FR2769108A1 - Etiquette souple intelligente et procede de fabrication - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une étiquette (1, 2) d'échange de données comprenant un support (10, 20) souple comportant un circuit (13, 23) intégré apte à transmettre des signaux électroniques de données d'identification et au moins une interface (16, 26) de transmission de signaux implantée selon la surface de l'étiquette, l'interface étant reliée au circuit intégré par des connexions, l'étiquette étant caractérisée en ce que le support (10, 20) est composé de film (12, 22) mince, un microcircuit (13, 23) intégré étant fixé sur un film-support mince, le microcircuit et les connexions étant inclus dans un dépôt (14, 24) de matériau polymérisé rigidifiant localement l'étiquette. L'invention concerne également un procédé de fabrication de l'étiquette.

Description

ETIQUETTE SOUPLE INTELLIGENTE
ET PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne le domaine des supports d'enregistrement de données numériques d'identification comportant des pistes conductrices, des circuits imprimés et des circuits électroniques semiconducteur, en particulier les supports de type cartes à mémoire comportant une puce de circuit intégré communément dénommés cartes à puce. La présente demande traite également de détails de structure tels que le montage de circuits dans un support de type étiquette et d'un procédé de fabrication.
Parmi les cartes à puce, on distingue des cartes lisibles par contact, des cartes lisibles à distance et des cartes hybrides, selon que la transmission de données entre la puce du support et un lecteur est effectuée par l'intermédiaire de contacts électriques, d'une antenne radioélectrique incorporée ou encore par une alternative des deux moyens, contacts et antenne combinés.
La structure d'une carte à puce est typiquement constituée d'une puce de circuit intégré semi-conducteur implantée sur un premier support résistant, appelé module et de dimensions réduites à environ 1 cm2, le module étant reporté et inséré dans un second support, formé d'un substrat inerte et planaire, formant le corps de la carte, et généralement de format standard. Une norme ISO fixe ainsi les dimensions du corps de carte à 8,5 x 5,4 cm pour une épaisseur de 760 micrométres.
La demande de brevet FR-A-96 00889 au nom de la demanderesse décrit ainsi des structures et des procédés de fabrication de modules à contact, de modules sans contact et de modules hybrides destinés à être encartés sur un support légèrement flexible. De telles cartes supports ont l'inconvénient d'être encombrantes, particulièrement en épaisseur.
Un autre inconvénient de tels supports est leur coût, la fabrication nécessitant de nombreuses et complexes étapes d'implantation de puce et de circuit de contacts ou d'antenne sur le module puis d'encartage.
Un objet de la présente invention est de réaliser un support d'enregistrement et de transmission de données à faible coût, envisageant notamment d'obtenir des supports consommables afin de promouvoir leur diffusion.
Un autre objet de la présente invention est de banaliser les supports d'enregistrement et de transmission de données en les miniaturisant sous forme d'étiquette ou de ticket discret.
La réalisation d'une étiquette miniaturisée de faible coût intégrant un circuit complexe de mémorisation et de transfert de données d'identification est un besoin existant de longue date. II a été formulé antérieurement, par exemple dans la demande internationale de brevet WO 96 34360 portant sur une carte à mémoire. Cette carte comporte une série de boucles inductives implantées sur un support flexible d'épaisseur supérieure à 200 microns mais présente seulement une fonction de décompte d'unités ou de monnaie par oblitération radioélectrique successive des boucles.
On connait par le document FR-A-96 00889 des réalisations d'étiquettes de taille réduite par découpage d'une carte en conservant seulement une portion de substrat comprenant le module ou même en utilisant le module nu pour l'intégrer à un support différent plus volumineux.
De telles réalisations d'étiquettes ne sont pas en adéquation avec les objectifs de réduction du coût et des dimensions. L'étiquette obtenue par découpage a l'inconvénient de présenter une épaisseur de 760 voire 1500 microns. L'étiquette constituée du module nu a une résistance et une fiabilité réduites.
Un module sans contact comporte une interface d'antenne radioélectrique, constituée typiquement d'une spirale inductive et d'un condensateur d'accord implantés sous forme de pistes conductrices sur un support isolant.
Généralement, la spirale est formée de pistes de bobinage planes et le condensateur est formé de deux métallisations disposées en regard sur deux faces du support isolant.
La réalisation des circuits d'antennes est effectuée à l'aide de techniques de tracé et des circuits électroniques appelés improprement "circuits imprimés" Auparavant, on déposait ou on reportait des pistes en cuivre sur un support en verre epoxy (référencé FR4) relativement épais (800 microns). On préfère actuellement graver chimiquement des surfaces métallisées contrecollées sur le support isolant. Pour augmenter la longueur et la qualité de l'antenne radio, les spires doivent être nombreuses malgré le peu de surface du module.
On connaît des modules sans contact comportant une interface d'antenne implantée sur un support légèrement souple en matériau polymère, tel qu'un polyimide (films dénommés Kapton ou Mylar par exemple), du polytétraéthylène (PET), un verre ou une résine epoxy.
L'épaisseur de film est supérieure à 100 microns. De tels films-support ont une souplesse suffisante pour être courbés voire enroulés.
Malgré la souplesse relative du film, son matériau constitutif a une dureté élevée pour permettre d'effectuer très précisément et sans déchirure, les opérations mécaniques de fixation de la puce sur le support et de connexion entre la puce et les pistes.
De tels films-support sont cassants à cause de la dureté du matériau constitutif. De plus, les pistes conductrices implantées sur le support sont également cassantes, car elles sont constituées de cuivre dur passivé par une couche de nickel particulièrement dur.
On connaît, dans un domaine différent, celui de la détection antivol, des réalisations de circuits imprimés sur support extrêmement flexible. On utilise par exemple des films-support d'épaisseur en polyéthylène ou en polypropyléne de quelques centaines de microns qui sont flexibles au point de pouvoir être pliés sans casser. Les pistes conductrices sont généralement réalisées en aluminium, métal plus ductile et moins coûteux que le cuivre.
Les circuits électroniques d'étiquette antivol sont limités à des fonctions élémentaires de circuit résonnant, de type "L.C", c'est-à-dire à self
L et capacité C. II ne peut être envisagé d'utiliser de telles étiquettes à des fins d'identification électronique puisqu'elles ne comportent pas la moindre fonction d'enregistrement ou de transmission de données électroniques.
Les objectifs de réalisation d'une étiquette de coût et de dimensions réduits posent un problème technique délicat, celui de la réalisation d'un support d'enregistrement et de transmission de données intégrant des composants et des matériaux de qualité moyenne en obtenant malgré tout un dispositif résistant mécaniquement, fiable et performant électroniquement.
Dans le détail, I'objectif de réduction de coût implique de choisir une réalisation de circuit imprimé sur un support peu résistant, support qui peut être en particulier élastique voire mou. Or, on peut difficilement envisager le report d'une puce sur un support déformable et la connexion de la puce à des pistes microscopiques.
Deuxième difficulté : les supports de qualité moyenne ne supportent pas les températures élevées, ce qui interdit la connexion de la puce et des pistes par soudure à chaud. L'alternative de soudure par ultrason est difficilement envisageable car les vibrations ultrasonores provoquent des mouvements du support déformable et une soudure déficiente.
Troisième difficulté: les objectifs de réduction de coût et de dimension impliquent de choisir un support mince et de qualité moyenne, donc fragile.
Or la fragilité du support s'oppose aux objectifs de fiabilité et de résistance de l'étiquette.
Quatrième difficulté : pour réduire le coût, il est préférable d'adopter des pistes conductrices non passivées par une couche d'Or, ni même de
Nickel. Malheureusement les pistes conductrices en Aluminium ou en Cuivre s'oxydent alors rapidement et perdent leur conductivité électrique.
Augmenter l'épaisseur des pistes pour limiter l'effet de l'oxydation n'est pas possible car on cherche à obtenir une étiquette d'épaisseur réduite.
Cinquième difficulté : la mise en oeuvre de circuits imprimés sur support extrêmement flexible n'est pas indiquée pour l'obtention de bonnes performances radioélectriques car les pistes conductrices de tels circuits ont une largeur et une définition assez grossières contrairement à l'excellente définition des pistes de modules sans contact connus.
Un autre but de l'invention est de développer un procédé de fabrication d'étiquette fiable, simple et nécessitant plus précisément peu d'étapes afin d'abaisser le coût de fabrication. II est préférable notamment de prévoir un procédé de fabrication en grande série, se découlant continûment à partir de films de circuits imprimés.
La fabrication en série d'étiquette à partir de film-support pose un problème de précision d'implantation des composants miniatures, car un tel film-support a une déformabilité élevée et ne peut pas comporter de perforation d'entraînement et de guidage étant donné sa fragilité.
De façon surprenante, ces buts sont atteints, selon l'invention, en réalisant une étiquette à partir d'un circuit imprimé implanté sur un filmsupport extrêmement flexible, d'épaisseur particulièrement mince, et notamment inférieure à 50 micromètres. La puce de circuit intégré est reportée sur le film-support particulièrement mince de l'étiquette. La puce peut être connectée directement, lors du report, à des plages de connexion des pistes de circuit imprimé. Alternativement, la puce peut être connectée aux pistes par des fils extrêmement fins (wire-bonding) soudés aux ultrasons.
Curieusement, ces étapes de report et de connexions réussissent moins bien avec un film-support d'épaisseur de l'ordre d'une centaine de microns qu'avec un film pliable en matériau commun, type matériau d'emballage ayant une épaisseur de quelques dizaines de microns.
Une particularité de l'invention est que la puce et les connexions sont incluses dans un dépôt de matériau polymérisable pour rigidifier localement l'étiquette et assurer sa fiabilité électronique et sa résistance mécanique.
En outre, I'invention prévoit un procédé de fabrication d'étiquette dans lequel on forme un complexe stratifié d'au moins deux films. Un film particulièrement mince et flexible constitue le film-support sur lequel est implanté le circuit imprimé de pistes conductrices. Un autre film, appelé film de compensation, est contrecollé sur le film-support après que des fenêtres aient été percées dans ce film de compensation.
Chaque fenêtre forme alors une cavité dont le fond est constitué par le film-support. Une puce est ensuite disposée au fond de chaque cavité avant d'être connectée aux pistes conductrices. Le film-support est avantageusement maintenu par serrage (mécanique) ou par placage (vide) sur un support dur. L'épaisseur du film de compensation permet ainsi de compenser partiellement ou totalement voire de surcompenser l'épaisseur de la puce. En outre, le film de compensation qui a une épaisseur d'une ou plusieurs centaines de microns renforce le film-support très mince (quelques dizaines de microns) et permet la manipulation de l'étiquette.
Le procédé de fabrication peut avantageusement se dérouler en résine à partir de larges rouleaux de films-support de circuit imprimé en repérant les zones de report par indexation optique sur les pistes de circuit imprimé.
L'invention est réalisée avec une étiquette d'échange de données comprenant un support souple comportant un circuit intégré apte à transmettre des signaux électroniques de données d'identification et au moins une interface de transmission de signaux implantée selon la surface de l'étiquette, I'interface étant reliée au circuit intégré par des connexions
I'étiquette étant caractérisée en ce que le support est composé de film mince, un microcircuit intégré étant fixé sur un film-support mince, le microcircuit et les connexions étant inclus dans un dépôt de matériau polymérisé rigidifiant localement l'étiquette.
Un premier et préférentiel mode de réalisation prévoit que le support est composé d'un complexe mince de films, le complexe comportant au moins un film-support et un film de compensation solidarisés, le microcircuit intégré étant inséré dans un alésage du film de compensation, L'alésage étant rempli d'un matériau polymérisé incluant le microcircuit et les connexions.
Alternativement, un deuxième mode de réalisation prévoit simplement que le microcircuit intégré, les connexions et au moins une portion de surface du film-support sont recouvertes d'une couche de matériau pulvérisé et polymérisé.
De façon similaire, un troisième mode de réalisation prévoit simplement que le microcircuit intégré et les connexions sont recouvertes par une goutte de matériau polymérisé.
Quatre types de réalisation d'étiquette sont prévus:
- le premier type étant une étiquette sans contact, les pistes conductrices formant antenne (radiofréquence ou hyperfréquence);
- le deuxième type étant une étiquette à contact, les pistes conductrices formant plots de contact électrique;
- le troisième type étant une étiquette hybride, les pistes conductrices formant combinaison d'antenne et de contacts;
- le quatrième type étant une étiquette optique, la puce étant reliée à une interface de transmission de signaux optiques.
Selon l'invention, il est prévu un procédé de fabrication d'une étiquette d'échange de données comprenant un support souple comportant un circuit intégré apte à transmettre des signaux de données d'échange de données et au moins une piste conductrice planaire de transmission des signaux, le procédé comportant des étapes consistant à:
- aménager un alésage dans un film de compensation,
- reporter et solidariser le film de compensation sur un film-support mince, en formant un complexe flexible de films,
- disposer un microcircuit intégré sur le film-support, le microcircuit étant disposé dans l'alésage du film de compensation,
- connecter chaque piste conductrice au microcircuit, et
- dispenser un matériau polymérisable dans l'alésage, afin de protéger le microcircuit et les connexions de l'étiquette.
De préférence, le procédé comporte des étapes préliminaires consistant à:
- former au moins une piste conductrice planaire de dimensions compatibles avec la surface de l'étiquette, et
- implanter chaque piste conductrice dans un plan s'étendant parallèlement à la surface de film de l'étiquette.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des dessins ci-après, donnés uniquement à titre d'exemples de réalisation non limitatifs ; Sur les dessins annexés:
- la figure 1 représente le premier type d'étiquette selon l'invention identifiable à distance par signaux radiofréquence,
- la figure 1A représentant une vue plane de la face supérieure de l'étiquette,
- la figure 1B représentant une vue en coupe transversale de l'étiquette selon la ligne B-B de la figure 1A,
- la figure 1 C représentant une vue plane de la face inférieure de l'étiquette dans laquelle de façon conventionnelle la face inférieure est vue depuis la face supérieure pour être superposable à la figure 1A;
- la figure 2 représente le deuxième type d'étiquette selon l'invention identifiable par contact électrique,
- la figure 2A représentant une vue plane de la face supérieure de l'étiquette,
- la figure 2B représentant une vue en coupe transversale de l'étiquette selon la ligne B-B de la figure 2A,
- la figure 2C représentant une autre vue plane de la face supérieure de l'étiquette,
- la figure 3 représente une vue d'ensemble du déroulement du procédé de fabrication d'une étiquette selon l'invention,
- la figure 4 représente une vue en coupe détaillée d'étiquette au cours d'une étape d'aménagement d'un alésage du procédé de fabrication selon l'invention,
- la figure 5 représente une vue en coupe détaillée d'étiquette à l'issue du procédé de fabrication selon l'invention,
- la figure 6 représente une vue en coupe détaillée d'étiquette imprimable et adhésive après des étapes supplémentaires de procédé de fabrication selon l'invention,
- la figure 7 représente une vue en coupe détaillée d'étiquette selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et
- la figure 8 représente une vue en coupe détaillée d'étiquette selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
On réservera dans la présente le terme d'étiquette à un dispositif de carte à mémoire implanté sur un support flexible, c'est-à-dire courbable sous un angle fermé, voire pliable à un angle de 180C autour d'un axe de flexion, et de dimensions plus réduites que les cartes diffusées selon la norme ISO 7810.
Ce dispositif d'étiquette se distingue nettement des cartes à puce de diffusion courante qui sont implantées sur un support constitué d'un matériau de type mylar, de capton, d'époxy relativement épais et dont la souplesse est limitée.
Le terme d'étiquette couvre généralement les supports flexibles semblables de type ticket, billet, coupon, et se rapproche de la structure des dispositifs dénommés "tags", "labels", "patchs", "chip identification tickets" ou autre.
Les dispositifs ainsi dénommés sont destinés généralement à de simples fonctions de détection antivol ou de décompte d'unité sans les fonctions d'identification individuelle et multiforme (identification d'une étiquette parmi un lot d'étiquette) permises par le circuit intégré d'étiquette selon l'invention. En ceci, I'étiquette appartient bien au domaine des cartes à mémoire.
L'invention peut ainsi être déclinée sous forme d'étiquette d'identification à distance par transmission de signaux radiofréquence ou hyperfréquence ou sous forme d'étiquette d'identification par contact électrique avec un lecteur approprié ou encore sous forme d'étiquette d'identification hybride comportant à la fois des bomes de contact électrique et une antenne de transmission radio.
On réserve dans la présente le terme de radiofréquence aux phénomènes de transmission de signaux radioélectriques de fréquence de plusieurs Mégahertz, jusqu'à environ 1 Gigahertz. Le terme d'hyperfréquence fera référence aux phénomènes de transmission radioélectrique, aux fréquences de quelques Gigahertz, les techniques de réalisation d'antenne radio et de circuit électronique différant nettement dans ces deux domaines.
Le dispositif d'étiquette d'identification intelligente selon l'invention comporte un circuit intégré communément appelé puce à l'instar des cartes à puces couramment diffusées. Par circuit intégré on entend tout type de circuit électronique implanté sur un substrat semi-conducteur, notamment en silicium, et de dimensions miniaturisées, le circuit intégré étant dépourvu de boîtier. Le circuit électronique peut avoir un niveau de complexité quelconque et comporter, intégré sur le semiconducteur de la puce, simplement une mémoire de type RAM, ROM, EEPROM et/ou un circuit logique et/ou un microcontrôleur voire un microprocesseur. Un tel circuit intégré peut être programmable ou non.
Le terme de microcircuit intégré désigne plus particulièrement de tels circuits d'épaisseur réduite notamment inférieure à 200 microns.
On utilisera dans la présente les néologismes "colaminer" et "colamination" pour exprimer le fait que deux films sont reportés l'un contre l'autre, pressés et solidarisés notamment par engagement entre deux cylindres rotatifs sans nécessairement diminuer l'épaisseur des deux films, ni l'épaisseur totale du complexe de films colaminés résultant. La figure 3 illustre un exemple de colamination de deux films se déroulant à partir de deux bobines.
On entend enfin par matériau papetier tout type de matériau de papeterie utilisés comme support dans les techniques de papeterie mais aussi d'impression ou d'emballage.
Comme visible sur la figure 1, une étiquette 1 d'identification à distance selon l'invention se présente sous la forme d'un support 10 mince et comporte une puce 13 de circuit imprimé disposée dans l'épaisseur du support 10 et de préférence insérée dans une cavité 15 du support. La cavité 15 est de préférence formée par alésage d'un film Il constituant le support 2.
L'étiquette 1 comporte en outre au moins une piste 16 conductrice planaire implantée à la surface ou dans l'épaisseur du support 10.
Pour le premier type d'étiquette selon l'invention, c'est-à-dire une étiquette d'identification à distance, la piste 16 conductrice a une fonction d'antenne et sa forme est adaptée à la transmission de signaux radiofréquences. Selon l'exemple de la figure 1, la piste conductrice 16 a une forme de spirale développée au maximum selon la surface de l'étiquette 1.
Pour le deuxième type d'étiquette selon l'invention, c'est-à-dire une étiquette d'identification par contact, des pistes conductrices sont prévues pour servir de bomes de contact électrique.
Comme visible à la figure 2, les pistes 25 sont alors accessibles et apparentes à la surface 29 de l'étiquette 2. Les pistes conductrices 25 sont donc toujours implantées selon la surface de l'étiquette en couvrant cependant une zone d'étiquette réduite.
La ou les pistes conductrices 16 ou 25 sont reliées à la puce 13 ou 23 de circuit intégrée par des connexions adéquates.
La puce 13 de circuit intégrée et les connexions, de préférence insérées dans l'alésage 15, sont enfin couvertes et incluses dans un dépôt de résine 14 ou d'autre matériau durcissable.
Enfin, I'étiquette 1 ou 2 est de préférence couverte de couches 28 et 29 superficielles (couches non représentées figure 1).
Une couche adhésive 28 est par exemple prévue sur la face inférieure 22 de l'étiquette.
Comme visible figure 2, une couche 29 imprimable ou imprimée est avantageusement colaminée sur la face supérieure 21.
L'étiquette ainsi réalisée peut comporter toutes les fonctions et les finitions d'une étiquette commerciale outre ses fonctions d'identification.
Notons que l'étiquette peut comporter un code à barres destiné à une lecture optique et que la mémoire du circuit intégré peut avantageusement stocker des codes numériques correspondant à un tel code à barres pour une identification alternative électronique.
Divers détails et modes de réalisation d'étiquettes selon l'invention vont maintenant être détaillés ainsi que des procédés de fabrication correspondant.
Un premier mode de réalisation d'étiquette 1 consiste à colaminer des films 1 1 et 12 minces pour constituer un complexe 10 mince et pliable de films formant support d'étiquette.
Les figures 4 à 6 montrent des vues en coupe d'étiquette selon un tel mode de réalisation préféré de l'invention.
Comme visible figure 5, le microcircuit intégré 33 est fixé sur un premier film 32 appelé film-support notamment par l'intermédiaire d'une couche 41 de fixation. Le film-support 32 est colaminé avec un second film 31, appelé film de compensation car il est destiné à compenser partiellement ou totalement l'épaisseur de puce.
La figure 4 illustre une étape préliminaire consistant à effectuer un alésage 35 dans le film de compensation 31, L'alésage formant par exemple une fenêtre circulaire à l'emplacement prévu du microcircuit 33.
De façon avantageuse, on peut choisir qu'un des films 31 ou 32 du complexe est adhésif. La figure 4 montre par exemple que le film de compensation 31 comporte en face inférieure une couche adhésive 41 protégée temporairement par une pellicule 41' de protection anti-adhésive.
Avant de reporter le film de compensation 31 sur le film-support 32, on peut prévoir une étape consistant à découper des pistes conductrices 36 dans une feuille métallique et à les implanter sur le film-support 32.
Pour le premier type d'étiquette, on peut prévoir que les pistes métalliques forment un motif d'antenne radiofréquence, de préférence une spirale planaire. La figure 1 montre par exemple une antenne ayant un motif de spirale quadrilatérale constituée de plusieurs segments linéaires de pistes.
Pour le deuxième type d'étiquette fonctionnant en hyperfréquence, c'est-à-dire à des longueurs d'ondes radio inférieures au mètre, la ou les pistes conductrices 36 peuvent être réduites simplement à des segments linéaires. Un segment d'antenne dipôle peut être réalisé par exemple sous forme de fil ou de ruban planaire découpé dans une feuille métallique, la longueur du segment étant de l'ordre de quelques centimètres.
Les techniques de réalisation de circuit d'antenne, de circuit de contacts électriques et de circuits pour systèmes hybrides sont similaires et valables pour toutes les fréquences. Cependant, on choisit en général des techniques de fabrication distinctes afin d'optimiser les coûts en fonction des motifs conducteurs à réaliser et de leur simplicité. On adapte également les choix de conducteurs et d'isolants, leurs épaisseurs, la nécessité d'un recto verso ou non, le dessin des motifs, etc. en fonction des conditions d'utilisation et d'application requises. Les motifs simples sont de préférence réalisés par méthode de découpe de grilles conductrices, facilement intégrables dans un procédé en ligne et ne nécessitant pas d'outils complexes. Dans le cas des hyperfréquences par exemple, un circuit monoface est suffisant. En général, on préfère utiliser les techniques de gravure de couche conductrices implantées sur un complexe. C'est notamment le cas pour la réalisation de circuits plus complexes qui ont des exigences élevées de résistance de piste comme les inductances ou selfs multi-spires. Enfin, les méthodes de sérigraphie sont avantageuses pour leur flexibilité si la résistivité plus élevée des pistes convient à l'application du produit ainsi obtenu.
On adapte également le choix de conducteurs et d'isolants, leurs épaisseurs, la nécessité d'un recto verso ou non, le dessins des motifs, etc. en fonction des conditions d'utilisation et d'application requises. Le circuit pourra avantageusement utiliser des matériaux de type Aluminium (noté Al) pour le conducteur et polypropylène ou polyéthylène (en abrégé PP, PE) pour l'isolant. On peut utiliser les mêmes types complexes de films que ceux utilisés pour la réalisation d'étiquettes antivol flexibles. Les complexes étant principalement de type Al, PE, Al et Al/PP/AI. Ils sont gravés selon les motifs adaptés aux fonctions visées pour le type d'étiquette réalisé selon l'invention, les fonctions visées pouvant être : fonction antenne, circuits résonnants LC à inductance L et capacité C, "strap" de connexion, plots de contact électrique, etc. On peut aussi vouloir adapter les épaisseurs de ces complexes et la nature de ceux-ci.
A noter que dans les méthodes de gravure, I'encre de masquage des pistes à ne pas graver peut être avantageusement conservée sur le produit, son retrait total introduisant une étape supplémentaire coûteuse et sa couleur présentant un attrait esthétique. On lui préférera en général un retrait local pour optimiser la connexion avec la puce.
Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 et 6, le film-support 12 ou 32 comporte ainsi sur chaque face une implantation de pistes métalliques 16,17 ou 36, 37.
Les circuits double-face avec insertion de connexions électriques entre les deux faces sont avantageusement utilisés pour la réalisation de "straps" permettant de ramener deux extrémités éloignées auprès d'une seule zone de dimension limitée. On utilisera par exemple cette possibilité pour la réalisation d'un "strap" (face recto) permettant de ramener les deux extrémités de la bobine inductive dans la zone proche de la puce, ce qui permet ainsi de réduire l'espace perturbé par l'introduction d'une puce dans une étiquette. On utilisera aussi cette possibilité de circuits recto/verso avec connexions traversantes pour la réalisation des plots d'un module contact destiné à former un ticket à contact ou un ticket hybride, ou encore destiné à s'insérer dans une carte à contact ou dans une carte hybride.
Dans le cas de circuits double-face, on réalise avantageusement les connexions traversantes des circuits souples (Al/PP/AI, Al/PE/AI, Al/PE/AI,
Cu/PE/Cu, etc.) par poinçonnage, estampage, soudure électrique, ultrasons, trous métallisés, ou toute autre procédé connu par les hommes de métier permettant de faire une connexion électrique.
Pour les étiquettes radiofréquences, hyperfréquences ou hybrides, on peut également intégrer un condensateur dans la puce, et ajuster éventuellement sa valeur de capacité.
On peut avantageusement implanter un condensateur sur un circuit double face. La fonction du condensateur est celle d'un accord du circuit LC antenne. L'exemple de la figure 1 montre ainsi qu'une armature est disposée dans une couche métallique et qu'une autre armature est disposée en regard dans l'autre couche métallique, de part et d'autre d'un isolant jouant le rôle de diélectrique. On peut également dessiner ce condensateur de façon à faciliter un ajustage de celui-ci, pour réduire la dispersion des valeurs capacitive inhérente au processus de réalisation du circuit double face, des motifs et des connexions afin de réduire les écarts des fréquences de résonnance propre du circuit dessiné. On choisit par exemple de donner une forme de peigne aux armatures. L'ajustage consiste à réduire les surfaces en regard du circuit double-face. On peut le faire par un procédé mécanique (laser, sablage, découpe mécanique... ), par un procédé électrique (fusibles... ) ou radioélectrique (fusibles...
On choisit de préférence de positionner la puce dans un coin de l'étiquette, ce qui réduit avantageusement les contraintes mécaniques liées à la manipulation.
On choisit avantageusement de réduire la zone dédiée à la puce et à sa connectique.
La taille de la fenêtre d'alésage du film compensateur, le cas échéant, est choisie avantageusement pour comprendre la puce et les plages de connexion (ou plots) du circuit ou une partie des plots. Cette zone peut comporter en outre une pile ou un condensateur discret le cas échéant.
En général, L'alésage a une forme cylindrique de section circulaire, mais toute autre forme est possible. L'épaisseur de l'étiquette avec film compensé exactement est directement fonction de l'épaisseur de la puce et de sa connectique. La zone d'implantation de la puce est définie en volume par l'alésage. Cela forme une cavité dont le remplissage par une résine polymérisable permet d'isoler la puce et sa connectique des conditions extérieures et de limiter les contraintes mécaniques, par exemple en répartissant les pressions sur toute la surface donc peu ou pas du tout audessus de la puce. Le choix de la résine, sa dureté et ses autres caractéristique, le volume de remplissage, etc. sont définies en fonction des contraintes environnementales et des exigences de l'application dans laquelle sera utilisé le produit.
On choisira avantageusement une résine dure pour la résine de protection et des vernis protecteurs qui durcissent fortement dans le cas de connexions réalisées par soudure fil pour protéger localement la zone puce.
La taille de la surépaisseur localisée est définie par la surface de la zone puce comprenant la puce et sa connectique dans les cas où l'on protège le patch localement ou totalement par un procédé de type "Globtop", par vernis ou par toute autre méthode connue par l'homme de métier. Dans ces cas, la surépaisseur est directement fonction de l'épaisseur de la puce et de sa connectique.
On choisit avantageusement de reporter la puce directement sur le support isolant pour réduire la surépaisseur ou l'épaisseur globale de l'étiquette. Une alternative consiste à reporter la puce sur une plage métallique isolée, avec ou sans plage métallique en regard sur l'autre face, avec ou sans connexions traversantes entre ces deux plages quand elles existent en regard.
On pourra avantageusement utiliser toutes les techniques de report connues (soudure fil, de préférence on utilisera la soudure Aluminium), ou développées plus récemment (SilverGlue, tel que décrit par brevet au nom de la demanderesse), ou toutes les technologies de type Flipchip (avec des résines polymères conductrices selon un axe préférentiel par exemple), dans la mesure où les possibilités du circuit double face et des connexions traversantes permettent de ramener à proximité de la puce les plages de connexion destinées à être reliées à la puce, et ce pour des processus à faible coût.
De façon alternative, on pourra utiliser des technologies sans fil US que l'on pourra mettre en oeuvre grâce aux propriétés du support souple du circuit 1 ou 2 faces.
De façon alternative, on pourra utiliser des technologies sans fil, soudure par laser que l'on pourra mettre en oeuvre grâce à d'autres propriétés du support souple du circuit 1 ou 2 faces.
La polymérisation des colles et résines, conductrices ou non, vernis, peut se faire par un apport de chaleur (thermique), localisé ou non et/ou plus avantageusement sans échauffement : par radiation à certaines longueurs d'ondes, par exemple UV, ou par un mélange de deux constituants qui enclenche la réaction, par initiation de la réaction par un autre moyen et action du temps... On les choisit donc de préférence polymérisable à froid, et à temps de polymérisation rapide.
Une autre alternative consiste à choisir des adhésifs non polymérisables ou polymérisables naturellement au cours du temps (acrylates).
L'ensemble du procédé de fabrication des étiquettes selon l'invention peut ainsi être réalisé à froid, notamment à une température inférieure à 30"C, toutes les étapes de polymérisation d'adhésif étant effectuées sous rayonnement ultraviolet.
II est prévu de laminer un film adhésif sur au moins une face pour rendre le Patch autocollant. Un film Silicone protecteur protège cette couche tant que l'étiquette n'est pas collée sur son support d'application (objet, emballage, etc.) Le ticket n'est pas adhésif par définition.
II est prévu avantageusement d'utiliser pendant le procédé de fabrication un film-support 32 comportant déjà une couche adhésive 38 protégée par membrane 38'.
La couche supérieure est en général le film compensateur avec fenêtre, imprimable. Sa surface supérieure peut être en papier, plastique, tissus, carton, vélin, bristol, etc. La surface supérieure peut être livrée préimprimée par des méthodes notoirement connues et utilisées. L'utilisateur des Patch peut par exemple imprimer une partie des données contenues dans la puce, sous forme de code barre, ou en clair, ou y imprimer son logo ou ce qu'il désire.
On notera que les informations stockées par le microcircuit intégré de l'étiquette peuvent contenir un code numérique correspondant avantageusement à un tel code à barre. Ceci permet une lecture et une identification de l'étiquette par plusieurs moyens : transmission radio, contact électrique, et lecture optique ou visuelle.
L'épaisseur maximum de l'étiquette, quelle que soit la méthode de protection de la puce et/ou du circuit, ne dépasse pas les 400 microns et avoisine typiquement 300 microns, épaisseur prochainement réduite à environ 200/250 microns. Des circuits monofaces non adhésifs pourraient aller bien en deça des 200 microns, à comparer à l'épaisseur des étiquettes adhésives antivol, sans puce, qui sont dans la gamme 100 à 200 microns.
Les figures 7 et 8 illustrent un deuxième et un troisième modes de réalisations simplifiées d'étiquette selon l'invention pour lesquels l'objectif d'épaisseur constante n'est cependant pas poursuivi.
Dans le deuxième mode de réalisation illustré figure 7, I'étiquette ne comporte pas de film de compensation, mais simplement un film-support pliable 70. Les pistes conductrices 76 et 77 d'antenne ou de contact sont implantées sur une face ou sur les deux faces du film-support 70. Le microcircuit intégré 73 est simplement reporté et connecté aux pistes conductrices 76', 76", avant d'être inclus dans une goutte de résine 74 ou d'autre matériau durcissable. Le procédé de fabrication fait appel à des techniques d'enrobage connues de type "potting" c'est-à-dire de dépôt d'une goutte de matériau polymérisable. Le dépôt de résine couvre de préférence la puce 73, les connexions 73' et 73" ainsi qu'une portion au moins des pistes 76, 76', 76" conductrices afin de les protéger des contraintes. Ce deuxième mode de réalisation permet de réaliser une étiquette à bon marché et peut représenter une alternative équivalente au premier mode de réalisation.
La figure 8 présente un troisième mode de réalisation analogue à celui de la figure 7 dans lequel le procédé utilisé consiste à déposer le matériau durcissable par pulvérisation selon des techniques connues de type "spray" ou "sputtering" L'étiquette peut notamment être enduite de résine sur toute sa surface en traversant un rideau ou un nuage de résine pulvérisée en gouttelette. Ce procédé permet avantageusement d'obtenir une épaisseur d'étiquette plus uniforme, le matériau couvrant la puce 83, les connexions 83', 83" et la totalité des pistes conductrices 86, 86' et 86" La couche de résine ou de matériau solidifié 81 remplace alors de façon sensiblement équivalente le film de compensation 31 prévu par le premier mode de réalisation.
Pour conclure, le dispositif d'étiquette d'échange de données selon l'invention présente de multiples avantages, au premier rang desquels figures la facilité d'utilisation et le faible coût de réalisation.
Le procédé de réalisation selon l'invention peut facilement être automatisé comme illustré à la figure 3 et utilise des matériaux disponibles commercialement et intégrant déjà les fonctions d'antenne, et d'adhésif.
Une autre particularité de l'invention est de permettre d'utiliser les techniques et les matériaux utilisés dans le domaine de l'emballage, de l'impression et de la papeterie, avec les réductions de coût afférentes, en les combinant avec les techniques utilisées dans le domaine de l'électronique des semiconducteurs. Les films composant le complexe pliable d'étiquette peuvent être constitués de tout matériau d'emballage au sens large, comprenant notamment les papiers, cartons, tissus, vélin et les matières plastiques de type polyéthylène, polytétra Ethylène, polypropylène, polytétrafluoroéthylène et équivalents.
Les fonctions intégrées par le microcircuit n'ont pas été détaillées car elles peuvent être étendues à toutes les fonctions exécutables par un circuit électronique d'échange de données par contact ou à distance. Ce type de fonction est notamment développée sur des cartes à contact, des cartes sans contact et des cartes hybrides connues dont l'enseignement est à la portée du spécialiste des cartes à puce.
Enfin, une application particulière d'étiquette d'échange de données et du procédé selon l'invention est justement la réalisation de module de carte à puce souple. L'étiquette peut en effet être réalisée aux dimensions d'un module de carte à contact ou sans contact et inséré dans un support souple constitué de mylar, de verre époxy, de capton ou de matière plastique polymère pour former une carte souple aux dimensions normalisées.
L'avantage d'une telle application est le faible coût et la simplicité du procédé de fabrication du module d'échange de données mis en oeuvre. Les cartes à puce sont en effet fabriquées actuellement par étapes, le circuit intégré étant implanté sur un module d'environ 1 cm2 avant que le module ne soit inséré dans le support de carte. Les étapes de fabrication du module sont particulièrement complexes et coûteuses actuellement.
D'autres modes de réalisation, buts et applications de l'étiquette souple intelligente et de son procédé de fabrication apparaîtront à l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention, notamment telle que définie par les revendications ci-après.
On rappelle notamment les points suivants:
que l'étiquette est caractérisée en ce que l'interface comporte au moins une piste conductrice linéaire, la piste formant dipôle de transpondeur hyperfréquence, afin d'identifier l'étiquette à distance.
que l'étiquette est caractérisée en ce qu'une antenne de transpondeur est implantée dans le microcircuit intégré,
que l'étiquette est caractérisée en ce qu'un film (32) du support comporte en surface un circuit de pistes (36) conductrices,
que l'étiquette est caractérisée en ce qu'un film (32) du support (30) est constitué de matériau diélectrique recouvert de surfaces conductrices et constituant un circuit double-face de pistes (36, 37) conductrices,
que l'étiquette est caractérisée en ce qu'un condensateur (16a, 17b) de résonnance pour antenne de transpondeur est implanté sur les surfaces conductrices du film (12) du support (10) constituant le circuit biface,
que l'étiquette est caractérisée en ce qu'une surface (17b) conductrice de condensateur a une forme de peigne afin d'ajuster aisément la fréquence de résonnance de l'antenne,
que la carte à puce est caractérisée en ce qu'elle comporte un module d'échange de données réalisé sous forme d'étiquette,
que le procédé de fabrication d'une étiquette (1, 2) d'échange de données comprenant un support (10, 20) souple comportant un circuit intégré (13, 23) apte à transmettre des signaux de données d'échange de données et au moins une piste (16, 26) conductrice planaire de transmission des signaux, le procédé comporte les étapes consistant à:
- aménager un alésage (35) dans un film (31) de compensation,
- reporter et solidariser le film (31) de compensation sur un filmsupport (32) mince, en formant un complexe flexible (30) de films,
- disposer un microcircuit intégré (33) sur le film-support (32), le microcircuit (33) étant disposé dans l'alésage (35) du film (31) de compensation,
- connecter chaque piste (36) conductrice au microcircuit (33), et
- dispenser un matériau (34) polymérisable dans l'alésage (35), afin de protéger le microcircuit (33) et les connexions (36', 36") de l'étiquette,
que le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte des étapes préliminaires consistant à
- former au moins une piste (36) conductrice planaire de dimensions compatibles avec la surface de l'étiquette, et
- implanter chaque piste (36) conductrice dans un plan s'étendant parallèlement à la surface de film (32) de l'étiquette,
que le procédé est caractérisé par une étape consistant à mettre en oeuvre un film (32) comportant au moins une piste (36) conductrice,
que le procédé est caractérisé par une étape consistant à mettre en oeuvre un film (32) constitué de matériau diélectrique recouvert de surfaces conductrices (36, 37) et comportant un circuit double-face de pistes conductrices,
que le procédé est caractérisé en ce que l'épaisseur du film-support est inférieure à 50 micromètres, et en ce que l'épaisseur du complexe de films est inférieure à 400 micromètres,
que le procédé est caractérisé en ce qu'un film (31, 32) est constitué de matériau choisi parmi les matériaux d'emballage, les matières plastiques, les matières adhésives et notamment parmi les matériaux polymères, papiers, bristols, cartons, vélins et tissus,
que le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape supplémentaire consistant à
- solidariser une couche (38, 39) superficielle sur au moins une face de l'étiquette,
que le procédé est caractérisé en ce que le complexe (30) est formé de films colaminés,
que le procédé est caractérisé en ce qu'il est réalisé à froid,
que le procédé est caractérisé en ce que des étiquettes d'échange de données sont fabriquées en série et se présentent non-séparées, notamment sous forme de ruban ou de feuille.

Claims (10)

  1. I'interface étant reliée au circuit intégré par des connexions, I'étiquette étant caractérisée en ce que le support (10, 20) est composé de film (12, 22) mince, un microcircuit (13, 23) intégré étant fixé sur un film-support mince, le microcircuit et les connexions étant inclus dans un dépôt (14, 24) de matériau polymérisé rigidifiant localement l'étiquette.
    Etiquette (1, 2) d'échange de données comprenant un support (10, 20) souple comportant un circuit (13, 23) intégré apte à transmettre des signaux électroniques de données d'identification et au moins une interface (16, 26) de transmission de signaux implantée selon la surface de l'étiquette,
    REVENDICATIONS
  2. 2. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le microcircuit (73) intégré et les connexions (73', 73") sont recouvertes par une goutte (74) de matériau polymérisé.
  3. 3. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le microcircuit (83) intégré, les connexions (83', 83") et au moins une portion de surface du film-support (80) sont recouvertes d'une couche (81) de matériau pulvérisé et polymérisé.
  4. 4. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support est composé d'un complexe (30) mince de films (31, 32), le complexe (30) comportant au moins un film-support (32) et un film (31) de compensation solidarisés, le microcircuit (33) intégré étant inséré dans un alésage (35) du film de compensation, L'alésage étant rempli d'un matériau polymérisé (34) incluant le microcircuit et les connexions (33', 33").
  5. 5. Etiquette selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le film-support a une épaisseur inférieure à 50 micromètres.
  6. 6. Etiquette selon l'une des revendication 1 à 5, caractérisée en ce que le dépôt de matériau polymérisé forme localement une surépaisseur,
    I'étiquette ayant localement une épaisseur inférieure à 400 micromètres et globalement une épaisseur inférieure à 50 micrométres.
  7. 7. Etiquette selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le film de compensation a une épaisseur inférieure à 300 m icromètres.
  8. 8. Etiquette selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le complexe de films formant support de l'étiquette a une épaisseur inférieure à 400 micromètres.
  9. 9. Etiquette selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que au moins une piste (36) conductrice planaire est implantée de façon sensiblement coplanaire avec le microcircuit (33) intégré.
  10. 10. Etiquette selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'interface comporte des pistes (25) conductrices accessibles en surface de l'étiquette, les pistes formant contacts électriques, afin d'identifier l'étiquette par contact.
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