Brevet FR2684235A1 — publié le 19930528

CARTE A CIRCUIT INTEGRE COMPRENANT DES MOYENS DE PROTECTION DU CIRCUIT INTEGRE La présente invention se rapporte aux cartes à circuit intégré, connues aussi sous le nom de "cartes à puce", qui comportent un circuit intégré disposé dans l'épaisseur de la carte et accessible de l'extérieur par un connecteur normalisé pour permettre de remplir diverses fonctions. Ces cartes sont maintenant bien connues et servent à de multiples usages, comme l'accès aux cabines téléphoniques publiques ou la distribution d'argent dans les distributeurs bancaires. Actuellement le circuit intégré est généralement collé sur un morceau de circuit imprimé comportant des pistes auxquelles il est réuni par des fils de connections. Les pistes du circuit imprimé sont gravées de manière à former le connecteur normalisé destiné à alimenter électriquement la puce et à échanger avec elle les signaux nécessaires. L'ensemble est intégré dans l'épaisseur de la carte, laquelle est généralement constituée d'un feuilletage de couches en plastique contrecollées. La couche extérieur du coté connecteur est découpée de manière à laisser l'accès aux pistes formant ce connecteur. La protection de la puce est faite par le matériau constituant la carte, avec au besoin interposition d'une couche de matière relativement molle, placée soit lors de la fabrication de la carte, soit lors de la fixation de la puce sur le circuit imprimé. Cette couche est formée par exemple d'une goutte de résine d'enrobage qui est ensuite polymérisée. Une carte à puce est soumise pendant sa durée de vie, qui peut être fort longue, à de multiples contraintes, aussi bien en dehors de son utilisation que pendant son utilisation. Ainsi elle peut être transportée dans la poche d'un utilisateur et soumise à toutes sortes d'agressions extérieures. En outre lorsqu'on l'utilise, on l'insère dans un lecteur de carte qui exerce sur elle une pression qui est loin d'être négligeable et qui est variable d'un lecteur à l'autre. Par ailleurs lors de ces opérations d'insertion et d'extraction de la carte dans et hors du lecteur, elle est fréquemment soumise à des mouvements de flexion ou de torsion. L'expérience montre que les moyens de protection de la puce utilisés jusqu'à présent ne sont pas complètement satisfaisants, surtout pour une carte destinée à être utilisée pendant une longue période, comme c'est la cas par exemple d'une carte comportant des données individuelles, un dossier médical par exemple. Pour augmenter la protection de la puce, l'invention propose une carte à circuit intégré, du type comprenant un circuit intégré disposé à l'intérieur d'une carte et relié à des moyens de connexion avec l'extérieur, et comprenant des moyens de protection de ce circuit intégré, principalement caractérisée en ce que ces moyens de protection comprennent un boîtier comportant une cavité débouchant sur l'une de ses faces et permettant de recevoir ledit circuit intégré; ce boîtier comportant sur son autre face lesdits moyens de connexion de la carte avec l'extérieur, et ces moyens de connexion étant réunis au circuit intégré par des traversées conductrices reliant les contacts à l'intérieur de la cavité et à des fils de connexion reliés au circuit intégré. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent - La figure 1, une coupe d'un boîtier de protection muni d'une puce pour carte et destiné à être intégré dans une carte à puce; - la figure 2, une variante du boîtier de la figure 1; - la figure 3, une vue en coupe d'une partie d'une carte à puce comprenant un boîtier selon l'invention; et - la figure 4, une vue en coupe d'une partie d'une carte à puce selon l'invention, du type "étiquette". On a représenté sur la figure 1 une vue en coupe d'un boîtier en céramique 101 dont l'épaisseur est suffisamment faible pour qu'il puisse être intégré dans l'épaisseur d'une carte à puce. A cet effet l'épaisseur du boîtier, couvercle compris, sera de préférence inférieure à 0,6 mm. Ce boîtier comporte un lamage qui forme une cavité 102 laquelle ouvre sur une des grandes faces du boîtier. A l'intérieur de cette cavité, on a disposé une puce 103, c'est à dire un circuit intégré adéquat pour les usages envisagés de la carte dans laquelle le boîtier sera intégré. Cette puce est fixée, par collage par exemple, à plat sur le fond de la cavité 102, de manière à ce que sa face comportant les diffusions et les métallisations formant le circuit intégré proprement dit, soit libre et dirigée vers l'ouverture du boîtier. Sur la face du boîtier opposée à celle qui est creusée, on a disposé un ensemble de contacts 104 destinés à assurer les connexions avec la puce. Ces contacts sont de préférences aux normes, ISO en principe, couramment utilisées dans les cartes à puces. Ils peuvent être obtenus par toute technique de dépôt d'une couche conductrice sur de la céramique, par exemple pulvérisation sous vide ou sérigraphie. Ce boîtier en céramique est réalisé avec un matériau céramique à la fois résistant pour protéger la puce, et ayant une limite de rupture suffisamment élevée pour supporter les contraintes évoquées plus haut sans se briser. Les techniques de fabrication des céramiques connues dans l'art permettent d'obtenir un tel boîtier répondant à ces spécifications. Les points de sortie de la puce 103 sont reliés aux contacts 104 par l'intermédiaire de fils souples 105 fixés de manière connue, par soudage ultrason par exemple, d'un côté à ces points de sortie et de l'autre à des traversées conductrices 106 disposées à travers l'épaisseur du fond du boîtier, au niveau des contacts 104, et qui relient ces contacts à l'intérieur de la cavité 102. De telles traversées conductrices à travers une couche de céramique sont connues dans l'art, et leur fabrication s'apparente par exemple à celle utilisée pour former des trous conducteurs reliant les deux faces d'un circuit imprimé. La face inférieure de la cavité 102 sera de préférence aménagée de manière à obtenir un bossage 106, circulaire par exemple, permettant d'entourer la puce 103 pour obtenir différents résultats. Ce bossage permet de garder une épaisseur maximum au boîtier en limitant la profondeur de la cavité 102 aux emplacements strictement nécessaires pour placer la puce et pour venir relier les fils 105 aux traversées 106, ceci afin d'augmenter la solidité du boîtier. Dans l'exemple décrit, la cavité 102 n'est pas remplie, sauf par l'air de la salle de fabrication, et le boîtier est fermé par un couvercle 105 fixé sur les rebords de ce boîtier, par collage par exemple. Le matériau dans lequel ce couvercle est fabriqué peut être divers, par exemple une céramique de même nature que celle qui forme le boîtier proprement dit. Comme l'épaisseur est très faible, on utilisera cependant de préférence un matériau plus élastique, éventuellement par exemple une feuille métallique. A titre de variante on a représenté sur la figure 2 un boîtier tout à fait identique à celui de la figure 1, mais dans lequel on a supprimé le couvercle 108 et on a utilisé pour protéger la puce 103 et ses fils de connexion 105 un matériau de remplissage 208, par exemple une résine polymérisable qui est coulée dans le cavité 102 et qui forme une couche dont la face inférieure se confond avec la face inférieure du boîtier 101. On a représenté sur la figure 3 une vue partielle en coupe d'une carte à puce 301 dans laquelle on a intégré un boîtier 101 comportant une puce. Les détails du boîtier ne sont pas représentés car ils sont les mêmes que ceux de la figure 1 ou la figure 2. Les connecteurs 104 du boîtier viennent affleurer au niveau de la face supérieur de la carte. La face inférieure de cette carte est formée d'un film 302 très mince dont le rôle est essentiellement de maintenir le boîtier 101 lors du processus de fabrication de la carte et d'empêcher ensuite son expulsion par poinçonnage. Pour améliorer la protection tant du boîtier que de la puce qu'il contient, on a utilisé à titre de variante de l'invention dans cet exemple, une couche d'un polymére 303 qui vient remplir l'intervalle entre le boîtier et la carte sur les côtés de ce boîtier et entre le fond et la face inférieure de la carte. Ce polymére, une résine au silicone par exemple, permet d'assurer le maintien du boîtier dans la carte, tout en absorbant en grande partie les déformations de flexion et de torsion appliquées à la carte et transmises par celle-ci au boîtier. Cet élastomére sera par exemple surmoulé lors de la fabrication de la carte. L'utilisation d'un tel boîtier en céramique permet de déposer entre les contacts de celui-ci une couche colorée, qui s'étend éventuellement sur la face supérieure de la carte, et qui peut faire partie de la décoration, ou des indications techniques, appliqués généralement sur la surface des cartes à puce. Le matériau utilisé permet en effet l'accrochage des différents émaux colorés ou des peintures utilisés d'habitude dans cette technique. On a représenté sur la figure 4 une variante de l'invention, dans laquelle le boîtier 101 est placé dans une carte 401, dans cet exemple sans la couche de polymére de l'exemple précèdent, cette carte 401 étant du type dit "étiquette", permettant une utilisation à distance sans contact avec la carte et donc avec les circuits intégrés contenus dans le boîtier 101. Pour cela, certaines sorties de cette puce sont reliés à un fil de connexion 402 qui s'étend de manière repliée dans l'épaisseur de la carte, de manière à former une bobine d'induction qui permet la transmission des informations par voie aérienne entre un dispositif extérieur d'utilisation et la carte. Dans l'exemple représenté le fil 402 vient rentrer dans le boîtier 101 par la face inférieure de celui-ci, correspondant a la cavité où est située la puce, mais toutes autres variantes peuvent être utilisées, par exemple une connexion par l'intermédiaire des contacts 104. Ces contacts, qui demeurent ici néanmoins sur la face supérieure du boîtier, et donc de la carte, permettent différentes opérations, par exemple la programmation et/ou le test de la puce située dans le boîtier. Une "étiquette" ainsi réalisée peut alors assurer l'identification d'un objet auquel elle est fixée, même si cet objet est placé dans un environnement particulièrement sévère. L'invention ainsi décrite permet donc la protection des puces des cartes aussi bien lors de la fabrication, ce qui améliore le rendement lors de l'assemblage des cartes à puces comportant des puces de grosses dimensions telles que des microprocesseurs, que tout au long de la durée de vie de la carte, qui peut être supérieure à 10 ans. REVENDICATIONS 1- Carte à circuit intégré, du type comprenant un circuit intégré (103) disposé à l'intérieur d'une carte (301) et relié à des moyens de connexion (104) avec l'extérieur, et comprenant des moyens de protection de ce circuit intégré, caractérisée en ce que ces moyens de protection comprennent un boîtier (101) comportant une cavité (102) débouchant sur l'une de ses faces et permettant de recevoir le circuit intégré (103) ; ce boîtier comportant sur son autre face lesdits moyens de connexion (104) de la carte avec l'extérieur, et ces moyens de connexion étant réunis au circuit intégré par des traversées conductrices (106) reliant les contacts à l'intérieur de la cavité et à des fils de connexion (105) reliés au circuit intégré. 2- Carte selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier de protection (101) est fabriqué dans un matériau céramique. 3- Carte selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un couvercle (108) fixé sur le boîtier pour fermer la cavité (102). 4- Carte selon la revendication 3, caractérisée en ce que le couvercle est formé du même matériau que le boîtier. 5- Carte selon la revendication 3, caractérisée en ce que le couvercle est formé d'un matériau métallique. 6- Carte selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la cavité (102) est remplie d'un matériau de protection (208). 7- Carte selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche élastique (302) formant la jonction entre la carte proprement dit (301) et le boîtier (101). 8- Carte selon l'un quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un fil conducteur (402) relié au circuit intégré (103) et noyé dans l'épaisseur de la carte pour former une bobine d'induction destinée à une transmission sans contacts.