Brevet FR2600187A1 — publié le 19871218

- 1 La présente invention concerne un support de mémoire portatif du type carte, ce que l'on appelle une carte à circuit intégré,fait par stratification de puces de circuit intégré, par exemple un circuit de mémoire et un microcalculateur destinés à emmagasiner divers types d'informations, et elLe concerne en particulier un circuit protecteur perfectionné destiné à être connecté à des bornes de connexion du support de mémoire portatif. Une carte à circuit intégré satisfait les normes ISO en ce qui concerne ses diverses performances. Parmi Les normes ISO, 10 il en est une qui est un test électrostatique. La carte à circuit intégré est confiée à une personne qui la porte dans diverses situations expérimentales en la soumettant fréquemment à une importante électricité statique extérieure. La carte à circuit intégré possède plusieurs bornes de connexion destinéesà être électriquement 15 connectées à un appareil externe, comme une machine de transaction automatique installée dans une agence de banque, les bornes de connexion étant intérieurement connectées à des pucesde circuit intégré, par exemple un microcalculateur et un circuit de mémoire. Si l'on soumet ces puces de circuits intégré internes à l'électricité 20 statique, ceci peut les détruire. L'objet du test électrostatique des normes ISO est d'empêcher que la carte à circuit intégré ne puisse être facilement détruite par une charge d'électricité statique extérieure. La carte à circuit intégré possède une borne de connexion commune, c'est-à-dire une borne de 25 mise à la terre (GND) servant à déLivrer le potentiel commun, et une pluralité de bornes de connexion indépendantes, par exemple une borne de tension de source d'alimentation (Vcc), une borne d'entrée-sortie, une borne de signal de repositionnement, et une borne de signal d'horloge. Le test électrostatique des normes ISO applique une tension 30 de 1500 V chargée dans un condensateur de 100 pF à certaines positions entre la borne de mise à la terre et les bornes de connexion indépendantes respectives via une résistance de 1000 ohms afin de vérifier si les circuits internes de la carte à circuit intégré peuvent ou non supporter l'électricité applique. La carte à circuit intégré-est donc dotée d'un circuit protecteur qui peut supporter le test et protège les circuits internes de la carte à circuit intégré vis-à-vis de l'éLectricité statique externe. La figure 1A est un schéma de circuit montrant une carte à circuit intégré qui possède un circuit protecteur seton la technique antérieure. La carte à circuit intégré possède desbornes de connexion la à 1h servant à connecter la carte à circuit intégré à un appareil externe. Les bornes de connexion sont par exemple une borne de tension de source d'alimentation (Vcc) la, une borne de mise à la terre (GND) lb, une borne de signal de repositionnement (RST) lc, une borne de signal d'horloge (CLK) le, une borne d'entréesortie (I/O) lf, etc. Les bornes de connexion respectives sont: connectées par l'intermédiaire d'un circuit de protection 3 à des puces de circuit integré, par exemple une unité centrale de traitement (CPU) 5comprenant un microprocesseur, et un circuit de mémoire 7 15 comprenant une mémoire morte programmable électriquement effaçable (EEPROM). Le circuit protecteur 3 possède quatre blocs de diodes Zener 3a, 3b, 3c et 3d disposés parallèlement entre eux, qui comprennent chacun une paire de diodes Zener connectées en série avec leurs 20 polarités opposées. Chacun des blocs de diodes Zener 3a, 3b, 3c et 3d possèdent une première et une deuxième diode Zener, dont les cathodes sont intérieurement connectées et il apparait comme un simple élément semiconducteur en forme de parallèlépipède rectangulaire. Les quatres blocs de diodes Zener constituent le circuit 25 protecteur 3. Les anodes des premières diodes Zener des blocs de diodes Zener 3a, 3b, 3c et 3d sont connectées en commun ainsi qu'à la borne de mise à la terre lb. L'anode de la deuxième diode Zener du premier bloc de diodes Zener 3a est connectée à la borne de tension de source d'alimentation la, l'anode de la deuxième diode Zener du deuxième bloc de diodes Zener 3b est connectée à la borne de signal de repositionnement lc, l'anode de la deuxième diode Zener du troisième bloc de diodes Zener 3c est connectée à la bonhe de signal d'horloge le et l'anode de la deuxième diode Zener du quatrième 35 bloc de diodes Zener 3d est connectée à la borne d'entrée-sortie 1f. 2600 18 7 Dans la carte à circuit intégré possècdant le circuit protecteur 3 ayant la disposition ci-dessus indiquée, lorsqu'une charge statique ou une tension extrêmement élevée, par exemple 1500 V comme dans le test électrostatique des normes ISO, est 5 appliquée entre la borne de mise à la terre lb et les bornes respectives, à savoir la borne de tension d'alimentation électrique la, la borne de signal de repositionnement lc, la borne de signal d'horloge le, et la borne d'entrée-sortie 1f, le claquage Zener ou le claquage par avalanche des diodes Zener a pour effet d'empêcher 10 que les circuits internes connectés aux bornes de connexion respectivesne soient détruits. Ainsi, les blocs de diodes Zener 3a, 3b, 3c et 3d sont connectés entre la borne de mise à la terre lb et les bornes de connexion la, lc, le et 1f respectivement et, lorsqu'une haute tension, par exemple de 1500 V, d'une polarité quelconque est appliquée entre les bornes, l'une des diodes Zener de chaque bloc de diodes Zener se trouve dans le sens passant par rapport à la tension appliquée. Par conséquent, la plus grande partie de la haute tension est fournie à l'autre diode Zener du bloc de diodes Zener, et les autres 20 diodes Zener effectuent un claquage Zener ou un claquage par avalanche relativement à la haute tension de manière à diminuer la haute tension appliquée jusqu'à une tension constante propre aux diodes Zener. De cette manière, même si une tension élevée est appliquée entre tes bornes, la tension entre les bornes est ramenée à la tension constante 25 des diodes Zener, par exemple 6,5 V, si bien que la haute tension n'est pas appliquée aux circuits internes qui sont connectés aux bornes, de sorte que l'on empêche les circuits internes d'être détruits par la haute tension. La figure 2A est-un schéma de circuit montrant un autre exemple du circuit protecteur de la technique antérieure utilisé pour une carte à circuit intégré. La structure de ce circuit protecteur 30 est anaLogue à celle du circuit protecteur 3 de la figure 1A. Une différence entre eux est que le circuit protecteur 3 de la figure 1A possède quatre éléments à diodes Zener distincts ayant chacun la forme d'un parallèLépipède rectangle qui comporte une paire de diodes Zener, tandis que le circuit protecteur 30 de la figure 2a comprend huit diodes Zener qui sont formées par diffusion sur une unique puce semiconductrice, comme représenté sur la figure 2B. La structure interne de la carte à circuit intégré connectée au circuit protecteur 30 est identique à celle du circuit des figures 1A et 1B. Comme représenté sur la figure 2B, en mettant le circuit protecteur 30 de huit diodes Zener sous la forme d'une unique puce semiconductrice, on facilite le montage du circuit protecteur sur la carte à circuit intégré. Puisque l'on fabrique le circuit protecteur 3 de la figure 1A en connectant quatre blocs de diodes Zener distincts ayant chacun La forme d'un parallèlépipède rectangle, le nombre des opérations d'assemblage est élevé, ce qui amoindrit la productivité, et il est difficile de minimiser la taille, ce qui amène un problème en reLation avec le 15 test de flexion prévu pour la carte à circuit intégré. Alors que le circuit protecteur 30 des figures 2A et 2B est constitué d'une unique puce semiconductrice,il faut huit diodes Zener, ce qui'augmente relativement la taille de la structure correspondante. Ainsi, de même que pour le circuit protecteur 3 de la 20 figure 1A, la capacité électrostatique de la jonction d'une diode Zener du circuit protecteur selon la techique antérieure augmente, ce qui pose des problèmes si elle dépasse la capacité maximale, par exemple 30 pF, prévue par les normes ISO, sachant que la carte à circuit intégré devient sensible au test de flexion en raison de la taille importante de la structure. Puisque la carte à circuit intégré est transportée par une personne, il faut qu'elle soit relativement résistante vis-à-vis de la flexion. Pour vérifier la résistance à la flexion, les normes ISO prévoient un test de flexion dans lequel la carte à circuit intégré est soumise à une torsion transversale et à d'autres déformations. Puisque les circuits de protection des figures 1A, lB, et 2A, 2B ont des structures relativement importantes, l'application d'une importante force de flexion aux éléments constituants les circuits de protection a pour effet de détruire ces éléments. Pour résoudre les problèmes ci-dessus exposés, l'invention propose un support de mémoire portatif comportant un circuit protecteur qui possède une petite capacité électrostatique, qui est compacte, qui autorise une productivité élevée, et qui comporte une grande résistance à la flexion. Pour atteindre les buts ci-dessus indiqués, l'invention propose un support de mémoire portatif possédant une borne de connexion commune et plusieurs bornes de connexion indépendantes devant être électriquement connectées à un appareil externe, ainsi que des puces de circuit intégré connectées aux bornes de connexion, le support de mémoire portatif comprenant une puce semiconductrice 10 à tension constante possédant un élément à tension constante commun dont la première électrode est connectée à la borne de connexion commune, et plusieurs éléments à tension-constante indépendants dont les deuxièmes électrodes sont connectées en commun à une deuxième électrode de l'élément à tension constante commun et dont les premières électrodes sont connectées respectivement aux bornes de connexion indépendantes. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages, elle s'appuie sur les dessins annexés, 20 parmi lesquels: - les figures 1A et lB représentent un schéma de circuit montrant un support de mémoire portatif selon la technique antérieure ainsi qu'une vue structurelle représentant un élément de bloc de diodes Zener utilisé pour former un circuit protecteur dans le 25 support de mémoire portatif de la technique antérieure; - les figures 2A et 2B sont un schéma de circuit montrant un autre circuit protecteur selon la technique antérieure utilisé pour un support de mémoire portatif ainsi qu'une vue en plan montrant une puce semiconductrice constituant le circuit protecteur; - la figure 3 est un schéma de circuit montrant un support de mémoire portatif selon un mode de réalisation de l'invention; les figures 4A à 4C sont des vues en plan montrant respectivement des puces semiconductrices à tension constante, chaque puce pour un circuit protecteur utilisé pour le support de mémoire portatif 35 représenté sur la figure 3; et - la figure 5 est une vuë en section droite prise suivant la ligne A-A sur la figure 4A. Sur la figure 3, est représenté un rchéma de circuit qui montre un support de mémoire portatif, ce que l'on appelle une carte à circuit intégré, selon un mode de réalisation de l'invention. La carte à circuit intégré possède, comme celle de la figure 1A, des bornes de connexion la à 1h devant être connectées à un appareil externe. Les bornes de connexion sont par exemple une borne de tension de source d'alimentation électrique (Vcc) la, une borne de mise 10 à-la terre (GND) lb, une borne de signal de repositionnement (RST) lc, une borne de signal d'horloge (CLK) le, une borne d'entrée-sortie (I/O) 1f, etc. Les bornes de connexion sont connectées par l'intermédiaire d'un circuit protecteur 9 à des puces de circuit intégré, par exemple une CPU 5 comprenant un microprocesseur, un circuit de 15 mémoire 7 comprenant une EEPROM, etc. La carte à circuit intégré possède la même structure que la carte à circuit intégré réprésentée sur les figures 1A, lB ou 2A, 2B, sauf en ce qui concerne le circuit protecteur. Le circuit protecteur 9 ce ce mode de réalisation possède 20 un élément à tension constante commun 10 comprenant une diode Zener dont l'anode est connectée à la borne de mise à la terre lb et une pluralité d'éléments à tension constante indépendants (quatre dans ce mode de réalisation) 11, 12, 13 et 14 comprenant chacun une diode Zener. Les anodes des éléments à tension constante indépendants 11 25 à 14 sont respectivement connectes aux bornes de connexion la, lc, le et 1f. L'autre électrode, à savoir la cathode de l'élément à tension constante commun 10,est connectée en commun avec les cathodes des éléments à tension constante indépendants 11 à 14. Dans le circuit protecteur 9 qui présente les connexions 30 ci-dessus indiqué, de la même façon que pour le circuit protecteur des figures 1A, 1Bou 2A, 2B, il existe une paire de diodes Zener connectées en série de manière à présenter des polarités inverses entre la borne d'anode 1B et chacune des bornes de connexion. Lorsqu'une tension élevée est appliquée entre les bornes, le claquage Zener ou 35 le claquage par avalanche a pour effet d'abaisser la haute tension jusqu'à la tension constante prédéterminée des diodes Zener, de sorte - 2600187 que La haute tension appliquée aux bornes de connexion n'est pas appliquée aux circuits intégrés internes, ce qui empêche que les circuits intégrés internes ne soient détruits. Dans le circuit protecteur 9, l'élément à tension constante commun unique 10 et les différents éléments à tension constante indépendants 11 à 14 sont formés en une unique puce à circuit intégré semiconductrice, comme représenté sur les figures 4A à 4C. Selon cette disposition de circuit intégré, on forme l'élément à tension constante commun 10 au voisinage du centre d'un substrat de silicium 10 semiconducteur 15 et, autour de l'élément 10, on forme plusieurs éléments à tension constante indépendants 11 à 14. Les figures 4A à 4C sont des vues montrant diverses structures de l'élément à tension constante appartenant au circuit protecteur 9. Pour toutes ces structures, l'élément à tension constante 15 commun 10 est formé au centre et les éléments à tension constante indépendants 11 à 14 sont formés autour de l'élément 10. Avec de semblables dispositions, celles des électrodes, par exemple la cathode de l'élément à tension constante commun 10, qui est formée au centre peut facilement être connectée après une course longueur aux cathodes 20 des éléments à tension constante indépendants 11 à 14, ce qui permet de rendre compacte la taille générale de la puce. Comme représenté sur les figures 4A à 4C, non seulement l'élément à tension constante commun 10 est formé au centre, mais en outre une partie de celui-ci se prolonge, entre les éléments à tension constante indépendants, 25 pour connecter ou isoler efficacement les éléments. La figure 5 est une vue montrant la structure en section droite d'une puce à circuit intégré semiconductrice à tension constante constituant le circuit protecteur 9 représenté sur la figure 4A. Les diodes Zener constituant chacun des éléments à tension constante sont 30 formées dans la couche de masse d'un substrat de silicium semiconducteur par une jonction PN normale. Les éléments à tension constante indépendants 11 à 14 sont formés autour de l'élément à tension constante commun 10. La référence 16 désigne une couche d'aluminium, la référence 17 la couche de masse, et la référence 18 une pellicule 35 d'oxyde. Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, il est proposé un support de mémoire portatif possédant une puce semiconductrice à tension constante dans Laquelle une borne de connexion commune d'un élément à tension constante commun est respectivement connectée à des bornes de connexion indépendantes d'une pluralité d'éléments à tension constante indépendants. Ainsi, la capacité électrostatique formée entre la borne de connexion commune et les bornes de connexion indépendantes respectives est petite, le support de mémoire portatif, par exemple une carte à circuit intégré, doté d'une telle puce semi10 conductrice à tension constante présente une résistance relativement forte à la flexion, ce support de mémoire pouvant être facilement monté, ce qui améliore la productivité. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du support de mémoire-dont la description vient d'être donnée 15 à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 26 0 0 1 8 7 REVENDICATIONS 1. Support de mémoire portatif, caractérisé en ce qu'iL comprend: une borne de connexion commune (lb) et plusieurs bornes de connexion indépendantes (la, lc, ld, le, lf) devant être électriquement connectées à un appareil externe; et une puce semiconductrice à tension constante (9) connectée à ladite borne de connexion commune et auxdites bornes de connexion indépendantes, ladite puce semiconductrice à tension constante com10 portant: un élément à tension constante commun (10) possédant une première borne connectée à ladite borne de connexion commune et une deuxième borne qui est différente de ladite première borne; et plusieurs éléments à tension constante indépendants (11 à 14) 15 possédant chacun une première borne connectée à chacune desdites bornes de connexion indépendanteset une deuxième borne connectée en commun à ladite deuxième borne dudit élément à tension constante commun. 2. Support de mémoire portatif selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que lesdits éléments à tension constante indépendants et ledit élément à tension constante commun sont formés sur une unique pastille semiconductrice. 3. Support de mémoire portatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments à tension constante indé25 pendants sont disposés autour dudit élément à tension constante commun. 4. Support de mémoire portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément à tension constante commun et lesdits éléments à tension constante indépendants comprennent respectivement des diodes constituant des éléments à tension constante, et les premières bornes dudit élément à tension constante commun et desdits éléments à tension constante indépendants sont des anodes tandis que les deuxièmes bornes dudit élément à tension constante commun et desdits éléments à tension constante indépendants 35 sont des cathodes. 5. Support de mémoire portatif selon La revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément à tension constante commun et Lesdits éléments à tension constante indépendants comprennent respectivement des diodes constituant des éléments à tension constante, et les premières bornes dudit élément à tension constante commun et desdits éLéments à tension constante indépendants sont des cathodes tandis que Les deuxièmes bornes dudit élément à tension constante commun et desdits éléments à tension constante indépendants sont des anodes. 6. Support de mémoire portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support de mémoire est une carte à circuit intégré.