Brevet FR2674052A1 — publié le 19920918

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 au moins un circuit (en géné- ral 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 lo- gement. De telles cartes à microcircuit du type comportant des contacts électriques, connues de la demande de brevet français FR-A-2 617 668 déposée le 3/07/1987, sont suscepti- bles d'être utilisées dans des applications diverses (inscrip- tion de données personnalisées, transactions bancaires, paie- ment etc) et sont fournis à cet effet à toutes sortes d'u- tilisateurs. Il est connu par ailleurs des cartes à microcircuit sans contact (par exemple selon la demande de brevet français n O 2 621147 publiée le 31 mars 1989) Selon cette antériorité, une carte de type connu (fig 7 et 8) comporte un microcircuit, et des bobines électro-magnétiques constituant des éléments de transfert d'énergie qui sont montés sur un circuit imprimé La pastille de microcircuit et les bobines électro- magnétiques sont enfermées, ensemble avec la plaquette de circuit imprimé, dans un boîtier de protection ou corps de carte en résine dié- lectrique ou analogue Une telle fabrication est coûteuse. La présente invention propose de réaliser une carte à microcircuit du type dit 'sans contacté avec la technologie précitée mettant en oeuvre une vignette, connue pour les car- tes à microcircuit du type 'avec contact'. Dans ce but, une carte à microcircuit est caractéri- sée en ce que le support de circuit comporte sur sa face infé- rieure au moins un élément de transfert d'énergie disposé en regard d'une deuxième portion du fond du logement espacée de ladite première portion. De ce fait, l'élément de transfert d'énergie est protégé mécaniquement et électroniquement par le support de circuit. Selon un mode de réalisation préféré le support de circuit est un circuit imprimé souple, l'élément de transfert d'énergie étant dessiné sur celui-ci. De la sorte, le support de circuit et l'élément de transfert d'énergie peuvent suivre les déplacements du support de carte lors de contraintes mécaniques appliquées sur celle- ci. Au moins un élément de transfert d'énergie peut être une bobine. Ladite deuxième portion est avantageusement espacée de ladite première portion, et est de préférence disposée au voisinage d'un bord latéral du logement. Au moins une partie de la deuxième portion du fond du logement peut présenter une surépaisseur, de préférence telle que l'élément de transfert d'énergie est partiquement en contact avec celle-ci. Par ailleurs, la demande de brevet français n O 90 05917 déposée par la Demanderesse le 11 mai 1990 propose d'améliorer les conditions mécaniques relatives aux retrans- missions de contraintes au microcircuit en particulier lors de déformations mécaniques de la carte, et donc d'augmenter la fiabilité de la carte Une telle carte selon l'invention peut également être réalisée de manière à incorporer cette amélio- ration Le fond présente alors au moins une partie amincie si- tuée au moins en majeure partie en dehors de ladite portion. Une telle partie amincie constitue un piège de déformations et la partie du fond du logement qui est située en regard du cir- cuit, constitue un pilier, l'ensemble permettant de diminuer les contraintes auxquelles est soumis le circuit. 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 la figure 1 représente une carte électronique selon l'art antérieur précité, les figures 2 a et 2 b représentent en coupe longitudinale respectivement une carte et un support de carte selon l'inven- tion, ce dernier selon un mode préféré. les figures 3 a et 3 b illustrent les phénomènes de déforma- tion d'une carte dont le support de carte est selon la figure 2 b, les figures 4 a et 4 b représentent une vue agrandie du loge- ment selon l'invention ménagé dans la carte respectivement sans et avec vignette. et les figures 5 et 6 représentent des variantes de loge- ment. 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-rigides 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, et 2 b les soudures fil 60 forment un contact électrique entre le circuit 210 collé en 230 sur la surface inférieure d'un circuit imprimé, notamment souple, référencé 20, et une bobine 220 dessinée sur le cir- cuit imprimé 20 En option, on a représenté un contact 40 sur la face supérieure du circuit imprimé, mais il est bien enten- du qu'il est plus normalement envisagé de ne métalliser le circuit imprimé que sur sa face inférieure On peut utiliser l'adhésif double face 90, mais le reste des étapes de mise en place est beaucoup plus simple. Selon un mode de réalisation correspondant à la de- mande N O 90 05917 précitée, la face interne 50 du fond 100 du logement 101 d'un support de carte 130 est rainuré en 105, ici selon deux rainures situées en majeure partie de part et d'au- tre 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 et 60 ' par rapport au circuit 10 au voisinage 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 négligeable De fait, la partie centrale 103 est plus étroite que la portion du fond 100 qui fait face au cir- cuit 10 (et donc que le circuit 10) pour laisser un dégagement au fil ( 60, 60 ') au voisinage de la soudure fil 61. Selon la figure 2 b, le fond 100 présente une région de surépaisseur 250 qui est située sensiblement en regard de la bobine 220 et est de préférence pratiquement en contact mé- canique avec celle-ci (aux tolérances près). Les figures 5 et 6 montrent enfin deux variantes de réalisation 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 simulta- nément sur la face interne du logement 101 et sur la face du support de carte opposée au logement 101 (fig 6) Les rainures peuvent également être omises, et donc les parties amincies 104. En se reportant plus particulièrement aux figures 3 a et 3 b, on va maintenant expliquer l'influence, lors d'une flexion de la carte, des parties amincies 104, et de la région de surépaisseur 250, lesquelles peuvent être présentés en com- binaison ou séparément, ou bien omises. Selon la figure 3 a, la vignette 200 est en exten- sion, et la face interne 52 du fond 50 tend à être plaquée contre le circuit 10 Les parties amincies 104 plient et ab- sorbent 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 cir- cuit 10 en ne retransmettant à celui-ci qu'une partie seule- ment des contraintes, ce qui a pour effet d'augmenter la fia- bilité 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 retransmette des contraintes trop élevées au circuit Dans le cas o il existe la surépaisseur 250, cette der- nière protège la bobine 220 lorsque la vignette 200 est en ex- tension, car celle-ci épouse le contour de la surépaisseur 250. 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 Dans le cas o existe la région de surépaisseur 250, cette dernière protège la bobine 220 lorsque la vignette 200 est en compression, car celle-ci épouse également dans ce cas le contour de la région de surépaisseur 250. 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 3,5 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 Le circuit imprimé 20 a une épaisseur de 125 microns, et la (ou les) bobine(s) 220 est réali- sée en un conducteur d'environ 70 microns d'épais- seur La région de surépaisseur 250 peut avoir une épaisseur atteignant environ 550 microns. 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 dynami- que des contraintes transmises entre la carte 10 et la partie centrale 103 du fond 50, venant ainsi apporter un complément à l'effet des parties amincies 104 La couche résiliente 110 ne doit pas être trop déformable de manière à remplir sa fonction d'amortissement, mais suffisamment déformable pour éviter une rigidification de l'ensemble qui serait favorable à la trans- mission de contraintes au microcircuit Ce sont les tests en flexion qui permettent de déterminer la résilience optimale de la couche 110. Une telle carte, mais de préférence avec une couche résiliente 110, présente de bonnes propriétés en cas de lectu- re 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 déformations 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-écritu- re mangétique ne sont retransmises au pilier 10 qu'au delà d'un certain seuil Il est particulièrement recommandé de laisser la tolérance la plus faible possible entre le circuit et la partie centrale 103 de manière que cette dernière soit la plus épaisse possible et donc la plus rigide possible, ce qui est également favorable dans le cas de flexions ilus- trées aux figures 3 a et 3 b. D'autres modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre Le circuit 10 n'est pas forcément disposé au centre du logement 101 qui peut avoir des formes autres que circulai- res Un logement 101 peut ne compter qu'une seule partie amin- cie 103, en particulier dans le cas ou le circuit 10 jouxte- rait un bord du logement Les rainures 105, 105 ' et 105 " lors- qu'elles existent pourraient être par exemple réalisées par moulage. La figure 4 a représente les rainures 105 réalisées par usinage et occupant une partie de la vignette, de manière à laisser la place à la bobine 220 (figure 2 b La bobine 220 est disposée de préférence près d'un bord transversal de la vignette (La flèche F indique la direction longitudinale de la carte). 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 au moins un circuit disposé sur une face inférieure du support de circuit dirigée vers l'intérieur du logement, le circuit étant disposé en regard d'une première portion d'un fond du logement carac- térisée en ce que le support de circuit comporte sur sa face inférieure au moins un élément de transfert d'énergie disposé en regard d'une deuxième portion du fond du logement espacée de ladite première portion. 2 Carte selon la revendication 1 caractérisée en ce que le support de circuit est un circuit imprimé souple, l'é- lément de transfert d'énergie étant dessiné sur celui-ci. 3 Carte selon une des revendications 1 ou 2, caracté- risée en ce qu'au moins un élément de transfert d'énergie est une bobine. 4 Carte selon une des revendications 1 à 3 caractéri- sée en ce que la deuxième portion est espacée de la première portion. Carte selon la revendication 4, caractérisée en ce que la deuxième portion est disposée au voisinage d'un bord latéral du logement. 6 Carte selon une des revendications précédentes ca- ractérisée en ce que au moins une partie de la deuxième por- tion du fond du logement présente une région de surépaisseur. 7 Carte selon une des revendications 5 ou 6 caracté- risée en ce que ladite surépaisseur est telle que l'élément de transfert d'énergie est pratiquement en contact avec celle-ci. 8 Carte selon la revendication 4, caractérisée en ce que le fond présente au moins une partie amincie située au moins en majeure partie en dehors de ladite première portion.