Brevet FR2673039A1 — publié le 19920821

MODULE PROTEGE POUR CARTE A MICROCIRCUITS La présente invention est relative à un module électronique destiné à être monté dans une carte à microcircuits, ledit module comportant au moins une puce à circuit intégré. Un tel module est décrit par exemple dans le document FR-A2 548 857. Dans ce document, le module électronique comporte un substrat isolant, des plages latérales conductrices destinées entrer en contact avec un appareil dans lequel est introduite la carte et une plage conductrice centrale, lesdites plages étant ménagées sur une des faces du substrat. Avant l'application de la feuille électriquement conductrice permettant de réaliser ces plages conductrices, on réalise dans le substrat des trous transversaux et un évidement central destiné à recevoir une puce à circuit intégré. Un réseau de conducteurs relie les bornes de la puce aux plages latérales conductrices par les trous transversaux pratiqués sous lesdites plages latérales conductrices. Une fois le réseau de conducteurs mis en place, la face arrière de la puce - face opposée à celle portant les bornes - est en contact direct avec la plage conductrice centrale ménagée sur la face du substrat. Sous l'ensemble ainsi formé on coule une masse de résine synthétique qui enrobe la puce et les conducteurs et qui vient remplir les trous ménagés dans le substrat. Si, dans le document cite, la puce et les conducteurs sont protégés du point de vue électrique, ces éléments ne sont pas protégés contre des contraintes mécaniques pouvant s'exercer sur le module, tant pendant sa manutention que pendant sa mise en place dans la carte ainsi que pendant son usage normal lorsqu'il est disposé dans la carte. Cela est dû essentiellement à l'absence de liberté de mouvement de la puce par rapport au substrat. Une déformation du substrat entraînera inévitablement une déformation de la puce et des degâts au circuit intégré qu'elle contient. Ainsi l'enrobage par résine, même si celle-ci conserve une certaine élasticité, ne saurait donc convenir pour protéger efficacement la puce des contraintes s'exerçant sur le module. Ainsi pour remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus, le module électronique selon l'invention présente, avant son montage dans la carte, un logement fermé de toute part dans lequel est confinée la puce, un espace étant aménagé entre au moins une face que présente ladite puce et ledit logement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description qui suit de deux modes d'exécution de l'invention, choisis comme exemples, description illustrée par le dessin dans lequel : - la figure 1 montre, vue en plan, l'allure générale d'une carte à microcircuits composée d'un module électronique encarté dans un support, - la figure 2 montre en perspective la première unité dont est composé le module électronique, unité munie d'électrodes, - la figure 3 montre en perspective la seconde unité dont est composé le module électronique, unité munie d'une puce à circuit intégré et d'un réseau de conducteurs, - la figure 4 montre en perspective un capot de protection qui vient fixé sous le module lorsque les première et seconde unités sont reunies ensemble, - la figure 5 montre en coupe le module électronique assemblé selon les lignes V - V des figures 2 à 4, en supposant ces éléments assemblés, les figures 2 à 5 montrant en outre un premier mode d'exécution de l'invention, - la figure 6 montre en coupe une variante du mode d'exécution présenté en figure 5, d'un module encarté dans un support, - la figure 7 montre en coupe un second mode d'exécution du module selon l'invention, ledit module étant encarté dans un support, et - la figure 8 montre en coupe une variante du mode d'exécution présenté en figure 7, d'un module encarté dans un support. La figure 1 montre une vue en plan d'une carte à microcircuits comportant un module électronique 1 encarté dans un support 2. Le support 2 est normalisé quant à ses dimensions. Le module électronique comporte généralement huit électrodes 7 dont les dimensions, les emplacements par rapport aux bords de la carte et les fonctions sont également normalisés. Chaque électrode 7 est un rectangle dont les dimensions minima sont de 2,0 x 1,7 mm. Dans les cas les plus courants, la puce à circuit intégré 10 trouve place entre les électrodes 3 et sous le substrat isolant qui porte lesdites élec- trodes. Les électrodes sont destinées à entrer en contact électrique avec un appareil dans lequel la carte est introduite. Un ensemble de conducteurs, non représentés à la figure 1, mais qui seront décrits plus bas relient les électrodes aux bornes de connexion de la puce. Le module électronique 1 est réalisé à partir de deux unités S et 9 et d'un capot 30 qu'on assemble comme cela est montré aux figures 2, 3, 4 et 5. Comme on le voit en figure 2, la première unité 5 comporte un substrat isolant 6 portant sur sa première face 21 un revêtement métallique présentant une pluralité d'électrodes 7 dont la surface recouvre au moins l'aire normalisée discutée à propos de la figure 1. Chaque électrode 7 recouvre un trou 8 pratiqué dans le substrat 6. Une manière de réaliser cette première unité a été exposée dans le document EP-A-O 307 773 (US 4 835 846), on n'y reviendra donc pas ici. lCl . La figure 3 montre l'allure finale de la seconde unité 9. Cette seconde unité comporte une puce 10 à circuit intégré présentant une face avant 11 munie de bornes de connexion 19 (voir figure 5) et une face arrière 12 dépourvue de bornes. A chaque borne de connexion (non apparentes dans la figure 3) est soudé un conducteur 13 par sa première extrémité 14. La seconde extrémité 15 de chaque conducteur 13 est arrangée pour tomber au droit d'un trou 8 correspondant de la première unité 5 quand les première et seconde unités sont superposées. Cette coincidence de construction est figurée au dessin par deux lignes 16 et 17. Une manière de réaliser cette seconde unité va être décrite maintenant. On se munit d'une feuille métallique qui peut se présenter comme une portion de film normalisé. On se munit également d'une puce de circuit intégré 10. Dans la feuille métallique on forme un réseau de conducteurs 13 de telle façon qu'une des premières extrémités libres 14 de chacun desdits conducteurs tombe au droit d'une borne de connexion de la puce et que chacune des secondes extrémités libres 15 de chacun desdits conducteurs tombe au droit d'un trou correspondant 8 de la première unité 5 (voir figure 2) quand ces unités sont superposées. On s'arrange pour que les conducteurs restent attachés à la feuille métallique. Cette opération peut se faire soit par gravage chimique, soit par découpage mécanique (étampage par exemple). On veut ensuite souder la puce 10 sur les premières extrémités libres 14 des conducteurs 13. Enfin on détache de la feuille l'ensemble ainsi formé pour aboutir à la seconde unité représentée en figure 3. Selon le caractère essentiel de la présente invention, le module 1 présente, avant son montage dans la carte, un logement fermé de toute part dans lequel est confinée la puce 10. Ce logement est réalisé, selon le premier mode d'exécution de l'invention par un capot 30, montré en figure 4. Ce capot recouvre la puce et est fixé, par le bord périphérique 45 qu'il présente, à la seconde face 22 du substrat 6 comme cela est apparent à la figure 5. Une fois produite la seconde unité 9, on applique la première unité 5 sur ladite seconde unité 9, les trous 8 de la première étant tournés vers la seconde. Enfin, on introduit chacun des conducteurs 13 de la seconde unité 9 par sa seconde extrémité 15 dans un trou correspondant 8 de la première unité 5 et on soude chacune de ces extrémités 15 à ltelectrode correspondante 7, par exemple au moyen d'une soudure par point. On obtient alors le module électronique 1 montré en figure 5 et qui est une coupe selon les lignes V - V des figures 2, 3 et 4. Cette figure montre encore que la face avant de la puce munie de ses conducteurs est revêtue d'une couche de protection 18 qui renforce la liaison entre les bornes de connexion et ces conducteurs. La figure 5 montre bien le logement 50 ménagé par le capot 30 et le substrat 6, logement dans lequel la puce 10 est confinée. Cette figure montre encore une caractéristique importante de l'invention, à savoir qu'un espace 46 est ménagé entre au moins une face que présente la puce (ici la face avant active 11) et le logement (ici la paroi interne du capot 30), cet espace évitant l'écrasement de la puce entre le substrat 6 et le fond du capot 30. Le module 1 de la figure 5, entièrement fermé, met donc la puce 10 à l'abri de toutes sollicitations extérieures, qu'elles soient électriques ou mécaniques et cela avant et pendant son montage dans la carte-support. Le fabricant qui procède à l'encartage - et qui généralement n'est pas celui qui fabrique le module - ne manipule donc que des modules entièrement protégés, ce qui contribue à abaisser fortement le pourcentage de cartes terminées qui sont défectueuses. Le capot 30 sera réalisé de préférence en matière plastique dure et rigide. Son bord périphérique 45 sera fixe sous le substrat 6 au moyen de colle ou par fusion des matières en présence. La figure 6 montre en coupe une variante du mode d'exécution du module 1. Par rapport à l'exécution de la figure 5, deux différences sont à relever. Dans ce module d'abord, le substrat 6 de la première unité 5 comporte une ouverture 23 dans laquelle la puce 10 est engagée, cette ouverture étant recouverte par un revêtement métallique 24 portée par le substrat 6. Cette disposition a l'avantage de permettre l'utilisation d'une puce 10 plus épaisse. Dans ce module ensuite, une entretoise 20 est disposée entre le revêtement 24 et la face arrière inactive 12 de la puce. L'entretoise 20 a pour but essentiel de préserver un espace entre le revêtement 24 de la première unité 5 et la face arrière 12 de la puce a circuit intégré 10. Ainsi, quand l'unité 5 est soumise a flexion avec l'ensemble de la carte dans laquelle elle est montée, la puce ne viendra pas en contact avec ladite unité et restera ainsi libre de toute sollicitation qui pourrait nuire à son bon fonctionnement. On comprendra que pour jouer le rôle d'écartement qu'on lui demande, la surface de cette entretoise devra être petite par rapport à la surface de la face arrière de la puce et que ladite entretoise devra se situer aux environs du centre de gravité de la 2 puce.Par exemple pour une surface de puce d'environ 20 mm , on s'arrangera pour maintenir une surface d'entretoise plus petite ou égale à 2 mm2, la surface de l'entroise étant donc au moins dix fois plus petite que la surface de la puce. L'entretoise peut être réalisée au moyen d'une simple goutte de colle restant élastique. La figure 6 montre encore une façon d'encarter le module. La carte 2 est constituée d'une superposition de plaques 25, 26 et 27 pressées ensemble. La plaque 25 entoure la première unité 5 et son substrat isolant 6. La plaque 26 entoure entièrement le capot 30 et la plaque 27 est une plaque de fermeture. La figure 7 est une coupe dans un module selon l'invention réalisé selon un second mode d'exécution de l'invention. Dans cette exécution, le module comporte une puce à circuit intégré 36 incorporant une bobine (non représentée) pour permettre un couplage inductif entre le module et un appareil avec lequel la carte sera amenée à coopérer. La puce 36 est confinée dans un logement 51 fermé de toute part et qui est réalisé par une boîte 31 fermée par un couvercle 32. La puce est maintenue à l'intérieur de la boîte au moyen d'une colle ou résine souple 37, du type de celle qui est utilisée en microélectronique pour l'encapsulation des composants. Un espace est ménagé entre le couvercle et la puce. La boite et le couvercle sont réalisés de préférence en matière plastique dure et sont collés ou soudés ensemble comme montré sur la figure. Cette exécution montre a l'évidence une puce entièrement protégée et l'abri de toutes contraintes mécaniques qui pourraient se présenter lors de la manipulation ou de l'encartage du module. L'encartage est réalisé ici au moyen de quatre plaques 27, 33, 34 et 35 pressées ensemble comme montré sur la figure. La figure 8 montre une variante du mode d'exécution discuté ci-dessus. Dans cette variante, le module comporte au moins deux puces à circuit intégré 38 et 39. La puce 38 pourrait contenir une mémoire et la puce 39 des circuits de communication. Une bobine 44 permet un couplage inductif entre le module et un appareil avec lequel la carte sera amenée à coopérer. Ici la bobine est indépendante des puces et pourrait être réalisée par exemple selon la description explicitée par le document EP-A-O 376 062. La figure 8 montre que les puces 38 et 39 et la bobine 41 sont confinées dans un logement 52 défini par une boîte 31 et un couvercle 32. Boîte et couvercle forment le module qui est encarté dans un support comportant un empilage de trois plaques 27, 33 et 35. Dans ce module, les puces et la bobine sont reliées électriquement ensemble par un réseau de conducteurs 13 imprimé sur un film 40. Comme dans le cas précédent, on voit que les puces et la bobine sont entièrement protégées et à l'abri de toutes contraintes mécaniques soit lors de la manipulation du module soit lors de son encartage. REVENDICATIONS 1. Module électronique (1) destiné à être monté dans une carte à microcircuits (2), ledit module comportant au moins une puce à circuit intégré (10, 36, 38), caractérisé par le fait qu'avant son montage dans la carte, le module présente un logement (50, 51, 52) fermé de toute part dans lequel est confinée la puce, un espace étant ménagé entre au moins une face que présentent la puce et ledit logement. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une première unité (5) comportant un substrat isolant (6) portant sur sa première face (21) un revêtement métallique (7, 24) présentant une pluralité d'électrodes (7) destinées à entrer en contact avec un appareil dans lequel est introduite la carte, chaque électrode recouvrant un trou (8) percé dans le substrat, chaque trou débouchant sur la seconde face (22) dudit substrat, une seconde unité (9) comportant une puce (10) à circuit intégré, ladite puce présentant une face avant (11) munie de bornes de connexion (19) et une face arrière (12) tournée en regard de la première unité (5) et un réseau de conducteurs (13) reliant les bornes de connexion de la puce aux électrodes portées par ladite première unité, et un capot (30) recouvrant la puce, ledit capot étant fixé par le bord périphérique (45) qu'il présente à la seconde face (22) dudit substrat pour former ledit logement (50). 3. Module selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une entretoise (20) est disposée entre la face arrière (12) de la puce et la première unité (5), la surface présentée par ladite entretoise étant petite par rapport à la surface présentée par ladite face arrière de la puce. 4. Module selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'entretoise est une goutte de colle souple. 5. Module selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une puce à circuit intégré (36) incorporant une bobine pour permettre un couplage inductif entre le module et un appareil avec lequel la carte sera amenée à coopérer et une boîte (31) fermée par un couvercle (32) dans laquelle sont enfermées la puce et sa bobine, ladite boîte et son couvercle formant ledit logement (51). 6. Module selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la puce (36) est maintenue à l'intérieur du logement (51) par une résine souple (37). 7. Module selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux puces (38, 39) à circuit intégré, une bobine (41) au voisinage desdites puces pour permettre un couplage inductif entre le module et un appareil avec lequel la carte sera amenée à coopérer et une boîte (31) fermée par un couvercle (32) dans laquelle sont enfermées lesdites puces et ladite bobine, ladite boîte et son couvercle formant ledit logement (52). 8. Module selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les puces (38, 39) et la bobine (41) sont reliées électriquement ensemble par un réseau de conducteurs (13) imprimé sur film (40).