Brevet FR2488446A1 — publié le 19820212

Elément support pour un module de circuits intégrés La présente invention concerne un élément support pour un module de circuits intégrés destiné à être in- corporé dans des cartes d'identification ou autres sup- ports de données du même genre. La demande de Brevet de la République Fédérale Allemande P 29 20 012, déposée au nom de la demanderesse, décrit une carte d'identification avec un circuit inté- gré encastré. Pour la réalisation des cartes, un pro- duit dit intermédiaire (élément support) est utilisé pour recevoir le module de circuits intégrés avec tous les éléments de contact et il peut être produit sous la forme d'une unité autonome, indépendamment de la fabri- cation des cartes. L'élément support qui peut être réalisé sous la forme d'une boite circulaire, est ainsi produit en uti- lisant plusieurs films dans une opération de stratifi- cation à froid (technique de collage). Les cartes d'identification à circuits intégrés et autres supports de données équipés avec les circuits électroniques similaires offrent des avantages impor- tants par rapport aux cartes actuelles destinées à des machines, en raison de leur plus grande capacité de mé- moire et de leur possibilité de participer de façon ac- tive à des opérations de communication. Cet avantage supplémentaire par rapport aux cartes d'identification habituelles augmente considérablement le nombre des pos- sibilités d'application de ces cartes et leur ouvre quelques domaines d'application entièrement nouveaux. Pour l'utilisation des systèmes de cartes d'iden- tification de ce genre, il est nécessaire de fabriquer les cartes d'identification à circuits intégrés en très grande série. Il est donc très important pour la fabri- cation des éléments supports de pouvoir appliquer un procédé économique pour de grandes séries d'articles, et de tenir compte du fait que la plaquette semi-con- ductrice et ses conducteurs de connexion sont exposés à de fortes contraintes pendant la fabrication des car- tes d'identification et leur manipulation. Il faut également tenir compte que dans le cas des cartes d'identification du type mentionné ci- dessus, des conditions très différentes sont imposées dans des différents domaines d'application, en ce qui concerne la stabilité mécanique, la longévité, la ré.- sistance aux influences ambiantes et ainsi de suite. Etant donné la possibilité de communication active, cela concerne aussi, bien entendu, les surfaces de contact des circuits intégrés ainsi que la réalisation mécanique de la carte. Différents procédés de mise en contact (par exemple galvanique, capacitive, optique, etc.) sont apparus au cours du développement des cartes d'identification à circuits intégrés. Celui des procé- dés qui est choisi pour la fabrication des éléments support dépend du domaine d'application des cartes d'identification, des possibilités techniques en fabri- cation, de la sécurité d'utilisation voulue, et d'au- tres facteurs. L'invention a donc pour objet de proposer un élément support destiné à être utilisé dans des cartes d'identification ou des supports de données du même genre, qui peut être fabriqué de façon économique en grande série, qui offre une bonne protection de la pastille semi-conductrice encastrée et de ses conduc- teurs de connexion, et qui peut être adapté en fabri- cation à différentes exigences, telles que la longévité des cartes et le type de mise en contact, sans aucune phase complexe d'adaptation. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'une pastille semi-conductrice, connec- tée sur un film, si cela est nécessaire avec des cou- ches supplémentaires, est mouléeavec une matière mou- lable sous forme d'une unité compacte d'une épaisseur prédéterminée. De nombreux procédés deconnexion des pastilles semi-conductrices sont déjà connus, consistant par exem- ple à prévoir de minces surfaces de contact sur le cris- tal de silicium, avec des connexions appropriées pour un usage ultérieur. Par exemple, les surfaces de contact du cris- tal sont connectéesau moyen d'une machine automatique de soudage avec les surfaces de connexion d'un cadre de connexion, avec de minces fils d'or, le cadre de con- nexion servant également de support de la pastille semi- conductrice. D'autres procédés consistent à utiliser une matière souple comme support des plaquettes (voir la demande de Brevet de la République Fédérale Alleman- de DE-AS 24 14 297). La matière non conductrice (par exemple sous la forme d'un film super-8) reçoit à inter- valles égaux des fenêtres dans lesquelles pénètrent - les extrémités se supportant elles-mêmes d'un cadre de connexion gravé dans une matière conductrice. Toutes les surfaces de contact de la pastille sont connectées en synchronisme avec le cadre de connexion, ce qui aug- mente considérablement le rendement économique du pro- cédé de connexion, comparativement aux anciens procédés. Les pastilles semi-conductrices peuvent aussi être montées d'une façon similaire sur un film ne com- portant aucune fenêtre. L'invention met en oeuvre ces procédés éprou- vés et rationnels de fabrication, pour réaliser un produit intermédiaire qui convient particulièrement à la fabrication d'éléments support en grande série, per- mettant sans grandes difficultés d'obtenir toutes sortes d'élémentssupport, et en tenant compte des exigences pré- citées. Grâce à l'utilisation d'une technique de moulage, des éléments support possédant toutes sortes de caractéristiques (longévité, mise en contact) peu- vent être réalisés sans opération coûteuse d'adapta- tion. En outre, dans les éléments support fabriqués par cette technique demoulage, les pastilles semi-conduc- trices et les conducteurs de connexion sont protégés de façon excellente contre les contraintes mécaniques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: Les Figures la, lb sont respectivement une vue de dessus et une coupe d'une pastille semi-conduc- trice connectée sur un film, la Figure 2 représente un élément support fabriqué par moulage, et qui convient pour des connexions sans contact, la Figure 3 représente un élément support fabriqué par moulage, et qui convient pour des conne- xions avec contact, la Figure 4 représente une pastille semi- conductrice fixée sur une pellicule par des trous métal- lisés, Les Figures 5a et 5b sont respectivement une coupe et une vue de dessus d'un élément support fabriqué par moulage, en utilisant une pellicule avec des trous métallisés, la Figure 6 représente un élément support fabriqué par moulage, en utilisant une pellicule avec des trous métallisés et des couches supplémentaires, les Figures 7a, 7b représentent respective- -ment une vue de dessus et une coupe d'une pastille semi- conductrice, connectée sur une pellicule en utilisant une technique de moulage, et la Figure 8 représente la disposition de la Figure 7 après l'opération de moulage. Les Figures la et lb sont donc respectivement une vue de dessus etune coupe d'une pastille semi-con- ductrice encastrée dans une fenêtre d'un film, La pastille semiconductrice 1, disposée dans une fenêetre 2 poinçonnée dans le fil.m 3, est conr - nectée au moyen d'une machine automatique appropriée, avec les extrémités d'un cadre de connexion 4 gravé au cours d'une opération précédente. L'entraînement du film 3 pendant les différentes opérations de fabrication peut se faire avec une grande précision, en se servant des trous 5 perforés dans le film. La Figure 2 représente un élément support qui peut être réalisé de manière très simple en utilisant le produit intermédiaire représenté sur les Figures la et lb. Le film 3 sur lequel sont connectées les pas- tilles semi-conductrices 1 est amené à un poste de mou- lage 6. Les deux moitiés 6a et 6b du moule sont dispo- sées de manière à pouvoir se déplacer perpendiculairement au plan du film. Le poste de moulage reçoit une matière de moulage appropriée, par un canal d'alimentation 9. Le canal d'évacuation 8 évite la formation de poches. d'air dans le poste de moulage, pendant l'opération de moulage. Des dispositifs de moulage de ce genre sont bien connus de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire en détail. La solidité des éléments support terminés peut varier dans de larges limites en fonction du choix de la matière de moulage. L'élément support réalisé selon la Figure 2, qui peut être découpé du film support après l'opération de moulage sous forme d'une unité compacte 11, convient par exemple pour une connexion sans contact (capacitive, optique). La Figure 3 représente un élément support qui convient pour une connexion par contact, ou galva- nique. Pour la fabrication de cet élément support, les surfaces decontact 4a reçoivent d'abord un revête- ment, avant l'opération de moulage, de sorte que des bossages 7 sont formés sur ces surfaces, Le revêtement peut consister en une matière conductrice, par exemple appliquée galvaniquement sur les surfaces de contact. Ce revêtement peut aussi consister en une matière élastique, non conductrice (par exemple une silicone) qui est par exemple appliquée au moyen d'un racloir sur les surfaces de contact en utilisant un masque ap- proprié. L'ensemble ainsi réalisé avec les bossages 7 est enfin dirigé vers un poste de moulage approprié, et après l'opération de moulage, il est découpé du film support sous la forme d'une unité compacte 11. Les bos- sages 7 peuvent être réalisés de manière à faire légère- ment saillie hors du bloc moulé 11. Aveccet élément support, après qu'il a été encastré dans la carte d'identification, les surfaces de contact se trouvent donc dans le même plan que la pellicule qui recouvre cette carte. Si une matière conductrice est utilisée pour former des bossages, l'élément support convient pour une connexion galvanique, par contact. Si les bossages sont faits d'une matière non conductrice, il est possible d'utiliser par exemple pour les connexions, des aiguilles qui sont dirigées à travers la matière non conductrice, (par exemple une silicone) sur les surfaces de contact réelles 4a. Cette dernière disposition offre l'avantage que les surfaces de contact de l'élément support sont bien protégées contre les influences ambiantes. Les modes de réalisation mentionnés ci- dessus utilisent comme produit intermédiaire une dispo- sition dans laquelle les plaquettes semi-conductrices sont connectées de manière à se porter elles-mêmes dans des fenêtres découpées dans un film, avec les conduc- teurs de connexion appropriés. Un inconvénient de ce type de disposition peut se présenter dans certains cas d'application lorsqu'un intervalle aussi petit que pos- sible est nécessaire entre les surfaces de contact. Dans les dispositions ci-dessus, l'écartement minimal entre les surfaces de contact est déterminé par les dimensions de la fenêtre poinçonnée et par conséquent, par les dimensions de la pastille semi-conductrice. Pour obtenir une distance aussi petite que pos- sible entre les surfaces de contact, il est également possible d'utiliser comme produit intermédiaire la dis- position représentée sur la Fig. 4. Les surfaces de contact 13 disposées sur les deux faces du film 12 sont interconnectées par des trous métallisés. La pastille semi-conductrice 1 est fixée sur le film préparé de cette manière, selon les techniques connues. Les Figures 5a et 5b sont respectivement une coupe et une vue de dessus d'un élément support 15 réa- lisé en utilisant le produit intermédiaire mentionné ci- dessus. L'opération de moulage peut être effectuée d'une manière semblable à celle décrite en regard de la Fig. 2. Comme le montre la Figure 5b, l'utilisation de ce dernier produit intermédiaire permet une disposition très voisine des surfaces de contact 16. La Figure 6 représente un élément support dans lequel un film avec des tro.usmétallisés est également utilisé comme un produit intermédiaire- Cette disposi- tion se caractérise par une rigidité extrêmement élevée. L'élément support comporte dans ce cas, un film 12 à trous métallisés, unfilm d'écartement 17 et un film 18 de recouvrement arrière. Le film de recouvrement ar- rière comporte des ouvertures 19 qui permettent l'entrée et la sortie de la matière de-moulage au poste de moulage. Le film d'écartement 17 comporte des ouvertures 20 à des intervalles réguliers pour recevoir les pastillessemi- conductrices.Au poste de moulage, les ouvertures 20 sont remplies avec une matière de moulage appropriée. Pendant l'opération de moulage, une partie de la masse de moulage pénètre entre les différents films de sorte que ces der- nierS sont particulièrement bien reliés entre eux. Entre les pastilles semi-conductrices, les différents films 12, 17, 18 sont assemblés entre eux dans l'exemple présent au moyen d'un adhésif 25 approprié. De cette manière, la pénétLration de la masse de moulage dans les intervalles intermédiaires est facilitée et simultanément limitée. Bien entendu, la limitation de la masse de moulage peut également se faire en serrant l'ensemble des films par les deux côtés du poste de moulage. La rigidité de l'ensemble peut encore être amé- liorée en utilisant des films en une résine d'époxyde renforcée par des fibres de verre (GEP), la résine choi- sie pour la fabrication des films étant la même que celle de la masse de moulage. Dans ce cas, la masse de moulage pénètre également entre les différents films ce qui permet de fabriquer un élément support d'une grande rigidité et d'une réalisation compacte. Les Figures 7a et 7b représentent un autre mode de réalisation d'un produit intermédiaire qui peut être utilisé pour fabriquer des éléments support. La pastil- le semi-conductrice 30 représentée est connectée par une technique de soudage. A cet effet, le film support 31 est initialement poinçonné à intervalles réguliers, de manière que le logement 32 comporte des prolongements 32a en forme de doigts comme le montre la figure. En- suite le film support 31 est revêtu sur toute sa surface avec une pellicule 33 de matière conductrice. Selon les techniques de gravure connues, des régions 34 sont iso- lées de ce film, ces régions formant les surfaces de contact de l'élément support terminé. Le film support préparé de cette manière est enfin équipé avec les pastilles semi-conductrices, dans un dispositif automatique de soudage courant. A cet ef- fet, une pastille 30 est placée dans chaque logement 32 et fixée sur la pellicule conductrice 33 au moyen d'un adhésif 36 approprié. Puis, les points de connexion de la pastille 30 sont connectés avec les surfaces de con- tact 34 par de minces fils d'or 37. La Figure 8 représente l'élément support 40 fabriqué selon les figures 7a et 7b, et dans lequel le logement 32 avec ses prolongements 32a en forme de doigts est rempli par exemple avec une résine appropriée à un poste de moulage du type mentionné ci-dessus. Dans cette opération, la résine pénètre également dans les régions 39 entre les surfaces de contact 34 qui se sont formées pendant l'opération de gravure. Il n'est pas nécessaire que le remplissage des espaces vides se fasse dans l'un des postes de moulage indiqués ci-dessus, dans le cas de la dernière disposition. Si l'ensemble est fermé sur une face comme le montre la Figure 8, par exemple avec une pellicule auto- collante 38, les espaces vides peuvent être facilement remplis de résine. La pellicule auto-collante qui est enlevée avant les autres traitements de l'élément support offre simultanément une bonne protection des surfaees de contact au cas o les éléments support doivent être gardés en magasin pendant de longues périodes. REVENDICATIONS 1 - Elément support d'un module de circuits intégrés destiné à être incorporé dans des cartes d'iden- tification ou supports de données du même genre, élément caractérisé en ce qu'une pastille semi-conductrice (1, 30) connectée sur un film est moulée, Si cela est néces- saire avec des couches supplémentaires (17, 18) dans une matière de moulage pour former une unité compacte (6, 15, ) d'une épaisseur prédéterminée. 2 - Elément support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pastille semi-conductrice (1) connectée sur un film est disposée au milieu d'un bloc moulé (11). 3 - Elément support selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces de contact (4a) de l'ensemble sont prévues avec des bossages qui affleurent approximativement avec la surface du bloc moulé (11). 4 - Elément support selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les bossages (7) sont en matière conductrice. 5 - Elément support selon la.revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les bossages (7) sont en une matière isolante et élastique. 6 - Elément support selon la revendication 1, dans lequel le cristal semiconducteur (1) est fixé sur un film (12) à trous métallisés, élément caractérisé en ce que la pastille semi-conductrice (1) connectée au film est moulée en un bloc (15) sur le coté du cristal semi- conducteur. 7 - Elément support selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pastille semi-conductrice con- nectée au film est complétée par un film d'écartement (17) et un film de recouvrement arrière (18), l'espace vide formé par un logement (20) dans le film d'écarte- ment étant rempli. 8 - Elément support selon la revendication 7, caractérisé en ce que de la matière de moulage est égale- il ment présente entre les différentes couches (12, 17, 18). 9 - Elément support selon la revendication 7, caractérisé en ce que les couches (12, 17, 18) sont en résine d'époxyde renforcée par des fibres de verre. 10 - Elément support selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la résine de moulage est la même que la résine utilisée pour la fabrication des couches. ll - Elément support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pastille semi-conductrice con- nectée sur un film fait partie d'un ensemble dans le- quel la plaquette semi-conductrice (30) est fixée dans une fenêtre (32) découpée dans un film (31), sur un re- vêtementconducteur (33) lié au film, et est connectée par des fils d'or (37) à des surfaces conductrices(34) isolées du revêtement. 12 - Elément support selon la revendication 11, caractérisé en ce que seul les espaces vides (32j 32a, 39) de l'ensemble sont remplis avec de la matière de moulage.