Brevet FR2767076A1 — publié le 19990212

La présente invention concerne la fabrication des cartes à circuit(s) intégré(s), communément appelées cartes à puce et, en particulier, un procédé pour le dépôt d'une couche de vernis de protection mécanique sur les cartes à puce. Par carte à puce, on entend un objet portable dont les dimensions peuvent être normalisées, par exemple par la norme ISO 7810, et comportant un microcircuit contenu dans un module. Cette carte à puce peut avoir un fonctionnement dit "à contact" par l'intermédiaire d'un bornier à contacts disposés sur la face recto de la carte à puce conformément à la norme ISO 7816 ou un fonctionnement dit "sans contact", à savoir au moyen d'ondes électromagnétiques (radiofréquences, hyperfréquences) qui permettent d'alimenter et de dialoguer avec le microcircuit ou encore un fonctionnement dit "hybride", ce qui signifie que le microcircuit peut fonctionner par les deux interfaces "à contact" et "sans contact". Les cartes à puce peuvent être fabriquées selon de nombreux procédés qui peuvent être regroupés en deux grandes catégories, la colamination et l'injection. La colamination fait appel à l'utilisation de feuilles thermoplastiques extrudées et calandrées qui sont tout d'abord imprimées et vernies. Ces feuilles sont ensuite "colaminées" avec, éventuellement, une feuille de recouvrement en thermoplastique transparent, appelée usuellement "overlay", qui sert de couche de protection mécanique. La colamination consiste à souder ou coller à chaud les différentes feuilles en thermoplastique. Cette opération est souvent réalisée au moyen d'une presse comportant deux plateaux parallèles en appliquant un cycle de pression et de température. La carte à puce est ensuite découpée aux dimensions normalisées dans la feuille obtenue par colamination. L'injection consiste à réaliser un corps de carte à puce par moulage , en injectant le thermoplastique dans un moule métallique. Cette opération permet d'obtenir dés le départ une carte à puce aux dimensions normalisées. Dans ce cas, les opérations d'impression et de vernissage sont réalisées par la suite. II faut protéger l'impression du point de vue mécanique contre l'abrasion lors de l'utilisation de la carte à puce. Dans le premier type de procédé, à savoir la colamination, il y a deux façons de protéger l'impression, soit en utilisant une feuille de recouvrement (overlay) dont l'épaisseur est comprise entre 40 et 200 microns, soit en déposant une couche de vernis selon un procédé d'offset ou par sérigraphie. Dans le cas des procédés par injection, il n y a qu'une façon de protéger l'impression, c'est le dépôt de vernis par un procédé d'offset, qui nécessite le passage des cartes à puce dans une machine d'impression, ou par sérigraphie. La couche de recouvrement (overlay) permet d'obtenir une épaisseur suffisante pour la protection mécanique de la carte à puce contre l'abrasion, mais il se produit souvent des phénomènes de décollage, ou "délamination", de la couche de protection. Par ailleurs, le procédé de colamination présente un prix de revient élevé. Le procédé par offset permet de déposer seulement quelques microns, de 1 à 5, de vernis comprenant 100% d'extrait sec et réticulant, sous l'effet d'un rayonnement ultraviolet, sur la carte à puce. La sérigraphie permet de déposer une couche dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 10 microns de vernis de protection sur la carte à puce. On utilise des vernis réticulant au rayonnement ultraviolet ou en phase aqueuse ou avec un solvant. Suivant le type de vernis, I'épaisseur obtenue est limitée à 1 à 10 microns. Pour obtenir une bonne résistance mécanique, en particulier à l'abrasion, lors de l'utilisation de la carte à puce, il est nécessaire d'obtenir une épaisseur de vernis plus importante, supérieure à 10 microns. Le problème à la base de l'invention est de fournir un procédé qui permet d'obtenir une couche de vernis de protection dont l'épaisseur est plus élevée sans utiliser le procédé de la couche de recouvrement (overlay) par colamination. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de dépôt d'une couche de vernis de protection mécanique sur une carte à puce comportant une cavité destinée à recevoir un module comportant un microcircuit, caractérisé en ce que l'on pulvérise le vernis au moyen d'au moins un pistolet de pulvérisation alimenté en vernis sous pression et en air sous pression pendant un mouvement relatif de la carte à puce et du ou des pistolets de pulvérisation. Ce procédé, connu en soi, de pulvérisation consiste à effectuer une projection de vernis en le faisant passer sous pression, par action d'air sous pression, dans un "pistolet" muni d'une buse qui pulvérise le vernis sous forme de très fines gouttelettes. En réalisant un déplacement relatif du pistolet de pulvérisation par rapport à la carte à puce, on peut réaliser un dépôt sur l'ensemble de la surface de la carte à puce. Ce procédé de pulvérisation permet de déposer sur un corps de carte à puce une épaisseur de vernis comprise entre 1 et 40 microns. Cette gamme d'épaisseur, que l'on ne pouvait obtenir auparavant, permet de réaliser des cartes à puce présentant une résistance à l'abrasion améliorée sans utiliser de couche de recouvrement (overlay) qui est obtenue par un procédé de colamination coûteux et se détériore souvent par "délaminage". L'invention permet de multiplier par deux la résistance à l'abrasion par rapport aux procédés classiques par offset ou sérigraphie. Cette pulvérisation peut avantageusement être effectuée en mode continu dans une installation de pulvérisation comportant plusieurs postes, les cartes à puce se déplaçant en continu devant les différents postes. On peut effectuer plusieurs passages du ou des pistolets de pulvérisation devant la carte à puce pour obtenir l'épaisseur désirée. Dans le cas où l'on réalise préalablement un masquage de la cavité recevant le module au moyen d'un pion, la pulvérisation est effectuée en mode pas à pas dans une installation de pulvérisation comportant plusieurs postes, les cartes à puce se déplaçant de manière séquentielle entre les différents postes. On peut utiliser un vernis à séchage par évaporation de solvant et l'on effectue alors un séchage par rayonnement infrarouge. On peut utiliser un vernis bicomposant réticulable et on effectue un séchage par rayonnement infrarouge. On peut encore utiliser un vernis à réticulation par rayonnement ultraviolet et l'on effectue un séchage par rayonnement ultraviolet. Dans ces deux derniers cas, le vernis peut comporter un solvant et on effectue un séchage par rayonnement infrarouge. L'invention a aussi pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de chargement dans lequel les cartes à puce sont placées sur un support, un poste de vernissage comportant au moins un pistolet de pulvérisation, un poste de séchage et/ou de réticulation du vernis, et un poste de déchargement dans lequel les cartes à puce sont enlevées de leur support et mises en piles. Cette installation peut comporter un poste de masquage disposé après le poste de chargement et un poste de démasquage disposé avant le poste de séchage et/ou de réticulation. Dans ce cas, il est avantageux que les masques soient enlevés dans le poste de démasquage et qu'ils soient ensuite nettoyés etsrenvoyés au poste de masquage. Ce nettoyage est effectué au moyen de brosses et de solvant, et les masques sont propres et prêts à un nouvel usage quand ils retournent au poste de masquage. A la fin de l'opération de dépôt du vernis, les cartes sont extraites de leur support et transférées sur un tapis convoyeur et les supports passent dans un module de nettoyage puis sont renvoyés au poste de chargement. Le nettoyage est effectué à l'aide de brosses et de solvant et cela permet d'éviter le nettoyage des supports après le séchage et la réticulation du vernis et, par suite, de réduire le prix de revient. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif et nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 illustrent le déplacement relatif de la carte à puce et du pistolet de pulvérisation - la figure 3 est une vue de côté du poste de vernissage - la figure 4 est une vue de dessus du poste de vernissage; - la figure 5 illustre, en vue de dessus, le transfert des cartes à puce - la figure 6 illustre, en vue de côté, le transfert des cartes à puce - la figure 7 illustre le principe du masquage de la cavité recevant le module - la figure 8 représente, en coupe transversale, le masquage de la cavité recevant le module ; et - la figure 9 est une représentation schématique d'une installation de vernissage selon l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent le principe du dépôt de vernis par pulvérisation. Un pistolet de pulvérisation comporte une buse 10 qui est alimentée par du vernis sous pression et par de l'air comprimé et elle projette un jet conique 12 de très fines gouttelettes de vernis sur une carte à puce 14. Le pistolet se déplace en translation par rapport à la carte à puce 14 soit selon l'axe longitudinal de cette dernière (figure 1), soit selon son axe transversal (figure 2). Le diamètre du jet est adapté au mouvement effectué de manière à couvrir toute la largeur (figure 1) ou toute la longueur (figure 2) de la carte à puce. L'épaisseur du dépôt de vernis peut être réglée en agissant sur un ou plusieurs des paramètres suivants - vitesse du déplacement relatif du pistolet et de la carte à puce - pression d'alimentation en vernis - ouverture du pointeau de la buse - pourcentage d'extrait sec du vernis - pression d'alimentation en air - réglage de la largeur du jet - diamètre de la buse. On peut aussi obtenir l'épaisseur désirée en effectuant plusieurs passages du pistolet de pulvérisation au dessus de la carte à puce. Le vernissage est réalisé dans une installation qui est représentée schématiquement à la figure 9. Elle comprend six postes en séquence, un poste de chargement des cartes 50, un poste de masquage 52, qui est optionnel, un poste de vernissage 54, un poste de démasquage 56, qui est optionnel, un poste de séchage et de réticulation 58 et un poste de déchargement des cartes 60. L'opération complète peut se faire en mode continu, la carte à puce se déplaçant de manière continue à une vitesse réglable et connue pour passer devant les différents postes. Dans le cas où il est nécessaire de ne pas déposer de vernis dans la cavité qui doit recevoir le module comprenant le microcircuit qui y est fixé par collage, il faut prévoir un masque comme cela est illustré sur les figures 7 et 8. Le masque est constitué par un "pion" en métal 16 qui a la même forme et les mêmes dimensions que la cavité 18 aménagée dans la carte à puce 20. Ce pion 16 est muni d'une tige de préhension 22. Il peut être réalisé grâce à des procédés électrochimiques ou par tout autre procédé permettant d'obtenir une reproduction fiable et précise de la forme de la cavité 18, par exemple par usinage. On prévoit alors les postes optionnels de masquage 52 et de démasquage 56 qui sont respectivement disposés avant et après le poste de vernissage 54. Le pion de masquage 16 est mis en place dans la cavité 18 juste avant le dépôt du vernis et il en est retiré aussitôt après. Avantageusement, au poste de démasquage 56, les pions de masquage 16 sont enlevés de la cavité et sont posés sur un système de convoyage. Les pions de masquage sont ensuite nettoyés au moyen de brosses et de solvant pour être renvoyés propres au poste de masquage pour y être utilisés de nouveau, comme schématisé en 62 à la figure 9. Au poste de chargement 50, les cartes 20 sont prises dans une pile et sont placées sur un support approprié 24 (voir figures 3, 5 et 6). Ces supports 24 peuvent transporter plusieurs cartes et ils ne doivent pas gêner le dépôt du vernis, aucune zone d'ombre ne masquant le jet de vernis 12. Le poste de vernissage 54 est représenté sur les figures 3 et 4. Il comporte un bras vertical mobile 26 qui se déplace en translation horizontale perpendiculairement à la direction de déplacement des cartes 20 et qui porte deux pistolets de pulvérisation 28. Un dispositif d'extraction d'air schématisé par les flèches 36 et comportant un filtre 30 est disposé sur le côté des pistolets de pulvérisation 28 parallèlement à la direction de déplacement des cartes 20. Ce dispositif d'extraction permet d'évacuer les composants du vernis ne se déposant sur les cartes (brouillard de vernis). Sur la figure 4, la flèche 32 désigne la direction de déplacement des cartes 20 et les flèches 34 le sens du déplacement du bras 26. Le poste de vernissage 54 comprend un dispositif d'alimentation en air des pistolets, tel que de l'air comprimé ou une turbine. Une pompe à membrane réalise l'alimentation en vernis des pistolets. On peut aussi utiliser tout autre dispositif permettant une alimentation en vernis avec possibilité de réglage du débit. Le vernissage peut s'effectuer en mode continu ou en mode pas à pas. Dans le cas du mode continu, les supports 24 avancent en continu à une vitesse réglable. Lorsqu'un support 24 se présente devant le bras 26, ce dernier balaie le support 24 sur toute sa longueur. La largeur du jet doit être réglée pour couvrir toute la zone de déplacement du support 24 pendant la durée du vernissage. Cette opération peut s'effectuer avec un ou plusieurs pistolets qui peuvent effectuer plusieurs passages. Comme indiqué plus haut, I'épaisseur du dépôt de vernis peut être réglée en agissant sur un ou plusieurs des paramètres cités. Lorsque l'on utilise les pions de masquage 16,1'opération de dépôt du vernis s'effectue en mode pas à pas. Le support 24 des cartes 20 avance jusqu'à la hauteur du bras 26 et s'arrête. Le pistolet 28 est ouvert et le bras 26 balaie le support 24 sur toute sa longueur, la largeur du jet de vernis 12 étant réglée pour couvrir toute la largeur du support. Le bras 26 revient en position initiale de repos et le support 24 avance à la position suivante. Lorsque cette phase de vernissage, en mode continu ou pas à pas est terminé, on effectue le transfert des cartes sur un convoyeur. Cela est réalisé sans toucher à la face des cartes qui viennent d'être vernies. Les supports 24 libérés des cartes passent alors dans un poste de nettoyage où l'on extrait au moyen de brosses et de solvant le vernis présent sur les supports 24 et retournent au poste de chargement 50. Cette opération schématisée en 64 est réalisée alors que le vernis n'est séché ni réticulé, ce qui permet d'éviter un nettoyage beaucoup plus complexe des supports que s'il était effectué plus tard. Les figures 5 et 6 représentent l'opération de transfert. Le support 24 muni des cartes 20 arrive au niveau de transporteurs à courroie de réception 40 qui sont disposés en regard des cartes 20 dans la direction de déplacement des cartes 32. Ces courroies de réception 40 déposent les cartes 20 sur un tapis convoyeur 42 qui les amènent au poste de séchage et de réticulage 58. Cette opération de transfert est réalisée après le passage dans le poste de démasquage 56 dans le cas où l'on utilise des pions de masquage. Le poste de séchage et de réticulation 58 comporte un tapis convoyeur qui se déplace devant un module de séchage à rayonnement infrarouge dont la puissance est réglable. On peut régler le temps de séchage en agissant aussi sur la vitesse du tapis convoyeur. Ce module à infrarouge permet l'extraction des solvants du vernis et la réticulation des vernis bicomposants réticulables. Le poste de séchage et de réticulation 58 peut également comporter un module de séchage à rayonnement ultraviolet avec possibilité de réglage de la puissance de la lampe à ultraviolet et du temps de séchage en agissant sur la vitesse du tapis convoyeur. Ce module à ultraviolet permet la réticulation des vernis à réticulation par rayonnement ultraviolet. Le dernier poste est un poste de déchargement 60 dans lequel les cartes 20 sont regroupées en piles après séchage du vernis. On voit que l'invention permet d'obtenir, à un faible prix de revient, une couche de vernis de protection dont l'épaisseur peut aller jusqu'à 40 micromètres. Une telle épaisseur permet de multiplier par deux la résistance à l'abrasion, et, par suite, la durée de vie des cartes à puces par rapport aux techniques de protection connues. Cette couche de protection est plus fiable que la couche de recouvrement (overlay) puisqu'elle ne présente pas le risque de "délamination" qui se produit pour cette dernière et I'invention permet donc d'obtenir des cartes à puce de plus longue durée de vie en utilisant la technique du colamination. Par ailleurs, I'installation selon l'invention permet d'utiliser tout type de vernis, en particulier des vernis réticulant par rayonnement ultraviolet. Cette installation peut facilement être adaptée à la fabrication avec masquage par adjonction de deux postes supplémentaires avant et aprés le poste de vernissage. REVENDICATIONS 1. Procédé de dépôt d'une couche de vernis de protection mécanique sur une carte à puce (14, 20) comportant une cavité (18) destinée à recevoir un module comportant un microcircuit, caractérisé en ce que l'on pulvérise le vernis au moyen d'au moins un pistolet de pulvérisation (10, 12, 28) alimenté en vernis sous pression et en air sous pression pendant un mouvement relatif de la carte à puce (14, 20) et du pistolet de pulvérisation (10, 12, 28). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pulvérisation est effectuée lors d'un déplacement en translation du pistolet de pulvérisation (28). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pulvérisation est effectuée en mode continu dans une installation de pulvérisation comportant plusieurs postes, les cartes à puce (20) se déplaçant en continu devant les différents postes. 4. Procédé selon la revendications 3, caractérisé en ce que la pulvérisation est effectuée avec plusieurs passages du pistolet de pulvérisation (28). 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on réalise préalablement un masquage de la cavité (18) recevant le module au moyen d'un pion de masquage (16, 28), et en ce que la pulvérisation est effectuée en mode pas à pas dans une installation de pulvérisation comportant plusieurs postes (50-60), les cartes à puce (20) se déplaçant de manière séquentielle entre les différents postes (50-60). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise un vernis à séchage par évaporation de solvant, et en ce que l'on effectue un séchage par rayonnement infrarouge. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise un vernis bicomposant réticulable, et en ce que l'on effectue un séchage par rayonnement infrarouge. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on utilise un vernis comportant du solvant. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise un vernis à réticulation par rayonnement ultraviolet et en ce que l'on effectue un séchage par rayonnement ultraviolet. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on utilise un vernis comportant du solvant et en ce que l'on effectue un séchage par rayonnement infrarouge. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le temps de séchage est réglé par la vitesse relative de la carte à puce (20) et du pistolet de pulvérisation (28) 12. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de chargement(60) dans lequel les cartes à puce (20) sont placées sur un support (24), un poste de vernissage (54) comportant au moins un pistolet de pulvérisation (28), un poste de séchage et/ou de réticulation du vernis (58) et un poste de déchargement (60) dans lequel les cartes à puce (20) sont enlevées de leur support (24) et mises en piles. 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de masquage (52) disposé après le poste de chargement et un poste de démasquage (56) disposé avant le poste de séchage et/ou de réticulation (54). 14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les masques (16) sont enlevés au poste de démasquage (56), et en ce qu'ils sont ensuite nettoyés et renvoyés au poste de masquage (52). 15. Installation selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que, à la fin de l'opération de dépôt du vernis ou de démasquage, les cartes (20) sont extraites de leur support (24) et transférées sur un tapis convoyeur (42) et en ce que les supports (24) passent dans un module de nettoyage puis sont renvoyés au poste de chargement (50).