Brevet FR2672431A1 — publié le 19920807

PROCEDE ET CIRCUIT D'AUTONETTOYAGE POUR CONTACTS DE CIRCUIT INTEGRE. La présente invention se rapporte aux procédés et aux circuits qui permettent d'assurer l'autonettoyage des contacts qui servent à relier les circuits intégrés aux organes extérieurs auxquels on connecte de manière non permanente ces circuits. Elle s'applique plus particulièrement aux cartes munies de circuits intégrés, notamment de mémoires intégrées, dites cartes "à puce. En prenant l'exemple d'une carte à puce, celle-ci comporte des contacts, 8 dans le cas de la carte normalisée ISO et plus dans certaines cartes à mémoire non normalisées, qui permettent d'établir les connexions avec l'appareil dans lequel on insère la carte pour l'utiliser, par exemple un appareil téléphonique d'une cabine publique. En dehors de l'utilisation la carte est rangée sans protection particulière, dans une poche par exemple, et les contacts sont soumis à toutes sortes d'agressions physiques et chimiques, la sueur par exemple, qui entraînent une oxydation des contacts, en dépit de la couche d'or qui les protège généralement au départ. Cette oxydation provoque de mauvais contacts avec le connecteur de l'appareil d'utilisation, d'où un mauvais fonctionnement qui, même s'il n'est qu'éventuel, doit être combattu au maximum. On sait que le courant qui traverse ce genre de contacts tend à nettoyer ceux-ci. Toutefois il faut quand même un courant relativement intense, correspondant par exemple à celui qui passait dans les circuits de type NMOS anciennement utilisés. Avec les circuits du type CMOS, actuellement utilisés, le courant n'est plus suffisant pour obtenir un effet de nettoyage. De plus comme tous les efforts tendent à diminuer la consommation des circuits, le phénomène tend à empirer avec l'évolution technologique. Pour assurer cet effet de nettoyage, l'invention propose un procédé d'autonettoyage pour contact de circuit intégré, principalement caractérisé en ce que l'on fait passer dans ce contact pendant au moins une courte période un courant suffisamment intense pour réduire à une valeur négligeable la résistance de contact D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, le schéma d'une carte à puce réunie à un lecteur par une connexion oxydée; - la figure 2, le schéma de la figure 2a munie de moyens de nettoyage des contacts. - la figure 3, le schéma d'un circuit selon l'invention; - la figure 4, le diagramme des signaux du circuit de la figure 3; - la figure 5, le schéma d'une variante du circuit de la figure 3; - la figure 6, le diagramme des signaux du circuit de la figure 5; - la figure 7, le schéma d'un circuit combinant les circuits des figures 3 et 5; et - la figure 8, le diagramme des signaux du circuit de la figure 7. On a représenté sur la figure 1, de manière schématique et limitée à 1 contact, une carte à puce 102 placée dans un lecteur 101. Un contact C de la carte est réuni au contact correspondant L du lecteur pour permettre un échange de signaux entre la carte et le lecteur. En raison des dégradations subies par le contact C, et éventuellement par le contact L, notamment du fait de l'oxydation, la liaison électrique entre ces deux contacts se comporte comme une résistance parasite Rp qui perturbe l'échange de signaux. Electriquement le circuit de ce contact a pour schéma équivalent celui représenté sur la figure 2. La résistance Rp insérée entre L et C est reliée à la masse (éventuellement à une tension VCC) par une résistance série Rc. Selon que le contact C correspond à une sortie ou une entrée, elle-même en haute ou basse impédance ou à une borne d'alimentation, la valeur de Rc peut être très variable, mais elle est de toute façon, pour les raisons vues plus haut, relativement élevée. La valeur de Rp peut elle-même être très variable, d'autant plus que, compte tenu de sa nature, elle présente souvent un comportement fortement non linéaire, qui va très heureusement faciliter le fonctionnement de l'invention. En effet, selon l'invention, on fait passer pendant un court instant, par exemple à l'aide d'un dispositif correspondant au schéma de la figure 3, un courant relativement intense qui vient nettoyer les contacts et réduire Rp à une valeur très faible et tout-à-fait négligeable devant Rc. Ce nettoyage peut être effectué à tout moment, mais on l'effectuera de préférence à la mise sous tension du circuit, avant les opérations d'utilisation de celui-ci. Le dispositif de nettoyage est essentiellement constitué d'un transistor 108 connecté entre le contact C et la masse du circuit intégré, c'est-à-dire en fait en parallèle sur Rc. En outre un circuit annexe 104, par exemple une monostable, permet d'envoyer sur la grille du transistor une courte impulsion qui le sature. Le transistor ainsi saturé est traversé par un courant important qui passe du contact L au contact C en traversant Rp. En effet comme le transistor ramène, lorsqu'il est saturé, le potentiel de C sensiblement la masse, toute la tension VL se trouve appliquée à Rp, ce qui permet alors, en raison du comportement non linéaire décrit plus haut, le passage du courant de nettoyage. Sous l'effet de ce courant la jonction entre les contacts L et C est nettoyée et la résistance parasite de contact Rp est ramenée à une valeur faible. Lorsqu'à la fin de l'impulsion de commande le transistor 108 se bloque, le contact entre L et C reste nettoyé et la valeur de Rp reste aussi faible, ce qui permet aux signaux échangés entre le lecteur et la carte par l'intermédiaire de ce contact de passer sans problèmes. Le circuit 104 peut être commun à plusieurs dispositifs de nettoyage pour plusieurs contacts. On a représenté sur la figure 4 les différents signaux mis en jeu. Les tensions VCC, correspondant au pôle actif de l'alimentation, et VL sur le contact L montent à leur valeur maximale entre l'instant tl où la carte est insérée et l'instant t2 correspondant à la fin du front de montée de l'alimentation. Le circuit 104 est déclenché dans cet exemple par l'application de la tension VCC. Il pourrait se déclencher sous l'influence d'autres signaux, par exemple des signaux de commande internes aux circuits et provenant de la détection d'un mauvais contact. Ici le déclenchement a lieu à l'instant t2 et dure jusqu'à un instant t3. La durée de l'intervalle t2-t3 permet de nettoyer efficacement le circuit. Quelques millisecondes suffisent. Dans le cas où le contact du lecteur reste au potentiel de la masse, ctest-à-dire à "0" selon les conventions les plus courantes, il faut utiliser un circuit du type de celui représenté sur la figure 5, avec les signaux correspondants sur la figure 6. Dans ce cas de figure on utilise un transistor inverseur, par exemple du type PMOS dans les technologies habituelles, et le circuit annexe 204 délivre une impulsion négative VN2 entre les instants t2 et t3, de manière à débloquer pendant cette période le transistor 208 dont le drain est relié à VCC et la source au contact C. Ainsi le contact C est porté à une tension sensiblement égale à VCC entre les instants t2 et t3, et un courant de nettoyage s'écoule alors entre C et L pour nettoyer le contact et réduire Rp à une valeur négligeable. Il convient simplement de s'assurer que t3 se situe suffisamment tardivement après tl pour que la tension VC ait pu s'établir pendant suffisamment longtemps. Une variante du circuit de la figure 5 consisterait à utiliser un transistor non inverseur, du type NMOS par exemple, et à lui appliquer une tension de commande semblable à celle VN1 de la figure 6, l'essentiel étant que la tension VC appliquée au contact C ait l'allure de celle de la figure 5. Pour couvrir d'avance toutes les situations et avoir un circuit de nettoyage standard, on peut utiliser un schéma tel que représenté sur la figure 7, avec les signaux correspondants sur la figure 8. Ce schéma regroupe ceux des figures 3 et 5 et le contact C est simultanément relié à un transistor 108 dont la source est à la masse et à un transistor inverseur 208 dont le drain est à VCC. Pour éviter de court-circuiter l'alimentation, il est nécessaire que ces deux transistors ne conduisent pas simultanément et que, par exemple comme sur la figure 8, l'impulsion du signal VN3 sur la grille de 208 démarre en t3, quand celle de VN1 sur la grille de 108 se termine, et dure jusqu'à un instant t4. On peut obtenir cela par exemple en déclenchant le circuit 104, qui délivre VN1, par VCC comme précédemment, et le circuit 304, qui délivre VN3, par VN1. Ce circuit 304 sera alors commandé par le front descendant de VNI, au besoin à l'aide d'un circuit inverseur connu.Ainsi le contact est nettoyé entre t2 et t3 si VL est à VCC, et entre t3 et t4 si VL est à "O" . On a en outre représenté sur la figure 7 une variante, applicable aux schémas des figures 3 et 5, où l'on insère une résistance RA en série entre les transistors 108 et 208 et le contact C. Cette résistance permet de ne pas dégrader les moyens de protection électrostatique (connus sous le sigle ESD) du contact C. Sa valeur est prévue pour être maximale, tout en permettant de laisser passer un courant de nettoyage suffisant dans le contact, quelques milliampères par exemple. Il n'est pas forcément nécessaire d'utiliser un tel circuit de nettoyage sur les contacts de masse (VSS) et d'alimentation (VCC), puisque le courant total de fonctionnement du circuit passe par ceux-ci et qu'il est en principe suffisant pour assurer ce nettoyage. En outre le courant de nettoyage des autres contacts, ou tout au moins de l'un d'entre eux, passe par le circuit de masse, ce qui assure automatiquement ce nettoyage. Toutefois il pourra être utile de placer un tel circuit sur le contact d'alimentation, compte tenu de ce que la puissance utilisée par les circuits intégrés est, avec l'évolution technologique, de plus en plus faible. On utilisera alors le schéma de la figure 3, avec VCC appliqué sur le contact L. Ce schéma est suffisant, puisque la tension d'alimentation, qu'elle soit positive ou négative, n'est jamais celle de la masse. Si cette tension est négative ce dispositif fonctionne également, en respectant bien sûr les polarités correctes des transistors, et le courant est simplement de sens inverse. Ce procédé de nettoyage s'est révélé tout-à-fait efficace et permet de prolonger la vie d'une carte à puce en permettant de ne pas l'utiliser pendant de longues périodes, tout en la conservant sans précautions particulières, dans un portefeuille ou une poche par exemple. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'autonettoyage pour contact de circuit intégré,caractérisé en ce que l'on fait passer dans ce contact (L,C) pendant au moins une courte période (t2-t3), un courant suffisamment intense pour réduire à une valeur négligeable la résistance de contact (Rp). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courte période se situe sensiblement à la mise sous tension (tl-t2) du circuit. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on fait passer le courant de nettoyage pendant plusieurs courtes périodes (t2-t3) réparties sur la durée où le circuit est sous tension. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une carte à puce. 5 - Circuit pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un transistor (108) reliant le contact (C) à la masse, et des moyens (104) pour appliquer pendant la courte période (t2-t3) une impulsion de déblocage sur la grille du transistor. 6 - Circuit pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un transistor (208) reliant le contact (C) au pôle actif de l'alimentation (VCC), et des moyens (204) pour appliquer pendant la courte période (t2-t3) une impulsion de déblocage sur la grille du transistor. 7 - Circuit selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend simultanément un premier transistor (108) et un deuxième transistor (208) reliant le contact (C) respectivement à la masse et au pôle actif de l'alimentation (VCC), et des moyens (104, 204) pour appliquer une première (VN1) et une deuxième (VN3) impulsions de déblocage sur respectivement la grille du premier et la grille du deuxième transistor pendant de courtes périodes (t2-t3,t3-t4) ne se recouvrant pas. 8 - Circuit selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une résistance (RA) en série entre l'un des transistors de nettoyage (108, 208) et le contact (C) pour maintenir la protection ESD contre les décharges électrostatiques.