Brevet FR2661761A1 — publié le 19911108

CARTE A CIRCUIT INTEGRE La présente invention concerne des structures pour une carte à circuit intégré dans laquelle un micro- ordinateur et/ou une mémoire en circuit intégré sont noyées dans une plaquette telle qu'une plaquette de la taille d'une carte de crédit. Les figures 9 A et 9 B montrent une carte à circuit intégré classique La figure 9 A est une vue en plan de la carte à circuit intégré d'un type sans contact, et la figu- re 9 B est une coupe de la structure de la carte selon la ligne C-C de la figure 9 A. La carte à circuit intégré a la même taille que des cartes de crédit, et elle contient un ou plusieurs circuits intégrés, tels qu'un microprocesseur et/ou une mémoire La carte à circuit intégré offre des avantages qui consistent en ce que la capacité de mémoire est plus élevée que celle d'une carte magnétique ou similaire, et en ce qu'on peut modifier l'information. En se référant aux figures 9 A et 9 B, on note qu'une carte à circuit intégré 1 comprend une paire d'en- veloppes supérieure et inférieure 101 et 102, et une pla- quette de circuit 4 incorporée dans les enveloppes 101 et 102 Un dispositif 5 consistant en un circuit intégré, ainsi qu'un motif d'interconnexion 9 connecté au circuit intégré 5, sont formés sur la surface de la plaquette de circuit 4 La plaquette de circuit 4 est fixée à une surfa- ce intérieure de l'enveloppe inférieure 102 Un espace est formé entre la plaquette de circuit 4 et une surface inté- rieure de l'enveloppe supérieure 101, ainsi qu'entre la plaquette de circuit et la surface intérieure de l'envelop- pe inférieure 102. Les figures 1 OA et l OB représentent une carte à circuit intégré classique d'un autre type La figure 1 OA est une vue en plan structurale de la carte à circuit inté- gré d'un type avec contact, comportant une borne d'électro- de pour une connexion externe, et la figure l OB est une coupe structurale selon la ligne D-D de la figure 10 A La carte à circuit intégré de ce type comprend une borne d'électrode 41 qui est formée sur une partie de la surface de l'enveloppe inférieure 102 La borne d'électrode 41 est connectée électriquement au motif d'interconnexion 9 sur la plaquette de circuit 4 par l'intermédiaire d'un trou tra- versant 42. Les cartes à circuit intégré 1 du type sans con- tact et du type avec contact qui sont décrites ci-dessus comportent des espaces 11 dans des enveloppes 10 fabriquées en matière plastique L'espace 11 doit avoir une dimension suffisamment grande pour empêcher un contact entre l'enve- loppe supérieure 101 et le circuit intégré 5 lorsque la carte 1 est déformée de façon importante par une force ex- terne Ce grand espace Il empêche de donner à la carte à circuit intégré 1 une forme mince. La résistance mécanique de l'enveloppe supérieure 101, en particulier, dépend seulement de l'épaisseur de cette enveloppe supérieure 101 Par conséquent, dans le but d'augmenter la résistance mécanique de la carte à circuit intégré 1, on doit donner des épaisseurs élevées à l'enve- loppe supérieure 101 et à l'enveloppe inférieure 102 Ceci constitue un obstacle supplémentaire à la réduction de l'épaisseur de la carte à circuit intégré. En outre, dans la carte à circuit intégré de l'art antérieur, de l'humidité peut entrer par un espace entre les enveloppes supérieure et inférieure 101 et 102. La carte à circuit intégré de l'art antérieur présente donc un problème de faible capacité de résistance à l'environne- ment. On connaît d'autre part des cartes à circuit in- tégré comportant un revêtement de résine sur les plaquettes de circuit intégré sur lesquelles sont montés les circuits intégrés. Le brevet des E U A N O 4 746 392 décrit une carte à circuit intégré dans laquelle un module de circuit intégré est incorporé dans une partie d'un empilement de couches qui forme un corps de carte Ce corps de carte est formé par un empilement de couches, sans un cadre entourant les périphéries de ces couches Le corps de la carte com- porte une partie concave Un module de circuit intégré est incorporé dans cette partie concave, et l'espace entre le module de circuit intégré et la partie concave est rempli avec de la résine Cette résine recouvre seulement la péri- phérie du module de circuit intégré, et elle ne constitue pas un élément structural pour le corps de carte. Cette carte à circuit intégré utilise en outre une pellicule recouvrant une surface de la résine Par con- séquent, l'utilisation de cette pellicule de surface s'op- pose à la réduction de l'épaisseur de la carte de circuit intégré En outre, du fait que le corps de la carte est formé par l'empilement de couches minces, la carte présente une faible résistance mécanique dans ses parties d'extré- mités ou de bords. Un but de l'invention est de réduire l'épaisseur d'une carte à circuit intégré. Un autre but de l'invention est d'améliorer la résistance mécanique d'une carte à circuit intégré. Encore un autre but de l'invention est de procu- rer une carte à circuit intégré comportant des structures qui permettent de fabriquer aisément cette carte. Une carte à circuit intégré conforme à l'inven- tion comprend une plaquette de surface formant une surface de la carte à circuit intégré, et un substrat de circuit qui est fixé sur une surface interne de cette plaquette de surface et qui contient un élément à semiconducteurs En outre, la carte à circuit intégré comprend un cadre qui s'étend sur la totalité d'un bord périphérique de la pla- quette de surface et qui entoure la plaquette de surface et le substrat de circuit Un espace défini par le cadre et la plaquette de surface est rempli avec un élément de remplis- sage dont la surface forme une surface arrière de la carte à circuit intégré. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs La suite de la description se réfère aux dessins annexés dans lesquels: La figure l Aest une vue en plan structurale d'un carte à circuit intégré d'un mode de réalisation de l'in- vention; La figure 1 B est une coupe structurale selon la ligne A-A de la figure 1 A; La figure 2 A est une vue en plan structurale d'un cadre 2 qui est représenté sur la figure l A; La figure 2 B est une coupe structurale selon la ligne B-B de la figure 2 A; La figure 2 C est une coupe partielle d'un cadre 2; La figure 2 D est une coupe partielle d'un cadre, similaire à la figure 2 C; Les figures 3 A-3 D sont des coupes qui illustrent des étapes de fabrication d'un carte à circuit intégré qui est représentée sur la figure 1 B; La figure 4 est une vue de dessus d'un cadre 2 qui est utilisé dans une carte à circuit intégré d'un se- cond mode de réalisation de l'invention; La figure 5 est une vue de dessus structurale d'une carte à circuit intégré utilisant un cadre 2 qui est représenté sur la figure 4; La figure 6 est une vue de dessus d'un cadre 2 qui est utilisé dans une carte à circuit intégré d'un troi- sième mode de réalisation de l'invention; La figure 7 est une vue en plan structurale d'une carte à circuit intégré qui utilise un cadre 2 représenté sur la figure 6; La figure 8 A est une coupe partielle structurale d'une carte à circuit intégré, destinée à illustrer une modification des cartes à circuit intégré des premier à troisième modes de réalisation; La figure 8 B est une coupe partielle structurale, similaire à la figure 8 A, qui est destinée à illustrer une autre modification d'une carte à circuit intégré; La figure 9 A est une vue en plan structurale d'une carte à circuit intégré de l'art antérieur; La figure 9 B est une coupe structurale selon la ligne C-C de la figure 9 A; La figure 1 OA est une vue en plan structurale d'une autre carte à circuit intégré de l'art antérieur; et La figure l OB est une coupe structurale selon la ligne D-D de la figure 10 A. Les figures l A et 1 B représentent une carte à circuit intégré d'un premier mode de réalisation de l'in- vention La carte à circuit intégré 1 comprend une plaquet- te mince 3 en résine, une plaquette de circuit 4 fixée à une surface de la plaquette mince 3, un cadre 2 entourant la totalité des périphéries de la plaquette mince 3 et de la plaquette de circuit 4, et un bloc de résine moulée 7 remplissant l'intérieur du cadre 2 L'autre surface de la plaquette mince 3 forme une surface supérieure de la carte à circuit intégré 1 Une surface de la résine moulée 7 for- me une surface arrière ou inférieure de la carte à circuit intégré 1 En outre, le cadre 2 forme essentiellement des surfaces latérales de la carte à circuit intégré 1. La plaquette mince 3 est constituée par une pla- quette de résine mince pré-moulée La plaquette de circuit 4 est fixée sur une surface intérieure de la plaquette min- ce 3 Un motif de circuit prédéterminé est formé sur une surface de la plaquette de circuit 4 La surface de la pla- quette de circuit 4 porte également un circuit intégré 5 et un composant de type "chip" 6, ayant des fonctions telles qu'une fonction de mémoire et une fonction de calcul. On va maintenant décrire la structure du cadre 2, en se référant aux figures 2 A-2 D Le cadre 2 comporte un corps 2 b semblable à une baguette, et une nervure ou sail- lie intérieure 2 a qui fait saillie à partir d'une surface périphérique intérieure du corps 2 b du cadre La nervure 2 a se trouve pratiquement dans une position médiane du corps 2 b du cadre 2, dans la direction de l'épaisseur de la car- te La nervure 2 a est en contact avec la surface de la pla- quette de circuit 4 dans une carte finie La nervure 2 a est formée de façon continue le long de la périphérie intérieu- re du corps 2 b du cadre, et elle a une section qui est de préférence en forme de demi-haltère, comme représenté sur la figure 2 C, ou qui est de forme rectangulaire, comme re- présenté sur la figure 2 D On peut évidemment employer d'autres formes de section. En retournant à la figure 1 B, on note que la ré- sine moulée 7 remplit entièrement un espace qui est formé entre le cadre 2, la plaquette mince 3 et la plaquette de circuit 4 Cette résine moulée 7 a une fonction de protec- tion, visant à protéger des circuits qui sont formés sur la plaquette de circuit 4, et une fonction d'élément de ren- fort mécanique dans la carte à circuit intégré Ainsi, le fait que la surface de la plaquette de circuit 4 soit en- tièrement recouverte par la résine moulée 7 améliore l'aptitude à la résistance à l'environnement, telle que l'étanchéité En outre, la rigidité de la résine moulée 7 elle-même résiste à une force externe qui est appliquée à la carte à circuit intégré 1, pour restreindre l'applica- tion de la force externe à la plaquette de circuit 4 Il est préférable que le cadre 2, la plaquette mince 3 et la résine moulée 7 soient tous fabriqués à partir du même ma- tériau, tel qu'un polymère à cristaux liquides Ces élé- ments peuvent cependant être formés par diverses sortes de résine. On va maintenant décrire le procédé de fabrica- tion de la carte à circuit intégré qui est représentée sur la figure l B, en se référant aux figures 3 A-3 D. En premier lieu, comme représenté sur la figure 3 A, on place la plaquette mince 3 sur une coquille infé- rieure 8 a d'un moule métallique 8 On place en outre la plaquette de circuit 4 sur la surface de la plaquette mince 3 La plaquette de circuit 4 porte le motif de circuit pré- déterminé, le circuit intégré 5 et les composants de type- "chip" 6, qui ont été formés préalablement sur la surface de cette plaquette. Ensuite, comme représenté sur la figure 3 B, on loge le cadre 2 dans une cavité qui est formée dans la coquille inférieure 8 a. Ensuite, comme représenté sur la figure 3 C, on abaisse la coquille supérieure 8 b pour fermer le moule 8. Dans cette condition, la surface externe du cadre 2 est en contact avec serrage avec une surface interne du moule 8. Ensuite, comme représenté sur la figure 3 D, on introduit une résine liquide dans le moule 8, par un canal 9 qui est formé dans la coquille supérieure 8 b On fournit la résine de façon qu'elle remplisse entièrement l'espace situé à l'intérieur du moule 8 Ensuite, on fait durcir la résine, et le cadre 2, la plaquette mince 3, le plaquette de circuit 4 et la résine moulée 7 sont intégrés en un seul bloc On ouvre le moule 8 pour libérer la carte à circuit intégré 1. Comme décrit ci-dessus, la carte à circuit inté- gré 1 est fabriquée par l'intégration des composants res- pectifs, c'est-à-dire le cadre 2, la plaquette mince 3 et la plaquette de circuit 4, par la résine moulée 7 Aucune étape de fixation ou d'empilement n'est donc nécessaire, ce qui simplifie les étapes de fabrication En outre, la ner- vure 2 a qui est formée dans le cadre 2 empêche de façon fiable une séparation mutuelle de la résine moulée 7 et du cadre 2. On va maintenant décrire un second mode de réa- lisation de l'invention En considérant la figure 4, on note que le cadre 2 de la carte à circuit intégré du second mode de réalisation comporte à sa surface périphérique in- térieure la nervure 2 a qui présente un ensemble de cavités 211 La figure 5 montre le cadre 2 et la plaquette de cir- cuit 4 assemblée à l'intérieur Les cavités 211 qui sont formées dans la nervure 2 a forment des interstices 21 entre le cadre 2 et la plaquette de circuit 4 Les interstices 21 font en sorte qu'un espace entre le cadre 2 et la plaquette mince 3 soit suffisamment rempli avec la résine introduite, passant par ces interstices 21. On décrira en outre ci-dessous un troisième mode de réalisation de l'invention Comme le montre la figure 6, le cadre 2 du troisième mode de réalisation comporte des trous traversants 22 dans plusieurs parties de la nervure - 2 a La figure 7 montre le cadre 2 et la plaquette de cir- cuit 4 assemblée à l'intérieur Les trous traversants 22 dans la nervure 2 a sont placés pratiquement dans une région frontière entre le cadre 2 et la plaquette de circuit 4. Ces trous traversants 22 ont pour fonction de permettre à la résine de remplir complètement l'espace intérieur, de façon similaire aux cavités 211 qui sont représentées sur la figure 4. On va maintenant décrire des modifications des premier à troisième modes de réalisation Bien qu'on ait décrit les premier à troisième modes de réalisation ci- dessus en considérant un type dit sans contact, dans lequel des bornes d'électrodes externes des cartes à circuit intégré ne sont pas à nu sur les surfaces extérieures, on peut appliquer ces modes de réalisation à des cartes à cir- cuit intégré d'un type avec contact, comportant des bornes d'électrodes externes à nu La figure 8 A montre la structu- re de la carte à circuit intégré, dans laquelle la borne d'électrode 41 qui s'étend à partir de la plaquette de cir- cuit 4 apparaît à nu sur la surface de la carte à circuit intégré, à travers un espace qui est formé entre le cadre 2 et la plaquette mince La figure 8 B représente la carte à circuit intégré ayant une structure dans laquelle la pla- quette mince 3 comporte, dans une position prédéterminée, une ouverture 31 à travers laquelle la borne d'électrode externe 41 qui s'étend à partir de la plaquette de circuit 4 apparaît à nu sur la surface de la carte. Comme décrit ci-dessus, la carte à circuit inté- gré conforme à l'invention est constituée par le cadre 2, la plaquette mince 3 et la plaquette de circuit 4 qui sont intégrés par la résine moulée 7 Le cadre 2 améliore la résistance mécanique et la résistance aux chocs sur le bord périphérique extérieur de la carte à circuit intégré La résine moulée améliore la résistance à l'environnement, telle que l'étanchéité, pour les circuits qui sont formés sur le substrat de circuit La nervure qui est formée à la périphérie intérieure du cadre fixe ensemble de façon fia- ble le cadre et la résine moulée En outre, si on utilise les mêmes configurations de cadres, on peut effectuer la fabrication avec des moules communs, indépendamment des types de circuits qui sont formés sur la plaquette de cir- cuit On peut donc simplifier les étapes de fabrication, ce qui améliore la productivité. En outre, on fabrique la carte à circuit intégré conforme à l'invention en remplissant avec de la résine moulée l'espace qui est défini par le cadre et la plaquette mince Les épaisseurs des cartes à circuit intégré sont donc déterminées de manière constante par les configura- tions du moule métallique dans lequel les cadres sont en- fermés On peut donc fabriquer des cartes à circuit intégré ayant une épaisseur faible et uniforme. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. il REVENDICATIONS 1 Carte à circuit intégré, caractérisée en ce qu'elle comprend: une plaquette de surface ( 3) qui forme une surface de la carte à circuit intégré; une plaquette de circuit ( 4) qui est fixée sur une surface intérieure de la plaquette de surface et qui porte un élément à semiconduc- teurs; un cadre ( 2) qui est formé de façon à s'étendre le long d'un bord périphérique de la plaquette de surface, et à entourer cette plaquette de surface et le substrat de circuit; et une matière de remplissage ( 7) qui remplit un espace défini par le cadre et la plaquette de surface, et qui forme une surface arrière de la carte à circuit inté- gré. 2 Carte à circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cadre ( 2) comporte une saillie ( 2 a) dirigée vers l'intérieur, qui fait saillie à partir d'une surface périphérique intérieure du cadre et pénètre dans la matière de remplissage ( 7). 3 Carte à circuit intégré selon la revendication 2, caractérisée en ce que la saillie intérieure ( 2 a) est formée de façon continue le long d'un bord périphérique extérieur de la plaquette de circuit ( 4). 4 Carte à circuit intégré selon la revendication 3, caractérisée en ce que la saillie intérieure comporte un trou traversant ( 22) qui s'étend à partir d'une face avant de la carte à circuit intégré, vers une face arrière de cette carte. Carte à circuit intégré selon la revendication 2, caractérisée en ce que la saillie intérieure ( 2 a) est formée de façon discontinue le long d'un bord périphérique extérieur de la plaquette de circuit. 6 Carte à circuit intégré selon la revendication , caractérisée en ce que la saillie intérieure ( 2 a) com- porte un trou traversant qui s'étend à partir d'une face avant de la carte à circuit intégré, vers une face arrière de cette carte. 7 Carte à circuit intégré selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaquette de circuit ( 4) com- porte une borne de connexion ( 41) qui pénètre dans la pla- quette de surface qui apparaît à nu à l'extérieur.