Un micro-ordinateur complet d'à peine un millimètre d'épaisseur

Les marketeux adorent écrire « format carte de crédit » sur n'importe quel appareil dont la longueur et la largeur correspondent approximativement au plastique de votre portefeuille. Pendant ce temps, l'épaisseur de l'appareil peut facilement atteindre un centimètre. La vraie norme ISO 7816 exige seulement 0,76 mm d'épaisseur. Essayez de caser un microcontrôleur, une batterie, un écran et des interfaces sans fil dans cet espace sans transformer la carte en verre fragile.

Le développeur connu sous le pseudo krauseler a créé le projet muxcard. C'est un micro-ordinateur fonctionnel basé sur l'ESP32-C3 avec un écran E-Paper et NFC qui tient dans environ 1 mm d'épaisseur. Toute la construction peut facilement s'insérer dans un emplacement carte standard.

Ce qu'il y a à l'intérieur de la carte

Comme base, l'auteur a pris un boîtier de carte NFC standard, en découpant des emplacements de montage pour les composants dans le plastique.

Le prototype contient quatre composants clés :

1. Microcontrôleur ESP32-C3. La puce avec support Wi-Fi et Bluetooth LE a une hauteur nominale de 0,85 mm. En mode veille avec minuterie RTC active, elle consomme environ 8 μA. L'auteur a également testé le nRF52832 dans un boîtier BGA de 0,4 mm d'épaisseur, qui consomme encore moins d'énergie, mais l'ESP32 est plus facile à programmer via Arduino et ESP-IDF.
2. Écran E-Paper de 1,54 pouces. La matrice avec une résolution de 200×200 pixels prend en charge l'actualisation partielle de l'image. Une version flexible de l'écran est utilisée, qui tolère de légères déformations dans un portefeuille et ne se fissurera pas sous une légère pression.
3. Module NFC basé sur le RC522. Contrairement aux étiquettes passives, la puce peut à la fois lire et émuler des cartes des normes ISO/CEI 14443 Type A et MIFARE.
4. Accéléromètre LIS2DW12. La hauteur du boîtier est de 0,7 mm. Le capteur de mouvement fonctionne en continu et réveille le microcontrôleur du sommeil lors d'un secousse ou d'une rotation.

L'appareil est alimenté par une batterie LiPo ultra-fine de 30 mAh mesurant 23×23×1 mm. La charge se fait via des contacts magnétiques plats à l'arrière, bien que l'auteur essaie également de caser un port USB-C encastré.

Lithographie sur imprimante 3D et cartes flexibles maison

Lorsqu'on commande des circuits imprimés flexibles (Flex PCB) en usine, il faut attendre des semaines, payer pour l'expédition et espérer qu'il n'y a pas de petites erreurs dans la disposition. Le créateur de Muxcard a choisi la voie difficile du DIY et a fabriqué la carte lui-même.

La base était du ruban Kapton avec du cuivre collé et une couche de photorésist sec. Les pistes ont été exposées à l'aide d'une imprimante 3D SLA standard avec l'utilitaire UVTools. Après gravure, les pistes sont sorties avec une clarté proche des cartes manufacturées en usine. Le pochoir de pâte à souder a été assemblé à partir de plusieurs couches de film photorésist exposé.

Le câble flexible de l'écran E-Paper s'est avéré être un casse-tête séparé. Les connecteurs standard ne rentrent physiquement pas ici—ils dépassent immédiatement la limite d'épaisseur. La solution a été de souder à la main des pistes fines avec un pas de 0,5 mm en utilisant des fils individuels directement sur la carte.

Mécanique et lutte contre la flexion

Une carte dans la poche arrière d'un jean fléchira inévitablement. Un matériau PCB classique ou un montage de composants rigide fera casser les soudures après quelques fois assis.

L'auteur a utilisé la méthode des îles. Les grandes puces en silicium sont placées sur des zones rigides, et les contraintes mécaniques les contournent via des lignes de pistes flexibles spécialement calculées sur la carte. Les composants ont un petit jeu entre les couches protectrices extérieures de la carte, de sorte que la charge mécanique n'est pas transférée directement aux fragiles connexions de la puce.

La situation de la batterie est plus compliquée. La batterie de 1 mm d'épaisseur touche actuellement les parois extérieures de la carte. Pour la protéger des perforations et de la pression ponctuelle, les révisions futures prévoient de passer à des cellules de 0,5 mm avec des plaques minces en acier inoxydable des deux côtés.

À quoi cela peut-il servir

Le format impose des cas d'utilisation intéressants là où les gadgets volumineux ne rentrent pas :

• Portefeuille minimaliste pour les codes et billets. Les cartes d'embarquement, les cartes de réduction ou les billets de transport peuvent être affichés sur l'écran E-Paper. L'image ne disparaît pas quand l'alimentation est coupée, et vous n'avez pas besoin de sortir votre téléphone.
• Générateur 2FA hors ligne et coffre-fort de mots de passe. L'appareil est isolé du réseau, génère des codes TOTP par minuterie et les affiche à l'écran d'une pression sur un bouton capacitif.
• Outil de sécurité de poche. Comme un Flipper Zero, mais dans un format qui n'attire pas l'attention des systèmes de sécurité.
• Carte de visite interactive. Affiche les contacts actuels, modifie les codes QR des liens et transfère le profil via NFC au tapotement du smartphone.

Faut-il suivre le projet

Muxcard en est au stade de prototype fonctionnel V0.1. Les schémas et le travail de disposition de base ont déjà été publiés sur le dépôt. L'auteur recueille les retours de la communauté, teste la durabilité et prépare un prototype en usine.

Si vous travaillez sur l'électronique portable, les microcontrôleurs ESP32, ou voulez simplement de l'inspiration pour l'agencement dense des PCB, ajoutez le dépôt aux favoris. Étudier comment quelqu'un a essayé de caser un système complet dans l'épaisseur d'une carte bancaire élargit vraiment vos horizons en conception de circuits.