Brevet FR2523335A1 — publié le 19830916

PROCEDE POUR SURELEVER LES PLAGES DE CONTACT ELECTRIOUE D'UNE CARTE A MEMOIRE. La présente invention est relative aux cartes à mémoire contenant un circuit intégré, et plus particulièrement à un procédé pour surélever ou augmenter l'épaisseur des plages de contact électrique de la carte permettant de connecter le circuit intégré enrobé dans la carte avec un appareil d'exploitation extérieur. Dans la demande de brevet français n0 82-00956 déposée le 22.01.1982 par la Demanderesse, il est décrit un procédé d'insertion dans une carte à mémoire d'un ensemble formé d'un circuit intégré et d'un film support portant des plages de contact métalliques reliées par un réseau de connexions aux bornes dudit circuit, cet ensemble étant noyé, à l'exception des plages de contact, dans un matériau d'enrobage élastique électriquement isolant. La carte comporte une plaque centrale prévue avec un évidement pour recevoir l'ensemble enrobé et une feuille de revêtement sur chaque face de celle-c Ces plages de contact permettent de connecter le circuit intégré à un dispositif d'exploitation lecteur de cartes. Au cours de la phase finale du procédé de fabrication de la carte, après 1 opération d'enrobage de l'ensemble du circuit intégré et de ses connexions dans un matériau polymérisable ou thermofusible, on effectue un pressage à chaud, à une température de 3'ordre de 1250C quand le matériau choisi pour la carte est le chlorure de polyvinyle (PVC), de la plaque centrale avec ses deux feuilles de revêtement pour assurer le soudage de ces feuilles avec la plaque centrale par ramollissement du PVC. Lors des opérations d'enrobage et/ou de pressage, il peut se produire que les plages de contact se trouvent recouvertes partiellement par le matériau d'enrobage ou aussi, par suite du fluage, par le PVC de la feuille de revêtement adjacente, provoquant une inaccessibilité des contacts électriques avec certaines plages de la carte. Pour éviter cet inconvénient, il est proposé dans la demande de brevet précitée d'utiliser de petits pistons rétractables assurant un recouvrement protecteur temporaire de ces plages pendant l'opération d'enrobage et/ou de pressage. La présente invention envisage une autre solution pour réaliser la protection des plages de contact de la carte contre un recouvrement par le matériau d'enrobage et/ou le matériau de la feuille de recouvrement au cours de sa fabrication. Plus précisément, l'invention est relative à un procédé pour surélever les plages de contact électriques d'une carte à mémoire, ladite carte comportant un ensemble formé d'un circuit intégré et. d'un film support noyés à l'intérieur de la carte au cours d'une opération d'enrobage, les plages de contact constituées par un dépôt de cuivre étamé sur le support étant reliées aux bornes du circuit et accessibles à travers des ouvertures ménagées dans la carte, caractérisé en ce qu'il consiste à découper des pastilles métalliques de même forme que les plages de contact et à les souder sur ces plages avant ladite opération d'enrobage au moyen d'une soudure choisie compatible avec la résistance thermique des éléments adjacents de la carte déjà montés. Autrement dit au lieu d'utiliser comme dans la demande de brevet précitée des pistons servant de noyaux amovibles placés dans les ouvertures de la feuille de revêtement pendant l'opération d'enrobage de la carte on augmente auparavant artificiellement l'épaisseur des plages de contact de façon que celles-ci jouent elles-mêmes en permanence le rôle de noyaux et empêchent que le matériau d'enrobage et/ou le fluage de la feuille de revêtement puisse entraîner un recouvrement desplages de contact ou une obstruction des orifices destinés au palpasse des plages de contact. Dans la pratique courante, les plages de contact sont réalisées initialement par dépôt d'étain sur le cuivre du circuit imprimé réalisé par photogravure sur le film en polyimide ou en polyester qui, suivant la technique dite TAB (transport automatique sur bande), est utilisé lors du conditionnement du circuit intégré pour ses manipulations. La surélévation de ces plages par soudure de pastilles métalliques de même forme peut être réalisée de plusieurs manières; Suivant une caractéristique de l'invention, on utilise comme soudure la formation- par pressage à chaud d'un melange eutectique d'étain et d'indium, ou d'étain et de bismuth, entre l'étain des plages initialement déposé et de l'indium ou du bismuth constituant ou recouvrant les pastilles métalliques.Un tel mélange eutectique a pour avantage de se former à une température relativement peu élevée et par conséquent sans risque de dommages pour le matériau du film support ou pour la pastille de circuit intégré si elle lui est déjà raccordée. Les pastilles métalliques elles-mêmes peuvent être constituées soit intégralement en indium ou en bismuth, soit en cuivre recouvert d'une légère couche d'indium ou de bismuth sur la face à souder. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on soude préalablement des pastilles métalliques sur un film continu uniquement porteur des plages et des réseaux de connexion, à l'exclusion des circuits intégrés, et on raccorde ultérieurement les circuits intégrés à leurs plages de contact respectives. Les pastilles métalliques sont avantageusement obtenues à partir d'une bande métallique en déroulement synchrone avec le film porteur des plages de contact sur lesquelles elles sont disposées après l'opératXon de découpe avant passage du film dans le poste de soudure. Les pastilles peuvent être obtenues soit pas poinçonnase d'une bande métallique intacte, soit par découpe d'une languette rattachant encore chaque pastille à une bande métallique prédécoupée suivant leur configuration d'ensemble dans une phase de découpe antérieure de la bande. L'invention sera mieux comprise en se référant & la description suivante en relation avec le dessin annexé qui représente, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de mise en oeuvre du Drocédé selon l'invention. Sur ce dessin - la figure 1 représente une vue de dessus d'une carte à circuit enrobé - la figure 2 est une coupe transversale à plus grande échelle suivant un plan 2-2 à travers l'ensemble enrobé montrant les plages de contact surélevées suivant l'invention ; - la figure 3 illustre schématiquement un mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention - la figure 4 montre le film support utilisé dans le mode de mise en oeuvre précédent - la figure 5 montre une bande métallique prédécouDée utilisable dans une variante du mode de réalisation de la figure 3. En se référant aux figures 1 et 2, on voit une carte 10 réalisée suivant le procédé décrit dans la demande de brevet précitée qui présente sur sa face supérieure une série de plages métalliques 11 situées dans le coin gauche de la carte. La carte est composée de trois feuilles de chlorure de polyvinyle (PVC), à savoir : une plaque centrale 12 revêtue sur ses deux faces de deux feuilles minces de PVC transparent, l'une supérieure 13 et une inférieure 14. Dans la plaque 12, est ménagé un évidement 15, par exemple formé de deux cavités circulaires coaxiales 15A, 15B de diamètres différents. A l intérieur de l'évidement 15, est loqé un ensemble comprenant une pastille de circuit intégré 16 montée à l'intérieur d'une fenêtre 19, sur un film support 17 en matière souple, par exemple en polyimide ou en polyester, porteur d'un réseau de connexions 18 reliant les bornes du circuit 16 aux plages de contact 11. Cet ensemble est noyé dans un matériau d'enrobage 20 à l'exception des plages 11. Ces dernières ont été rehaussées, suivant la présente invention, par un apport de métal sous forme de pastilles 22 soudées sur les plages en cuivre étamé 11 de minière à remplir presque intégralement des orifices 21 pratiqués dans la feuille de revêtement 13 et permettant d'avoir accès aux plaqes 11 de l'extérieur de la carte. Un exemple de mise en oeuvre du procédé pour surélever les plages de contact 11 consiste à souder les pastilles métalliques 22 sur les plages 11 avant l'insertion de l'ensemble 16-18 dans la carte par formation d'un mélange eutectique. Une soudure à l'étain-plomb ordinaire nécessitant une température de 200 C environ est en effet délicate, eu égard à l'adhésif qui maintient le cuivre des connexions 18 et des plages de contact 11 sur le film support 17, cet adhésif ne supportant guère une température supérieure à 1500 C. On réalise la soudure en formant par pressage à chaud un mélange eutectique d'étain et d'indium dont la température de fusion est de 1170C, ou un mélange eutectique d'étain et de bismuth dont la température de. fusion est de 1400C entre l'étain initialement déposé sur les plages Il et le métal des pastilles rapportees comme métal forment les pastilles 22, on peut prendre de l'indium ou du bismuth, ou du cuivre revêtu côté soudure d'une mince couche d'un des deux matériaux précédents. Quelle que soit la matière de la soudure et des pastilles métalliques adoptée, le processus opératoire consiste, avant exécution de 11 enrobage dans la carte, à disposer les pastilles 22 avec une mince couche de métal approprié si elles sont en cuivre, et à opérer un pressage à chaud. On est ainsi assuré que les opérations ultérieures d'enrobage et de pressage de la carte ne risquent plus d'entraîner un recouvrement des plages 11-22 puisque précisément les pastilles 22 soudées simultanément aux plages 11 à la température du pressage. s'opposent à ce recouvrement dans la zone des orifices.Ce mode opératoire utilisant la formation d'un mélange eutectique comme soudure, a l'avantage de fournir une soudure sans liquéfaction de la pastille elle-même, à l'exception du joint de soudure eutectique, et par suite de ne pas donner lieu à un débordement des plages. ce qui pourrait se produire avec un excès de soudure ordinaire. La formation de l'eutectique d'étain et d'indium est particulièrement appropriée quand l'enrobage 20 de l'ensemble du circuit intégré 16 est réalisé au moyen d'une résine polymérisable à une température inférieure à 1500C, car l'indium fond à une température de 1560C qui n'est pas atteinte lors du pressage de la carte. En outre, l'indium a des propriétés de malléabilité qui évitent que, lors du pressage, les pastilles 22 en indium jouent le rôle de poinçons risquant d'endommager le matériau du film 17 et le PVC de la plaque 12. L'eutectique d'étain et de bismuth est plutôt à utiliser Si 1 ~ enrobage 20 de l'ensemble du circuit intégré est réalisé en matériau thermofusible. En effet, l'opération d'enrobage sous pression se produisant à une température plus élevée, voisine de 1800C, la température de fusion de l'indium serait alors atteinte tandis que le bismuth ne fond, lui, qu'à 2770C. Toutefois, dans le cas d'un processus de moulage Dar injection très rapide, on peut admettre que le matériau thermofusible fondu à 1800 C arrive au droit des pastilles en fin d'injection à une température inférieure à cette valeur et suffisamment basse pour ne plus nécessiter impérativement le bismuth, et on peut donc conserver, là encore, la solution à l'indium. Dans le cas de pastilles réalisées en un métal autre que l'indium, on veillera à donner à ces pastilles une épaisseur telle que, vis-à-vis de celle de la feuille de revêtement 13, elles ne soient pas en saillie sur la carte pour éviter l'effet de poinçon mentionné précédemment. Un autre exemple de mise en oeuvre du procédé pour surélever les Plages de contact consiste à exécuter préalablement la soudure des pastilles métalliques sur le film où sont déposées les plages de contact 11 avec le réseau de connexions avant même que les circuits intégrés ne soient montés sur ce film et raccordés aux plages de contact, évitant ainsi une manipulation du film équipé des circuits intégrés. Le schéma représenté figure 3 illustre ce mode opératoire. Un premier enroulement 30 débite une bande de cuivre étamé 31 d'épaisseur voisine de 0,1 mm. La bande de cuivre 31 passe ensuite sur un rouleau 32 imprégné d'un décapant légèrement adhésif, tel que par exemple un flux de soudure, avant de parvenir au poste de découpe 33. D'autre part, on dispose sur un second enroulement 34 d'un film 35 en polyimide ou en polyester, représenté à plus grande échelle à la figure 4, sur lequel ont été déposées en succession, à espaces réguliers, une pluralité de réseaux de connexions sous forme de pistes conductrices 18 et de plages de contact 11 en cuivre étamé comme sur un film TAB habituel. mais auxquels les pastilles de circuits intégrés n'ont pas encore été raccordées à ce stade du processus Le film 35 est entraîné en déroulement (par des moyens non représentés) et dirigé sur le poste de découpe 33. Dans ce poste, un outil de découpe 36 poinçonne la bande 31 et fournit cycliquement une série de pastilles 37 en nombre égal au nombre des plages d'un circuit intégré, par exemple huit, chaque fois que le film 35 a avancé d'un nombre de pas correspondant. Les pastilles 37 sont guidées pour automatiquement se placer sur les plages de contact 11 du film 35 auxquelles elles restent collées sous l'effet de l'adhésif appliqué précédemment par le rouleau 32. Le film 35 passe ensuite dans un poste de soudure 38 où les pastilles 37 sont soudées à l'étain de leurs plages adjacentes respectives par pression d'une masse chaude 39 à 2000C environ. Le film 35 ainsi équipé de pistes conductrices et de plages de contact surélevées par les pastilles 37 est ensuite dirigé sur un autre poste de soudure pour recevoir les pastilles de circuits intégrés. Une variante du mode de mise en oeuvre précédent consiste à utiliser un ruban métallique 40, représenté figure 5, dans lequel les pastilles 41 ont été prédécoupées par un outil de découpe de forme appropriée, mais restent encore attachées au ruban 40 par une languette 42. Le ruban 40 est alors entraîné en synchronisme avec un film analogue au film 35 de la figure précédente, et les pastilles 41 sont détachées et soudées sur le film dans un même poste. Il est naturellement possible d'app iquer le procédé de soudure à l'eutectique aux processus précédents utilisant le montage en série de pastilles métalliques sur un film déjà porteur de pistes conductrices et de plages de contact. Il suffit pour cela d'utiliser pour l'élaboration des pastilles une bande de cuivre revêtue d'une mince couche d'indium ou de bismuth sur l'une de ses faces, le reste du processus opératoire restant analogue et la température à laquelle s'effectue la soudure par pressage à chaud des pastilles étant adaptée à la température de fusion de l'eutectique choisi. REVENDICATIONS 1. Procédé pour suréléver les plages de contact élec triques d'une carte à mémoire, ladite carte comportant un ensemble formé d'un circuit intégré et d'un film support noyés à l'intérieur de la carte au cours d'une opération d'enrobage, les plages de contact constituées par un dépôt de cuivre étamé sur le support étant reliées aux bornes du circuit et accessibles à travers des ouvertures ménagées dans la carte, caractérisé en ce qu'il consiste à découper des pastilles métalliques de même forme que les plages de contact et à les souder sur ces plages avant ladite opération d'enrobage au moyen d'une soudure choisie compatible avec la résistance thermique des éléments adjacents de la carte déjà montés. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste dans les opérations suivantes - faire dérouler une bande métallique, -- déposer sur une face de la bande une substance légè rement adhésive, - faire dérouler un film support porteur d'une plura lité de plages de contact et de réseaux de connexions, poinçonner la bande métallique de manière à découper lesdites pastilles et à placer leur face adhésive au contact des plages de contact correspondantes du film support, et souder lesdites pastilles sur les Plages de contact par pressage à chaud. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à : faire dérouler un film support porteur d'une plura lité de plages de contact et de réseaux de connexions. faire dérouler en synchronisme avec ce film une ban de métallique, cette bande étant prédécoupée pour présenter des pastilles à des emplacements correspondant aux emplacements des plages de contact sur le film et ces pastilles étant rattachées respectivement à la bande par une languette, amener la bande et le film de manière que les pas tilles de la bande se superposent aux plages de contact sur le film, et souder les pastilles sur leur plage de contact cor respondante en découpant simultanément la languette les rattachant à la bande. 4. Procédé suivant-l'une des revendications 1 à 3, carac térisé en ce qu'on utilise comme soudure la formation par pressage à chaud d'un mélanqe eutectique d'étain et d'indium entre l'étain des plages initialement déposé et de l'indium constituant ou recouvrant les plages métalliques. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, carac térisé en ce qu'on utilise comme soudure la formation par pressage à chaud d'un mélange eutectique entre l'étain des plages initialement déposé et du bismuth constituant ou recouvrant les pastilles métalliques. 6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soude préalablement les pastilles métalliques sur un film continu porteur des plages de contact et en ce qu'on raccorde ultérieurement les circuits intégrés aux plages ainsi surélevées. 7. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 5 ou 6, caractérisé en ce que les pastilles métalliques ont une épaisseur dimensionnée de telle façon qu'elles ne soient pas en saillie sur la carte terminée.