FR2938380A1 - Couche support d'antenne filaire et/ou d'elements de connexion filaire pour carte a microcircuit - Google Patents

Abstract

Dans une couche support (2) pour carte à microcircuit (10), pour améliorer la résistance de la connexion d'un élément de connexion filaire ou d'une extrémité d'une antenne filaire (1) à une plage de contact correspondante, prévue pour être connectée à un module M encarté dans une cavité 7 de la carte, on délocalise la zone de connexion filaire dans une région 20 de la couche support, hors la région normalisée n de connexion des plages de contact au module M. De cette manière les connexions des extrémités du fil ou des fils de la couche support se situent hors de zones de contraintes mécaniques importantes. Les plages de contact C1, C2 comprennent ainsi une zone de connexion Z1, Z3, dans une région normalisée, réservée à la connexion ultérieure avec un module de la carte, et une autre zone de connexion Z2, Z4, déportée de cette région normalisée, réservée à la connexion des extrémités filaires.

Description

COUCHE SUPPORT D'ANTENNE FILAIRE ET/OU D'ELEMENTS DE CONNEXION FILAIRE POUR CARTE A MICROCIRCUIT DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne les cartes à microcircuit incorporant une couche support comportant des plages de contact destinées à être connectées à un module encarté dans une cavité de ces cartes, et un ou des éléments filaires connectés à ces plages de contact, notamment une antenne filaire, ou des éléments de connexion filaire permettant la connexion du module à des composants de la carte. DESCRIPTION DE L'ETAT DE L'ART La technologie filaire utilise un fil métallique gainé d'isolant qui est déroulé sur le support. Elle est notamment utilisée pour réaliser les antennes de carte à microcircuit. Elle peut aussi être utilisée pour réaliser des éléments de connexion de composants électroniques intégrés dans la carte. C'est une technologie intéressante, notamment parce qu'elle permet de réaliser des croisements de fils sans avoir à se soucier d'éventuels court- circuits, alors que les technologies de gravure ou de sérigraphie de métal doivent recourir à des techniques de pontage. Elle permet aussi en partie l'insertion du fil dans l'épaisseur du support. La publication du brevet US 6,088,230, décrit la fabrication dans cette technologie d'une antenne de carte. Cette fabrication comprend la préparation d'une couche support, ou inlay, en matière plastique, le placement et l'insertion au moins en partie dans la couche support du fil d'antenne par une machine adaptée, la formation de deux plages de contact d'antenne dans la zone de connexion à un module à microcircuit, et la connexion de chacune des deux extrémités du fil d'antenne sur une plage de contact d'antenne respective. Cette connexion se fait habituellement par thermo-compression, comme indiqué notamment dans la publication du brevet US 6,088,230. Les plages de contact d'antenne sont typiquement des pistes de métal gravé ou sérigraphié. Une autre technique utilisée est l'incorporation de plots métalliques dans la couche support. Ces plots intégrés peuvent faire toute l'épaisseur de la couche support. Une couche support d'antenne planaire obtenue en utilisant cette technologie est représentée de façon schématique sur la figure 1. Le bobinage de fil 1 formant des boucles dans le plan de surface de la couche support 2, a deux extrémités 3 et 4, qui sont connectées sur les plages de contact d'antenne 5 et 6. Notamment l'extrémité 4 du fil qui se retrouve à l'extérieur du bobinage est amenée verticalement dans l'exemple sur la plage de contact 6 correspondante, en faisant passer le fil gainé par-dessus le bobinage. Au niveau des plages de contact, le fil gainé est soudé soit directement, soit après avoir été dénudé, typiquement par thermocompression. On peut aussi réaliser une couche support avec des plages de contact et des éléments de connexion filaire, permettant la connexion via les 1 o éléments de connexion filaire et les plages de contact, à d'autres composants électroniques intégrés dans la carte. De manière habituelle, une telle couche support est ensuite intégrée dans l'épaisseur d'un corps de carte, par moulage, ou pressage et lamination à chaud de la couche support avec plusieurs feuilles de matériau 15 thermoplastique. Il faut ensuite réaliser l'encartage d'un module dans le corps de carte. On entend par module un substrat avec des plages de contact externe sur une face et des plages de contact interne sur l'autre face. En 20 outre, au moins une puce de circuit intégré peut être fixée sur cette autre face. Dans la suite, le terme module peut désigner le module avec seulement les plages de contact externe et interne, ou un module avec un ou plusieurs microcircuits et éventuellement divers autres composants passifs ou actifs. L'opération d'encartage du module comprend la réalisation d'une 25 cavité dans le corps de carte, de manière notamment à dégager les plages de contact enterrées 5 et 6 de la couche support intégrée, et à placer le module dans la cavité, en sorte que les plages de contact externe du module affleurent en surface supérieure du corps de carte, tandis que des plages de contact interne sont connectées à l'intérieur du corps de carte aux plages de 30 contact de la couche support. Il reste ensuite à réaliser la personnalisation électrique et graphique de la carte. L'opération d'encartage est schématiquement illustrée sur la figure 2 qui est une vue en coupe transversale d'une carte à microcircuit intégrant une couche support 2 dans l'épaisseur de la carte. Dans l'exemple, il s'agit 35 d'une couche support d'une antenne filaire 1.

De manière habituelle, le corps de carte 10 comprend une cavité 7 qui permet de dégager les plages de contact 5 et 6 de la couche support. Dans l'exemple, la cavité est formée pour loger un module M à microcircuit 11. Elle comprend une zone centrale plus profonde 9, qui permet de loger le microcircuit 11 du module M encarté dans la cavité, et une zone périphérique 8 moins profonde, formant rebord. Les plages de contact 5 et 6 de la couche support affleurent en surface de cette zone périphérique 8. Le module comprend des plages de contact externe 12, qui affleurent en surface du corps de carte, et qui permettent la connexion électrique de la carte avec un 1 o connecteur correspondant d'un lecteur, et des plages de contact interne 13 qui viennent se reposer sur le rebord 8 de la cavité. Certaines de ces plages de contact interne sont connectées aux plages de contact 5 et 6 enterrées, par exemple au moyen d'un matériau adhésif conducteur anisotrope. L'ensemble des opérations qui viennent d'être brièvement 15 rappelées sont bien connues de l'homme de l'art. DESCRIPTION DU PROBLEME TECHNIQUE Les cartes à microcircuit incorporant une telle couche support à éléments filaires posent un problème technique particulier, lié à l'usage de la carte. 20 En effet les cartes sont amenées à subir de nombreuses torsions ou flexions lors des nombreuses manipulations de cette carte par son détenteur. Un test correspondant est ainsi imposé pour attester de la conformité de la carte produite avec la norme ISO 7816. La figure 3 illustre sur une carte 10, les zones de contraintes 25 maximum que l'on a pu mesurer lors de ces tests. Le module M de la carte n'est pas représenté sur cette figure, pour montrer la cavité 7 et les plages de contact d'antenne 5 et 6 affleurant dans cette cavité. Les lignes diagonales incurvées 14 et 16 correspondent aux zones de contrainte maximum en torsion. Les lignes droites perpendiculaires 30 15 et 17 qui coupent chacune la carte sensiblement en deux, représentent les zones de contrainte maximum en flexion. Comme illustré plus clairement sur la figure 4 qui est un zoom de la zone des plages de contact 5 et 6, la ligne de contrainte 17 passe au niveau de la cavité 7 et des plages de contact d'antenne.

On a vu que le fil gainé 3, 4 est dénudé 3', 4' au niveau de ces plages 5 et 6, pour assurer la connexion, typiquement par soudure ou par thermo-compression. Ces points de soudure s sont ainsi à proximité de la zone de contrainte maximum 17, ce qui entraîne une altération par décollement de la soudure ou par cassure du fil près de la soudure. En pratique, on observe ainsi de nombreuses pannes de connexion dans les cartes à antenne filaire. Le problème n'est pas correctement résolu en faisant des serpentins avec le fil sur les plages de contact, pour multiplier les points de soudure sur les 1 o plages. Ainsi, un défaut de la technologie filaire dans le domaine des antennes des cartes à microcircuit est la faible tenue de la connexion des fils sur les plages de contact d'antenne dont l'emplacement imposé, correspondant à l'emplacement normalisé de la cavité du module, se trouve 15 dans une zone très contrainte. RESUME DE L'INVENTION L'invention a pour objet d'améliorer la fiabilité des cartes à antenne filaire. La solution technique apportée par l'invention comprend la 20 réalisation de la connexion des extrémités du fil d'antenne dans une zone déportée de la zone qui correspond à l'emplacement normalisé de la cavité 7 du module de la carte. Ceci est obtenu en réalisant des plages de contact d'antenne étendues, avec une partie dans la région correspondant à la position de la cavité, réservée à la connexion au module dans la cavité, et 25 une partie déportée de cette région, réservée à la connexion des extrémités du fil d'antenne. En séparant la zone de connexion du fil d'antenne, et/ou des fils des éléments de connexion de la couche support, aux plages de contact, et la zone de connexion de ces plages de contact au module de la carte, le problème de fiabilité est résolu, la zone de connexion du fil ou des fils étant 30 alors située hors des zones de contrainte mécanique maximum en flexion et en torsion. La solution technique apportée ne nécessite pas de modifications majeures du procédé de fabrication de la couche support d'antenne, en dehors du dessin des plages de connexion d'antenne, et permet de manière simple de résoudre le problème de fiabilité de connexion posé par la technologie filaire dans les cartes à microcircuit. L'invention concerne donc une couche support destinée à être intégrée dans l'épaisseur d'une carte à microcircuit, comportant au moins deux plages de contact destinées à être connectées à un module placé dans une cavité de ladite carte, et un ou des éléments filaires dont une extrémité au moins est connectée à une plage de contact de la couche support, caractérisé en ce que chaque plage de contact comporte une première zone de connexion dans une région normalisée sur la couche support, pour la 1 o connexion ultérieure de l'antenne à un module dans une cavité de la carte, et une deuxième zone de connexion déportée hors de ladite région normalisée, sur laquelle la connexion à une extrémité d'un élément filaire correspondant est réalisée. L'invention concerne aussi une carte à microcircuit comprenant 15 une couche support à éléments de connexion filaire selon l'invention. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une couche support pour carte à microcircuit, comprenant une étape de formation d'au moins un élément filaire et une étape de réalisation d'au moins deux plages de contact pour la connexion ultérieure à un module placé dans une cavité 20 de la carte, caractérisé en ce que ladite étape de réalisation des plages de contact comprend une étape de formation pour chaque plage de contact, d'une première zone de connexion dans une région normalisée sur la couche support, permettant la connexion ultérieure de la plage de contact correspondante à un module dans une cavité de la carte et d'une deuxième 25 zone de connexion déportée hors de ladite région normalisée, et une étape de connexion sur la deuxième zone de connexion de chaque plage de contact de l'extrémité d'un élément filaire correspondant.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont détaillés 30 dans la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention, en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre une couche support d'antenne en technologie filaire; - la figure 2 est une vue en coupe illustrant l'encartage d'un module 35 à microcircuit dans une carte duale; - la figure 3 est une vue simplifiée de dessus d'une carte à microcircuit, montrant les zones de contrainte mécanique maximum; - la figure 4 est un détail de cette figure; - la figure 5 illustre un mode de réalisation préféré d'une couche 5 support selon l'invention, comportant une antenne filaire; et - la figure 6 illustre une couche support selon l'invention, comportant des éléments de connexion filaire pour la connexion de composants électroniques intégrés dans la carte au module de la carte.

10 DESCRIPTION DETAILLEE La figure 5 montre une couche support 2 d'une antenne filaire 1. La couche support a les dimensions d'une carte ISO 7816, et la région normalisée n de connexion de l'antenne au module M de la carte, correspond à l'emplacement normalisé de la cavité dans une telle carte de la figure 2. Le 15 centre Ode cette région n est ainsi situé à environ 15,06 millimètres du bord latéral gauche 21 de la couche support et à environ 22,62 millimètres du bord supérieur 22 de la couche support. Chacune des plages de contact d'antenne P1 et P2 comporte deux zones de connexion, Z1 et Z3 pour P1 et Z2 et Z4 pour P2. 20 Les zones Z1 et Z2 sont réservées pour la connexion de l'antenne au module. Elles sont chacune disposées sur la couche support de manière à être alignées au droit du rebord 8 de la cavité 7 d'un corps de carte duale. Les zones Z3 et Z4 sont réservées pour la connexion des extrémités 3 et 4 du fil d'antenne 1. Ces deux zones Z3 et Z4 sont réalisées 25 dans une région 20, hors de la région normalisée n pour la connexion ultérieure de l'antenne à un module dans la cavité d'une carte à microcircuit. La connexion, cl pour l'extrémité 3, et c2 pour l'extrémité 4, est réalisée de manière usuelle, par exemple par thermo-compression. La région 20 est déterminée pour se situer hors des zones de 30 contraintes mécaniques de la figure 3. De préférence, et comme illustré, les plages de contact n'ont pas une forme rectangulaire. La forme des plages de contact est avantageusement définie pour minimiser la perte de cuivre à la fabrication. Notamment on prévoit une zone de liaison reliant la première zone de connexion à la deuxième, qui est amincie sur toute sa longueur. La surface de la deuxième zone de connexion peut être adaptée aux besoins de la connexion sur cette surface d'une extrémité filaire.

La surface des premières zones Z1 et Z2 à l'intérieur de la région normalisée est choisie pour que sa dimension I parallèle à un bord de la région normalisée soit plus petite que la longueur de ce bord, comme illustré sur la figure 5. Ceci a pour avantage, d'améliorer l'adhésion du module dans la cavité dans l'opération d'encartage, par la présence de matériau plastique 1 o de part et d'autre des zones métalliques Z1 et Z2, sur ce rebord. Par ailleurs, si, dans l'exemple illustré, les zones de connexion Z1 et Z3 sont essentiellement rectangulaires, on remarquera que leur forme peut être différente, notamment découpée suivant un motif permettant une coïncidence avec plusieurs plages de contact interne du module. 15 La manière d'amener les extrémités 3 et 4 du fil d'antenne peut être quelconque. En particulier l'une ou l'autre manière illustrée aux figures 1 (amenée verticale) et 5 (amenée horizontale) peut être utilisée. Pour échapper aux zones de contraintes mécaniques illustrées sur la figure 3, tout en conciliant la recherche d'une surface totale minimum des 20 plages de contact Cl et C2, les zones de connexion des extrémités 3 et 4 du fil d'antenne sont avantageusement situées à l'intérieur du périmètre d'antenne, dans une région r1 du coin supérieur gauche ou une région r2 du le coin inférieur gauche (figure 3), c'est-à-dire au dessus ou en dessous de la région normalisée n de connexion au module M. 25 De préférence, et comme illustré en exemple sur la figure 5, les zones de connexion de connexion Z2 et Z4 sont déportées dans la même région 20 de la couche support. De préférence, et comme illustré sur la figure 5, cette région 20 correspond au coin supérieur gauche de la couche support. En effet, dans 30 une carte à microcircuit, le coin inférieur gauche de la carte correspond généralement à une zone d'embossage de la carte. L'opération d'embossage pourrait ajouter un stress sur les connexions des extrémités d'antenne réalisées dans cette zone, ce qu'il est préférable d'éviter. Une région 20 optimale pour la connexion des extrémités des fils 35 d'antenne a pu être déterminée, comme illustré sur la figure 5. Elle se définit comme suit : elle débute à 11 millimètres environ du bord latéral gauche 21 de la carte (el), et à 9 millimètres environ du bord longitudinal supérieur 22 de la couche support (e2), et se termine à environ 14 millimètres de ce bord longitudinal supérieur (e3).

L'invention qui vient d'être décrite en référence à la figure 5 permet de réaliser une couche support d'antenne filaire répondant aux normes de résistances mécaniques de la carte à microcircuit dans l'épaisseur de laquelle doit être intégrée cette couche support. La figure 6 montre un autre exemple d'application de l'invention à 1 o une couche support 2' comportant des éléments de connexion filaire 41, 42, 43, chacun ayant une extrémité connectée sur une plage de contact respective P1, P2, P3, permettant de connecter un composant électronique 40, dans l'exemple intégré sur la couche support, au module M d'une carte à microcircuit.

15 Les plages de contact sont formées selon l'invention, chacune -avec une première zone de connexion dans la région normalisée n : dans l'exemple, ce sont les zones Z1 pour P1, Z3, pour P2 et Z7 pour P3; -avec une deuxième zone de connexion déportée hors de cette région normalisée : dans l'exemple, ce sont les zones Z2 dans la région 20 20 au-dessus de la région n pour P1, et Z4 pour P2 et Z7 pour P3, dans la région 30 sous la région n. Dans cet exemple, on remarque que la zone de liaison Z9 entre les zones Z7 et Z8 ne longe pas du tout la région n. L'invention permet ainsi de réaliser une couche support d'antenne 25 filaire et/ou d'éléments filaires répondant aux normes de résistances mécaniques de la carte à microcircuit dans l'épaisseur de laquelle doit être intégrée cette couche support.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Couche support (2) destinée à être intégrée dans l'épaisseur d'une carte à microcircuit (10), comportant au moins deux plages de contact (Cl, C2) destinées à être connectées à un module placé dans une cavité de ladite carte, et un ou des éléments filaires dont une extrémité au moins est connectée à une plage de contact de la couche support, caractérisée chaque plage de contact comporte une première zone de connexion (Z1, Z2) dans une région normalisée (n) sur la couche support, permettant la connexion ultérieure de l'antenne à un module (M) dans une cavité (7) de la carte (10), et une 1 o deuxième zone de connexion (Z3, Z4) déportée hors de ladite région normalisée, sur laquelle la connexion à une extrémité d'un élément filaire correspondant est réalisée.
2. 2. Couche support selon la revendication 1, d'une antenne filaire (1) 15 formée par un enroulement d'un fil en surface de ladite couche, dont chaque extrémité (3,4) est reliée sur ladite deuxième zone de connexion (Z3, Z4) d'une plage de contact respective.
3. 3. Couche support d'antenne filaire selon la revendication 1 ou 2, 20 caractérisé en ce que chaque plage de contact a une forme minimisant les pertes de cuivres à la fabrication, comprenant une zone de liaison (Z5, Z6) amincie entre ladite première zone de connexion et la dite deuxième zone de connexion. 25
4. 4. Couche support d'antenne filaire selon la revendication 3, dans laquelle la dimension (I) de la surface desdites premières zones de connexion (Z1, Z3) à l'intérieur de la région normalisée (n) et qui est parallèle à un bord de la région normalisée est plus petite que ce bord. 30
5. 5. Couche support d'antenne filaire selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la deuxième zone de connexion de chaque plage de contact est déportée dans une région (ri) au-dessus ou une région (r2) en-dessous de ladite région normalisée (n).
6. 6. Couche support selon la revendication 5, dans laquelle les deuxièmes zones de connexion des plages de contact sont réalisées dans une même région (20) de la couche support.
7. 7. Couche support selon la revendication 6, au format carte à microcircuit, dans laquelle ladite région (20) est la région au-dessus de ladite région normalisée, et débute à 11 millimètres du bord latéral gauche de ladite couche support, et débute à 9 millimètres du bord longitudinal supérieur (22) et se termine à environ 14 millimètres de ce bord.
8. 8. Carte à microcircuit comprenant une couche support (2) d'au moins un élément filaire (1) selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes.
9. 9. Procédé de fabrication d'une couche support pour carte à microcircuit, comprenant une étape de formation d'au moins un élément filaire et une étape de réalisation d'au moins deux plages de 20 contact pour la connexion ultérieure à un module placé dans une cavité de la carte, caractérisé en ce que ladite étape de réalisation des plages de contact (Cl, C2), comprend une étape de formation pour chaque plage de contact, d'une première zone de connexion (Z1, Z2) dans une région normalisée (n) sur la couche support, permettant la 25 connexion ultérieure de la plage de contact correspondante à un module (M) dans une cavité (7) de la carte (10), et d'une deuxième zone de connexion (Z3, Z4) déportée hors de ladite région normalisée, et une étape de connexion sur la deuxième zone de connexion de chaque plage de contact de l'extrémité (3) d'un élément filaire 30 correspondant. 35