Brevet FR2838220A1 — publié le 20031010

( 1 9). SUPPORT DE DONNEES PORTABLES A AFFICHAGE L' invention concerne un support de donnces électroniques portable en forme de carte, en particulier sous la forme d'une carte à puce utilisée comme carte de crédit, carte-chèque, carte monétaire et similaire, avec un affichage et un corps de carte muni d'un évidement, dans lequel est logé l'affichage et qui est recouvert d'une feuille de recouvrement transparente et relié rigidement au corps de carte. Une carte à puce du genre ci-dessus est par exemple connue de US-A-4 77 542. Dans ce document, l'affichage est relié à une plaque conductrice principale sur laquelle sont disposés d'autres composants électroniques, en particulier des puces à circuit intégré et il est ensuite inséré avec la plaque conductrice principale dans un cadre de carte. Le cadre de carte est ensuite recouvert par collage sur les deux faces et la totalité de la surface par des feuilles de recouvrement. La feuille de - recouvrement appliquée sur la face avant de l'affichage est transparente dans la zone de l'affichage. Les affichages plats usuels utilisés dans la technique des cartes sont plus ou moins sensibles aux contraintes de flexion et de pression qui s'exercent sur les surfaces d'affichage et les couches d'affichage fonctionnelles. Ce problème se pose en particulier pour les cartes dans lesquelles l'affichage est disposé sans protection sur la surface des cartes. Les affichages plats pour l'utilisation dans la technique des cartes sont construits typiquement à partir de substrats en matière plastique, en particulier de substrat en POT (polyéthylène téréphtalate) à la place des substrats en verre fragiles et peuvent servir d'affichage LCD à cristaux liquides, c'est-à-dire qu'ils comportent des couches de cristaux liquides ou de cristaux liquides polymères. De tels affichages peuvent étre dégradés de façon irréversible par des àcoups de pression, la stabilité de l'indication étant alors perdue. Ceci est également valable pour les affichages à cartes à puce cités ci-dessus et qui sont recouverts d'une couche transparente de recouvrement de carte. L'objet de la présente invention est précisément de proposer une carte à puce stable, en particulier une carte à puce à affichage qui soit largement insensible à l'égard des à-coups de pression. Cet objectif est atteint grâce un support de donnces portable, en particulier carte à puce, avec un affichage et un corps de carte et un évidement dans lequel est logé l'affichage, l'évidement étant recouvert d'une feuille de recouvrement transparente et relice rigidement au corps de carte, et dans lequel la feuille de recouvrement est placce à distance de l' affichage, de sorte qu ' il subsiste entre la surface d'affichage et la feuille de recouvrement un intervalle d'air. R:\Brevets\20800\20886.doc - 28 mr,rs 2003 - 1/10 2 2838220 Selon une variante, l'évidement est réalisé multi-étagé et comporte un épaulement d'appui sur lequel est posée la feuille de recouvrement transparente, de sorte qu'elle ferme de façon affleurante la surface du corps de carte. Selon une variante, la feuille de recouvrement transparente est partiellement imprimée. Selon une variante, l'affichage se compose de plusieurs segments d'affichage qui sont logés indépendamment les uns des autres dans l'évidement. Selon une variante, la feuille de recouvrement transparente est réalisce comme une pièce moulée ou coulée, avec des nervures dirigées vers l'intérieur de la carte et o qui forment des chambres pour recevoir au moins un segment d'affichage. Selon une variante, l' affichage est inséré dans l' évidement par la face du corps de carte opposée à la feuille de recouvrement dans l'évidement. Selon une variante, l'affichage est monté flottant dans l'évidement. Selon une variante, l'affichage est relié mécaniquement au support de données, uniquement par des contacts électriques. Selon une variante, les contacts électriques sont réalisés par la technique flip chip. Selon une variante, les contacts électriques sont réalisés par un adhésif électriquement conducteur. Selon une variante, l'affichage présente dans l'évidement la structure d'un composant monobloc du support de données. D'autres buts, avantages et caractéristiques appara^1tront à la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, dans lequel: la figure 1 représente une carte à puce avec affichage intégré; la figure 2 représente la carte à puce de la figure 1, partiellement et en coupe transversale, sous l'action d'une charge de pression; la figure 3 représente la carte à puce de la figure 1, partiellement et en coupe transversale, sous l'action d'une charge de flexion; la figure 4 représente partiellement une feuille de recouvrement imprimée pour un affichage; les figures 5 à 8 représentent diverses formes de réalisation d'un affichage disposé flottant; et la figure 9 représente une carte à puce, partiellement et en coupe transversale, avec un affichage réalisé par segment. L'objectif de l'invention est atteint grâce un support de donnces portable, en particulier une carte à puce du genre indiqué au début, et dans lequel la feuille de recouvrement est placée à distance de l' affichage, de sorte qu 'il subsiste entre la R:\Brevets\20800\20BX6.doc 2g rrars 2003 - 2/10 3 2838220 surface d'affichage et la feuille de recouvrement un intervalle d'air. Des charges de pression éventuelles sur la feuille de recouvrement dans la zone de l'affichage ne sont alors pas transmises à l'affichage. Au contraire, la feuille de recouvrement subit une flexion dans l'évidement recevant l'affichage en réduisant la largeur de s l'intervalle, et les forces de pression sont dévices latéralement à l'intérieur de la feuille de recouvrement et sont transmises au corps de carte. L' intervalle d ' air et/ou la résistance à la flexion de la feuille de recouvrement dans la zone de l'affichage sont à choisir de sorte que les charges de pression typiques au court de l'utilisation journalière du support de donnces, conduisent uniquement à une réduction de la largeur d'intervalle mais pas à un contact entre la feuille de recouvrement et l'affichage. Selon un mode de réalisation particulier préféré, l'affichage est monté flottant dans l'évidement du corps de carte, c'est-à-dire sans autre fixation mécanique dans l'évidement, et il est ainsi relié mécaniquement au support de données uniquement par les contacts électriques. On obtient ainsi que l'affichage est également protégé aux limites à l'égard es contraintes de flexion qui peuvent apparatre sur la carte au cours de la flexion du corps de carte. Les contraintes de flexion ne sont alors pas directement transmises à l'affichage du fait du montage flottant de ce dernier. Les contacts électriques peuvent être réalisés par la technique flip-chip ou bien par un adhésif électriquement conducteur. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'affichage se compose de plusieurs segments d'affichage qui sont logés indépendamment les uns des autres dans l'évidement et constituent ainsi seulement une fraction de la surface de l' affichage complet. De tels petits segments d' affichage sont pratiquement 2 s ins ensib les aux contraintes de flexion agis sant sur le corps de carte. Il s p euvent être mieux protégés à l'égard des charges de pression. Pour cela, la feuille de recouvrement transparente est avantageusement réalisée comme une pièce coulée ou moulée avec des nervures ou barrettes dirigées vers l'intérieur de la carte et qui forment des chambres pour recevoir au moins un segment d'affichage. Les charges de pression sont partiellement ou complètement supportées par les nervures entre les éléments d'affichage et sont conduites à la base de l'évidement dans lequel sont montés les éléments d'affichage. La feuille de recouvrement est avantageusement intégrée dans la carte sur l'affichage, à la façon d'une vitre (fenêtre); A cet effet, l'évidement dans le corps de carte est réalisé multi-étagé et comporte un épaulement d'appui, sur lequel est posé la feuille de recouvrement transparente (vitre) de sorte qu'elle ferme de façon affleurante la surface du corps de carte. Ceci offre l'avantage que l'affichage, qui constitue le composant électronique le plus sensible d'une carte à puce, est placé à un R:\Brevas\20800\20886.doc - 28 rnas 2003 - 3/10 4 2838220 moment le plus tardif possible du processus de fabrication et doit ensuite uniquement être encore recouvert par la vitre transparente. Un autre avantage est à considérer dans le fait que le matériau pour la vitre transparente peut être choisi de façon relativement libre et peut être optimisé en ce qui concerne ses propriétés de charge s d'impression, tandis que le matériau de surface de la carte à puce entourant la vitre transparente peut être optimisé pour une impression sans problème. La feuille de recouvrement transparente peut être imprimoe partiellement. La fenêtre de protection intégrée dans la carte ouvre également la possibilité de construire de façon successive les couches individuelles de l'affichage pour l'achèvement du procédé de fabrication dans l'évidement et enfin pour finir, de recouvrir encore l'affichage par la fenêtre de protection. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, l'affichage est inséré dans l'évidement par la face du corps de carte opposée à la feuille de recouvrement. L'affichage peut également présenter dans l'évidement la structure d'un composant monobloc du support de données. La figure 1 représente une carte à puce selon la norme, au format ID1, avec un affichage 3 intégré dans un évidement 2. L'évidement 2 est réalisé étagé et présente un épaulement d'appui 5, sur lequel s'applique comme vitre de protection une feuille de recouvrement transparente 4 recouvrant 1'affichage 3. La vitre de protection 4 est collée sur l'épaulement d'appui 5 et ferme complètement l'évidement 2. La vitre de protection 4 ferme en même temps la surface de la carte à puce 1 de façon affleurante. Sur la figure 2, le corps de carte 6 de la carte à puce 1 est représenté schématiquement avec l'évidement 2, partiellement et en coupe transversale. L' affichage 3 est disposé dans l' évidement 2 du corps de carte 6 de sorte qu' il subsiste entre la vitre de protection 4 et l'affichage 3 un intervalle d'air 7. Sous l'effet d'une charge de pression dans la direction de la flèche, la vitre de protection 4 se déforme dans l'évidement 2 vers l'intérieur, ce qui réduit la profondeur de l'intervalle 7. On voit que l'affichage 3 est largement protogé contre les charges de pression extérieures grâce à l'intervalle 7. La vitre de protection 4 peut être constituée avec des matériaux usuels pour les feuilles de carte, tels que par exemple les matières plastiques PVC, ABS, PET (polyéthylène téréphtalate), PC (polycarbonate), ces matériaux pouvant être stables en pression en correspondance à un choix approprié d'additifs. Le corps de carte 6 peut être réalisé à une seule couche 3s ou multicouches, par exemple par un procédé de moulage sous pression ou par un procédé de stratification ou par une combinaison des deux procédés, également à partir des matériaux pour carte usuels. R:\Brevets\20800\20886.doc - 28 rr 2003 - 4/10 s 2838220 L'affichage 3 peut être collé dans l'évidement 2 sous la forrne d'un module d'affichage. En variante, les couches de fonction, dont se compose l'affichage 3, sont construites dans l'évidement 3 au cours de la préparation de la carte. Il est particulièrement avantageux que l'affichage 3 soit monté flottant dans l'évidement 2. L'affichage 3 est ainsi protogé aux limites contre les contraintes de flexion agissant sur la carte, comme l'indique la figure 3. Le " montage flottant " signifie que l'affichage, indépendamment d'une mise en contact électrique, n'est fixé mécaniquement en aucune façon à l'évidement 2. La figure 4 montre un affichage 3 dont la vitre de protection 4 est munie d'une lO impression, de sorte que les segments d'affichage séparés soient encadrés individuellement. Une telle impression de cadre est intéressante pour recouvrir les conducteurs de commande qui conduisent d'une électrolyte de commande au segment d'affichage individuel, et le cas échéant pour recouvrir l'électronique de commande elle-même. L'électronique de commande est fréquemment prévue en même temps que l'affichage sur un substrat. L'impression peut également fournir des informations non modifiables. Sur les figures 5 à 8 sont représentés des exemples de modes de réalisation pour un affichage 3 monté flottant. La figure 5 représente un corps de carte 6 réalisé multi-couches et dont les couches individuelles sont reliées fermement les unes aux autres par un joint adhésif. L'affichage 3 comporte sur sa face arrière des bossages 9 pour assurer le contact de l'affichage avec d'autres composants électroniques dans le corps de carte. Les bossages 9 sont contigus à des surfaces de contact lO, qui sont des composants d'un insert conducteur l l disposé à l'intérieur de la carte et qui font saillie dans l'évidement 2 du corps de carte 6. Le contact est réalisé de façon simple selon la technique flip-chip. Les bossages 9 sont reliés par contact aux couches conductrices de l'affichage 3 se trouvant sur la face opposée du substrat d'affichage. Selon une dernière étape de procédé, les vitres de protection 4 sont appliquées sur l'évidement 2 par l'épaulement d'appui 5, la vitre de protection 4 étant par exemple amenée à 1'état prédécoupé sur une bande de transport ou de transtert. Sur la figure 6, est représentée une carte à puce correspondant à la figure 5, mais avec une autre structure de corps de carte. Dans ce cas, l'âme de carte est réalisée monocouche avec chaque fois une couche de recouvrement sur la face supérieure et la face inférieure, la couche de recouvrement comportant une ouverture pour recevoir la vitre de protection 4. Une autre forrne de réalisation selon la figure 7 se différencie du mode de réalisation selon la figure 6 en ce qu'à la place de la vitre de protection 4, uniquement prévue dans la zone de l'évidement, est disposée une couche de R (Brevets\20S00\20886.doc - 28 tnars 2003 - 5/10 6 2838220 recouvrement supérieure transparente 12 s'étendant sur toute la surface. On peut ainsi raccourcir le procédé de fabrication. Il faut prévoir dans ce cas des compromis en ce qui concerne le choix des matériaux, afin de garantir d'une part une stabilité à la pression suffisante dans la zone d'affichage, et d'autre part, une bonne qualité optique dans la zone graphique contigue de la carte à puce. La figure 8 représente une variante de mode de réalisation, dans laquelle l'affichage 3 est inséré depuis la face arrière du corps de carte dans l'évidement 2, qui, sur la face avant, est déjà équipé de la vitre de protection 4, ou respectivement de la feuille de recouvrement transparente 12. Le contact de l'affichage 3 avec les 0 surfaces de contact de l'insert 11 de piste conductrice, est réalisé de façon simple au moyen d'une colle conductrice 13. Dans cette variante de mode de réalisation, I'affichage 3 est inséré selon une dernière étape de procédé dans la carte à puce, par ailleurs déjà préparée, de sorte que le risque de dégradation de l'affichage sensible, par une étape de procédé suivante, soit exclu. La colle conductrice 13 est avantageusement une colle conductrice anisotrope, afin d'éviter un court-circuit électrique entre les contacts voisins, du fait de détordements latéraux de la colle conductrice. L'électronique de commande est avantageusement intégrée dans l'affichage, ce qui permet de réduire les nombreux conducteurs parallèles de liaison des segments d'affichage individuels, à quelques conducteurs de liaison série vers la puce à unité centrale de traitement CPU de la carte à puce. Les dépenses pour l'établissement du contact de l'affichage 3 sur la surface de contact de l'insert 11 des pistes conductrices dans tous les modes de réalisation décrits précédemment sont ainsi sensiblement réduites. 2s La figure 9 représente un développement avantageux de l'invention, avec lequel les contraintes de pression et de flexion peuvent être maintenues éloignées de l'affichage 3, de façon particulièrement importante. A cet effet, l'affichage est subdivisé en segments d'affichage individuels séparés 14. Chaque segment d'affichage peut être considéré comme un mini affichage et il présente en conséquence, seulement une fraction de la taille de l'affichage complet, qui se compose de la somme des segments d'affichage 14. Un affchage à cinq positions et sept segments selon la figure 4 serait par exemple subdivisé en cinq segments individuels 14 d'affichage à sept segments ou mini affichage. Du fait de la taille relativement faible des segments d'affichage 14, ceux-ci sont relativement insensibles aux charges de flexion. L'affichage segmenté avec la vitre de protection 15 représentée segmentée sur la figure 9, permet une protection particulièrement efficace à l'égard des charges de pression. La vitre de protection 15 remplit complètement l'évidement 2 dans le corps R:U3reYets\20800\20886 doc - 28 rrrars 2003 6/10 7 2838220 de carte 6, mais forme des chambres 17 séparces les unes des autres par des nervures 16 et dans chacune desquelles est reçu un segment d'affichage, le cas échéant également sont recus plusieurs segments d'affichage, qui sont avantageusement montés flottants. Les charges de pression éventuelles sur la surface de la vitre de s protection segmentée 15, sont partiellement ou complètement transmises par les nervures 16 à la surface de base 18 ou aux épaulements correspondants (non représentés) de l'évidement 2. La vitre de protection peut être réalisée comme une pièce moulée ou coulée, par exemple par moulage par injection. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation lo décrits et représentés, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes aisément accessibles à l'homme de l'art. R:\BreYets\2080020886.doc - 28 roars 2003 - 7/] 0 8 2838220 REVENDICATIONS 1. Support de donnces portable, en particulier carte à puce (1), avec un affichage (3) et un corps de carte (6) et un évidement (2) dans lequel est logé s l'affichage (3), l'évidement (2) étant recouvert d'une feuille de recouvrement (4) transparente et reliée rigidement au corps de carte (6), caractérisé en ce que la feuille de recouvrement (4) est placée à distance de 1'affichage (3), de sorte qu'il subsiste entre la surface d'affichage et la feuille de recouvrement (4), un intervalle d' air (7). 0 2. Support de donnces selon la revendication 1, dans lequel l'évidement (2) est réalisé multi-étagé et comporte un épaulement d'appui (5) sur lequel est posée la feuille de recouvrement (4) transparente, de sorte qu'elle ferme de façon affleurante la surface du corps de carte. 3. Support de données selon la revendication 2, dans lequel la feuille de recouvrement (4) transparente est partiellement imprimée. 4. Support de donnces selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'affichage (3) se compose de plusieurs segments d'affichage (14) qui sont logés indépendamment les uns des autres dans l'évidement (2). 5. Support de données selon la revendication 4, dans lequel la feuille de recouvrement (4) transparente est réalisée comme une pièce moulée ou coulée, avec des nervures (16) dirigées vers l'intérieur de la carte et qui forment des chambres 2s (17) pour recevoir au moins un segment d'affichage (14). 6. Support de données selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'affichage (3) est inséré dans l'évidement (2) par la face du corps de carte (6) opposée à la feuille de recouvrement (4) dans l'évidement (2). 7. Support de données selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'affichage (3) est monté flottant dans l'évidement (2). S. Support de données selon la revendication 7, dans lequel l'affichage (3) est relié mécaniquement au support de données, uniquement par des contacts électriques (9; 13). R:\Brovets\20800\20886.doc - 28 rnars 2003 - 8/10 9 2838220 9. Support de données selon la revendication 8, dans lequel les contacts électriques (9) sont réalisés par la technique flip-chip. 10. Support de données selon la revendication 8, dans lequel les contacts s électriques (13) sont réalisés par un adhésif électriquement conducteur. 11. Support de données selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'affichage (3) est réalisé comme une composante monobloc du support de données (1) dans l'évidemment (2).