Brevet FR2512990A1 — publié le 19830318

1- "PROCEDE POUR FABRIQUER UNE CARTE DE PAIEMENT ELECTRONIQUE, ET CARTE REALISEE SELON CE PROCEDE" L'invention concerne un procédé pour fabriquer une carte de paiement électronique dans laquelle est inclus un élément plat muni de métallisations constituant, au moins sur une première face des conducteurs de liaison électrique et également muni d'une cavité dans le fond de laquelle est placée une pastille de circuit intégré semiconducteur. Elle concerne également une carte de paiement électro- nique dans laquelle est enfermé un élément plat muni de métallisations qui constituent,-au moins sur une première face, des conducteurs de liaison électrique, et d'une cavi- té ouverte sur une deuxième face opposée à la première, dans laquelle est fixée une pastille de circuit intégré semiconducteur. On utilise dans certains systèmes de paiement automa- tique, répondant à l'informatisation croissante des banques, des cartes individuelles dans lesquelles sont mémorisées différentes données, telles que des numéros d'identifica- tion, des dates, des montants de liquidités, etc Les fonc- tions électroniques nécessaires sont remplies par un ou plusieurs circuits semiconducteurs intégrés contenus dans la carte De tels circuits sont avantageusement réalisés en technologie dite MOS (en Anglais: Metal-Oxyde-Semicon- ductor) utilisant des transistors à porte isolée L'emploi de ces circuits intégrés particuliers entraîne la nécessité de raccorder électriquement leur face arrière pour fixer le potentiel du substrat En effet, une sortie reliée au substrat est difficile à réaliser sur la face avant Le raccordement à la face arrière pose des problèmes concer- nant la structure du support de circuit intégré, celui-ci devant, à cause de l'épaisseur maximale disponible,être * -2- utilisé sous forme de pastille nue De plus, toujours à cause de cette épaisseur maximale faible, l'enrobage de protection de la pastille pose des problèmes car il doit être très plat et cependant suffisamment étalé pour enrober les connexions entre la pastille et le susdit élément plat. Dans l'art antérieur, on a résolu ces problèmes au moyen de circuits imprimés à plus de deux couches de métal- lisation, ou bien en rapportant une plaque métallique perfo- rée sous un circuit double face Les circuits de plus de deux couches sont extrêmement coûteux et une plaque rappor- tée gêne par son épaisseur la prise de contact sur le cir- cuit imprimé au travers des trous de cette plaque, et elle nécessite aussi des opérations supplémentaires La protec- tion est réalisée au moyen de capots rappor- tés emboutis selon un profil précis, ou bien au moyen de cadres emboutis ou découpés, également rapportés et qui main- tiennent latéralement une résine d'enrobage, ainsi que nous l'enseigne par exemple le brevet FR 2 177 106 Ces procédés sont coûteux puisqu'ils nécessitent l'adjonctiorn de pièces mécaniques supplémentaires rapportées. Le procédé et le dispositif selon l'invention ont pour but de résoudre le problème en n'employant qu'une seule couche support de conducteurs électriques, notamment un clas- sique circuit imprimé. L'invention repose sur l'idée qu'il n'est pas indispen- sable d'avoir une couche métallique sous la pastille de semi- conducteur, mais qu'une colle semiconductrice assurant le contact seulement avec les parois latérales d'un trou métal- lisé, est suffisante Elle repose également sur l'idée d'uti- liser, pour réaliser le cadre qui empêche l'étalement de la matière d'enrobage, un film sec photogravé, film destiné en principe à masquer les surfaces et non à créer une paroi latérale, mais qui existe cependant dans des épaisseurs suf- sifantes pour cet usage. Ainsi, un procédé de réalisation d'une carte est, selon l'invention, notamment remarquable en ce qu'on réalise -3- d'abord dans l'élément plat un trou métallisé relié à une des métallisations de la première face, et en ce qu'on creuse, -à partir d'une deuxième face opposée à la première, la cavité disposée de façon telle que le trou métallisé soit compris dans son périmètre, et en ce qu'enfin on fixe la pastille au fond de la cavité au moyen d'une colle conduc- trice de l'électricité déposée de façon à pénétrer aussi dans le trou métallisé. Une carte de paiement selon l'invention est remarquable en ce qu'une couche de colle conductrice située entre la face arrière de la pastille et le fond plat de la cavité, déborde dans un trou débouchant dans le fond de la cavité, et est en contact avec une paroi latérale du trou, paroi qui est métallisée et connectée électriquement à une des sus- dites métallisations. L'avantage est que l'on obtient un potentiel suffisam- ment défini pour le substrat du circuit intégré, en ne com- pliquant presque pas la réalisation du support plat. Le procédé est également remarquable en ce qu'on enrobe la pastille en coulant une matière isolante et en ce qu'on utilise, pour limiter l'étalement de la matière d'enrobage, lors de son coulageun cadre plat réalisé préalablement en appliquant un film sec photosensible et en gravant ce der- nier en forme de cadre. La carte de paiement se-on l'invention est également remarquable en ce que la matière d'enrobage est entourée, à la surface de l'élément plat, par un cadre constitué d'un film sec. L'avantage est que l'on utilise un procédé qui emploie, bien qu'à des fins différentes, un processus classique de la réalisation d'un circnit imprimé, ce qui simplifie la fabrication. La figure l représente une coupe dans des dispositifs de l'art antérieur. La figure 2 représente en coupe les phases successives de réalisation de l'élément plat d'une carte selon l'inven- tion. 12990 -4- La figure 3 représente une coupe dans une carte de paie- ment selon l'invention, au droit de l'élément plat. La figure 1 illustre les difficultés rencontrées dans l'art antérieur On ne peut imaginer que, dans la figure 1 B, la couche 17 soit une couche métallisée d'un circuit imprimé standard 3: en effet, pour creuser la cavité 5 en affleu- rant la couche 17 au fond de la cavité, sans arracher celle- ci, on aurait de grosses difficultés La couche 17 est donc une feuille métallique rapportée destinée è faire contact électrique avec la face arrière de la pastille de semicon- ducteur 6 Ceci entraîne une opération supplémentaire, et de plus, cette couche risque de gêner, par son épaisseur, la prise de contacts sur la face inférieure du circuit im- primé. Une autre solution est représentée sur la figure 1 A Il s'agit d'un circuit imprimé multicouche, dont la couche d'i- solant du dessus est percée d'un orifice, l'ensemble consti- tuant une cavité avec pour fond la couche inférieure 14. Il faut prendre un contact avec la couche conduc- trice 15, au niveau d'un trou métallisé: c'est une tech- nique classique en multicouches, mais un tel circuit multi- couche est extrêmement coûteux. Le procédé selon l'invention, et la carte réalisée selon ce procédé, sont illustrés par la figure 2, et sont simples et bon marché. Pour fabriquer une carte de paiement électronique dans laquelle on inclut un élément plat 3, par exemple un mor- ceau de circuit imprimé, munide métallisations 4, qui cons- tituent, au moins sur une première face, des conducteurs de liaison électrique, et muni d'une cavité 5 dans le fond de laquelle est placé un circuit semiconducteur intégré sous forme d'une pastille 6, au dos de laquelle un contact élec- trique doit être pris, on réalise d'abord (figure 2 A) dans l'élément plat un trou métallisé 1 relié à une des métallisa- tions 4 de la première face, ensuite (figure 2 B) on creuse, à partir d'une deuxième face 16 opposée à la première, -5- la cavité 5 disposée de façon telle que le trou métallisé 1 soit compris dans son périmètre, et (figure 2 C) on fixe la pastille 6 au fond de la cavité 5 au moyen d'une colle 7 conductrice de l'électricité déposée de façon à pénétrer aussi dans le trou métallisé On obtient ainsi un élément plat 3 muni de métallisations 4 qui constituent, au moins sur une première face, des conducteurs de liaison électrique et muni d'une cavité 5 ouverte sur une deuxième face 16 opposée à la première, dans laquelle est fixée au moyen d'une colle 7 conductrice de l'électricité, une pastille 6 de circuit intégré semiconducteur, dont la couche de colle conductrice 7, située entre la face arrière de la pastille 6 et le fond plat de la cavité 5 déborde dans un trou 1 débou- chant dans le fond de la cavité, et est en contact avec une p aroi latérale du trou, paroi qui est métallisée et connec- tée électriquement à une des susdites métallisations 4. On procède ensuite au câblage des fils 8 reliant la pas- tille 6 à des métallisations 9 situées sur ladite deuxième face et reliées, par exemple par des trous métallisés, à d'autres métallisations sur la première face, aboutissant enfin, sur cette première face, à des plots de sortie de la carte. Le contact pris sur la face arrière de la pastille peut éventuellementêtre relié à une plage de connexion sur sa face avant, par une métallisation 4, un trou métallisé 2, une autre métallisation (non représentée> sur la deuxième face de l'élément plat, et un fil. On procède ensuite à l'enrobage de la pastille en coulant par exemple une résine 14 pour circuits intégrés, qui doit enrober les fils 8, et donc avoir un niveau supérieur qui dépasse celui de la deuxième face 1 G de l'élément plat On risque donc que cette résine s'étale trop loin, en décou- vrant les fils 8 et en allant là o on ne le désire pas. Pour éviter cela, on utilise pour limiter l'étalement de la 3 S résine d'enrobage lors de-son coulage, un cadre plat réalisé -6- préalablement en appliquant un film sec photosensible et en gravant ce dernier en forme de cadre. Ce cadre ne sert que lors de cette opération, mais il a été réalisé préalablement, par exemple avant de creuser la cavité, c'est-à-dire comme dernière opération de réalisation du circuit imprimé double face de la figure 3 A Ce cadre apparaitdonc sur la figure 3 B. L'élément plat ainsi réalisé comporte donc une partie 14 constituée de résine coulée qui est entourée, à la surface supérieure de l'élément plat (dite plus haut "deuxième face") par un cadre constitué d'un film sec. Par les mots "appliquant un film sec" on entend qu'au lieu de déposer une laque fluide qui, en séchant, forme un film, on vient reporter et coller une couche d'un film constitué à l'avance Ce film est photosensible ce qui permet d'en enlever ultérieurement certaines parties. Un tel film est vendu dans le commerce, par exemple sous la référence "RISTON" chez le fabricant Du Pont, pour la gravure des métallisations d'un circuit imprimé. On colle ce film, qui existe en des épaisseurs notables, sur le circuit, on l'insole selon le dessin désiré, on le développe dans un solvant, indiqué par le fournisseur, et qui dissout les parties non désirées Il est donc possible d'u- tiliser une première fois ce type de film pour constituer des épargnes pour la gravure des métallisations 4, ce qui est l'utilisation prévue normalement par son fabricant, puis de dissoudre ce qui en reste, d'appliquer à nouveau un tel film sec, de l'épaisseur désirée, sur le circuit imprimé, terminé en tant que tel, de l'insoler suivant le dessin du cadre 10 et de le développer Contrairement à l'utilisation habituelle, cet élément de film sec 10 sera conservé dans le produit terminé. Avantageusement, on dispose le cadre 10 de telle façon qu'il recouvre les trous 2 les plus proches de la cavité 5. -7- On est obligé de réaliser des trous proches de la cavité parce que l'ensemble de l'élément plat doit être de dimen- sions très réduiteset la résine d'enrobage risquerait de couler dans ces trous, ce qu'évite cette disposition du cadre. La figure 3 représente la partie d'une carte terminée, dans laquelle est inclus l'élément plat 3 Cette carte est constituée de feuilles de PVC (en Anglais:polyvinyl chloride) superposées et pressées à chaud Certaines feuilles sont percées, selon différents dessins adaptés aux cotes de l'é- lément plat 3, afin d'inclure ce dernieret de permettre des contacts électriques Ici on a par exemple huit couches 11 d'épaisseurs respectives à partir du haut: 100, 100, , 100, 200, 200, 100, 60 micromètres L'épaisseur totale de 960 micromètres est ramenée à 760 par pressage à chaud. L'élément 3 comporte une partie 12 dont l'épaisseur est ré- duite et qui comporte des trous 13, afin que les deux feuil- les qui l'enserrent puissent fluer dans les trous 13 et assu- rer ainsi l'ancrage de l'élément plat Cette réduction d'é- paisseur est réalisée mécaniquement lors de l'opération de creusement de la cavité 5. Les contacts permettant la connexion vers l'extérieur de la carte sont pris sur la face inférieure ("première face") de l'élément 3, car sur l'autre face, l'épaisseur du cadre 10 (ici 0,1 mm) obligerait ces contacts à être situés au fond d'un trou assez profond, ce qui pourrait entraîner des difficultés pour prendre le contact. Schématiquement, les opérations successives de fabri- cation de la carte sont donc les suivantes: -Fabrication d'un circuit imprimé double face à trous métallisés, comprenant une quantité d'éléments 3, selon une méthode classique. -Pose et photogravure des cadres 10 en film sec, en mul- tiple. -Creusement des cavités 5 et diminution d'épaisseur des parties 12 sur une machine automatique, en multiple. 12990 -8- A ce niveau on peut, selon son équipement, continuer en multiple ou découper les éléments 3 individuels: -Collage des pastilles 6, polymérisation de la colle. -Câblage des fils 8; -Coulage de la matière d'enrobage 14, polymérisation. -Rabotage éventuel du ménisque convexe susceptible d'être formé par la matière d'enrobage. -Test électrique. -Inclusion dans les feuilles de PVC. 12990 -9- -REVENDICATIONS - 1. Procédé pour fabriquer une carte de paiement élec- tronique dans laquelle on inclut un élément plat ( 3) muni de métallisations ( 4) qui constituent, au moins sur une pre- mière face, des conducteurs de liaison électrique, et éga- lement muni d'une cavité ( 5) dans le fond de laquelle est placé un circuit semiconducteur intégré sous forme d'une pastille ( 6) au dos de laquelle un contact électrique doit être pris, caractérisé en ce qu'on réalise d'abord dans l'élément plat un trou métallisé ( 1) relié à une des mé- tallisations de la première face, en ce qu'ensuite on creuse, à partir d'une deuxième face opposée à la première, la cavité ( 5) disposée de façon telle que le trou métallisé ( 1) soit compris dans son périmètre, et en ce qu'enfin on fixe la pastille au fond de la cavité au moyen d'une colle ( 7) conductrice de l'électricité déposée de façon à péné- trer aussi dans le trou métallisé ( 1). 2. Carte de paiement électronique dans laquelle est enfermé un élément plat ( 3) muni de métallisations ( 4) qui constituent, au moins sur une première face, des conduc- teurs de liaison électrique, et muni d'une cavité ( 5) ou- verte sur une deuxième face opposée à la première, dans laquelle est fixée au moyen d'une colle conductrice de l'électricité, une pastille ( 6) de circuit intégré semi- conducteur, caractérisée en ce que la couche ( 7) de colle conductrice, située entre la face arrière de la pastille et le fond plat de la cavité, déborde dans un trou ( 1) dé- bouchant dans le fond de la cavité, et est en contact avec une paroi latérale du trou, paroi qui est métallisée et connectée électriquement à une des susdites métallisations ( 4).