Brevet FR2811110A1 — publié le 20020104

- I - 2811110 La présente invention concerne une carte active multifonction (logée dans un boîtier téléphone portable) dont le volume au gabarit de la carte5 bancaire remplit les trois fonctions suivantes: -a)Carte bancaire pour paiement ou retrait d'argent par guichets automatiques -b)Carte de commande de téléphone portable (clavier + carte SIM subscriber identification module) permettant d'assurer l'interface utilisateur / machine pour toutes les fonctionnalités du téléphone portable et pour garantir des transactions financières en toute sécurité par son lien à la puce bancaire.15 -c)Carte d'accès et carte de fidélité par son coté configurable. D'autres fonctionnalités sont intégrées à cette carte associée à son boîtier( calculette, accès à20 Internet...)comme c'est le cas sur les téléphones portables actuels. Ces fonctions sont traditionnellement remplies par plus de quatre objets distincts ce qui pose le25 problème de posséder tous ces objets sur soi avec le risque d'en égarer, notamment pour les cartes d'accès (carte parking, carte bureau, carte d'entrée terrains de tennis...), pour les cartes de fidélité (cartes stations service, cartes grandes30 surfaces, carte Vitale...). En conséquence cette invention permet de travailler, de faire des achats, de bénéficier de taux de réductions, d'abonnements et d'avoir des accès privilégiés avec l'aide d'un objet unique et35 multifonctionnel. Lorsque cette carte est utilisée comme carte bancaire, elle est alors manipulée individuellement (sans le boîtier) de façon40 usuelle comme toute carte bancaire à l'aide de ses interfaces adéquates. Cette carte comporte un clavier tactile dont la configuration est parfaitement compatible avec la -2 - 2811110 fonction commande téléphone portable lorsque celle-ci est insérée dans le boîtier. Cette carte peut être configurée ou utilisée en carte d'accès ou fidélité à partir du clavier et à5 partir d'une puce logée sur la face opposée au clavier sur laquelle est installée un épanouisseur d'interconnexion de façon à garantir une indépendance sécurisée entre les 2 réseaux (carte bancaire et carte d'accès ou carte de fidélité).10 Cette carte active multifonction renferme les puces électroniques, mémoires, circuits imprimés, interfaces, supports, protections ainsi qu'une batterie Li-ion interne faisant de cette invention15 un composant actif se présentant à plat dans le gabarit d'une carte bancaire. La technologie de cette carte active multifonction est dérivée de celle des multi chips modules dont20 les avantages incontestables sont: réduction de la taille (packaging en carte) -réduction de poids -densité d'interconnexion accrue -moins de dissipation thermique propre -fiabilité améliorée L'architecture générale de la carte multifonction est la suivante: -a)les substrats -b)les diélectriques -c)les conducteurs -d) l'assemblage/câblage -e)l'encapsulation Afin de protéger cette carte, d'en assurer une autonomie de quelques heures en fonctionnement et de la rendre manipulable et ergonomique, celle-ci est intégrée dans un boîtier téléphone portable dont le corps est constitué d'un polymère rigide.40 Ce boîtier renferme également la batterie principale, tous les accessoires électriques et électroniques complémentaires pour le traitement des signaux HF à la réception et à l'émission ainsi que la connexion à l'antenne téléphonique et -3 - 2811110 les interfaces vis à vis de l'extérieur (charge batterie, connexion écouteur externe, connexion ordinateur) qui permettent de remplir la fonction téléphone portable.5 Les dessins annexés illustrent l'invention: -La figure 1 représente la carte multifonction seule côté clavier -La figure 2 représente la carte multifonction vue sur la face arrière opposée au clavier -La figure 3 représente le substrat primaire (boîtier aluminium anodisé) de la carte -La figure 4 représente le substrat secondaire équipé (circuit imprimé)de la carte vue côté clavier -La figure 5 représente le montage et l'interconnexion de la puce principale du circuit -La figure 6 représente le montage et l'interconnexion de la puce bancaire du circuit -La figure 7 représente la feuille polymère d'encapsulation de la carte vue de l'extérieur -La figure 8 représente la feuille polymère d'encapsulation de la carte vue de l'intérieur -La figure 9 représente la carte lors de sa mise en place dans le boîtier téléphone portable -La figure 10 représente le profil de l'une des 2 glissières destinées à guider la carte dans le boîtier téléphone portable30 -La figure 11 représente le montage d'un des 4 patins destinés à plaquer la carte sur sa face de connexions dans son boîtier téléphone portable. -La figure 12 représente le mécanisme de verrouillage de la carte dans son boîtier téléphone portable lors de l'insertion selon la coupe AA indiquée sur la fig 17 -La figure 13 représente le mécanisme de verrouillage de la carte dans son boîtier téléphone portable en position verrouillée selon40 la coupe AA indiquée sur la fig 17 -La figure 14 représente le mécanisme de verrouillage de la carte dans son boîtier téléphone portable dans la phase 1 de déverrouillage selon la coupe AA indiquée sur la45 fig 17 -4 2811110 -La figure 15 représente le mécanisme de verrouillage de la carte dans son boîtier téléphone portable dans la phase 2 de déverrouillage selon la coupe AA indiquée sur la5 fig 17 -La figure 16 représente la section du boîtier téléphone portable au droit d'un contact électrique d'interconnexion entre la carte et le boîtier -La figure 17 représente la carte multifonction intégrée dans le boîtier téléphone portable -La figure 18 représente le boîtier téléphone portable en cours de fermeture - La figure 19 représente le boîtier téléphone portable vu de l'extérieur en position fermée En référence à ces dessins la carte dont la section est celle d'une carte bancaire (épaisseur =0.9mm, L=85.5mm,l=54mm) porte les éléments représentés sur la figure 1. L'afficheur (1) permet de visualiser des caractères alphanumériques dans le cas o la carte est utilisée individuellement. Lorsque celle-ci25 est installée dans son boîtier c'est l'écran (40)selon fig17 qui fonctionne et qui permet, compte tenu de sa taille et de sa définition, de pouvoir accéder à Internet notamment. Le clavier (2) permet d'inscrire des caractères alphanumériques afin d'assurer l'interface utilisateur / système selon les fonctions utilisées. Dans le cas de la carte bancaire, l'épanouisseur d'interconnexion (3) est utilisé35 comme aujourd'hui ainsi que la mire de la banque (4). Sur la face opposée (voir fig 2)on trouve la bande magnétique (5) classique afin de conserver des interfaces compatibles avec les dispositions de la carte bancaire traditionnelle. Sur cette même face un épanouisseur d'interconnexion (6) permet de configurer (programmer) et d'utiliser la carte, en carte de fidélité et carte d'accès. Les interfaces de raccordements électriques de la carte -5 - 2811110 multifonction vers le boîtier téléphone portable sont constituées des points de connexions (7)brasés sur le circuit imprimé interne. La carte intègre le schéma électronique, les composants et les logiciels destinés à assurer les fonctionnalités décrites. La technologie de cette carte s'appuie sur la description détaillée suivante. Le substrat primaire (voir fig 3) qui est un boîtier d'aluminium (8)dont l'épaisseur de la tôle est de 200 gm, a subi une oxydation anodique afin de le rendre isolant.15 Celui-ci possède un retour périphérique de 800 gm de hauteur totale qui va permettre de faire le corps de la carte en lui donnant une rigidité suffisante. Le substrat secondaire (voir fig 4 rep 9)est un20 matériau organique (époxy) selon la technique des circuits imprimés multicouches dont l'épaisseur avoisine 600 Wm et dont les conducteurs sont en cuivre étamé en surface. Les puces électroniques (rep 10 et 11 de la fig 4 et fig 6) sont montées sur un film souple (12) (kapton)selon la technique TAB(Tape Automated Bonding) découpé au format d'utilisation. Ce film sert d'épanouisseur permettant les interconnexions par brasure avec le substrat secondaire (9).30 Le corps des puces (10 et ll)qui traversent le substrat secondaire (9) est collé (colle à base d'époxy chargé d'alumine) sur le substrat primaire (8) qui fait office de dissipateur thermique. Ce design permet de masquer l'épaisseur des puces par l'épaisseur du circuit imprimé et ainsi éviter une surépaisseur de l'ordre de 500 pm selon fig 5 et fig 6. La puce (10) remplit la fonction puce SIM. La puce40 (43) est installée comme la puce (11) mais celle- ci est collée en final sur le film en polymère d'encapsulation (15) représenté sur la fig 7. -6 - 2811110 La pile Li-Ion (13)est logée sur le côté, selon fig 4 dans une ouverture réalisée dans le circuit imprimé. La fonction clavier est constituée d'un réseau5 cuivre étamé (14) sur le circuit imprimé qui pour chaque touche est mis en court-circuit par le film polymère d'encapsulation (15)dont l'épaisseur est de 100 gm selon fig 7 qui comporte des pastilles conductrices à base de carbone au droit de chaque10 touche selon rep 16 fig 8. Tous les éléments de la carte sont solidarisés par collage. Le film polymère souple d'encapsulation (15) selon fig 7 comporte les découpes réalisées pour le passage de l'afficheur et de l'épanouisseur de la puce bancaire. Toutes les inscriptions relatives aux fonctions du clavier de commande du téléphone portable, de la carte bancaire et de la carte programmable sont sérigraphiées sur la surface extérieure du film20 d'encapsulation (15). Les pastilles conductrices (16)à base de carbone au droit des touches du clavier comportant un thermoformage convexe (voir détail fig 8) font l'objet d'une épargne de colle lors de l'encapsulation finale. La carte active multifonction est insérable dans un boîtier téléphone portable (voir fig 9) Le boîtier (17) est muni de 2 glissières (18) dont le profil est un U couché selon fig 10. Un30 chanfrein à 45 (19)selon fig 10 et fig 12 permet d'assurer un prépositionnement rapide de celle-ci par rapport à sa position finale dans les glissières lors de l'insertion. Le déplacement de la carte dans le boîtier soulève les 2 patins en35 PTFE(téflon) (20) montés selon fig ll dans chaque glissière (un à chaque extrémité). La lame de ressort (21) assure l'effort de plaquage du patin sur la carte (42) et de la carte sur le fond du boîtier (17) permettant d'assurer par contact40 l'interconnexion électrique de cette carte (42) sur les plots (36)du boîtier (17)selon fig 9 et son immobilisation verticale. Le chanfrein (22)favorise le recul du patin lors de l'insertion de la carte (42). Le mouvement de translation de la carte (42) permet de pousser le pion (23)selon -7 2811110 fig 12 sous l'effet de l'effort F(ins) exercé par l'index(31) de la main de l'utilisateur selon fig 12, lorsque celle-ci arrive à son contact. Le pion (23)pousse alors le ressort (24) qui, lui-même, compte tenu de sa forte raideur, entraîne directement la pièce de section carré (25) selon fig 15 pour combler le jeu J. Cette pièce (25) entraîne alors le tirant (26), situé dans le plan de section BB de la fig 17, par l'axe (27) de la liaison pivot entre (25) et (26). Ce tirant (26) étant raccordé mécaniquement à l'autre extrémité par l'axe(35)de la liaison pivot entre (26) et (28), permet de faire basculer la butée anti- retour (28) autour de son axe (29)afin d'assurer le verrouillage de la carte (42). L'effort, exercé manuellement par l'index (31) de l'utilisateur lors de l'insertion de la carte, est appliqué dans l'axe central de celle-ci, et permet ainsi d'éviter toute interférence entre le pouce (31) de20 l'utilisateur et la butée (28) lors de sa fermeture selon fig 17. Le ressort (24) permet d'absorber les écarts de cinématiques entre la translation de la carte et la rotation de la butée (28). Le ressort (30) fixé à l'extrémité haute à la butée (28) et à l'extrémité basse au boîtier (17) permet de maintenir la butée en position couchée lorsque celui-ci applique le couple Ml à la butée (28) mobile autour de l'axe (29). La carte active multifonction (42) verrouillée dans le boîtier (17) conduit à la position du mécanisme de verrouillage selon fig 13. Le ressort (30) exerce alors un couple M2 opposé à Ml précédemment vu sur la butée (28) autour de l'axe (29) qui permet de maintenir la position35 verrouillée de la carte dans son boîtier (17). Lors de l'extraction de la carte de son boîtier, il est nécessaire d'appliquer une force F(ext) à l'aide de l'index (31) sur le bouton (32) selon fig 14.40 Le segment élastique (33) constitue l'élément d'appui du bouton (32) lorsque celui est ramené dans sa position repos par le ressort (34) en l'absence d'effort F(ext). Selon fig 14 la pièce (25) est poussée par le45 bouton (32) qui pousse à son tour le tirant (26) - 8- 2811110 par l'axe (27). Le tirant (26) étant lui-même raccordé mécaniquement à l'axe (35) permet alors de faire basculer la butée anti-retour (28) autour de son axe (29).5 Le ressort (30) exerce alors un couple Ml autour de l'axe (29) qui maintient la butée (28) en position couchée et libère la carte. Celle-ci est alors expulsée à l'extérieur du boîtier par le ressort (24) comprimé pendant toute la phase10 cinématique d'ouverture de la butée (28) montrée sur la fig 15. La carte (42) peut alors être retirée du boîtier en la prenant entre le pouce et l'index après avoir retiré l'index du bouton(32). Cette dernière étape nous ramène à la position du mécanisme de verrouillage selon fig 12. Le boîtier (17) intègre les plots (36)selon fig 9,en cuivre nickelé, destinés à connecter électriquement le boîtier (17) sur les plages (7)de la carte selon fig 2 lors de l'insertion selon fig 9. Le plot (36) selon fig 16, au moment de la mise en contact avec une plage de raccordement (7) de la carte (42), s'efface dans l'empreinte du boîtier (17) selon pointillés fig 16 par flexion de la lame (37) qui exerce alors un couple de rappel. Ce couple de rappel permet de garantir une pression de contact sur les plages de raccordement (7) de la carte (42) et assure ainsi la continuité électrique vers le boîtier (17). La fonction " téléphone portable " est accessible par le clavier (2)de la carte (42), les fentes haut-parleur (37) et l'écouteur (38) sont visibles sur la figure 17. On peut voir sur la figure 17, lorsque la carte (42) est installée dans le boîtier (17), l'antenne téléphonique (39), et l'afficheur principal (40). Ce boîtier (17) est lié à un volet mobile (41) également en polymère rigide qui remplit 3 fonctions selon fig 17 et 18: -assurer la protection de la carte (42) lorsque celle-ci est installée dans le boîtier (17) fermé. -assurer la fonction support haut-parleur (37) -intégrer l'afficheur principal (40) Le boîtier (17) en position fermée par le volet mobile (41) est représenté sur la fig 19 avec la - 9 - 2811110 localisation du bouton (32) d'extraction de la carte (42). - 10- 2811110 REVENDICATIONS 1)Carte active multifonction dont la géométrie au gabarit d'une carte bancaire remplit les trois fonctions suivantes: -a)Carte bancaire pour paiement ou retrait d'argent par guichets automatiques -b)Carte de commande de téléphone portable (clavier + SIM Subscriber Identification Module intégrés) permettant d'assurer l'interface utilisateur / machine pour toutes les fonctionnalités du téléphone et pour garantir des transactions financières en toute sécurité par son lien à la puce bancaire.15 -c)Carte d'accès ou carte de fidélité par son coté configurable et par son interface appropriée. 2)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la technologie de la carte dont l'épaisseur faisant 0.9mm est obtenue par l'association de: -a)un substrat primaire (boîtier aluminium anodisé)(8) dont l'épaisseur de la tôle est de 200 pm et dont la hauteur totale du boîtier est de 80025 gm -b)un substrat secondaire (circuit imprimé époxy multicouche)(9) dont l'épaisseur directe sur l'empilage avoisine les 600 pm -c)un montage des puces sur film souple kapton (12) servant d'épanouisseur d'interconnexion entre le circuit imprimé et la puce. Le corps des puces traverse l'épaisseur du circuit imprimé pour être collées sur le substrat primaire (colle époxy chargée d'alumine) qui fait office de dissipateur35 thermique pour les puces principales (fig 5 et 6). Ce design permet de masquer l'épaisseur des composants par l'épaisseur du circuit imprimé et ainsi éviter une sur épaisseur de l'ordre de 500 pnm. 40 -d)une encapsulation constituée d'un film polymère souple dont l'épaisseur est de 100 pm comportant sur la face externe une sérigraphie adaptée aux fonctions remplies par la carte. Sur la face interne, les zones au droit des touches clavier -Il- 2811110 dont la concavité est obtenue par thermoformage, renferme une pastille à base de carbone permettant de court-circuiter les pistes du circuit imprimé lors d'une pression externe afin de faire office5 de clavier. 3)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'architecture de la carte active multifonction intègre sur: -a)face avant: -L'afficheur (1) qui permet de visualiser des caractères alphanumériques dans le cas o la carte est utilisée individuellement.15 - Le clavier (2) qui permet d'inscrire des caractères alphanumériques afin d'assurer l'interface utilisateur / système selon les fonctions utilisées. -L'épanouisseur d'interconnexion (3) pour lecteur de guichets automatiques ou lecteurs locaux dans les commerces dans le cas de l'utilisation en carte bancaire qui est utilisée comme aujourd'hui ainsi que la mire de la banque (4). -b)Sur la face opposée: -La bande magnétique (5) classique afin de conserver des interfaces compatibles avec les dispositions de la carte bancaire traditionnelle.30 -Un épanouisseur d'interconnexion (6) qui permet de configurer (programmer) et d'utiliser la carte en carte de fidélité et carte d'accès avec lecteurs appropriés. -Les interfaces de raccordements électriques de la carte multifonction vers le boîtier qui sont constituées des points de connexions (7) brasés sur le circuit imprimé interne. 4)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la fonction commande de téléphone portable est complétée par le boîtier téléphone portable (17), intégrant l'ensemble des accessoires électriques et électroniques complémentaires à la fonction téléphone portable. -12- 2811110 Ce boîtier (17) permet de maintenir, protéger, interconnecter et alimenter la carte active multifonction (42). 5)Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'accès aux différentes fonctions remplies par la carte (42)installée dans le boîtier (17) nécessite de manipuler et de transporter qu'un seul objet multifonctionnel. 6)Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la mise en place de la carte multifonction dans le boîtier (17)a lieu -par 2 glissières (18) dont le profil est un U couché. -par les 4 patins en PTFE (20) soulevés lors de l'insertion de la carte facilitée par le chanfrein (22) -par la lame de ressort (21) qui assure l'effort de plaquage du patin (20) sur la carte (42) et de la carte sur le fond du boîtier (17) permettant d'assurer par contact l'interconnexion électrique entre les plots (36) du boîtier (17) et les points de connexions (7) de la carte (42) selon fig 9.25 7)Dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que le boîtier (17) intègre un mécanisme de verrouillage et de déverrouillage de la carte active multifonction (42) dont le30 fonctionnement et les composants sont décrits ci- apres. Le mouvement de translation de la carte (42) permet de pousser le pion (23)selon fig 12 sous l'effet de l'effort F(ins) exercé par l'index(31)35 de la main de l'utilisateur selon fig 12, lorsque celle-ci arrive à son contact. Le pion (23)pousse alors le ressort (24) qui, lui-même, compte tenu de sa forte raideur, entraîne directement la pièce de section carré (25) selon fig 15 pour combler le40 jeu J. Cette pièce (25) entraîne alors le tirant (26), situé dans le plan de section BB de la fig 17, par l'axe (27) de la liaison pivot entre (25) et (26). Ce tirant (26) étant raccordé mécaniquement à l'autre extrémité par l'axe(35)de la liaison pivot entre (26) et (28), permet de 13 2811110 faire basculer la butée anti-retour (28) autour de son axe (29)afin d'assurer le verrouillage de la carte (42). L'effort, exercé manuellement par l'index (31) de l'utilisateur lors de l'insertion de la carte, est appliqué dans l'axe central de celle-ci, et permet ainsi d'éviter toute interférence entre le pouce (31) de l'utilisateur et la butée (28) lors de sa fermeture selon fig 17. Le ressort (24) permet d'absorber les écarts de cinématiques entre la translation de la carte et la rotation de la butée (28). Le ressort (30) fixé à l'extrémité haute à la butée (28) et à l'extrémité basse au boîtier (17) permet de maintenir la butée en position couchée lorsque celui-ci applique le couple Ml à la butée (28) mobile autour de l'axe (29) . La carte active multifonction (42) verrouillée dans le boîtier (17) conduit à la position du mécanisme de verrouillage selon fig 13.20 Le ressort (30) exerce alors un couple M2 opposé à Ml précédemment vu sur la butée (28) autour de l'axe (29) qui permet de maintenir la position verrouillée de la carte dans son boîtier (17). Lors de l'extraction de la carte de son boîtier,25 il est nécessaire d'appliquer une force F(ext) à l'aide de l'index (31) sur le bouton (32) selon fig 14. Le segment élastique (33) constitue l'élément d'appui du bouton (32) lorsque celui est ramené dans sa position repos par le ressort (34) en l'absence d'effort F(ext). Selon fig 14 la pièce (25) est poussée par le bouton (32) qui pousse à son tour le tirant (26) par l'axe (27). Le tirant (26) étant lui-même35 raccordé mécaniquement à l'axe (35) permet alors de faire basculer la butée anti-retour (28) autour de son axe (29). Le ressort (30) exerce alors un couple Ml autour de l'axe (29) qui maintient la butée (28) en40 position couchée et libère la carte. Celle-ci est alors expulsée à l'extérieur du boîtier par le ressort (24) comprimé pendant toute la phase cinématique d'ouverture de la butée (28) montrée sur la fig 15. La carte (42) peut alors être45 retirée du boîtier en la prenant entre le pouce et - 14- 2811110 l'index après avoir retiré l'index du bouton(32). Cette dernière étape nous ramène à la position du mécanisme de verrouillage selon fig 12. 8)Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (17) du téléphone portable soit lié à un volet mobile (41) en polymère rigide qui remplit 3 fonctions selon fig 17 et 18: -assurer la protection de la carte (42) lorsque celle-ci est installée dans le téléphone portable en position fermée. -assurer la fonction support haut-parleur (37) -intégrer l'afficheur principal (40)