FR2624999A1 - Method of manufacturing smart cards - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE FABRICATION
DE CARTES A PUCE
L'invention concerne la fabrication des cartes à puce, c'est-à-dire des cartes contenant un circuit-intégré, et plus précisément des cartes destinées à un usage pour le grand public et qui sont de ce fait soumises à des contraintes d'environnement relativement sévères.MANUFACTURING PROCESS
CHIP CARDS
The invention relates to the manufacture of smart cards, that is to say cards containing an integrated circuit, and more precisely cards intended for use for the general public and which are therefore subject to constraints of relatively harsh environment.
Pour faciliter l'usage des cartes à puces dans le grand public, on a donné à ces cartes un format commode qui est celui des cartes de crédit habituellement utilises par le public. Ce format est un format aussi plat que possible afin que les utilisateurs puissent glisser les cartes à puces dans leur portefeuille comme ils y glissent leurs cartes de crédit. Par exemple, le format couramment adopté aujourd'hui est un format d'une dizaine de centimètres de long sur cinq centimètres de large environ, avec une épaisseur de 1 à 3 millimètres environ. To facilitate the use of smart cards among the general public, these cards have been given a convenient format which is that of the credit cards commonly used by the public. This format is as flat as possible so that users can swipe smart cards in their wallets as they swipe their credit cards. For example, the format commonly adopted today is a format of about ten centimeters long by about five centimeters wide, with a thickness of about 1 to 3 millimeters.
Le public souhaite des cartes très plates, mais évidemment il en résulte une -plus grande difficulté de réalisation car la carte et le circuit qu'elle contient doivent résister aux déformations en flexion et torsion auxquelles la carte sera d'autant plus soumise que son épaisseur sera plus faible. The public wants very flat cards, but obviously this results in a greater difficulty of production because the card and the circuit it contains must resist the bending and twisting deformations to which the card will be all the more subject as its thickness. will be weaker.
En particulier, le montage. classique d'un circuit-intégré dans une carte consiste à fabriquer séparément un micromodule comportant à la fois le circuit-intégré et les bornes de connexion extérieures de la carte, et à loger ce micromodule dans une cavité ménagée dans la carte. In particular, the mounting. classic of an integrated circuit in a card consists in separately manufacturing a micromodule comprising both the integrated circuit and the external connection terminals of the card, and in housing this micromodule in a cavity formed in the card.
Le micromodule est rendu solidaire de la carte par adhérence entre la résine d'enrobage qui protège le circuit-intégré et la matière plastique constituant le fond de la cavité de la carte. Par exemple, le micromodule comporte un circuit-intégré enrobé dans une résine époxy et la carte est en chlorure de polyvinyle. The micromodule is made integral with the card by adhesion between the coating resin which protects the integrated circuit and the plastic material constituting the bottom of the card cavity. For example, the micromodule has an integrated circuit embedded in an epoxy resin and the card is made of polyvinyl chloride.
Lorsque la carte est soumise à des flexions et des torsions importantes, la cavité se déforme et il y a un ri#sque notable de décollement du micromodule, rendant la carte inutilisable. When the card is subjected to significant bending and twisting, the cavity deforms and there is a significant risk of detachment of the micromodule, rendering the card unusable.
On a déjà essayé de limiter ce risque, et l'une des mesures qui a été adoptée est de placer la cavité non pas au centre mais dans un coin de la carte. En effet, lorsqu'on déforme une carte en la prenant entre le pouce et l'index et en lui faisant subir une flexion, on peut constater que le rayon de courbure de la déformation est plus important au centre que sur les bords. We have already tried to limit this risk, and one of the measures that has been adopted is to place the cavity not in the center but in a corner of the map. Indeed, when one deforms a card by taking it between the thumb and the index finger and making it undergo a bending, it can be seen that the radius of curvature of the deformation is greater at the center than at the edges.
Cette mesure n'est cependant pas suffisante et on souhaite améliorer la tenue du micromodule dans une situation de torsion ou flexion de la carte. This measure is however not sufficient and it is desired to improve the behavior of the micromodule in a situation of torsion or bending of the card.
La présente invention propose un moyen pour améliorer cette tenue du micromodule, tout en conservant la possibilité de placer le micromodule dans un coin de la carte. The present invention provides a means for improving this holding of the micromodule, while retaining the possibility of placing the micromodule in a corner of the card.
Selon l'invention, on propose de durcir localement, à l'endroit de la cavité, la matière constituant la carte, par une opération de création de contraintes mécaniques plus fortes à cet endroit que dans l'ensemble de la carte. According to the invention, it is proposed to locally harden, at the location of the cavity, the material constituting the card, by an operation of creation of stronger mechanical stresses at this location than in the whole of the card.
Une opération qu'on envisage plus particulièrement ici est une opération de forgeage de la cavité, c'est-à-dire une opération de déformation par martèlement, à une température qui est intermédia ire entre la température ambiante et la température de Vicat de la matière plastique constituant la carte. On rappelle que la température de Vicat (ou point de Vicat) est une température à laquelle on constate un ramollissement important de la matière; le point de Vicat est la température pour laquelle une tige dure de lmm de section sur laquelle pèse un poids de un kilogramme s'enfonce de 1 millimètre. An operation which is more particularly envisaged here is an operation of forging the cavity, that is to say an operation of deformation by hammering, at a temperature which is intermediate between the ambient temperature and the Vicat temperature of the plastic material constituting the card. It is recalled that the Vicat temperature (or Vicat point) is a temperature at which there is a significant softening of the material; the Vicat point is the temperature for which a hard rod with a cross-section of 1mm weighing a kilogram weighs down 1 millimeter.
Ainsi, l'invention se distingue des procédés de fabrication antérieurs qui ne comportaient pas une telle opération de durcissement local de la matière plastique autour de la cavité: dans la technique antérieure, les cartes étaient réalisées de la manière suivante:
- ou bien on superposait des feuilles de matière plastique que l'on collait les unes par dessus les autres; les feuilles individuelles présentaient des découpes réalisées-par matriçage à froid (parfois appelé abusivement emboutissage), de sorte que la superposition des découpes constituait la cavité désirée;
- ou bien la carte était réalisée par moulage par injection; alors, la forme de la cavité et la forme globale de la carte étaient réalisées en une seule opération, à chaud, à une température pour laquelle la matière plastique est fluide, c'est-à-dire bien au delà du point de vicat.Thus, the invention differs from previous manufacturing methods which did not include such a local hardening operation of the plastic around the cavity: in the prior art, the cards were produced in the following manner:
- Or else we superimposed sheets of plastic that we glued one above the other; the individual sheets had cutouts made by cold stamping (sometimes improperly called stamping), so that the overlapping of the cutouts constituted the desired cavity;
- or else the card was produced by injection molding; then, the shape of the cavity and the overall shape of the card were produced in a single operation, hot, at a temperature for which the plastic material is fluid, that is to say well beyond the point of vicat.
Dans un cas comme dans l'autre, aucune opération de création de contraintes localisées tout autour de la cavité n'avait lieu. In either case, no operation to create localized stresses all around the cavity took place.
L'invention apporte une amélioration notable à la tenue mécanique des cartes à puces de faible épaisseur du fait que ce durcissement volontaire des bords de la cavité diminue considérablement la déformation propre de la cavité (et donc le risque d'arrachage du micromodule) en cas de déformation de l'ensemble de la carte. The invention provides a significant improvement to the mechanical strength of thin chip cards because this voluntary hardening of the edges of the cavity considerably reduces the proper deformation of the cavity (and therefore the risk of the micromodule being torn off) in the event deformation of the entire card.
D'autres caractéristiques et avantages ' de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente en vue de dessus et en vue de profil une carte à puce de format classique;
- la figure 2 représente une vue agrandie en coupe de la carte de la figure 1, montrant la cavité contenant un micromodule à circuit-intégré;
- la figure 3 représente une coupe de la carte pendant le processus de création de contraintes localisées autour de la cavité.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is given with reference to the appended drawings in which:
- Figure 1 shows in top view and in profile view a conventional format smart card;
- Figure 2 shows an enlarged sectional view of the card of Figure 1, showing the cavity containing an integrated circuit micromodule;
- Figure 3 shows a section of the card during the process of creating localized stresses around the cavity.
Sur la figure 1, on a représenté une carte à puce 10 de format carte de crédit, d'épaisseur comprise entre 1 et 3 millimètres environ. In Figure 1, there is shown a smart card 10 of credit card format, of thickness between 1 and 3 millimeters approximately.
La carte est visible en vue de dessus d'une part, en vue de profil d'autre part. Elle comporte une cavité 12 pour recevoir un micromodule de circuit-intégré 14 dont les bornes de connexion électriques 16 affleurent dans le plan de la. The card is visible in top view on the one hand, in profile view on the other hand. It comprises a cavity 12 for receiving an integrated circuit micromodule 14 whose electrical connection terminals 16 are flush with the plane of the.
surface supérieure de la carte.top surface of the card.
Comme on le voit sur les figures, la cavité 12 est située dans un coin de la carte et non pas en plein centre, car la cavité se déforme moins sur les bords qu'au centre lorsque la carte subit une flexion. As can be seen in the figures, the cavity 12 is located in a corner of the card and not in the center, because the cavity is less deformed at the edges than in the center when the card undergoes bending.
La figure 2 représente une vue agrandie d'une coupe de la carte à travers la cavité 12. La carte 10 de la figure 2 est réalisée selon une technique connue consistant à superposer des feuilles de chlorure de polyvinyle que l'on colle ou qu'on fait adhérer entre elles par chauffage. Sur la figure 2, on a représenté à titre d'exemple une superposition de deux feuilles 10a et lob; la feuille îOa est une feuille rectangulaire ayant la forme extérieure générale de la carte; la feuille lOb a la même forme extérieure mais présente une découpe correspondant à la forme de la cavité 12; la superposition des feuilles lOa et lOb constitue la carte 10 avec la cavité 12. Les feuilles sont découpées à froid, par matriçage. Le micromodule 14, constitué d'une puce de circuit-intégré reliée à des bornes de connexion 16 et enrobée par une résine thermoplastique est placé à l'intérieur de la cavité 12 et est solidarisé du fond de la cavité par collage ou chauffage. FIG. 2 represents an enlarged view of a section of the card through the cavity 12. The card 10 of FIG. 2 is produced according to a known technique consisting in superimposing sheets of polyvinyl chloride which are glued or they are bonded together by heating. In Figure 2, there is shown by way of example a superposition of two sheets 10a and lob; the sheet 10a is a rectangular sheet having the general external shape of the card; the sheet 10b has the same external shape but has a cut corresponding to the shape of the cavity 12; the superposition of the sheets lOa and lOb constitutes the card 10 with the cavity 12. The sheets are cut cold, by stamping. The micromodule 14, consisting of an integrated circuit chip connected to connection terminals 16 and coated with a thermoplastic resin is placed inside the cavity 12 and is secured to the bottom of the cavity by bonding or heating.
Selon l'invention, la cavité de la carte est formée par une opération établissant des contraintes fortes sur la matière plastique du fond et des bords de la cavité. According to the invention, the cavity of the card is formed by an operation establishing strong stresses on the plastic material of the bottom and of the edges of the cavity.
Plus précisément, on s'arrange pour établir un gradient de contraintes croissantes à mesure que l'on se rapproche de la cavité, les contraintes étant maximales au voisinage immédiat des bords et du fond de la cavité. More precisely, we manage to establish a gradient of increasing stresses as we approach the cavity, the stresses being maximum in the immediate vicinity of the edges and of the bottom of the cavity.
Le procédé préférentiel adopté pour établir ces contraintes et ce gradient est un procédé de forgeage consistant à comprimer violemment la matière plastique constituant la carte alors que cette matière plastique est dans un état physique intermédiaire entre un état visqueux et l'état solide qu'elle a normalement à température ambiante. The preferred method adopted to establish these constraints and this gradient is a forging process consisting in violently compressing the plastic material constituting the card while this plastic material is in a physical state intermediate between a viscous state and the solid state which it has normally at room temperature.
Le forgeage se fait en maintenant la carte sur une enclume 20 (figure 3), de préférence dans un logement 22 qui la maintient en position latéralement de tous les côtés, et en appliquant avec force sur la surface supérieure de la carte un marteau 24 dont la forme correspond à celle de la cavité 12 à réaliser. The forging is done by holding the card on an anvil 20 (Figure 3), preferably in a housing 22 which keeps it in position laterally from all sides, and by forcibly applying a hammer 24 whose force the shape corresponds to that of the cavity 12 to be produced.
De préférence on maintient aussi la surface supérieure de la carte par une plaque 26 entourant le marteau 24. La plaque peut être solidaire ou non du marteau. Elle a pour fonction de retenir la matière plastique de la surface supérieure pour éviter un fluage de la matière plastique qui déformerait cette surface supérieure au moment de l'opération de forgeage. Preferably, the upper surface of the card is also maintained by a plate 26 surrounding the hammer 24. The plate may or may not be integral with the hammer. Its function is to retain the plastic material from the upper surface to prevent creep of the plastic material which would deform this upper surface at the time of the forging operation.
La température de la carte au moment de l'opération est comprise entre la température ambiante et la température de Vicat de la matière plastique de la carte. Elle est de préférence assez élevée pour que la matière soit légèrement visqueuse, mais quand même sensiblement au dessous du point de Vicat. The temperature of the card at the time of the operation is between ambient temperature and the Vicat temperature of the plastic material of the card. It is preferably high enough for the material to be slightly viscous, but still appreciably below the Vicat point.
Un ordre de grandeur acceptable pour la température est de 50 e C environ pour une matière plastique dont le point de Vicat se situe aux alentours de 70'C. D'une manière générale, on préférera une température sensiblement au milieu de l'intervalle entre la température ambiante et la température de Vicat. An order of magnitude acceptable for the temperature is approximately 50 e C for a plastic material whose Vicat point is around 70 ° C. Generally speaking, a temperature which is appreciably in the middle of the interval between ambient temperature and Vicat temperature will be preferred.
Dans une variante de réalisation, l'opération de forgeage de la cavité se fait sur une carte dont une ébauche de cavité, moins profonde que la cavité définitive à réaliser, a déjà été formée par des moyens classiques (superposition de feuilles prédécoupées par matriçage à froid ou moulage par injection). In an alternative embodiment, the forging operation of the cavity is done on a card, a cavity blank, less deep than the final cavity to be produced, has already been formed by conventional means (superimposition of sheets precut by die-forging cold or injection molding).
Sur la figure 3, représentant la carte pendant l'opération de forgeage, les petites flèches sous le marteau 24 représentent les lignes de force des contraintes qui se développent dans la carte et qui aboutissent à un durcissement très avantageux des bords de la cavité 12. In FIG. 3, representing the card during the forging operation, the small arrows under the hammer 24 represent the lines of force of the stresses which develop in the card and which result in very advantageous hardening of the edges of the cavity 12.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR8717901A FR2624999B1 (en) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | METHOD FOR MANUFACTURING CHIP CARDS |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR8717901A FR2624999B1 (en) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | METHOD FOR MANUFACTURING CHIP CARDS |
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ID=9358143
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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