FR2799678A1 - Disposition d'insertion d'une etiquette electronique sans contact, dans un objet, et procedes de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique du type puce sans contact, dans un objet de toute nature et de toute forme, ainsi que les procédés de mise en oeuvre. Le dispositif selon l'invention est portatif, et se présente sous la forme d'une mallette ou d'un outil manuel. Il trouve des applications dans le domaine de l'identification et de l'authentification par puce électronique sans contact.

Description

DISPOSITIF D'INSERTION D'UNE ETIQUETTE ELECTRONIQUE SANS CONTACT, DANS UN OBJET, ET PROCEDES DE MISE EN #UVRE.

DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un dispositif d'insertion d'une étiquette électronique, du type puce électronique sans contact, dans tout objet de forme et de nature variables, ainsi que les procédés de mise en oeuvre. Elle trouve des applications dans le domaine de l'identification et de l'authentification électronique.

Etat de l'art antérieure Les cartes à puce, utilisent un circuit intégré, monté dans le plastique de la carte, et connecté à des contacts. Il existe aussi des cartes à puce sans contact. Le circuit électronique est relié à une bobine inductrice qui reçoit par induction électromagnétique son énergie, fournie par un poste fixe, ce qui permet au circuit électronique d'avoir un dialogue avec le poste fixe. Par extension à ces dispositifs, il a été développé des puces reliées à une bobine l'ensemble se présentant comme une étiquette, que l'on peut coller sur l'objet à identifier, un peu à l'image des étiquettes à codes barre. Le brevet EP 0 827 108 A2 décrit une telle étiquette. Un des inconvénients de ces étiquettes, est qu'elles sont assez grandes, que leur coût est élevé, et que l'épaisseur de la puce contenant le circuit intégré occasionne souvent des accrochages destructeurs. Afin de réduire la taille de la puce, et donc de son coût, il a été développé des étiquettes électroniques constitués d'une puce électronique sur laquelle la bobine inductrice est déposée. La surface de cette étiquette est donc beaucoup plus petite que celle où la bobine est séparée du circuit intégré. Du fait de sa petite taille, la transmission d'énergie entre le circuit intégré, et le dispositif inducteur fixe, impose une faible distance entre l'inducteur et le circuit 'intégré de l'étiquette. D'une façon générale, l'application la plus répandue de ces objets est la carte à puce, spécialisée pour des applications téléphoniques, bancaires, médicales, cartes d'identité ou passeport. etc... Le montage de la puce dans la carte plastique, se fait en usine. De très nombreux brevets décrivent ces procédés de montage. Citons par exemple, les brevets 2 673 041, WO 99/3<B>1</B>626, 2 695 854 , EP 0 705 654 Al qui décrivent des procédés et des machines pour insérer la puce dans sa carte support en plastique.

Afin d'éviter les inconvénients liés à l'utilisation d'étiquette collante pour l'identification d'objet divers, il a été proposé l'insertion d'une puce ayant sur sa surface active une microbobine, à l'intérieur d'une micro-cavité, comme décrit dans la demande de brevet N 9902316 du 16 février 1999, portant le titre : Dispositif d'authentification électronique sans contact miniaturisé. La puce électronique (100) de la figure 1, portant sa bobine sur sa surface supérieure, est insérée à l'intérieur d'une micro-cavité ouverte (101) pratiquée dans la matière (103) de l'objet (200) à identifier. L'étiquette électronique constituée d'une puce électronique sans contact, est ensuite enrobée dans une résine de protection (l02) . La puce électronique dans ce montage est bien protégée car elle ne dépasse pas la surface de l'objet qui la porte, et car elle est parfaitement enrobée et scellée , la protégeant de tout environnement agressif.

Ce dernier mode d'assemblage présente de nombreux avantages, par rapport au simple collage d'une d'étiquette électronique sur la surface de l'objet.

Cependant, ce mode de montage impose des machines complexes installées dans des ateliers, et spécialisées selon la forme, la taille, la nature des objets dans lesquels on veut installer la puce électronique.

Ces difficultés font que l'installation des puces électroniques de petite taille, se fasse en usine, et soit limitée à des objets de forme, de taille, de matériaux toujours semblable, ce qui représente un inconvénient majeur. La présente invention ajustement pour but de proposer un dispositif simple, portable, qui assure l'insertion sur tout objet, de forme , de taille, de matériaux , variables, ainsi que les procédés d'insertion de la puce électronique sans contact. Exposé de l'invention A cette fin, l'invention propose un dispositif simple, et portable, d'insertion et d'enrobage d'une étiquette électronique constituée par une puce électronique sans contact, dans la surface d'un objet quelconque, comprenant des appuis de référence, des moyens de maintien de l'objet sur ses appuis de référence, des moyens de réalisation d'une micro-cavité dans la surface de l'objet, un magasin contenant des puces électroniques, des moyens d'installation d'une puce dans la micro-cavité, des moyens de maintien temporaire de la puce dans la micro-cavité, des moyens de contrôle de la présence et de la fonctionnalité de la puce électronique, des moyens d'enrobage de la puce, l'ensemble de ces opérations étant réalisées par le dispositif selon l'invention. L'invention propose également les procédés associés à l'insertion de la puce, mettant en oeuvre le dispositif de l'invention.

De façon plus précise, la présente invention a pour objet, un dispositif simple et portable, ainsi que les procédés associés, d'insertion d'une étiquette électronique sans contact, dans la surface d'un objet, comprenant des appuis de référence, permettant de positionner l'objet, afin que la micro-cavité soit réalisée en un lieu précis, choisi sur la surface de l'objet, des moyens de maintien de l'objet sur ses appuis de référence, afin que le dispositif soit fixe et bien positionné pendant toutes les opérations d'insertion de la puce électronique, des moyens de poinçonnage ou d'usinage de la matière de l'objet, selon des formes et profondeurs adaptées à la taille de la puce électronique, pour réaliser une micro-cavité, des moyens de dépose d'une goutte de colle au fond de la micro-cavité pour un maintien temporaire de la puce électronique, d'un magasin à puces électroniquè,@ permettant de fournir des puces à la demande, une tête de placement dans la micro-cavité d'une puce électronique, des moyens de contrôle de la présence et du bon fonctionnement de la puce électronique, des moyens de polymérisation de la goutte de colle de maintien temporaire, des moyens de dépose d'une goutte de résine d'enrobage, des moyens de polymérisation de la résine d'enrobage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés.

Brève description des dessins.

la figure 1, déjà décrite, montre le schéma d'une puce électronique sans contact, insérée dans une micro cavité.

la figure 2 , montre les appuis de référence, et les moyens de liaison du dispositif selon l'invention, et de l'objet dans lequel la puce électronique doit être insérée.

* la figure 3 montre une vue en plan du dispositif selon l'invention. * la figure 4 montre une vue de coté du dispositif selon l'invention. * la figure 5 montre le porte outil associé au dispositif la figure 6 montre le dispositif installé dans une mallette. Exposé détaillé de modes de réalisation La figure 2 montre les moyens de positionnement et de maintien de l'objet, par rapport au dispositif. Le dispositif est monté sur une base (202) qui constitue le corps du dispositif. Cette base sur laquelle tous les organes du dispositif sont montés, peut être installée dans une mallette portable, afin de faciliter son transport, ou peut se présenter sous la forme d'un outil manuel , relié â une mallette par un cordon souple, ou plus simplement sous la forme d'un outil manuel autonome, comme une pince par exemple.

Sur la base (202), une platine amovible (205) est montée. Sur cette platine amovible (205), on trouve des appuis de référence (203) . La forme de la platine amovible, la forme et le nombre de ses appuis de référence, leur position, sont déterminés en fonction de la forme de l'objet (200) et de la position choisie (201) de la micro-cavité à réaliser dans l'objet (200) . On trouve également sur cette platine, les moyens de fixation (204) qui assurent la liaison mécanique entre la platine (205) et l'objet (200). Ainsi, un même dispositif selon l'invention, peut recevoir différentes platines amovibles (205) chacune étant adaptée à son propre objet (200).

La figure 3 montre une vue de dessus du dispositif selon l'invention. Au dessus de la base (202) et de la platine (205), on trouve un support (300) qui supporte un porte outils (301) . Le support (300) permet de positionner le porte outil (301) en position de travail, afin de procéder sur la surface de l'objet (200) aux opérations nécessaires à l'installation de la puce électronique , ou d'éloigner le porte outil de sa position de travail, afin de sélectionner l'outil pour la prochaine opération . Le support (300) est donc monté sur la base (202) afin de pouvoir se rapprocher ou s'éloigner de la surface de l'objet (200). Dans l'illustration donnée par la figure 4, ce mouvement de rapprochement et d'éloignement du support (300) par rapport à la surface de l'objet (200), s'effectue par simple pivotement autour d'un axe (402). La position de travail illustrée. sur la figure 4 du support du porte outil (301) est donnée par une butée (403), connues de l'homme de l'art. Tout autre moyen de rapprochement du support (300) par rapport à l'objet (200) peuvent également être employés, comme par exemple un déplacement linéaire vertical.

Sur le support (300), est fixé un porte outil (301) comme représenté sur la figure 3. Selon l'illustration de la figure 3, le porte outil (301) est rotatif, et permet par simple rotation de positionner un outil choisi face à la position (201) où la puce électronique doit être installée dans la surface de l'objet (200) . Tout autre type de porte outils, connus de l'homme de l'art comme un porte outil linéaire par exemple peuvent être employés . Dans ce cas, les différents outils sont montés sur un chariot à déplacement linéaire. Le déplacement de ce chariot permet de positionner l'outil choisi face à la position (201) . Selon l'illustration de la figure 3, le porte outil est rotatif (301) , et comporte plusieurs positions (303) qui peuvent recevoir les différents outils, tels que représentés sur la figure 5. Le porte outils (301) comprend dans l'exemple donné 8 positions répertoriées ( 3011 à 3018). Il est monté sur le support (300). Sa rotation est soit manuelle, soit commandée par un automatisme connu de l'homme de l'art. Sur la première position (3011), on trouve un premier outil de formation de la micro-cavité dans la surface de l'objet (200) . Cet outil peut-être par exemple un poinçon, ou une micro-fraise, comme montré sur la figure 4. La micro-fraise (400) est montée en bout d'un axe moteur (401). S'il s'agit d'usinage, l'outil peut également être une buse de micro- sablage, de jet d'eau sous pression, ou une électrode d'usinage par ultra sons, ou d'électro-érosion , ou un faisceau laser. Le choix de l'outil de formation de la micro-cavité, est fait selon les connaissances de l'homme de l'art, en fonction de la matière de l'objet (200) dans laquelle on doit réaliser la micro-cavité (102). Une fois la micro-cavité terminée, on relève le porte outil, et on le fait tourner d'un huitième de tour, afin que le second outil (3012) se trouve en position (201) de la figure 3. Le second outil permet de délivrer une goutte de colle, de diamètre calibré. Ce type d'outil est connu de l'homme de l'art. Le porte outil est rabaissé en position de travail, et l'outil (3012), dépose au fond de la cavité une petite goutte de colle. Cette colle a pour fonction de tenir la puce électronique jusqu'à ce qu'elle soit enrobée dans une résine . La goutte de colle assure donc un maintien temporaire. Avant de polymériser cette goutte de colle, on relève le porte outil, on le fait tourner d'un huitième de tour, afin que la position (3013) se trouve en face de la micro-cavité située en (201). Le porte outils est redescendu en position de travail. La position (3013) comporte un magasin à puce électroniques. Les puces électroniques préalablement sélectionnées, sont stockées dans ce magasin du type barillet, ou du type chargeur, ou de tout autre type connu de l'homme de l'art. L'extrémité du magasin est équipée d'un distributeur qui fournit une seule puce électronique à la fois. Ce distributeur est connu de l'homme de l'art. La puce électronique est donc placée au fond de la micro-cavitée, et tenue momentanément en place par la colle qui a été placée au fond de cette même cavité, la colle n'étant encore pas polymérisée, la tension superficielle de la colle suffit à tenir la puce au fond de la cavité. On relève le porte outil, on le fait pivoter d'un huitième de tours, on le rabaisse en position de travail, afin que l'outil situé en position (3014) se trouve en face de la micro-cavité située en position (201). L'outil (3014) est un outil de contrôle de présence, et de fonctionnement de la puce électronique. Il est constitué d'une micro-bobine, reliée à une électronique de contrôle. La micro-bobine fournit à la puce son énergie sous forme de rayonnement électromagnétique. L'énergie reçue, permet à la puce électronique d'envoyer des messages, comme un code par exemple, ou de dialoguer avec l' électronique de contrôle. Si le résultat de contrôle est satisfaisant, présence, par le signal émis par la puce, et bon fonctionnement de la puce, alors on passe à l'étape suivante, si par contre il n'y a pas de puce électronique, ou si elle fonctionne mal, ou si ce n'est pas la bonne puce, l'objet (200) est retiré, puis nettoyé avant d'être réintroduit sur la platine (205) afin de recevoir une autre goutte de colle, et une autre puce électronique. Si le contrôle est satisfaisant, alors on relève le porte outil, on le fait tourner d'un huitième de tours, on le rabaisse en position de travail, avec l'outil (3015) . Cet outil est une fibre optique qui délivre une lumière ultraviolette, dans le cas où la colle de maintien temporaire est polymérisable par les ultraviolets, ou un flux d'air chaud, dans le cas où la colle est polymérisable par la chaleur. Le durcissement de la colle sous la puce électronique, maintient cette dernière en place, au fond de la cavité. On relève de nouveau le porte outil, on le fait tourner d'un huitième de tours, et on le rabaisse en position de travail, afin que l'outil (3016) se positionne en face de la micro-cavité en position (201). Il s'agit d'un distributeur d'une goutte calibrée de résine d'enrobage. La goutte de résine tombe dans la cavité, et enrobe totalement la puce électronique. Le volume de la goutte est calibré, afin de ne pas dépasser la surface de l'objet (200) dans laquelle la micro-cavité a été réalisée. Afin d'avoir un bon enrobage, il est parfois nécessaire d'utiliser un outil ayant une tête ultrasonique , situé en position 3017, qui par l'effet des ultrasons, fait bien pénétrer la goutte de résine d'enrobage dans la cavité. Si la résine d'enrobage est polymérisable par un rayon ultraviolet, alors, après avoir relevé le porte outil, l'avoir fait tourner d'un huitième de tours, et de l'avoir rabaissé en position de travail, on peut réutiliser la fibre optique qui fournit un rayon ultraviolet situé en position (3015). Il est également possible d'utiliser une résine d'enrobage polymérisable par la chaleur. Auquel cas, l'outil situé en position (30l8), après mise en place , face à la micro-cavité en position (201) génère un flux d'air chaud selon des méthodes et procédés connus de l'homme de l'art. Si nécessaire, un contrôle final est pratiqué en utilisant l'outil (3014) . L'ensemble des opérations est soit automatique, soit semi-automatique, soit manuel .

Il est bien entendu possible de choisir d'autres types d'outils qui puissent remplir les taches décrites ci-après, selon les procédés de l'invention. ---Montage de l'objet (200) sur sa platine (205) en contact avec les appuis de référence. --- Maintien de l'objet (200) en position pendant toute la durée des opérations.

--- Formation par poinçonnage ou usinage d'une micro-cavité dans la surface de l'objet (200), de dimension légèrement supérieure à celle de la puce électronique, c'est à dire comprise entre quelques millimètres carrés, et une portion de millimètre carré et de profondeur égale à quelques dixièmes de millimètre, à un millimètre. La forme de la micro-cavité est soit circulaire, soit carré ou rectangulaire, selon l'outil utilisé pour la former.

--- Dépose au fond de la cavité d'une goutte de colle de maintien temporaire de la puce électronique.

--- Mise en place au fond de la micro-cavité d'une puce électronique , à partir d'un magasin et d'un distributeur de puce électronique.

--- Contrôle de présence, de fonctionnement de la puce électronique par une tête de lecture comportant une bobine d'excitation reliée à une électronique de contrôle . Si le contrôle est satisfaisant, alors la suite des opérations sont engagées, si non, l'objet (200) est retiré, nettoyé puis réintroduit sur la platine (205) --- Polymérisation de la colle temporaire, par lumière ultraviolette, ou par chauffage, selon le type de colle temporaire choisie.

--- Distribution d'une goutte de résine d'enrobage --- Pénétration de la goutte de résine d'enrobage dans la cavité par agitation ultrasonique.

--- Polymérisation par ultraviolet ou par la chaleur de la résine d'enrobage.

--- Si besoin, contrôle final de fonctionnement de la puce électronique en utilisant le même outil (3014) que précédemment. La figure 6 montre le dispositif selon l'invention installé dans sa mallette de transport. On retrouve la platine (205) qui permet le positionnement de l'objet (200), montée sur la base (202) , le porte outil (301), dont le magasin distributeur de puce électronique est en position sur la figure. Dans sa version automatique, on trouve sous le support (300) un vérin (600) qui commande la levée ou la mise en position de travail, du support (300), ainsi que la butée (403). On trouve également tous les moyens de commande (601) des automatismes de montée et de descente du support (300), de la rotation du porte outil (301), de la commande de chaque outil, de l'électronique de contrôle, avec un écran plat (603). L'ensemble des câbles de liaison, de fibre optiques, de tubes souples pour la colle ou la résine, sont reliés à partir de la mallette, jusqu'aux outils, par des boucles (602) flexibles afin de permettre au porte outil, et au support de bouger selon les besoins.

Lorsque l'objet (200), dans la surface duquel on veut installer une puce électronique, est de petite dimension, et facilement manipulable, la présentation du dispositif dans une mallette comme le montre la figure 6 est bien adaptée. Par contre, lorsqu'il s'agit d'installer la puce électronique (100) dans un objet lourd ou encombrant, comme une porte de voiture par exemple, alors le dispositif selon l'invention, se présente sous la forme d'un outil manuel comme une pince par exemple, qu'un opérateur manipule à la main, cette pince regroupant l'ensemble des éléments décrits précédemment, soit, la base (202), la platine (205), le porte outil (301), avec ses outils, et le support (300) . Cette pince peut être soit autonome, soit être connectée par un cordon souple, dans lequel circulent les différents câbles, fibre optiques, ou tube souples à une mallette comprenant les automatismes .

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, caractérisé en ce que le dispositif comprend des appuis de référence mécanique, des moyens de tenue de l'objet, des moyens de formation d'une micro-cavité dans la surface de l'objet, des moyens de précofage d'une étiquette électronique, des moyens d'installation d'une étiquette électronique dans la micro-cavité, des moyens de contrôle de présence et de fonctionnement de l'étiquette électronique, des moyens d'enrobage de l'étiquette électronique, l'ensemble de ces moyens constituant un dispositif portatif.

2. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une platine (205) amovible, de forme adaptée à l'objet (200) , comprenant des appuis de référence, et des moyens de maintien de l'objet (200) sur ces appuis de référence, pendant la durée des opérations d'insertion de l'étiquette électronique.

3. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un porte outil (301) permettant par rotation ou déplacement linéaire, de positionner des outils dans l'axe de la position (201) où l'étiquette électronique sera insérée .

4. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le porte outil (301) comprend un outil de formation par poinçonnage ou usinage d'une micro-cavité, un outil de dépose d'une goutte de colle de maintien temporaire au fond de la micro-cavité, d'un magasin à étiquette électronique, d'un dispositif de placement d'une étiquette électronique au fond de la micro-cavité, d'un outil de contrôle de présence et de fonctionnement de l'étiquette électronique, d'un outil de polymérisation par rayon ultraviolet, ou par un jet d'air chaud de la colle de tenue temporaire, d'un outil de dépose d'une goutte calibrée de résine d'enrobage, d'un outil à tête ultrasonique pour faire pénétrer la résine d'enrobage dans la micro-cavité, d'un outil de polymérisation par rayon ultraviolet ou par un jet d'air chaud, de la résine d'enrobage.

5. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, selon la revendication 4, caractérisé en ce que la goutte de résine d'enrobage, est calibrée afin de remplir la micro-cavité, sans dépasser la surface de l'objet dans laquelle la micro-cavité a été réalisée.

6. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface .. d'un objet, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le porte outil est monté sur un support (300) permettant de le relever, pour positionner un nouvel outil, et de le mettre en position de travail, dans l'axe de la position (201) où l'étiquette électronique sera insérée.

7. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif est installé dans une mallette portable, comprenant les automatismes de commande.

8. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif monté sur la base (202) se présente sous la forme d'un outil manuel manipulable par un opérateur, relié par un cordon souple à une mallette portable comprenant les automatismes de commande.

9. Dispositif d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif monté sur la base (202) se présente sous la forme d'un outil manuel autonome.

10. Procédés d'insertion d'une étiquette électronique dans la surface d'un objet, comprenant les étapes suivantes --- Montage de l'objet sur la platine (205) en contact avec les appuis de référence. --- Maintien de l'objet sur la platine (20S) pendant toute la durée des opérations. --- Formation par poinçonnage ou usinage d'une micro-cavité --- Dépose d'une goutte de colle de maintien temporaire, au fond de la cavité --- Installation d'une étiquette électronique au fond de la cavité --- Contrôle de présence et de fonctionnement de l'étiquette électronique --- Polymérisation de la goutte de colle de maintien temporaire --- Dépose d'une goutte de résine d'enrobage de volume calibré. --- Pénétration par ultrason de la goutte de résine d'enrobage dans la micr-cavité. --- Polymérisation de la résine d'enrobage.