FR3135153A1 - Optimized dual communication interface metal smart card - Google Patents

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FR3135153A1 FR2204136A FR2204136A FR3135153A1 FR 3135153 A1 FR3135153 A1 FR 3135153A1 FR 2204136 A FR2204136 A FR 2204136A FR 2204136 A FR2204136 A FR 2204136A FR 3135153 A1 FR3135153 A1 FR 3135153A1
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Mathieu Turelier
Alexandre Sautet
Damien Richard
Anthony Desjouis
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Smart Packaging Solutions SAS
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Smart Packaging Solutions SAS
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Abstract

L’invention concerne une carte à puce à double interface de communication à contact et sans contact, comprenant un corps de carte (20) comportant un module électronique (4) pourvu d’un bornier de contacts et d’une antenne (30) destinée à une communication radiofréquence avec l’antenne d’un lecteur sans contact, ledit corps de carte (20) comportant un élément métallique (11) apte à augmenter le poids du corps de carte (20), caractérisé en ce que ledit élément métallique (11) est un élément métallique composite, configuré pour minimiser les courants de Foucault induits dans le corps de carte (20) lorsque la carte à puce (1) est placée dans le champ électromagnétique d’un lecteur sans contact. Figure pour l’Abrégé : figure 4The invention relates to a smart card with a dual contact and contactless communication interface, comprising a card body (20) comprising an electronic module (4) provided with a contact terminal block and an antenna (30) intended to radio frequency communication with the antenna of a contactless reader, said card body (20) comprising a metal element (11) capable of increasing the weight of the card body (20), characterized in that said metal element ( 11) is a composite metal element, configured to minimize the eddy currents induced in the card body (20) when the smart card (1) is placed in the electromagnetic field of a contactless reader. Figure for Abstract: figure 4

Description

Carte à puce en métal à double interface de communication optimiséeOptimized dual communication interface metal smart card

La présente invention concerne une carte à puce à double interface de communication à contact et sans contact, pourvue d’un corps de carte essentiellement en métal.The present invention relates to a smart card with dual contact and contactless communication interfaces, provided with a card body essentially made of metal.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Dans le domaine des cartes à puce, en particulier celles utilisées pour des applications bancaires, une partie de la demande tend à se concentrer, pour des questions de meilleure prise en main et de différentiation accrue, sur des cartes plus lourdes que les traditionnelles cartes à puce à corps en matière plastique.In the field of smart cards, particularly those used for banking applications, part of the demand tends to be concentrated, for reasons of better handling and increased differentiation, on cards heavier than traditional smart cards. plastic body chip.

Certaines des cartes à puce connues présentent une couche métallique sur une seule face de la carte, l’autre face n’étant pas recouverte de métal mais pourvue d’une antenne permettant une communication avec un lecteur distant par voie radiofréquence. Néanmoins, du fait de l’effet de blindage de la couche métallique, la communication radiofréquence se trouve dégradée. En particulier, des essais ont montré qu’avec ce type de carte à puce, il était impossible d’être conforme à certaines normes telles que celles imposées par les spécifications dites EMVCo qui imposent des exigences mécaniques, électriques et de qualité de communication radiofréquence.Some of the known smart cards have a metallic layer on only one side of the card, the other side not being covered with metal but provided with an antenna allowing communication with a remote reader by radio frequency. However, due to the shielding effect of the metal layer, radio frequency communication is degraded. In particular, tests have shown that with this type of smart card, it was impossible to comply with certain standards such as those imposed by the so-called EMVCo specifications which impose mechanical, electrical and radio frequency communication quality requirements.

Afin de remédier à ce problème et de maintenir une bonne qualité de communication radiofréquence quelle que soit l’orientation de la carte à puce par rapport au lecteur distant, il a été proposé dans le document FR3032294A1 de construire la carte à puce à l’aide d’un insert métallique placé entre deux feuilles externes pourvues chacune d’une antenne et d’une couche de ferrite. Cette disposition permet de maintenir une bonne qualité de communication telle que requise par les spécifications de type EMVCo, mais le procédé de réalisation de ce type de carte est relativement complexe et coûteux. En outre, dans ce mode de réalisation, l’insert métallique est situé entre des couches externes de la carte en matière plastique et n’est donc pas directement visible de l’extérieur, ce qui ne contribue pas à créer une différentiation de perception suffisante vis-à-vis des cartes réalisées entièrement en matière plastique.In order to remedy this problem and maintain good radio frequency communication quality whatever the orientation of the smart card relative to the remote reader, it was proposed in document FR3032294A1 to build the smart card using a metal insert placed between two external sheets each provided with an antenna and a ferrite layer. This arrangement makes it possible to maintain good communication quality as required by the EMVCo type specifications, but the process for producing this type of card is relatively complex and expensive. Furthermore, in this embodiment, the metal insert is located between external layers of the plastic card and is therefore not directly visible from the outside, which does not contribute to creating sufficient perceptual differentiation. compared to cards made entirely of plastic.

Afin de remédier à cela, le document FR3089659A1 a présenté une carte à puce en métal à double interface de communication, pourvue de deux plaques externes en aluminium entourant une cavité recevant un module microélectronique. Cette structure permet d’améliorer activement les capacités de communication radiofréquence de la carte, malgré la présence de couches d’aluminium.In order to remedy this, document FR3089659A1 presented a metal smart card with a dual communication interface, provided with two external aluminum plates surrounding a cavity receiving a microelectronic module. This structure actively improves the radio frequency communication capabilities of the card, despite the presence of aluminum layers.

Cependant, les cartes à puce ainsi obtenues pèsent environ 8 grammes du fait de l’utilisation de l’aluminium, ce qui est certes supérieur au poids d’une carte ayant un corps en matière plastique, mais reste encore considéré comme insuffisant pour le segment du marché des cartes à puce dites « premium », qui doivent avoir un poids cible de plus de 12 grammes, tout en présentant des faces externes personnalisables par gravure laser ou autre, et tout en restant compatibles avec les normes bancaires dites EMVCo.However, the smart cards thus obtained weigh approximately 8 grams due to the use of aluminum, which is certainly greater than the weight of a card with a plastic body, but is still considered insufficient for the segment. of the so-called “premium” smart card market, which must have a target weight of more than 12 grams, while having external faces that can be personalized by laser engraving or other, and while remaining compatible with so-called EMVCo banking standards.

Il est donc nécessaire de proposer une carte à puce sans contact ou à double interface de communication ayant un poids plus élevé que les cartes à puce connues, mais tout en conservant ses propriétés de communication et d’aptitude à la personnalisation graphique.It is therefore necessary to offer a contactless or dual communication interface smart card having a heavier weight than known smart cards, but while retaining its communication properties and suitability for graphic personalization.

BUT DE L’INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION

L’invention a pour but de proposer une nouvelle structure de carte à puce capable de satisfaire les exigences contradictoires d’un poids accru pour atteindre un poids supérieur à 12 grammes, tout en présentant une capacité de communication en mode sans contact conforme aux exigences des spécifications de type EMVCo.The object of the invention is to propose a new smart card structure capable of satisfying the contradictory requirements of an increased weight to reach a weight greater than 12 grams, while presenting a communication capacity in contactless mode conforming to the requirements of EMVCo type specifications.

Un autre but de l’invention est de proposer une telle carte à puce tout en conservant une structure simple et aisée à fabriquer en grande série à un coût réduit et avec une très grande fiabilité.Another aim of the invention is to propose such a smart card while retaining a simple structure and easy to manufacture in large series at a reduced cost and with very high reliability.

Un autre but de l’invention est, compte tenu du coût élevé de la ferrite, de réduire la surface de ferrite nécessaire pour compenser la présence de métal dans la carte.Another aim of the invention is, given the high cost of ferrite, to reduce the surface area of ferrite necessary to compensate for the presence of metal in the card.

OBJET DE L’INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION

Dans son principe, la carte à puce selon l’invention nécessite d’intégrer dans certaines zones du corps de carte des éléments lourds, tels que des éléments de plaques métalliques, notamment en acier ou en alliage au tungstène par exemple.In principle, the smart card according to the invention requires the integration in certain areas of the card body of heavy elements, such as metal plate elements, in particular steel or tungsten alloy for example.

Cependant, sans contremesures adéquates, l’intégration d’un élément métallique monolithique serait susceptible de détériorer fortement les capacités de communication radiofréquence de la carte à puce. En effet, lorsque la carte à puce est placée dans le champ magnétique d’un lecteur sans contact, un élément métallique monolithique tel qu’une plaque d’acier serait le siège d’importants courants de Foucault induits, qui nuisent à la capacité de communication radiofréquence.However, without adequate countermeasures, the integration of a monolithic metallic element would be likely to significantly deteriorate the radio frequency communication capabilities of the smart card. Indeed, when the smart card is placed in the magnetic field of a contactless reader, a monolithic metallic element such as a steel plate would be the seat of significant induced eddy currents, which harm the capacity of radio frequency communication.

Afin de remédier à ce nouveau problème, l’invention prévoit des mesures particulières pour limiter les courants de Foucault dans les éléments métalliques ajoutés au corps de carte.In order to remedy this new problem, the invention provides specific measures to limit eddy currents in the metal elements added to the card body.

L’invention a donc pour objet une carte à puce à double interface de communication à contact et sans contact, comprenant un corps de carte comportant un module électronique pourvu d’un bornier de contacts et d’une antenne destinée à une communication radiofréquence avec l’antenne d’un lecteur sans contact, ledit corps de carte comportant un élément métallique apte à augmenter le poids du corps de carte, caractérisé en ce que ledit élément métallique est un élément métallique composite, configuré pour minimiser les courants de Foucault induits dans le corps de carte lorsque la carte à puce est placée dans le champ électromagnétique d’un lecteur sans contact.The subject of the invention is therefore a smart card with a double contact and contactless communication interface, comprising a card body comprising an electronic module provided with a contact terminal block and an antenna intended for radio frequency communication with the antenna of a contactless reader, said card body comprising a metallic element capable of increasing the weight of the card body, characterized in that said metallic element is a composite metallic element, configured to minimize the eddy currents induced in the card body when the smart card is placed in the electromagnetic field of a contactless reader.

Par élément métallique composite, on entend toute structure métallique ou intégrant du métal, qui ne soit pas monolithique et qui soit configurée spécifiquement pour être le siège de courants de Foucault bien inférieurs à ceux qui seraient induits dans une plaque métallique monolithique.By composite metallic element, we mean any metallic structure or structure integrating metal, which is not monolithic and which is configured specifically to be the seat of eddy currents much lower than those which would be induced in a monolithic metallic plate.

De préférence, ledit élément métallique composite s’étend sur l’essentiel de la surface du corps de carte.Preferably, said composite metal element extends over most of the surface of the card body.

Selon un mode de réalisation avantageux, ledit élément métallique composite présente une densité supérieure à 1,4 grammes par cm3(qui correspond à la densité des matériaux plastiques utilisés habituellement dans la fabrication de cartes à puce), et cette densité est de préférence supérieure à 2,7 grammes par cm3.According to an advantageous embodiment, said composite metal element has a density greater than 1.4 grams per cm 3 (which corresponds to the density of plastic materials usually used in the manufacture of smart cards), and this density is preferably greater at 2.7 grams per cm 3 .

Selon un mode de réalisation avantageux, le caractère composite de l’élément métallique peut être atteint en fractionnant l’élément en une pluralité d’éléments métalliques unitaires de plus petite taille, électriquement isolés entre eux.According to an advantageous embodiment, the composite nature of the metallic element can be achieved by splitting the element into a plurality of smaller unitary metallic elements, electrically insulated from each other.

Selon un mode de réalisation, lesdits éléments métalliques unitaires de l’élément métallique composite sont configurés sous la forme de plaques métalliques unitaires en forme de carrés, juxtaposés les uns aux autres.According to one embodiment, said unitary metal elements of the composite metal element are configured in the form of unitary metal plates in the shape of squares, juxtaposed with each other.

Selon un mode de réalisation, lesdits éléments métalliques unitaires de l’élément métallique composite sont configurés sous la forme de croisillons métalliques juxtaposés et pourvus d’une découpe centrale apte à limiter les courants de Foucault dans chaque croisillon métallique.According to one embodiment, said unitary metal elements of the composite metal element are configured in the form of juxtaposed metal crosspieces and provided with a central cutout capable of limiting eddy currents in each metal crosspiece.

Selon un mode de réalisation, lesdits éléments métalliques unitaires de l’élément métallique composite sont configurés sous la forme de plaques métalliques unitaires en forme d’hexagones adjacents, de sorte que les courants de Foucault induits le long des bords adjacents de deux hexagones contigus circulent en sens inverse, réduisant ainsi les courants de Foucault induits dans chaque hexagone.According to one embodiment, said unitary metal elements of the composite metal element are configured in the form of unitary metal plates in the shape of adjacent hexagons, so that the eddy currents induced along the adjacent edges of two contiguous hexagons circulate in the opposite direction, thus reducing the eddy currents induced in each hexagon.

Dans ce cas, lesdites plaques métalliques unitaires en forme d’hexagones peuvent être pleines, ou bien agencées sous la forme d’une piste métallique entrelacée avec des évidements.In this case, said unitary metal plates in the shape of hexagons can be solid, or arranged in the form of a metal track intertwined with recesses.

Dans d’autres variantes de l’invention, il est possible de remplacer les plaques métalliques unitaires par une autre structure, par exemple en configurant l’élément métallique composite sous la forme d’une couche de résine intégrant de la limaille d’un matériau métallique, notamment de la limaille de fer, ou encore en structurant l’élément métallique composite sous la forme d’une ou de plusieurs feuilles métalliques à structure en nid d’abeille.In other variants of the invention, it is possible to replace the unitary metal plates with another structure, for example by configuring the composite metal element in the form of a layer of resin incorporating filings of a material metal, in particular iron filings, or by structuring the composite metal element in the form of one or more metal sheets with a honeycomb structure.

Quelle que soit la configuration géométrique de l’élément métallique composite, celui-ci utilisera de préférence des éléments lourds, en acier inoxydable ou en alliage, notamment en alliage au tungstène.Whatever the geometric configuration of the composite metal element, it will preferably use heavy elements, made of stainless steel or an alloy, in particular a tungsten alloy.

La carte à puce selon l’invention utilisant un élément métallique composite comprendra alors un corps de carte formé par un empilement comprenant au moins une couche de matériau plastique, un insert pourvu d’une antenne, une couche de ferrite, un élément métallique composite sous l’une des formes décrites plus haut, et un capot en aluminium pourvu d’une cavité recevant un module électronique. Celui-ci pourra être simplement connecté à l’antenne du corps de carte, ou bien comporter sa propre antenne directement sur le module, comme connu en soi.The smart card according to the invention using a composite metal element will then comprise a card body formed by a stack comprising at least one layer of plastic material, an insert provided with an antenna, a layer of ferrite, a composite metal element under one of the shapes described above, and an aluminum cover provided with a cavity receiving an electronic module. This could simply be connected to the antenna of the card body, or it could have its own antenna directly on the module, as is known per se.

Selon un mode de réalisation de la carte à puce selon l’invention, la couche de ferrite peut être située dans le même plan du corps de carte que l’élément métallique composite et juxtaposé à lui. En variante, la couche de ferrite peut être intercalée entre l’insert portant l’antenne du corps de carte et l’élément métallique composite.According to one embodiment of the smart card according to the invention, the ferrite layer can be located in the same plane of the card body as the composite metal element and juxtaposed to it. Alternatively, the ferrite layer can be interposed between the insert carrying the antenna of the card body and the composite metal element.

Afin de limiter la quantité de ferrite à utiliser, l’invention prévoit de disposer la couche de ferrite uniquement en regard de l’antenne du corps de carte ainsi que de l’antenne du module électronique, lorsque celui-ci comporte sa propre antenne.In order to limit the quantity of ferrite to be used, the invention provides for placing the ferrite layer only opposite the antenna of the card body as well as the antenna of the electronic module, when the latter has its own antenna.

Selon les modes de réalisation de la carte à puce, l’élément métallique composite intégré au corps de carte présentera une épaisseur comprise entre 50 et 250 micromètres.Depending on the embodiments of the smart card, the composite metal element integrated into the card body will have a thickness of between 50 and 250 micrometers.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

L’invention sera décrite plus en détail à l’aide des dessins, dans lesquels :The invention will be described in more detail using the drawings, in which:

  • La représente une vue en plan de l’intérieur d’une carte à puce métallique connue.There represents a plan view of the interior of a known metal chip card.
  • Les figures 2A, 2B, 2C représentent des vues en perspective éclatée, en plan, et en coupe, d’une autre carte à puce métallique selon l’état de la technique.Figures 2A, 2B, 2C represent exploded perspective views, in plan, and in section, of another metal chip card according to the state of the art.
  • La représente un schéma de principe illustrant l’apparition de courants de Foucault dans les parties métalliques d’une carte à puce connue conforme aux figures 1 ou 2, sous l’effet du champ électromagnétique d’un lecteur sans contact.There represents a schematic diagram illustrating the appearance of eddy currents in the metal parts of a known smart card conforming to Figures 1 or 2, under the effect of the electromagnetic field of a contactless reader.
  • La représente de façon schématique la partie métallique d’une carte à puce, configurée selon un premier mode de réalisation de l’invention, à savoir avec un élément métallique composite formé par une pluralité d’éléments métalliques unitaires de petite taille intégrés au corps de carte.There schematically represents the metal part of a smart card, configured according to a first embodiment of the invention, namely with a composite metal element formed by a plurality of small unitary metal elements integrated into the card body .
  • La représente un mode de réalisation des éléments métalliques unitaires de la , en forme de croisillon.There represents an embodiment of the unitary metallic elements of the , in the shape of a cross.
  • La représente un premier mode de réalisation d’un élément métallique composite formé par une juxtaposition d’hexagones métalliques pleins destinés à être incorporés dans le corps de la carte à puce selon l’invention.There represents a first embodiment of a composite metal element formed by a juxtaposition of solid metal hexagons intended to be incorporated in the body of the smart card according to the invention.
  • La représente un second mode de réalisation d’un élément métallique composite formé par une juxtaposition d’hexagones métalliques évidés destinés à être incorporés dans le corps de la carte à puce selon l’invention.There represents a second embodiment of a composite metal element formed by a juxtaposition of hollowed-out metal hexagons intended to be incorporated into the body of the smart card according to the invention.
  • La représente un autre mode de réalisation d’un élément métallique composite, en forme de structure métallique en nid d’abeille destinée à être incorporée dans le corps de la carte à puce selon l’invention.There represents another embodiment of a composite metal element, in the form of a honeycomb metal structure intended to be incorporated into the body of the smart card according to the invention.
  • La représente de la limaille de fer destinée à être incorporée dans un mélange pour former un élément métallique composite destiné à limiter les courants de Foucault dans le corps de la carte à puce selon l’invention.There represents iron filings intended to be incorporated into a mixture to form a composite metallic element intended to limit eddy currents in the body of the smart card according to the invention.
  • La représente une vue en coupe d’un premier mode de réalisation d’une carte à puce selon l’invention, utilisant un élément métallique composite selon l’une des figures 4 à 9.There represents a sectional view of a first embodiment of a smart card according to the invention, using a composite metal element according to one of Figures 4 to 9.
  • La représente une vue en coupe d’un second mode de réalisation d’une carte à puce selon l’invention, utilisant un élément métallique composite selon l’une des figures 4 à 9.There represents a sectional view of a second embodiment of a smart card according to the invention, using a composite metal element according to one of Figures 4 to 9.
  • La représente une vue en plan d’un mode de réalisation de la carte à puce selon l’invention, avec un corps de carte conforme à la .There represents a plan view of an embodiment of the smart card according to the invention, with a card body conforming to the .

Dans la on a représenté une vue en plan d’une face interne du corps d’une carte à puce métallique 1 connue. Elle comporte sur sa face externe (non représentée) une couche métallique, et sur sa face interne une couche de ferrite 10 d’une surface importante (représentée en noir) qui couvre quasiment l’intégralité de la surface de la carte, à l’exception de la zone du module électronique 4 et de la zone de l’antenne 12 du corps de carte.In the a plan view of an internal face of the body of a known metal chip card 1 is shown. It has on its external face (not shown) a metallic layer, and on its internal face a layer of ferrite 10 with a large surface area (shown in black) which covers almost the entire surface of the card, at the exception of the area of the electronic module 4 and the area of the antenna 12 of the card body.

Dans une telle carte à puce 1 à corps essentiellement métallique, l’utilisation d’une couche de ferrite 10 permet de dévier les lignes de champ électromagnétique incidentes issues d’un lecteur de carte sans contact. En effet, la ferrite possède une perméabilité magnétique très importante qui lui permet de modifier les lignes de champ, de sorte que la plaque métallique externe ait un minimum d’influence sur la capacité de communication radiofréquence de la carte à puce. Cependant, cette solution connue souffre d’un problème économique, dans la mesure où la ferrite est un matériau très onéreux.In such a smart card 1 with an essentially metallic body, the use of a ferrite layer 10 makes it possible to deflect the incident electromagnetic field lines coming from a contactless card reader. Indeed, the ferrite has a very high magnetic permeability which allows it to modify the field lines, so that the external metal plate has a minimum influence on the radio frequency communication capacity of the smart card. However, this known solution suffers from an economic problem, in that ferrite is a very expensive material.

Afin d’obtenir une carte à puce métallique dépourvue de ferrite, il a été proposé dans l’état de la technique une carte à puce telle que celle représentée en figure 2. Elle comporte un corps de carte formé par deux feuilles en aluminium 2,3 dans lesquelles sont aménagées des cavités pour recevoir d’une part le module électronique 4, et d’autre part une batterie 8 destinée à alimenter le module électronique. En d’autres termes, l’effet de blindage électromagnétique induit par les feuilles en aluminium 2,3 est compensé par l’utilisation d’un circuit d’alimentation actif, puisque le champ électromagnétique du lecteur sans contact ne suffit pas à surmonter l’effet perturbateur des feuilles d’aluminium sur l’alimentation électrique et la communication radiofréquence de la carte à puce. Cette solution connue est donc plus complexe que celle de la et impose des usinages supplémentaires du corps de carte. En outre, les cartes ainsi obtenues ont un poids de l’ordre de 8 grammes, certes supérieur à celui d’une carte à corps en matière plastique, mais encore bien inférieur au poids d’au moins 12 grammes recherché par le marché des cartes à puce métalliques haut de gamme.In order to obtain a metal chip card devoid of ferrite, a chip card such as that shown in Figure 2 has been proposed in the state of the art. It comprises a card body formed by two aluminum sheets 2, 3 in which cavities are arranged to receive on the one hand the electronic module 4, and on the other hand a battery 8 intended to power the electronic module. In other words, the electromagnetic shielding effect induced by the 2.3 aluminum sheets is compensated by the use of an active power circuit, since the electromagnetic field of the contactless reader is not enough to overcome the The disruptive effect of aluminum foils on the electrical power supply and radio frequency communication of the smart card. This known solution is therefore more complex than that of the and requires additional machining of the card body. In addition, the cards thus obtained have a weight of around 8 grams, certainly greater than that of a card with a plastic body, but still much lower than the weight of at least 12 grams sought by the card market. high-end metal chip.

Afin de résoudre ces exigences contradictoires, l’invention a donc cherché à proposer une carte métallique utilisant beaucoup moins de ferrite que la carte de la , tout en utilisant dans le corps de carte un métal plus économique que la ferrite et plus lourd que l’aluminium, et tout en préservant une bonne capacité de communication radiofréquence avec un lecteur sans contact. Cette dernière exigence suppose de trouver une structure métallique qui soit moins sujette à l’apparition de courants de Foucault dans le corps de carte en présence du champ électromagnétique du lecteur de carte.In order to resolve these contradictory requirements, the invention therefore sought to propose a metal card using much less ferrite than the card of the , while using in the card body a metal more economical than ferrite and heavier than aluminum, and while preserving good radio frequency communication capacity with a contactless reader. This last requirement involves finding a metallic structure which is less subject to the appearance of eddy currents in the card body in the presence of the electromagnetic field of the card reader.

On rappelle en effet, comme schématisé en , qu’en présence d’un corps de carte métallique 2 monolithique, le courant d’excitation du lecteur sans contact génère un important champ d’excitation électromagnétique destructif, qui crée dans le corps de carte métallique 2 des courants de Foucault correspondant à un champ électromagnétique induit. En l’absence de contremesures, ce champ induit perturbe fortement voire détruit la capacité de communication radiofréquence de l’antenne du corps de carte.We recall in fact, as schematized in , that in the presence of a monolithic metal card body 2, the excitation current of the contactless reader generates a significant destructive electromagnetic excitation field, which creates in the metal card body 2 eddy currents corresponding to a induced electromagnetic field. In the absence of countermeasures, this induced field strongly disrupts or even destroys the radio frequency communication capacity of the antenna of the card body.

Selon un principe schématisé en , l’invention prévoit à cet effet d’incorporer dans le corps de carte un élément métallique composite 11, formé par un ensemble d’éléments métalliques unitaires 12 de petite taille, notamment en acier, juxtaposés les uns aux autres mais électriquement isolés entre eux. Le principe étant qu’en remplaçant une surface conductrice continue par un ensemble discontinu de plus petites surfaces métalliques isolées entre elles, les courants de Foucault résultants dans chaque élément métallique unitaire 12 génèrent un champ magnétique bien moins important, et moins destructif du champ magnétique nécessaire à la communication radiofréquence entre le lecteur et la carte à puce.According to a principle schematized in , the invention provides for this purpose to incorporate into the card body a composite metallic element 11, formed by a set of small unitary metallic elements 12, in particular made of steel, juxtaposed to each other but electrically isolated from each other . The principle being that by replacing a continuous conductive surface with a discontinuous set of smaller metallic surfaces isolated from each other, the resulting eddy currents in each unitary metallic element 12 generate a much smaller magnetic field, and less destructive of the necessary magnetic field. to the radio frequency communication between the reader and the smart card.

Dans le mode de réalisation de la , ces éléments métalliques unitaires 12 sont de forme carrée, par exemple de l’ordre de 5 millimètres de côté, mais d’autres formes sont envisageables. Dans cette configuration, le champ électromagnétique du lecteur de carte provoque l’apparition dans chaque élément métallique unitaire 12 d’un courant de Foucault bien plus faible que dans le cas d’une plaque métallique 2 de la taille du corps de carte. En outre, comme schématisé par les flèches 13, les courants induits le long de bords adjacents 14 des différents carrés métalliques 12 circulent en sens contraire, et les champs induits ont alors tendance à s’annuler en de nombreux points.In the embodiment of the , these unitary metal elements 12 are square in shape, for example of the order of 5 millimeters per side, but other shapes are possible. In this configuration, the electromagnetic field of the card reader causes the appearance in each unitary metal element 12 of a much weaker eddy current than in the case of a metal plate 2 of the size of the card body. Furthermore, as shown schematically by the arrows 13, the currents induced along adjacent edges 14 of the different metal squares 12 flow in opposite directions, and the induced fields then tend to cancel each other out at numerous points.

Selon un autre mode de réalisation schématisé en , les éléments métalliques unitaires 12 en forme de carrés peuvent être remplacés par des éléments métalliques 15 en forme de croisillons, de préférence pourvus d’une fente centrale 16 en forme de croix. Là encore, les courants de Foucault (schématisés par des flèches 13) seraient moindres que dans le cas d’une plaque métallique de la taille d’une carte à puce, et les courants de Foucault induits dans deux croisillons 15 voisins ne provoqueraient qu’un champ destructif très réduit.According to another embodiment schematized in , the unitary metal elements 12 in the shape of squares can be replaced by metal elements 15 in the shape of crosses, preferably provided with a central slot 16 in the shape of a cross. Here again, the eddy currents (schematized by arrows 13) would be less than in the case of a metal plate the size of a smart card, and the eddy currents induced in two neighboring crosspieces 15 would only cause a very reduced destructive field.

Selon un autre mode de réalisation avantageux schématisé en , les carrés métalliques 12 de la peuvent être remplacés par des hexagones métalliques 17 pleins et juxtaposés. Là encore, le champ du lecteur sans contact génère dans les différents hexagones métalliques 17 des courants de Foucault qui ont tendance à s’annuler deux à deux le long des côtés des hexagones 17 adjacents, ce qui réduit fortement le champ électromagnétique susceptible de parasiter la communication radiofréquence avec le lecteur.According to another advantageous embodiment shown schematically in , the metal squares 12 of the can be replaced by solid and juxtaposed metal hexagons 17. Here again, the field of the contactless reader generates eddy currents in the different metallic hexagons 17 which tend to cancel out in pairs along the sides of the adjacent hexagons 17, which greatly reduces the electromagnetic field likely to parasitize the radio frequency communication with the reader.

Selon une variante de réalisation représentée en , les éléments métalliques hexagonaux 17 juxtaposés ne sont pas pleins, mais évidés, et réalisés sous la forme de pistes métalliques 18 dont les parties externes ont une forme hexagonale, et les pistes 18 sont séparées par des évidements 19.According to a variant embodiment shown in , the juxtaposed hexagonal metal elements 17 are not solid, but hollowed out, and made in the form of metal tracks 18 whose external parts have a hexagonal shape, and the tracks 18 are separated by recesses 19.

Une autre configuration d’élément métallique envisageable est la structure métallique en nid d’abeille 28 schématisée en . Afin d’augmenter la résistance électrique de cette structure et donc diminuer les courants de Foucault, il serait également possible d’empiler plusieurs fines grilles métalliques 28 en nid d’abeille telle que celle représentée en , isolées entre elles.Another possible configuration of metallic element is the metallic honeycomb structure 28 shown schematically in . In order to increase the electrical resistance of this structure and therefore reduce the eddy currents, it would also be possible to stack several fine metal grids 28 in a honeycomb shape such as that shown in , isolated from each other.

Une autre solution encore envisagée consisterait à réaliser un élément métallique composite, non pas en forme d’un ensemble de petites plaques métalliques unitaires juxtaposées, mais de réaliser un élément lourd formé en intégrant de la limaille de fer (représentée en ) dans un liant tel qu’une résine, de façon à former une plaque composite à base de liant et de limaille de fer, dans des proportions qui seront aisément déterminées par l’homme du métier en fonction du poids recherché. Cela permet d’alourdir substantiellement le corps de carte, avec un faible coût de réalisation, tout en évitant la génération de courants de Foucault néfastes, puisque les grains de limaille de fer ne présentent pas une surface métallique continue susceptible d’être soumises à des courants de Foucault destructifs du champ électromagnétique utile à la communication.Another solution envisaged would consist of producing a composite metallic element, not in the form of a set of small juxtaposed unitary metal plates, but of producing a heavy element formed by integrating iron filings (represented in ) in a binder such as a resin, so as to form a composite plate based on binder and iron filings, in proportions which will be easily determined by those skilled in the art depending on the desired weight. This makes it possible to substantially weigh down the card body, with a low production cost, while avoiding the generation of harmful eddy currents, since the grains of iron filings do not have a continuous metallic surface likely to be subjected to eddy currents destructive of the electromagnetic field useful for communication.

Quelle que soit la géométrie des éléments unitaires utilisés pour former un élément métallique composite 11 à intégrer dans le corps de carte, on pourra utiliser de la ferrite uniquement dans des zones limitées correspondant aux parties du corps de carte qui sont les plus sensibles d’un point de vue électromagnétique, à savoir notamment au droit des spires de l’antenne du corps de carte et/ou de l’antenne du module électronique de la carte à puce.Whatever the geometry of the unit elements used to form a composite metallic element 11 to be integrated into the card body, ferrite can be used only in limited areas corresponding to the parts of the card body which are the most sensitive of a electromagnetic point of view, namely in particular in line with the turns of the antenna of the card body and/or the antenna of the electronic module of the smart card.

On peut alors utiliser l’élément métallique composite 11 configuré selon l’un des modes de réalisation décrits en relation avec les figures 3 à 9, pour l’incorporer dans le corps de carte, notamment entre les différentes couches de celui-ci.We can then use the composite metal element 11 configured according to one of the embodiments described in relation to Figures 3 to 9, to incorporate it into the card body, in particular between the different layers thereof.

On a représenté deux exemples de réalisation concrets en figures 10 et 11. Les épaisseurs du corps de carte 20 et de ses couches ont été largement exagérées par rapport à celles d’une carte à puce réelle, à des fins de clarté de la représentation.Two concrete examples of implementation have been shown in Figures 10 and 11. The thicknesses of the card body 20 and its layers have been greatly exaggerated compared to those of a real smart card, for purposes of clarity of the representation.

En , le corps de carte 20 est composé d’une feuille inférieure 21 en matière plastique, notamment en PVC transparent, surmontée par une couche 22 en PVC imprimé, et d’un capot 25 en aluminium délimitant une « poche » dans laquelle sont incorporées d’autres couches de matière, à savoir un insert 23 en matière plastique portant des pistes en aluminium (non représentées) formant l’antenne du corps de carte 20. Les différentes couches sont solidarisées entre elles par de fines couches d’adhésif 29 comme connu en soi. Le corps de carte 20 comporte bien entendu une cavité 27 dans laquelle sera inséré un module électronique (non représenté). La couche d’insert 23 portant l’antenne du corps de carte est surmontée par une couche de ferrite 24 limitée à la zone d’antenne (comme visible en vue de dessus dans la ). Cette couche de ferrite 24 est surmontée par un élément métallique composite 11 tel que ceux décrits en liaison avec les figures 4 à 9, à savoir des éléments métalliques carrés 12 ou hexagonaux 17 juxtaposés, une structure 28 en nid d’abeille métallique, ou une plaque composite intégrant de la limaille de fer.In , the card body 20 is composed of a lower sheet 21 of plastic material, in particular of transparent PVC, surmounted by a layer 22 of printed PVC, and of an aluminum cover 25 delimiting a “pocket” in which are incorporated other layers of material, namely an insert 23 of plastic material carrying aluminum tracks (not shown) forming the antenna of the card body 20. The different layers are secured together by thin layers of adhesive 29 as known in itself. The card body 20 of course includes a cavity 27 into which an electronic module (not shown) will be inserted. The insert layer 23 carrying the antenna of the card body is surmounted by a ferrite layer 24 limited to the antenna zone (as visible in top view in the ). This ferrite layer 24 is surmounted by a composite metal element 11 such as those described in connection with Figures 4 to 9, namely juxtaposed square metal elements 12 or hexagonal 17, a metal honeycomb structure 28, or a composite plate incorporating iron filings.

Le mode de réalisation du corps de carte 20 de la est similaire à celui de la , à ceci près que l’élément métallique composite 11 n’est plus superposé avec la zone 24 en ferrite, mais juxtaposé avec elle dans le même plan.The embodiment of the card body 20 of the is similar to that of the , except that the composite metallic element 11 is no longer superimposed with the ferrite zone 24, but juxtaposed with it in the same plane.

En on a représenté en vue de dessus la disposition des différents éléments du corps de carte 20 de la . On voit que l’élément métallique composite 11 qui alourdit la carte à puce est disposé sur l’intégralité de la surface du corps de carte 20, à l’exception de la zone 27 du module électronique 7 et de la zone périphérique qui est occupée par l’antenne 30. La ferrite 24 occupe la zone périphérique du corps de carte, sensiblement en superposition avec la zone occupée par l’antenne 30.In we have shown in top view the arrangement of the different elements of the card body 20 of the . We see that the composite metal element 11 which weighs down the smart card is arranged over the entire surface of the card body 20, with the exception of zone 27 of the electronic module 7 and the peripheral zone which is occupied by the antenna 30. The ferrite 24 occupies the peripheral zone of the card body, substantially superimposed with the zone occupied by the antenna 30.

AVANTAGES DE L’INVENTIONADVANTAGES OF THE INVENTION

L’invention atteint les objectifs fixés. Des tests ont montré que la communication radiofréquence avec un lecteur sans contact est de bonne qualité quelle que soit l’orientation de la carte, et reste conforme aux spécifications EMVCo.The invention achieves the objectives set. Tests have shown that radio frequency communication with a contactless reader is of good quality regardless of the orientation of the card, and remains compliant with EMVCo specifications.

Les faces métalliques de la carte à puce selon l’invention sont pleines, sans compromettre la qualité de communication radiofréquence. Elles offrent à la carte à puce un bel aspect, un poids supérieur à 12 grammes conforme aux besoins du marché des cartes premium, et une bonne prise en main.The metal faces of the smart card according to the invention are solid, without compromising the quality of radio frequency communication. They give the smart card a beautiful appearance, a weight greater than 12 grams in line with the needs of the premium card market, and a good grip.

La fabrication des éléments métalliques composites 11 et l’assemblage des composants est simple et à faible coût.The manufacturing of the composite metal elements 11 and the assembly of the components is simple and at low cost.

En définitive, la carte à puce selon l’invention fonctionne de la même manière qu’une carte en matière plastique ou qu’une carte lourde connue, mais elle respecte en outre pleinement la norme EMVCo.Ultimately, the smart card according to the invention functions in the same way as a plastic card or a known heavy card, but it also fully complies with the EMVCo standard.

Claims (16)

1– Carte à puce à double interface de communication à contact et sans contact, comprenant un corps de carte (20) comportant un module électronique (4) pourvu d’un bornier de contacts et d’une antenne (30) destinée à une communication radiofréquence avec l’antenne d’un lecteur sans contact, ledit corps de carte (20) comportant un élément métallique (11) apte à augmenter le poids du corps de carte (20), caractérisé en ce que ledit élément métallique (11) est un élément métallique composite, configuré pour minimiser les courants de Foucault induits dans le corps de carte (20) lorsque la carte à puce (1) est placée dans le champ électromagnétique d’un lecteur sans contact. 1 – Smart card with dual contact and contactless communication interface, comprising a card body (20) comprising an electronic module (4) provided with a contact terminal block and an antenna (30) intended for communication radio frequency with the antenna of a contactless reader, said card body (20) comprising a metallic element (11) capable of increasing the weight of the card body (20), characterized in that said metallic element (11) is a composite metal element, configured to minimize eddy currents induced in the card body (20) when the smart card (1) is placed in the electromagnetic field of a contactless reader. 2– Carte à puce selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément métallique composite (11) s’étend sur l’essentiel de la surface du corps de carte. 2 - Smart card according to claim 1, characterized in that said composite metal element (11) extends over most of the surface of the card body. 3- Carte à puce selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément métallique composite (11) présente une densité supérieure à 1,4 grammes par cm3, et de préférence supérieure à 2,7 grammes par cm3. 3 - Smart card according to claim 1 or claim 2, characterized in that said composite metal element (11) has a density greater than 1.4 grams per cm 3 , and preferably greater than 2.7 grams per cm 3 . - Carte à puce selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément métallique composite (11) est configuré sous la forme d’une pluralité d’éléments métalliques unitaires (12, 15, 17) de plus petite taille, électriquement isolés entre eux. - Smart card according to any one of the preceding claims, characterized in that said composite metal element (11) is configured in the form of a plurality of unitary metal elements (12, 15, 17) of smaller size, electrically isolated from each other. 5- Carte à puce selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits éléments métalliques unitaires de l’élément métallique composite (11) sont configurés sous la forme de plaques unitaires en forme de carrés (12). 5 - Smart card according to claim 4, characterized in that said unitary metallic elements of the composite metallic element (11) are configured in the form of unitary square-shaped plates (12). 6- Carte à puce selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits éléments métalliques unitaires de l’élément métallique composite (11) sont configurés sous la forme de croisillons métalliques (15) juxtaposés pourvus d’une découpe centrale (16) apte à limiter les courants de Foucault dans chaque croisillon métallique. 6 - Smart card according to claim 4, characterized in that said unitary metal elements of the composite metal element (11) are configured in the form of juxtaposed metal crosspieces (15) provided with a central cutout (16) capable of limit eddy currents in each metal crosspiece. 7– Carte à puce selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits éléments métalliques unitaires de l’élément métallique composite (11) sont configurés sous la forme de plaques métalliques unitaires (17) en forme d’hexagones adjacents, de sorte que les courants de Foucault induits le long des bords adjacents de deux hexagones (17) contigus circulent en sens inverse. 7 - Smart card according to claim 4, characterized in that said unitary metal elements of the composite metal element (11) are configured in the form of unitary metal plates (17) in the shape of adjacent hexagons, so that the Eddy currents induced along the adjacent edges of two contiguous hexagons (17) flow in opposite directions. 8– Carte à puce selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdites plaques métalliques unitaires (17) en forme d’hexagones sont agencées sous la forme d’une piste métallique (18) entrelacée avec des évidements (19). 8 - Smart card according to claim 7, characterized in that said unitary metal plates (17) in the shape of hexagons are arranged in the form of a metal track (18) intertwined with recesses (19). 9– Carte à puce selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit élément métallique composite (11) comporte une couche de résine intégrant de la limaille d’un matériau métallique. 9 - Smart card according to one of claims 1 to 3, characterized in that said composite metallic element (11) comprises a layer of resin incorporating filings of a metallic material. 10– Carte à puce selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit élément métallique composite (11) se présente sous la forme d’une feuille métallique (28) à structure en nid d’abeille. 10 - Smart card according to one of claims 1 to 3, characterized in that said composite metal element (11) is in the form of a metal sheet (28) with a honeycomb structure. – Carte à puce selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément métallique composite (11) comporte des éléments en acier inoxydable ou en alliage, notamment en alliage au tungstène. – Smart card according to any one of the preceding claims, characterized in that said composite metal element (11) comprises elements made of stainless steel or an alloy, in particular a tungsten alloy. 12- Carte à puce selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte un corps de carte (20) formé par un empilement comprenant au moins une couche de matériau plastique (21, 22), un insert (23) pourvu d’une antenne (30), une couche de ferrite (24), un élément métallique composite (11), et un capot (25) en aluminium pourvu d’une cavité (27) recevant un module électronique. 12 - Smart card according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a card body (20) formed by a stack comprising at least one layer of plastic material (21, 22), an insert (23 ) provided with an antenna (30), a ferrite layer (24), a composite metal element (11), and an aluminum cover (25) provided with a cavity (27) receiving an electronic module. 13– Carte à puce selon la revendication 12, caractérisée en ce que la couche de ferrite (24) est située dans le même plan du corps de carte (20) que l’élément métallique composite (11) et juxtaposé à lui. 13 - Smart card according to claim 12, characterized in that the ferrite layer (24) is located in the same plane of the card body (20) as the composite metal element (11) and juxtaposed to it. 14– Carte à puce selon la revendication 12, caractérisée en ce que la couche de ferrite (24) est intercalée entre l’insert (23) portant l’antenne (30) et l’élément métallique composite (11). 14 - Smart card according to claim 12, characterized in that the ferrite layer (24) is interposed between the insert (23) carrying the antenna (30) and the composite metal element (11). 15– Carte à puce selon l’une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que la couche de ferrite (24) est disposée uniquement en regard de l’antenne (30) du corps de carte (20) et de l’antenne du module électronique. 15 - Smart card according to one of claims 11 to 14, characterized in that the ferrite layer (24) is arranged only opposite the antenna (30) of the card body (20) and the antenna of the electronic module. 16– Carte à puce selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément métallique composite (11) intégré au corps de carte (20) présente une épaisseur comprise entre 50 et 250 micromètres. 16 - Smart card according to any one of the preceding claims, characterized in that said composite metal element (11) integrated into the card body (20) has a thickness of between 50 and 250 micrometers.
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