Brevet FR2517165A1 — publié le 19830527

-1-* "PROCEDE POUR MUNIR D'UN ECRAN UN CIRCUIT ELECTRONIQUE, ET CARTE DE PAIEMENT MUNIE D'UN ECRAN" L'invention concerne un procédé pour munir d'un écran électrostatique un circuit électronique inclus dans un corps de faible épaisseur constituée principalement d'une matière isolante, selon lequel on place au moins localement des couches conductrices sur les faces dudit corps. Elle concerne également une carte de paiement compor- tant un corps de faible épaisseur constitué principalement d'une matière électriquement isolante, dans lequel est in- clus un circuit électronique et sur les deux faces duquel sont placées des feuilles conductrices ou recouvertes d'une couche conductrice. Certains circuits électroniques, et particulièrement les cartes de paiement électroniques, contiennent un ou plusieurs circuits intégrés inclus sous forme de pastilles dans l'épaisseur de la carte, et connecté(s) à des plages de contact accessibles de l'extérieur. Ce circuit intégré est, en général du type MOS Il est bien connu que ce type de circuit est très sensible aux décharges électrostatiques Bien que les entrées des cir- cuits soient théoriquement protégées par un système à diodes, il peut arriver que le circuit soit quand même en- dommagé par une décharge, si par exemple une personne, porteuse d'une charge électrique, touche une face de la carte alors que l'autre face est posée sur un support con- ducteur de l'électricité. Il est donc nécessaire de protéger les cartes contre ce danger Des moyens pour résoudre ce type de problème ont été imaginés il y a très longtemps,à la fois par Mon- sieur Benjamin Franklin et par Monsieur Michul Faraday: ils consistent à fournir un chemin privilégié au courant -2- de décharge électrostatique, 'coinule dans, e paratonnerre, et à donner à ce chemin la forme d 5 u Inc cnveioppe dans laquelle on place le produit à proeé c'lest la "cage de Faraday". Une carte de paiement utilieau v someis est d-urite par la demande de brevet français no 2 480 008 intitulée "Perfectionnement aux cartes à mémoires' La cage de Faraday y est constituée par un enrobage de matériau chargé d'élé- ments conducteurs ou par une enveloppe conductrice, créée au moyen d'une ou plusieurs feuilles minces en métal ou en isolant métallisé, reliées ensemble par une liaison conduc- trice Ce document ne décrit aucunement la réalisation pra- tique dercette liaison, réalisation qui n'est pas évidente. On pourrait utiliser une feuille repliée le long du bord de la carte, mais ceci interdit de fabriquer en une fois une pluralité de telles cartes à partir d'une grande plaque. On pourrait réaliser un trou métallisé selon les méthodes habituelles dans les circuits imprimés, mais cela implique des opérations coûteuses On pourrait également rapporter une pièce conductrice logée entre les feuilles à relier, ce qui poserait de délicats problèmes de mise en place de cette pièce. Un but de l'invention est de fournir un procédé simple et économique pour réunir électriquement entre elles deux feuilles conductrices placées de part et d'autre d'un corps dans lequel est inclus un circuit électronique. Un autre but de l'invention est de fournir une carte de paiement très bon marché, et comportant une telle protection antistatique de son circuit intégré. L'invention repose sur l'idée d'utiliser une déformation plastique des feuilles, qui les amène à se toucher au tra- vers d'un trou ménagé en un endroit choisi du corps dans lequel est inclus le circuit intégré. Ainsi un tel procédé est notamment remarquable en ce qu'on réalise d'abord au moins un trou dans le susdit corps, -3- en ce qu'on fournit ensuite les couches conductrices sous la forme d'une première feuille de matériau thermoplastique conducteur, ou recouvert d'une couche conductrice, appliquée sur une face dudit corps, et d'une deuxième feuille de ce même matériau, appliquée sur l'autre face de ce corps, et en ce qu'on réunit une partie conductrice de la première feuille à une partie conductrice de la deuxième feuille en provoquant une déformation du matériau thermoplastique, qui l'amène à entrer dans ledit trou par l'application, simultanée pendant au moins un certain temps, d'une pres- sion et d'une élévation de température. Cette déformation est avantageusement obtenue par fluage. Ce procédé a l'avantage de ne nécessiter aucune opéra- tion supplémentaire par rapport au cycle habituel d'opéra- tions de fabrication. Au moins une des feuilles de matériau thermoplastique doit être munie, en général, d'orifices permettant d'accéder à des plages de contact électrique portées par le corps. Alors, avant de provoquer le fluage, on recouvre avantageu- sement lesdites plages avec une matière qui y est locale- ment déposée, matière différente de celle de ladite feuille, et après avoir provoqué le fluage de cette dernière, on enlève la matière qui recouvre les plages. Ceci évite que la matière thermoplastique n'entraîne des éléments conducteurs sur les plages de contact, lors du fluage. Une carte de paiement selon l'invention est notamment remarquable en ce que les feuilles conductrices ou recou- vertes d'une couche conductrice sont en matériau thermoplas- tique, en ce que le corps est muni d'un trou et en ce que les feuilles présentent une déformation formant un relief s'étendant vers l'intérieur dans ledit trou et amenant cer- taines parties conductrices des feuilles, situées chacune sur une face opposée, en contact l'une avec l'autre. L'avantage d'une telle carte est qu'elle est particu- lièrement bon marché. -4- Selon une forme de réalisation particulière dans la- quelle lesdites feuilles sont en matériau métallisé>une telle carte est remarquable en ce que la métallisation des- dites feuilles est ajourée sur la majeure partie de leur surface. Ceci présente l'avantage de laisser apparaître en de nombreux points de la surface de la feuille métallisée le matériau thermoplastique afin qu'il puisse être soudé au corps de la carte malgré la métallisation qui, elle, n'est pas adhérente. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés décrivant un exemple non limitatif, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1, représente, en coupe, une portion d'une carte de paiement de l'art antérieur. La figure 2 représente, en coupe, la même portion d'une carte selon l'invention, avant fluage. La figure 3 représente, en coupe, toujours la même por- tion d'une carte selon l'invention, terminée. La figure 4 représente une carte de paiement en perspec- tive. Sur la figure 4 on a indiqué un cercle B qui délimite une portion de carte Cette portion est représentée, en coupe selon la ligne A, par la figure 1. Sur la figure 1 est représentée la partie contenant un circuit intégré, dans une forme de réalisation courante d'une carte de paiement. On utilise comme support pour une pastille de circuit intégré un petit circuit imprimé 14 de faible épaisseur. La pastille est enrobée à l'intérieur de ce circuit au ni- veau de la surépaisseur 10. Ce circuit 14 est inclus dans un empilage de feuilles 11 en chlorure de polyvinyle, dit PVC, ces feuilles étant prés- sées à chaud pour se souder entre elles en un bloc feuille- té qui forme un corps 18 de faible épaisseur constitué -5- principa ement de matière isolante, à savoir la matière solante du circuit imprimé 14 et la matière isolante des feuilles de PVC 11 Des orifices 16 percés dans les feuil les de surface 7 et 8 permettent d'accéder à des plages Dû de contact portées par le circuit 14 Une prolongation amincie 12 du circuit 14, prolongation percée de trous 13, permet un ancrage du circuit imprimé dans le PVC des feuil- les adjacentes, qui pénètrent dans les trous 13, comme l'in- dique la figure 3, lors du pressage à chaud qui soude entre elles les feuilles En utilisant un tel empilage de feuilles on a la possibilité d'y ménager des logements de forme assez compliquée si on le désire, en prévoyant des découpages de forme différente dans chaque feuille, ce qui permet d'adap- ter avec précision le bloc de PVC à la forme du circuit 14. Le corps 18 de la figure 1 ne comporte pas d'écran élec- trostatique Pour l'en munir, on place au moins localement des couches conductrices sur les faces dudit corps On peut par exemple rajouter des feuilles conductrices sur les faces supérieure 21 et inférieure 22 de ce corps Mais, au lieu d'ajouter ultérieurement de telles feuilles à un corps 18 déjà élaboré, on peut remplacer, lors de la fabrication de ce corps, des feuilles de surface telles que par exemple les feuilles 1 et 8 ou les feuilles 2 et 7, par des feuilles conductrices On peut aussi insérer, par exemple entre les feuilles 1 et 2 d'une part et les feuilles 7 et 8 d'autre part, une feuille conductrice mince. Par le mot "corps", on entend la partie de la carte si- tuée entre les feuilles conductrices formant écran. Pour réunir électriquement entre elles les feuilles con- ductrices situées chacune sur une face du corps, on réalise d'abord au moins un trou dans ledit corps Ce trou, d'en- viron 2 millimètres de large, est représenté en 15 sur la figure 2 Pour la commodité du dessin il est situé à côté du circuit imprimé 14, mais il est bien évident qu'il peut être placé à n'importe quel endroit de la carte Avantageux -6- sment mrme; il est placé as t impr; et surtout assez loin d'éventuell néiques afin sue les déformations ergendrée a pssnce de ce trou, lors du pressage é chaud, se:: i p r-oins pcsible à ces éléments. On fournit ensuite les coul'hes couctrices sous la forme d'une première feuille 19 de 'mal:-ri Mu thermoplastique, conducteur ou recouvert d'une couche coneuctrice, appliqué sur une face dudit corps, et d'une deuxième feuille 20 de ce même matériau, appliqué sur l'autre face du corps La Demanderesse a utilisé avec succès des feuilles de PVC d'une épaisseur de 35 micromètres métallisées avec de l'aluminium, et insérées entre les couches 1 et 2 d'une part, et entre les couches 7 et 8 d'autre part On pourrait aussi utiliser des feuilles en matériau thermoplastique chargé de parti- cules conductrices Dans l'exemple monté ici, qui ne pré- sente qu'une possibilité parmi beaucoup d'autres, les feuil- les de PVC numérotées 1 à 8 ont respectivement les épais- seurs suivantes, en micromètres: feuille 1 J 120 (ensemble) " 2 4 580 (ensemble) " 5 " 6 77 I 150 (ensemble) " 8 Ceci forme-donc avec les deux feuilles de 35 micromètres un empilage d'une épaisseur de 920 micromètres,-qui est ra- mené par pressage à chaud, à 760 micromètres. Ce même pressage réunit une partie conductrice de la première feuille 19 à une partie conductrice de la deuxième feuille 20, en provoquant un fluage du matériau thermoplas- tique qui l'amène à entrer dans le trou 15 Le PVC étant -7- un matériau thermoplastique, c'est en pratique les feuilles 1 et 19 ensemble, de même que les feuilles 20 et 8 ensemble, dont une certaine quantité de matière "coule" horizontale- ment lors du fluage, qui viennent remplir le trou 15 La figure 3 montre comment ces feuilles sont repoussées vers le centre du corps, et comment certaines parties conduc- trices des feuilles 19 et 20 sont amenées à se toucher le long d'une surface 17 Des conditions de pressage à chaud utilisées avec succès sont les suivantes: des plaques de feuilles de PVC empilées et comportant une pluralité de circuits de façon à engendrer une pluralité de cartes en une seule fois, sont placées entre les plaques chauffantes d'une presse On applique une pression de 10 bars pendant secondes sans chauffage, puis un chauffage à 1600 pen- dant 7 minutes sous une pression de 140 bars, et on laisse refroidir pendant 6 minutes sous une pression de 170 bars. L'essentiel de ce processus consiste donc à appliquer, si- multanément pendant au moins un certain temps, une pression et une élévation de température Ces conditions de pression et de température sont d'ailleurs les mêmes que dans le cas d'une carte en PVC non munie d'un écran, et sont donc bien connues de l'homme de métier L'effet obtenu dans le cas de l'invention est assez surprenant, car on pourrait s'attendre à ce que toutes les couches participent au rem- plissage du trou 15 en ne créant pas de connexion électrique entre les couches 19 et 20. L'effet obtenu représenté sur la figure 3 peut s'expli- quer par le fait que, lors de l'application du chauffage, les couches superficielles sont les premières chauffées et commencent à fluer avant que les couches internes aient commencé à ramollir suffisamment pour fluer elles aussi. Si d'ailleurs celles-ci arrivaient à introduire un peu de leur matière en 17 entre les couches conductrices, cela n'aurait pas d'inconvénient grave, car il n'est pas besoin d'avoir une conduction ohmique franche au niveau du contact 17, l'essentiel étant que le chemin offert à une décharge -8électrostatique y soit plus court qu'au niveau du circuit à protéger Le trou 15 est avantageusement réalisé lors de l'opération-par laquelle on ménage le logement pour le cir- cuit imprimé 14, et le pressage à chaud est celui par le- quel on termine la fabrication des cartes selon l'art anté- rieur: le procédé de l'invention n'introduit donc aucune opération de fabrication supplémentaire et la carte obtenue est ainsi très bon marché. Lors du fluage des feuilles 7 et 8 il pourrait arriver que du matériau plastique vienne recouvrir les plages de contact portées par le corps Pour éviter cela, avant de provoquer le fluagee on recouvre localement lesdites plages avec une matière 17 différente de celle de ladite feuille thermoplastique 7,8 et après avoir provoqué le fluage, on enlève la matière 17 qui recouvre les plages. Cette matière doit être différente de celle constituant les feuilles, afin qu'on puisse l'enlever sélectivement. Elle peut être avantageusement une encre pelable appliquée par sérigraphie sur le circuit imprimé 14 La Demanderesse utilise avec succès l'encre référencée SD 2951 de la firme Werner Peters KG, représentée en France par la Société SUPRATEX L'adjectif "pelable" signifie que ce matériau, bien qu'assez résistant pour protéger les contacts lors des manipulations de fabrication, est rendu non adhérent par le choc thermique dû au pressage à chaud, et peut être enlevé très facilement ensuite par pelage Selon l'invention, il a comme application nouvelle d'empêcher le déplacement latéral des couches 7,8 lors du pressage et du fluage. Une carte de paiement selon l'invention comporte donc un corps 18 de faible épaisseur, constitué, dans l'exemple donné ici, par les feuilles 2 à 7 et le circuit imprimé 14, principalement en matière isolante, et dans lequel est inclus un circuit électronique, sur les deux faces 21,22 duquel sont placées des feuilles 19,20 conductrices ou re- couvertes d'une couche conductrice, ces feuilles 19,20 étant 9- en matériau thermoplastique, le corps étant muni d'un trou et les feuilles présentant une déformation formant une surépaisseur s'étendant vers l'intérieur dans ledit trou et amenant certaines parties conductrices des feuilles 19, situées chacune sur une face opposée, en contact l'une avec l'autre le long d' une surface 17. Lorsque les feuilles 19,20 sont en matériau thermoplas- tique métallisé, par exemple en PVC aluminisé, l'aluminium n'a aucune adhérence avec le PVC de la feuille voisine. Une solutionexcellente au demeurant, consiste à l'enduire de colle Toutefois, ceci représente une complication dans la fabrication Il est donc préférable de réaliser la métal- lisation au travers d'un pochoir, afin que la métallisation soit ajourée sur la majeure partie de la surface de la feuille Ainsi, on laisse apparaître le PVC en de nombreux points de la surface, ce qui permet la soudure de la feuille avec la feuille voisine lors du pressage à chaud On peut aussi perforer avec un emporte-pièce les feuilles 19,20 de façon que les feuilles l et 2 d'une part, 7 et 8 d'autre part se soudent entre elles au travers des ajours des feuil- les 19,20. Bien entendu on peut imaginer des formes d'exécution différentes: par exemple on peut munir les plaques de la presse de tétons qui appuient au droit du trou 15 de façon à faire entrer les feuilles dans le trou Bien que cela laisse apparaître des creux à l'extérieur, et que cela en- traîne un surcoat de l'outil de pressage, cela peut être une variante intéressante, car alors on peut aussi prévoir un relief des plaques de la presse au niveau des orifices 16, à la place du matériau pelable 17 Ce choix est affaire de calcul économique, et ne fait pas sortir du concept in- ventif qui consiste à faire entrer par déformation les feuilles conductrices dans un trou. -10- REVENDICATIOINS 1. Procédé pour munir d'6 un t Can Lsctrostatique un circuit électronique inclus damas u co E d* faible piais- seur constitué principalement dïuns mii isolante, selon lequel on place au moins localement des couches conductrices sur les faces dudit corps, procédé caractérisé en ce qu on réalise d'abord au moins un trou dans ledit corps, en ce qu'on fournit ensuite les couches conductrices sous la forme d'une première feuille de matériau thermoplastique condrc- teur, ou recouvert d'une couche conductrice, appliquée sur une face dudit corps, et d'une deuxième feuille de ce même matériau, appliquée sur l'autre face de ce corps, et en ce qu'on réunit une partie conductrice de la première feuille à une partie conductrice de la deuxième feuille, en provo- quant une déformation du matériau thermoplastique qui l'a- mène à entrer dans ledit trou, par l'application, simulta- née pendant au moins un certain temps, d'une pression et d'une élévation de température. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins une feuille de matériau thermoplastique est munie d'orifices permettant d'accéder à des plages de contact électrique portées par le corps, caractérisé en ce que, avant de provoquer le fluage, on recouvre localement les- dites plages avec une matière différente de celle de ladite feuille thermoplastique, et en ce que après avoir pr Dvoqué le fluage de cette dernière, on enlève ladite matière,qui recouvre les plages. 3. Carte de paiement comportant un corps de faible épaisseur constitué principalement d'une matière électrique- ment isolante, dans lequel est inclus un circuit îlectro- nique et sur les deux faces duquel sont placées des feuilles conductrices ou recouvertes d'une couche conductriîe, carac- térisée en ce que ces feuilles sont en matériau thermoplas- tique, en ce que le corps est muni d'un trou et en ce quee les feuilles présentent une déformation formant in relief s'étendant vers l'intérieur dans ledit trou et amn 3 mamt -11- certaines parties conductrices des feuilles situées chacune sur une face opposée, en contact l'une avec l'autre. 4. Carte de paiement selon la revendication 3, dans laquelle lesdites feuilles sont en matériau métallisé, caractérisée en ce que la métallisation desdites feuilles est ajourée sur la majeure partie de leur surface.