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Title:
ELECTRONIC ENTITY HAVING AN RFID TRANSPONDER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/009142
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electronic entity having a transponder which comprises a body 11 provided with a recess and, inside said recess, a transponder comprising a mounting 12A supporting an antenna 13 formed by at least one turn running along the contour of the module and a microcircuit, said antenna and microcircuit being connected to one another, plates of conductive material 15A, 15B being formed on each of the surfaces facing one another, covering 60% to 90% of the surface defined by the one or more turns of the antenna such as to form a capacitor connected in parallel on the antenna, and the body comprising, at least approximately at said recess, an annular metal area 16 in which the inner contour which projects into the plane of the mounting surrounds said mounting and is suitable for concentrating the field lines toward the inside of the turn, the capacitor defining, with the antenna and the microcircuit, a given resonance frequency substantially equal to the frequency of an external reader.

Inventors:
ALI, Ahmed (420 rue d'Estienne d'Orves, Colombes, F-92700, FR)
Application Number:
FR2015/051932
Publication Date:
January 21, 2016
Filing Date:
July 13, 2015
Export Citation:
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Assignee:
OBERTHUR TECHNOLOGIES (420 rue d'Estienne d'Orves, Colombes, F-92700, FR)
International Classes:
H01Q1/22; G06K19/077; H01Q7/04; H01Q1/36; H01Q1/38; H01Q9/27
Domestic Patent References:
2001-07-12
2002-06-27
Foreign References:
EP2296226A12011-03-16
US20050186902A12005-08-25
FR2908207A12008-05-09
US6127989A2000-10-03
FR2863748A12005-06-17
EP2410470A12012-01-25
US5248989A1993-09-28
US6522308B12003-02-18
Attorney, Agent or Firm:
SANTARELLI (49 avenue des Champs-Elysées, Paris, Paris, F-75008, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Entité électronique comprenant un transpondeur, destinée à communiquer avec un lecteur externe à une première fréquence déterminée et comportant un corps (11 ) muni d'une cavité et, dans cette cavité, un transpondeur comportant un support ayant un plan et (12A) portant, connectés l'un à l'autre, une antenne (13) formée d'au moins une spire longeant le contour du support et un microcircuit (14), des plaques en matériau conducteur (15A, 15B) étant formées sur chacune de ces faces en regard l'une de l'autre en sorte de former un condensateur connecté en parallèle sur l'antenne, et le corps comportant, au moins approximativement au niveau de cette cavité, une zone métallique annulaire ( 6) ayant un contour interne dont la projection dans le plan du support entoure ledit support et qui est adaptée à concentrer des lignes de champ vers l'intérieur de la spire, le condensateur définissant, avec l'antenne et le microcircuit, un circuit résonant à une deuxième fréquence sensiblement égale à la première fréquence, les plaques de condensateur (15A, 15B) couvrant de 60% à 90% de la superficie délimitée par la/les spire(s) de l'antenne.

2. Entité électronique selon la revendication 1 , dans laquelle la zone métallique (16) a une surface au moins égale à trois fois celle du support

(12A).

3. Entité électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans laquelle la zone métallique (16) entourant l'antenne est ajourée.

4. Entité électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'antenne (13) comporte au moins une spire sur chacune des faces du support.

5. Entité électronique selon la revendication 4, dont l'antenne comporte entre 2 et 5 spires par face.

6. Entité électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le transpondeur comporte au moins deux spires espacées d'un pas et les plaques de condensateur présentent un bord adjacent à la spire la plus interne, ce bord étant distant de la spire la plus interne d'une distance supérieure au pas des spires.

7. Entité électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont les plaques de condensateur sont rectangulaires ou circulaires.

8. Entité électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dont le transpondeur a un format qui est au plus égal au quart du format normalisé ID-1.

9. Entité électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dont le corps et le module forment une carte de stockage de données ou une pièce d'identité.

10. Passeport comprenant au moins une page de couverture, une page de garde, un page en plastique et une page en papier d'un livret, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une entité électronique selon l'une des revendications précédentes dont le corps présente au maximum les dimensions d'une page dudit passeport, le corps étant assemblé avec ladite page parmi une page de couverture, la page de garde et la page en plastique.

Description:
ï

ENTITE ELECTRONIQUE A TRANSPONDEUR RFID

L'invention concerne une entité électronique à transpondeur d'identification par radiofréquence à élément rayonnant miniature, dont le gain est amélioré. Un transpondeur d'identification par radiofréquence est classiquement désigné sous le sigle RFID qui est l'acronyme de l'expression anglo-saxonne Radio Frequency Identification. Les deux expressions seront utilisées ci-dessous. On utilise aussi l'expression de vignette, ou module, RFID lorsque le transpondeur se limite à un objet très plat. L'utilisation du terme module ou vignette revient à insister sur la constitution du transpondeur plus que sur sa fonction.

Un transpondeur RFID comporte principalement un micro-circuit radiofréquence, ou RF, et une antenne. Le micro-circuit RF (aussi appelé puce RF) et l'antenne forment conjointement un circuit résonant. Plus précisément l'impédance parasite d'entrée du circuit RF est classiquement assimilée à la combinaison d'une résistance et d'une capacité, montées en parallèle, tandis que l'antenne est classiquement assimilée à la combinaison d'une inductance et d'une résistance montées en parallèle avec une capacité. Le circuit résonant obtenu est capable d'échanger des informations avec une station externe, en réaction à un champ électromagnétique émis par cette dernière à la même fréquence de résonance ; en pratique, le circuit résonant prélève par l'antenne l'énergie qui fui est nécessaire dans le champ électromagnétique émis par une telle station.

La fréquence de résonance d'un tel circuit peut être calculée par la formule suivante :

Avec :

• L a l'inductance de l'antenne

• C a la capacité de l'antenne, • Cchip la capacité parasite d'entrée du circuit radiofréquence.

En fait la capacité du circuit RF dépend de la puissance d'activation fournie par l'antenne à ce circuit ; cela implique en pratique une première valeur de Fr pour un faible niveau de puissance appelé OFF (cas où, typiquement, le circuit résonant est exposé à un niveau de puissance de -30 dbm) et une autre valeur de Fr pour un niveau de puissance plus élevé appelé ON (cas où, typiquement, le circuit résonant est exposé à un niveau de puissance de 10 dBm) ; en effet, la capacité du circuit RF augmente avec la puissance d'excitation. La fréquence à l'état ON est typiquement inférieure à la fréquence à l'état OFF.

Pour ajuster une antenne à un circuit RF particulier, on part de la valeur de la capacité d'entrée de ce circuit, typiquement à l'état OFF, et on en déduit, à partir de l'équation Eqn(1) précitée, les valeurs à associer à l'antenne pour satisfaire la condition de résonance ; pour une antenne ayant un nombre donné de spires et une géométrie donnée, la capacité de l'antenne peut être ajustée en jouant sur le pas (c'est-à-dire l'espacement) entre les spires de l'antenne ou le diamètre des fils (dans le cas d ' une antenne formée de fils noyés dans le support), ou en jouant sur l'épaisseur, la hauteur et l'espacement des spires (dans le cas d'une antenne formée par gravure et sérigraphie). L'inductance de l'antenne découle de la géométrie de l'antenne et du matériau constitutif des spires et du nombre des spires.

On comprend que la conception d'une antenne de transpondeur RFID doit répondre à deux contraintes.

D'une part elle doit être correctement accordée à la fréquence de résonance recommandée par le fabricant de circuit RF (on parle de « fondeur »), déterminée à partir de la fréquence à laquelle le transpondeur communique avec le lecteur externe (par exemple 13,56MHz tel que spécifié dans la norme ISO 14443, ce qui peut être obtenu par un nombre approprié de spires, par une structure de spires appropriée (en fils, ou par sérigraphie) et le pas entre spires ; ces paramètres déterminent les grandeurs L a et C a de l'antenne dans la schématisation discutée ci-dessus. Toutefois, il peut être plus facile d'ajouter à l'antenne, telle qu'elle est formée, une capacité additionnelle, sous réserve de savoir la former à la bonne valeur.

D'autre part, l'antenne doit fournir suffisamment d'énergie dans le champ électromagnétique ambiant pour alimenter le circuit RF, à la fréquence de résonance. Or l'énergie captée par une antenne dépend de l'amplitude du champ électromagnétique et de la section de l'antenne, c'est-à-dire de la surface traversée par les lignes de ce champ électromagnétique ; en d'autres termes, l'énergie captée par l'antenne dépend de la surface qui, délimitée par les spires, peut être traversée par les lignes du champ diffusé par la station externe RFID définissant ainsi le flux du champ électromagnétique à travers l'antenne. Mais, avec la tendance à miniaturiser les transpondeurs RFID, on est amené à mettre en uvre des antennes de plus en plus petites ; à titre d'exemple, on en est actuellement à des antennes dont la surface représente un quart, voire un cinquième (ou même moins) de celle d'une carte de format normalisé ID-1 (selon la norme ISO/IEC 7816 ; le format ID-1 désigne une forme globalement rectangulaire de 54 mm x 85.6 mm ), et l'obtention de la puissance nécessaire devient une question critique, notamment en raison de certains protocoles qui requièrent de nombreux échanges entre la station et les transpondeurs RFID, par exemple les protocoles de cryptographie pour les applications de sécurité.

L'invention a pour objet de répondre aux deux objectifs précités, notamment dans un contexte de production à grande échelle et à faible coût (ce qui implique une grande simplicité de conception et de mise en oeuvre).

Il est rappelé que, dans le passé, on a connu des entités électroniques au format ID-1 comportant un corps comportant une cavité logeant un module, plus précisément un transpondeur, portant un microcircuit, ce circuit étant connecté à une antenne dont les spires longeaient la périphérie du corps ; de manière à minimiser les problèmes de connexion liés au fait que le circuit est porté par un module tandis que l'antenne est formée dans un corps initialement indépendant de ce module, il a fallu accorder un grand soin au positionnement du module au sein de la cavité du corps (la connexion électrique du circuit à l'antenne s'établit au moment de la fixation du module dans la cavité du corps) ; pour réduire les contraintes de fabrication, la tendance a été depuis lors de vouloir former l'antenne et le circuit RF sur un seul et même support, ce qui revient à limiter la section de l'antenne à la surface du module portant le circuit RF.

L'invention propose à cet effet une entité électronique comprenant un transpondeur, destinée à communiquer avec un lecteur externe à une première fréquence déterminée et comportant un corps muni d'une cavité et, dans cette cavité, un transpondeur comportant un support ayant un plan et portant, connectés l'un à l'autre, une antenne formée d'au moins une spire longeant le contour de ce support et un microcircuit, des plaques en matériau conducteur étant formées sur chacune des faces du support en regard l'une de l'autre en sorte de former un condensateur connecté en parallèle sur l'antenne, et le corps comportant au moins approximativement au niveau de cette cavité, une zone métallique annulaire ayant un contour interne dont la projection dans le plan du support entoure ledit support et qui est adaptée à concentrer des lignes de champ vers l'intérieur de la spire, le condensateur définissant, avec l'antenne et le microcircuit, un circuit résonant à une seconde fréquence sensiblement égale à la première fréquence, ces plaques de condensateur couvrant de 60% à 90% de la superficie délimitée par la/les spire(s) de l'antenne.

On entend par « projection » la projection orthogonale suivant une direction perpendiculaire au plan dans lequel s'étend le support.

Ainsi, l'invention enseigne de disposer des zones métalliques sensiblement au niveau du transpondeur (c'est-à-dire sensiblement dans le même plan) à la fois à l'intérieur et à l'extérieur des spires de l'antenne et à proximité de celle-ci. La zone métallique entourant la cavité contenant le transpondeur a avantageusement une surface au moins égale à celle du support (voire au moins trois fois cette surface), ce qui est un ordre de grandeur garantissant que la présence de la zone métallique entourant l'antenne a un effet significatif de concentration des lignes de flux vers l'intérieur de l'antenne.

Pourtant, il était généralement connu que la présence d'une plaque métallique en regard d'une antenne avait pour effet de très fortement gêner tout échange de données entre une station externe d'échange de données et cette antenne ; l'ajout d'une telle plaque métallique a même été proposé en tant que moyen passif de protection, par brouillage, d'une antenne pour empêcher un échange intempestif de données entre un circuit connecté à cette antenne et une station externe (voir notamment le document FR - 2 863 748).

Le document EP - 2 410 470 avait déjà proposé, à propos d'un circuit comportant une antenne et un circuit, ia mise en place d'un élément d'amplification du gain, c'est-à-dire des performances, de l'antenne, comportant une zone électriquement conductrice et isolée électriquement du circuit, de forme annulaire et disposée autour d'une région du corps formé d'un volume généré par la projection géométrique de la surface d'antenne le long d'une direction sensiblement orthogonale à ladite surface. Dans ce document, il est mentionné, à la différence du document US - 5 248 989, qu'une telle zone électriquement conductrice continue tout autour de la portion du corps portant l'antenne a un effet positif de concentration du signal.

Par ailleurs, il était déjà connu, d'après le document WO - 01/50547 (ou son équivalent US - 6 522 308), de former un condensateur à l'intérieur du volume d'une antenne portée par un support. Plus précisément, ce document enseigne de former (en pratique par sérigraphie), sur une face d'un substrat, une antenne ainsi qu'un condensateur situé à l'intérieur du volume délimité par l'antenne et connecté en parallèle à celle-ci (un tel condensateur est formé de deux zones métalliques séparées par une couche diélectrique, ces trois zones étant formées par sérigraphie sur la face du support portant l'antenne). Cela permet de former une capacité d'adaptation du circuit à l'antenne, venant compléter la capacité intrinsèque au circuit RF et à celle de l'antenne pour satisfaire la condition de résonance.

On comprend toutefois que l'homme de métier avait toutes les raisons de penser que c'était en raison de conditions particulières qu'on pouvait observer un effet positif de telles zones métalliques, soit à l'extérieur des spires d'une antenne, soit à l'intérieur de ces spires, contrairement à l'effet généralement négatif d'une zone métallique disposée en regard d'une antenne. L'homme de métier avait donc toutes les raisons de supposer que toute évolution de la répartition des zones métalliques vers la configuration connue d'une zone métallique disposée en regard de l'antenne ferait disparaître les effets positifs pour revenir à l'effet de brouillage d'une zone métallique.

Pourtant, de manière surprenante, il a été constaté que le fait de combiner des zones métalliques à l'extérieur des spires de l'antenne et des zones métalliques à l'intérieur de ces spires pouvait permettre de combiner les effets positifs de chacun de ces types de zones métalliques, bien que la combinaison de telles zones métalliques implique la formation d'une couche métallique presque continue (sauf en regard des spires de l'antenne et d'éventuelles fentes, en nombre très limité (typiquement une ou deux), au sein de la zone métallique annulaire) dont on croyait pouvoir assurer qu'elle aurait l'effet négatif d'une couche continue formant un masque.

Il est à noter que la combinaison de l'invention ne se limite pas à la juxtaposition d'enseignements prélevés dans les documents précités puisque, notamment, l'invention enseigne de disposer deux zones métalliques sur les faces opposées du support du module portant l'antenne et le circuit RF (alors que dans le document WO - 02/50547 les deux plaques du condensateur sont formées sur une seule et même face du support), ce qui implique notamment de former une zone métallique sur la face de ce support à laquelle est fixée le microcircuit constituant le circuit RF.

On peut noter que le condensateur permet d'ajuster la capacité globale de l'antenne de manière à obtenir un accord du transpondeur à la bonne fréquence, sans toutefois réduire la quantité de flux reçue par les spires.

Le taux précité de 60% à 90% de la superficie délimitée par la/les spire(s), compte tenu des épaisseurs habituelles des supports de vignette ou de transpondeur, est tout à fait compatible avec les conditions de fréquence de l'invention ; il mérite d'être noté que l'encombrement du circuit peut ne représenter que quelques pourcents de cette superficie, ce qui permet d'obtenir des plaques recouvrant une telle fraction de la surface entourée par l'antenne tout en ayant des formes géométriques simples, par exemple rectangulaire. De manière avantageuse, la surface de la zone métallique entourant de manière continue ou discontinue le support vaut au moins le triple de celle du support, ce qui est un seuil impliquant en règle générale un effet très significatif de concentration de l'invention ; en pratique, il est avantageux que le corps, portant le transpondeur, soit recouvert par la zone métallique externe sur au moins 80% de sa surface, ce qui revient à tirer un profit optimum de la présence du corps de l'entité électronique. Toutefois, il devient préférable de ne pas former cette zone métallique au-delà d'un multiple de 20 de la surface du transpondeur ; au-delà d'un tel seuil, le coût de la formation de la zone métallique n'est plus compensé par une augmentation significative de la concentration des lignes de flux à l'intérieur de l'antenne.

La zone annulaire peut être discontinue en ce sens qu'il peut y avoir une (voire deux, mais pas beaucoup plus) fente s'étendant à partir du contour interne vers le contour externe.

La zone annulaire est réalisée à partir d'un matériau électriquement conducteur et étanche au champ électromagnétique du lecteur externe, c'est à dire un matériau qui pourrait servir pour fabriquer un blindage métallique électromagnétique pour réduire le champ électromagnétique reçu du lecteur au voisinage d'un objet à isoler. Etant donné que l'efficacité d'un tel blindage dépend du matériau, de son épaisseur et de la fréquence à bloquer, il existe une multitude de possibilités de réalisation de la zone annulaire. Cette zone est métallique, comme cela est couramment utilisé pour les blindages.

La zone métallique entourant la cavité peut être pleine comme les zones métalliques formant le condensateur (ce qui explique que les zones métalliques internes à l'antenne sont appelées « plaques ») ; toutefois il est avantageux que cette zone métallique externe à la cavité soit ajourée, par exemple formée d'une grille, les trous étant significativement plus petits que la longueur d'onde du rayonnement émis par le lecteur externe. Une telle grille peut être formée de fils déposés, ou d'un réseau formé par sérigraphie (au moyen d'une encre conductrice) ; il peut s'agir d'une grille à maille carrée ou rectangulaire, ou d'un réseau hexagonal, notamment. En pratique, on peut préciser que, au sein d'une telle plaque ajourée, les espaces non métallisés sont avantageusement à une distance des espaces non métallisés adjacents comprise entre1 ,5 fois et 5 fois la largeur des bandes métallisées qui les séparent.

L'antenne comporte au moins une spire, sur une des faces du support ; toutefois, de manière préférée, elle comporte au moins une spire sur chacune des faces, ce qui permet d'utiliser au mieux la surface disponible sur le support auprès de son contour et donc d'optimiser l'énergie captée dans le rayonnement électromagnétique ambiant ; le nombre de spires sur chacune des faces du support est avantageusement compris entre deux et cinq, ce qui revient à n'occuper qu'une fraction modeste de la surface du support auprès de son contour, typiquement entre 5 et 10% de cette surface.

De manière préférée, ces plaques formant le condensateur sont à une distance de l'antenne qui est supérieure au double de la largeur de cette spire, ce qui laisse subsister un espace suffisant pour le passage des lignes de flux. Lorsqu'il y a plusieurs spires sur une face, il est recommandé que le pas inter-spire des spires de l'antenne soit plus petit que la distance entre le bord de l'armature métallique de la plaque du condensateur et le bord de la spire interne constituant les enroulements de l'antenne. Il est avantageux que la plaque correspondante du condensateur soit située à une distance de la spire la plus interne qui est au moins égale à 150% du pas des spires (c'est-à-dire de l'espace entre deux spires). Cela contribue à garantir que les lignes de flux, c'est-à-dire les lignes de champs magnétique traversant une surface, traversent le transpondeur à l'intérieur de l'antenne et non pas à l'extérieur par réflexion. De plus cela permet d'éviter l'apparition d'une capacité parasite due au voisinage de l'armature métallique et de la spire la plus interne.

Selon les cas, il peut être intéressant que la distance entre le contour interne de la zone métallique annulaire et la spire la plus externe de l'antenne soit inférieure, égale, ou au contraire supérieure à la distance entre les plaques du condensateur et la plus interne de cette antenne. On comprend que l'invention est tout particulièrement intéressante lorsque le transpondeur est de faible taille, c'est-à-dire d'une taille au plus égale au quart, voire au cinquième du format normalisé ID-1.

L'entité électronique est avantageusement une carte de stockage de données, telle qu'une carte au format bancaire, ou une pièce d'identité, telle qu'un badge ou un passeport, notamment.

De manière avantageuse, un tel passeport comporte une entité électronique selon l'une au moins des caractéristiques ci-dessus, dont le corps présente au maximum les dimensions d'une page dudit passeport en étant assemblé à une telle page. Un passeport comporte habituellement une page de couverture, une page de garde, une ou plusieurs pages en matière plastique et une ou plusieurs pages en papier ; de préférence, la page contenant l'entité électronique peut être choisie parmi la page de couverture, la page de garde ou une page en plastique.

Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif en regard du dessin annexé sur lequel :

- La figure 1 est une vue schématique partielle d'une entité électronique à transpondeur conforme à l'invention,

- La figure 2 est un schéma électrique du transpondeur,

- La figure 3 est une vue éclatée de ce transpondeur de la figure 1 ,

- La figure 4 est une vue de la face du transpondeur portant le circuit,

- Les figures 5A à 5C représentent trois étapes successives dans la formation d'une entité électronique à transpondeur conforme à l'invention, tel qu'un passeport, et

- Les figures 6A à 6C représentent trois étapes successives dans la formation d'une entité électronique à transpondeur conforme à l'invention, selon une variante des figures 5A à 5C. La figure 1 représente de manière schématique une entité électronique à transpondeur RFID conforme à l ' invention notée 10 dans son ensemble. Elle est adaptée à communiquer avec au moins un lecteur externe à une première fréquence déterminée.

Le contour externe de cette entité électronique à transpondeur n'est pas représenté ; cette entité électronique à transpondeur peut notamment être intégrée dans une étiquette portée par un article dont on veut suivre les mouvements, une carte de stockage de données telle qu'une carte bancaire, ou un document de sécurité, tel qu'un document attestant d'une identité, par exemple un passeport.

Cette entité électronique comporte un corps 11 dans lequel est ménagée une cavité dans laquelle est logé un module 12 comportant, portés par un même support 2A et connectés l'un à l'autre, une antenne 13 formée d'au moins une spire et un circuit RF (aussi appelé microcircuit) non représenté sur cette figure 1 , mais qui apparaît sur la figure 4 sous la référence 14 ; en raison de la présence de l'antenne le module constitue un transpondeur RFID.

De manière préférée, l'antenne comporte au moins une spire sur la face opposée à celle qui porte le microcircuit ; de manière avantageuse, elle comporte au moins une spire sur chacune des faces du support, ce qui contribue à maximiser l'aptitude à capter de l'énergie électromagnétique dans l'environnement.

L'antenne longe le contour externe du support, c'est-à-dire que la spire la plus externe que l'antenne comporte sur la (ou chaque) face du support se trouve à une faible distance de ce contour, typiquement inférieure à 10 fois la largeur de cette spire.

Un nombre de 2 à 5 spires sur chaque face du support constitue avantageusement un bon compromis entre la quantité d'énergie captée dans l'environnement et l'encombrement de l'antenne sur les faces du support. Cela correspond en pratique à un encombrement allant de 5% à 0% de la surface de la face considérée du support.

Le corps 11 comporte, tout autour de la cavité et à proximité de celle- ci, ici sur sa surface, une zone annulaire 16 en matériau électriquement i l conducteur (typiquement en métal) qui est isolée vis-à-vis du module 12. La zone métallique annulaire est intérieurement délimitée par un contour interne disposé tel que sa projection dans le plan du support entoure ledit support. Dans l'exemple représenté, la zone annulaire entoure complètement le support mais peut, en variante, être traversée, par un tout petit nombre de fentes (typiquement une seule fente) s'étendant depuis le contour interne jusqu'au contour externe.

Le module comporte, à l'intérieur des spires de l'antenne 13, une plaque métallique 15A faisant partie d'un condensateur connecté en parallèle sur cette antenne. La face supérieure du support 12A est ici sensiblement au même niveau que la face du corps 11 qui porte la zone métallique 16, de sorte que la plaque 15A est ici sensiblement au même niveau que cette zone métallique 16. Selon une variante de réalisation, le support est inséré sur une face opposée du corps de sorte que le support et la zone métallique s'étendent dans des plans distincts, mais très proches, de l'ordre de l'épaisseur du corps de l'entité électronique. Le support 12A porte, sur sa face opposée (orientée vers le fond de la cavité), le microcircuit 14 (ce qui explique qu'il ne soit pas visible) et une seconde plaque métallique 15B (voir la figure 3) située en regard, au travers du support, de la première plaque métallique 15A en sorte de former ledit condensateur.

Ce condensateur définit, avec l'antenne et le microcircuit un circuit résonant à une fréquence sensiblement égale à la fréquence déterminée du lecteur externe.

Le schéma électrique équivalent au transpondeur est représenté à la figure 2. On y voit l'inductance L a et la capacité C a de l'antenne (dans un cadre A), la capacité C Ch i P et la résistance R ch i P du microcircuit (dans un cadre B) et une capacité additionnelle, notée C pp i, correspondant au condensateur 15 formé par les plaques 15A et 15B.

Il faut noter que la petite taille de l'antenne limite l'effet capacitif existant entre les spires ; par ailleurs, la présence de la zone métallique 16 constitue une impédance de charge pour l'antenne, ce qui résulte en une augmentation de la fréquence de résonance à réaliser. C'est pourquoi il s'avère avantageux d'ajouter une capacité additionnelle, montée en parallèle sur les bornes de l'antenne ; c'est une des raisons pour lesquelles le condensateur 15 est formé. La manière d'implanter une telle capacité additionnelle est un paramètre important pour que le transpondeur puisse fonctionner correctement ; il faut satisfaire simultanément aux conditions suivantes :

- Une aptitude à bien maîtriser la géométrie en correspondance de la valeur à obtenir,

- Une facilité de mise en œuvre, de manière robuste (les transpondeurs, par exemple au sein de documents de sécurité, doivent satisfaire à des tests sévères de flexion ou de torsion ; des condensateurs en surface, bien que permettant facilement un bon ajustement de la capacité obtenue, implique souvent un montage tête-bêche (« flip-chip ») qui génère un risque mécanique important,

- Une géométrie simple adaptée à une production industrielle a coût bien maîtrisé ; de manière avantageuse, les plaques ont une forme circulaire, ovale ou polygonale simple telle qu'une forme carrée ou rectangulaire.

L'invention met en œuvre des techniques de gravure ou de sérigraphie habituelles dans les circuits imprimés qu'il ne parait pas utile de détailler ici.

Le condensateur 15 est ainsi formé sur le support 12A portant l'antenne ; ce support est en effet classiquement réalisé en un matériau diélectrique ; quant aux plaques métalliques formant le condensateur, elles sont par exemple à base de cuivre ; il peut aussi s'agir d'une zone formée par une encre conductrice déposée par tout moyen connu approprié.

La capacité du condensateur peut être définie par l'équation suivante :

„ εΑ

C p≠ = - Eqn. (2)

Où ε est le produit de la permittivité électrique de l'air et de la permittivité diélectrique du support, A est la surface des plaques métalliques 15A et 15B (supposées identiques et en regard) et t est l'épaisseur du matériau diélectrique entre ces plaques. Si les plaques ne sont pas identiques et en regard, c'est en principe la surface des zones qui sont en regard qu'il faut prendre dans la formule Eqn.(2) ci-dessus).

Les caractéristiques de ce condensateur, notamment les dimensions de ses plaques 15A et 15B sont choisies en sorte que ce condensateur définisse, avec l'antenne et le microcircuit, une fréquence de résonance donnée, choisie par le concepteur en fonction des besoins. Un paramètre est l'épaisseur du diélectrique qui doit conférer au module une rigidité suffisante pour permettre une manipulation sans risque de détérioration ; une plage de 75 à 100 microns semble appropriée.

Il est apparu approprié que les plaques 15A et 15B aient une superficie correspondant à de 60% à 90% de la superficie entourée par les spires de l'antenne.

Les deux plaques ont en effet une surface maximale inférieure à l'aire entourée par les spires, de manière à rester à une distance non nulle vis- à-vis des spires de l'antenne ; de manière préférée, cette distance non nulle est supérieure à la distance séparant les spires l'une de l'autre, de préférence au moins égale à 150% de cette distance de séparation. De manière à assurer une bonne connexion électrique entre le condensateur et le microcircuit et les bornes de l'antenne, ces bornes sont électriquement et physiquement reliées à chaque plaque 15A ou 15B, directement, ou par l'intermédiaire de trous traversant (appelés vias) notés P1 et P2 à la figure 3.

La zone 16 est annulaire en ce sens qu'elle s'étend de manière continue tout autour de la cavité ; toutefois, elle n'est en pratique pas circulaire. En effet, la cavité dans laquelle le module est engagé a habituellement une forme rectangulaire et, pour pouvoir être à proximité de l'antenne, le contour interne de cette zone 16 a une forme qui suit de près le contour de cette cavité.

La proximité entre le contour interne de la zone 16 et l'antenne se traduit par le fait que ce contour est avantageusement situé, par rapport à la spire externe de l'antenne, à une distance ne dépassant pas 5 fois la distance entre cette spire externe et le contour de son support. De manière avantageuse, notamment avec un module de format égal à un quart, voire un cinquième du format ID-1 , voire moins, le contour interne de la zone 16 est à au plus 1 mm de l'antenne, voire à au plus 0.5 mm.

Quant au contour externe de la zone 16, il peut n'être défini que par le contour externe du support ; toutefois, il peut être choisi de situer ce contour à une distance significative du contour du support lorsque ce support a une superficie particulièrement grande par rapport à celle du module ; en effet, il peut ne pas y avoir d'augmentation significative de la concentration des lignes de flux lorsque, par exemple, la zone 16 a une superficie dépassant dix voire vingt fois celle du support du module. Toutefois, il peut y avoir des avantages d'une autre nature ; à titre d'exemple, la zone métallique peut longer le bord extérieur d'une page dans le cas d'un passeport. Une portion d'un tel contour est désignée sous la référence 18.

Par contre, il semble recommandé que la superficie de cette zone 16 vaille au moins 3 fois celle du support de module, pour obtenir un bon effet de concentration des lignes de flux vers l'intérieur de cette zone.

Cette zone peut être pleine, comme les plaques 15A et 15B du condensateur ; il suffit toutefois, pour des raisons de réduction de coût notamment, que cette zone soit ajourée, en ayant par exemple la forme d'un réseau à maille carrée, rectangulaire, voire hexagonale ; pour assurer que cette zone puisse jouer son rôle de concentration des lignes de flux vers l'intérieur de l'antenne, il semble avantageux que la largeur des bandes métallisées séparant des espaces non métallisés soit comprise entre 0,3 et 1 fois la largeur des espaces métallisés (on peut aussi dire que les espaces non métallisés sont avantageusement de l'ordre du double voire du triple ou plus de la largeur des lignes métallisées de la grille - ce rapport dépend en fait de la conductivité des pistes de la zone (matière et épaisseur).

Une telle zone ajourée peut être déposée par sérigraphie ; en variante i! peut s'agir d'une couche d'aluminium sur métal qui est ensuite gravée.

Un paradoxe semble apparaître à l'examen d'un transpondeur conforme à l'invention, lorsqu'on considère la grande superficie recouverte de matériau métallique, notamment pour le condensateur, par rapport aux dimensions de l'antenne et à celles de la zone métallique de concentration 16. On aurait pu s'attendre à ce que, du fait de l'effet de concentration des lignes de flux assuré par la zone 16, les lignes tendent à traverser le volume de l'antenne mais en soient empêchées par les plaques formant le condensateur. En effet, il y a une quasi-continuité de la matière métallique sur une surface débordant largement la section du module, cette continuité n'étant interrompue qu'en regard des spires, en une fente constituant une sorte d'empreinte des spires de cette antenne.

En fait il semble optimal de disposer les plaques du condensateur de manière aussi centrale que possible à l'intérieure des spires, l'écartement entre le bord d'une plaque de condensateur et la piste la plus interne de l'antenne étant supérieur au pas de ces spires. Ainsi, les lignes de champ convergent vers le centre de i'antenne du fait de la zone 16 tout en divergeant du fait de la plaque 15A ou 15B et passent par l'interstice entre ces plaques 16 et 5A(ou 15B).

Dans l'exemple de la figure 3, l'antenne comporte des spires disposées sur chacune des faces du support 12A (en étant connectées par les vias P1 ), mais il faut bien comprendre que l'antenne peut, en variante, n'être formée que sur une seule et même face.

On comprend qu'il est avantageux que le sens d'enroulement des spires sur les deux faces du support, reliées par des vias tels que P1 ou P2, soit tel qu'il y a une continuité dans les boucles formées par ces spires. Toutefois, le sens du courant n'a, en soi, pas d'importance particulière.

La figure 4 représente la face du support 12A portant le microcircuit 14 ; on peut noter que ia présence de ce microcircuit est compatible avec la formation d'une plaque de condensateur 15B couvrant une fraction tout à fait importante de la superficie délimitée par les spires de l'antenne ; en effet, le microcircuit peut n'avoir qu'un faible encombrement (typiquement de l'ordre de 2 à 5 mm 2 ) par rapport à la superficie entourée par l'antenne.

Il est rappelé que l'invention est tout particulièrement intéressante lorsque le support a un format au plus égal à un quart voire un cinquième du formai normalisé ID-1 ; même dans un tel cas, la superficie d'un microcircuit peut ne représenter qu'une faible fraction de celle du support.

En pratique il est avantageux, au moins pour des raisons de coût, d'utiliser des microcircuits de petite taille, même en combinaison avec des corps de grande taille tels que ceux d'une pièce d'identité telle qu'un passeport.

Il est envisageable que le corps comporte lui aussi une antenne couplée inductivement avec l'antenne du module, mais l'invention permet un bon rapport coût-performances sans nécessiter une telle antenne de grande taille.

Les figures 5A à 5C représentent trois phases du montage d'un module tel que celui de la figure 3 dans un passeport selon un premier mode de réalisation. Le module 12, comportant des spires d'antenne et des plaques de condensateur sur chacune de ses faces (figure 5A), est engagé dans une cavité du corps noté 1 1 1 , lequel comporte, sur sa face supérieure, une zone annulaire métallique 116 formant un concentrateur de lignes de flux. Lorsque le module est en place dans la cavité (figure 5B), la plaque supérieure 15A du condensateur est sensiblement copianaire avec la zone annulaire 116. Le corps peut alors être pris en sandwich entre les deux couches d'un passeport (par exemple entre la page de garde er le couverture d'un passeport ou encore inséré entre deux couches formant une feuille en plastique rigide dans le passeport).

Les figures 6A à 6C se distinguent des figures 5A à 5C par le fait que le module, noté 12', est engagé dans la cavité d'un corps 211 qui porte une zone annulaire 216 formant concentrateur de lignes de flux sur sa face inférieure ; ainsi la zone 216 n'est pas copianaire avec aucune des plaques de condensateur. Mais il est apparu qu'à l'échelle de l'épaisseur du module, un léger décalage entre les niveaux des couches métalliques n'est pas gênant. Il est apparu que, perpendiculairement aux faces du support, un décalage jusqu'à de l'ordre d'un demi-millimètre peut être toléré sans baisse significative de l'effet de concentration des lignes de flux.

La technique décrite dans ces figures 5A-C et 6A-C est en soi proche de la technique connue sous la désignation « flip-chip » ; lorsque le module est prêt à être mis en place au moyen de plots de colle préalablement déposés, une résine est avantageusement injectée entre ces plots, ce qui permet d'obtenir une zone de contact sensiblement plane avec le support.

En fait, il n'est pas nécessaire que la zone métallique externe soit coplanaire avec l'une ou l'autre des plaques de condensateur.

Le support peut être en silicium.

A titre d'exemple, la présente invention s'applique particulièrement bien à un passeport comportant une entité électronique comportant un transpondeur fixé sur une première couche au moyen d'un adhésif ou par lamination et une zone métallique réalisée sur une deuxième couche distincte de la première couche. Les première et deuxième sont alors avantageusement assemblées avec la couche formant la couverture et la page de garde, entre lesquelles l'entité électronique est emprisonnée.

Les dimensions d'un tel passeport satisfont de préférence aux réglementations spécifiées dans la norme ICAO 9303 et les normes ISO/IEC 7810 pour le format ID-3 (excepté l'épaisseur), à savoir 88mm * 125mm.

Selon un mode de réalisation préféré la grille présente des dimensions sensiblement égales à celle d'une page de passeport et le transpondeur présente des dimensions égales à environ 3% de la surface maximum de la grille.