FR2751452A1 - METHOD OF MANUFACTURING A CONTACTLESS CHIP CARD AS WELL AS A CHIP CARD OBTAINED - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'une carte à puce sans contact caractérisé en ce qu'on aligne une ou plusieurs puces nues dans les cavités et on réalise les liaisons électriques entre les surfaces de branchement des puces et les branchements des bobines par la technique Flip-Chip.Method of manufacturing a contactless smart card, characterized in that one or more bare chips are aligned in the cavities and the electrical connections are made between the connection surfaces of the chips and the connections of the coils by the Flip-Chip technique .
Description
Domaine technique L'invention concerne un procédé de fabrication d'uneTechnical Field The invention relates to a method for manufacturing a
carte à puce sans contact, selon lequel on fabrique un contactless smart card, according to which a
corps de carte, plat, isolant électrique muni d'une ou plu- card body, flat, electrical insulator with one or more
sieurs cavités dans la face du corps de carte, et on place au moins une bobine conductrice électrique sur la surface de la cavities in the face of the card body, and at least one electrically conductive coil is placed on the surface of the
face du corps de carte munie au moins d'une cavité, une par- face of the card body provided with at least one cavity, a part
tie au moins d'une bobine étant appliquée à la fois sur la surface à l'extérieur des cavités ainsi qu'à la surface, à tie of at least one coil being applied both to the surface outside the cavities as well as to the surface,
l'intérieur des cavités.inside the cavities.
L'invention concerne également une carte à puce The invention also relates to a smart card.
ainsi obtenue.thus obtained.
De nos jours, les cartes à puce s'utilisent en Nowadays, smart cards are used in
nombre très important dans tous les domaines de la vie publi- very large number in all areas of public life
que et privée. Leur capacité peut encore être augmentée par l'utilisation des circuits intégrés actuels. En réalisant des fonctions spécifiques à l'application dans la puce, on peut étendre le domaine d'application des cartes à puce au-delà de that and private. Their capacity can be further increased by the use of current integrated circuits. By performing application-specific functions in the chip, one can extend the field of application of smart cards beyond
l'identification et de la télécommunication aux domaines sui- identification and telecommunications in the following areas
vants: Dans le domaine de la santé, sous forme de carte de sécurité sociale, de carte de données du patient et de carte de secours. Dans le domaine de la communication, on peut utiliser les cartes à puce pour les contrôles d'accès à vants: In the health sector, in the form of a social security card, a patient data card and an emergency card. In the field of communication, smart cards can be used for access control to
des réseaux de communication et pour comptabiliser des servi- communication networks and to account for services
ces ainsi que pour le codage et pour la protection de don- these as well as for coding and for data protection
nées. Dans le domaine bancaire, les cartes à puce conviennent très bien comme carte chèque, comme carte de crédit/débit, comme bourse de monnaie électronique et pour la saisie de taxe routière dans la circulation de proximité et sur des routes à péage. En outre, les cartes à puce conviennent pour born. In the banking sector, smart cards are very suitable as a check card, as a credit / debit card, as an electronic money exchange and for entering road tax in local traffic and on toll roads. In addition, smart cards are suitable for
le contrôle d'accès d'identification par exemple pour la té- identification access control for example for the
lévision payante, pour les services de temps libre et pour paid editing, for free time services and for
les contrôles de fabrication.manufacturing controls.
Pour les cartes à puce, on utilise actuellement des mémoires en circuit intégré (IC) et des micro- For chip cards, integrated circuit (IC) memories and micro-
contrôleurs. De plus, on utilise des chrypto-contrôleur dans lesquels est implanté un algorithme ou une clé de codage pour les cartes à puce. L'échange des données est réalisé par des controllers. In addition, crypto-controllers are used in which an algorithm or a coding key for smart cards is installed. Data exchange is carried out by
surfaces de contact avec un appareil de lecture ou sans con- contact surfaces with a reading device or without
tact par transmission capacitive ou inductive. La capacité tact by capacitive or inductive transmission. The capacity
des systèmes de carte à puce actuels se traduit par une com- of current smart card systems results in a com-
plexité toujours croissante et nécessite une intégration de plus en plus poussée. Si initialement il ne s'agissait que de ever increasing flexibility and requires more and more integration. If initially it was only about
mémoires avec des périphéries réduites au minimum, le déve- memories with peripheries reduced to a minimum, the development
loppement va vers des systèmes complexes nécessitant un mi- development is moving towards complex systems requiring a mid
cro-contrôleur avec des fonctions les plus différentes et des cro-controller with the most different functions and
bobines pour la communication sans contact. coils for contactless communication.
Etat de la technique Dans les cartes à puce sans contact, connues, le corps de la carte intègre une ou plusieurs bobines reliées à la puce. La transmission de l'énergie et des données se fait STATE OF THE ART In known contactless smart cards, the body of the card incorporates one or more coils connected to the chip. Energy and data are transmitted
par un couplage capacitif ou inductif. Pour réaliser ces car- by capacitive or inductive coupling. To achieve these
tes à puce on utilise ainsi la technique dite " Inlet " (marqueterie). Pour cela la bobine et la puce sont fixées sur un support en matière plastique. Le support est alors intégré dans la carte à puce proprement dite. Cela peut se faire par enrobage par injection ou laminage du support. Le support fait partie intégrante de la carte à puce après le montage de your chip we use the technique called "Inlet" (marquetry). For this, the coil and the chip are fixed on a plastic support. The support is then integrated into the smart card itself. This can be done by injection coating or laminating the support. The support is an integral part of the smart card after mounting of
la carte.the map.
Comme support on utilise de manière connue, des As the support used in a known manner,
feuilles de support sur lesquelles on réalise une bobine en- support sheets on which a coil is made
roulée, gravée ou imprimée. Dans le cas de la bobine enrou- rolled, engraved or printed. In the case of the coil wound
lée, il faut enrouler un fil à dos vernis sur une bobine et l'appliquer manuellement sur la feuille de support puis la relier à la puce. Les inconvénients sont avant tout, la mise en place difficile de la bobine sur la carte à puce et des You have to wind a varnished back wire on a spool and apply it manually to the support sheet, then connect it to the chip. The disadvantages are above all, the difficult installation of the coil on the smart card and
liaisons des fils épais de la bobine avec la puce. connections of the thick wires of the coil with the chip.
Contrairement à cela, les bobines gravées et im- primées sur la feuille de support ont l'avantage que les che- Unlike this, the coils engraved and printed on the support sheet have the advantage that the
mins conducteurs fassent partie intégrante de la feuille de support. La puce est alors reliée à la bobine par des fils de35 liaison ou selon la technique " Flip-Chip ". Puis, on intègre la feuille de support munie de la bobine et de la puce dans le corps de la carte. Les inconvénients de cette solution mins conductors are an integral part of the carrier sheet. The chip is then connected to the coil by connecting wires or according to the "Flip-Chip" technique. Then, the support sheet with the coil and the chip is integrated into the body of the card. The disadvantages of this solution
sont les coûts de fabrication élevés de la bobine et les dif- are the high manufacturing costs of the coil and the diff-
ficultés rencontrées au laminage de l'ensemble du corps de la carte. De plus, le laminage est gênant pour la fiabilité difficulties encountered in laminating the entire card body. In addition, rolling is a hindrance to reliability
thermique et mécanique, c'est-à-dire pour la fiabilité glo- thermal and mechanical, i.e. for overall reliability
bale de la carte à puce. Notamment, les températures appli- chip card bale. In particular, the temperatures applied
quées à l'enrobage par injection se répercutent de manière gênante sur le fonctionnement de la puce semi-conductrice that the injection coating has an annoying effect on the operation of the semiconductor chip
coûteuse. A cela, s'ajoutent les défauts d'enrobage par in- expensive. To this are added the coating defects by in-
jection, c'est-à-dire les défauts de la partie en matière plastique, relativement peu coûteuse de la carte font mettre jection, that is to say the defects of the relatively inexpensive plastic part of the card make
au rebut la puce semi-conductrice, coûteuse. discard the expensive semiconductor chip.
Selon le document DE 44 41 122, on connaît par According to document DE 44 41 122, we know by
exemple un procédé de fabrication de carte à puce sans con- example a process for manufacturing a smart card without
tact selon lequel on plaque du cuivre électrolytique sous la forme d'une feuille d'une épaisseur d'environ 50 Mm et on réalise dans ce cuivre, un enroulement d'antenne avec des fils de branchement par photogravure. De plus, la matière de la feuille est munie dans une opération de matriçage, d'une tact according to which electrolytic copper is plated in the form of a sheet with a thickness of about 50 mm and an antenna winding is made in this copper with connection wires by photogravure. In addition, the sheet material is provided in a stamping operation with a
zone de réception de Chip, en creux, avec une zone de bran- Chip reception area, recessed, with a branch area
chement, adjacente, étagée. Le Chip est alors mastiqué dans cette zone de réception et ces surfaces de contact avec les fils de liaison sont reliées aux surfaces de branchement de frankly, adjacent, storied. The chip is then chewed in this reception area and these contact surfaces with the connecting wires are connected to the connection surfaces of
l'enroulement d'antenne. Puis, on colle la feuille ainsi gar- the antenna winding. Then we glue the sheet so
nie, des deux côtés à l'exception de la zone de réception de la puce entre deux couches de matière plastique de même épaisseur qui sont réalisées avec des cavités symétriques en forme de coquille dans la zone de réception de la puce. Ce nie, on both sides with the exception of the area for receiving the chip between two layers of plastic material of the same thickness which are produced with symmetrical shell-shaped cavities in the area for receiving the chip. This
procédé nécessite toutefois une opération de matriçage sup- process, however, requires an additional mastering operation
plémentaire pour la zone de réception de la puce ainsi qu'une additional for the chip reception area as well as a
opération de laminage et de placage coûteuse. costly laminating and plating operation.
Selon le document EP 0682231 A2, on connaît un support de données à circuit intégré avec une bobine plate intégrée par un procédé d'impression à chaud dans le corps de base de la carte et dans une cavité située du côté de la carte. La cavité est un module fabriqué, ayant au moins un circuit intégré et au moins deux éléments de contact, et ces According to document EP 0682231 A2, an integrated circuit data carrier is known with a flat coil integrated by a hot printing process in the base body of the card and in a cavity located on the side of the card. The cavity is a manufactured module, having at least one integrated circuit and at least two contact elements, and these
éléments de contact sont reliés électriquement à la bobine. contact elements are electrically connected to the coil.
Cette carte de données nécessite pour sa fabrication trop This data card requires for its manufacture too
d'étapes de fabrication dans la mesure o le module à inté- manufacturing stages insofar as the module has integrated
grer dans le corps de la carte et qui contient le circuit in- manage in the body of the card and which contains the circuit
tégré, se fabrique également au préalable en plusieurs éta- tégré, is also manufactured beforehand in several stages
pes. Exposé de l'invention Partant de l'état de la technique exposé cidessus, la présente invention a pour but de créer une carte à puce sans contact et un procédé de fabrication d'une telle carte à puce permettant de fabriquer cette carte à puce de pes. Disclosure of the invention Starting from the state of the art described above, the present invention aims to create a contactless smart card and a method of manufacturing such a smart card making it possible to manufacture this smart card.
manière simple et peu coûteuse, et de façon que la carte pré- simple and inexpensive way, and so that the card pre-
sente de bonnes caractéristiques de résistance mécanique et has good mechanical strength characteristics and
de fiabilité.reliability.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on aligne une ou To this end, the invention relates to a method of the type defined above, characterized in that one or
plusieurs puces nues dans les cavités et on réalise les liai- several naked chips in the cavities and we realize the links
sons électriques entre les surfaces de branchement des puces electrical sounds between chip connection surfaces
et les branchements des bobines par la technique Flip-Chip. and the coil connections by the Flip-Chip technique.
Suivant d'autres caractéristiques avantageuses: * on fabrique le corps de carte à une ou plusieurs cavités au cours d'une seule opération, e on fabrique le corps de carte à une ou plusieurs cavités par injection, * on fabrique le corps de carte à une ou plusieurs cavités en According to other advantageous characteristics: * the card body is manufactured with one or more cavities in a single operation, e the card body is manufactured with one or more cavities by injection, * the card body is manufactured by one or more cavities in
réalisant la surface dans une cavité avec une forme de sur- realizing the surface in a cavity with a form of sur-
face prédéterminée, * pour fabriquer une forme de surface déterminée, dans les cavités, on réalise un ou plusieurs bossages d'écartement, predetermined face, * to produce a specific surface shape, in the cavities, one or more spacing bosses are produced,
* pour fabriquer une surface de forme déterminée dans les ca- * to produce a surface of determined shape in the boxes
vités, on réalise un ou plusieurs bossages de contact, * sur le côté de la carte munie des cavités, on applique une étiquette, * on fabrique le corps de carte avec une ou plusieurs cavités et on réalise la forme de la surface prédéterminée dans les cavités au cours d'une seule opération, vities, one or more contact bosses are made, * on the side of the card provided with the cavities, a label is applied, * the card body is made with one or more cavities and the shape of the predetermined surface is produced in the cavities in a single operation,
* comme matière pour le corps de carte, on utilise une ma- * as material for the card body, we use a ma-
tière thermoplastique, * les bobines sont appliquées à la surface du corps de carte au cours d'une seule opération, * les bobines sont imprimées par un matriçage à chaud sur le corps de carte, * en même temps que l'on applique une ou plusieurs bobines sur la surface du corps de carte du côté des cavités, on forme des b ossages de contact dans la matière plastique des cavités et on munit avec les bobines d'une couche de métallisation, * en même temps qu'on applique une ou plusieurs bobines à la thermoplastic, * the coils are applied to the surface of the card body in a single operation, * the coils are printed by hot stamping on the card body, * at the same time as one or several coils on the surface of the card body on the side of the cavities, contact bones are formed in the plastic material of the cavities and the metallization layer is provided with the coils, * at the same time as one or multiple coils at the
surface du côté des cavités du corps de carte, dans les ca- surface of the side of the card body cavities, in the
vités, on munit les bossages de contact existants avec des bobines et une couche de métallisation, * avant d'aligner et de mettre en contact la puce, on réalise des bossages de branchement comme branchement de bobines sur les pièces de bobines qui sont imprimées sur les zones de surface supérieure dans les cavités, vities, the existing contact bosses are provided with coils and a metallization layer, * before aligning and bringing the chip into contact, connection bosses are made as connection of coils on the parts of coils which are printed on the upper surface areas in the cavities,
* la mise en contact de la puce se fait par une soudure Flip- * the chip is brought into contact by a Flip- solder
Chip ou par un collage Flip-Chip avec une colle isotrope ou par collage Flip-Chip avec une colle anisotrope, * les cavités dans lesquelles on place les puces mises en contact électrique avec les bobines sont remplies d'une Chip or by Flip-Chip bonding with isotropic glue or by Flip-Chip bonding with anisotropic glue, * the cavities in which the chips placed in electrical contact with the coils are filled
masse coulée telle qu'une matière plastique ou une résine. poured mass such as plastic or resin.
* on réalise des bossages d'écartement dans les cavités, ces bossages assurant une distance minimale entre la puce et la surface supérieure du fond de la cavité, * des bossages de contact sont réalisés dans les cavités, ces bossages assurant une distance minimale entre la puce et la surface supérieure du fond de la cavité, * spacing bosses are made in the cavities, these bosses ensuring a minimum distance between the chip and the upper surface of the bottom of the cavity, * contact bosses are made in the cavities, these bosses ensuring a minimum distance between the chip and the upper surface of the bottom of the cavity,
* la profondeur des cavités est telle que les puces en con- * the depth of the cavities is such that the chips in
tact ne débordent pas des cavités, tact do not overflow cavities,
* les cavités sont remplies d'une masse coulée. * the cavities are filled with a poured mass.
* les cavités sont remplies d'une masse de coulée pour empri- * the cavities are filled with a casting mass to imprint
sonner la puce de manière hermétique, * les cavités sont remplies d'une masse de coulée telle que sound the chip hermetically, * the cavities are filled with a casting mass such that
la surface du corps de carte, du côté de la cavité ne pré- the surface of the card body, on the side of the cavity does not
sente ni bossages ni de creux, * la matière dans laquelle est réalisé le corps de carte, est une matière thermoplastique comme par exemple PVC, ABC ou polycarbonate, * la forme d'une cavité est adaptée à la forme du chip qui s'y trouve de façon telle que les volumes des cavités sont feels neither bosses nor hollows, * the material in which the card body is made, is a thermoplastic material such as PVC, ABC or polycarbonate, * the shape of a cavity is adapted to the shape of the chip which is there finds in such a way that the volumes of the cavities are
aussi réduits que possible.as small as possible.
L'invention concerne également une carte caracté- The invention also relates to a character card.
risée en ce qu'une ou plusieurs puces nues qui présentent des branchements de puce sont placées dans les cavités et les surfaces de branchement des chips sont mises en contact par in that one or more bare chips which have chip connections are placed in the cavities and the chip connection surfaces are brought into contact by
les branchements des bobines par technique Flip-Chip. coil connections by Flip-Chip technique.
Selon le procédé de l'invention, on réalise tout According to the process of the invention, everything is carried out
d'abord un corps de carte isolant électrique avec une ou plu- first an electrically insulating card body with one or more
sieurs cavités sur le côté du corps de carte. Puis directe- several cavities on the side of the card body. Then direct-
ment sur la surface de la face de la carte munie d'une lying on the surface of the face of the card provided with a
cavité, on applique au moins une bobine. cavity, at least one coil is applied.
Le montage de puce sans boîtier sera appelé mon- The chip mounting without housing will be called my-
tage de puce nue, car la puce nue ou sans boîtier est placée tage of bare chip, because the bare chip or without housing is placed
dans la cavité du corps de carte.in the cavity of the card body.
Cela présente l'avantage que la hauteur plus ré- This has the advantage that the higher height
duite de la puce sans boîtier par rapport à la hauteur d'une puce avec boîtier ou même de module à puce, comportant en plus de la puce, d'autres composants fonctionnels, permet de choisir la profondeur de la cavité pour que d'une part la puce sans boîtier et mise en contact, ne dépasse pas de la cavité et qu'en second lieu, l'épaisseur en coupe de la carte au niveau d'une cavité soit suffisante pour avoir une bonne solidité mécanique. Ainsi, l'invention permet de réaliser une carte à puce ayant une épaisseur de couche minimale tout en offrant une bonne résistance mécanique par une fabrication pick of the chip without housing relative to the height of a chip with housing or even of chip module, comprising in addition to the chip, other functional components, allows to choose the depth of the cavity so that a apart from the chip without housing and brought into contact, does not protrude from the cavity and, secondly, the thickness in section of the card at the level of a cavity is sufficient to have good mechanical strength. Thus, the invention makes it possible to produce a smart card having a minimum layer thickness while offering good mechanical strength by manufacturing
peu coûteuse.inexpensive.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la According to one embodiment of the invention, the
fabrication du corps de la carte avec une ou plusieurs cavi- manufacture of the card body with one or more cavi-
tés se fait au cours d'une seule opération. De manière avan- This is done in one operation. In advance
tageuse, cela se fait par injection et le corps de carte est alors réalisé en une seule pièce. On utilise à cet effet de préférence des matières thermoplastiques comme par exemple tagger, this is done by injection and the card body is then made in one piece. Thermoplastics such as, for example, are preferably used for this purpose.
PVC, ABS (Acrylnitrile, Butadiène, Styrène) ou un polycarbo- PVC, ABS (Acrylnitrile, Butadiene, Styrene) or a polycarbo-
nate. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, la surface, notamment la surface du fond dans les cavités présente une forme prédéterminée. De préférence, on réalise dans les cavités, des bossages de contact ou des bossages d'écartement. Il est en outre avantageux de réaliser la forme de la cavité et la forme de la surface de la cavité de manière particulièrement adaptée pour le procédé de mise en contact " Flip-Chip ", ainsi utilisé. Ce procédé offre l'avantage de ne laisser que le volume des cavités absolument nécessaire du corps de base de la carte ce qui affaiblit très peu le corps de la carte et permet une très grande résistance nate. According to another embodiment of the invention, the surface, in particular the bottom surface in the cavities has a predetermined shape. Preferably, contact cavities or spacing bosses are produced in the cavities. It is also advantageous to produce the shape of the cavity and the shape of the surface of the cavity in a particularly suitable manner for the "Flip-Chip" contacting method thus used. This process offers the advantage of leaving only the volume of the absolutely necessary cavities of the base body of the card, which weakens the body of the card very little and allows very high resistance.
mécanique pour la carte.mechanical for the card.
Selon l'invention, les bobines sont appliquées à la surface de la face de la carte munie d'au moins une cavité et cela à la fois sur les zones de surface à l'extérieur des cavités et sur les zones de surface à l'intérieur d'au moins l'une des cavités. Cela se fait de préférence au cours d'une seule opération et par exemple on imprime les bobines selon un procédé d'impression à chaud en appliquant la pression à la température sur les zones de surface et en particulier sur According to the invention, the coils are applied to the surface of the face of the card provided with at least one cavity and this both on the surface areas outside the cavities and on the surface areas at the interior of at least one of the cavities. This is preferably done in a single operation and for example the coils are printed according to a hot printing process by applying pressure at temperature on the surface areas and in particular on
les zones de surface à l'intérieur d'au moins une cavité. surface areas inside at least one cavity.
Pour cela, il est particulièrement avantageux d'utiliser un poinçon de matriçage, chauffé, tel qu'un cliché For this, it is particularly advantageous to use a stamping punch, heated, such as a plate
en acier portant le modèle des chemins de la bobine. Ce poin- steel bearing the model of the coil paths. This poin-
çon permet alors de matricer les chemins conducteurs de la bobine dans la feuille conductrice par exemple une feuille en cuivre selon le modèle et les appliquer en même temps à la çon then allows to stamp the conductive paths of the coil in the conductive sheet for example a copper sheet according to the model and apply them at the same time to the
surface de la face du corps de carte muni des cavités. surface of the face of the card body provided with the cavities.
L'accrochage des chemins conducteurs sur la surface du corps The attachment of conductive paths on the surface of the body
de la carte se fait selon un exemple de réalisation préféren- of the card is done according to a preferred embodiment
tiel de l'invention, avec une couche de colle sur la face in- tiel of the invention, with a layer of adhesive on the inner side
férieure de la feuille conductrice, la colle étant choisie of the conductive sheet, the glue being chosen
avantageusement en fonction de la température et de la pres- advantageously depending on the temperature and the pressure
sion au cours de l'opération de matriçage. during the stamping operation.
Selon l'exemple de réalisation préférentiel de l'invention, à la fois la fabrication du corps de carte faite de préférence par injection d'une matière thermoplastique que par l'application d'au moins une bobine à la surface du corps de la carte y compris la réalisation des cavités ou des cou- pes se font au cours d'une seule opération. Ce minimum According to the preferred embodiment of the invention, both the manufacture of the card body preferably made by injection of a thermoplastic material than by the application of at least one coil to the surface of the card body including the creation of cavities or cuts are done in a single operation. This minimum
d'étape de fabrication permet une fabrication particulière- of manufacturing stage allows a particular manufacturing-
ment peu coûteuse et ainsi une production de grande série. A cela s'ajoute l'avantage d'une très grande charge mécanique et thermique car d'abord la carte est formée du corps de carte et le corps muni des chemins conducteurs en forme de inexpensive and thus mass production. Added to this is the advantage of a very high mechanical and thermal load since first the card is formed from the card body and the body provided with conductive paths in the form of
bobine se compose de très peu de couches au minimum deux cou- coil consists of very few layers minimum two layers
ches: corps de carte en une seule pièce, (couches formées par les chemins conducteurs) et en second lieu les chemins conducteurs sont appliqués directement sur le corps de carte ches: card body in one piece, (layers formed by conductive paths) and secondly conductive paths are applied directly to the card body
en une seule pièce, c'est-à-dire un corps de carte solide du point de vue mécanique et surtout thermique. La bobine fonc- in one piece, that is to say a card body solid from the mechanical point of view and especially thermal. The coil works
tionne comme une antenne pour la transmission sans contact de l'énergie et/ou des données avec l'extérieur. De manière préférentielle, la profondeur des ca- operates as an antenna for the contactless transmission of energy and / or data to the outside. Preferably, the depth of the ca-
vités est choisie pour que les puces nues, mises en contact avec les bobines matricées en particulier les branchements des bobines, ne débordent pas de la cavité. Dans un exemple de réalisation selon l'invention, les surfaces de branchement vités is chosen so that the bare chips, brought into contact with the stamped coils, in particular the coil connections, do not protrude from the cavity. In an exemplary embodiment according to the invention, the connection surfaces
des bobines (en anglais Pads) sont matricées ou réalisées si- coils (in English Pads) are stamped or produced if-
multanément à l'application des chemins conducteurs de la bo- bine pour le montage de la puce. Les surfaces de branchement simultaneously with the application of the conductive paths of the coil for mounting the chip. Connection surfaces
font ainsi partie intégrante des bobines matricées. L'invention s'utilise de manière très souple. thus form an integral part of the stamped coils. The invention is used in a very flexible manner.
Suivant le domaine d'application des cartes, du fait des géo- Depending on the area of application of the maps, due to the geo-
métries des surfaces de branchement différentes des puces, on réalise des surfaces de contact ou des géométries de surface de branchement modifiées pour les bobines. Cela se fait avec l'invention de manière simple et rapide et en outre suivant metries of the different connection surfaces of the chips, contact surfaces or modified connection surface geometries are produced for the coils. This is done with the invention in a simple and rapid manner and further according to
la disposition des surfaces de contact, on utilise la techni- the arrangement of the contact surfaces, we use the technique
que de mise en contact la plus appropriée des puces, c'est-à- than the most appropriate contacting of the chips, that is to say
dire le brasage Flip-Chip ou le collage Flip-Chip avec une say Flip-Chip soldering or Flip-Chip bonding with a
colle isotrope ou une colle Flip-Chip avec une colle aniso- isotropic glue or a Flip-Chip glue with an aniso- glue
trope. De plus, la puce peut également être reliée par le procédé d'impression par contact aux branchements des bobines selon la technique Flip-Chip. Dans le procédé d'impression par contact, les bossages de contact prévus sur les surfaces de branchement des chips sont imprimés à travers une couche de colle isolante électrique elle- même prévue en surface dans trope. In addition, the chip can also be connected by the contact printing process to the coil connections using the Flip-Chip technique. In the contact printing process, the contact bosses provided on the chip connection surfaces are printed through a layer of electrical insulating glue which is itself provided on the surface in
les surfaces de branchement de bobines dans les cavités, jus- the coil connection surfaces in the cavities, up to
qu'à ce qu'il y ait contact avec les surfaces de branchement that there is contact with the connection surfaces
des bobines et soudure avec celles-ci par action de la pres- coils and welding with them by action of the press-
sion et de la température et le cas échéant application d'ultrasons. La technique Flip-Chip présente en outre l'avantage d'un faible encombrement qui se traduit d'une part par une faible hauteur des puces nues, utilisées et ainsi de temperature and temperature and, if necessary, the application of ultrasound. The Flip-Chip technique also has the advantage of a small footprint which results on the one hand in a low height of the bare chips used and thus
la faible hauteur de la carte à puce et d'autre part d'un vo- the low height of the smart card and secondly of a vo-
lume de cavité réduit au minimum. Ces deux avantages font que la carte à puce est très peu atténuée par le volume minimum cavity lume minimized. These two advantages mean that the smart card is very little attenuated by the minimum volume
de la cavité et présente ainsi une très grande résistance mé- of the cavity and thus has a very high resistance to
canique. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, pour mettre en contact la puce, on utilise des bossages de contact. Ceux-ci sont formés selon l'exemple de canic. According to another exemplary embodiment of the invention, to contact the chip, contact bosses are used. These are trained according to the example of
réalisation en même temps que l'on applique les chemins con- realization at the same time as applying the paths con-
ducteurs des bobines par le poinçon de matriçage avec la ma- coils conductors by the punching punch with the ma-
tière plastique du corps de la carte et sont munis d'une plastic body of the card and have a
couche de métallisation pour les chemins conducteurs de bo- metallization layer for the conductive paths of bo-
bine, matrices. La couche de métallisation prévue sur l'un bine, matrices. The metallization layer provided on one
des bossages de contact sert de surface de branchement de bo- contact bosses serves as a connection surface for
bine. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on well. According to another embodiment of the invention, we
applique un bossage de contact sur cette surface de branche- apply a contact boss on this branch surface-
ment de bobine.reel ment.
Selon un autre exemple, les bossages de contact sont formés dès la réalisation du corps de base de la carte et des cavités, de préférence au cours d'une seule opération par exemple par injection du corps de carte. Selon un autre mode de réalisation, les bossages de contact sont préformés lors de la fabrication du corps de la carte et sont mis à la According to another example, the contact bosses are formed as soon as the base body of the card and the cavities are produced, preferably during a single operation, for example by injection of the card body. According to another embodiment, the contact bosses are preformed during the manufacture of the card body and are brought to the
forme définitive souhaitée lors du matriçage à chaud des che- final shape desired during hot stamping of the che-
mins conducteurs de la bobine.mins coil conductors.
Les bossages de contact ont l'avantage de permet- Contact bosses have the advantage of allowing
tre une distance minimale par rapport à la surface supérieure (fond) des cavités et ainsi une réduction significative du risque de destruction de la puce lors de l'alignement et de N% be a minimum distance from the upper surface (bottom) of the cavities and thus a significant reduction in the risk of destruction of the chip during alignment and by N%
la mise en contact. En outre, l'installation de mise en con- contacting. In addition, the setting-up facility
tact n'a pas à assurer ce contrôle d'écartement. tact does not have to perform this gap control.
Selon un autre mode de réalisation, à côté des bossages de contact prévus pour la mise en contact avec la puce, on a également des bossages d'écartement. Ils assurent une distance minimale entre la puce et la surface du fond de According to another embodiment, next to the contact bosses provided for contacting the chip, there are also spacing bosses. They ensure a minimum distance between the chip and the bottom surface of
la cavité et sont de préférence disposés pour que la puce re- the cavity and are preferably arranged so that the chip re-
pose de manière aussi stable et plane que possible sur les bossages de contact et les bossage d'écartement. En effet, les bossages de contact ne sont pas suffisants suivant la as stable and level as possible on the contact bosses and the spacer bosses. Indeed, the contact bosses are not sufficient depending on the
configuration des surfaces de branchement des puces pour ga- configuration of the connection surfaces of the chips for
rantir la stabilité d'appui nécessaire à la mise en contact guarantee the support stability necessary for contacting
Flip-Chip pour la puce. En outre, la distance minimale obte- Flip-Chip for the chip. In addition, the minimum distance obtained
nue par les bossages de contact ou d'écartement, nécessaire dans les modes de réalisation de l'invention pour lesquels naked by the contact or spacing bosses, necessary in the embodiments of the invention for which
pour augmenter l'accrochage, on prévoit une colle non- to increase the bonding, a non-glue is provided
conductrice entre la puce et la surface du fond, cette colle conductive between the chip and the bottom surface, this glue
étant mise en place par infiltration. being put in place by infiltration.
Selon un autre exemple de réalisation, les cavi- According to another exemplary embodiment, the cavi-
tés garnies d'une puce sont protégées contre des influences extérieures et la fiabilité de la carte est augmentée grâce à une masse coulée comme par exemple une matière plastique ou une résine. L'utilisation de puces nues pour les épaisseurs de carte permet que la puce mise en contact ne dépasse pas de la cavité qu'après remplissage de la cavité avec une masse coulée, chaque puce est emprisonnée de manière hermétique et la surface de la carte du côté de la cavité ne présente ni tees fitted with a chip are protected against external influences and the reliability of the card is increased thanks to a cast mass such as for example a plastic material or a resin. The use of bare chips for the thicknesses of the card allows the chip brought into contact not to protrude from the cavity until after filling the cavity with a poured mass, each chip is trapped hermetically and the surface of the card side of the cavity has neither
creux ni bossages.hollow or bosses.
Un autre exemple de réalisation prévoit l'étape selon laquelle, on applique une étiquette sur la face du corps de la carte non munie de la cavité. Cette étiquette peut par exemple être imprimée et/ou formée par matriçage dans la matière du corps de la carte et le cas échéant être Another exemplary embodiment provides for the step according to which a label is applied to the face of the body of the card not provided with the cavity. This label can for example be printed and / or formed by stamping in the material of the body of the card and if necessary be
teintée avec des couleurs différentes. tinted with different colors.
De manière préférentielle, l'étape d'application de l'étiquette se fait après que le corps de carte ait reçu Preferably, the step of applying the label is done after the card body has received
les cavités mais avant la mise en place des bobines. the cavities but before placing the coils.
L'application d'une étiquette avant la mise en contact de la puce, offre le grand avantage d'éviter toute charge thermique liée à la mise en place de l'étiquette, toute charge chimique et/ou toute charge mécanique, comme par exemple une pression, une flexion, une torsion. En principe, toutefois, l'étiquette peut se faire après le montage de la puce sur les surfaces de The application of a label before bringing the chip into contact offers the great advantage of avoiding any thermal load linked to the positioning of the label, any chemical load and / or any mechanical load, such as for example pressure, bending, twisting. In principle, however, the label can be done after mounting the chip on the surfaces of
branchement des bobines. Selon un autre exemple de réalisa- connection of the coils. According to another example of realization
tion, on forme la position géométrique des chemins conduc- tion, we form the geometrical position of the conduc-
teurs d'une bobine et on place les cavités pour qu'à la reels of a coil and the cavities are placed so that at the
surface de la carte du côté des cavités, en dehors des cavi- surface of the card on the side of the cavities, outside the cavities
tés et en dehors des chemins conducteurs des bobines, il sub- outside the conductive paths of the coils, it
siste suffisamment de place pour recevoir une étiquette. enough space to receive a label.
Suivant une réalisation particulièrement avanta- According to a particularly advantageous realization
geuse de l'invention, le corps de carte est muni d'une éti- geuse of the invention, the card body is provided with a label
quette pendant l'injection ce qui donne un corps de carte en une seule pièce avec l'étiquette intégrée. Cela représente d'une part l'économie d'au moins une étape supplémentaire quette during the injection which gives a card body in one piece with the integrated label. This represents on the one hand the saving of at least one additional step
pour l'étiquetage et se traduit par une opération particuliè- for labeling and results in a particular operation
rement peu coûteuse.very inexpensive.
D'autres avantages du procédé de l'invention et Other advantages of the process of the invention and
de la carte à puce selon l'invention apparaîtront ci-après. of the smart card according to the invention will appear below.
L'invention permet avec très peu d'étapes, de fa- The invention allows, with very few steps,
briquer un corps de carte ayant au moins une cavité notamment par injection du corps de la carte en matière thermoplastique et métallisation structurée appliquée sur la face de la carte du côté des cavités. Cela permet une fabrication simple et peu coûteuse de carte en très grande série. En outre, les cartes à puce selon l'invention se caractérisent par une très briquing a card body having at least one cavity, in particular by injecting the card body of thermoplastic material and structured metallization applied to the face of the card on the side of the cavities. This allows simple and inexpensive card manufacturing in very large series. In addition, the smart cards according to the invention are characterized by a very
grande résistance mécanique et une très grande fiabilité. Ce- high mechanical resistance and very high reliability. This-
la résulte du nombre réduit de couches composant la carte à puce et de l'application directe de la bobine sur le corps de carte en une seule pièce. Les problèmes de compatibilité de matière ne se posent pas pour la carte à puce selon the result of the reduced number of layers making up the smart card and the direct application of the coil to the card body in one piece. Material compatibility problems do not arise for the smart card according to
l'invention. En outre, on économise ainsi un support intermé- the invention. In addition, an intermediate support is thus saved.
diaire pour la bobine.diary for the coil.
D'autres avantages découlent de l'utilisation de la technique Flip-Chip pour la mise en contact de la puce: Other advantages stem from the use of the Flip-Chip technique for bringing the chip into contact:
d'une part le procédé est simple d'autre part on peut utili- on the one hand the process is simple on the other hand one can use
ser des puces nues et ainsi le volume des cavités est réduit au minimum; l'épaisseur des cartes à puce est faible bien qu'elle offre une très grande résistance mécanique et une serve bare chips and thus the volume of the cavities is reduced to a minimum; the thickness of the smart cards is low although it offers very high mechanical resistance and a
très grande fiabilité. Dans le cas de la mise en contact se- very high reliability. In the case of contacting
lon la technique Flip-Chip, il n'est pas nécessaire de pré- according to the Flip-Chip technique, it is not necessary to pre-
voir une métallisation permettant la liaison des fils. Un autre avantage est que la puce coûteuse et sensible n'est intégrée dans le corps de la carte qu'au cours d'une étape très ultérieure elle-même suivie éventuellement see a metallization allowing the bonding of the wires. Another advantage is that the costly and sensitive chip is integrated into the body of the card only during a very later stage, itself possibly followed
que de quelques étapes de procédé, créant des charges gênan- than a few process steps, creating awkward charges
tes sur le plan thermique, chimique et physique beaucoup plus réduites. En particulier les puces ne sont pas exposées aux contraintes thermiques de l'injection dans le cas de l'invention. Cela garantit finalement moins de rebut et une plus grande fiabilité et une plus grande durée de vie des much less thermally, chemically and physically. In particular, the chips are not exposed to the thermal stresses of the injection in the case of the invention. This ultimately guarantees less waste and greater reliability and longer service life.
cartes ainsi fabriquées.cards thus produced.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation re- The present invention will be described below in more detail with the aid of exemplary embodiments.
présentés schématiquement dans les dessins annexés dans les-20 quels: - la figure 1 est une vue de dessus d'une carte à puce (surface du côté de la cavité) munie d'une bobine à dix spires et d'une puce logée dans une cavité, - la figure 2 montre une carte à puce selon la figure 1 en vue de côté (coupe parallèle au grand côté de la carte à travers la cavité; coupe A-B), - la figure 3 est un détail agrandi de la cavité avec la puce en contact selon la figure 2, - la figure 4 montre un détail agrandi de la vue en coupe transversale de la cavité avec la puce en contact, le plan de coupe étant perpendiculaire au plan de coupe de la shown schematically in the appended drawings in which: - Figure 1 is a top view of a smart card (surface on the side of the cavity) provided with a coil with ten turns and a chip housed in a cavity, - Figure 2 shows a smart card according to Figure 1 in side view (section parallel to the long side of the card through the cavity; section AB), - Figure 3 is an enlarged detail of the cavity with the chip in contact according to FIG. 2, FIG. 4 shows an enlarged detail of the cross-sectional view of the cavity with the chip in contact, the cutting plane being perpendicular to the cutting plane of the
figure 3 et à la surface du corps de carte du côté de la ca- Figure 3 and on the surface of the card body on the side of the
vité. Selon un exemple de réalisation, la carte à puce 1 comprend précisément une seule cavité 3 dans laquelle est alignée une puce carrée 4 mise en contact avec les chemins conducteurs de la bobine 2. La forme et les dimensions de la cavité ont été adaptées à la forme de la puce. La figure 2 montre que la profondeur de la cavité est suffisante pour que la puce mise en contact soit complètement à l'intérieur de la cavité, c'est-à-dire qu'en particulier qu'elle ne dépasse pas de la surface supérieure 7 de la carte. La figure 3 montre la zone de la cavité de la carte à puce selon une vue en coupe à échelle agrandie; le plan de coupe est perpendiculaire aux quickly. According to an exemplary embodiment, the smart card 1 precisely comprises a single cavity 3 in which is aligned a square chip 4 brought into contact with the conductive paths of the coil 2. The shape and dimensions of the cavity have been adapted to the shape of the chip. FIG. 2 shows that the depth of the cavity is sufficient for the chip brought into contact to be completely inside the cavity, that is to say in particular that it does not protrude from the upper surface 7 of the card. FIG. 3 shows the zone of the cavity of the smart card according to a section view on an enlarged scale; the cutting plane is perpendicular to the
chemins conducteurs (les chemins conducteurs sont dans la di- conductive paths (the conductive paths are in the di-
rection du vecteur normal à la surface de coupe). Il apparaît ainsi clairement que les bossages de contact 5 sont formés dans la matière du corps de carte 1, la matière 6 utilisée pour réaliser le contact proprement dit, ainsi qu'une colle normal vector to the cutting surface). It thus clearly appears that the contact bosses 5 are formed in the material of the card body 1, the material 6 used to make the actual contact, as well as an adhesive.
ou une soudure et les chemins conducteurs de la bobine 2 ap- or a solder and the conductive paths of the coil 2 ap-
paraissent en coupe transversale.appear in cross section.
La figure 4 montre une coupe transversale de la Figure 4 shows a cross section of the
cavité avec la bobine matricée, le plan de coupe étant ortho- cavity with the stamped coil, the cutting plane being ortho-
gonal au plan de coupe de la figure 3 et à la surface supé- gonal at the section plane of FIG. 3 and at the upper surface
rieure de la carte du côté des cavités, en passant par le map of the side of the cavities, passing through the
bossage de contact 5. La figure 4 montre que le chemin con- contact boss 5. Figure 4 shows that the path
ducteur 9, de la bobine est imprimé sans interruption sur la surface de la carte en dehors de la cavité 9a sur les plans inclinés latéraux de la cavité 9b ainsi que la surface du fond de la cavité 9c. A l'emplacement du bossage de contact , le chemin conducteur 9 de la bobine passe sur lebossage de contact 5 et nécessite ainsi la métallisation du bossage conductor 9, the coil is continuously printed on the surface of the card outside the cavity 9a on the lateral inclined planes of the cavity 9b as well as the bottom surface of the cavity 9c. At the location of the contact boss, the conductive path 9 of the coil passes over the contact boss 5 and thus requires metallization of the boss
de contact 5.contact 5.
Dans un exemple de réalisation du procédé de fa- In an exemplary embodiment of the method of fa-
brication d'une carte à puce sans contact selon l'invention, au cours d'une première étape on fabrique une carte avec une seule cavité par injection de polycarbonate. La face arrière connection of a contactless smart card according to the invention, during a first step, a card is manufactured with a single cavity by polycarbonate injection. The back side
de la carte, c'est-à-dire la face qui ne comporte pas de ca- of the card, i.e. the side which does not have a
vités (pas de bossages) peut recevoir l'impression d'une éti- vities (no bosses) can receive the impression of a label
quette. Selon une autre étape de la fabrication de la carte, sur la feuille d'impression à chaud qui se compose d'une couche de cuivre sur une feuille de support, les che- mins conducteurs de la bobine sont réalisés selon un modèle prédéterminé à la surface de la face supérieure du corps de carte comportant les cavités (surface du côté des cavités) de la carte en particulier dans la cavité (technique MID: réalisation de chemins conducteurs sur un substrat quette. According to another step in the manufacture of the card, on the hot printing sheet which consists of a layer of copper on a support sheet, the conductor paths of the reel are produced according to a predetermined pattern to the surface of the upper face of the card body comprising the cavities (surface on the side of the cavities) of the card in particular in the cavity (MID technique: production of conductive paths on a substrate
structuré, tridimensionnel; MID: Molded Interconnect De- structured, three-dimensional; MID: Molded Interconnect De-
vice). Les températures et des temps de compression caracté- vice). Characteristic temperatures and compression times
ristiques sont de 130 C jusqu'à 150 C pour quelques secondes. Sur les surfaces de contact ou de branchement des chemins conducteurs de bobine, ainsi matricées, dans la cavité de la carte, on distribue une colle conductrice, isotrope. A l'extérieur des surfaces de contact, au moins sur une partie de la surface, dans la cavité on distribue une autre colle non conductrice électrique pour bloquer la puce. Puis, on place la puce dans la cavité on l'aligne et on branche les ristics are from 130 C up to 150 C for a few seconds. On the contact or connection surfaces of the conductive coil paths, thus stamped, in the cavity of the card, a conductive, isotropic adhesive is distributed. On the outside of the contact surfaces, at least over part of the surface, in the cavity, another electrical non-conductive adhesive is dispensed to block the chip. Then, we place the chip in the cavity, align it and connect the
liaisons. Pour être protégé contre les influences extérieu- connections. To be protected against external influences
res, la cavité avec la puce reliée est remplie d'une masse coulée (Glob Top). Le cas échéant, on prévoit également une autre couche telle qu'une couche d'étanchéité sur la cavité remplie et formant pratiquement un couvercle. Cette technique res, the cavity with the connected chip is filled with a poured mass (Glob Top). If necessary, another layer is also provided, such as a sealing layer on the filled cavity and practically forming a cover. This technique
à plusieurs couches offre l'avantage que le choix des matiè- with several layers offers the advantage that the choice of materials
res coulées appropriées permet de mieux obtenir des proprié- appropriate casting results in better obtaining properties
tés souhaitées et de pouvoir mieux les régler. tees and to be able to adjust them better.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR (1) | FR2751452B1 (en) |
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EP0710919A2 (en) * | 1994-10-21 | 1996-05-08 | Giesecke & Devrient GmbH | Contactless module |
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