FR2624284A1 - Card including an electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
CARTE COMPORTANT UN COMPOSANT ELECTRONIQUE
La présente invention a pour objet une carte comportant un composant électronique du type plus connu sous le nom carte à puce. Le composant électronique peut être constitué d'une mémoire électronique utilisable à des fins de pré-payement ou à des fins d'identification du porteur. Ce composant électronique peut aussi comporter un microprocesseur dont les fonctions électroniques y enregistrées permettent une utilisation de la carte en toute sécurité, la protège contre des actions de fraudeurs, notamment pour des applications de type bancaire. Plus généralement, l'invention se rapporte à tous les supports de composants électroniques destinés à être manipulés sans précautions particulières et dans des environnements plus ou moins hostiles par des opérateurs non avertis : en général le public.CARD COMPRISING AN ELECTRONIC COMPONENT
The present invention relates to a card comprising an electronic component of the type better known by the name of smart card. The electronic component can consist of an electronic memory usable for prepayment purposes or for identification purposes of the carrier. This electronic component may also include a microprocessor whose electronic functions recorded therein allow the card to be used in complete security, protects it against actions by fraudsters, in particular for banking type applications. More generally, the invention relates to all the supports of electronic components intended to be handled without particular precautions and in more or less hostile environments by operators not informed: in general the public.
Les cartes de l'état de la technique qui comportent un composant électronique sont fabriquées de diverses manières. Dans un premier procédé une cavité est aménagée dans l'épaisseur de la carte pour recevoir le composant. Dans un autre procédé dit de "co-laminage" on lamine de fines couches de matière plastique, polyépoxy, polyéthylène, polychlorure de vynil etc..., autour du composant. Au cours de ces procédés diverses opérations sont en outre effectuées pour assurer la connexion électronique des bornes du composant électronique à des métallisations apparaissant en surface sur la carte. A cause de la finesse et de la nature du matériau choisi pour la carte, cette carte est souple. The prior art cards which include an electronic component are produced in various ways. In a first method, a cavity is arranged in the thickness of the card to receive the component. In another process called "co-lamination", thin layers of plastic, polyepoxy, polyethylene, polyvinyl chloride, etc. are laminated around the component. During these methods, various operations are also carried out to ensure the electronic connection of the terminals of the electronic component to metallizations appearing on the surface on the card. Because of the finesse and the nature of the material chosen for the card, this card is flexible.
L'utilisation et la fabrication de telles cartes rencontre de nombreux problèmes. D'une part les contraintes mécaniques auxquelles sont soumises les cartes souples sont transmises au composant électronique : elles peuvent le briser ou endommager sa structure, aliénant, par là même, certaines de ses fonctionalités. D'autre part des décharges électrostatiques, provoquées notamment par le frottement des doigts de l'opérateur sur les connexions électriques, ou par le frottement des dispositifs d'insertion de ces cartes dans des lecteurs, ou par l'utilisation dans un milieu hostile (pluie, température, tissus électrostatiques), peuvent endommager le circuit électronique du composant. En outre, ce circuit électronique, quand il est utilisé, est soumis à des échauffements par effet joule du fait du courant électrique qui lui passe à l'intérieur.En usage intensif, le composant peut même fondre en des endroits cruciaux et être détruit. Enfin, la mise en place du composant dans la cavité doit se faire avec précision pour permettre la reprise des connexions électriques de ce composant en vue de les connecter aux connexions électriques de la carte. The use and manufacture of such cards encounters many problems. On the one hand, the mechanical stresses to which flexible cards are subjected are transmitted to the electronic component: they can break it or damage its structure, thereby alienating some of its functionalities. On the other hand, electrostatic discharges, caused in particular by the friction of the operator's fingers on the electrical connections, or by the friction of the devices for inserting these cards into readers, or by use in a hostile environment ( rain, temperature, electrostatic fabrics), can damage the electronic circuit of the component. In addition, this electronic circuit, when it is used, is subjected to Joule effect heating due to the electric current which passes inside it. In intensive use, the component can even melt in crucial places and be destroyed. Finally, the installation of the component in the cavity must be done with precision to allow the resumption of the electrical connections of this component in order to connect them to the electrical connections of the card.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en préconisant une solution de caractère général qui, tout en conférant une grande tolérance à la mise en place et une bonne protection contre les effets mécaniques, permet en outre de réduire les effets destructeurs des décharges électrostatiques et des échauffements intempestifs. The object of the present invention is to remedy these drawbacks by recommending a solution of a general nature which, while giving great tolerance to installation and good protection against mechanical effects, also makes it possible to reduce the destructive effects of discharges. electrostatic and untimely overheating.
Le principe de l'invention repose sur le maintien d'au moins une partie du composant (par exemple, le composant lui-même ou ses connexions, ou bien même les deux) dans la cavité par l'utilisation d'un milieu liquide ou visqueux intermédiaire. Ce milieu liquide ou visqueux empêche le flottement libre du composant dans la cavité: Mais par fluage il ne transmet pas les contraintes mécaniques auxquelles est soumise la carte : entres autrescontraintes de flexion ou choc en cas de chute de la carte. De même, ce milieu liquide ou visqueux peut être dissipateur des contraites thermiques. En ce qui concerne la connexion des fils de raccordement du composant aux bornes de la carte, la carte est en outre munie de canaux qui relient des métallisations de connexion de la carte à la cavité qui reçoit le composant.Ces canaux peuvent être remplis d'un milieu liquide ou visqueux possédant en outre une propriété de conductivité électrique. Par insertion des fils de raccordement du composant dans ces canaux, on assure alors la continuité électrique entre les métallisations de la carte et les bornes du composant. En cas de chute de la carte, ou lors des flexions, il n'y a plus de risque de voir se détacher les soudures de liaison de ces connexions. Dans la suite du texte concernant l'invention, on ne fera plus référence qu'à un milieu visqueux, étant entendu qu'un milieu liquide est un milieu visqueux dont le coefficient de viscosité est faible. The principle of the invention is based on maintaining at least a part of the component (for example, the component itself or its connections, or even both) in the cavity by the use of a liquid medium or viscous intermediate. This liquid or viscous medium prevents the component from floating freely in the cavity: But by creep, it does not transmit the mechanical stresses to which the card is subjected: among other bending or shock stresses in the event of the card falling. Likewise, this liquid or viscous medium can dissipate thermal constraints. Regarding the connection of the component connection wires to the terminals of the card, the card is furthermore provided with channels which connect the connection metallizations of the card to the cavity which receives the component. These channels can be filled with a liquid or viscous medium further having an electrical conductivity property. By inserting the component connection wires into these channels, electrical continuity is then ensured between the metallizations of the card and the terminals of the component. In the event of the card falling, or during bending, there is no longer any risk of the link welds coming off these connections. In the following text relating to the invention, reference will only be made to a viscous medium, it being understood that a liquid medium is a viscous medium whose viscosity coefficient is low.
L'invention a donc pour objet un carte comportant un composant électronique, maintenu sur le support constituant la carte, caractérisé en ce que la liaison entre le support et au moins une partie du composant comporte un milieu visqueux intermédiaire. The invention therefore relates to a card comprising an electronic component, held on the support constituting the card, characterized in that the connection between the support and at least one part of the component comprises an intermediate viscous medium.
L'invention sera mieux comprise å la lecture de la description qui suit et å l'examen de la figure qui l'accompagne. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the accompanying figure. These are given for information only and in no way limit the invention.
La figure 1 unique montre une carte 1 munie d'un composant électronique 2. La carte comporte une cavité 3 destinée à recevoir le composant de manière à ce que l'aspect extérieur de cette carte soit lisse. Ce qui caractérise l'invention est la présence d'un milieu visqueux intermédiaire entre la cavité 3 et le composant 2. Ce milieu est symbolisé par des reflets en tirets brisés 4 au voisinage de la cavité 3. Le composant 2 est ainsi noyé dans le milieu visqueux 4 et il peut se mouvoir dans la cavité 3 selon six degrés de liberté : trois en translation, trois en rotation.Bien entendu ces mouvements sont limités par les dimensions respectives de l'imbrication du composant 2 dans la cavité 3 mais elles permettent néanmoins une plage suffisante de placement du composant 2 dans cette cavité 3 pour qu'un effort de flexion F, même exercé å proximité de l'endroit où se trouve le composant 2, ne vienne pas å être appliqué directement sur ce composant. Dans la pratique pour réduire ces contraintes mécaniques, et comme il est connu dans l'état de la technique, le composant sera placé de préférence dans un coin de la carte : là où les déformations que cette carte est censée subir seront les moins importantes. De manière à ne pas court-circuiter les connexions, par exemple les connexions 5 à 8 du composant électronique 2, le milieu visqueux 4 est un milieu électriquement isolant. The single FIG. 1 shows a card 1 provided with an electronic component 2. The card comprises a cavity 3 intended to receive the component so that the external appearance of this card is smooth. What characterizes the invention is the presence of a viscous medium intermediate between the cavity 3 and the component 2. This medium is symbolized by broken dash reflections 4 in the vicinity of the cavity 3. The component 2 is thus embedded in the viscous medium 4 and it can move in the cavity 3 according to six degrees of freedom: three in translation, three in rotation. Of course these movements are limited by the respective dimensions of the nesting of the component 2 in the cavity 3 but they allow nevertheless, a sufficient range of placement of the component 2 in this cavity 3 so that a bending force F, even exerted near the place where the component 2 is located, does not come to be applied directly to this component. In practice to reduce these mechanical stresses, and as is known in the state of the art, the component will preferably be placed in a corner of the card: where the deformations that this card is supposed to undergo will be the least significant. In order not to short-circuit the connections, for example the connections 5 to 8 of the electronic component 2, the viscous medium 4 is an electrically insulating medium.
Dans un perfectionnement, ou dans une variante, pour éviter que les mouvements auxquels pourrait être soumis le composant 2, du fait des efforts F, ne retentissent en une traction exagérée sur les con nexions 5 à 8, le mode de connexion du composant 2 et des métallisations 9 à 12 de contact réalisées sur la carte, est de préférence obtenu de la manière suivante. Dans le corps de la carte on réalise des canaux (des microcanaux en pratique) respectivement 13 à 16 dans lesquels sont placés les fils de connexions 5 à 8. Dans un exemple, ces canaux ont une section en forme de U. Ces canaux sont remplis d'un autre milieu visqueux, par exemple un milieu visqueux 17, différent du milieu visqueux 4, et possédant en particulier, lui, la caractéris- tique d'être électriquement conducteur. Dans un arraché du canal 16 on remarque qu'une connexion 18 reliée à la métallisation 12 pénètre, par un bout du canal, dans le canal 16 par son extrémité libre sans aller jusqu'à l'autre bout de ce canal. La présence du milieu visqueux 17 conducteur permet#d'une part au fil 8 de flotter dans le canal 16, et permet d'autre part la transmission électrique d'un signal disponible sur ce fil 8 à la métallisation 12 de la carte 1 par la connexion 18. In an improvement, or in a variant, in order to prevent the movements to which the component 2 could be subjected, due to the forces F, from sounding in exaggerated traction on the connections 5 to 8, the mode of connection of the component 2 and contact metallizations 9 to 12 produced on the card is preferably obtained in the following manner. In the body of the card, channels (microchannels in practice) 13 to 16 are respectively produced, in which the connection wires 5 to 8 are placed. In one example, these channels have a U-shaped section. These channels are filled another viscous medium, for example a viscous medium 17, different from the viscous medium 4, and having, in particular, the characteristic of being electrically conductive. In a cutaway of the channel 16 it is noted that a connection 18 connected to the metallization 12 penetrates, by one end of the channel, into the channel 16 by its free end without going to the other end of this channel. The presence of the conductive viscous medium 17 allows # on the one hand the wire 8 to float in the channel 16, and on the other hand allows the electrical transmission of a signal available on this wire 8 to the metallization 12 of the card 1 by connection 18.
De manière à éviter les court-circuits, le milieu visqueux non conducteur 4 est de préférence un milieu visqueux non miscible avec le milieu visqueux conducteur 17. De plus, dans le même but, le domaine d'application du milieu visqueux 4 s'étend légèrement au-delà de la cavité, c'est-à-dire en partie dans les canaux 13 à 16 débouchant dans la cavité 3. Du fait que dans chaque canal la connexion (8) du composant et la connexion (18) de la carte sont reliées par le milieu visqueux conducteur la transmission des signaux se fait normalement. La dimension de la section de ces canaux peut être étudiée pour permettre par capillarité une propagation du fluide visqueux entre les parois d'un canal et les connexions 8 et 18 qui le pénètrent.Cependant, étant donné le caractère fatal que pourraient avoir des court-circuits par l'intermédiaire du milieu visqueux conducteur contenu dans les différents canaux, et pour éviter par contre un épanchement de ce milieu visqueux aux extrémités des canaux, ceux-ci peuvent comporter un évasement d'agrandissement qui empêche l'invasion du milieu visqueux non conducteur par le milieu visqueux électriquement conducteur. Pour simplifier la mise en oeuvre de ce milieu visqueux conducteur, les brins conducteurs 8 du composant 2 peuvent être tout simplement, en partie, enduits de ce milieu visqueux avant d'être placés dans les canaux 13 à 16. In order to avoid short circuits, the non-conductive viscous medium 4 is preferably a viscous medium immiscible with the conductive viscous medium 17. Furthermore, for the same purpose, the field of application of the viscous medium 4 extends slightly beyond the cavity, that is to say partly in the channels 13 to 16 opening into the cavity 3. Because in each channel the connection (8) of the component and the connection (18) of the card are connected by the viscous conducting medium the transmission of the signals is done normally. The size of the section of these channels can be studied to allow capillary propagation of the viscous fluid between the walls of a channel and the connections 8 and 18 which penetrate it. However, given the fatal nature that short-term circuits by means of the conductive viscous medium contained in the different channels, and to avoid, on the other hand, an effusion of this viscous medium at the ends of the channels, these can include an enlargement flare which prevents the invasion of the non-viscous medium conductive through the electrically conductive viscous medium. To simplify the use of this viscous conductive medium, the conductive strands 8 of the component 2 can be simply, in part, coated with this viscous medium before being placed in the channels 13 to 16.
Dans une variante, en particulier une variante à "co-laminage", la fermeture de la cavité 3 peut être obtenue par la mise en place d'un couvercle 19 au-dessus de la plaque de base 1 de la carte. Ce couvercle peut comporter les métallisations 20 å 23 correspondantes. Dans ce cas les métallisations 9 à 12 sont inexistantes. Les métallisations 20 à 23 sont de préférence électriquement reliées à des picots tels que le picot 24, vu en arraché, et qui a la particularité de déborder légèrement par en-dessous du couvercle 19 de manière à pouvoir plonger, au moment de la mise en place du couvercle, dans un canal correspondant. Par exemple le picot 24 est destiné à plonger dans le milieu visqueux 17 contenu dans le canal 14. De cette manière la liaison électrique peut aussi être assurée. In a variant, in particular a "co-lamination" variant, the cavity 3 can be closed by placing a cover 19 above the base plate 1 of the card. This cover may include the corresponding metallizations 20 to 23. In this case metallizations 9 to 12 are nonexistent. The metallizations 20 to 23 are preferably electrically connected to pins such as the pin 24, seen in torn away, and which has the particularity of slightly overflowing from below the cover 19 so as to be able to plunge, at the time of setting place the cover, in a corresponding channel. For example, the pin 24 is intended to immerse in the viscous medium 17 contained in the channel 14. In this way the electrical connection can also be ensured.
Les protections mécaniques ainsi conférées au composant électronique vont de pair avec une protection contre les effets des échauffements et des décharges électrostatiques. L'échauffement du circuit électronique peut être plus efficacement combattu avec le milieu visqueux de maintien du fait que ce milieu visqueux assure maintenant un contact thermique intime entre toutes les parties du composant et la carte 1. Celle-ci peut donc servir de radiateur plus efficace à ce composant. En outre les décharges électrostatiques peuvent moins facilement atteindre ce composant du fait que la présence du milieu visqueux a pour résultat d'envelopper ce composant et donc de lui enlever tout caractère anguleux. Les effets de pointe qui favorisent particulièrement les phénomènes de décharges électro- statiques sont alors réduits de manière sensible.Enfin la mise en place du composant avec un milieu visqueux, jouant en quelque sorte le rôle de colle de maintien, permet une mise en place facile des composants 2 dans les cavités 3. En outre la tolérance conférée par les degrés de liberté autorisés, et le mouvement possible des connexions dans les canaux de la carte, rendent la précision de cette mise en place non critique. On note que le remplacement est aussi facilité. The mechanical protections thus conferred on the electronic component go hand in hand with protection against the effects of overheating and electrostatic discharges. The heating of the electronic circuit can be more effectively combated with the viscous medium of maintenance of the fact that this viscous medium now ensures an intimate thermal contact between all the parts of the component and the card 1. This one can thus be used as more effective radiator to this component. In addition, electrostatic discharges can less easily reach this component because the presence of the viscous medium results in enveloping this component and therefore removing any angular character from it. The peak effects which particularly favor the phenomena of electrostatic discharges are then significantly reduced. Finally, the positioning of the component with a viscous medium, playing in a way the role of holding glue, allows easy positioning. of the components 2 in the cavities 3. In addition the tolerance conferred by the authorized degrees of freedom, and the possible movement of the connections in the channels of the card, make the precision of this positioning not critical. It is noted that the replacement is also facilitated.
Les milieux visqueux peuvent être gélifiables, solidifiables, ou même polymérisables, soit tous les deux, soit un seul des deux. D'une manière générale, le ou les milieux visqueux peuvent être amenés å changer de viscosité (ou de densite), par exemple å être durcis, après les opérations de fabrication de la carte. Le durcissement peut être prononcé ou non. Viscous media can be gelled, solidifiable, or even polymerizable, either both, or only one of the two. In general, the viscous medium or media may have to change viscosity (or density), for example to be hardened, after the card manufacturing operations. Curing may or may not be pronounced.
Cette solidification peut être menée par voie thermique ou par excitation acoustique en soumettant le composant et son milieu d'enveloppe à une onde ultra sonore. La solidification peut permettre par exemple d'éviter la mise en place du couvercle 19 : par un rabotage ultérieur de la surface 25 supérieure de la carte 1, les risques de court-circuit peuvent être évités. De plus, cette opération de durcissement peut être réversible et autoriser différentes étapes supplémentaires, telles que l'interchangeabilité. This solidification can be carried out thermally or by acoustic excitation by subjecting the component and its envelope medium to an ultrasonic wave. Solidification can make it possible, for example, to avoid putting the cover 19 in place: by subsequent planing of the upper surface 25 of the card 1, the risks of short circuit can be avoided. In addition, this hardening operation can be reversible and allow different additional steps, such as interchangeability.
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