Brevet FR2541018A1 — publié le 19840817

"PROCEDE ET SYSTEME POUR PERMETTRE UNE DISSIPATION THERMIQUE IMPORTANTE DANS UNE CARTE A MEMOIRE ELECTRONIQUE" La présente invention concerne un procédé pour évacuer les calories produites par un semiconducteur inclus dans une carte portative à mémoire. Elle concerne également un appareil de lecture/écriture pour une carte portative à mémoire comportant un circuit semiconducteur qui y est inclus, et une telle carte à mémoire. Dans certaines applications des cartes à mémoire électroniques, dites aussi cartes d'identification, on désire enregistrer de grandes quantités de données, et également pouvoir modifier ces données. De telles mémoires ré-enregis trables dites habituellement "EPROM" ont, en général, une dissipation thermique importante, au moins pendant la phase d'écriture. Or, le problème de l'évacuation des calories produites dans une carte à mémoire est difficile à résoudre du fait des dimensions réduites d'une telle carte et de son matériau constitutif, en général mauvais conducteur de la chaleur. I1 a été proposé, dans-le passé, d'incorporer à la carte une feuille métallique bonne conductrice de la chaleur. Une telle réalisation est décrite dans la demande de brevet français nO 2 486 685. Une carte réalisée selon les enseignements de ce document présente toutefois une capacité d'évacuation thermique encore trop limitée pour certaines applications où l'on désire, par exemple, pouvoir dissiper plus d'un watt pendant environ un quart d'heure. La demande de brevet français nO 2 423 953 qui ne concerne pas spécifiquement une carte portative propose néanmoins une solution applicable consistant en l'incorporation d'un drain interne qui conduit la chaleur d'un semiconducteur vers une plaque métallique fixée à l'extérieur du montage, par exemple collée, sur une de ses surfaces principales. Ce procédé, assez semblable au précédent apporte une amélioration sensible du fait que la plaque est à l'extérieur, mais toutefois encore insuffisante dans le cas d'une carte portative à cause de ses dimensions réduites(par exemple, une normalisation actuelle pour de telles cartes propose les dimensions suivantes : 85,72 x 55,98 x 0,76 mm). Le but de l'invention est de procurer un procédé et un système qui permette des dissipations beaucoup plus importantes que celles autorisées par l'art antérieur. L'invention repose sur l'abandon d'un préjugé selon lequel un circuit électronique doit comporter des moyens pour évacuer la chaleur qu'il produit. Le procédé selon l'invention est, en effet, remarquable en ce qu'on prévoit dans un appareil de lecture/écriture de ladite carte un dispositif d'évacuation de chaleur qui fait partie intégrante de cet appareil, et en ce que, lorsqu'on met la carte dans l'appareil pour y recevoir ou y fournir de l'information, on la met aussi en contact thermique avec le dispositif d'évacuation de chaleur. En d'autres termes, la carte ne comporte aucun radiateur propre mais est mise en contact avec un radiateur prévu dans l'appareil de lecture/écriture, c'est-à-dire seulement lorsque des calories doivent être évacuées. Un appareil delecture/écriture selon l'invention est notamment remarquable en ce qu'il est muni d'un puits de chaleur, dit aussi radiateur, et de moyens pour établir une connexion thermique entre la carte portative et ledit puits de chaleur, lorsque la carte est placée dans l'appareil pour y fournir ou y recevoir de l'information. Ces moyens sont avantageusement constitués d'une surface plane, évacuatrice de chaleur, en connexion thermique avec le puits de chaleur, et d'un agencement mécanique pour appliquer au moins une portion de surface de la carte concontre ladite surface évacuatrice de chaleur. L'appareil est avantageusement muni de moyens pour exercer une pression, éventuellement localisée, sur la carte au droit de la surface évacuatrice de chaleur du puits de chaleur. Une carte destinée à être utilisée dans un appareil selon l'invention est notamment remarquable en ce qu'elle comporte un chemin thermique reliant le circuit semiconducteur à une portion de la surface extérieure de la carte. Ladite portion de surface extérieure de la carte et le semiconducteur sont avantageusement décalés latéralement l'un par rapport à l'autre pour permettre qu'une pression locale améliorant le contact thermique ne soit pas supportée par le semiconducteur, placé ailleurs. L'ensemble de ces dispositions permet d'utiliser un radiateur aussi volumineux qu'on le désire, en bon contact thermique avec le semiconducteur, et améliore ainsi la dissipation permise dans des proportions considérables. La description qui va suivre, en regard des figures annexées décrivant des exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en perspective une carte à mémoire destinée à être utilisée dans un appareil selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un appareil selon l'invention, vu en transparence, après l'introduction d'une carte. La figure 3 représente le même appareil en position de lecture/écriture. La figure 4 représente une coupe agrandie, selon A, de la carte de la figure 1. La figure 5 représente une coupe agrandie, selon B, d'une variante de cette même carte. La figure 1 représente une carte 6 portative à mémoire. Cette carte contient un semiconducteur placé en regard de la surface 21, semiconducteur qui dégage de la chaleur dans certaines conditions d'utilisation. Des plots de contact électrique 22, reliés aux bornes du semiconducteur, sont apparents en surface de la carte 6. La figure 2 représente un appareil de lecture/écriture pour une carte du genre de celle de la figure 1. Un tel appareil a été décrit dans la demande de brevet fran çais nO 2 489 558 sans que la question de la dissipation thermique y soit évoquée. I1 comporte essentiellement un conteneur de carte 1 dans lequel on glisse la carte 6, après quoi le conteneur est basculé dans la position montrée par la figure 3, pour amener les plots 22 de la carte contre des contacts électriques fixes 5. Selon la présente invention, on a ajouté un dispositif d'évacuation de chaleur 11 qui fait partie intégrante de l'appareil, et des moyens pour mettre la carte en contact thermique avec ce dispositif 11 lorsqu'elle est placée dans l'appareil pour y recevoir ou y fournir de l'information.L'appareil comporte un ensemble de circuits électroniques connus de l'homme du métier qui ne font pas partie de la présente invention et ne sont pas représentés. Toutefois, ils sont reliés aux plots de contacts de la carte par l'intermédiaire d'un circuit imprimé 10 qui porté des aiguilles souples de contact 5, lesquelles viennent en contact avec les plots 22 lorsque le conteneur de carte 1 est basculé, ainsi que le montre la figure 3. L'appareil comporte un puits de chaleur, ou radiateur 11, et des moyens pour établir une connexion thermique entre la carte portative 6 et le puits de chaleur 11. Ces moyens sont constitues par un pilier 4, en continuité thermique avec le radiateur 11. La carte 6 vient s'appliquer contre la surface plane évacuatrice de chaleur que constitue la section inférieure de ce pilier proéminent,lorsqu'elle est déplacée grace à l'agencement mécanique constitué par le conteneur basculant, comme le montre la figure 3, pour recevoir de l'information des susdits circuits électroniques ou leur en fournir. Des moyens sont prévus pour assurer une pression de la carte contre la surface plane située à l'extrémité du pilier 4. Ces moyens sont constitués par un levier 8 oscillant autour de l'axe 24, et portant un bloc 9 de matière mi-dure, telle qubun caoutchouc ou un silicone, ce bloc venant s'appliquer au dos de la carte 6 au travers d'un trou prévu dans le conteneur. L'extrémité gauche de ce levier 8 est biseautée, et un verrou 2 biseauté lui aussi dans le sens adéquat exerce lorsqu'il est déplacé vers la droite, par exemple au moyen d'un solenolde 20, une force vers le haut sur l'extrémité du levier 8, ce qui appuie le bloc 9 sur la carte et permet donc d'exercer une pression de de la carte contre la surface évacuatrice de chaleur du pilier 4. Le pilier 4 est prévu pour venir en contact avec la seule partie de la carte où de la chaleur doit être évacuée; il présente donc une aire réduite inférieure à celle de la carte. De la meme façon, les moyens de pression, et en particulier le bloc 9, assurent une pression localisée à l'endroit de la surface évacuatrice de chaleur du pilier 4. La figure 4 représente une vue en coupe selon A de la carte de la figure 1. Cette carte est constituée par un empilage de feuilles d'épaisseurs adéquates 15A, 13, 14, 15B. Les feuilles 15A, 15B constituentunecouverture de protection des éléments électriques portés par la feuille 13. Celle-ci est constituée par exemple par un classique circuit imprimé double face à trous métallisés sur lequel est rapporté un semiconducteur 7 dont les connexions électriques sont réalisées par des fils 18, reliés aux plots de sortie 22 par des pistes conductrices 19 et des trous métallisés 17. La feuille 14 constitue une cale d'épaisseur dans un logement de laquelle le semiconducteur 7 est placé. Au droit du semiconducteur 7, est réalisée dans le circuit imprimé 13 une série de trous métallisés 16 assez rapprochés les uns des autres. Plusieurs rangées de tels trous sont disposées cte à cbte de façon à être présents sur presque toute la surface correspondant au circuit semiconducteur 7. Une métallisation 21 (voir aussi figure 1) est disposée sur la surface extérieure correspondante de la feuille 13. Les trous métallisés sont avantageusement remplis d'une matière conductrice de la chaleur et constituent un chemin thermique qui relie le circuit semiconducteur à la métallisation 21. Un orifice est prévu dans la feuille protectrice 15A de façon à laisser apparaître en surface la métallisation 21 qui constitue donc une portion de la surface extérieure de la carte. On peut craindre que la pression exercée par le bloc 9 des figures 2 et 3, appliquée au droit du semiconducteur 7, risque de détériorer ce dernier. Ceci peut être évité au moyen d'un enrobage mécaniquement résistant remplissant la cavité de la feuille 14 dans laquelle est logé le semiconducteur 7. Toutefois, une solution particulièrement efficace est de décaler latéralement l'un par rapport à l'autre le semiconducteur et la portion de surface extérieure destinée à évacuer les calories. La figure 5 montre une forme de réalisation de ce décalage. Elle correspond à une coupe selon B dans la carte de la figure 1. Le semiconducteur 7 est appliqué contre une plaque métallique 23 qui s'étend latéralement jusqu'au droit d'une surface extérieure 210 constituée d'une couche métallique. A cet endroit, un ensemble de trous métallisés 16 crée une liaison thermique entre la couche 210 et la plaque 23, de la même manière que dans l'exemple précédent. Pour offrir une bonne conduction thermique, la plaque 23 doit avoir une épaisseur non négligeable ; il est alors utile de prévoir une feuille isolante supplémentaire 13B dans la constitution de la carte. Cette feuille a la même épaisseur que la plaque 23 et présente une fenêtre pour y loger cette dernière. Bien entendu, d'autres formes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, d'autres moyens que des trous métallisés peuvent être utilisés pour assurer la conduction ther mique entre deux couches, notamment l'insertion d'une rondelle métallique en contact avec le semiconducteur, ainsi que le décrit le document déjà cité FR 2 423 953, pages 8-9 et figure 2, mais sans utiliser le radiateur (43) faisant partie du circuit. I1 existe également des-appareils lecteurs de carte plus compliqués dans lesquels on utilise des rouleaux motorisés pour faire avancer la carte en position de lecture, et des têtes de contact mobiles qui viennent s'appliquer contre la carte. L'adaptation des moyens de mise en oeuvre de l'invention au cas particulier de tels lecteurs est à la portée de l'homme du métier. - XEVENDICATIONS - 1. Procédé pour évacuer les calories produites par un semiconducteur (7) inclus dans une carte portative à mémoire, caractérisé en ce qu'on prévoit dans un appareil de lecture/écriture de ladite carte un dispositif d'évacuation de chaleur (4,11) qui fait partie intégrante de cet appareil1 et en ce que, lorsqu'on met la carte (6) dans l'appareil pour y recevoir ou y fournir de l'information, on la met aussi en contact thermique avec le dispositif d'évacuation de chaleur. 2. Appareil de lecture/ecriture pour une carte portative à mémoire comportant un circuit semiconducteur, caractérisé en ce qu'il est muni d'un puits de chaleur (it) et de moyens pour établir une connexion thermique entre la carte portative et ledit puits de chaleur (il) lorsque la carte (6) est placée dans l'appareil pour y recevoir ou y fournir de l'information. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués d'une surface plane (4), éfracuatrice de chaleur1 en connexion thermique avec le puits de chaleur (lui) et d'un agencement mécanique (i) pour appliquer au moins une portion de surface de la carte contre ladite surface évacuatrice de chaleur. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens (8,9) pour exercer une pression sur la carte au droit de la surface évacuatrice de chaleur. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface (4) évacuatrice de chaleur présente une aire réduite, inférieure à celle de la carte, et en ce que les moyens de pression (9) sont prévus pour assurer une pression localisée à l'endroit de ladite surface évacuatrice. 6. Carte à mémoire destinée à être utilisée dans un appareil selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un chemin thermique (16) reliant le circuit semiconducteur (7) à une portion (2i) de surface extérieure de la carte. 7. Carte d'identification selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite portion (210) de surface extérieure de la carte et le semiconducteur (7) qui est inclus dans la carte sont décalés latéralement l'un par rapport à l'autre.