Brevet FR2555780A1 — publié le 19850531

PROCEDE DE FABRICATION DE CARTES A MEMOIRE ET CARTES OBTENUES SUIVANT CE PROCEDE. La présente invention est relative aux cartes portatives å mémoire, du type contenant un circuit intégré, et notamment à la fabrication de telles cartes suivant un procédé économique. L'invention est plus précisément applicable aux cartes à prépaiement, c1est-a-dire a des cartes auxquelles est attribuée initialement une certaine valeur fiduciaire, l'achat d'une carte contre le paiement de cette valeur permettant d'obtenir certaines prestations de service par annulations successives ou changements d'état d'éléments de mémoire affectés d'une valeur unitaire jusqu'à dpuisement de la valeur totale de la carte. Il a déja été proposé pour l'obtention de prestations, d'utiliser une carte a mémoire de type électronique dont la mémoire est constituée d'éléments qui, au fur et à mesure de lsutilisation de la carte, sont successivement basculés d'un état initial a un second état de façon irréversible1 la carte devenant inutilisable quand tous les éléments de sa mémoire sont passés dans le second état. La carte n'étant pas rechargeable, autrement dit les éléments de sa mémoire ne pouvant être ramenés a leur état initial, elle doit être rejetée. Il importe alors que son prix de revient soit le plus faible possible pour limiter au maximum la valeur de la matière consommable. On connaît déjà des procédés de fabrication de cartes à mémoire électronique de format normalisé, suivant lesquels le circuit intégré est logé dans une cavité pratiquée dans la carte, cavité qui est ensuite remplie, totalement ou partiellement, d'un matériau d'enrobage, puis fermée par une feuille mince ne laissant apparaître que les plages métalliques pour la connexion du circuit intégré avec un appareil d'échange de données avec la carte. Ces procédés mettent généralement en oeuvre un nombre important d'opérations délicates telles que : préparation d'une cavité et d'un module de circuit intégré monté sur un support adapté, insertion et collage de cet ensemble dans la cavité, enrobage de l'ensemble et fermeture de la cavité, pressage final et détourage de la carte.De tels procédés sont trop onéreux pour être appliqués à la fabrication de cartes destinées à être jetées après usage L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication permettant d'obtenir de façon économique des cartes à mémoire et ne nécessitant qu'un nombre d'opérations limité, et des cartes à mémoire du type obtenu par la mise en oeuvre dudit procédé, ainsi qu'un module électronique adapté å la réalisation d'une telle carte Suivant l'invention, le procédé de fabrication de cartes à mémoire du type comprenant un circuit intégré noyé à l'intérieur d'un matériau plastigue constituant le support de la carte, se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on fournit un module électronique comprenant un substrat isolant muni d'au moins une fenêtre centrale et de fenêtres périphériques ledit substrat comportant sur une de ses faces des plages de métallisation disposées au moins en regard desdites fenêtres, une pastille formant circuit intégré logée au moins partiellement dans ladite fenêtre centrale et fixée sur la plage de contact en regard de ladite fenêtre centrale, - on perce dans ladite carte un orifice la traversant de part en part ayant une section droite supérieure a celle dudit circuit intégré, - on positionne ledit module de telle façon que ladite pastille pénètre dans ledit orifice, - on porte localement a sa température de ramollissement ledit matériau plastique a un emplacement autour dudit orifice, et simultanément, on applique avec pression ledit module sur une face de ladite carte audit emplacement pour enfoncer ledit substrat isolant dans ledit matériau jusqu'à ce que ledit module électronique soit disposé dans l'épaisseur de ladite carte et que lesdites plages de contact affleurent sensiblement ladite face de la carte, et - on remplit la partie dudit orifice non occupée par le module électronique à l'aide d'un matériau isolant. De préférence, on chauffe le module électronique lui même pour que celui-ci échauffe par contact le matériau plastique provoquant ainsi son ramollissement localisé. On comprend que l'utilisation du substrat isolant comme poinçon pour réaliser une partie de la cavité dans laquelle sera finalement logé le module électronique permet d'éviter d'avoir à pré-former dans la carte une cavité avec des cotes très précises. En outre, la fusion ou le ramollissement localisé du matériau plastique permet d'améliorer l'adhérence entre le module électronique et le matériau plastique formant le corps de la carte. En outre, les déformations du matériau plastique sont très limitées, compte tenu, en particulier, du mode de chauffage utilisé et ces déformations n entraînent aucune modification sensible des cotes externes de la carte.Enfin, le mode de réalisation du module électronique lui-même permet d'utiliser un circuit imprimé simple face et évite en outre d'avoir à métalliser des trous traversant le substrat isolant pour assurer la connexion électrique entre les plages de contact disposées sur une face du subtrat isolant et le circuit intégré disposé sur l'autre face de ce substrat. L'invention concerne également une carte à mémoire du type comportant un corps réalisé en un matériau plastique et un module électronique logé dans le corps de ladite carte et comportant un support isolant, des plages de contact affleurant une face de ladite carte une pastille dans laquelle est formé un circuit intégré et des connexions électriques entre ledit circuit et lesdites plages, qui se caractérise en ce que ledit support isolant comporte sur une de ses faces lesdites plages de contact et comprend une fenêtre centrale dans laquelle est logée partiellement ladite pastille et des fenêtres périphériques dans lesquelles est logée une des extrémités desdites connexions électriques1 et en ce que ledit corps de la carte comprend un orifice débouchant dans sa deuxième face dans lequel sont logés une partie de ladite pastille et lesdites connexions électriques, ledit orifice étant rempli par un matériau isolant qui remplit également la portion de la fenêtre centrale non occupée par la pastille et lesdites fenêtres périphériques. D'autres caractéristiques et avantages de l'Invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné a titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin annexé sur lequel - les flg. 1 a 5 illustrent les différentes étapes de réalîsation du module électronique, la figure 1 montrant en vue de dessus une bande de substrat isolant, les figures 2 a 4 montrant en section verticale les étapes successives d'implantation sur le substrat du circuit intégré, et les figures Sa et 5b montrant des demi-vues respectivement de dessus et de dessous du module électronique terminé - la figure 6 illustre, en coupe verticale, l'implantation du module électronique dans le corps de la carte - la figure 7 montre, en coupe verticale, le module électronique implanté dans le corps de la carte ; et - la figure 8 montre, en vue de dessus, une carte dans laquelle le module électronique a été implanté. En se référant tout d'abord aux figures 1 à 5 on va décrire un mode préféré de réalisation du module électronique destiné a être implanté dans le corps de la carte. Sur la figure 1 on a représenté une portion d'une bande mince en matériau isolant 10. La bande a par exemple une épaisseur de 120 microns et elle est réalisée dans un matériau isolant de préférence souple. Cela peut être le matériau commercialisé sous la marque KAPTON, ou un tissu de fibres de verre recouvert d'époxy. Dans cette bande on réalise des ensembles de fenêtres dont un seul est représenté sur la figure 1. Pour chaque ensemble on trouve une fenêtre centrale 12 carrée et des fenêtres périphériques 14. Dans l'exemple considéré il y a 7 fenêtres périphériques disposées selon deux lignes situées de part et d'autre de la fenêtre centrale carrée 12 et transversales par rapport a la grande longueur de la bande. Dans le cas décrit on utilise la technique dite TAB pour réaliser le module électronique, c'est-à-dire que sur la même bande 10 on réalise plusieurs modules électroniques. On pourrait également réaliser individuellement les modules électroniques en partant de supports isolants découpés aux dimensions requises. Comme le montre la figure 2 on revêt une face du substrat isolant 10 d'une couche métallique 16 par laminage ou tout autre procédé connu. La couche métallique 16 a par exemple une épaisseur de l'ordre de 30 microns. La couche 16 est gravée par des procédés bien connus pour définir un ensemble de plages de contact électrique comme cela sera expliqué ultérieurement. Dans l'étape suivante,représentée sur la figure 3, on colle une pastille de circuit intégré 18 sur la portion de la couche de métallisation 16 en regard de la fenêtre centrale 12. La fenêtre 12 a en section droite, c'est-à-dire en regardant le substrat isolant de dessus, des dimensions supérieures a celles du circuit intégré pour permettre de recevoir celui-ci. Le circuit intégré 18 est collé sur la métallisation 16 a l'aide d'une couche de colle conductrice référencée 20. On réalise ainsi une connexion électrique de surface relativement importante entre une partie de la couche métallique 16 et la face postérieure 18 du circuit intégré 18, c'est-a-dire la face sur laquelle ne sont pas disposées des bornes de connexion 182 du circuit intégré 18.Cette solution# est particulièrement avantageuse lorsque le circuit intégré est réalisé en technologie N-MOS. De plus, la place de connexion en regard de la fenêtre centrale 12 sert de support de fixation de la pastille 18. Dans la phase suivante, représentée sur la figure 4 on vient mettre en place des fils conducteurs, tels que 22. Une première extrémité de chaque fil conducteur 22 est soudée sur une des bornes 182 du circuit intégré et l'autre extrémité de chaque fil conducteur 22 penêtre dans une des fenêtres périphériques 14 et est soudée par exemple par ultra sons, sur la face dénudée de la couche de métallisation 16 en regard de ladite fenêtre 14. Enfin la bande 10 de matériau isolant est découpée pour donner au module sa forme finale qui est par exemple circulaire comme le montrent les figures Sa et 5b. La figure 5b montre plus précisément en vue de dessus la forme des différentes plages de métallisation. On voit en particulier que par gravure on a défini des plages de métallisation 30 associées chacune à une des fenêtres périphériques 14 respective et une métallisation 32 qui est disposée en dessous de la fenêtre centrale 12. Cette métallisation centrale 32 forme la plage de contact de mise à la masse du circuit électronique 18. Outre les avantages déjà mentionnés, le procédé décrit ci-dessus permet de réduire l'épaisseur totale du module électronique puisque la pastille semi-conductrice est partiellement logée dans l'épaisseur du substrant isolant. De plus. les usinages réalisés dans le substrat isolant sont simples puisqu'ils consistent en des fenêtres traversant toute l'épaisseur du substrat, et ne nécessitant pas un positionnement relatif très précis du fait de la souplesse des fils de connexion 22. En se référant maintenant aux figures 6 et 7 on va expliquer le mode d'implantation du module électronique ainsi réalisé dans le corps de la carte. Comme on le voit mieux sur la figure 8 la carte est constituée essentiellement par un corps en matériau plastique, par exemple en PVC, de forme générale rectangulaire et dont l'épaisseur est par exemple de 0,762 mm. Dans un premier temps, comme le montre la figure 7, on perce dans le corps de la carte un orifice, par exemple cylindrique, 42 dont la section parallèle au plan de la carte est supérieure à la surface de la zone occupée par l'ensemble des fenêtres 12 et 14 réalisées dans le substrat isolant 10 mais inférieure à la surface totale du support isolant 10.La carte 40 est mise en place sur un bdti isolant thermique 44. Pour son implantation. le module électronique, qui porte la référence générale 46 sur la figure 6, est tenu par un outil 48 qui agit sur la face du module électronique portant les plages de contact 30. Par exemple, l'outil est du type à dépression, c'est-à-dire qu'on réalise dans une cavité 50 de l'outil ferme par le substrat isolant du module électronique 46 un certain vide à l'aide d'une pompe à vide. On a symbolisé par 52 une conduite destinée å être reliée à la pompe à vide et débouchant dans l'évidement 50.A l'aide de l'outil 48 le module électronique est saisi et posé sur un emplacemont tC1 de la face supérieure du corps de la carte 40 autour de ltorifJce 42 de telle manière que la pastille 18 penètre dans l'orifice 42 ainsi que les fils de connexion 22. Pour réaliser l'implantation du module 46 dans le corps de la carte, on exerce une certaine pression, par exemple de l'ordre de 2.105 Pa, sur le module tout en chauffant localement le matériau plastique formant le corps de la carte dans la zone ou doit pénétrer le substrat isolant. De préférence, pour réaliser cet échauffement localisé, l'outil 48 est muni de moyens de chauffage symbolisés par la résistance chauffante 54. Ainsi, par contact entre le module électronique et le matériau plastique formant la carte, la matière plastique est ramollie localement dans la zone de contact. La température de ramollissement étant de l'ordre de 50 C, le module électronique lui-même est porté à une température de l'ordre de 1700C. Sous l'effet conjugué du ramollissement et de la pression exercée par l'outil 48, la périphérie du substrat isolant du module 46 agit à la façon d'un poinçon pour pénétrer dans le matériau plastique. On arrête l'application de la pression lorsque les plages de contact 30, 32 du module électronique affleurent la face supérieure du corps de la carte a l'emplacement 401. Lors de l'enfoncement de la périphérie du substrat isolant, le matériau plastique formant le corps de la carte est partiellement refoulé pour déformer la paroi de l'orifice 42. Sur la figure 7 on a représenté la paroi 421 de l'orifice 42 déforme après le refoulement du matériau plastique. Ainsi la déformation ne s'étend pas jusqu'aux bords externes de la carte et n'affecte donc pas les caractéristiques externes dimensionnelles de la carte qui sont normalisées.Ensuite, comme cela est représenté sur la figure 7, on remplit l'orifice 42, ou du moins la partie qui n'est pas occupée par le module électronique 46, à l'aide d'une résine epoxy isolante référencée 56. Durant cette opération, on voit que les plages de contact 30. 32, en fermant les fenêtres 12 et 143, servent de plus à éviter que la résine époxy ne remonte au-dessus du niveau de la face supérieure du corps de la carte. Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, le module électronique peut être ralisé comme décrit précédemment, mais les fils de connexion 22 ne sont pas mis en place. Le module ainsi réalisé est implanté dans le corps de la carte. Pus, à travers l'orifice 42 on soude les fils de connexion 22 sur les bornes de la pastille et sur les plages de contact en regard des fenêtres périphériques. Enfin, on remplit l'orifice 42 å l'aide de la résine époxy isolante 56. Dans certai cas il peut être utile d'améliorer oncore la liaison entro la périphérie du module électronique 46 et le corps de la carte. une premíere solution, représentée sur la figure 6. consiste à prévoir a la périphérie du module des trous 60 qui traversent le support isolant 10 et la métallisation 16. Ces trous présentent une extrémité évasée 601 dans la couche de métailisation 16 Lors de l'implantation du module électronique dans le corps de la carte, le matériau plastique ramolli remonte dans les trous 60 pour former ainsi l'équivalent de rivets 62. La remontée du matériau plastique dsans les trous 60 est favorisée par l'action de l'outil 48 a dépression. Une autre solution représentée sur la figure 4 consiste à déposer une couche de matériau adhésif sur la face non métallisée du support isolant 10 du module électronique, à l'extérieur de la zone occupée par les fenêtres 12 et 14. Cette couche de matériau est référencée 64 sur la figure 4. Ce matériau adhésif est par exemple un polyester. Lors du chauffage du module la couche de matériau adhésif est ramollie et adhère fortement au matériau plastique formant le corps de la carte. Cette solution est surtout intéressante dans le cas ou le support isolant a une surface très peu rugueuse. Cela peut se présenter lorsque le support est réalisé en KAPTON. Il est important de souligner les avantages du procédé d'implantation selon l'invention. Du fait que c'est la périphérie du substrat isolant qui sert dn poinçon pour créer son propre logement dans le corps de la carte avec fusion ou ramollissement du matériau plastique, on a une très bonne adhérence entre le subtrat isolant du module électronique et le corps de la carte. En outre, comme l'échauffement du matériau plastique est réalisé a travers le module électronique lui-même, cet échauffement est très localisé. et comme, de plus, seule la périphérie du substrat isolant entre dans le matériau plastique, la quantité de matière refoulée est très réduite. Cela entraîne seulement une déformation de la paroi 421 de l'orifice 42 ménagé dans la carte.Enfin, cette déformation de la paroi interne de l'orifice 42 permet encore d'améliorer l'adhérence entre le déport de résine époxy 56 et le corps de la carte. Cela permet globalement d'obtenir une treks bonne liaison entre le corps de la carte et le module électronique, ce qui est bien sûr nécessaire pour que la carte ainsi terminée puisse satisfaire aux exigences de résistance mécanique aux pliages requises pour une telle carte. Dans l'exemple décrit, le circuit électronique est forme par une seule pastille semi-conductrice. Il va de sol que l'on ne sortirait pas de l'invention si le circuit électronique nécessitait deux pastilles ou plus. Dans ce cas, il suffirait de prévoir plusieurs fenêtres centrales telles que 12 ou une seule fenêtre centrale ayant des dimensions suffisantes pour permettre de loger les pastilles. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrJcation d'une carte à mémoire du type comprenant une pastille de circuit intégré logée å l'intér4eur du matériau plastique formant le corps de la carte et une pluralité de plages de contact électrique disposées sur une face dudit corps Ft relises électriquement audit. circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes a) on fournit un module électronique (46) comportant : un support isolant (10) muni sur une de ses faces d'une pluralité de zones conductrices formant lesdits plages de contact (30,32), ledit support isolant (10) étant muni en outre d'une fenêtre centrale (12) et de fenêtres périphériques (14), chaque fenêtre étant disposée vis-å-vis d'une desdites zones conductrices; et ladite pastille (18), qui est logée au moins partiellement dans ladite fenêtre centrale (12) et dont une face est fixée sur ladite zone conductrice (32) disposée vis-a-vis de ladite fenêtre centrale (12), b) on ménage dans ledit corps de la carte un orifice (42) ayant en section droite, parallèlement aux faces dudit corps, des dimensions supérieures à celles de la portion dudit substrat isolant comportant lesdites fenêtres et inférieures à celles dudit module, c) on dispose ledit module électronique (46) sur une face dudit corps pour que lesdites fenêtres (12,14) soient disposées en regard dudit orifice (42), d) on porte localement ledit matériau plastique a sa température de ramollissement, et e) samultanément a tape d on applique avec pression ledit module lectronique (46) sur ladite face du corps de la carte pour que la portion du support isolant (10) disposée en regard du corps de ladite carte entre dans ledit matériau plastique localement ramolli jusqu'a ce que lesdites zones conductrices affleurent sensiblement la surface du corps de ladite carte, et f) on remplit la partie dudit orifice g42) non occupée par ledit module par un matériau isolant (16). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour fournir ledit module électronique, on ménage dans ledit support isolant lesdites fenêtres centrale (12) et périphériques (14), on réalise sur une face dudit support une couche métallique (16) et on grave ladite couche pour définir lesdites plages de contact (30,32) pour qu'une plage de contact soit disposée vls-a-vis de chaque fenêtre, on place ladite pastille (18) dans ladite fenêtre (12) et on fixe, par sa face (181) dépourvue de bornes de connexion, ladite pastille sur la plage de contact (32) correspondante pour établir une liaison électrique entre ladite pastille et ladite plage de contact. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que de plus, pour fournir ledit module, on fixe une premiére extrémité d'un fil de connexion (22) sur chaque borne de connexion (182) de ladite pastille, et on fait pénétrer l'autre extrémité & dudit fil (22) dans une desdites fenêtres périphériques (14) et on fixe ladite autre extrémité sur la plage de contact (30) correspondante. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, entre les étapes et e) et f), on fixe une première extrémité d'un fil de connexion (22) sur chaque borne de connexion (182) de ladite pastille (16) et on introduit l'autre extrémité dudit fil (22) dans une desdites fenêtres périphériques (14) et on fixe ladite autre extrémité sur la plage de contact (30) correspondante. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 å 4, caractérisé en ce que. de plus, pour fournir ledit module électronique, on ménage à travers ledit support isolant et au moins une desdites plages de contact au moins un trou (60) présentant une extrémité évasée (601) dans ladite plage de contact (30, 32) et en ce que durant l'étape e) on fait remonter une partie dudit matériau plastique ramolli dans ledit trou pour former un rivet (62) aprs le refroidissement#dudit matériau. 6. Carte a mémoire du type comportant un corps réalisé en un matériau plastique et un module électronique logé dans le corps de ladite carte et comportant un support isolant, des plages de contact accessibles a partir d'une face de ladite carte une pastille de circuit intégré et des connexions électriques entre ledit circuit et lesdites plages. caractérisé en ce que ledit support isolant (10) comporte sur une de ses faces lesdites plages de contact (30,32) et comprend une fenêtre centrale (12) dans laquelle est logée au moins partiellement ladite pastille (18) et des fenêtres périphériques (14) dans lesquelles est logée une des extrémités desdites connexions électriques (22), et en ce que ledit corps de la carte (40) comprend un orifice (42), débouchant dans sa deuxième face, dans lequel sont logés une partie de ladite pastille et lesdites connexions électriques, ledit orifice étant rempli par un matériau isolant (56) qui remplit également la portion de la fenêtre centrale non occupée par la pastille et lesdites fenêtres périphériques 7. Module électronique pour une carte à mémoire caractérisé en ce qu'il comprend : - un support isolant (10) comportant sur de ses faces des plages de contact électrique (30, 32), et comprenant une fenêtre centrale (12) et des fenêtres périphériques (14), lesdites plages de contact électrique obturant lesdites fenêtres, - une pastille de circuit intégré (18) logée au moins partiellement dans ladite fenêtre centrale (12) et fixée sur la plage de contact (32) disposée en regard de ladite fenêtre centrale et, - des fils de connexion électrique (22) dont une extrémité est fixée sur les bornes de connexion (181) de ladite pastille (18) et dont l'autre extrémité pénètre dans une desdites fenêtres périphériques (14) et est fixée sur la plage de contact (30) en regard de ladite fenêtre périphérique (14).