EP4643268A1 - Carte à puce sans contact à modules électroniques multiples communicants - Google Patents

Carte à puce sans contact à modules électroniques multiples communicants

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Publication number
EP4643268A1
EP4643268A1 EP23847746.7A EP23847746A EP4643268A1 EP 4643268 A1 EP4643268 A1 EP 4643268A1 EP 23847746 A EP23847746 A EP 23847746A EP 4643268 A1 EP4643268 A1 EP 4643268A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
portable object
electronic modules
antenna
zone
module
Prior art date
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Pending
Application number
EP23847746.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guillaume Gerin
Yves-Pierre Cuenot
Benjamin MEAR
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.)
Smart Packaging Solutions SAS
Original Assignee
Smart Packaging Solutions SAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Smart Packaging Solutions SAS filed Critical Smart Packaging Solutions SAS
Publication of EP4643268A1 publication Critical patent/EP4643268A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
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    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773—Antenna details
    • G06K19/07794—Antenna details the record carrier comprising a booster or auxiliary antenna in addition to the antenna connected directly to the integrated circuit
    • G—PHYSICS
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    • G06K19/07766—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card comprising at least a second communication arrangement in addition to a first non-contact communication arrangement
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    • G06K19/07773—Antenna details
    • G06K19/07775—Antenna details the antenna being on-chip

Definitions

  • the invention relates to secure and communicating portable objects such as in particular smart identification cards or documents, provided with a first microelectronic module with contactless operation or with mixed contact and contactless operation, and with a second module or electronic component such as a biometric sensor, possibly intended to communicate with the first module.
  • the communicating portable object includes an antenna integrated into the body of the portable object to communicate remotely with a radio frequency reader.
  • Most known contactless smart cards or mixed contact and contactless dual operation cards comprise a card body, a single electronic module inserted in a cavity of the card body and provided with a microelectronic chip, and an antenna arranged in the card body and electrically connected to output pads of the microelectronic chip of the single module.
  • smart cards whose antenna of the card body is a main antenna, which is in inductive coupling with a radio frequency smart card reader, connected with a secondary antenna itself in inductive coupling with the antenna located on the electronic module itself.
  • the main antenna of the card body generally consists of turns made using electrically conductive tracks, made on an insert or a flexible substrate which is integrated into the card body during assembly of the card.
  • the turns of the main antenna In order to obtain adequate contactless communication performance, and in particular a sufficient operating range, the turns of the main antenna must be large, typically in the so-called ID1 format, which corresponds to the measurements of 85.60 x 53 .98 mm for the card body. This format is commonly used, particularly for bank cards.
  • the state of the art consists of arranging the sensors and the main module on a PCB type substrate (acronym for “Printed Circuit Board” in English terminology) and interconnecting them by physical thin layer tracks. metallic, or to directly arrange the physical tracks in the form of a wired connection on a polymer substrate integrated into the structure of the card body.
  • PCB PCB
  • the components such as the terminal block used to ensure the ISO 7816 contact connection and the biometric sensor are present on the PCB and the polymer layers are pre-drilled at the location hosting the two components.
  • wired connections more standard machining exposes the ends of the connection wires in order to interconnect the smart card and biometric modules.
  • the document FR 2 727 227 Al describes an active security device with memory intended for the protection of secret information contained in the memory.
  • this device provides that the secret information is distributed between two circuits, and the connection between the two circuits is made by various means of communication, including a link opto-electronic, arranged in such a way that the slightest disturbance in the relative arrangement of the circuits leads to a break in the connection between the circuits.
  • the general aim of the invention is therefore to propose a new structure of portable communicating object, in particular a smart card or equivalent, which is devoid of the above disadvantages, and in particular a structure making it possible to optimize the integration of several electronic modules in a smart card without the addition of peripheral components other than an antenna placed in the card body.
  • Another aim of the invention is to allow the use, for the integration of electronic modules, of an already existing and well-controlled manufacturing process, namely the simple transfer of electronic modules into cavities provided in the body of the map.
  • the solution according to the invention consists of creating a cavity in the card body for each electronic module to be integrated, and ensuring that these cavities are located on opposite faces of the card at a judiciously chosen location, for example that defined by the ISO 7816-2 standard.
  • the electronic modules can be of standard size, namely 13 mm by 11.8 mm or 11 mm by 8.3 mm.
  • the electronic modules are generally inserted into cavities machined in the card body and having a first zone machined at a depth P1 receiving the substrate of the module, and a second zone machined at a depth P2 greater than P1 and receiving the microelectronic component of the module protected or not by a drop of protective resin.
  • the two cavities of depth P1, or the two cavities of depth P2 can be disjointed, or else present an intersection zone, that is to say at least one superposition zone in the main plane of the portable object.
  • the two electronic modules can include their own secondary antenna or concentrator in coupling with the main antenna of the card body, but it is also possible to share a concentrator antenna between the two electronic modules.
  • the invention therefore relates to a portable communicating object with contactless operation or mixed contact and contactless operation, comprising a body in which is integrated a main antenna capable of receiving electrical energy by radio frequency from an external reader and to communicate with it, and two electronic modules each provided with a dielectric substrate carrying at least one microelectronic chip connected to an antenna arranged on each module and inductively coupled with the main antenna by means of a secondary antenna also integrated into the body and acting as a concentrator to achieve inductive coupling with the antenna of each electronic module, the two electronic modules being located in two neighboring cavities located on opposite faces of the body, characterized in that said secondary antenna is arranged in the form of a single concentrator whose turns are arranged around the overall area occupied by cavities receiving the two electronic modules.
  • the invention relates to a portable communicating object with contactless operation or mixed contact and contactless operation, comprising a body in which is integrated a main antenna capable of receiving electrical energy by radio frequency of an external reader and to communicate with it, and two electronic modules each provided with a dielectric substrate carrying at least one microelectronic chip connected to an antenna arranged on each module and inductively coupled with the main antenna by means a secondary antenna also integrated into the body and acting as a concentrator to achieve inductive coupling with the antenna of each electronic module, the two electronic modules being located in two neighboring cavities located on opposite faces of the body, characterized in that said secondary antenna is arranged in the form of two separate concentrators, the turns of each concentrator dedicated to an electronic module being arranged only around the area occupied by a cavity receiving each electronic module.
  • the turns of the single concentrator or of the two separate concentrators are inductively coupled with the antenna of each of said electronic modules.
  • said cavities neighboring the body have a zone of superposition in the main plane of the portable object, and this zone of superposition can be total or only partial.
  • one of the electronic modules is a main module capable of carrying out a data exchange with the external reader, and another electronic module is a secondary module provided with a biometric sensor or a display screen. display.
  • the main module is visible on a first face of the portable object and the secondary module is visible on the face opposite to the first face of the communicating portable object,
  • each cavity comprises a first zone of depth P1 intended to receive the substrate of an electronic module and a second zone of depth P2 greater than P1 intended to receive at least one microelectronic component placed on said substrate, and the two zones of depth P1 are neighboring without zone of superposition in the main plane of the object.
  • each cavity comprises a first zone of depth P1 intended to receive the substrate of an electronic module and a second zone of depth P2 greater than P1 intended to receive at least one microelectronic component placed on said substrate, and the two depth zones P1 have at least one zone of superposition in the main plane of the object.
  • each cavity of the body comprises a first zone of depth P1 intended to receive the dielectric substrate of a first electronic module and a second zone of depth P2 greater than P1 intended to receive a second electronic module or a component microelectronics, and the two depth zones P2 are close but disjoint.
  • the two electronic modules can include electrically conductive areas intended to form the armatures of a capacity once placed opposite each other, so as to establish a capacitive communication channel between the two electronic modules.
  • each cavity of the body comprises a first zone of depth P1 intended to receive the dielectric substrate of a first electronic module and a second zone of depth P2 greater than P1 intended to receive a second electronic module or a component microelectronics, and the two depth zones P2 are neighboring but this time include an intersection zone, so that the two cavities have a common cavity portion.
  • the two electronic modules advantageously comprise at least one optoelectronic component so as to establish a direct optical communication channel between the two electronic modules via the common cavity portion.
  • each electronic module may include a drop of resin for coating its electronic component, made of an optically transparent material.
  • said optical communication channel is produced via a waveguide.
  • said waveguide is produced either directly through the substrate of the main antenna, or by a complex carrying the antenna substrate and protective layers, or by non-opaque layers having a light transmission rate sufficient to allow optical communication.
  • said optical communication is carried out using the intrinsic optical properties of the materials constituting the object.
  • the portable communicating object may include a secondary antenna acting as a flow concentrator between the main antenna of the body and the antenna of each module.
  • This concentrator antenna can be configured in various ways.
  • said secondary antenna is arranged in the form of a single concentrator whose turns are arranged around the overall area occupied by all of the two electronic modules and are inductively coupled with the antenna of each of the modules.
  • said secondary antenna is arranged in the form of two separate concentrators, the turns of each concentrator being arranged only around a dedicated electronic module and being inductively coupled mainly with the antenna of this electronic module.
  • the invention provides that the two electronic modules can be arranged to transmit data from one to the other.
  • the two electronic modules can communicate via an optical, galvanic, capacitive, or inductive connection.
  • the two electronic modules could also be arranged to include a means of acoustic communication.
  • the two electronic modules can be arranged to communicate with the external reader, without communicating with each other.
  • the two electronic modules are thin enough to be placed in cavities of the body facing each other with a zone of total superposition of the cavities P1 and P2.
  • the portable communicating object is in the form of a smart card, and the electronic module of each face is arranged in an area of this face corresponding to the position defined by standard ISO 7816-2 .
  • FIG. 1 represents a plan view of a first embodiment of a smart card according to the invention, showing a zone of superposition of the cavities P1 and a zone of intersection of the cavities P2 arranged on each face of microchip ;
  • - Figure 2 represents the smart card of Figure 1, in three-dimensional perspective
  • - Figure 3 represents a plan view of a second embodiment of a smart card according to the invention, in which the cavities of the card body are adjacent but without a zone of superposition in the main plane of the card. chip in their areas P1 and P2;
  • Figure 4 represents the smart card of Figure 3, in three-dimensional perspective
  • FIG. 5 represents a plan view of an alternative embodiment, in which two small electronic modules are used without a zone of superposition of the cavities of depth P1 and P2, each module being surrounded by its own concentrator.
  • FIG. 6 represents an equivalent electrical diagram of an embodiment of the smart card of Figure 1, with a capacitive connection between the two electronic modules of the smart card, and a single concentrator antenna;
  • FIG. 7 represents an equivalent electrical diagram of an embodiment of the smart card of Figure 1, with a galvanic connection between the two electronic modules of the smart card, and a single concentrator antenna;
  • FIG. 8 represents an equivalent electrical diagram of an embodiment of the smart card of Figure 1, with an optical link between the two electronic modules of the smart card, and a single concentrator antenna;
  • FIG. 9 represents a variant of the electrical diagram of Figure 5, with two hub antennas and an indirect optical link between the two electronic modules of the smart card, and two hub antennas;
  • FIG. 10 represents an equivalent electrical diagram of an embodiment of the smart card of Figure 1, in which the two electronic modules of the smart card cannot communicate with each other;
  • FIG. 11 represents a variant of the electrical diagram of Figure 10, with two concentrator antennas, in accordance with the embodiment of Figure 5;
  • - Figure 12 represents a plan view of an electronic module provided with a microelectronic chip, a module antenna, and metal cupboards;
  • Figures 13A and 13B respectively represent a plan view and a sectional view partially superimposing two electronic modules according to Figure 12 and placing their respective metal cabinets facing each other, the corresponding electrical diagram being that of Figure 6;
  • Figure 14 represents a sectional view partially superimposing two electronic modules and facing their respective metal cabinets connected by a galvanic connection, the corresponding electrical diagram being that of Figure 7;
  • FIG. 15 represents a sectional view of a smart card according to the invention with a direct optical link or an inductive link between the two modules of the smart card;
  • FIG. 16 represents a sectional view of a smart card according to the invention without any communication between the two modules of the smart card corresponding to the equivalent diagram of Figure 11;
  • FIG. 17 represents a sectional view of a smart card according to the invention with two modules communicating with each other via an optical link using a waveguide produced by the antenna substrate of the card body or an inductive connection;
  • FIG. 18 represents a sectional view of a smart card according to the invention with two fine electronic modules superimposed face to face in cavities P1 and P2 entirely superimposed.
  • FIGs 1 and 2 there is shown respectively a plan and perspective view of a first embodiment of a smart card 1 according to the invention.
  • It comprises two large electronic modules 2, 3, in the so-called “dual 8” format, each inserted in a cavity 4, 5 made on opposite faces of the smart card, at a position on each face defined by the ISO standard. 7816-2. Consequently, the two cavities 4, 5 have a superposition zone 6 in their least zones. I l deep, with a depth denoted P1, and an intersection zone 6' in their deepest zones, with a depth denoted P2.
  • Modules 2, 3 are therefore partially facing each other. As the depth zones P2 of the two cavities have an intersection zone 6', it is not possible to use a dedicated concentrator for each module.
  • the two modules 2, 3 are therefore surrounded by a single concentrator antenna 7, connected to a main antenna 8 of the card body, of large size, typically in the so-called “ID1” format, which allows radio frequency communication with an external reader.
  • the cavities P2 are sufficiently deep, they will have an intersection zone which will make it possible to provide the modules 2, 3 with an optical interface for direct optical communication between the 2 modules, as will be explained in more detail with reference to the figures 8 and 15.
  • Figures 3 and 4 are similar to Figures 1 and 2, except that the modules 2, 3 used are smaller, in particular in the so-called “dual 6” format. Consequently, the cavities 4, 5 of the two modules 2, 3, seen in plan, are simply juxtaposed, without presenting an intersection zone, neither in their zone of depth P1 (denoted cavity P1), nor in that of depth P2 (noted cavity P2).
  • a single concentrator 7 is shared between the two electronic modules 2, 3.
  • Figure 5 shows a plan view of an embodiment similar to Figures 1 and 3, using two small format modules 2, 3, placed in cavities whose zones of shallowest depth P1 are separated by a small space 9 In this case the cavities of depth P2 are also separated by a space of size greater than the small space 9, it is therefore possible to use a dedicated concentrator 7a, 7b for each module 2, 3, respectively surrounding each module, each. concentrators 7a, 7b being inductively coupled with the antenna (not shown) of one of the modules 2, 3,
  • the figure 6 represents an equivalent electrical diagram of an embodiment of the smart card of the figure 1. Communication between the two electronic modules 2, 3 takes place via a capacitive connection 10 between metal frames fitted on each module.
  • the booster antenna 11 of the smart card has a single concentrator antenna 7.
  • Each of the electronic modules 2, 3 has its own antenna 12, 13 inductively coupled with the concentrator 7.
  • the electronic module 2 can be a biometric module connected to a sensor or display 14, and the electronic module 3 can be a conventional smart card security module.
  • Figure 7 represents an equivalent electrical diagram similar to that of Figure 6, except that the capacitive connection 10 between the electronic modules 2, 3 is replaced by a galvanic connection 15.
  • Figure 8 represents an equivalent electrical diagram of an embodiment of the smart card 1 of Figure 1, with an optical link 16 between the two electronic modules 2, 3 of the smart card, and a single concentrator antenna 7 .
  • Each module 2, 3 comprises a microcontroller and an optical communication stage comprising a transmission LED diode 17 and a reception photodiode 18.
  • the two modules 2, 3 are arranged in the smart card 1 so that the respective optical stages 17, 18 are preferably facing each other to define an optical path between the two modules.
  • the optical wave for example the light emitted by the emission LED 17 of one module, must be able to be captured by the photodiode 18 of the other module.
  • the optical communication is carried out by any appropriate protocol, for example according to the so-called LIFI protocol, and at any appropriate wavelength, for example in the visible light spectrum, but not necessarily.
  • Figure 9 represents an equivalent electrical diagram similar to that of Figure 8, except that the booster antenna 11 of the smart card 1 comprises two concentrators, namely a respective concentrator 7a, 7b dedicated to each of the electronic modules 2 , 3.
  • the two electronic modules, 2, 3, for example a biometric module and a security module are not connected to each other, but each can communicate with a remote reader (not shown) via its module antenna
  • FIG 11 is similar to Figure 10, except that the booster antenna 11 of the smart card 1 comprises two concentrators 7a, 7b, respectively dedicated to the electronic modules 2, 3.
  • Figure 12 represents a single module 2, 3 with a drop of encapsulation resin 19 of its microelectronic chip (not shown) and its antenna 12,
  • Figure 13A represents in plan view two electronic modules 2, 3 according to Figure 12, superimposed and arranged with a zone 21 of partial overlap corresponding to the zone of superposition of the cavities P1 in the main plane.
  • the metal reinforcements 20 of the two modules 2, 3 are then facing each other to establish a capacitive connection between the two modules 2, 3, in accordance with the equivalent electrical diagram in Figure 6.
  • FIG 13B represents a cross-sectional view A-A of the smart card 1 showing the stack of modules 2, 3 of Figure 13A.
  • Each module 2, 3 is placed in a cavity comprising a zone P1 receiving the substrate of the module and a deeper zone P2 receiving the encapsulation drop 19 of the module.
  • the two cavities P2 are disjointed, and the two cavities P1 have a partial overlap zone, in which metal reinforcements 20 are placed facing each other forming a capacity to establish a capacitive connection between the two modules 2,3.
  • Figure 14 represents an embodiment similar to that of Figure 13B, except that the metal cupboards 20 are connected by a galvanic connection 22 arranged in a well 23 connecting the areas of the cavities P1 which are overlapping.
  • This embodiment corresponds to the equivalent electrical diagram in Figure 7.
  • FIG 15 is a cross-sectional diagram of a smart card 1 according to the invention, with 2 cavities whose zones P2 have a common part 21.
  • One of the modules 2, 3 can be a dCVV display or a module biometric, the other module preferably being a security module like those well known in the field of bank smart cards.
  • the modules 2, 3 each have a chip protected by a drop of optically transparent encapsulation resin 19, so as to be able to establish a direct optical connection 16 between the two modules, in accordance with the electrical diagram in Figure 8.
  • Figure 16 represents a sectional view of an embodiment in which neither the cavities P1 nor the cavities P2 of the two modules 2, 3 have a superposition zone, so that optical communication is in principle not possible.
  • This embodiment corresponds to the equivalent electrical diagram in Figure 11.
  • Both modules 2,3 do not communicate with each other, but each can communicate with a remote reader (not shown) via its dedicated concentrator 7a, 7b and the main antenna 8.
  • a remote reader not shown
  • optical communication could work and would correspond to the electrical diagram in Figure 9.
  • Figure 17 represents a sectional view of an embodiment similar to that of Figure 16, except that the card body includes in its thickness an optically transparent waveguide 24, and the encapsulation drops 19 chips are also optically transparent, allowing the two modules 2, 3 to communicate via an optical link, in accordance with the equivalent electrical diagram in Figure 9.
  • the waveguide 24 can be produced in several ways: either through the antenna substrate directly, or by a complex including the antenna substrate and protective layers, or by non-opaque layers, i.e. that is to say having a light transmission rate sufficient to allow optical communication, located inside the object or the smart card 1.
  • Figure 18 represents a sectional view of an additional alternative embodiment, using two electronic modulated modules 2, 3 sufficiently fine to be able to be completely superimposed facing each other.
  • the cavities P1 are face to face, and the cavities P2 open into each other and completely overlap in plan view.
  • Galvanic, optical, capacitive and inductive connection modes between modules are possible.
  • the invention allows a portable communicating object, in particular a smart card or an electronic passport, to achieve the intended goals.
  • the specific placement of the electronic modules and the cavities of the card body adjacently or in partial or total overlap eliminates the need to use a PCB printed circuit, which contributes to reducing the cost of manufacturing the card. chip and increase manufacturing yield.
  • the structure of the smart card according to the invention is compatible with the usual low-cost, high-yield manufacturing processes, consisting of integrating electronic modules in surface cavities of the card body.
  • the proposed technology makes it possible to easily integrate and communicate several electronic modules of different types in a smart card or in an equivalent communicating device, without requiring wired connections between the modules, which means that the devices will be particularly resistant to testing. reliability and will have a longer lifespan. This simplification of the method of manufacturing complex cards will make it easier to deploy these technologies in the market.

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Abstract

L'invention concerne un objet portable communicant (1) à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact, comportant un corps dans lequel est intégrée une antenne principale (8) apte à recevoir par radiofréquence de l'énergie électrique d'un lecteur externe et à communiquer avec lui, et deux modules électroniques (2,3) pourvus chacun d'un substrat diélectrique portant au moins une puce microélectronique connectée à une antenne (12, 13) disposée sur chaque module (2, 3) et couplée inductivement avec l'antenne principale (8) au moyen d'une antenne secondaire (7; 7a, 7b) également intégrée au corps, caractérisé en ce que les deux modules électroniques (2, 3) sont situés dans deux cavités (4, 5) voisines situées sur des faces opposées du corps.

Description

DESCRIPTION
Titre : Carte à puce sans contact à modules électroniques multiples communicants
L'invention concerne les objets portables sécurisés et communicants tels que notamment les cartes ou documents d'identification à puce, pourvus d'un premier module microélectronique à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact, et d'un second module ou composant électronique tel qu'un capteur biométrique, destiné éventuellement à communiquer avec le premier module. L'objet portable communicant comporte une antenne intégrée au corps de l'objet portable pour communiquer à distance avec un lecteur radiofréquence.
A titre d'exemple et de simplification de l'exposé, l'invention sera décrite dans le cadre de son application aux cartes à puce, sans pour autant limiter la portée de l'invention à ce facteur de forme, l'invention étant applicable à d'autres objets portables ou à d'autres facteurs de forme.
Cependant, les cartes à puce à fonctionnement sans contact et réalisées au format ISO 7816-2 constituent l'exemple le plus répandu des cartes d'identification auxquelles s'applique l'invention,
État de la technique
La plupart des cartes à puce sans contact ou des cartes duales à fonctionnement mixte à contact et sans contact connues comportent un corps de carte, un module électronique unique inséré dans une cavité du corps de carte et pourvu d'une puce microélectronique, et une antenne disposée dans le corps de carte et électriquement connectée à des plots de sortie de la puce microélectronique du module unique.
Alternativement, il existe des cartes à puce dont l'antenne du corps de carte est une antenne principale, qui est en couplage inductif avec un lecteur de carte à puce radiofréquences, connectée avec une antenne secondaire elle-même en couplage inductif avec l'antenne située sur le module électronique lui-même.
L'antenne principale du corps de carte est généralement constituée de spires réalisées à l'aide de pistes électriquement conductrices, réalisées sur un insert ou un substrat flexible qui est intégré au corps de carte pendant l'assemblage de la carte. Afin d'obtenir des performances de communication sans contact adéquates, et en particuiier une portée de fonctionnement suffisante, les spires de l'antenne principale doivent être de grande taille, typiquement au format dit ID1, qui correspond aux mesures de 85,60 x 53,98 mm pour le corps de carte. Ce format est communément utilisé notamment pour les cartes bancaires.
Dans un certain nombre d'applications, il devient nécessaire d'intégrer à la carte à puce un ou plusieurs modules électroniques complémentaires par rapport au module principal, par exemple pour l’intégration de capteurs biométriques susceptibles de collecter des informations biométriques de l'utilisateur et de les transmettre au module électronique principal à des fins d'identification biométrique de l'utilisateur de la carte à puce.
Dans ce cas, l'état de la technique consiste à disposer les capteurs et le module principal sur un substrat de type PCB (acronyme pour « Printed Circuit Board » en terminologie anglo-saxonne) et à les interconnecter par des pistes physiques en couche mince métallique, ou de disposer directement les pistes physiques sous forme de connexion filaire sur un substrat en polymère intégré dans la structure du corps de carte. Dans le premier cas (PCB), les composants tels que le bornier servant à assurer la connexion contact ISO 7816 et le capteur biométrique sont présents sur le PCB et les couches en polymère sont pré-percées à l'endroit accueillant les deux composants. Dans le deuxième cas des connexions filaires, des usinages plus standards viennent mettre à nu les extrémités des fils de connexion afin d'interconnecter les modules de carte à puce et biométriques. Ces arrangements présentent plusieurs inconvénients.
Une alternative est enseignée par le document FR 3078422 Al, qui prévoit de positionner deux modules électroniques soit sur une face de la carte à puce, soit en vis- à-vis sur chaque face de la carte à puce, les deux modules électroniques étant connectés par l'intermédiaire d'une liaison optique.
En effet, l’interconnexion physique de plusieurs modules est coûteux car il nécessite des composants supplémentaires et une modification des processus de fabrication classiques des cartes à puce. L'interconnexion physique (notamment galvanique) des modules électroniques est en outre peu fiable dans le temps car les flexions répétées que le produit devra subir au cours de son utilisation risquent de rompre plus ou moins rapidement ces interconnexions. Ces inconvénients expliquent que le marché des cartes à puce pourvues de capteurs biométriques ou d'un afficheur dCVV peine à démarrer du fait notamment de la difficulté à produire des cartes à modules multiples de manière industrielle et peu coûteuse.
On connaît aussi de par le document EP 2 098 981 Al un objet portable comportant une première antenne inductive et une pluralité de puces comportant chacune un circuit intégré et une seconde antenne inductive pour l'alimentation électrique et la communication dudit circuit intégré. Certaines des puces n'ont pas vocation à communiquer avec un lecteur externe, mais uniquement avec d'autres puces de l'objet portable. Ce document prévoit donc une architecture selon laquelle les puces peuvent communiquer entre elles de manière indépendante sans utiliser l'antenne prévue pour communiquer avec l'extérieur, mais par couplage inductif entre elles.
Le document FR 2 727 227 Al décrit quant à lui un dispositif de sécurité actif à mémoire destiné à la protection d'informations secrètes contenues dans la mémoire. Afin d'éviter l'accès aux informations secrètes par des moyens d'exploration externes, ce dispositif prévoit que les informations secrètes sont réparties entre deux circuits, et la connexion entre les deux circuits se fait par divers moyens de communication, y compris une liaison opto-électronique, arrangée de telle manière que la moindre perturbation de la disposition relative des circuits entraine une rupture de la liaison entre les circuits.
But de l'invention
Le but général de l'invention est par conséquent de proposer une nouvelle structure d'objet portable communicant, notamment de carte à puce ou équivalent, qui soit dénuée des inconvénients ci-dessus, et en particulier une structure permettant d'optimiser l'intégration de plusieurs modules électroniques dans une carte à puce sans l'adjonction de composants périphériques autres qu'une antenne disposée dans le corps de carte.
Un autre but de l'invention est de permettre l'utilisation, pour l'intégration des modules électroniques, d'un procédé de fabrication déjà existant et bien maîtrisé, à savoir le simple report des modules électroniques dans des cavités aménagées dans le corps de carte. Résumé de l'invention
Dans son principe, la solution selon l'invention consiste à réaliser une cavité dans le corps de carte pour chaque module électronique à intégrer, et de faire en sorte que ces cavités soient situées sur des faces opposées de la carte à un emplacement judicieusement choisi, par exemple celui défini par la norme ISO 7816-2. Les modules électroniques peuvent être de taille standard, à savoir 13 mm par 11.8 mm ou 11 mm par 8.3 mm. Les modules électroniques sont généralement insérés dans des cavités usinées dans le corps de carte et présentant une première zone usinée à une profondeur P1 recevant le substrat du module, et une seconde zone usinée à une profondeur P2 supérieure à P1 et recevant le composant microélectronique du module protégé ou non par une goutte de résine de protection. Lorsque deux modules doivent être disposés sur le corps de carte, plusieurs cas peuvent se présenter.
En fonction de la taille des modules utilisés, et par conséquent de la taille et de la profondeur des cavités nécessaires dans le corps de carte, les deux cavités de profondeur P1, ou les deux cavités de profondeur P2, peuvent être disjointes, ou alors présenter une zone d'intersection, c'est-à-dire au moins une zone de superposition dans le plan principal de l'objet portable. Plusieurs cas peuvent alors se présenter.
Lorsque les deux cavités de profondeur P1 ou P2 sont totalement disjointes, il n'est pas possible d'y disposer des armatures métalliques qui permettraient d'établir un canal de communication capacitif entre les deux modules. Par contre il est possible d'établir une communication optique entre les modules au moyen d'un guide d'ondes intégré au corps de carte et s'étendant entre les deux modules électroniques ou d'établir une communication radiofréquence entre les deux modules.
Lorsque seules les deux cavités de profondeur P1 présentent au moins une zone de superposition dans le plan principal de l'objet portable et que les deux cavités P2 sont totalement disjointes, il est possible d'y disposer des armatures métalliques pour établir un canal de communication capacitif entre les deux modules électroniques, mais il n'est pas possible d'établir un canal de communication optique direct de module à module, à moins d'utiliser un guide d'ondes intégré au corps de carte ou d'utiliser les propriétés optiques intrinsèques des couches laminées (suffisamment translucides) et la proximité entre les deux modules. Par ailleurs il est possible avec ce cas de connecter les deux modules par une liaison galvanique dans cette zone de superposition à condition de réaliser au préalable un ou des puits recevant un élément conducteur.
Lorsque les deux cavités de profondeur P2 présentent une zone d'intersection, il est possible d'établir un canal de communication optique direct entre les deux modules, sans avoir besoin d'un guide d'ondes ou d'une propagation lumineuse, à travers les matériaux situés entre les deux modules.
Les deux modules électroniques peuvent comporter leur propre antenne secondaire ou concentrateur en couplage avec l'antenne principale du corps de carte, mais il est également possible de partager une antenne concentrateur entre les deux modules électroniques.
L'invention porte par conséquent sur un objet portable communicant à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact, comportant un corps dans lequel est intégrée une antenne principale apte à recevoir par radiofréquence de l'énergie électrique d'un lecteur externe et à communiquer avec lui, et deux modules électroniques pourvus chacun d'un substrat diélectrique portant au moins une puce microélectronique connectée à une antenne disposée sur chaque module et couplée inductivement avec l'antenne principale au moyen d'une antenne secondaire également intégrée au corps et faisant office de concentrateur pour réaliser le couplage inductif avec l'antenne de chaque module électronique, les deux modules électroniques étant situés dans deux cavités voisines situées sur des faces opposées du corps, caractérisé en ce que ladite antenne secondaire est agencée sous la forme d'un concentrateur unique dont les spires sont disposées autour de la zone globale occupée par des cavités recevant les deux modules électroniques.
Selon un autre mode de réalisation, l'invention porte sur un objet portable communicant à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact, comportant un corps dans lequel est intégrée une antenne principale apte à recevoir par radiofréquence de l'énergie électrique d'un lecteur externe et à communiquer avec lui, et deux modules électroniques pourvus chacun d'un substrat diélectrique portant au moins une puce microélectronique connectée à une antenne disposée sur chaque module et couplée inductivement avec l'antenne principale au moyen d'une antenne secondaire également intégrée au corps et faisant office de concentrateur pour réaliser ie couplage inductif avec l'antenne de chaque module électronique, les deux modules électroniques étant situés dans deux cavités voisines situées sur des faces opposées du corps, caractérisé en ce que ladite antenne secondaire est agencée sous la forme de deux concentrateurs distincts, les spires de chaque concentrateur dédié à un module électronique étant disposées uniquement autour de la zone occupée par une cavité recevant chaque module électronique.
Selon un mode de réalisation, les spires du concentrateur unique ou des deux concentrateurs distincts sont couplées inductivement avec l'antenne de chacun desdits modules électroniques.
Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdites cavités voisines du corps présentent une zone de superposition dans le plan principal de l'objet portable, et cette zone de superposition peut être totale ou seulement partielle.
Selon un mode de réalisation, l'un des modules électroniques est un module principal apte à réaliser un échange de données avec le lecteur externe, et un autre module électronique est un module secondaire pourvu d'un capteur biométrîque ou d'un écran d'affichage.
Selon un mode de réalisation, le module principal est apparent sur une première face de l'objet portable et le module secondaire est apparent sur la face opposée à la première face de l'objet portable communicant,
Selon un mode de réalisation, chaque cavité comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat d'un module électronique et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir au moins un composant microélectronique disposé sur ledit substrat, et les deux zones de profondeur P1 sont voisines sans zone de superposition dans le plan principal de l'objet.
Selon un autre mode de réalisation, chaque cavité comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat d'un module électronique et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir au moins un composant microélectronique disposé sur ledit substrat, et les deux zones de profondeur P1 présentent au moins une zone de superposition dans le plan principal de l'objet. Selon une première variante de réalisation, chaque cavité du corps comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat diélectrique d'un premier module électronique et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir un second module électronique ou un composant microélectronique, et les deux zones de profondeur P2 sont voisines mais disjointes. Dans ce cas, les deux modules électroniques peuvent comporter des plages électriquement conductrices destinées à former les armatures d'une capacité une fois placées en vis-à-vis, de manière à établir un canal de communication capacitif entre les deux modules électroniques.
Selon une autre variante de réalisation, chaque cavité du corps comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat diélectrique d'un premier module électronique et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir un second module électronique ou un composant microélectronique, et les deux zones de profondeur P2 sont voisines mais cette fois comportent une zone d'intersection, de sorte que les deux cavités présentent une portion de cavité commune. Dans ce cas de figure, les deux modules électroniques comportent avantageusement au moins un composant optoélectronique de manière à établir un canal de communication optique direct entre les deux modules électroniques via la portion de cavité commune. En outre, chaque module électronique peut comporter une goutte de résine d'enrobage de son composant électronique, réalisée en un matériau optiquement transparent.
Selon un mode de réalisation, ledit canal de communication optique est réalisé via un guide d'ondes.
Selon un mode de réalisation, ledit guide d'onde est réalisé soit directement par le biais du substrat de l'antenne principale, soit par un complexe portant le substrat d'antenne et des couches de protection, soit par des couches non opaques présentant un taux de transmission lumineux suffisant pour permettre une communication optique.
Selon un mode de réalisation, ladite communication optique est réalisée en utilisant les propriétés optiques intrinsèques des matériaux constituant l'objet.
L'objet portable communicant selon l'invention peut comporter une antenne secondaire faisant office de concentrateur de flux entre l'antenne principale du corps et l'antenne de chaque module. Cette antenne concentrateur peut être configurée de diverses manières. Selon un mode de réalisation, ladite antenne secondaire est agencée sous la forme d'un concentrateur unique dont les spires sont disposées autour de la zone globale occupée par l'ensemble des deux modules électroniques et sont couplées inductivement avec ('antenne de chacun des modules. Selon un autre mode de réalisation, ladite antenne secondaire est agencée sous la forme de deux concentrateurs distincts, les spires de chaque concentrateur étant disposées uniquement autour d'un module électronique dédié et étant couplées inductivement principalement avec l'antenne de ce module électronique.
L'invention prévoit que les deux modules électroniques peuvent être agencés pour transmettre des données de l'un à l'autre.
En fonction du positionnement respectif des cavités recevant les deux modules électroniques, ceux-ci peuvent communiquer par une liaison optique, galvanique, capacitive, ou inductive. Les deux modules électroniques pourraient aussi être agencés pour comporter un moyen de communication acoustique.
Alternativement, les deux modules électroniques peuvent être agencés pour communiquer avec le lecteur externe, sans communiquer entre eux.
Selon un mode de réalisation, les deux modules électroniques sont suffisamment fins pour être disposés dans des cavités du corps en regard l'une de l'autre avec une zone de superposition totale des cavités P1 et P2.
Selon un mode de réalisation, l'objet portable communicant se présente sous la forme d'une carte à puce, et le module électronique de chaque face est disposé dans une zone de cette face correspondant à la position définie par la norme ISO 7816-2.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée effectuée dans l'application de l'invention à une carte à puce, et des dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 représente une vue en plan d'un premier mode de réalisation d'une carte à puce selon l'invention, faisant apparaître une zone de superposition des cavités P1 et une zone d'intersection des cavités P2 disposées sur chaque face de la carte à puce ;
- La figure 2 représente la carte à puce de la figure 1, en perspective tridimensionnelle ; - La figure 3 représente une vue en plan d'un second mode de réalisation d'une carte à puce selon l'invention, dans lequel les cavités du corps de carte sont voisines mais sans zone de superposition dans le plan principal de la carte à puce dans leurs zones P1 et P2 ;
- La figure 4 représente la carte à puce de la figure 3, en perspective tridimensionnelle ;
- La figure 5 représente une vue en plan d'une variante de réalisation, dans laquelle on utilise deux modules électroniques de petite taille sans zone de superposition des cavités de profondeur P1 et P2, chaque module étant entouré par son propre concentrateur.
- La figure 6 représente un schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation de la carte à puce de la figure 1, avec une liaison capacitive entre les deux modules électroniques de la carte à puce, et une seule antenne concentrateur;
- La figure 7 représente un schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation de la carte à puce de la figure 1, avec une liaison galvanique entre les deux modules électroniques de la carte à puce, et une seule antenne concentrateur;
- La figure 8 représente un schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation de la carte à puce de la figure 1, avec une liaison optique entre les deux modules électroniques de la carte à puce, et une seule antenne concentrateur;
- La figure 9 représente une variante du schéma électrique de la figure 5, avec deux antennes concentrateur et une liaison optique indirecte entre les deux modules électroniques de la carte à puce, et une deux antennes concentrateur;
- La figure 10 représente un schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation de la carte à puce de la figure 1, dans lequel les deux modules électroniques de la carte à puce ne peuvent pas communiquer entre eux;
- La figure 11 représente une variante du schéma électrique de la figure 10, avec deux antennes concentrateur, conformément au mode de réalisation de la figure 5 ; - La figure 12 représente une vue en plan d'un module électronique pourvu d'une puce microélectronique, d'une antenne de module, et de placards métalliques ;
- Les figures 13A et 13B représentent respectivement une vue en plan et une vue en coupe superposant partiellement deux modules électroniques selon la figure 12 et mettant en regard leur placards métalliques respectifs, le schéma électrique correspondant étant celui de la figure 6;
- La figure 14 représente une vue en coupe superposant partiellement deux modules électroniques et mettant en regard leur placards métalliques respectifs reliés par une connexion galvanique, le schéma électrique correspondant étant celui de la figure 7;
- La figure 15 représente une vue en coupe d'une carte à puce selon l'invention avec une liaison optique directe ou une liaison inductive entre les deux modules de la carte à puce;
- La figure 16 représente une vue en coupe d'une carte à puce selon l'invention sans aucune communication entre les deux modules de la carte à puce correspondant au schéma équivalent de la figure 11;
- La figure 17 représente une vue en coupe d'une carte à puce selon l'invention avec deux modules communicant entre eux par le biais d'une liaison optique utilisant un guide d'onde réalisé par le substrat d'antenne du corps de carte ou une liaison inductive;
- La figure 18 représente une vue en coupe d'une carte à puce selon l'invention avec deux modules électroniques fins superposés face à face dans des cavités P1 et P2 intégralement superposées.
Description détaillée
En figures 1 et 2 on a représenté respectivement une vue en plan et en perspective d'un premier mode de réalisation d'une carte à puce 1 selon l'invention. Elle comporte deux modules électroniques 2, 3 de grande taille, au format dit « dual 8 », insérés chacun dans une cavité 4, 5 réalisée sur des faces opposées de la carte à puce, à une position sur chaque face définie par la norme ISO 7816-2. En conséquence, les deux cavités 4, 5 présentent une zone de superposition 6 dans leurs zones les moins I l profondes, de profondeur notée P1, et une zone d'intersection 6' dans leur zones les plus profondes, de profondeur notée P2. Les modules 2, 3 sont donc partiellement en regard. Comme les zones de profondeur P2 des deux cavités présentent une zone d'intersection 6', il n'est pas possible d'utiliser un concentrateur dédié pour chaque module. Les deux modules 2, 3 sont donc entourés par une antenne concentrateur unique 7, connectée à une antenne principale 8 du corps de carte, de grande taille, typiquement au format dit « ID1 », qui permet la communication radiofréquence avec un lecteur externe.
Si les cavités P2 sont suffisamment profondes, elles auront une zone d'intersection qui permettra de doter les modules 2, 3 d'une interface optique pour une communication optique directe entre les 2 modules, comme cela sera expliqué plus en détail en référence aux figures 8 et 15.
Les figures 3 et 4 sont similaires aux figures 1 et 2, à ceci près que les modules 2, 3 utilisés sont de plus petite taille, notamment au format dit « dual 6 ». En conséquence, les cavités 4, 5 des deux modules 2, 3, vues en plan, sont simplement juxtaposées, sans présenter une zone d'intersection, ni dans leur zone de profondeur P1 (notée cavité P1), ni dans celle de profondeur P2 (notée cavité P2). Un seul concentrateur 7 est partagé entre les deux modules électroniques 2, 3.
La figure 5 montre une vue en plan d'un mode de réalisation similaire aux figures 1 et 3, utilisant deux modules 2, 3 de petit format, placés dans des cavités dont les zones de plus faible profondeur P1 sont séparées par un petit espace 9. Dans ce cas les cavités de profondeur P2 sont elles aussi séparées par un espace de taille supérieure au petit espace 9, il est donc possible d'utiliser un concentrateur dédié 7a, 7b pour chaque module 2, 3, entourant respectivement chaque module, chacun des concentrateurs 7a, 7b étant couplé inductivement avec l'antenne (non représentée) d'un des modules 2, 3,
La figure 6 représente un schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation de la carte à puce de la figure 1 . La communication entre les deux modules électroniques 2, 3 se fait via avec une liaison capacitive 10 entre des armatures métalliques aménagées sur chaque module. L'antenne booster 11 de la carte à puce possède une seule antenne concentrateur 7. Chacun des modules électroniques 2, 3 possède sa propre antenne 12, 13 couplée inductivement avec le concentrateur 7. Dans l'exemple représenté, le module électronique 2 peut être un module biométrique connecté à un capteur ou un afficheur 14, et le module électronique 3 peut être un module de sécurité classique de carte à puce.
La figure 7 représente un schéma électrique équivalent similaire à celui de la figure 6, à ceci près que la liaison capacitive 10 entre les modules électroniques 2, 3, est remplacée par une connexion galvanique 15.
La figure 8 représente un schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation de la carte à puce 1 de la figure 1, avec une liaison optique 16 entre les deux modules électroniques 2, 3 de la carte à puce, et une seule antenne concentrateur 7.
Chaque module 2, 3 comporte un microcontrôleur et un étage de communication optique comportant une diode LED d’émission 17 et une photodiode 18 de réception. Les deux modules 2, 3 sont disposés dans la carte à puce 1 de manière que les étages optiques 17, 18 respectifs soient de préférence en regard pour définir un chemin optique entre les deux modules. En particulier, l'onde optique, par exemple la lumière émise par la LED d'émission 17 d'un module doit pouvoir être captée par la photodiode 18 de l'autre module. La communication optique se fait par tout protocole approprié, par exemple selon le protocole dit LIFI, et à toute longueur d'onde appropriée, par exemple dans le spectre de la lumière visible, mais pas nécessairement.
La figure 9 représente un schéma électrique équivalent similaire à celui de la figure 8, à ceci près que l'antenne booster 11 de la carte à puce 1 comporte deux concentrateurs, à savoir un concentrateur respectif 7a, 7b dédié à chacun des modules électroniques 2, 3.
En figure 10, les deux modules électroniques, 2, 3, par exemple un module biométrique et un module de sécurité, ne sont pas connectés entre eux, mais chacun peut communiquer avec un lecteur distant (non représenté) via son antenne de module
12, 13, et l'antenne booster 11 pourvue d'un concentrateur unique 7.
La figure 11 est similaire à la figure 10, à ceci près que l'antenne booster 11 de la carte à puce 1 comporte deux concentrateurs 7a, 7b, respectivement dédiés aux modules électroniques 2, 3.
La figure 12 représente un seul module 2, 3 avec une goutte de résine d'encapsulation 19 de sa puce microélectronique (non représentée) et son antenne 12,
13, ainsi que des zones métallisées 20 susceptibles de former des armatures de capacité. Les interconnexions entre la puce, l'antenne et les placards métalliques ne sont pas représentées.
La figure 13A représente en vue en plan deux modules électroniques 2, 3 selon la figure 12, superposés et disposés avec une zone 21 de recouvrement partiel correspondant à la zone de superposition des cavités P1 dans le plan principal. Les armatures métalliques 20 des deux modules 2, 3 sont alors en vis-à-vis pour établir une liaison capacitive entre les deux modules 2, 3, conformément au schéma électrique équivalent de la figure 6.
La figure 13B représente une vue en coupe transversale A-A de la carte à puce 1 reprenant l'empilement des modules 2, 3 de la figure 13A. Chaque module 2, 3 est placé dans une cavité comportant une zone P1 recevant le substrat du module et une zone P2 plus profonde recevant la goutte d'encapsulation 19 du module. Comme on le voit, ies deux cavités P2 sont disjointes, et les deux cavités P1 présentent une zone de recouvrement partiel, dans laquelle sont placés des armatures métalliques 20 en regard formant une capacité pour établir une liaison capacitive entre les deux modules 2,3.
La figure 14 représente un mode de réalisation similaire à celui de la figure 13B, à ceci près que les placards métalliques 20 sont reliés par une liaison galvanique 22 aménagée dans un puits 23 reliant les zones des cavités P1 qui sont en recouvrement. Ce mode de réalisation correspond au schéma électrique équivalent de la figure 7.
La figure 15 est un schéma en coupe transversale d'une carte à puce 1 selon l'invention, avec 2 cavités dont les zones P2 ont une partie commune 21. L'un des modules 2, 3 peut être un afficheur dCVV ou un module biométrique, l'autre module étant de préférence un module de sécurité comme ceux bien connus dans le domaine des cartes à puce bancaires. Les modules 2, 3 ont chacun une puce protégée par une goutte de résine d'encapsulation 19 optiquement transparente, de façon à pouvoir établir une liaison optique directe 16 entre les deux modules, conformément au schéma électrique de la figure 8.
La figure 16 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation dans lequel ni les cavités P1 ni les cavités P2 des deux modules 2, 3 ne présentent de zone de superposition, de sorte qu'une communication optique n'est en principe pas possible. Ce mode de réalisation correspond au schéma électrique équivalent de la figure 11. Les deux modules 2,3 ne communiquent pas entre eux, mais chacun peut communiquer avec un lecteur distant (non représenté) via son concentrateur dédié 7a, 7b et l'antenne principale 8. Malgré la séparation des cavités, dans le cas où le matériau polymère principal composant la carte 1 présenterait une opacité suffisamment faible et que les modules 2, 3 seraient suffisamment proches, une communication optique pourrait fonctionner et correspondrait au schéma électrique de la figure 9.
La figure 17 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation similaire à celui de la figure 16, à ceci près que le corps de carte comporte dans son épaisseur un guide d'ondes 24 optiquement transparent, et les gouttes d'encapsulation 19 des puces sont également optiquement transparentes, permettant aux deux modules 2, 3 de communiquer via une liaison optique, conformément au schéma électrique équivalent de la figure 9.
Le guide d'onde 24 peut être réalisé de plusieurs manières : soit par le biais du substrat de l'antenne directement, soit par un complexe incluant le substrat d'antenne et des couches de protection, soit par des couches non opaques, c'est-à-dire présentant un taux de transmission lumineux suffisant pour permettre une communication optique, situées à l’intérieur de l’objet ou de la carte à puce 1.
La figure 18 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation supplémentaire, utilisant deux modulées électroniques 2, 3 suffisamment fins pour pouvoir être intégralement superposés en regard l'un de l'autre. Dans ce cas, les cavités P1 sont face à face, et les cavités P2 débouchent l'une dans l'autre et se superposent totalement en vue en plan. Les modes de connexion galvaniques, optiques, capacitifs et inductifs entre les modules sont possibles.
Avantages de l'invention
En définitive, l'invention permet à un objet portable communicant, notamment une carte à puce ou un passeport électronique, d'atteindre les buts visés.
En particulier, le placement spécifique des modules électroniques et des cavités du corps de carte de façon adjacente ou en recouvrement partiel ou total élimine la nécessité d'avoir recours à un circuit imprimé PCB, ce qui contribue à diminuer le coût de fabrication de la carte à puce et à augmenter le rendement de fabrication. En outre, la structure de la carte à puce selon l'invention est compatible avec les procédés de fabrication usuels à faible coût et haut rendement, consistant à intégrer des modules électroniques dans des cavités superficielles du corps de carte.
La technologie proposée permet d'intégrer et de faire communiquer aisément plusieurs modules électroniques de types différents dans une carte à puce ou dans un dispositif communicant équivalent, sans nécessiter de connexions filaires entre les modules, ce qui signifie que les dispositifs seront particulièrement résistants aux tests de fiabilité et présenteront une plus longue durée de vie. Cette simplification du mode de fabrication de cartes complexes permettra de déployer plus facilement ces technologies dans le marché.
La communication entre les modules électroniques, qu'elle soit optique ou non, s'en trouve également facilitée et sécurisée, de sorte que la solution proposée est particulièrement sûre et difficile à mettre en défaut par un fraudeur potentiel.

Claims

REVENDICATIONS
1. Objet portable communicant (1) à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact, comportant un corps dans lequel est intégrée une antenne principale (8) apte à recevoir par radiofréquence de l'énergie électrique d'un lecteur externe et à communiquer avec lui, et deux modules électroniques (2, 3) pourvus chacun d'un substrat diélectrique portant au moins une puce microélectronique connectée à une antenne (12, 13) disposée sur chaque module (2, 3) et couplée inductivement avec l'antenne principale (8) au moyen d'une antenne secondaire (7 ; 7a, 7b) également intégrée au corps et faisant office de concentrateur pour réaliser le couplage inductif avec l'antenne (12, 13) de chaque module électronique (2, 3), les deux modules électroniques (2, 3) étant situés dans deux cavités (4, 5) voisines situées sur des faces opposées du corps, caractérisé en ce que ladite antenne secondaire (7 ; 7a, 7b) est agencée sous la forme d'un concentrateur unique (7) dont les spires sont disposées autour de la zone globale occupée par des cavités recevant les deux modules électroniques (2, 3).
2. Objet portable communicant (1) à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact, comportant un corps dans lequel est intégrée une antenne principale (8) apte à recevoir par radiofréquence de l'énergie électrique d'un lecteur externe et à communiquer avec lui, et deux modules électroniques (2, 3) pourvus chacun d'un substrat diélectrique portant au moins une puce microélectronique connectée à une antenne (12, 13) disposée sur chaque module (2, 3) et couplée inductivement avec l'antenne principale (8) au moyen d'une antenne secondaire (7 ; 7a, 7b) également intégrée au corps et faisant office de concentrateur pour réaliser le couplage inductif avec l'antenne (12, 13) de chaque module électronique (2, 3), les deux modules électroniques (2, 3) étant situés dans deux cavités (4, 5) voisines situées sur des faces opposées du corps, caractérisé en ce que ladite antenne secondaire (7 ; 7a, 7b) est agencée sous la forme de deux concentrateurs distincts (7a, 7b), les spires de chaque concentrateur (7a, 7b) dédié à un module électronique (2, 3) étant disposées uniquement autour de la zone occupée par une cavité recevant chaque module électronique (2, 3).
3. Objet portable communicant (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les spires du concentrateur unique (7) ou des deux concentrateurs distincts (7a, 7b) sont couplées inductivement avec l'antenne (12, 13) de chacun desdits modules électroniques (2, 3).
4. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites cavités (4, 5) voisines présentent une zone de superposition partielle ou totale dans le plan principal de l'objet portable (1).
5. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des modules électroniques (2) est un module principal apte à réaliser un échange de données avec un lecteur externe, et en ce que l'autre module électronique (3) est un module secondaire pourvu d'un capteur biométrique ou d'un écran d'affichage.
6. Objet portable communicant (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le module principal (2) est apparent sur une première face de l'objet portable communicant (1) et en ce que le module secondaire (3) est apparent sur la face opposée à la première face de l'objet portable communicant (1).
7. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel chaque cavité (4, 5) comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat d'un module électronique (2, 3) et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir au moins un composant microélectronique disposé sur ledit substrat, caractérisé en ce que les deux zones de profondeur P1 sont voisines sans zone de superposition dans le plan principal de l'objet.
8. Objet portable communicant (1) selon les revendications 5 ou 6, dans lequel chaque cavité (4, 5) comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat d'un module électronique (2, 3) et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir au moins un composant microélectronique disposé sur ledit substrat, caractérisé en ce que les deux zones de profondeur P1 présentent au moins une zone de superposition dans le plan principal de l'objet.
9. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque cavité (4, 5) comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat d'un module électronique (2, 3) et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir au moins un composant microélectronique disposé sur ledit substrat, caractérisé en ce que les deux zones de profondeur P2 sont voisines mais disjointes.
10. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel chaque cavité (4, 5) comporte une première zone de profondeur P1 destinée à recevoir le substrat d'un module électronique et une seconde zone de profondeur P2 supérieure à P1 destinée à recevoir au moins un composant microélectronique disposé sur ledit substrat, caractérisé en ce que les deux zones de profondeur P2 sont voisines et comportent une zone d'intersection (6), de sorte que les deux cavités (4, 5) présentent une portion de cavité commune.
11. Objet portable communicant (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deux modules électroniques (2, 3) comportent au moins un composant optoélectronique (17, 18) de manière à établir un canal de communication optique direct (16) entre les deux modules électroniques (2,3) via ladite portion de cavité commune.
12. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les deux modules électroniques (2, 3) comportent au moins un composant optoélectronique (17, 18) de manière à établir un canal de communication optique entre les deux modules électroniques (2, 3), ladite communication optique étant réalisée via un guide d'ondes (24).
13. Objet portable communicant (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit guide d'onde est réalisé soit directement par le biais du substrat de l’antenne principale (8), soit par un complexe portant le substrat d'antenne et des couches de protection, soit par des couches non opaques présentant un taux de transmission lumineux suffisant pour permettre une communication optique.
14. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les deux modules électroniques (2, 3) comportent au moins un composant optoélectronique (17, 18) de manière à établir un canal de communication optique entre les deux modules électroniques (2, 3), ladite communication optique étant réalisée en utilisant les propriétés optiques intrinsèques des matériaux constituant l'objet.
15. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que chaque module électronique (2, 3) comporte une goutte de résine d'enrobage (19) de son composant microélectronique réalisé en un matériau optiquement transparent.
16. Objet portable communicant selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les deux modules électroniques (2, 3) comportent des plages (20) électriquement conductrices destinées à former les armatures d'une capacité une fois placées en vis-à-vis, de manière à établir un canal de communication capacitif entre les deux modules électroniques (2, 3).
17. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendication 1 à 10, caractérisé en ce que les antennes (12, 13) des deux modules électroniques (2, 3) sont configurées pour permettre une communication par le biais d'un couplage inductif.
18. Objet portable communicant (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les deux modules électroniques (2, 3) comportent un moyen de communication acoustique.
19. Objet portable communicant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux modules électroniques sont agencés pour transmettre des données de l'un à l'autre.
20. Objet portable communicant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que les deux modules électroniques (2, 3) sont agencés pour communiquer avec un lecteur externe, sans communiquer entre eux.
21. Objet portable communicant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux modules électroniques sont suffisamment fins pour être disposés dans des cavités du corps en regard l'une de l'autre avec une zone de superposition totale des cavités P1 et P2.
22. Objet portable communicant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une carte à puce.
23. Objet portable communicant (1) selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'au moins un des deux modules électroniques (2, 3) est disposé dans une zone correspondant à la position définie par la norme ISO 7816-2.
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