Titre : Module électronique pour carte à puce

La présente invention concerne un module électronique pour une carte à puce ayant un mode de fonctionnement dual à contact et sans contact, ainsi qu'une carte à puce intégrant un tel module électronique.

État de la technique

Il existe déjà dans l'état de la technique plusieurs types de cartes à puce. Certaines sont dites à fonctionnement par contact. Elles présentent un bornier de contacts destinés à coopérer avec les contacts d'un lecteur de carte à puce pourvus de contacts correspondants.

D'autres sont dites à fonctionnement sans contact. Elles comportent une antenne qui permet de communiquer par voie radiofréquence avec un lecteur distant.

Enfin, il existe aussi des cartes à puce à fonctionnement mixte à contact et sans contact. Elles comportent à la fois un bornier de contacts, et au moins une antenne. Certains contacts du bornier sont connectés à l'interface à contact d'une puce microélectronique du module, et les extrémités de l'antenne sont connectées à l'interface sans contact du module électronique.

Le module électronique peut comporter une puce unique comportant à la fois une interface de communication à contact et une interface de communication sans contact. Il s'agit d'un module dit dual. Un exemple d'un tel module est décrit dans le document WO 2015/071086 Al. Ce module comporte des ponts de connexion (« connexion bridges ») configurés pour ramener les extrémités de l'antenne du module à l'intérieur de la zone d'encapsulation qui protège la puce unique. Ces ponts de connexion sont soit disposés entre deux contacts normalisés voisins, soit empiètent sur une partie de la surface d'un contact normalisé. Dans tous les cas, ils restent visibles comme un élément qui interfère avec l'apparence des contacts normalisés et avec la surface disponible pour la réalisation d'un éventuel logo dans la zone des contacts.

Mais le module peut aussi comporter deux puces microélectroniques, à savoir une puce dite à contact comprenant une interface à contact connectée à certains contacts du bornier, et une puce distincte dite sans contact, comprenant une interface sans contact destinée à être connectée aux bornes d'une antenne. Il s'agit d'un module dit hybride. Un exemple d'un tel module à deux puces est décrit dans le document WO 2019/045642 Al. Cependant, ce module comporte sous certains contacts des plots multi-contact de grande taille. De ce fait il n'y a plus de place disponible pour positionner les spires d'une antenne sur le module lui-même. En conséquence, l'antenne est déportée hors du module, il ne peut donc s'agir d'un module à antenne comme cela est visé par la présente invention.

Or dans certains cas, le module microélectronique doit comporter lui-même une antenne, située sur la face inférieure du module, et non visible lorsque le module est intégré dans le corps d'une carte à puce.

Les contacts du module sont normalisés selon la norme ISO 7816. Ils peuvent être au nombre de 6 ou de 8, numérotés de Cl à C8. Dans le cadre des protocoles de communication dits à 5 fils, les contacts C6, C7 et C8 ne sont pas utilisés et ne sont pas connectés à l'interface de communication à contact de la puce du module électronique. Les contacts Cl - C8 sont compris dans des plages métalliques du bornier et situés sur la face supérieure du module, qui reste visible lorsque le module est intégré à une carte à puce.

L'antenne du module comporte une extrémité dite distale qui termine le tour extérieur de l'antenne qui s'étend le long de la périphérie du module, et une extrémité dite proximale, qui est située au voisinage de la puce microélectronique située au centre de la surface du module.

Afin de pouvoir connecter l'extrémité distale de l'antenne à la borne correspondante de l'interface sans contact du module, il est connu dans l'état de la technique d'utiliser une connexion électrique passant au-dessus des spires de l'antenne pour ramener son extrémité distale vers le plot approprié de l'interface sans contact de la puce microélectronique du module. Cette connexion électrique est réalisée sous la forme d'un pontage, appelé en général « strap » en terminologie anglo-saxonne. Elle est constituée par une piste individualisée et bien visible sur la surface du module, comme cela est notamment le cas dans le document WO 2015/071086 Al précité. Elle s'étend entre la périphérie du module et la plage métallique centrale située entre les contacts du module. Cette piste est isolée électriquement de la plage métallique centrale par une gravure, ce qui rend le pontage d'autant plus visible.

Or ce pontage utilisé dans l'état de la technique présente plusieurs inconvénients. En plus de son aspect inesthétique, il présente des problèmes sur un plan fonctionnel, puisqu'il risque de se rompre pendant une flexion de la carte à puce, ce qui rendrait l'antenne non fonctionnelle.

En outre, le pontage limite l'espace disponible sur la plage centrale du module pour graver un signe ou un logo comme cela est souvent demandé par les fournisseurs d'applications utilisant des cartes à puce, tels que les banques.

Par ailleurs, la technologie actuelle présente des difficultés pour intégrer un pontage dans un module au format d'usage standard de 11,8 mm x 13 mm. En effet, la localisation des extrémités du pontage entraine une diminution de la surface utile disponible pour les composants actifs du module. En particulier, à cause du pontage, les spires de l'antenne doivent comporter un décrochement vers l'intérieur de la surface du module, et ce décrochement à son tour empiète sur la surface disponible pour accueillir la ou les puces microélectroniques du module, ce qui peut limiter le module à des applications ne nécessitant que des puces de petite taille.

But de l'invention

L'invention a pour but général de proposer un nouveau module électronique pour carte à puce, dépourvu des inconvénients de l'état de la technique.

L'invention a pour but spécifique de proposer un module électronique à fonctionnement mixte à contact et sans contact qui soit dépourvu d'un pontage sous la forme d'une piste bien visible sur la surface supérieure du module.

Objet de l'invention

Selon le principe de l'invention, le pontage bien visible est remplacé par une connexion entre l'extrémité distale de l'antenne et le plot adéquat de l'interface sans contact du module, et cette connexion est totalement intégrée à l'un des contacts normalisés du module qui ne sont pas connectés à l'interface à contact de la puce. L'invention a donc pour objet un module électronique à double interface de communication à contact et sans contact, comportant un substrat diélectrique présentant sur une première face un bornier de contacts électriques (Cl, C2, C3, C5, C6, C7) normalisés selon la norme ISO 7816 destinés à un fonctionnement par contact avec les contacts correspondants d'un lecteur de carte à puce, ledit substrat présentant sur une seconde face les spires d'une antenne située sous la zone des contacts électriques du bornier, et ladite antenne comportant une extrémité distale située en périphérie du module électronique et une extrémité proximale située à l'intérieur des spires de l'antenne, caractérisé en ce qu'il comporte deux puces microélectroniques distinctes, à savoir une première puce pourvue d'une interface de communication à contact connectée à des contacts du bornier, et une seconde puce pourvue d'une interface de communication dite sans contact connectée aux extrémités distale et proximale de l'antenne, et l'extrémité distale de l'antenne étant connectée à ladite seconde interface de communication sans contact par une plage métallique intégrant un contact normalisé non connecté à ladite première interface de communication à contact.

Grace à cette disposition, il devient possible de ramener l'extrémité distale de l'antenne dans la zone située à l'intérieur des spires, sans utiliser un pontage spécifique visible, la connexion étant intégrée à un contact normalisé, ce qui laisse libre la zone centrale du bornier du module. Selon un mode de réalisation avantageux, la plage métallique intègre le contact normalisé C6 qui n'est pas connecté à l'interface de communication à contact de la puce microélectronique. En outre, l'utilisation de deux puces permet alors de ne pas polariser la puce sans contact et évite de la détruire lors de l'insertion de la carte dans un lecteur à contacts.

Selon un mode de réalisation, l'extrémité distale de l'antenne est connectée au contact C6 par une connexion perpendiculaire au plan du module, par exemple un via non débouchant.

Selon un mode de réalisation, le contact normalisé C6 est connecté à une borne de l'interface de communication sans contact par un second via non débouchant relié à une piste conductrice et un fil de connexion. De façon avantageuse, le module électronique selon l'invention comporte entre les contacts électriques (Cl, C2, C3, C5, C6, C7) normalisés une plage métallique dépourvue de pontage visible et entièrement disponible, notamment pour la réalisation d'un logo.

L'invention a également pour objet une carte à puce, caractérisée en ce qu'elle comporte un module électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes.

Description détaillée

L'invention sera décrite plus en détail en relation avec les figures, dans lesquelles :

Les figures IA à IC représentent un bornier des contacts d'un module électronique pour carte à puce selon l'état de la technique ;

La figure 2 représente une vue détaillée partiellement en transparence du module électronique de la figure 1 ;

La figure 3 représente un schéma du bornier du module de la figure 2 et son schéma électrique équivalent ;

La figure 4A représente une vue partiellement en transparence de la face supérieure (côté contacts) du circuit imprimé d'un module électronique conforme à l'invention ;

La figure 4B représente une vue de la face supérieure (côté contacts) du circuit imprimé de la figure 4A ;

La figure 5A représente une vue partiellement en transparence d'un module électronique conforme à l'invention, pourvu du circuit imprimé de la figure 4A et de deux puces distinctes ;

La figure 5B représente une vue en coupe du module électronique de la figure 5A selon les plans de coupe A-A et B-B ; La figure 6 représente une vue plus détaillée partiellement en transparence de l'interface à contact du module électronique selon l'invention ;

La figure 7 représente la face supérieure (côté contacts) d'un module électronique selon l'invention.

Les figures IA à IC représentent la face supérieure d'un module électronique dual 1 conforme à l'état de la technique. Il présente un ensemble de plages métalliques, à savoir des plages de contact 2 entourant une zone centrale 3. Selon le module utilisé, il y a 6 ou 8 plages de contact, le modèle représenté est un modèle à 6 plages de contact. Au centre des plages de contact se trouvent des zones de contact normalisées selon la norme ISO 7816, numérotées de Cl à C6 et dont les fonctions sont comme suit :

Cl = Alimentation (Vcc)

C2 = Remise à zéro (Reset)

C3 = Horloge (Clk)

C5 = Masse (Gnd)

C6 = non connecté

C7 = Entrées/Sorties (I/O)

Ces zones de contact servent de zone de contact à des contacts correspondants d'un lecteur de carte à puce à contact.

Comme cela est représenté, le module électronique comporte une piste conductrice 4 formant un pontage, ou strap en terminologie anglo-saxonne, s'étendant de la périphérie du module à la plage centrale 3. Ce pontage 4 est bien individualisé et bien visible sur les modules connus. Il sert à connecter l'extrémité distale de l'antenne du module, au plot de contact de l'interface sans contact de la puce microélectronique. Comme on le voit en figure IC, il peut être demandé par les émetteurs de cartes à puce de graver dans la plage centrale 3 un signe ou un logo 5. Le pontage 4 limite la place disponible pour la réalisation de ce logo, et interfère visuellement avec lui.

L'invention vise en particulier à résoudre ce problème.

En figure 2 on a représenté une vue d'un module électronique similaire à celui de la figure 1, observé du côté de l'antenne et de la puce microélectronique, avec un rappel par transparence de la position des contacts C1-C6 et du pontage 4. On y voit notamment les spires de l'antenne 6, une puce microélectronique 7 placée au centre du module, et 6 contacts normalisés Cl à C6. L'extrémité distale 8 de l'antenne est ramenée par le pontage 4 au niveau d'un via ou trou métallisé 9 situé à l'intérieur des spires de l'antenne et connecté par une piste conductrice 10 et un fil de connexion 11 à une borne de connexion c de l'interface sans contact de la puce microélectronique 7. L'extrémité proximale 12 de l'antenne 6 est connectée à une autre borne de connexion d de l'interface sans contact de la puce microélectronique.

Comme on le voit, la présence de l'extrémité distale 8 et du pontage 4 implique un décrochement localisé des spires de l'antenne 6 vers l'intérieur, ce qui conduit à déplacer le via 9 et à réduire la surface disponible pour l'implantation d'une seconde puce ou d'une puce de plus grande taille.

La figure 3 représente en partie gauche le schéma d'implantation des contacts ISO C1-C6 et de la puce, et en partie droite un schéma électrique équivalent du module électronique de la figure 2. Comme on le voit, dans l'état de la technique, la plage de connexion C6 est non utilisée, en conséquence elle n'est connectée ni à l'interface de communication à contact ni à l'interface de communication sans contact de la puce 7. Les bornes de l'antenne 6 sont connectées aux plots (c, d) de l'interface sans contact de la puce 7.

Comme représenté en figures 4A et 4B, l'invention propose un module électronique dual à fonctionnement à contact et sans contact, dépourvu d'un pontage bien visible et identifiable comme celui connu dans l'état de la technique. La plage centrale 3 du bornier est pleine, d'un seul tenant, sans discontinuité. Elle se prête à la gravure d'un logo de grande taille. Le pontage 4 conforme à l'état de la technique est remplacé par une connexion électrique cachée ou intégrée dans une plage de connexion non utilisée du bornier, par exemple la plage de connexion C6, comme cela est visible plus en détail sur les figures 5B et 6.

La figure 5A représente une vue en transparence d'un module électronique selon l'invention, comportant deux puces, à savoir une puce 7a connectée aux contacts Cl, C2, C3, C5 et C7 du bornier et dédiée à la communication à contact, et une puce 7b connectée aux bornes de l'antenne 6 via le contact C6 et dédiée à la communication sans contact. Par conséquent, le contact C6 fait maintenant office de pontage pour ramener l'extrémité distale 8 de l'antenne vers la zone centrale du module, sans introduire de piste ou de perturbation visible dans cette zone centrale.

La figure 5B est une vue en coupe selon les lignes de coupe A-A et B-B de la figure 5A. L'extrémité distale 8 de l'antenne 6 est connectée par une connexion électrique, par exemple par un via non débouchant 12, au contact C6 du bornier, situé en face de l'antenne 6 de l'autre côté du substrat 13. Le contact C6 assure la connexion électrique avec un autre via 14, une piste 15 et un fil de connexion 16, à une borne 17 de l'interface sans contact de la puce sans contact 7b.

Cette disposition permet de façon avantageuse de ramener l'extrémité distale 8 de l'antenne 6 vers la puce sans contact 7b, sans avoir à utiliser un pontage individualisé dans la zone centrale 3 du module, comme cela est visible en figure 7. Cela permet de disposer de l'intégralité de la zone centrale 3 du module pour la réalisation d'un logo, notamment par gravure du métal.

Il est à noter qu'en théorie un module sans pontage conforme à l'invention pourrait être aussi être obtenu en utilisant une puce 7 duale unique. Cependant ce mode de réalisation est susceptible de poser des problèmes liés à la polarisation de l'interface sans contact de la puce par le lecteur à contact au moment de son usage, risquant de détruire la puce sans contact. L'invention prévoit donc une solution hybride avec 2 puces, l'une 7A à contact uniquement et l'autre radiofréquence 7b uniquement. On obtient dans ce cas un module qui est à la fois robuste dans son utilisation, et dépourvu d'un pont visible sur la face des contacts du bornier.

Avantages de l'invention

L'invention atteint les buts fixés. En particulier, elle permet la suppression du pontage inesthétique sur la face contact du module, et la réalisation de logos sur l'intégralité de la surface de la zone centrale 3 du bornier. En outre, elle maximise l'espace utile disponible pour l'implantation sur le module de puces de grande taille, ou de plusieurs puces dans le cas de modules hybrides.

En outre, la suppression du pontage, qui peut être rompu, permet d'éliminer une source de panne module du module.