact 7b. [0051] Cette disposition permet de façon avantageuse de ramener l'extrémité distalc 8 de l'antenne 6 vers la puce sans contact 7b, sans avoir à utiliser un pontage individualisé dans la zone centrale 3 du module, comme cela est visible en figure 7. Cela permet de disposer de l'intégralité de la zone centrale 3 du module pour la réalisation d'un logo, notamment par gravure du métal. [0052] Tl est à noter qu'en théorie un module sans pontage conforme à l'invention pourrait être aussi être obtenu en utilisant une puce 7 duale unique. Cependant ce mode de réalisation est susceptible de poser des problèmes liés à la polarisation de l'interface sans contact de la puce par le lecteur à contact au moment de son usage, de sorte qu'une solution hybride avec 2 puces, l'une a contact 7a uniquement et l'autre radiofréquence 7b uniquement, est préférable. Avantages de l'invention [0053] L'invention atteint les buts fixés. En particulier, elle permet la suppression du pontage inesthétique sur la face contact du module, et la réalisation de logos sur l'intégralité de la surface de la zone centrale 3 du bomier. En outre, elle maximise l'espace utile disponible pour l'implitntation sur le module de puces de grande taille, ou de plusieurs puces dans le cas de modules hybrides. [0054] En outre, la suppression du pontage, qui peut être rompu, permet d'éliminer une source de panne module du module. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Module électronique (20) à double interface de communication à contact et sans contact, comportant un substrat diélectrique (13) et présentant sur une première face dudit substrat (13) un bornicr de contacts électriques normalisés Cl, C2, C3, C5, C6, C7 destinés à un fonctionnement par contact avec les contacts correspondants d'un lecteur de carte à puce, ledit module électronique (20) présentant sur une seconde face de son substrat (13) d'unc part les spires d'une antenne (6) située sous la zone des contacts électriques du bornier, et d'autre part au moins une puce microélectronique (7 ; 7a, 7b) ayant une première interface de communication connectée à des contacts du bornier, et une seconde interface de communication connectée à l'antenne (6), ladite antenne (6) comportant une extrémité distale (8) située en périphérie du module électronique (20) et une extrémité proximale (9) située à l'intérieur des spires de l'antenne (6), caractérisé en ce que l'extrémité distale (8) de l'antenne (6) est connectée à ladite seconde interface de communication sans contact par une plage métallique intégrant l'un desdits contacts électriques normalisés Cl, C2, C3, C5, CG, C7 qui est non connecté à ladite première interface de communication à contact. [Revendication 2] Module électronique (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plage métallique intègre le contact normalisé C6 non connecté à l'interface de communication à contact de la puce microélectronique (7 ; 7a, 7b). [Revendication 3] Module électronique (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité distale (8) de l'antenne (6) est connectée au contact C6 par une connexion perpendiculaire au plan du module, par exemple un via (12) non débouchant. [Revendication 4] Module électronique (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact normalisé C6 est connecté à la borne (LA) de l'interface de communication sans contact par un second via (14) non débouchant relié à une piste conductrice (15) et un fil de connexion (16). [Revendication 5] Module électronique (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte entre lesdits contacts électriques (Cl, C2, Cl C5, C6, C7) normalisés une plage métallique (3) dépourvue de pontage et entièrement disponible pour la réalisation d'un logo. 8 [Revendication 6] Module électronique (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux puces microélectroniques distinctes (7a, 7b), à savoir une première puce (7a) pourvue d'une interface de communication à contact connectée à des contacts du bornicr, et une seconde puce (711) pourvue d'une interface de communication dite sans contact, connectée aux extrémités distalc (8) et proximale (9) de l'antenne (6). [Revendication 7] Carte à puce, caractérisée en ce qu'elle comporte un module électronique (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes.