La présente invention concerne la fabrication d'une antenne pour dispositif radiofréquence équipant les cartes à puce ou les produits semi finis destinés à la réalisation des passeports électroniques et concerne en particulier un dispositif radiofréquence muni d'une antenne optimisée. Les dispositifs radiofréquences intégrés à des supports plans et flexible tels que des cartes à puce, des tickets sans contact, des documents de sécurité ou de valeur disposent d'une puce ou d'un module électronique et d'une antenne connectés ensemble. Ces dispositifs permettent l'échange d'informations avec l'extérieur par couplage électromagnétique à distance donc sans contact physique, entre son antenne et une deuxième antenne située dans un dispositif de lecture associé. Ces dispositifs sont utilisés aujourd'hui dans un grand nombre d'applications et en particulier pour l'identification des personnes circulant dans des zones à accès contrôlé ou transitant d'une zone à une autre. Il est connu qu'un circuit formé par une puce et une 20 antenne est un circuit résonnant dont le fonctionnement optimal est obtenu lorsque la loi de résonance du circuit suivante est respectée : LCw02 = 1 (1) dans laquelle L représente l'inductance de l'antenne, 25 C représente la capacité totale connectée à l'antenne et w la pulsation égale à 2nf, dans laquelle f représente la fréquence de résonnance recherchée (par exemple à 13.56 MHz). Donc il résulte que la fréquençe de résonnance du circuit fo est égale à : 30 fo = 1/2nVLE (2) Afin de réduire le prix de revient des puces, les fondeurs sont amenés de plus en plus à diminuer la dimension du condensateur intégré dans celles-ci et ainsi à réduire la capacité d'entrée du circuit. Ils peuvent ainsi 35 produire des puces de plus petites dimensions. Afin de respecter la loi LCo2 = 1 et d'obtenir un couplage optimal, on a cherché à augmenter l'inductance L de l'antenne pour compenser la baisse de la valeur de la capacité d'entrée de la puce. Dans le cas des antennes réalisées par gravure chimique du cuivre ou de l'aluminium, sous forme de spires sur un support diélectrique plastique, on a augmenté l'inductance en augmentant par exemple le nombre de spires. Cette solution engendre toutefois plusieurs inconvénients. En effet, tout circuit électrique ayant une résistance, l'augmentation du nombre de spires, qui correspond en fait à un allongement du circuit, entraîne une augmentation de la valeur de cette résistance. Ceci affecte les performances de l'antenne et donc de la carte. En effet, la distance de lecture de la carte est diminuée. Le prix de revient unitaire de l'antenne gravée augmente de façon significative. Ainsi, la réduction de coût obtenue par les fondeurs avec des puces ayant une capacité d'entrée plus faible se trouve annulée par ce surcoût des antennes. La fabrication et l'utilisation des cartes ne se trouvent donc pas plus rentables. Le document FR 2 803 439 décrit une solution aux 20 problèmes précités. Ce document décrit une antenne de couplage connectée à une puce contenant un ou plusieurs condensateurs intégrés. Cette antenne de couplage contient au moins une spire sérigraphiée sur un support constitué par un substrat diélectrique isolant et comprend également 25 un condensateur sérigraphié sur le support, connecté en parallèle, permettant ainsi de réduire la capacité fournie par le(s) condensateur(s) intégré(s) dans le dispositif, pour que la capacité résultante forme un circuit résonnant avec la spire. 30 Cette solution ne permet pas non plus d'économiser sur le prix de la matière sérigraphiée qui comprend alors le condensateur en plus de l'antenne. C'est pourquoi le but de l'invention est de pallier aux inconvénients précités en fournissant une antenne avec 35 une capacité parallèle obtenue à moindre coût, permettant d'obtenir une carte à puce dont le prix de revient est fortement diminué par rapport à celui des cartes à puce actuellement sur le marché, grâce à la diminution du nombre de spires de l'antenne. L'objet de l'invention est donc un dispositif radiofréquence destiné à communiquer sans contact avec un lecteur associé, composé d'une couche plane de support et d'un circuit électrique, le circuit électrique comprenant une antenne formée d'un enroulement plan d'au moins deux spires qui se croisent sans se court-circuiter grâce à une couche de diélectrique et une puce ou un module électronique connectée à l'antenne. Selon la caractéristique principale de l'invention, la permittivité électrique relative de la couche de diélectrique a une valeur supérieure à 20 et crée une capacité de croisement Cc dont la valeur augmente la capacité résultante C du circuit électrique de manière à diminuer l'inductance L de l'antenne en diminuant sa longueur d'un nombre entier de spires, le circuit électrique formant ainsi un circuit résonnant permettant la communication avec le lecteur associé.The present invention relates to the manufacture of an antenna for radiofrequency device equipping smart cards or semi-finished products for the realization of electronic passports and concerns in particular a radiofrequency device with an optimized antenna. Radio frequency devices embedded in flat and flexible media such as smart cards, contactless tickets, security or valuable documents have a chip or an electronic module and an antenna connected together. These devices allow the exchange of information with the outside by electromagnetic coupling at a distance and therefore without physical contact, between its antenna and a second antenna located in an associated reading device. These devices are used today in a large number of applications and in particular for the identification of people traveling in areas with controlled access or transit from one area to another. It is known that a circuit formed by a chip and an antenna is a resonant circuit whose optimal operation is obtained when the resonance law of the following circuit is respected: LCw02 = 1 (1) in which L represents the inductance of the antenna, 25 C represents the total capacity connected to the antenna and w the pulse equal to 2nf, in which f represents the desired resonance frequency (for example at 13.56 MHz). Therefore it follows that the resonance frequency of the fo circuit is equal to: 30 fo = 1 / 2nVLE (2) In order to reduce the cost price of the chips, the fusers are led more and more to reduce the size of the capacitor integrated in these and thus reduce the input capacity of the circuit. They can thus produce chips of smaller dimensions. In order to respect the law LCo2 = 1 and to obtain an optimal coupling, it was sought to increase the inductance L of the antenna to compensate for the decrease in the value of the input capacitance of the chip. In the case of antennas made by chemical etching of copper or aluminum, in the form of turns on a plastic dielectric support, the inductance has been increased by increasing, for example, the number of turns. This solution, however, causes several disadvantages. Indeed, any electrical circuit having a resistance, the increase in the number of turns, which in fact corresponds to an elongation of the circuit, causes an increase in the value of this resistance. This affects the performance of the antenna and therefore the card. Indeed, the reading distance of the card is decreased. The unit cost of the engraved antenna increases significantly. Thus, the cost reduction obtained by the founders with chips having a lower input capacity is canceled by this extra cost of the antennas. The production and use of cards is therefore not more profitable. Document FR 2 803 439 describes a solution to the aforementioned problems. This document describes a coupling antenna connected to a chip containing one or more integrated capacitors. This coupling antenna contains at least one screen-printed turn on a support consisting of an insulating dielectric substrate and also comprises a screen-printed capacitor on the support, connected in parallel, thus making it possible to reduce the capacitance provided by the capacitor (s). integrated in the device, so that the resulting capacitance forms a resonant circuit with the coil. This solution also does not save on the price of the screen-printed material which then includes the capacitor in addition to the antenna. This is why the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by providing an antenna with a parallel capacitance obtained at a lower cost, making it possible to obtain a chip card whose cost price is greatly reduced compared to that smart cards currently on the market, thanks to the decrease in the number of turns of the antenna. The object of the invention is therefore a radiofrequency device intended to communicate without contact with an associated reader, composed of a plane support layer and an electrical circuit, the electrical circuit comprising an antenna formed of a planar winding. at least two turns that intersect without being short-circuited by a dielectric layer and a chip or an electronic module connected to the antenna. According to the main characteristic of the invention, the relative electrical permittivity of the dielectric layer has a value greater than 20 and creates a crossing capacitor Cc whose value increases the resulting capacitance C of the electric circuit so as to reduce the inductance L of the antenna by decreasing its length by an integer number of turns, the electric circuit thereby forming a resonant circuit for communication with the associated reader.
Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : La figure 1 représente un schéma général du dispositif radiofréquence selon l'invention, La figure 2 représente le schéma électrique du dispositif radio fréquence selon l'invention. Le dispositif radio fréquence selon l'invention est destiné à communiquer sans contact avec un lecteur associé. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif est composé principalement d'une couche plane de support 11 sur lequel est réalisé une antenne 12 à laquelle on vient connecter une puce ou un module électronique 14. Le dispositif selon l'invention s'applique avantageusement à une carte ou à un ticket sans contact au format standard d'une carte à puce ou à un livret d'identité tel qu'un passeport. Il peut s'appliquer également à un produit semi-fini destiné à la fabrication d'une carte, d'un ticket sans contact, ou d'un livret d'identité, il est alors appelé communément « inlay ». Le support 11 est en papier, en papier synthétique tel que du teslin ou en matière plastique telle que du polychlorure de vinyle (PVC), du polyester (PET, PETG), du polycarbonate (PC) ou de l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). L'antenne est réalisée par impression offset, sérigraphique, héliographique ou flexographique d'une encre 10 conductrice du type encre conductrice polymère, chargée en éléments conducteurs tels que l'argent, le cuivre ou le carbone. L'antenne est formée d'un enroulement plan d'au moins deux spires 10 qui se croisent sans se court-circuiter en passant dessus et dessous une couche 15 électriquement isolante tel qu'une couche de diélectrique 9. L'antenne étant coupée elle comporte deux extrémités de connexion sur lesquels la puce est connectée. La figure 2 représente le schéma électrique équivalent du dispositif selon l'invention représenté sur 20 la figure 1. Selon le schéma, le dispositif radiofréquence selon l'invention est équivalent à un circuit électrique résonnant réalisé par une antenne 22 accordée par une puce électronique 24. La puce 24 possède une capacité interne Cp obtenue par l'intermédiaire des condensateurs contenus dans 25 la puce et une résistance de charge Rp. La puce comporte également une partie électronique correspondant à la zone mémoire et au processeur. L'antenne 22 est équivalente à une inductance L, une résistance r, une capacité inter-spires Cf et une capacité de croisement Cc. L'inductance L 30 est obtenue par la longueur équivalente des enroulements de l'antenne donc L est directement lié au nombre de spires de l'antenne. La capacité inter-spires Cf se créée dans l'espace entre les spires 10 et représente la capacité due à l'enroulement des spires ; la valeur de cette capacité 35 est négligeable. Pour une fréquence de résonnance cible, l'inductance devra atteindre une valeur nominale suivant la relation : 1/27rViTE. (3) Dans les dispositifs radiofréquences de l'art 5 antérieur, la valeur de la capacité C est fixée exclusivement par la valeur de la capacité Cp de la puce 22, les autres capacités représentées par la capacité interspire et la capacité de croisement étant considérées comme négligeables.The objects, objects and features of the invention will appear more clearly on reading the following description given with reference to the drawings, in which: FIG. 1 represents a general diagram of the radiofrequency device according to the invention, FIG. electrical device of the radio frequency device according to the invention. The radio frequency device according to the invention is intended to communicate without contact with an associated reader. According to a preferred embodiment of the invention, the device is composed mainly of a plane support layer 11 on which is formed an antenna 12 to which a chip or an electronic module 14 is connected. The device according to the invention advantageously applies to a card or a contactless ticket in the standard format of a smart card or an identity book such as a passport. It can also be applied to a semi-finished product for the manufacture of a card, a contactless ticket, or an identity booklet, it is then commonly called "inlay". The support 11 is made of paper, synthetic paper such as teslin or plastic such as polyvinyl chloride (PVC), polyester (PET, PETG), polycarbonate (PC) or acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). The antenna is produced by offset, screen, heliographic or flexographic printing of a conducting ink of the polymer conductive ink type, loaded with conductive elements such as silver, copper or carbon. The antenna is formed of a planar winding of at least two turns 10 which intersect without being short-circuited by passing above and below an electrically insulating layer 15 such as a dielectric layer 9. The antenna being cut off, has two connection ends on which the chip is connected. FIG. 2 represents the equivalent electrical diagram of the device according to the invention shown in FIG. 1. According to the diagram, the radiofrequency device according to the invention is equivalent to a resonant electrical circuit realized by an antenna 22 granted by an electronic chip. The chip 24 has an internal capacitance Cp obtained via the capacitors contained in the chip and a load resistor Rp. The chip also has an electronic part corresponding to the memory zone and the processor. The antenna 22 is equivalent to an inductance L, a resistor r, an inter-turn capacitance Cf and a crossover capacitor Cc. The inductance L 30 is obtained by the equivalent length of the windings of the antenna so L is directly related to the number of turns of the antenna. The inter-turn capacitance Cf is created in the space between the turns 10 and represents the capacity due to the winding of the turns; the value of this capacity is negligible. For a target resonance frequency, the inductance must reach a nominal value in the ratio: 1 / 27rViTE. (3) In the RF devices of the prior art, the value of the capacitance C is set exclusively by the value of the capacitance Cp of the chip 22, the other capacitances represented by the interspire capacitance and the crossing capacitance being considered as negligible.
10 D'autre part, dans les dispositifs radiofréquences de l'art antérieur utilisant la technologie de l'antenne imprimée, le diélectrique utilisé pour réaliser le pont électrique de l'antenne à l'endroit du croisement des spires est constitué d'un matériau dit « transparent » 15 c'est-à-dire n'influençant pas son environnement proche de façon à ne pas perturber l'ajustement de l'antenne à la puce. On le considère comme de l'air et sa permittivité électrique est faible. Par conséquent, la valeur de la capacité d croisement est négligeable. Donc de manière à 20 obtenir la fréquence cible, et selon le type de puce utilisée l'antenne est ajustée à la puce par la valeur de son inductance. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la capacité C est réévaluée d'après la valeur de la 25 capacité de croisement Cc de l'antenne 22 et par conséquent la valeur de l'inductance L diminue. On considère que la capacité C est égale à la somme de la Capacité de la puce Cp et de la capacité de croisement Cc. L'équation (3) devient : 30 fo = 1/27r.'/L. (Cp + Cc + Cf). (4) Dans notre cas, la capacité de croisement est déterminée de façon à réduire la longueur de l'enroulement 35 de l'antenne d'un nombre entier de spires pour que la capacité résultante du circuit composé de l'antenne et de la puce ou du module électronique 14 forme un circuit résonnant, c'est-à-dire apte à communiquer correctement avec le lecteur associé. La capacité de croisement est déterminée d'après la formule suivante : A C= EO* Er*d (5) Où : EO = 8,854187 10-12 F.m-1 (Permittivité de l'air) Sr: permittivité relative du diélectrique 9 A : Surface de croisement des spires conductrices en regard 10 et de part et d'autre de la couche de diélectrique 9 d : épaisseur du diélectrique formant le pont 9 Donc pour des dispositifs radiofréquences fonctionnant à la fréquence de 13.56 MHz, la permittivité électrique relative cr du diélectrique est supérieure à 20 15 et de préférence égale à 40, l'épaisseur d du diélectrique est comprise entre 10 et 40 gm. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé comme stratifié pour la fabrication d'un document d'identité tel qu'un passeport ou pour la fabrication d'un 20 document de sécurité ou de valeur tel qu'une carte d'identité ou un permis de conduire. Il peut être également utilisé dans la fabrication d'une carte à puce sans contact ou d'un ticket sans contact. 25On the other hand, in radio frequency devices of the prior art using the printed antenna technology, the dielectric used to make the electrical bridge of the antenna at the point of the crossing of the turns is made of a material said "transparent" 15 that is to say does not influence its near environment so as not to disturb the adjustment of the antenna to the chip. It is considered as air and its electrical permittivity is low. As a result, the value of the crossing capacity is negligible. Thus, in order to obtain the target frequency, and according to the type of chip used, the antenna is adjusted to the chip by the value of its inductance. According to the preferred embodiment of the invention, the capacitance C is re-evaluated according to the value of the crossover capacitance Cc of the antenna 22 and consequently the value of the inductance L decreases. It is considered that the capacitance C is equal to the sum of the capacitance of the chip Cp and the crossover capacity Cc. Equation (3) becomes: 30 fo = 1 / 27r. '/ L. (Cp + Cc + Cf). (4) In our case, crossover capability is determined so as to reduce the length of the coil of the antenna by an integer number of turns so that the resulting capacitance of the antenna and antenna chip or electronic module 14 forms a resonant circuit, that is to say able to communicate properly with the associated reader. The crossing capacity is determined according to the following formula: AC = EO * Er * d (5) Where: EO = 8.854187 10-12 Fm-1 (Permittivity of the air) Sr: relative permittivity of the dielectric 9 A: Crossing surface of the conductive turns opposite and on either side of the dielectric layer 9 d: thickness of the dielectric forming the bridge 9 So for radio frequency devices operating at the frequency of 13.56 MHz, the relative electrical permittivity When the dielectric is greater than 20 and preferably 40, the thickness d of the dielectric is between 10 and 40 gm. The device according to the invention can be used as a laminate for the manufacture of an identity document such as a passport or for the manufacture of a security or valuable document such as an identity card or a document. driver's license. It can also be used in the manufacture of a contactless smart card or a contactless ticket. 25