Brevet FR2687273A1 — publié le 19930813

Procédé de blindage et clavier blindé obtenu par ce procédé. La présente invention concerne un procédé de blindage et un clavier blindé obtenu par ce procédé pour la protection électromagnétique des matériels électroniques. Un des points sensibles dans le blindage d'un équipement électronique se situe au niveau du clavier Le clavier est un organe permettant un échange interactif ou unidirectionnel d'in- formations entre un utilisateur et un équipement électronique qui traite ces informations Les informations saisies tout d'abord aux claviers sont traduites sous forme d'impulsions électriques qui transitent via le clavier vers l'équipement électronique Pendant ce transit, elles peuvent, d'une part être perturbées par un environnement magnétique extérieur agressif, tels que des mo- teurs de forte puissance, des tubes électroniques de puissance, de fortes explosions etc, générant des rayonnements électroma- gnétiques puissants pouvant se traduire au niveau de l'équipe- ment électronique par des erreurs de transmission des informa- tions, voir par la destruction de composants électroniques D'au- tre part, comme tout passage de courant dans un conducteur électrique s'accompagne d'un champ magnétique induit et d'un champ électrique tous deux proportionnels à l'intensité de ce courant, les champs magnétique et électrique, quoique faibles se traduisent par un rayonnement électromagnétique vers l'extérieur du clavier qui peut être détecté et interprété à distance de l'équipement électronique, et peut être aussi l'élément perturba- teur de l'environnement. Pour se protéger du rayonnement électromagnétique ve- nant de l'extérieur et pour protéger le matériel contre des fuites électromagnétiques dirigées vers l'extérieur, ces protections respectivement de type appelé EMP, abréviation anglaise de Electro Magnetic Pulse, et Tempest, doivent répondre aux exi- gences de plus en plus strictes vis-à-vis du blindage des maté- riels électroniques Une solution connue, décrite dans le brevet 2 621 209 consiste, pour blinder un clavier plat à membrane, à employer une enveloppe métallique souple pour recouvrir les circuits imprimés en débordant sur l'épaisseur du clavier et d'en rabattre les bords vers l'arrière du clavier afin de venir en contact sur son pourtour avec la masse de l'équipement électro- nique sur lequel vient se fixer le clavier Cette enveloppe métal- lique souple est constituée d'un grillage métallique à mailles fines permettant la visualisation éventuelle d'afficheurs de l'équipe- ment Dans le cas o il n'y a pas d'afficheur, le grillage à mail- les fines peut être remplacé par une feuille métallique souple de faible épaisseur fixée selon le même principe que pour le gril- lage, sur laquelle peuvent être rapportées directement les indica- tions d'une face avant d'un clavier. Cette solution présente cependant plusieurs inconvénients. Le grillage, du fait du débordement des bords extérieurs du clavier est soumis à une usure par frottement et se dégrade progressivement n'assurant plus, à plus ou moins long terme, un blindage efficace du clavier Il en est de même, pour la feuille métallique, qui du fait de sa faible épaisseur de l'ordre de 50 à 100 li mètres, se déchire sur ses arêtes de pliage. Pour un clavier comportant des zones d'affichage d'infor- mations, par exemple des afficheurs à cristaux liquides, le maillage du grillage trop fin laisse mal passer la lumière et rend difficile la lecture des afficheurs. Le collage du grillage sur les couches actives intérieures du clavier est délicat du fait du mauvais état de surface du grillage qui est constitué de fils conducteurs entrelacés. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet, un procédé de blin- dage d'un clavier comprenant dans l'ordre un écran métallique, au moins deux circuits imprimés isolés par au moins une couche isolante, les deux circuits imprimés et la couche isolante consti- tuant des couches actives intérieures, et reposant sur un sup- port métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à recouvrir les couches actives intérieures du clavier par l'écran métallique sans les déborder, et à établir un contact de masse entre l'écran métallique et le support métallique à travers des ouvertures aménagées dans les couches actives intérieures du clavier. J L'invention a également pour objet un clavier blindé réalisé par le procédé selon l'invention. L'invention établissant un contact de masse au travers du clavier entre l'écran métallique et le support métallique du cla- vier a pour principal avantage qu'elle permet d'assurer une pro- 0 tection mécanique efficace de l'écran qui ne peut pas être ainsi détérioré par frottement contre des objets extérieurs au clavier. De plus, aucun élément métallique n'est en contact avec l'atmo- sphère ambiante, évitant ainsi la corrosion du clavier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raitront ci-après à l'aide de la description qui suit faite en re- gard des dessins annexés qui représentent: La figure 1, une vue éclatée en perspective pour illus- trer un premier mode d'assemblage d'un clavier mettant en oeu- vre le procédé de blindage selon l'invention. 2 M La figure 2 une vue en coupe du mode d'assemblage représenté à la figure 1: Les figures 3 a, 4 a, 5 a et 6 a des vues en coupes des modes de réalisation de contacts métal Uiques mis en oeuvre pour la réalisation d'un clavier blindé selon l'invention; Les figures 3 b, 4 b et 5 b, des vues en perspective illustrant les modes de réalisation respectifs aux figures 3 a, 4 a et 5 a; La figure 6 b, une vue éclatée en perspective illustrant le mode de réalisation suivant la figure 6 a. 3,) Par souci de clarté les épaisseurs relatives des différents éléments des figures précitées n'ont pas été respectées de même, les éléments communs à chacune des figures sont identifiés par leur même repère. La figure 1 illustre un mode particulier de réalisation du pr.cedé de blindage selon l'invention suivant une superposition en vue éclatée de plusieurs couches constitutives 1 à 5 d'un clavier plat rectangulaire à membrane conçu pour reposer sur un support plat métallique 6 Cette figure, met en évidence une répartition particulière du contact de masse sur tout le pourtour du support métallique 6 Des ouvertures 8 aménagées dans les couches actives intérieures 3, 4 et 5 du clavier permettent le passage de contacts métalliques 9 Le nombre, la forme et les dimensions des ouvertures 8 dépendent du type de contact utili- sé. Le clavier comporte respectivement de l'extérieur vers l'intérieur du clavier, soit sur la figure de droite à gauche, une couche supérieure 1 (ou plastron) en polycarbonate, pouvant porter des indications de clavier sur sa face externe, un écran métallique 2 en alliage cuivre-béryllium nickelé partiellement ajouré sur des zones 10 i recouvrant par exemple, des afficheurs non représentés de l'équipement électronique 7 représenté f i- gure 2, ou des touches du clavier également non représentées. Les zones ajourées sont formées par des grillages réalisés sui- vant le procédé décrit par exemple dans le brevet 2 638 596 déposé par la Demanderesse, assurant une bonne visibilité des indications des afficheurs et une souplesse suffisante des tou- ches du clavier en n'augmentant pas l'effort sur les touches par rapport à un clavier non blindé Le clavier comporte trois cou- ches actives intérieures 3, 4 et 5 constituées dans l'ordre d'un premier circuit imprimé souple 3, d'une couche intercalaire iso- lante 4 et d'un second circuit imprimé souple 5, les faces impri- niées des deux circuits imprimés 3 et 5 étant en regard Les différentes couches 1 à 5 sont collées à l'aide d'une colle non conductrice, juxtaposées les unes sur les autres, et sont elles- mêmes collées par la même colle sur un support métallique 6 représentant le panneau avant d'un équipement électronique 7 de la manière représentée sur la figure 2. Sur cette figure les 3 couches actives intérieures 3, 4 et du clavier constituent les trois couches classiques d'un cla- vier plat non blindé Celles-ci sont ajourées sur leur pourtour intérieur par les ouvertures 8 pour laisser le passage des con- tacts métalliques 9 entre l'écran métallique 2 et le support métal- lique 6 Les contacts 9 sont également répartis sur le pourtour intérieur de l'écran métallique 2 et assurent le blindage du cla- v-ier par pression des couches successives i à 5 collées, donc des contacts métalliques 9 entre l'écran métallique 2 et le sup- port métallique 6 Les quatre couches 2 à 5 sont recouvertes de la couche supérieure 1 également collée pouvant porter des indications de clavier sur sa face externe Les dimensions identi- ques des cinq couches 1 à 5 collées sur le support métallique 6 sont avantageusement prévues légèrement inférieures aux dimen- sions du support métallique 6 pour éviter tout débordement de colle du clavier. Tous les modes de réalisation du procédé selon l'invention décrits ciaprès comportent les mêmes caractéristiques communes décrites ci-dessous. Ainsi, le contact de masse entre l'écran métallique 2 et le support métallique 6 est assuré par les contacts métalliques 9 multiples répartis sur le pourtour intérieur du clavier Chaque contact métallique 9 est découpé et préformé en saillie de son plan de découpe constitué par, soit l'écran métallique 2, soit par une bande métallique 12 rapportée sur le support métallique 6. L'une de leurs extrémités est fixe et l'autre, libre, est en sail- lie Le contact 9 ainsi formé traverse les couches actives intérieu- res 3, 4, 5 par les ouvertures 8 respectivement les unes en face des autres d'une couche à l'autre et en regard du contact 9 La *louche supérieure 1 est collée sur la face supérieure de l'écran métallique 2 Le contact de masse est assuré grâce à une défor- mation du contact 9 tendant à l'aplatir sous l'effet d'une pression oexercée par l'empilage et le collage des couches successives i à du clavier La qualité du contact dépend principalement des propriétés mécanique et électrique du matériau utilisé pour sa r 4 alisation soient respectivement l'élasticité et la conductibilité du mnatriau, et à titre d'exemple il pourra être réalisé en alliage de :l:li vre-béryllium nickelé. Dans le premier mode de réalisation, le contact métallique 9 comporte de la façon représentée aux figures 3 a et 3 b une lame de forme rectangulaire découpée dans l'épaisseur de l'écran métallique 2, parallèlement à un de ses bords et préformée pour donner à la lame une forme concave faisant saillie de la face inférieure de l'écran métallique 2. Dans le second mode de réalisation, montré aux figures la et 4 b le contact métallique 9 comporte une lame plate rectangu- laire dont l'extrémité libre est repliée sur elle-même. Dans le troisième mode de réalisation décrit dans les figures 5 a et 5 b, le même contact 9 est utilisé mais celui-ci est replié sur le chant des ouvertures 8 aménagées dans les couches actives intérieures 3, 4 et 5 Dans ce cas, la longueur de l'ou- verture 8 est réduite par rapport aux autres modes de réalisa- tion La surépaisseur introduite par le repliement de la lame du contact 9, est contenue dans un évidement 11 creusé dans le support métallique 6 correspondant à cette épaisseur et dont les tolérances -sont adaptées pour assurer la masse mécanique et électrique du blindage. Enfin suivant le quatrième mode de réalisation, représenté par les figures 6 a et 6 b, le contact métallique 9 comporte une bande métallique étroite 12 rapportée sur le bord intérieur de la face supérieure du support métallique 6 dont un côté suivant la grande dimension de la bande 12 est libre et orienté vers l'exté- rieur du support métallique 6 et dentelé en saillie du plan formé par la bande plate 12, et dont le côté opposé orienté vers l'inté- rieur du support métallique 6 est collé sur celui-ci La surépais- seur introduite par l'épaisseur de la bande de contact 12 est contenue dans une rainure 13 aménagée dans le support métalli- que 6 en regard de la bande de contact 12 Un nombre de dents 14 correspondant à la dimension donnée à l'ouverture 8 aménagée dans les couches actives intérieures 3, 4 et 5 assure la masse mécanique et électrique du blindage. La performance du blindage réalisé suivant le procédé selon l'invention a pu être chiffrée par une mesure de l'atténua- tion des rayonnements électromagnétiques émis vers l'extérieur du clavier L'efficacité du blindage a pu être mesurée par rapport à une référence qui est le cas o l'atténuation des champs élec- trique et magnétique est nulle, donc sans aucun blindage, la limite du système de mesure étant donnée par l'atténuation maxi- male obtenue dans le cas d'une plaque métallique pleine figurant le clavier. Au delà de f = 10 M Hz, c'est le champ électrique qui prédomine Pour cette fréquence l'atténuation du champ électri- io C>que émis vers l'extérieur du clavier atteint environ 110 d B. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation du blindage d'un clavier plat rectangulaire décrits dans la présente invention; le nombre des contacts, leur forme, leur dimension et leur positionnement peuvent toujours être adaptés en fonction 1.3 du type de contact utilisé et des dimensions utiles du clavier pour garantir un contact de masse donc un blindage dont les performances sont proches de celles de l'invention De même, tout clavier de type clavier à membrane de forme quelconque ainsi que la combinaison de plusieurs types différents de con- tacts rentrent dans le cadre de la présente invention. La couche supérieure 1 peut aussi être supprimée Toutes les indications éventuelles pouvant être reportées directement sur la face supérieure de l'écran métallique 2. _ S REVENDICATIONS 1 Procédé de blindage d'un clavier comprenant dans l'ordre un écran métallique ( 2), au moins deux circuits imprimés ( 3 et 5) isolés par au moins une couche isolante ( 4), les deux circuits imprimés ( 3 et 5) et la couche isolante ( 4) constituant des couches actives intérieures ( 3, 4, 5), et reposant sur un support métallique ( 6), caractérisé en ce qu'il consiste à recou- vrir les couches actives intérieures ( 3, 4, 5) du clavier par l'écran métallique ( 2) sans les déborder, et à établir un contact de masse entre l'écran métallique ( 2) et le support métallique ( 6) à travers des ouvertures ( 8) aménagées dans les couches actives intérieures ( 4, 5, 6) du clavier. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à répartir le contact de masse ( 9) sur le pourtour intérieur du clavier. 3 Clavier, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon le procédé décrit dans l'une quelconque des revendications 1 et 2 et en ce que le contact de masse entre l'écran métallique ( 2) et le support métallique ( 6) comporte des contacts métalliques ( 9) multiples. 4 Clavier selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contact de masse comporte des contacts métalliques ( 9) décou- pés et préformés en saillie de leur plan de découpe dont l'une des extrémités est solidaire de son plan de découpe et l'autre est libre. 5 Clavier selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que chaque contact métallique ( 9) est décou- pé et préformé dans l'épaisseur de l'écran métallique ( 2) en faisant saillie de la face inférieure de l'écran métallique ( 2) pour donner une élasticité au contact 6 Clavier selon l'une quelconque des revendications 3 à , caractérisé en ce que chaque contact ( 9) comporte une lame découpée et préformée dans l'écran métallique ( 2) donnant à la lame une forme rectangulaire concave faisant saillie de la face inférieure de l'écran métallique ( 2) pour appuyer sur le support métallique ( 6). 7 Clavier selon l'une quelconque des revendications 3 à , caractérisée en ce que chaque contact ( 9) comporte une lame découpée et préformée donnant à la lame une forme rectangulaire plate faisant saillie de la face inférieure de l'écran métallique ( 2). 8 Clavier selon la revendication 7, caractérisé en ce que la lame comporte une extrémité libre pliée sur elle-même pour appuyer sur le support métallique ( 6). 9 Clavier selon la revendication 8, caractérisé en ce que la lame comporte une extrémité libre, repliée sur le chant des ouvertures ( 8) aménagées dans les couches actives intérieures ( 3, 4, 5) du clavier en regard de la lame. Clavier selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contact de masse entre l'écran métallique ( 2) et le sup- port métallique ( 6) comporte des bandes de contact ( 12) rappor- tées sur les bords intérieurs de la face supérieure du support métallique ( 6) comportant chacune au moins un côté libre orienté vers l'extérieur du support métallique ( 6) et dentelé tout le long de la grande dimension du côté libre de la bande de contact ( 12) avec un nombre de dents ( 14) préformées en saillie de leur plan de découpe, le nombre de dents ( 14) étant fonction de la lon- gueur de l'ouverture ( 8), en regard des dents ( 14), aménagée dans les couches actives intérieures ( 3, 4, 5) du clavier, et le côté opposé au côté libre étant fixé sur le support métallique ( 6).