FR2938954A1

FR2938954A1 - Procede de fabrication d'objets portatifs sans contact avec pont dielectrique.

Info

Publication number: FR2938954A1
Application number: FR0806592A
Authority: FR
Inventors: Yannick Grasset
Original assignee: RFIDEAL
Current assignee: RFIDEAL
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2010-05-28
Anticipated expiration: 2028-11-24
Also published as: US20110242779A1; WO2010058109A3; EP2350930A2; FR2938954B1; WO2010058109A2; US8723744B2

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'objets portatifs sans contact à circuit intégré ainsi que des objets portatifs sans contact à circuit intégré. Le procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte des étapes suivantes selon lesquelles : - on fournit un support (6) d'antenne diélectrique muni d'un circuit d'antenne (7) présentant au moins une spire (7-1, 7-2, 7-3, 7-4) et deux bornes de contact (8-1, 8-2) ; - on fournit un pont (5) comprenant un support (1) de pont diélectrique et une puce (3) à circuit intégré ; et - on reporte ledit pont (5), muni de ladite puce (3), sur ledit support (6) d'antenne diélectrique, de manière que ce pont (5) soit positionné à cheval sur ladite au moins une spire (7-1, 7-2, 7-3, 7-4) et réalise une connexion électrique entre, d'une part, ladite puce (3) et, d'autre part, ledit circuit d'antenne (7). L'invention s'applique, en particulier, à des objets RFID HF.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'OBJETS PORTATIFS SANS CONTACT AVEC PONT DIELECTRIQUE

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'objets portatifs sans contact à circuit intégré ainsi que des objets portatifs sans contact comprenant un tel circuit intégré.

Les objets portatifs sans contact visés dans la présente invention sont des objets au format carte, dits cartes à puce, disposant d'un mode de fonctionnement sans contact, ou alors, des objets de formats variés, destinés notamment à une identification par radiofréquences (RFID). On dénomme alors couramment ces derniers objets de formats variés des étiquettes électroniques ( tag , en langue anglaise) ou des coeurs d'objets ( inlay , en langue anglaise). Dans certaines applications, les objets sans contact sont destinés à être incorporés dans des téléphones portables. Il s'agit en particulier de modules pour une communication à champ proche ( Near Field Communication , en langue anglaise). Les objets portatifs sans contact visés dans la présente invention sont plus particulièrement des objets dont la fréquence de fonctionnement est une haute fréquence (HF), notamment égale à 13,56 MHz. Les objets portatifs sans contact de l'art antérieur comportent, d'une part, un circuit intégré et, d'autre part, un circuit conducteur formant antenne ou circuit d'antenne. Le circuit d'antenne est réalisé, par exemple, par impression sur un support isolant tel du papier, carton, PET (polyéthylène téréphtalate), ou du PVC (polychlorure de vinyle). Pour un mode de transmission de données à hautes fréquences, ce circuit se présente sous la forme d'une spirale comprenant une pluralités de boucles ou spires. Afin de connecter le circuit intégré aux extrémités extérieure et intérieure de cette spirale, une couche diélectrique peut être reportée sur le circuit conducteur formant antenne. Cette couche diélectrique porte un élément conducteur, qui assure la connexion électrique entre les extrémités de la spirale et le circuit intégré. La couche diélectrique et l'élément conducteur forment un pont. La réalisation complète des objets sans contact de l'art antérieur nécessite la mise en œuvre de quatre étapes essentielles. Il s'agit, tout d'abord, de la réalisation du circuit d'antenne et de l'emprunte, c'est-à-dire des bornes dudit circuit d'antenne où le circuit intégré sera connecté. Il s'agit par ailleurs de la pose d'un support de pont diélectrique à cheval sur les spires du circuit d'antenne. Il s'agit ensuite de la réalisation du circuit dudit pont assurant la connexion entre les extrémités intérieure et extérieure du circuit d'antenne et du circuit intégré. Il s'agit enfin du report du circuit intégré, non pas sur le pont, mais à l'endroit des bornes du circuit d'antenne.

La connexion des plages de contact du circuit intégré aux bornes du circuit d'antenne peut être réalisée selon une méthode de connexion qui met en œuvre des protubérances ( bumps , en langue anglaise). Dans ce cas, une boule, généralement en or, est déposée sur les plages de contact du circuit intégré. Celui-ci est par la suite retourné ( flip-chip en langue anglaise) pour une connexion auxdites bornes. Le procédé décrit ci-dessus présente notamment l'inconvénient de ralentir les machines de production du fait de la très faible densité de dépose de circuits intégrés sur le support recevant le conducteur formant antenne. Il résulte de cette faible densité un besoin de déplacements très fréquents et longs entre le bras manipulateur des circuits intégrés et le support où sont connectés ces mêmes circuits intégrés.

Ainsi, pour la production d'inlays ou de tags au format classique des cartes répondant aux normes ISO, la distance entre les circuits intégrés est d'environ 8,5 cm et 5,3 cm suivant les deux axes du plan. Il en résulte un maximum de 220 circuits intégrés déposés par mètre carré. Pour poser ces 220 circuits intégrés, le déplacement relatif du/des bras manipulateurs par rapport au support recevant les mêmes circuits intégrés aura été de l'ordre de 11 à 18 mètres, sans prendre en compte le déplacement pour chercher les circuits intégrés sur la galette de circuits intégrés ( wafer en langue anglaise). Le déplacement moyen entre chaque dépose de circuit intégré est ainsi de l'ordre de 5,3 à 8,5 centimètres. Cette distance importante ralentit considérablement les machines et par suite les cadences de productions des objets sans contact. Compte tenu de ce qui précède, un problème technique objectif que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un procédé de fabrication d'objets portatifs sans contact à circuit intégré, qui pallie les inconvénients précités de l'art antérieur et qui reste compatible avec l'ensemble des réalisations d'antennes et des circuits intégrés utilisés. La solution de l'invention à ce problème posé a pour premier objet un procédé de fabrication d'objets portatifs sans contact à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivantes selon lesquelles : on fournit un support d'antenne diélectrique muni d'un circuit d'antenne présentant au moins une spire et deux bornes de contact ; on fournit un pont comprenant un support de pont diélectrique et une puce à circuit intégré ; on reporte ledit pont, muni de ladite puce, sur ledit support d'antenne diélectrique, de manière que ce pont soit positionné à cheval sur ladite au moins une spire et réalise une connexion électrique entre, d'une part, ladite puce et, d'autre part, ledit circuit d'antenne. Elle a pour second objet un objet portatif sans 5 contact à circuit intégré, comprenant un support d'antenne diélectrique muni d'un circuit d'antenne présentant au moins une spire et deux bornes de contact ; un pont reporté sur ledit support d'antenne 10 diélectrique, ledit pont comprenant un support de pont diélectrique et une puce à circuit intégré, ce pont étant positionné à cheval sur ladite au moins une spire et réalisant une connexion électrique entre, d'une part, ladite puce et, d'autre part, ledit circuit d'antenne. 15 De manière avantageuse, - le pont comprend en outre un circuit de connexion et la connexion électrique entre, d'une part, ladite puce et, d'autre part, ledit circuit d'antenne est réalisée par ledit circuit de connexion ; - le pont comprend en outre un film isolant, ledit film 20 isolant couvrant au moins partiellement le circuit de connexion ; - le pont est reporté sur le support d'antenne de sorte que la puce dudit pont soit localisée entre, d'une part, le support de pont diélectrique et, d'autre part, ledit support d'antenne ; - la puce est 25 reportée, sur le support de pont au moyen de bras manipulateur de machines de report dont les déplacements sont limités par les dimensions dudit support le pont comprend en outre un circuit de connexion et en ce que la connexion électrique entre, d'une part, ladite puce et, 30 d'autre part, ledit circuit d'antenne est réalisée par ledit circuit de connexion ; et - l'objet est un objet RFID HF. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non limitative qui suit, et au regard des 35 dessins, dans lesquels : la figure 1 montre, en perspective et de manière schématique, un support diélectrique d'un pont d'un objet sans contact selon l'invention ; la figure 2 montre, en perspective et de manière 5 schématique, un tel support, portant un circuit de connexion ; la figure 3 montre, en perspective et de manière schématique, un pont selon l'invention comprenant un support diélectrique, un circuit de connexion, une puce à 10 circuit intégré et un film isolant, pour la fabrication d'un objet sans contact selon l'invention ; la figure 4 montre, en perspective et de manière schématique, un pont pour la fabrication d'un objet sans contact selon l'invention, dans une position dite 15 retournée ; la figure 5 présente, en perspective et de manière schématique, une étape dite de report du pont sur un support d'antenne pour la fabrication d'un objet sans contact selon l'invention ; et 20 la figure 6 présente, en coupe transversale et de manière schématique, un objet sans contact selon l'invention. Les objets portatifs sans contact selon l'invention sont des objets normalisés dont le format peut être 25 quelconque. Ils sont par exemple au format carte, ou alors, dans des formats plus restreints, et forment alors des étiquettes RFID. Dans certains cas, le format des objets sans contact selon l'invention est plus important que celui d'une carte. C'est le cas, par exemple, des 30 portefeuilles dits électroniques. Les objets RFID plus particulièrement visés dans la présente invention sont des objets RFID-HF répondant aux normes ISO-14443 ou ISO-15693. De tels objets ont notamment une fréquence de fonctionnement, pour l'émission et la réception de 35 données sans contact, de 13,56 MHz.

Pour la fabrication des objets portatifs sans contact selon l'invention, on procède à la manière indiquée ci-après. Dans une première étape, on fournit un pont.

Ainsi que cela est montré à la figure 1, un tel pont comprend un support 1 de pont diélectrique. Les dimensions de ce support 1 sont largement inférieures aux dimensions de l'objet portatif. Dans un exemple, le support 1 est rectangulaire, de 7 à 30 mm de long et de 5 à 15 mm de large et présente une épaisseur comprise entre 20 et 80 m. Il est réalisé dans une matière plastique, notamment en PVC, en PET, ou en polyimide, ou alors, dans toute autre matière telle que le papier ou le carton, susceptible de présenter des propriétés diélectriques.

Ainsi que cela est montré à la figure 2, le pont comprend en outre un circuit de connexion 2. Ce circuit de connexion est porté par le support 1 de pont. Il est par exemple imprimé à la surface dudit support 1, par exemple en flexographie ou par jet d'encre ou selon d'autres procédés de dépôt de matière permettant la réalisation d'un élément conducteur. Le circuit de connexion 2 présente deux bornes de connexion à la puce à circuit intégré de l'objet sans contact. Ces bornes sont référencées 2-1. Il comporte en outre deux plages 2-2 de connexion au circuit d'antenne. Ces plages 2-2 sont situées à proximités des bords extérieurs du support 1. Si l'on se réfère maintenant à la figure 3, il apparaît que le pont 5 comprend de surcroît une puce 3 à circuit intégré. En pratique, dans le cas des objets sans contact selon l'invention, les dimensions des puces sont très réduites. Elles sont de l'ordre de 300 à 900 gm de long et de large pour moins de 200 gm d'épaisseur. Dans un premier mode de réalisation, la puce 3 présente des plages de contact sur lesquelles on a reporté des protubérances pour une connexion ohmique avec les plages 2-2 du circuit de connexion. Dans un second mode de réalisation, la puce 3 est munie de plaques de connexion pour une connexion par couplage capacitif aux plages 2-2 du circuit de connexion, au travers d'une couche de passivation de ladite puce. En outre, le pont 5 comprend un film isolant 4. Ce film couvre au moins partiellement le circuit de connexion 2. Il est formé d'une feuille plastique diélectrique de fine épaisseur, ou de tout autre matière telle que du papier ou tel qu'un film isolant imprimé ou déposé, présentant de telles propriétés diélectriques. Les dimensions, notamment la largeur et la longueur de ce film, sont inférieures à celle du support 1 de pont. L'épaisseur de ce film est dans un exemple comprise entre 5 et 20 m. En pratique, les puces 3 sont reportées sur le support 1 de pont, muni du circuit de connexion 2, au moyen de machines de report munies de bras manipulateurs. Plus particulièrement, une bande, destinée à former les supports 1 de pont, défile à proximité de la machine de report. Les puces sont saisies puis reportées sur cette bande, qui est éventuellement prédécoupée au format des ponts. Une fois que les puces 3 sont reportées, que les films isolants 4 ont été déposés, les ponts 5, découpés, sont finalement reportés sur le support d'antenne muni du circuit d'antenne. A l'effet du report des ponts 5, ainsi que cela est illustré aux figures 4 et 5, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque pont 5, muni du circuit de connexion 2, de la puce 3 et du film isolant 4, est retourné au moyen d'un bras manipulateur. Un support 6 d'antenne diélectrique est alors fourni. Le format de ce support 6 d'antenne est quelconque, mais cependant bien supérieur au format du pont 5. Il est formé de plastique ou de toute autre matière appropriée présentant des propriétés diélectriques, telle que du papier ou du carton, dans le cas d'un cas d'un passeport électronique par exemple. Ce support 6 d'antenne aura été préalablement muni d'un circuit conducteur formant antenne ou circuit d'antenne 7. Ce circuit d'antenne 7 est par exemple réalisé par impression à la surface du support 6, selon des méthodes du type de celles utilisées pour la fabrication du circuit de connexion 2 du pont 5. Le circuit d'antenne 7 forme, dans un exemple de réalisation, une bobine ou une spirale présentant au moins un spire, en pratique une pluralité de spires. Par exemple, dans le cas de la figure 5, le circuit d'antenne présente 4 spires 7-1, 7-2, 7-3 et 7-4. Les parties terminales du circuit d'antenne 7 forment des bornes de contact, pour une connexion électrique avec le circuit de connexion 2 du pont. L'une des bornes - la borne référencée 8-1 à la figure 5 - est intérieure au circuit d'antenne 7. L'autre borne - il s'agit cette fois de la borne 8-2 - est une borne extérieure au circuit d'antenne. Les bornes 8-1 et 8-2 sont situées en regard l'une de l'autre sur le support 6, de part et d'autre des spires. La distance qui sépare les bornes 8-1 et 8-2 est donc supérieure à la largeur du circuit d'antenne 7, ici considérée comme étant formée par l'ensemble des spires 7-1, 7-2, 7-3 et 7-4. Cette distance est de l'ordre de la distance qui sépare les bornes 2-1 et 2-2 du circuit de connexion 2 du pont 5. Selon l'invention, le pont 5 est reporté sur le support d'antenne diélectrique 6 de manière que ledit pont 5 soit positionné à cheval sur les spires du circuit d'antenne 7 et réalise une connexion électrique entre, d'une part, la puce 3 et, d'autre part, ledit circuit d'antenne 7. Plus précisément, le pont 5 est reporté sur le support 6 de manière à réaliser une connexion électrique entre les bornes 8-1 et 8-2 et les plages 2-2 du circuit de connexion 2.

On notera qu'une colle anisotropique, conductrice uniquement selon la verticale (colle conductrice en Z) peut être appliquée sur le support 6 avant le dépôt du pont 5, pour permettre la fixation de ce pont 5 sur le support 6.

On obtiendra en définitive un objet portatif sans contact 9 tel que représenté en coupe à la figure 6. Cet objet 9 comprend un support 6 d'antenne muni d'un circuit d'antenne 7, et un pont 5 positionné à cheval sur le circuit d'antenne 7 et par suite sur au moins une spire dudit circuit, ce pont 5 comprenant une puce 3, un circuit de connexion 2 et un film isolant 4, qui éviter les courts circuits entre le pont et les spirales. Dans l'objet sans contact, la puce 3 est positionnée entre le support 1 de pont 5 et le support d'antenne 6. Autrement dit, elle est prise en sandwich entre ces deux support. La protection de la puce 3 et des connexions de celle-ci dans l'objet est par suite améliorée. La colle anisotropique réalise la connexion entre les bornes 8-1 et 8-2 du circuit d'antenne 7 et les plages 2-2 du circuit de connexion du pont 5. Ainsi, la puce 3 est connectée au circuit d'antenne 7. Comme les dimensions du pont 5 sont réduites par rapport aux dimensions de l'objet, les déplacements des bras manipulateurs des machines de report de circuits intégrés seront plus limités. Par exemple, si le pont 5 présente des dimensions de l'ordre de 10 mm de large et de l'ordre de 20 mm de long, il en résulte que le déplacement des bras manipulateurs de circuits intégrés ne sera que de 1 à 2 centimètres entre deux sites de pose de circuits intégrés. Ainsi, sur un support de 1 mètre carré, la densité de pose de circuits intégrés passe de 220 à 5000. On notera, que l'invention ne rajoute aucune étape de procédé permettant une production à coût constant.

On notera, que l'invention permet une dépose des ponts 5 selon des contraintes de positionnement très nettement inférieures à celles qui relatives à la dépose d'un circuit intégré. En effet il s'agit alors de mettre en regard des plages/bornes de connexion de grandes tailles comparées aux tailles des plages de connexion des circuits intégrés. On notera, que l'invention permet une nette accélération de la dépose des circuits intégré, point limitant les cadences de montage des Inlays et Tags.

On notera que, selon l'invention, il peut être réalisé des ponts standards, s'adaptant à un ensemble de formes différentes d'antennes réalisées avec plusieurs spirales, de sorte que les quantités produites de ponts avec circuits intégrés, selon l'invention pourront être en très nette progression, devenant un produit intermédiaire dans la fabrication d'inlays ou de Tags.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'objets portatifs sans contact à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivantes selon lesquelles : on fournit un support (6) d'antenne diélectrique muni d'un circuit d'antenne (7) présentant au moins une spire (7-1, 7-2, 7-3, 7-4) et deux bornes de contact (8-1, 8-2) ; on fournit un pont (5) comprenant un support (1) de pont diélectrique et une puce (3) à circuit intégré ; et on reporte ledit pont (5), muni de ladite puce (3), sur ledit support (6) d'antenne diélectrique, de manière que ce pont (5) soit positionné à cheval sur ladite au moins une spire (7-1, 7-2, 7-3, 7-4) et réalise une connexion électrique entre, d'une part, ladite puce (3) et, d'autre part, ledit circuit d'antenne (7).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pont (5) comprend en outre un circuit de connexion (2) et en ce que la connexion électrique entre, d'une part, ladite puce (3) et, d'autre part, ledit circuit d'antenne (7) est réalisée par ledit circuit de connexion (2).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé 25 en ce que le pont (5) comprend en outre un film isolant (4), ledit film isolant (4) couvrant au moins partiellement le circuit de connexion (2).
4. Procédé selon l'une des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que le pont (5) est reporté sur le support d'antenne (6) de sorte que la puce (3) dudit pont (5) soit localisée entre, d'une part, lesupport (1) de pont diélectrique et, d'autre part, ledit support d'antenne (6).
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la puce (3) est reportée, sur le support (1) de pont (5) au moyen de bras manipulateur de machines de report dont les déplacements sont limités par les dimensions dudit support (1).
6. Objet portatif sans contact à circuit intégré, comprenant un support d'antenne (6) diélectrique muni d'un circuit (7) d'antenne présentant au moins une spire (7-1,
7-2, 7-3, 7-4) et deux bornes de contact (8-1,
8-2) ; et un pont (5) reporté sur ledit support (6) d'antenne diélectrique, ledit pont (5) comprenant un support (1) de pont diélectrique et une puce (3) à circuit intégré, ce pont (5) étant positionné à cheval sur ladite au moins une spire (7-1, 7-2, 7-3, 7-4) et réalisant une connexion électrique entre, d'une part, ladite puce (3) et, d'autre part, ledit circuit (7) d'antenne. 7. Objet selon la revendication 6, caractérisé en ce que le pont (5) comporte un circuit de connexion (2) muni de bornes de connexion (2-2) et de plages de connexion (2-1) à la puce (3). 8. Objet selon l'une des revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le pont (5) comporte un film 30 isolant (4).
9. Objet selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la puce (3) est incorporée, dans l'objet, entre, d'une part, le support (1) et, d'autre 35 part, le support (6).
10. Objet selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un objet RFID HF.