FR3044797A1 - Carte plastique mince integrant un composant electronique et un cadre conducteur affleurant et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'une carte (1) plastique mince intégrant un composant électronique (2) et un cadre conducteur (8) affleurant à la surface de la carte (1), où le procédé comprend les étapes suivantes : mise en place du composant électronique (2) sur une plaque (3), dépôt d'au moins un plot de contact (6) sur la plaque (3) autour du composant électronique (2), mise en place d'un élément de protection (4) recouvrant le composant électronique (2), résinage (11) afin de former une couche principale, lamination de la couche principale avec au moins une couche supérieure (9), usinage de ladite au moins une couche supérieure (9) au droit dudit au moins un plot de contact (6), afin de dégager le composant électronique (2) et de réaliser un logement apte à accueillir le cadre conducteur (8), et mise en place du cadre conducteur (8) dans ledit logement.
Description
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une carte plastique mince, telle une carte à microcircuit, par exemple une carte bancaire, une carte d'identité numérique ou encore une carte d'assuré social.
Dans le domaine des cartes plastiques minces, il est aujourd'hui recherché la possibilité d'intégrer un composant électronique affleurant et débouchant à la surface de la carte. Un tel composant électronique peut être un afficheur, un capteur solaire, un interrupteur, un capteur d'empreinte digitale, etc.
Une première réponse à ce problème consiste à réaliser, typiquement par usinage, à l'issue du procédé de fabrication de la carte, une cavité ou logement dans lequel le composant électronique peut être disposé. Une telle approche est classiquement retenue pour intégrer un module ou vignette comprenant un microcircuit et le cas échéant une plaque de contact. Cependant une telle approche n'est pas adaptée à tous les composants électroniques.
Ainsi, par exemple, un composant électronique devant affleurer à la surface de la carte sans être recouvert d'aucun matériau d'aucune sorte, tel un capteur d'empreinte digitale, nécessiterait une cavité présentant des bords francs et aigus. Une opération de lamination, à chaud ou à froid, nécessairement présente dans un procédé de fabrication de carte, interdit la réalisation d'une cavité présentant de telles caractéristiques.
De plus un tel capteur d'empreinte digitale, s'il est du type capacitif, nécessite un cadre conducteur ou « bezel », disposé autour de la surface sensible du capteur, connecté au dit capteur, et affleurant à la surface de la carte. Un tel bezel est avantageusement intégré lors des dernières opérations de fabrication de la carte.
Aussi selon l'invention, afin de contourner ces inconvénients, il est proposé de procéder en deux temps. Dans un premier temps le composant électronique est mis en place tôt durant le procédé de fabrication, tandis que le bezel est réservé pour une intégration plus tardive. Du fait de sa mise en place anticipée, le composant électronique se trouve exposé aux contraintes issues des opérations de fabrication réalisées après ladite mise en place. Aussi convient-il de protéger le composant électronique. L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une carte plastique mince intégrant un composant électronique et un cadre conducteur affleurant à la surface de la carte, la carte présentant une extension principale selon un plan et une épaisseur, selon une direction perpendiculaire au plan, faible devant l'extension selon le plan, et comprend les étapes suivantes : mise en place du composant électronique sur une plaque, dépôt d'au moins un plot de contact sur la plaque autour du composant électronique, mise en place d'un élément de protection recouvrant le composant électronique, résinage de l'ensemble comprenant la plaque, le composant électronique, ledit au moins un plot de contact et l'élément de protection, afin de former une couche principale, lamination de la couche principale avec au moins une couche supérieure, usinage de ladite au moins une couche supérieure au droit dudit au moins un plot de contact, afin de dégager le composant électronique et de réaliser un logement apte à accueillir le cadre conducteur, et mise en place du cadre conducteur dans ledit logement.
Selon une autre caractéristique, ledit au moins un plot de contact comprend un alliage de soudure, et est déposé en plots discrets, ou préférentiellement en au moins un cordon linéaire, dans l'empreinte du futur cadre conducteur.
Selon une autre caractéristique, l'élément de protection comprend un adhésif sur sa face en regard du composant électronique.
Selon une autre caractéristique, l'élément de protection comprend un film souple, préférentiellement en PET.
Selon une autre caractéristique, l'élément de protection recouvre encore ledit au moins un plot de contact.
Selon une autre caractéristique, l'usinage usine encore l'élément de protection.
Selon une autre caractéristique, l'usinage usine encore ledit au moins un plot de contact afin de préparer une surface de contact avec le cadre conducteur.
Selon une autre caractéristique, l'usinage est limité dans le plan à l'empreinte du futur cadre conducteur.
Selon une autre caractéristique, la profondeur de l'usinage, selon la direction, est sensiblement égale à l'épaisseur du cadre conducteur.
Selon une autre caractéristique, la mise en place du cadre conducteur comprend une mise en place d'un adhésif conducteur entre ledit au moins un plot de contact et le cadre conducteur, préférentiellement un adhésif conducteur anisotrope.
Selon une autre caractéristique, le composant électronique est un capteur d'empreinte digitale capacitif et le cadre conducteur est son bezel. L'invention concerne encore une carte plastique mince, intégrant un composant électronique et un cadre conducteur affleurant, issue d'un tel procédé.
Selon une autre caractéristique, la carte présente une épaisseur de 760pm. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : la figure 1 montre, en vue de dessus, une carte plastique mince, - la figure 2 montre, en vue de profil, un détail d'une carte plastique mince comprenant un composant électronique, - les figures 3 à 11 illustrent les étapes successives de fabrication du dispositif de la figure 2, les figures sont en vue de profil, à l'exception des figures 4 et 11 qui sont en vue de dessus.
Telle qu'illustrée à la figure 1, une carte 1 plastique mince présente une extension principale selon un plan P, confondu avec le plan de la figure 1. Selon une direction D perpendiculaire au plan P, plus particulièrement visible à la figure 2, la carte 1 est qualifiée de mince en ce qu'elle présente une épaisseur faible devant l'extension selon le plan P. Le contour de la carte 1 dans le plan P peut être quelconque. Elle est le plus souvent sensiblement rectangulaire. Une carte 1 plastique mince peut intégrer un composant électronique 2. S'agissant d'une carte à microcircuit, une carte 1 peut encore intégrer un microcircuit, par exemple sous la forme d'un module 14. A titre illustratif, une telle carte 1 peut être conforme à la norme ISO 7810, et présenter une épaisseur de l'ordre de 7 60pm, pour des dimensions dans le plan P de l'ordre de quelques dizaines de millimètres. L'invention propose de mettre le composant électronique 2 en place dans la carte 1 tôt durant le procédé de fabrication. Il s'ensuit de ce fait, que le composant électronique 2 se trouve exposé aux contraintes issues des opérations de fabrication réalisées après sa mise en place. Aussi est-il avantageux de protéger le composant électronique 2. Pour cela, l'invention propose d'utiliser un élément de protection 4 du composant électronique pendant le procédé de fabrication.
Au contraire, le cadre conducteur 8 est mis en place tard durant le procédé de fabrication.
La figure 2 illustre, en vue coupée de profil, le résultat souhaité. Le composant électronique 2 est dégagé en ce que l'une de ses surfaces, ici la surface supérieure, est accessible depuis l'extérieur de la carte 1. Cette surface supérieure est avantageusement sensiblement affleurante à la surface, ici supérieure, de la carte 1. Le cadre conducteur 8 entoure le composant électronique 2 et sa surface externe, ici sa surface supérieure, est sensiblement affleurante à la surface de la carte 1. La surface externe du composant électronique 2 peut, telle qu'illustrée, être légèrement en retrait, relativement à la surface externe du cadre conducteur 8.
Tant le composant électronique 2 que le cadre conducteur 8 sont aptes à être connectés électriquement. Ceci peut être réalisé via un support 3 encore nommé plaque 3 de contact, et qui peut comprendre un circuit imprimé.
Tel qu'illustré à la figure 3, le procédé de fabrication de la carte 1 comprend une première étape de mise en place du composant électronique 2 sur la plaque 3. Une autre étape préalable, concomitante ou postérieure, réalise la formation d'au moins un plot de contact 6, autour du composant électronique 2, typiquement au moyen d'un dépôt de matière. Le dépôt peut être réalisé sous forme de plots 6 discrets, pouvant être plus ou moins proches ou encore sous forme d'un boudin continu.
La figure 4 illustre, en vue de dessus, le résultat obtenu jusqu'ici. Elle montre un composant électronique 2, ici de forme rectangulaire, limité par un contour extérieur 5 et entouré de plots de contact 6 discrets.
Au cours d'une autre étape, plus particulièrement illustrée à la figure 5, il est procédé à la mise en place d'un élément de protection 4, recouvrant au moins le composant électronique 2.
Il est ensuite procédé à une étape de résinage, plus particulièrement illustrée à la figure 6, qui a pour but de former une couche principale ou insert (en anglais : inlay) apte à être ensuite intégré dans une carte 1. Ceci est typiquement réalisé en coulant une résine durcissable 11, telle une résine thermodurcissable ou thermoplastique, par exemple dans un moule, autour du composant électronique 2 et de la plaque 3. L'élément de protection 4 évite alors avantageusement que la résine 11 ne vienne en contact avec le composant électronique 2.
Ladite couche principale, telle que plus particulièrement illustrée à la figure 7, peut être assemblée avec au moins une couche supérieure 9, et, optionnellement, avec au moins une couche inférieure 10, typiquement par lamination, afin de former une carte 1. L'opération de lamination est réalisée, après mise en place d'au moins une autre couche 9,10, en appliquant, selon la direction D de l'épaisseur de la carte 1, une pression pouvant être importante. Cette pression peut encore selon les modes de réalisation s'accompagner d'un chauffage.
Au cours d'une autre étape, plus particulièrement illustrée aux figures 8 et 9, il est procédé à un usinage de ladite au moins une couche supérieure 9. Cet usinage, réalisé au moyen d'un outil 12, telle une fraise, est appliqué au droit dudit au moins un plot de contact 6. Cet usinage permet d'une part de retirer la couche supérieure 9 au moins sur une surface recouvrant la surface supérieure du composant électronique 2 et ainsi de dégager le composant électronique 2, et d'autre part de réaliser un logement apte à accueillir le cadre conducteur 8.
Au cours d'une dernière étape, plus particulièrement illustrée à la figure 10, le cadre conducteur 8 est mis en place dans le logement précédemment usiné.
Selon un mode de réalisation avantageux, ledit au moins un plot de contact 6 est réalisé par dépôt d'un matériau pâteux durcissable, tel un alliage de soudure. Il peut être déposé en une pluralité de plots 6 discrets, tel qu'illustrés, qui peuvent être plus ou moins espacés, ou de manière préférentielle en au moins un cordon linéaire. Ledit au moins un plot de contact 6, tel que plus particulièrement visible à la figure 4, est avantageusement disposé sur l'empreinte qui sera plus tard occupée par le cadre conducteur 8.
Le composant électronique 2 devant être sensiblement affleurant à la surface de la carte 1, l'élément de protection 4 présente avantageusement une épaisseur faible. Selon un mode de réalisation avantageux, l'élément de protection 4 comprend un film souple, préférentiellement en PET (poly téréphtalate d'éthylène), PI (polyimide) ou PEN (poly naphtalate d'éthylène). L'objet de l'élément de protection 4 est de protéger le composant électronique 2, et principalement sa surface supérieure, lors de l'opération de résinage. Pour cela, l'élément de protection 4 recouvre au minimum ladite surface supérieure. Avantageusement, il peut être maintenu en place au moyen d'un adhésif, par exemple disposé sur sa face en regard du composant électronique 2. L'adhésif est alors apte à permettre un retrait facile après l'étape d'usinage. L'élément de protection 4 peut encore s'étendre jusqu'au dit au moins un plot de contact 6. Avantageusement, tel que représenté sur les figures 5-8, l'élément de protection 4 peut encore s'étendre jusqu'à la plaque 3 de telle manière à former une enceinte fermée incluant ledit au moins un plot de contact 6, afin de l'épargner aussi d'un contact avec la résine 11. L'usinage, en ce qu'il prépare un logement pour le cadre conducteur 8 est réalisé sur la surface de l'empreinte dudit cadre conducteur 8. Cette empreinte coïncide sensiblement avec la surface où est déposé ledit au moins un plot de contact 6. Cette surface est ainsi en dehors du contour extérieur 5 du composant électronique 2. Un possible déplacement de l'outil 12 est illustré par le chemin 15, aux figures 4 et 11. Ainsi l'outil 12 reste en permanence à l'extérieur du contour externe 5 et ne vient jamais au droit du composant électronique 2, évitant ainsi tout risque d'interférence entre l'outil 12 et le composant électronique 2. L'usinage, périphérique au composant électronique 2, découpe ladite au moins une couche supérieure 9 sur une surface couvrant la totalité du composant électronique 2, permettant ainsi de retirer cette portion de la couche supérieure 9.
Si l'élément de protection 4 se limite à couvrir le composant électronique, il devient accessible et peut être rétiré, le cas échéant en décollant l'adhésif.
Si l'élément de protection 4 s'étend au droit dudit au moins un plot de contact 6, il est usiné au cours de l'opération d'usinage.
Ledit au moins un plot de contact 6, de par son mode de réalisation par dépôt, présente une surface courbe, pouvant être irrégulière, inégale d'un plot à l'autre, et pouvant être oxydée. Aussi, afin de réaliser une surface de contact importante, lisse et propre, l'étape d'usinage usine encore ledit au moins un plot de contact 6. La surface obtenue par usinage dudit au moins un plot de contact 6 est avantageusement plane et parallèle à la surface de la carte 1. Ceci facilite un bon accueil du cadre conducteur 8 et un bon contact électrique avec lui.
Afin de réaliser un logement apte à accueillir le cadre conducteur 8, et que ce dernier soit affleurant à la surface de la carte 1, la profondeur de l'usinage, selon la direction D, est sensiblement égale à l'épaisseur du cadre conducteur 8. Le terme sensiblement inclut ici une possible tolérance, et de plus prend en compte l'épaisseur d'un éventuel adhésif 13.
Afin de garantir le maintien en place du cadre conducteur 8 dans son logement, un adhésif 13 est avantageusement mis en place entre ledit au moins un plot de contact 6 et le cadre conducteur 8. Cet adhésif 13 se présente, par exemple, sous la forme d'un film mince et adhésif double face. Alternativement, cet adhésif 13 est réalisé par transfert d'adhésif. Ledit adhésif 13 est avantageusement conducteur afin d'assurer le contact électrique entre ledit au moins un plot de contact 6 et le cadre conducteur 8, et encore préférentiellement conducteur anisotrope. Selon une autre caractéristique, l'adhésif 13 comprend une mousse élastique présentant une certaine compliance. Il garantit alors un contact électrique de qualité y compris en présence d'un défaut de planéité.
Dans une application particulière de l'invention, le composant électronique 2 est un capteur d'empreinte digitale capacitif. Un tel composant 2 nécessite, autour de la surface sensible supérieure du composant électronique 2, un cadre conducteur 8 ou bezel. Ce cadre conducteur 8 doit être placé en contact direct avec le doigt afin d'injecter un signal dans la pulpe et permettre à la peau d'être détectable par la surface sensible. De plus un contact électrique doit être réalisé entre le cadre conducteur 8 et le composant électrique 2. Ceci est assuré selon l'invention, via ledit au moins un plot de contact 6 en matériau conducteur et la plaque 3 permettant elle aussi au moins un contact.
Dans le cas d'une carte à microcircuit, afin d'optimiser la gamme de fabrication et diminuer le nombre d'opérations, l'étape d'usinage selon l'invention est avantageusement réalisée simultanément, au cours d'une même pose machine, ou même d'une même passe, avec l'usinage d'une cavité destinée à accueillir un module 14 à microcircuit.
La protection recherchée concerne encore une carte 1 plastique mince, réalisée par un procédé de fabrication tel que décrit précédemment.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une carte (1) plastique mince intégrant un composant électronique (2) et un cadre conducteur (8) affleurant à la surface de la carte (1), la carte présentant une extension principale selon un plan (P) et une épaisseur, selon une direction (D) perpendiculaire au plan (P), faible devant l'extension selon le plan (P), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : - mise en place du composant électronique (2) sur une plaque (3) , - dépôt d'au moins un plot de contact (6) sur la plaque (3) autour du composant électronique (2), - mise en place d'un élément de protection (4) recouvrant le composant électronique (2), - résinage (11) de l'ensemble comprenant la plaque (3), le composant électronique (2), ledit au moins un plot de contact (6) et l'élément de protection (4), afin de former une couche principale, - lamination de la couche principale avec au moins une couche supérieure (9), - usinage de ladite au moins une couche supérieure (9) au droit dudit au moins un plot de contact (6), afin de dégager le composant électronique (2) et de réaliser un logement apte à accueillir le cadre conducteur (8), et - mise en place du cadre conducteur (8) dans ledit logement.
- 2. Procédé selon la revendication 1, où ledit au moins un plot de contact (6) comprend un alliage de soudure, et est déposé en plots discrets, ou préférentiellement en au moins un cordon linéaire, dans l'empreinte du futur cadre conducteur (8).
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, où l'élément de protection (4) comprend un adhésif sur sa face en regard du composant électronique (2).
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où l'élément de protection (4) comprend un film souple, préférentiellement en PET.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où l'élément de protection (4) recouvre encore ledit au moins un plot de contact (6).
- 6. Procédé selon la revendication 5, où l'usinage usine encore l'élément de protection (4).
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où l'usinage usine encore ledit au moins un plot de contact (6) afin de préparer une surface de contact avec le cadre conducteur (8).
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, où l'usinage est limité dans le plan (P) à l'empreinte du futur cadre conducteur (8).
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, où la profondeur de l'usinage, selon la direction (D) , est sensiblement égale à l'épaisseur du cadre conducteur (8).
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, où la mise en place du cadre conducteur (8) comprend une mise en place d'un adhésif conducteur (13) entre ledit au moins un plot de contact (6) et le cadre conducteur (8), préférentiellement un adhésif conducteur (13) anisotrope.
- 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, où le composant électronique (2) est un capteur d'empreinte digitale capacitif et le cadre conducteur (8) est son bezel.
- 12. Carte (1) plastique mince intégrant un composant électronique (2) et un cadre conducteur (8) affleurant, caractérisé en ce que la carte (1) est issue d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- 13. Carte (1) selon la revendication 12, présentant une épaisseur de 760pm.
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| US20120049309A1 (en) * | 2010-09-01 | 2012-03-01 | Shoichi Kiyomoto | Smartcard integrated with a fingerprint image acquisition sensor and a method for manufacturing the smartcard |
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2015
- 2015-12-08 FR FR1562017A patent/FR3044797B1/fr active Active
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