EP3391460A1 - Module antenne simple face avec composant cms - Google Patents

Module antenne simple face avec composant cms

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Publication number
EP3391460A1
EP3391460A1 EP16819307.6A EP16819307A EP3391460A1 EP 3391460 A1 EP3391460 A1 EP 3391460A1 EP 16819307 A EP16819307 A EP 16819307A EP 3391460 A1 EP3391460 A1 EP 3391460A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
module
component
chip
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16819307.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Remy JANVRIN
Line Degeilh
Lucile Dossetto
Stéphane OTTOBON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales DIS France SAS
Original Assignee
Gemalto SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Gemalto SA filed Critical Gemalto SA
Publication of EP3391460A1 publication Critical patent/EP3391460A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2283—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles mounted in or on the surface of a semiconductor substrate as a chip-type antenna or integrated with other components into an IC package
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
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    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched

Definitions

  • the invention relates to an electronic module comprising an integrated circuit chip connected to a radiofrequency antenna and to a CMS surface component, for example a capacitor.
  • the invention may relate in particular to the field of electronic media such as contactless and / or contactless smart cards or hybrid cards, tickets or radio frequency tags (RFID), radio frequency transponders, inserts (or inlay) integrating or constituting such a module.
  • electronic media such as contactless and / or contactless smart cards or hybrid cards, tickets or radio frequency tags (RFID), radio frequency transponders, inserts (or inlay) integrating or constituting such a module.
  • RFID radio frequency tags
  • inserts or inlay
  • Such electronic supports may in particular comply with the ISO / IEC 14443 or ISO 78016 standard.
  • the invention is preferably used by being inserted in particular in portable electronic devices such as bracelet, watch, keychain, clothing, etc., to perform radio frequency transactions, payment, identification, authentication.
  • a smart card module It is known to manufacture a smart card module by the steps corresponding to the preamble of claim 1.
  • Such antenna modules are described in patent FR 2743649 B1.
  • the chip may be placed astride the turns of an antenna and at the periphery so as to allow a connection to the chip by soldered wire.
  • the chip is placed in the center of the module, the antenna has a connection end located at the periphery of the turns and the connection of the chip to this end is made by soldered wire spanning the turns.
  • the module comprises a conductive bridge formed on the face opposite to that carrying the turns and conductive vias through the support to connect the conductive bridge to the antenna.
  • Patent Application EP2669852 describes a single-sided integrated circuit module with a deflection of peripheral antenna turns towards the center to allow a chip to be mounted astride the turns and to directly connect an external terminal of the antenna by soldered wire.
  • US 2012 0050130 discloses a radio frequency communication device comprising an insulating substrate carrying an antenna connected to a chip and a capacitor.
  • the capacitor is obtained by two conductive plates disposed on either side of the substrate.
  • the object of the invention is to solve the above problems and in particular to have a high-performance radiofrequency module simpler and economical to manufacture.
  • the invention consists firstly in adopting a single-sided antenna module substrate, secondly in providing a capacitor in the form of a passive component or integrated circuit, thirdly in configuring this single-sided substrate so as to allow surface mounting (CMS ) a component (resistor capacitor, coil or other ...) in the form of passive component or integrated circuit chip and its connection to the antenna. Finally, fourth, the invention consists in retaining a smart card type manufacturing for mechanical reliability and amortize the manufacturing price.
  • CMS surface mounting
  • the configuration of the module must allow easy manufacturing on an industrial scale and with conventional technologies of the smart card world.
  • the subject of the invention is therefore a radiofrequency integrated circuit chip module, comprising:
  • metallizations comprising conductive tracks, made on the same side of the substrate and forming an antenna with two connection terminals, at least one zone on the support film for coating or the location of the radiofrequency integrated circuit chip and of a capacitance in the form of a surface-mounted component, the radiofrequency integrated circuit chip and the component being arranged on a same face of the substrate and connected to the antenna,
  • the conductive tracks are on one and the same side of the support film, the connection being made through perforations through the insulating film or directly onto surface tracks of the insulating substrate.
  • the module comprises a spiral having antenna turns at the periphery of the substrate, the chip and the component being disposed inside (or above) the spiral;
  • It comprises a metallized interconnection terminal inside the spiral, said metallized interconnection terminal being connected to the antenna by an electrical connection in the sectioned or unsheathed state;
  • sectioned state or short circuit results from an operation among a mechanical or laser ablation, a punctual perforation of the substrate (or support film) and said connection, mechanical abrasion, punching (or chemical etching);
  • connection of the chip to the antenna is made through perforations through the insulating film
  • the chip and the component are connected to the same pair of interconnection terminals disposed inside the antenna in the form of a spiral;
  • the module can optimally include a deviation
  • the component (14) can be a capacitance
  • the chip and the component are coated with an insulating protective or coating material.
  • the invention also relates to a device such as a smart card comprising the module above. It may comprise a body with a cavity emerging on the surface and said module encircled and fixed in the cavity.
  • the invention makes it possible to economically manufacture a contactless smart card with the technology for manufacturing mini SIM cards by having good radiofrequency performance.
  • the components and their connections are mechanically protected since they are encapsulated with insulating resin and the module is encased in a card body cavity such as a smart card module but preferably with antenna dimensions covering approximately twice the size of the card. dimensions of an ISO 7816 chip card module.
  • the contactless card in mini SIM format can then be detached from its support thanks to a precut around it. Then the contactless card can be slipped into a bracelet or a watch (or any portable object) to perform transactions including banking, identification payment, authentication.
  • FIG. 3 illustrates a current module of the prior art of the double-sided type with a radiofrequency chip and a capacitance on the same face;
  • FIGS. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F illustrate a radiofrequency chip module according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 5A, 5B, 5C illustrate a radiofrequency chip module according to a second embodiment of the invention
  • FIGS. 6 and 7 respectively illustrate a radiofrequency chip module embedded in a device body and a section along AA of FIG. 6.
  • FIGS. 1 and 2 show an integrated circuit module 1C of the prior art (patent application EP2669852). It comprises an insulating substrate 3, conductive tracks 2, made on the same side of the substrate 12, forming an antenna
  • the radiofrequency integrated circuit chip is disposed on the same face 12 of the substrate
  • the chip 4 is mounted astride in part on a deflection (D) of the peripheral turns 25 towards a central region of the module.
  • FIG 3 is shown an existing embodiment; It comprises a double-face support film (or substrate) 3 comprising etched metallizations on each face of the insulating support film. On a first face 12, are formed the spiral antenna 2 and electrically conductive pads or terminals 8, 9. And on a second face 13 opposite to the first face, there are second engraved metallizations comprising interconnection pads 11a, 11b to connect the integrated circuit chip 4 and a component 14 SMD (surface mounted component) or SMD (Surface Mounted Device).
  • the SMD component can for example be a capacitance in the form of a passive component, the capacitor being formed of a multilayer of dielectric ceramics.
  • EL capacitor targeted by the invention has the advantage to be compact. It can have a high capacity in a volume or space significantly smaller or of the same order of magnitude as that of the radiofrequency chip.
  • the chip and the component are mounted on the same side of a second face 13 of the insulating substrate and connect terminals 8, 9 of the antenna 2 via conductive vias 10 in blind perforations of the support film.
  • the vias 10 connect terminals 8, 9 of the antenna made on the first face 12.
  • an integrated circuit chip module 1A 4 according to a first embodiment of the invention comprises, as previously, an insulating substrate 3, conductive tracks 25, made on the same side of the substrate (12). ; These tracks form an antenna 2 with turns 25 and have two ends or terminals 8, 9.
  • This mode provides a zone 16 for embedding or locating the radiofrequency integrated circuit chip and the component 14, in the form of a component (of the SMD type), in particular a capacitance;
  • the assembly 4, 14, 5 is substantially centered on a longitudinal bisector ML of the module (to allow a resin coating and embedding in a card body);
  • the coating zone 16 is covered with a coating material 6 protecting these two components 4, 14 as well as their electrical connections. These connections can be of any known type.
  • the radiofrequency integrated circuit chip 4 and the component 14 are disposed on the same first face 12 of the substrate and connected to the antenna 2.
  • the metallizations 8, 9 are made on one and the same side of the support film.
  • the connection 5 connecting the components is carried out here through the perforations 17 (non-metallized) of the insulating substrate 3.
  • the antenna is here produced by etching of metal previously bonded to a substrate presented in ribbon and having perforations or connection wells.
  • the antenna 2 comprises current supply tracks 19A to achieve electrical continuity of the metallizations during etching.
  • These tracks 19A can be sectioned later at the same time as the extraction of the substrate module by punching along their periphery 33 in dashed lines.
  • these tracks 19A may be sectioned at the same time as the other tracks to be disconnected 19B, located outside the module (conventional circuit-breaker chip card films).
  • the antenna comprises a metallized terminal 20 of redirection inside the turns 25.
  • This metallized redirect terminal is connected to the antenna initially by an electrical connection 19B to allow a current supply.
  • These feeds 19A, 19B may subsequently be eliminated, in particular by punching 18 or laser, in particular during the extraction of the module 1A from its transport ribbon R.
  • the module is provided in a final version with the current supply electrical connections 19 in the sectioned or short-circuited state.
  • the sectioned or unsheathed state of the electrical connection 19 can result from one of a mechanical or laser ablation, a point perforation of the support film and the bond, a mechanical abrasion, a punching.
  • the antenna turns extend here at the periphery of the support film 3 and the chip 4 and the component (in particular capacitive) 14 are arranged inside the spiral formed by the turns 25.
  • the module 1A (FIG 4A) is intended to perform authentications and financial transactions, banking, payment and must be small as the format of a mini SIM card.
  • the turns 25 preferably extend around the periphery of the module to have a larger coupling area on a minimum surface area.
  • the components 4, 14 are placed substantially on a longitudinal ML median and substantially centered on the module to allow a coating of the components and embedding of the module in a smart card body substantially like mini SIM cards in 2FF format.
  • the chip 4 and. The component 14 is connected to the same pair of interconnection terminals 8, 9 disposed within the antenna spiral 2.
  • the antenna may be of any shape such as a UHF type antenna.
  • the module comprises an external terminal 9 of the antenna brought close to the interconnect metallization 21 (or redirection terminal) via a deviation D of the turns;
  • the deflection D makes a loop which extends from the periphery of the support film to a median position within the spiral (in fact towards the coating zone or location of the components 16);
  • the deflection "D" also extends towards the metallized interconnection terminal 21 (or redirection terminal).
  • FIG. 4B illustrates an enlargement of a portion of FIG. 4A centered around the connections of the chip 4 and the capacitor 14.
  • the capacitor 14 and the radiofrequency chip 4 are disposed on a face 13 of the insulating substrate 3 and connected to the terminals (8, 9 via 21) of the antenna located on the face 12 of the support 3, opposite to the face 13.
  • the chip 4 is connected by soldered wire 5 through wells 17 and the capacitor is connected by conductive adhesive 28 through other wells 17.
  • Figure 4C is an approximate section on C-C of Figure 4B.
  • the capacitor rests on the substrate 3 and the connection ends of the capacitor are in line with the perforations 17 or recesses filled with conductive glue to electrically connect the capacitance to the antenna.
  • the capacity overhangs wells 17 corresponding to it.
  • FIG. 4D illustrates a connection variant of the capacitor 14. It can be connected to the antenna terminals 8, 9 by being placed in a window or cavity 17 formed in the insulating substrate 3 according to a configuration of the embodiment of the FIG. 4A.
  • the advantage is to reduce the overall thickness of the module.
  • the capacitor is connected with conducting glue 28. Rather than being straddling the substrate between two wells 17, the capacitor is at the bottom of a well 17.
  • FIG. 4F illustrates an alternative connection of the components according to a configuration of the first embodiment.
  • This variant differs from the mode of FIG. 4A in that the chip 4 and the capacitor 14 are directly connected on the one hand to the stud 9 and on the other hand to the stud 8.
  • This embodiment has the advantage of being compact for modules with little space.
  • the antenna 25 is disposed on the same side of the substrate 3 as the chip.
  • the chip (or component) can be mounted astride turns.
  • Figure 4E illustrates a connection variant of Figure 4D. It differs in that the capacitor 14 is bonded to the bottom of a well 17 and connected to an antenna terminal 8 by conductive adhesive 28, the capacitor being housed at least in portion in the orifice or perforation or well 17.
  • the capacitance here comprises connection zones at its opposite ends. The other end is directly connected by soldered wire 5 to the second antenna terminal 9.
  • the advantage here is to compensate for the height of the capacity and to have a compact configuration of the components.
  • the chip 4 can also be arranged in a cavity of corresponding dimensions.
  • the module thus produced can be cut at its periphery 33 (dashed) for its extraction of a support film presented in particular in "R" coil strip.
  • Figure 5A is illustrated a second embodiment of the invention. It differs mainly from that of FIG. 4A in that the antenna 2 is disposed on the same side 13 of the substrate as that carrying the components 4, 14. Thus, the connection wells 17 are avoided and the antenna of the antenna is protected. outside the module since it is found in the cavity C2.
  • Figure 5B illustrates an enlargement of a portion of Figure 5A centered around the components and their connections.
  • the chip 4 is connected to an antenna terminal 9 and a redirection terminal 21.
  • the terminal 21 is connected to the antenna terminal 9 via an electrical connection 26a or printed on an insulating bridge 27 itself printed on turns 25 of the antenna deflection "D".
  • the insulating bridge is not essential, the connection being made by welding wire and flying over the turns of the antenna especially at the deflection (if present).
  • the capacitor 14 is connected to its terminals or pads 11, 12 respectively connected to terminals 8 and 21 as in FIG. 4A with conductive glue 28.
  • the capacitor 14 may be connected by soldered wire 5 to these terminals 11, 12. This mode is advantageous in that it does not require any perforation with the exception of the uncoupling 18.
  • FIG. 5C are illustrated an arrangement and an electrical connection of the capacitor 14 may be suitable for one of the modes described above.
  • the antenna 2 and the components 4, 14 are on the same side of the substrate.
  • the capacitor 14 is fixed astride the turns 25 of the antenna 2 with insulating adhesive 29.
  • the capacitor is connected to the antenna terminals 8 and 9 by soldered wires spanning the turns 25.
  • FIG 7 there is illustrated a main body device 30 comprising the module 1A, 1B.
  • the device 30 is a radio frequency transponder in the form of a smart card.
  • the module 1A, 1B can be inserted in various supports or bodies of any product such as clothing, bracelet, watch, belt ...
  • the device 30 comprises a mini body 23 with a two-stage cavity C1, C2, opening on the surface and the module 1A is fixed and fixed in the cavity.
  • the module 1A is in fact embedded in a mini-card body 23 mini SIM (2FF: 25 x 15 mm).
  • This mini-body 22 is itself detachable in known manner by the breakable straps 31 to a main body 30 of the smart card 30.
  • the other formats 3FF and 4FF smaller are covered by the invention.
  • the invention makes it possible to use the mini-SIM smart card technology to economically manufacture, with good range, a radio frequency transponder equipped with an economical single-sided type film.
  • the device or module can be in different formats including 4FF format of smart cards.
  • the capacity of the radio frequency transponder may have a value greater than or equal to about 25 pF or 35 pF especially for a tuning frequency of 13.56 MHz.
  • the capacity may alternatively be greater than 50 or 70 pico (p) farad in possible applications that may concern the invention.

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Abstract

Module antenne simple face avec composant CMS L'invention concerne un Module à puce de circuit intégré (1C), comprenant: -un substrat isolant (3), -des métallisations comprenant pistes conductrices (25), réalisées d'un même côté du substrat (12), formant une antenne (2) et comportant deux extrémités de connexion (8, 9), -une zone d'enrobage (16) ou d'emplacement de la puce de circuit intégré radiofréquence (4) et d'un composant (14) sous forme de composant monté en surface (SMD), la puce de circuit intégré radiofréquence et le composant étant disposés sur une même face du substrat et connectés à l'antenne (2); Le module est caractérisé en ce que les métallisations (2) sont d'un seul même côté du substrat isolant, la connexion s'effectuant par le biais de perforations (17) à travers le film isolant (3) ou directement sur des métallisations en surface.

Description

Module antenne simple face avec composant CMS
Domaine de l'invention.
L'invention concerne un module électronique comprenant une puce de circuit intégré connectée à une antenne radiofréquence et à un composant de surface CMS, par exemple une capacité.
L'invention peut concerner notamment le domaine des supports électroniques tels que cartes à puce à contacts et/ou sans contact ou cartes hybrides, tickets ou étiquettes radiofréquences (RFID) , transpondeurs radiofréquences , inserts (ou inlay) intégrant ou constituant un tel module.
De tels supports électroniques peuvent être conformes notamment au standard ISO / IEC 14443 ou ISO 78016.
L'invention est de préférence utilisée en étant insérée notamment dans des dispositifs portables électroniques tels que bracelet, montre, porte-clefs, vêtements, etc, pour effectuer des transactions radiofréquences , de paiement, d' identification, d' authentification.
Art antérieur.
Il est connu de fabriquer un module de carte à puce par les étapes correspondant au préambule de la revendication 1. De tels modules à antenne sont décrits dans le brevet FR 2743649 Bl . Selon les variantes exposées, la puce peut être placée à cheval sur les spires d'une antenne et en périphérie de manière à permettre une connexion à la puce par fil soudé.
Dans une autre variante, la puce est placée au centre du module, l'antenne comporte une extrémité de connexion située en périphérie des spires et on réalise la connexion de la puce à cette extrémité par fil soudé enjambant les spires. Dans une autre variante, le module comporte un pont conducteur réalisé sur la face opposée à celle portant les spires et des vias conducteurs traversent le support pour relier le pont conducteur à l'antenne.
La demande de brevet EP2669852 décrit un module de circuit intégré simple face avec une déviation des spires périphériques d'antenne vers le centre pour permettre une puce d'être montée à cheval sur les spires et de connecter directement une borne externe de l'antenne par fil soudé.
Les modules antenne à puce sans-contact actuels sont du type double face et comprennent des vias métallisés conducteurs à travers le film support du module. Dans ces modules, il est actuellement proposé sur le marché de connecter, à l'antenne gravée, une puce (IC) de circuit intégré radiofréquence et un condensateur pour régler la fréquence de résonance du transpondeur de communication radiofréquence ainsi formé. Ces modules sont complexes à réaliser et onéreux.
Le document US 2012 0050130 décrit un dispositif de communication radiofréquence comprenant un substrat isolant portant une antenne reliée à une puce et à un condensateur. Le condensateur est obtenu par deux plaques conductrices disposées de part et d'autre du substrat.
Problème technique.
Les modules ci-dessus ne permettent pas une optimisation des performances radiofréquence au meilleur coût.
Le but de l'invention est de résoudre les problèmes ci-dessus et notamment avoir un module radiofréquence très performant plus simple et économique à fabriquer.
Résumé de l'invention. L'invention consiste premièrement à adopter un substrat de module antenne de type simple-face, deuxièmement à prévoir un condensateur sous forme de composant passif ou de circuit intégré, troisièmement à configurer ce substrat simple face de manière à permettre un montage en surface (CMS) d'un composant (condensateur résistance, bobine ou autre...) sous forme de composant passif ou de puce de circuit intégré et sa connexion à l'antenne. Enfin, en quatrièmement, l'invention consiste à retenir une fabrication type carte à puce pour la fiabilité mécanique et amortir le prix de fabrication.
La configuration du module doit permettre une fabrication aisée à échelle industrielle et avec des technologies classiques du monde de la carte à puce .
Ainsi, on obtient un produit performant en terme de communication radiofréquence et moins onéreux de 75 % par rapport aux produits actuels. Grâce à la conception du module, on peut s'affranchir de vias conducteurs à travers le film isolant, de pistes de redirection sur une face du substrat opposée à celle supportant l'antenne.
Il est possible de protéger les connexions de la puce à l'antenne dans une zone centrale ou médiane d'enrobage tout en ayant l'antenne sur une seule face.
On simplifie également la fabrication avec une gravure simple face tout en ayant une position centrale ou médiane de la puce, permettant le cas échéant une surface optimale de collage du module dans la carte.
L'invention a donc pour objet un module à puce de circuit intégré radiofréquence , comprenant :
- un substrat isolant, des métallisations comprenant des pistes conductrices, réalisées d'un même côté du substrat et formant une antenne à deux bornes de connexion, - au moins une zone sur le film support pour l'enrobage ou l'emplacement de la puce de circuit intégré radiofréquence et d'une capacité sous forme de composant monté en surface, la puce de circuit intégré radiofréquence et le composant étant disposés sur une même face du substrat et connectés à 1 ' antenne,
caractérisé en ce que les pistes conductrices sont d'un seul même côté du film support, la connexion s' effectuant par le biais de perforations à travers le film isolant ou directement sur des pistes en surface du substrat isolant.
Selon d'autres caractéristiques du module :
Le module comprend une spirale comportant des spires d'antenne en périphérie du substrat, la puce et le composant étant disposés à l'intérieur (ou au dessus) de la spirale ;
Il comprend une borne métallisée d' interconnexion à l'intérieur de la spirale, ladite borne métallisée d'interconnexion étant reliée à l'antenne par une liaison électrique à l'état sectionné ou décourt-circuité ;
- Ledit état sectionné ou décourt-circuité résulte d'une opération parmi une ablation mécanique ou laser, une perforation ponctuelle du substrat (ou film support) et de ladite liaison, une abrasion mécanique, un poinçonnage (ou encore une gravure chimique) ;
- La connexion de la puce à l'antenne s'effectue par le biais de perforations à travers le film isolant ;
- La puce et le composant sont connectés à une même paire de bornes d'interconnexion disposée à l'intérieur de l'antenne sous forme de spirale ;
- Le module peut comporter de manière optimale une déviation
D des spires, ladite déviation s' étendant de la périphérie du film support vers l'intérieur de la spirale ;
- le composant (14) peut être une capacité ;
- La puce et le composant (notamment condensateur) sont enrobés d'une matière isolante de protection ou d'enrobage. L'invention concerne également un dispositif tel qu'une carte à puce comportant le module ci-dessus. Il peut comprendre un corps avec une cavité débouchant en surface et ledit module encarté et fixé dans la cavité.
Ainsi, l'invention permet de fabriquer économiquement une carte à puce sans contact avec la technologie de fabrication des cartes mini SIM en ayant de bonne performance radiofréquence . Les composants et leurs connexions sont protégés mécaniquement puisqu'ils sont enrobés de résine isolante et que le module est encarté dans une cavité de corps de carte comme un module de carte à puce mais de préférence avec des dimensions d'antenne couvrant environ deux fois les dimensions d'un module de carte à puce au format ISO 7816.
La carte sans-contact au format mini SIM peut être ensuite détachée de son support grâce à une prédécoupe autour d'elle. Puis la carte sans contact peut être glissée dans un bracelet ou une montre (ou tout objet portable) pour effectuer des transactions notamment bancaire, de paiement d'identification, d' authentification .
Brève description des figures
- Les figures 1-2 illustrent un module de carte à puce radiofréquence de l'art antérieur ;
- La figure 3 illustre un module actuel de l'art antérieur de type à double face avec une puce radiofréquence et une capacité sur une même face ;
- Les figures 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F illustrent un module à puce radiofréquence selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- Les figures 5A, 5B, 5C illustrent un module à puce radiofréquence selon un second mode de réalisation de l'invention ; - Les figures 6 et 7 illustrent respectivement un module à puce radiofréquence encarté dans un corps de dispositif et une coupe selon A-A de la figure 6.
Description .
Dans les dessins, les mêmes références indiquent des éléments identiques ou similaires.
Sur les figures 1 et 2, on observe un module 1C à circuit intégré de l'art antérieur (demande de brevet EP2669852) . Il comprend un substrat isolant 3, des pistes conductrices 2, réalisées d'un même côté du substrat 12, formant une antenne
2 et comportant deux extrémités de connexion 8, 9,
- une zone d'enrobage ou d'emplacement 16 de la puce de circuit intégré radiofréquence ; La puce de circuit intégré radiofréquence est disposée sur une même face 12 du substrat
3 et est connectée à l'antenne ; La puce 4 est montée à cheval en partie sur une déviation (D) des spires périphériques 25 vers une région centrale du module.
A la figure 3, est illustrée une réalisation existante ; Elle comporte un film support (ou substrat) 3 double-face comportant des métallisations gravées sur chaque face du film support isolant. Sur une première face 12, sont réalisées l'antenne spiralée 2 et des plages ou bornes électriquement conductrices 8, 9. Et sur une seconde face 13 opposée à la première face, se trouvent des secondes métallisations gravées comportant des plages d'interconnexion lia, 11b pour connecter la puce de circuit intégré 4 et un composant 14 CMS (composant monté en surface) ou « SMD » (SMD : Surface mounted device) . Le composant SMD peut être par exemple une capacité sous forme de composant passif, la capacité étant formée d'un multicouche de céramiques diélectriques. Il se trouve monté en surface du substrat 3 par opposition à un condensateur qui serait formé de plaques de condensateur obtenues notamment par gravure sur un substrat. EL condensateur visé par l'invention a l'avantage d'être compact. Il peut présenter une forte capacité dans un volume ou encombrement sensiblement inférieur ou du même ordre de grandeur que celui de la puce radiofréquence .
Ainsi, il est possible de regrouper les composants pour éventuellement un encartage. Il est possible éventuellement d'effectuer un enrobage de l'ensemble.
La puce et le composant sont montés du même côté d'une seconde face 13 du substrat isolant et relient des bornes 8, 9 de l'antenne 2 par l'intermédiaire de vias conducteurs 10 dans des perforations borgnes du film support. Les vias 10 relient des bornes 8, 9 de l'antenne réalisées sur la première face 12.
A la figure 4A, un module 1A à puce de circuit intégré 4 selon un premier mode de réalisation de l'invention, comprend comme précédemment, un substrat isolant 3, des pistes conductrices 25, réalisées d'un même côté du substrat (12) ; Ces pistes forment une antenne 2 avec des spires 25 et comportent deux extrémités ou bornes de connexion 8, 9.
Ce mode prévoit une zone 16 d'enrobage ou d'emplacement de la puce de circuit intégré radiofréquence et du composant 14, sous forme de composant (de type SMD) notamment ici une capacité; L'ensemble 4, 14, 5 est sensiblement centré sur une médiatrice longitudinale ML du module (pour permettre un enrobage de résine et encartage dans un corps de carte); La zone d'enrobage 16 est recouverte une matière d'enrobage 6 protégeant ces deux composants 4, 14 ainsi que leurs connexions 5 électriques. Ces connexions peuvent être de tout type connu.
La puce de circuit intégré radiofréquence 4 et le composant 14 sont disposés sur une même première face 12 du substrat et connectés à l'antenne 2.
Selon une caractéristique de ce premier mode, les métallisations 8, 9 sont réalisées d'un seul même côté du film support. La connexion 5 reliant les composants s' effectue ici au travers des perforations 17 (non métallisées) du substrat isolant 3.
L'antenne est ici réalisée par gravure de métal préalablement collée sur un substrat présenté en ruban et comportant des perforations ou puits de connexion.
L'antenne 2 comporte des pistes d'amenée de courant 19A pour réaliser une continuité électrique des métallisations au cours de la gravure. Ces pistes 19A peuvent être sectionnées ultérieurement en même temps que l'extraction du module du substrat par poinçonnage le long de leur périphérie 33 en pointillés. Alternativement, ces pistes 19A peuvent être sectionnées en même temps que les autres pistes à décourt- circuiter 19B, situées en dehors du module (décourt-circuitage classique des films de modules pour carte à puce) .
L'antenne comprend une borne métallisée 20 de redirection à l'intérieur des spires 25. Cette borne métallisée de redirection est reliée à l'antenne dans un premier temps par une liaison électrique 19B pour permettre une amenée de courant. Ces amenées 19A, 19B peuvent être par la suite supprimées notamment par poinçonnage 18 ou laser notamment lors de l'extraction du module 1A de son ruban R de transport.
Le module est prévu dans une version finale avec les liaisons électriques d'amenée de courant 19 à l'état sectionné ou décourt-circuité . L'état sectionné ou décourt-circuité de la liaison électrique 19, peut résulter d'une opération parmi une ablation mécanique ou laser, une perforation ponctuelle du film support et de la liaison, une abrasion mécanique, un poinçonnage .
Les spires 25 d'antenne s'étendent ici en périphérie du film support 3 et la puce 4 et le composant (notamment capacitif) 14 sont disposés à l'intérieur de la spirale formée par les spires 25. Dans une application préférentielle, le module 1A (fig. 4A) est destiné à effectuer des authentifications et transactions financières, bancaires, de paiement et doit être de petites dimensions comme au format d'une carte mini SIM.
Pour permettre une bonne communication, les spires 25 s'étendre de préférence en périphérie du module pour avoir une plus grande surface de couplage sur un minimum de surface.
Les composants 4, 14 sont placés sensiblement sur une médiane ML longitudinale et sensiblement centré sur le module afin de permettre un enrobage des composants et un encartage du module dans un corps de carte à puce sensiblement comme les cartes mini SIM au format 2FF .
On observe que la puce 4 et . _e composant 14 sont connectés à une même paire de bornes d' interconnexion 8, 9 disposée à l'intérieur de la spirale d' antenne 2. Alternativement, l'antenne peut être de forme quelconque tel e une antenne de type UHF.
On observe que le module comporte une borne externe 9 de l'antenne ramenée à proximité de la métallisation d'interconnexion 21 (ou borne de redirection) par l'intermédiaire d'une déviation D des spires ; La déviation D fait une boucle qui s'étend de la périphérie du film support vers une position médiane à l'intérieur de la spirale (en fait vers la zone d'enrobage ou emplacement des composants 16) ; La déviation « D » s'étend aussi vers la borne métallisée d'interconnexion 21 (ou borne de redirection) .
La figure 4B illustre un agrandissement d'une portion de la figure 4A centrée autour des connexions de la puce 4 et de la capacité 14. La capacité 14 et la puce radiofréquence 4 sont disposées sur une face 13 du substrat isolant 3 et connectées aux bornes (8, 9 via 21) de l'antenne situées sur la face 12 du support 3, opposée à la face 13. La puce 4 est connectée par fil soudé 5 à travers des puits 17 et la capacité est connectée par de la colle conductrice 28 à travers d'autres puits 17.
La figure 4C est une coupe approximative selon C-C de la figure 4B. La capacité repose sur le substrat 3 et les extrémités de connexion de la capacité sont à l'aplomb des perforations 17 ou évidements remplis de colle conductrice pour relier électriquement la capacité à l'antenne. La capacité surplombe des puits 17 qui lui correspondent.
La figure 4D illustre une variante de connexion de la capacité 14. Elle peut être connectée aux bornes d'antenne 8, 9 en étant disposée dans une fenêtre ou cavité 17 ménagée dans le substrat isolant 3 selon une configuration du mode de réalisation de la figure 4A. L'avantage est de diminuer l'épaisseur globale du module. Ici, la capacité est connectée avec de la colle conductrice 28. Plutôt que d'être à cheval sur le substrat entre deux puits 17, la capacité est au fond d'un puits 17.
La figure 4F illustre une variante de connexion des composants selon une configuration du premier mode de réalisation. Cette variante diffère du mode de la figure 4A en ce que la puce 4 et la capacité 14 sont directement connectées d'une part au plot 9 et d'autre part au plot 8. Ce mode de réalisation a l'avantage d'être compact pour des modules disposant de peu de place. Alternativement, l'antenne 25 est disposée du même côté du substrat 3 que la puce. La puce (ou le composant) peut être montée à cheval des spires.
La figure 4E illustre une variante de connexion de la figure 4D. Elle diffère en ce que la capacité 14 est collée au fond d'un puits 17 et connectée à une borne 8 d'antenne par de la colle conductrice 28, la capacité étant logée au moins en partie dans l'orifice ou perforation ou puits 17. La capacité comprend ici des zones de connexion à ses extrémités opposées. L'autre extrémité est connectée directement par fil soudé 5 à la seconde borne d'antenne 9.
L'avantage est ici de compenser la hauteur de la capacité et d'avoir une configuration compacte des composants . La puce 4 peut également être disposée dans une cavité aux dimensions correspondantes .
Le module ainsi réalisé peut être découpé en sa périphérie 33 (pointillés) pour son extraction d'un film support présenté notamment en bande de bobine « R ». A la figure 5A est illustré un second mode de réalisation de l'invention. Il diffère principalement de celui de la figure 4A en ce que l'antenne 2 est disposée du même côté 13 du substrat que celui portant les composants 4, 14. Ainsi, on évite les puits de connexion 17 et on protège l'antenne de l'extérieur du module puisqu'elle se retrouve dans la cavité C2.
La figure 5B illustre un agrandissement d'une portion de la figure 5A centrée autour des composants et de leurs connexions. La puce 4 est connectée à une borne 9 d'antenne et borne 21 de redirection. La borne 21 est connectée à la borne d'antenne 9 par l'intermédiaire d'une connexion électrique 26a ou imprimée sur un pont isolant 27 lui-même imprimé sur des spires 25 de la déviation d'antenne « D ». De préférence, le pont isolant n'est pas indispensable, la connexion s' effectuant par fil soudé et survolant les spires de l'antenne notamment au niveau de la déviation (si elle est présente) .
La capacité 14 est connectée sur ses bornes ou plots 11, 12 reliés respectivement aux bornes 8, et 21 comme à la figure 4A avec de la colle 28 conductrice. Alternativement, la capacité 14 peut être connectée par fil soudé 5 sur ces bornes 11, 12. Ce mode est avantageux en ce sens qu' il ne requiert aucune perforation à l'exception du décourt-circuitage 18.
A la figure 5C sont illustrés un agencement et une connexion électrique de la capacité 14 pouvant convenir à l'un des modes décrit précédemment. Dans cet agencement, l'antenne 2 et les composants 4, 14 sont du même côté du substrat. La capacité 14 est fixée à cheval sur les spires 25 de l'antenne 2 avec de la colle isolante 29. La capacité est connectée aux bornes d'antenne 8 et 9 par fils soudés enjambant les spires 25.
A la figure 7, est illustré un dispositif à corps principal 30 comprenant le module 1A, 1B.
Dans l'exemple, le dispositif 30 est un transpondeur radiofréquence sous forme de carte à puce. Toutefois, le module 1A, 1B peut être inséré dans divers supports ou corps de tout produit tel que vêtement, bracelet, montre, ceinture...
Dans l'exemple, le dispositif 30 comprend un mini corps 23 avec une cavité C à deux étages Cl, C2, débouchant en surface et le module 1A est encarté et fixé dans la cavité.
Le module 1A est en fait encarté dans un corps 23 de mini carte au format mini SIM (2FF : 25 x 15 mm) . Ce mini-corps 22 est lui-même détachable de manière connu par des bretelles sécables 31 à un corps principal 30 de carte à puce 30. Le cas échéant, les autres formats 3FF et 4FF plus petits sont visés par 1 ' invention .
Ainsi, l'invention permet d'utiliser la technologie carte à puce mini-SIM pour fabriquer économiquement et avec une bonne portée, un transpondeur radiofréquence doté d'un film de type simple face économique.
Le dispositif ou module peut être sous différent formats notamment au format 4FF des cartes à puce. Dans tous les modes de réalisation, la capacité du transpondeur radiofréquence peut présenter une valeur supérieure ou égale à environ 25 pF ou 35 pF notamment pour une fréquence d'accord à 13, 56 Mhz.
La capacité peut alternativement être supérieure à 50 ou 70 pico (p) farad dans de possibles applications que peut concerner l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module à puce de circuit intégré (1C) , comprenant :
- un substrat isolant (3),
- des métallisations comprenant pistes conductrices (25), réalisées d'un même côté du substrat (12), formant une antenne (2) et comportant deux extrémités de connexion (8, 9) ,
- une zone d'enrobage (16) ou d'emplacement de la puce de circuit intégré radiofréquence (4) et d'un composant (14) sous forme de composant monté en surface (SMD) ,
- la puce de circuit intégré radiofréquence et le composant étant disposés sur une même face du substrat et connectés à l'antenne (2), par une connexion électrique,
caractérisé en ce que les métallisations (2) sont d'un seul même côté du substrat isolant, ladite connexion électrique (28, 26 s' effectuant par le biais de perforations (17) à travers le film isolant (3) ou directement sur des métallisations en surface .
2. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une spirale comportant des spires d'antenne (25) en périphérie (33) du substrat, la puce (4) et le composant (14) étant disposés à l'intérieur de la spirale.
3. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une borne métallisée de redirection (21) à l'intérieur de la spirale, ladite borne métallisée de redirection étant reliée à l'antenne (2) par une liaison électrique (19) à l'état sectionné ou décourt- circuité.
4. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit état sectionné ou décourt-circuité résulte d'une opération parmi une ablation mécanique ou laser, une perforation ponctuelle (18) du film support et de ladite liaison, une abrasion mécanique, un poinçonnage.
5. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la puce (4) et le composant
(14) sont connectés à une même paire de bornes d'interconnexion
(8,21) disposée à l'intérieur de la spirale.
6. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une borne externe de l'antenne (9) ramenée à proximité de la métallisation d'interconnexion (21) par l'intermédiaire d'une déviation (D) des spires, ladite déviation (D) s' étendant de la périphérie du film support vers l'intérieur de la spirale et ladite borne métallisée d'interconnexion (21) .
7. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en que le composant (14) est une capacité .
8. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que le composant (14) présente une surface disposée en regard du substrat isolant inférieure à celle que présente une surface de la puce de circuit intégré radiofréquence disposée en regard du substrat isolant.
9. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que le composant (14) et la puce de circuit intégré radiofréquence sont enrobés d'une même matière d'enrobage (6) .
10. Dispositif (23, 30) tel qu'une carte à puce comportant le module (1A, 1B) ) selon l'une des revendications précédentes.
11. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (22) avec une cavité (Cl, C2) débouchant en surface et ledit module (1A, 1B) encarté et fixé dans la cavité.
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