Brevet FR2662000A1 — publié le 19911115

"Carte à microcircuit" La présente invention a pour objet une carte à mi- crocircuit comportant un support de carte présentant un loge- ment dans lequel est fixée une vignette, ladite vignette pré- sentant un support de circuit et un circuit (en général un circuit intégré) disposé sur une face inférieure du support de circuit dirigée vers l'intérieur du logement, le circuit étant disposé en regard d'une portion d'un fond du logement. De telles cartes à microcircuit, connues de la de- mande de brevet français FR-A-2 617 663 déposée le 3/07/1987, sont susceptibles d'être utilisées dans des applications di- verses (inscription de données personnalisées, transactions bancaires, paiement etc) et sont fournis à cet effet à tou- tes sortes d'utilisateurs La détention et l'utilisation de ces cartes impliquant des contraintes mécaniques appliquées au support de carte, lequel est souple ou semi-souple, lesquelles sont retransmises à la vignette et au circuit qu'elle porte. La fiabilité de telles cartes est en relation direc- te avec leur capacité à résister à l'application répétée de telles contraintes sans effet néfaste sur ses propriétés élec- triques (connexions, intégrité du circuit). C'est ainsi que des tests de résistance mécanique ont été définis selon lesquels une carte à microcircuit de- vrait nominalement être susceptible de supporter un (ou même plusieurs) milliers de flexions normalisées longitudinales ou transversales sans détérioration Lors de telles flexions, et surtout lors de flexions induites en appliquant des forces pa- rallèles à une direction longitudinale de la carte, le circuit est soumis à des contraintes élevées. La présente invention propose d'améliorer les condi- tions mécaniques relatives aux retransmissions de contraintes au microcircuit en particulier lors de déformations mécaniques de la carte, et donc d'augmenter la fiabilité de la carte. Dans ce but, le fond présente au moins une partie amincie située au moins en majeure partie en dehors de ladite portion. Une telle partie amincie constitue, ainsi qu'il se- ra montré dans la suite de la description, un piège de défor- mations et la partie du fond du logement qui est située en re- gard du circuit, constitue un pilier, l'ensemble permettant de diminuer les contraintes auxquelles est soumis le circuit. Selon un mode de réalisation la partie amincie est espacée de ladite partie du fond du logement dans une direc- tion longitudinale de la carte Ceci permet une amélioration en cas d'application de contraintes dans le sens longitudinal de la carte. Le fond peut avantageusement comporter deux parties amincies disposées de part et d'autre de la portion du fond du logement On a ainsi une symétrie, le circuit étant en général disposé dans une partie centrale du logement. Ladite partie amincie peut être délimitée par une rainure, qui peut déboucher dans le logement Un mode de réa- lisation préféré correspond à au moins une rainure débouchant dans le logement au moins un fil de connexion du circuit étant disposé au moins partiellement dans une dite rainure. Une carte électronique selon l'invention peut être du type o une piste magnétique chevauche au moins partielle- ment ledit logement Lors d'une lecture et/ou écriture d'une telle carte, le "pilier" permet d'éviter que les déformations mécaniques du fond ne soient trop importantes et le contact entre la tête et la piste est suffisant pour éviter unaffai- blissement excessif du signal au niveau du logement ("drop out") Par exemple lors qu'un galet vient rouler sur la vi- gnette, ses déformations ne sont transmises au pilier qu'au delà d'un certain seuil. Une couche résiliente formant entretoise peut être disposée entre le circuit et la portion du fond du logement. Un tel couplage contribue à diminuer les déformations mécani- ques et à diminuer sensiblement la transmission des contrain- tes, particulièrement en dynamique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limi- tatif, en liaison avec les dessins ci-annexés dans lesquels:- Os la figure 1 représente une carte électronique selon l'art an- térieur précité, la figure 2 a représente une coupe longitudinale d'une carte à microcircuit selon un mode préféré de réalisation de l'in- vention, la figure 2 b étant un détail de la figure 2 a, et la figure 2 c le support de carte de la figure 2 b, les figures 3 a et 3 b illustrent les phénomènes de déforma- tion d'une carte selon l'invention, la figure 4 a représente en vue de dessus un support de carte selon l'invention, éventuellement pourvu de piste de pistes magnétiques chevauchant le logement, et la figure 4 b une vue agrandie du logement de la carte de la figure 4 a, et les figures 5 et 6 représentent des variantes de l'inven- tion. Selon la figure 1, une carte à microcircuit compor- te une vignette 200, présentant un support de circuit ( 20, 40) et un circuit 10,et fixée dans un logement 101, le circuit 10 étant disposé sur une face inférieure du support de circuit ( 20, 40) de telle sorte que le circuit 10 est disposé à l'in- térieur du logement 101 et fait face au fond 100 du logement 101 Le circuit 10 est collé de manière classique par une col- le conductrice ( 30, 31) sur le support de circuit ( 20, 40) et des fils de connexion 60 sont soudés entre le circuit 10 et le support de circuit ( 20, 40), lequel présente des couches con- ductrices disposées de manière à réaliser les connexions né- cessaires Le support de circuit présente ici une couche con- ductrice 40 en l'espèce une feuille de cuivre sur laquelle ont été déposées électrolytiquement une couche de Ni, puis une couche d'Au, et une couche isolante 20, l'ensemble formant un support souple La couche 40 présente des ouvertures 41 le sé- parant électriquement en différentes zones permettant d'isoler les prises de contact électrique Des fils de connexion 60 sont mis en place par ultra-sons entre la face supérieure de la pastille 10 et lesdites zones Des zones 71 en résine époxy présentant un profil progressif peuvent être disposées pour renforcer la tenue mécanique On trouvera une description plus détaillée de cette mise en oeuvre dans la demande de brevet français FR 2 580 416 déposée le 12/04/1985. La vignette, obtenue après découpe, est retournée et collée en 90 dans le logement 101 En 90, un adhésif double face pelable peut être mis en oeuvre selon la demande de bre- vet FR 2 580 416 précitée, la couche pelable pouvant servir de masque à un vernis de protection 80. Enfin, un collage en 102 est réalisé par une couche de résine polyuréthane, relativement dure, de manière à obte- nir une bonne rigidité mécanique de l'ensemble Une telle ré- sine est par exemple le DAMIVAL 13521 fabriquée par ALSTHOM présentant une dureté nominale de 85 SHORE D 2 après polyméri- sation Les résines de la famille DAMIVAL sont considérées par le fabricant comme rigides pour une dureté de 90 SHORE D 2, se- mi-rigide pour une dureté de 85 SHORE D 2 (comme ci-dessus), et souples pour une dureté 50 SHORE D 2. Selon les figures 2 a, 2 b et 2 c, la face interne 50 du fond 100 du logement 101 d'un support de carte 130 est rai- nuré en 1051 ici selon deux rainures situées en majeure partie de part et d'autre du circuit 10 et définissant deux régions amincies 104, laissant subsister une partie 103 plus épaisse faisant face à une majeure partie du circuit 10. On notera un chanfrein 51 entre le fond 56 de l'em- brèvement de contour extérieur 57 o le collage 90 de la vi- gnette 200 est réalisée et le logement 101 proprement dit Un chanfrein 51 délimite l'extérieur du logement 101 et forme une transition entre une partie externe 106 du fond 100 et la ré- gion 120 du support de carte 130 o est réalisé l'embrêve- ment Une couche résiliente 110 peut être disposée entre le circuit 10 et la face interne 51 de la partie centrale 103 du fond 100 du logement 101 Sa fonction sera explicitée par la suite On remarquera également que l'on a mis à profit la pré- sence des rainures 105 pour absorber au moins en partie la su- répaisseur des fils 60 par rapport au circuit 10 au voisinage J de la soudure fil en 61 sur la face principale du circuit 10 tournée vers le fond 100 Ceci permet un gain de place non né- gligeable De fait, la partie centrale 103 est plus étroite que la portion du fond 100 qui fait face au circuit 10 (et donc que le circuit 10) pour laisser un dégagement au fil 60 au voisinage de la soudure fil 61. Les figures 4 a et 4 b montrent en vue de dessus une réalisation des rainures 105 qui est obtenue par fraisage. Plus particulièrement, des pistes magnétiques éventuelles 300 disposées sur la face arrière de la carte peuvent chevaucher le logement 101, ce qui fait qu'un dispositif de lecture/écri- ture magnétique induit une-contrainte sur la vignette et/ou le fond 100 de logement lors d'une lecture et/ou d'une écriture de la carte. Les figures 5 et 6 montrent enfin deux variantes de réalisation de l'invention Des rainures 105 ' peuvent être disposées sur la face du support de carte opposée au logement 101 (fig 5), ou bien des rainures 105 ' et 105 " peuvent être disposées simultanément sur la face interne du logement 101 et sur la face du support de carte opposée au logement 101 (fig 6). En se reportant plus particulièrement aux figures 3 a et 3 b, on va maintenant expliquer l'influence des parties amincies 104 lors d'une flexion de la carte. Selon la figure 3 a, la vignette 200 est en extension, et la face interne 52 du fond 50 tend à être plaquée contre le circuit 10 Les parties amincies 104 plient et absorbent ainsi une grande partie des déformations, ce qui fait que la partie 103, soit n'appuie pas contre le circuit, soit pour une flexion importante de la carte, appuie contre le circuit 10 en ne retransmettant à celui-ci qu'une partie seulement des con- traintes, ce qui a pour effet d'augmenter la fiabilité de la carte lors de flexions répétées Dans le cas de la fig 3 a, la fonction des parties amincies 104 est de servir de piège de déformations pour éviter que la partie centrale 103 ne re- transmette des contraintes trop élevées au circuit 10. Selon la figure 3 b, la vignette 200 est en compres- sion et le circuit 10 vient s'appuyer contre la partie centra- le 103 formant un pilier (ou un poutre), qui se déplace par translation grâce aux parties amincies 104 De ce fait, les contraintes subies par le circuit 10 sont diminuées, tout en maintenant les déformations du fond 50 du logement 101 dans des limites raisonnables Le fonctionnement en pilier de la partie 103 permet en particulier une plus grande surface de contact entre celle-ci et le circuit 10 car les déformations sont subies essentiellement par les parties amincies 104 et la partie 103 reste relativement plane En pratique, on donnera à la partie centrale 103 l'épaisseur maximale compatible avec les tolérances sur l'épaisseur de la carte et une surface éga- le à celle du circuit 10, sauf passage éventuel des fils 60. On aura tout intérêt à réaliser les parties amincies 104 avec la largeur la plus grande et l'épaisseur la plus faible compa- tible avec des tests de flexions répétées. Exemple Une carte bancaire en chlorure de polyvinyle (PVC) chargé de Ti O 2 selon le standard ISO de longueur nominale 85,6 mm et de largeur nominale 53,98 mm et d'épaisseur nominale 810 microns présente un loge- ment de diamètre total 57 environ 16,2 mm, le diamè- tre au bord du chanfrein 51 étant de 12 mm. Le fond 50 du logement 101 présente une épaisseur de 300 microns, les parties amincies 104 présentant une épaisseur de 200 microns, une longueur de 6,9 mm et une largeur de 2,5 mm, le pilier 103 ayant une lar- geur de 2,5 mm Il existe une tolérance nominale de microns entre le circuit 10 et la partie centrale 103. La couche résiliente 110, éventuellement présente, peut être réalisée en silicone RTV 3140 fabriquée par DOW CORNING et présentant une dureté de 20 à 30 SHORE D 2 sui- vant les conditions, notamment hygrométriques, de vulcanisa- tion En conservant les critères d'évaluation utilisés ci-des- sus pour les résines, on pourrait qualifier le RTV 3140 de "très souple" Elle permet d'obtenir un amortissement dynamique des contraintes transmises entre la carte 10 et la partie centrale 103 du fond 50, venant ainsi apporter un com- plérient à l'effet des parties amincies 104 La couche rési- liente 110 ne doit pas être trop déformable de manière à rem- plir sa fonction d'amortissement, mais suffisamment déformable de manière à éviter une rigidification de l'ensemble qui se- rait favorable à la transmission de contraintes au microcir- cuit Ce sont les tests en flexion qui permettent de détermi- ner la résilience optimale de la couche 110. Une carte selon l'invention, mais de préférence avec une couche résiliente 110, présente de bonnes propriétés en cas de lecture magnétique de pistes magnétiques chevauchant partiellement le logement 101 Dans ce cas, la partie centrale 103 forme un pilier dont la rigidité permet d'éviter des dé- formations trop importantes entraînant des affaiblissements trop importants ("drop out") du signal Comme il n'y a pas de couche rigide 102, les déformations de la vignettes induites éventuellement par un galet qui roule sur celle-ci lors d'une lecture-écriture mangétique ne sont retransmises au pilier 10 qu'au delà d'un certain seuil Il est particulièrement recom- mandé de laisser la tolérance la plus faible possible entre le circuit 10 et la partie centrale 103 de manière que cette der- nière soit la plus épaisse possible et donc la plus rigide possible, ce qui est également favorable dans le cas de flexions ilustrées aux figures 3 a et 3 b. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisa- tion décrits et représentés Le circuit 10 n'est pas forcément disposé au centre du logement 101 qui peut avoir des formes autres que circulaires Un logement 101 peut ne compter qu'une seule partie amincie 103, en particulier dans le cas ou le circuit 10 jouxterait un bord du logement Les rainures 105, ' et 105 " pourraient être par exemple réalisées par moula- ge. REVENDICATIONS: 1 Carte à microcircuit comportant un support de carte présentant un logement dans lequel est fixée une vignette, la- dite vignette présentant un support de circuit et un circuit disposé sur une face inférieure du support de circuit dirigée vers l'intérieur du logement, le circuit étant disposé en re- gard d'une portion d'un fond du logement caractérisée en ce que le fond présente au moins une partie amincie ( 104) située au moins en majeure partie en dehors de ladite portion. 2 Carte à microcircuit selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie amincie ( 104) est espacée de ladite portion de fond ( 100) du logement ( 101)dans une direction longitudinale de la carte. 3 Carte à microcircuit selon une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comporte deux parties amincies ( 104) disposées de part et d'autre de ladite portion du fond ( 100) du logement( 101). 4 Carte à microcircuit selon une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une dite partie amincie est délimitée par une rainure( 105). Carte à microcircuit selon la revendication 4 caractérisée en ce que ladite rainure ( 105)débouche dans le logement( 101). 6 Carte à microcircuit selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'au moins un fil de connexion ( 60)dudit circuit est disposé au moins partiellement dans une dite rainure( 105). 7 Carte à microcircuit selon une des revendications 5 ou 6 caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une piste magnétique ( 300)chevauchant au moins partiellement ledit logement( 101). 8 Carte à microcircuit selon une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une couche résiliente ( 110) formant entretoise entre le circuit ( 10)et ladite portion du fond ( 100) du logement( 101). 9 Carte à microcircuit selon la revendication 8 ca- ractérisée en ce que la couche résiliente ( 110) a une dureté crmprise entre 20 et 30 SHORE D 2. Support de carte présentant un logement destiné à recevoir une vignette, ledit logement présentant un fond, ca- ractérisé en ce que ledit fond ( 100)présente au moins une par- tie amincie ( 104)disposée en dehors d'une portion centrale du- dit fond.