Brevet FR2665280A1 — publié le 19920131

La présente invention se rapporte à un procédé de production d'une carte à circuit intégré, dont le module semiconducteur est noyé dans un panneau de la carte, ainsi qu'à la carte obtenue. Traditionnellement, il y a des cartes à circuit intégré dont les modules semiconducteurs sont noyés dans les parties concaves des panneaux de carte et y sont collés On expliquera ci-dessous une carte à circuit intégré de ce type en se référant aux figures 9 a et 9 b. La figure 9 a montre une vue en plan d'une carte conventionnelle, et la figure 9 b montre une vue en coupe transversale faite suivant la ligne IX-IX de la figure 9 a. Sur ces figures, un module semiconducteur 2 (appelé ci-après simplement "module") est fixé sur un panneau de carte 1 Le panneau 1 est obtenu par stratification de feuilles en résine de chlorure de vinyle ou par moulage d'une résine ABS (acrylonitrile=butadiène-styrène) et analogues, et ainsi se forme une partie concave la o est noyé le module 2 La partie concave la présente son ouverture vers le haut du panneau 1 Le module 2 se compose d'un panneau 4 avec un élément semiconducteur 3, un fil mince 5 électriquement connecté entre un circuit de câblage (non illustré) de la carte 4 et l'élément semiconducteur 3 et d'une résine de scellement 6 qui scelle cet élément semiconducteur 3, le fil 5 et analogues Une borne d'électrode 7 pour connexion externe de la carte à circuit intégrée est formée sur une surface du panneau 4 qui est opposée à la surface sur laquelle est monté l'élément semiconducteur. Le module 2 a une taille telle que le panneau 4 et la résine 6 soient noyés dans la partie concave la du panneau 1 et les faces supérieure et inférieure sont respectivement plates. Dans la carte conventionnelle ainsi structurée, l'assemblage est effectué en noyant le module 2 dans la partie concave la de façon que le module 2 ou la partie concave la du panneau 1 reçoive un adhésif Lors de l'assemblage, un côté de la résine 6 a été noyé dans la partie concave la de manière que la borne d'électrode 7 puisse être exposée au niveau de la surface supérieure du panneau de la carte. Cependant, avec le procédé conventionnel ci-dessus mentionné de production d'une carte à circuit intégré o un module 2 est ainsi noyé dans la partie concave la du panneau de la carte 1, afin de fixer fermement le module 2 sur le panneau 1, il est nécessaire que la forme de la partie concave la soit en accord avec celle du module 2 ou bien que la forme du module 2 soit en accord avec celle de la partie concave la De toute façon, si, d'une manière ou d'une autre, la forme de ces deux éléments ne concorde pas, il se produit naturellement des irrégularités à la surface de la carte En outre, il est nécessaire d'effectuer une ferme fixation de manière que le module 2 ne tombe pas de la carte à circuit intégré Par ailleurs, il est stipulé dans les normes JS ou ISO, qu'il ne doit y avoir aucune irrégularité ni échelon de plus de 0,lmm entre une borne d'électrode et la surface de carte périphérique Il y a divers problèmes à résoudre qui nécessitent de nombreux procédés et également une manipulation de l'adhésif pouvant teinter la surface de la carte afin que la forme de la partie concave la soit noyée de cette manière, que la forme du module 2 soit précisément en accord et que l'adhésif soit bien placé. Un procédé de production d'une carte à circuit intégré comprend les étapes de monter un panneau de la carte traversé d'une ouverture sur un moule inférieur de matrices de moulage, de monter un module semiconducteur dans l'ouverture du panneau, de serrer une matrice supérieure ayant une entrée sur une matrice inférieure, et de mouler par injection de la résine dans l'ouverture de l'entrée à un état o seule une face de borne d'électrode pour connexion externe du module semiconduteur est exposée La carte à circuit intégré comprend un panneau traversé d'une ouverture, un module semiconducteur monté dans cette ouverture et une résine moulée injectée dans ladite ouverture de manière que la résine soit formée dans une condition telle que seule une face de borne d'électrode pour connexion externe du module semiconducteur soit exposée. Selon la présente invention, dans le procédé de production de la carte à circuit intégré, il est possible de produire la carte à circuit intégré en plaçant d'abord un module simplement dans l'ouverture d'un panneau de carte à circuit intégré qui forme la configuration de la carte, avec ensuite moulage pour ainsi simplifier remarquablement le procédé de production en comparaison avec le procédé conventionnel En outre, il est inutile de se préoccuper de la forme du module et cela permet de simplifier la production du module. Dans la carte à circuit intégré de la présente invention, le module est fermement maintenu dans le panneau, ce qui permet d'obtenir une carte solide ayant une excellente résistance aux intempéries. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: les figures la et lb illustrent un premier mode de réalisation de la carte à circuit intégré selon la présente invention, la figure la en étant une vue en plan et la figure lb une vue en coupe transversale faite suivant la ligne I-I de la figure la; la figure 2 montre une vue en coupe transversale agrandie de la zone principale du premier mode de réalisation; les figures 3 a à 3 c illustrent un cadre à utiliser pour le premier mode de réalisation, la figure 3 a étant une vue du dessous, la figure 3 b une coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 3 a, et la figure 3 c une vue en coupe transversale agrandie montrant une zone de nervure du cadre; la figure 4 est une vue en coupe transversale montrant un état serré des matrices entre lesquelles est monté un cadre; les figures 5 a et 5 b sont des vue en coupe transversale montrant un autre exemple d'une nervure, et la figure 5 a est un exemple ayant la forme d'une section rectangulaire, la figure 5 b étant un exemple montrant une nervure dont l'angle se rétrécit vers l'extrémité; les figures 6 a et 6 b montrent un second mode de réalisation avec une protubérance pour le serrage des matrices sur un cadre pour le module, la figure 6 a est une vue du dessous du cadre et la figure 6 b une vue en coupe transversale faite suivant la ligne VI-VI de la figure 6 a; la figure 7 est une vue en coupe transversale montrant la condition de serrage des matrices de moulage entre lesquelles le cadre est monté avec la protubérance pour le serrage des matrices; les figures 8 a et 8 b montrent un troisième mode de réalisation de la présente invention, la figure 8 a étant une vue en plan et la figure 8 b une vue en coupe transversale faite suivant la ligne VIII-VIII de la figure 8 a; et les figure 9 a et 9 b sont des vues montrant la carte à circuit intégré, la figure 9 a étant une vue en plan et la figure 9 b une vue en coupe transversale faite suivant la ligne IX-IX de la figure 9 a, selon l'art antérieur. On décrira d'abord le premier mode de réalisation en se référant aux figures 1, 2, 3 et 4 Sur ces figures, les explications seront omises pour les éléments qui sont les mêmes que ceux déjà expliqués en se référant aux figures 9 a et 9 b, et ceux-ci portent les mêmes symboles. Sur ces figures, une carte à circuit intégré 11 se compose d'un cadre 12 qui forme le pourtour externe de la carte et d'une résine moulée 13 qui est injectée dans une zone à l'intérieur du cadre 12 Le cadre 12 est égal à l'épaisseur de la carte 11. Dans le cadre 12, un cadre 14 pour y noyer un module 2, qui est une partie fonctionnelle de la carte, est formé en étant enfoncé dans une résine moulée 13 de manière monobloc de façon que la surface supérieure du cadre 14 du module corresponde à celle de la résine moulée 13 En outre, le cadre 14 pour le module est placé de manière que sa surface supérieure soit presqu'à la même hauteur que la surface de la carte Le module 2 est placé dans le cadre 14 de manière que la borne d'électrode soit exposée sur le côté externe de la carte puis il est couvert de la résine 13 qui est injectée dans une ouverture du cadre 12. En outre, sur un pourtour interne du cadre 12 et un pourtour externe du cadre 14 du module (d'un côté opposé à un trou o est noyé le module), sont agencées continuellement des nervures 12 a et 14 a ayant une épais- seur égale à peu près au tiers de l'épaisseur des cadres 12 et 14 Ces nervures 12 a et 14 a sont agencées presqu'au milieu de la largeur de la carte pour ne pas être exposées à la surface de celle-ci En prévoyant les nervures 12 a et 14 a de cette manière, lorsque le moulage est effectué à l'intérieur du cadre 12 avec la résine à mouler 13, la résine 13 ne se sépare pas du cadre 12 même si la carte est courbée alors que la résine maintient les nervures 12 a et 14 a en sandwich sur les deux côtés supérieur et inférieur. En outre, le cadre 14 pour le module est placé, comme on l'a déjà mentionné à une position dans laquelle il est à peu près à la moitié de la largeur de la carte de manière qu'une face se trouve dans une position o elle est presque au même niveau que la surface de la carte et que son autre face soit couverte de la résine 13. Les matrices de moulage 15 sont un outil permettant de former la résine moulée 13 à l'intérieur de la zone du cadre 12 et ces matrices 15 se composent d'une matrice inférieure 16 et d'une matrice supérieure 17 devant être serrées l'une contre l'autre avec une cavité 18 prévue sur les deux matrices 16 et 17 pour y monter le cadre 12 En outre, la cavité 18 a une dimension qui correspond à la dimension externe et à l'épaisseur du cadre 12, dont le fond et la surface supérieure sont plats pour que la surface de la résine moulée 13 soit presque plate après un moulage Par ailleurs, une entrée 19 est prévue sur la matrice supérieure 17. On expliquera maintenant le procédé de production de la carte à circuit intégré de la présente invention. Afin de produire la carte à circuit intégré de la présente invention, d'abord, on monte le cadre 12 sur la matrice inférieure 16 comme le montre la figure 4, puis un module 2 est fixé dans un cadre 14 du cadre 12 de manière qu'une borne d'électrode 7 soit en contact avec la surface de la matrice inférieure Alors, on serre les matrices 15 en faisant correspondre la matrice inférieure 16 et la matrice supérieure 17, on injecte la résine 13, qui est chauffée et fondue, dans la cavité 18, en provenance de l'entrée 19 de la matrice supérieure 17 Après durcissement de la résine 13, la carte à circuit intégré est obtenue par séparation du cadre 12 et des matrices 15. En conséquence, la carte ainsi obtenue après séparation a presque la surface plate que l'on peut voir à la figure la Dans ce cas, on peut utiliser, pour le cadre 12 et la résine 13, un polymère liquide cristallin thermotrope ayant une haute rigidité et le cadre 12 est obtenu par moulage par injection par un appareil équivalent à la matrice 15. De cette manière, la surface opposée à la borne d'électrode 7 dans le module 2 n'est pas restreinte à la in forme et à l'épaisseur que l'on peut voir à la figure 4, s'il y a un jeu o s'écoule la résine 13 Par conséquent, même si l'adhésif est appliqué à l'avance au module 2, l'épaisseur finie de la carte ne subit aucune influence parce que le moulage est effectué en prenant en considération cette épaisseur En effet, dans le module 2, seule la dimension externe qui est adaptée au cadre 14 est limitée, et l'épaisseur n'est soumise à aucune influence de l'épaisseur finale, elle correspond simplement à l'étendue dans laquelle le module 2 est noyé dans le cadre 12. En outre, comme le montre le premier mode de réalisation, les nervures 12 a et 14 a du cadre 12 et du cadre 14 sont totalement noyées dans la résine 13, ce qui permet ainsi à la résine 13 et au cadre 12 de former un monobloc intégral Dans ce cas, pour la forme en section transversale de ces nervures 12 a et 14 a, il est préférable d'adopter une forme de tête d'haltère comme le montre la figure 3 c mais il peut être possible de prévoir des formes telles que montrées aux figures Sa et 5 b. Les figures Sa et 5 b sont des vues en coupe transversale montrant d'autres exemples de nervures, la figure Sa montrant un exemple de section transversale rectangulaire et la figure 5 b un exemple d'un angle diminuant vers l'extrémité de la nervure Selon la taille et l'épaisseur de la carte, même l'utilisation de telles nervures ayant ces formes assure une protection complète du cadre 12 par rapport à la résine moulée 13 étant donné la rigidité de la résine 13 à injecter dans la zone du cadre 12. Par ailleurs, le cadre 14 pour le module permet de prévoir une protubérance pour le serrage comme le montre les figures 6 a, 6 b et 7 Sur ces figures, des éléments identiques à ceux des figures 1 à 4 portent les mêmes chiffres de référence Sur ces figures, le chiffre 21 indique une protubérance pour presser le cadre 14 du module sur la matrice inférieure 16 lors du serrage des matrices et cette protubérance 21 est prévue en une position éloignée du cadre 12 au dos du cadre 14 La hauteur de la protubérance 21 est établie à une dimension faisant que le sommet de la protubérance atteigne le dos de la carte à circuit intégré (la face qui est opposée à la borne d'électrode 7 du module 2) La protubérance 21 est formée de manière qu'elle s'amincisse graduellement vers son extrémité En effet, en prévoyant la protubérance 21 sur le cadre 14, le sommet de la protubérance 21 contacte la matrice supérieure 17 lorsque le cadre 12 est monté sur les matrices 15 comme le montre la figure 7 Par conséquent, le cadre 14 est pressé contre la matrice inférieure 16 En effet, dans le cas o l'épaisseur de la carte est mince, le cadre 14 du module s'amincit naturellement et par conséquent cela est efficace pour les empêcher de s'élever dans les matrices de moulage pour former un monobloc et également dans le moulage par injection du fait de la pression de la résine de moulage et dans le cas o le rigidité du cadre 12 est faible, cette protubérance 21 protège le cadre 14 et l'empêche de s'élever et en conséquence protège le module 2, empêchant que la résine 13 ne traverse jusqu'à la surface de la borne d'électrode, assurant ainsi une production sans défaut Comme le sommet de cette protubérance 21 est exposé au dos de la carte, plus le sommet de la protubérance est mince, meilleur cela vaut. On expliquera maintenant un autre mode de réalisation en se référant aux figures 8 a et 8 b Sur ces figures, les éléments qui ont déjà été expliqués aux figures 1, 3 a et 3 b ont reçu les mêmes chiffres de référence Sur ces figures, le chiffre 31 montre un module utilisé dans ce mode de réalisation et le panneau 4 de ce module 31 a un échelon 32 plus bas que la zone de la borne d'électrode Le repère 31 a représente le circuit intégré et le repère 31 b représente un plot de connexion du circuit intégré 31 a Le chiffre 33 montre le support du module pour un engagement avec ce module 31 et ce support 33 est formé de manière monobloc dans le cadre 12, traversant son ouverture Dans ce mode de réalisation, le module 31 est fixé dans une ouverture entourée du support 33 et du cadre 12 La fixation est effectuée en mettant l'échelon 32 du panneau 4 en engagement avec le support 33 et en exposant la borne d'électrode 7 à la surface de la carte Sur le bord latéral du support 33, un cadre 34 est prévu qui est formé de manière qu'en engagement avec le panneau 4, au moins le cadre dépasse jusqu'au dos du panneau 4 et la nervure 35 est formée sur ce cadre 34 En outre, la hauteur (dimension en épaisseur) de ce cadre 34 est établie pour être plus mince que l'épaisseur de la carte de manière que le cadre ne soit pas exposé au dos de la carte De cette manière, une structure dans laquelle l'échelon 32 du module 31 est en engagement avec le support 33 protège fermement le module 31 d'une pression jusqu'à la surface de la carte. Comme on l'a mentionné ci-dessus, après avoir adapté les modules 2 et 31 aux cadres préformés 12 et 14 pour le module et le support 33, comme la carte à circuit intégré est produite par moulage par injection de la résine 13 dans les cadres 12 et 14, comme le montre la figure 2, même si la forme de la face opposée à la borne d'électrode du module 2 est irrégulière, que l'épaisseur du module est irrégulière, que la hauteur elle-même change ou même si la partie fonctionnelle dépasse comme dans les cas des figures 8 a et 8 b, une carte ayant une surface lisse et une épaisseur uniforme peut être obtenue en noyant dans la résine, ce qui rend inutile l'adaptation de la forme du module et d'une surface concave dans laquelle il doit être inséré Par ailleurs, si seule la forme externe de la carte à circuit intégré est identique, une seule paire de matrices permet le moulage de toutes les formes de cartes à circuit intégré. En outre, la combinaison du cadre 12 et de la résine 13 rend l'aspect meilleur, par exemple, en permettant d'adopter des couleurs différentes entre le cadre 12 et la résine 13 En formant un corps de carte transparent, cela offre la facilité de permettre de voir les parties fonctionnelles et les composants de circuit à partir de l'extérieur, ce qui augmente la liberté de conception des cartes En outre, l'addition de décorations par impression sur la surface de la carte est possible. Par ailleurs, comme le cadre 12 ne recouvre pas la résine moulée 13 dans la direction de l'épaisseur, la présence de plis dans la carte à circuit intégré est très rare même si diverses résines sont combinées, ce qui offre l'avantage d'une plus grande liberté de choix des matériaux de la carte. Comme les modules 2 et 31 sont fermement fixés lors du moulage, ils ne se séparent pas lorsqu'ils subissent une force externe lorsqu'on utilise un matériau dur de moulage Lorsqu'on utilise une résine 13 molle, en prévoyant un traitement préalable sur les surfaces des modules 2 et 31 ou un traitement pour un collage à la résine, on peut obtenir une carte à circuit intégré dont les modules 2 et 31 ne peuvent tomber même s'ils subissent il une pression externe Dans ce cas, comme les nervures 12 a, 14 a et 35 existent aux interfaces entre le cadre 12, le cadre 14 du module, le support 33 et la résine 13, la résine 13 ne peut sortir du cadre même lorsqu'une force externe résultant d'une flexion est appliquée à la carte à circuit intégré. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de production d'une carte à circuit intégré caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de (a) monter un panneau de carte traversé d'une ouverture sur une matrice inférieure de matrices de moulage; (b) monter un module semiconducteur dans l'ouverture dudit panneau; (c) serrer une matrice supérieure ayant une entrée, sur ladite matrice inférieure; et (d) accomplir le moulage dans des conditions telles que seule une face du module semiconducteur soit exposée, par injection de résine dans l'ouverture en provenance de ladite entrée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau de la carte comporte un cadre pour le panneau et un cadre pour le module pour monter un module semiconducteur à l'intérieur du cadre pour le panneau; et l'étape (d) comporte la formation d'une résine moulée par injection de la résine à l'intérieur du cadre pour le panneau et du cadre pour le module, d'une manière monobloc. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face du module semiconducteur comporte une face de borne d'électrode pour connexion externe; et l'étape (b) précitée comprend: une étape de formation de la face de borne d'électrode pour connexion externe du module semiconducteur en contact avec une surface plate dans la matrice inférieure des matrices à mouler et le montage du module semiconducteur de manière que la surface du panneau et la face de la borne d'électrode pour connexion externe soient presque au même niveau et que la face de la borne d'électrode pour connexion externe soit exposée. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module semiconducteur a un échelon par rapport à la face de la borne d'électrode; et l'étape (b) comprend le montage du module semiconducteur par engagement de l'échelon avec le cadre du module. Carte à circuit intégré caractérisée en ce qu'elle comprend: un panneau ( 11) traversé d'une ouverture un module semiconducteur ( 2) monté dans l'ouverture; et une résine ( 13) injectée dans l'ouverture de manière que le moulage soit effectué dans une condition telle que seule une face du module semiconducteur soit exposée. 6 Carte selon la revendication 5, caractérisée en ce que la face du module comporte une face de borne d'électrode pour connexion externe, et le module semiconducteur est monté sur l'ouverture dans une condition telle que la face de borne d'électrode ( 7) pour connexion externe soit presque au même niveau que la surface du panneau pour une exposition sur une surface du circuit intégré. 7 Carte selon la revendication 5, caractérisée en ce que le panneau de la carte comporte un cadre ( 12). 8 Carte selon la revendication 7, caractérisée en ce que le cadre a une nervure ( 12 a) pour fixation de la résine sur son pourtour interne. 9 Carte selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un cadre ( 14) pour monter le module semiconducteur à l'intérieur du cadre du panneau. Carte selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'épaisseur de paroi du cadre ( 14) du module est plus mince que l'épaisseur de paroi du cadre ( 12) du panneau. 11 Carte selon la revendication 10, caractérisée en ce que le cadre ( 14) pour le module contient une zone dont l'épaisseur est presque la même que l'épaisseur de paroi du cadre ( 12) pour le panneau. 12 Carte selon la revendication 11, caractérisée en ce que la surface du cadre ( 14) du module a une protubérance ( 21) qui s'amincit vers son extrémité. 13 Carte selon la revendication 12, caractérisée en ce que la protubérance ( 21) est prévue sur le cadre en l O une position éloignée du cadre du panneau. 14 Carte selon la revendication 9, caractérisée en ce que le module semiconducteur ( 31) a un échelon ( 32) par rapport à la face de borne d'électrode et le module semiconducteur est monté sur le cadre du module en mettant cet échelon en engagement avec le cadre du module.