Brevet FR2774197A1 — publié le 19990730

"Procédé de fabrication d'une carte à microcircuit et carte obtenue par la mise en oeuvre de ce procédé" L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une carte à microcircuit du type consistant à définir dans celle-ci une ou plusieurs régions d'affaiblissement pour empêcher la transmission de contraintes de flexion au microcircuit logé dans une cavité de la carte. Elle conceme aussi une carte à microcircuit obtenue par la mise en oeuvre de ce procédé. Le brevet européen N" 0 163 880 décrit le principe de réaliser une région d'affaiblissement dans l'épaisseur de la cartel à l'extérieur du périmètre de la cavité abritant le microcircuit. Pour protéger ce demier des contraintes induites par les flexions appliquées à la carte, il est préconisé de réaliser des fentes ou autres trous ou au moins des réductions d'épaisseur à certains emplacements à l'extérieur de la cavité abritant le microcircuit. L'affaiblissement qui en résulte limite la transmission des contraintes de flexion au microcircuit et à ses connexions. Selon un mode de réalisation décrit dans ce document, il est préconisé d'utiliser un matériau non adhérent, par exemple une bande de papier, pour créer les zones d'affaiblissement. Ce processus n'est applicable que si la carte est réalisée par le laminage d'au moins trois couches, les zones d'affaiblissement ainsi obtenues étant ménagées par l'insertion du matériau non adhérent dans la couche médiane. L'invention concerne un perfectionnement applicable à tout type de carte notamment une carte réalisée d'une seule couche de matériau semi-rigide. Plus précisément, I'invention concerne un procédé de formation d'un agencement de protection d'un microcircuit dans une carte portant un tel microcircuit logé dans une cavité de ladite carte, du type consistant à créer une configuration d'affaiblissement dans ladite carte comprenant une ou plusieurs gorges pratiquées dans l'épaisseur de celle-ci et s'étendant en profondeur sur une partie de l'épaisseur de ladite carte, caractérisé en ce qu'il consiste à combler au moins une telle gorge par un matériau de moindre rigidité que celui de ladite carte, en le faisant adhérer à la paroi de ladite gorge. De préférence, la ou les gorges précitées sont remplies par un matériau élastomère. Un tel matériau adhère de façon satisfaisante à la paroi de la gorge. De cette façon, la paroi de la carte au fond de la gorge, qui est une partie de faible épaisseur résiste mieux aux contraintes de flexion appliquées à la carte et ne risque plus de se fendiller à l'usage. Par ailleurs, on a constaté que le fait de rendre adhérent un matériau de moindre rigidité et notamment un matériau élastomère à la paroi de la gorge ne diminue pratiquement pas l'efficacité de celle-ci, c'est-à-dire sa capacité à limiter la transmission des contraintes de flexion au microcircuit. De préférence, la configuration d'affaiblissement définie ci-dessus sera agencée au voisinage et autour de la cavité qui contient le microcircuit de façon à l'entourer au moins partiellement. Dans une version simple, on pourra simplement pratiquer deux gorges parallèles s'étendant de part et d'autre de la cavité, généralement suivant une direction parallèle à un bord de la carte, par exemple longitudinalement par rapport à celleci. On pourra également envisager deux paires de telles gorges parallèles s'étendant de part et d'autre de la cavité suivant des directions respectives sensiblement perpendiculaires, c'està-dire en l'occurrence ici suivant la direction longitudinale et suivant la direction transversale de la carte. La configuration d'affaiblissement peut aussi comporter une paire de gorges en forme de U s'étendant de part et d'autre de la cavité. Selon un mode de réalisation avantageux, la configuration d'affaiblissement comporte une gorge à contour fermé entourant complètement la cavité. Bien entendu, cette gorge est remplie du matériau de moindre rigidité, adhérant à celle-ci, notamment un matériau élastomère. Si le microcircuit est réalisé selon une technologie classique, c'est-à-dire d'abord assemblé à des éléments de raccordement de façon à définir un module encore appelé "vignette" assemblé à la carte, alors une telle gorge et notamment une gorge à contour fermé peut se situer au moins en partie sous les plages de contact extérieur dudit module, le montage étant tel que celui-ci n'adhère pas avec les parties de la configuration d'affaiblissement qu'il recouvre. De cette façon, ladite configuration d'affaiblissement est en grande partie dissimulée par les éléments de contact extérieur, ce qui ne change pas l'aspect traditionnel de la carte. L'absence d'adhérence permet d'éviter la transmission de contraintes au microcircuit via les éléments de raccordement définissant les plages de contact extérieur. II est également avantageux de combiner les configurations d'affaiblissement remplies de matériau de moindre rigidité et notamment de matériau élastomère avec une technologie plus récente de mise en place du microcircuit et de ses éléments de contact extérieur. Plus précisément, on a proposé récemment de fixer des éléments métalliques s'étendant entre le fond de la cavité et une face de la carte, par estampage-découpage à chaud d'une feuille métallique pour ensuite venir connecter directement le microcircuit aux extrémités desdits éléments métalliques se trouvant au fond de la cavité. L'une des difficultés de mise en oeuvre de cette technique résulte de l'estampage des éléments métalliques qui provoque des surépaisseurs de matière plastique (le matériau de la carte) le long des contours desdites plages de raccordement. Ces surépaisseurs qui sont créées par fluage de la matière plastique pourraient nuire à la fois à la fiabilité du dispositif, à la lecture des cartes et à l'aspect du produit ; elles doivent donc être éliminées par une opération mécanique supplémentaire, délicate à mettre en oeuvre. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on peut procéder à l'estampage-découpage à chaud desdits éléments métalliques sur le matériau de moindre rigidité, notamment le matériau élastomère qui comble les gorges de la configuration d'affaiblissement. On évite la formation des surépaisseurs car le matériau se comprime sous l'effet de la pression exercée par le poinçon d'estampage mais, étant donné que celui-ci est choisi pour présenter une certaine élasticité, I'excès de matière se résorbe de lui-même après relâchement de la pression. Aucune surépaisseur n'apparaît donc autour des plages métalliques, après découpage. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un procédé de formation d'un agencement de protection d'un microcircuit, conforme à son principe et de plusieurs modes de réalisation d'une carte à microcircuit comportant un tel agencement de protection, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement en coupe partielle une phase de moulage d'un procédé de fabrication d'une carte à microcircuit conforme à l'invention; - la figure 2 illustre schématiquement une autre phase du même procédé; - la figure 3 illustre schématiquement une étape de montage d'un module ou vignette comportant le microcircuit; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 montrant le comportement de la carte en cas de flexion; - la figure 5 est une vue partielle de dessus d'un mode de réalisation d'une carte à microcircuit comprenant une zone d'affaiblissement selon une configuration possible; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 montrant une autre configuration possible de zone d'affaiblissement; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 5 illustrant une autre configuration possible de zone d'affaiblissement; - la figure 8 est une vue analogue à la figure 5 illustrant encore une autre configuration possible de zone d'affaiblissement; - les figures 9 à il illustrent, à partir d'une représentation semblable à celle des figures 1 à 3 des étapes particulières d'un autre procédé de fabrication d'une carte à microcircuit conforme à l'invention ; et - les figures 12 et 13 sont des vues analogues à la figure 11, illustrant des variantes. En se reportant plus particulièrement aux figures 1 à 4, on a illustré les principales étapes d'un procédé de fabrication d'une carte à microcircuit et plus particulièrement d'un procédé de formation d'un agencement de protection du microcircuit logé dans une cavité d'une telle carte. La figure 1 illustre plus particulièrement le moulage de la carte 10 à l'aide d'un moule Il représenté ici partiellement en coupe. Une partie du moule comporte un bossage 13 susceptible de définir la cavité, et un ou plusieurs bossages 14 susceptibles de définir une configuration d'affaiblissement 15, au voisinage de la cavité, cette configuration comprenant une ou plusieurs gorges pratiquées dans l'épaisseur de celle-ci. La ou les gorges 16 s'étendent en profondeur sur une partie de l'épaisseur de la carte. La cavité 18 est formée de la même façon. Bien entendu, on pourrait obtenir la cavité et/ou les gorges par d'autres moyens et notamment par usinage d'une carte découpée dans un flan de matière plastique d'épaisseur constante. Une phase importante et caractéristique de l'invention est illustrée à la figure 2, elle consiste à combler au moins une telle gorge 16 et généralement toutes les gorges définissant ladite configuration d'affaiblissement par un matériau de moindre rigidité que celui de la carte en le faisant adhérer à la paroi de la ou les gorges. De préférence, le matériau de moindre rigidité utilisé est un matériau élastomère 20. Comme le montrent les figures 5 à 8, la configuration d'affaiblissement définie par les gorges au voisinage et autour de la cavité qui renferme le microcircuit entoure au moins partiellement ladite cavité. Dans une version simple, on peut se contenter de pratiquer une paire de gorges 16a parallèles s'étendant de part et d'autre de la cavité, comme représenté à la figure 5. Les deux gorges pourront s'étendre longitudinalement par rapport à la carte 10, c'est-à-dire parallèlement à son plus long côté L, comme représenté sur la figure 5 ou au contraire transversalement, c'est-à-dire parallèlement au petit côté I de la carte. Conformément à la figure 6, la configuration peut aussi comporter deux paires de telles gorges parallèles 16a, 16b s'étendant de part et d'autre de la cavité suivant des directions respectives sensiblement perpendiculaires. Ainsi, dans cet exemple, on distingue deux gorges 16a parallèles au grand côté L de la carte et deux gorges 16h parallèles au petit côté l de la carte. Selon la figure 7, la configuration d'affaiblissement 15 peut être constituée par une paire de gorges en forme de U 16ç s'étendant de part et d'autre de la cavité. Ici, les deux U sont disposés de telle façon que leurs branches parallèles se trouvent deux à deux alignées parallèlement au petit côté de la carte et tendent à se rejoindre. La figure 8 illustre une configuration d'affaiblissement préférée constituée ou comportant au moins une gorge à contour fermé 1 6d entourant complètement la cavité 18. Bien entendu, toutes les gorges décrites en référence aux figures 5 à 8 sont remplies dudit matériau de moindre rigidité 20 adhérant aux parois de celleci, en l'occurrence ici un matériau élastomère. La figure 3 représente la demière phase du procédé qui consiste à venir fixer à la carte 10 un module 22 encore appelé "vignette" et portant le microcircuit 24 et des éléments de raccordement extérieurs. La structure d'un tel module et son montage sont bien connus de l'homme de l'art et ne seront pas décrits en détail. Lorsque le module 22 est en place, le microcircuit 24, protégé par de la résine, se trouve dans la cavité 18 tandis que le reste de ladite vignette s'étend dans une creusure 26 définie à cet effet au moulage (visible sur la figure 2) de façon que la surface supérieure de la vignette soit de niveau avec la face de la carte 10 en matière plastique, comme cela est représenté sur la figure 3. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, au moins une gorge faisant partie de ladite configuration d'affaiblissement s'étend au moins en partie sous des éléments de contact extérieur, par exemple sous la vignette, disposées sur une face de la carte autour et en bordure de la cavité, ces plages, métalliques, étant électriquement reliées au microcircuit. Dans le cas d'un montage classique à vignette (figures 1 à 3), les plages de contact extérieur, qui font partie de la vignette, s'étendent autour de la cavité 18, après mise en place du module 22. Dans ce cas, le module est avantageusement monté sensiblement sans adhérence avec les parties de ladite configuration d'affaiblissement qu'il recouvre. Autrement dit, les parties de la vignette, qui recouvrent les gorges remplies de matériau élastomère 20, n'adhèrent pas à ce matériau élastomère. Ce montage est avantageux comme le révèle la figure 4. En effet, si la carte est pliée, les parties de celle-ci extérieures à ladite configuration d'affaiblissement fléchiront sans entraîner les bords de ladite vignette, et par conséquent, sans transmettre de contrainte de flexion au module 22 en général et au microcircuit 24 en particulier. Les figures 9 à 11 illustrent une variante du procédé décrit ci-dessus. On peut considérer que les phases illustrées en référence aux figures 1 et 2 constituent les premières opérations de la variante, cette dernière se distinguant par la mise en place du microcircuit 24a et de ses éléments de contact extérieur. Cette façon de monter le microcircuit est d'ailleurs en soi connue, elle a été décrite notamment dans le brevet européen N" 0 688 051 appartenant à la demanderesse. Plus précisément, selon cette variante, on vient fixer des éléments métalliques entre le fond de la cavité et une face de la carte par estampagedécoupage à chaud d'une feuille métallique 29. Cette opération, connue en soi, est illustrée à la figure 9 et s'applique sur une ébauche de carte conforme à la figure 2. On rappelle que le poinçon 30 est conformé pour appliquer et fixer à chaud les éléments métalliques découpés d'une feuille. L'originalité dans le cas présent réside dans le fait que cette opération d'estampage-découpage à chaud de la feuille qui permet de faire adhérer des éléments métalliques susceptibles de constituer des éléments de contact extérieur 32 au fond et sur les flancs de la cavité 18 ainsi que sur la surface de la carte 10, s'effectue au moins en partie sur des zones comprenant des gorges 16 précitées remplies d'un matériau élastomère 20. Cette particularité n'a pas pour seul avantage de masquer les gorges remplies de matériau élastomère, elle permet surtout d'éviter la formation de surépaisseurs permanentes à la périphérie des zones concernées par le pressage-découpage à chaud, ceci pour les raisons indiquées plus haut. Au fond de la cavité, les éléments métalliques ainsi conformés et découpés sont raccordés au microcircuit 24 par un procédé connu sous le terme "flip-chip". C'est l'opération illustrée sur la figure 10. La fabrication de la carte se termine en remplissant la cavité contenant le microcircuit 24 par une résine durcissable 36 qui enrobe et protège ledit microcircuit. C'est l'opération illustrée sur la figure 11. Sur la face extérieure de la carte, les éléments de contact extérieur 32 résultant de l'opération d'estampage-découpage reposent au moins partiellement sur du matériau élastomère remplissant la ou les gorges de la configuration d'affaiblissement 15. En fait, le découpage du cuivre par estampage à chaud peut se faire, selon les configurations, soit entièrement sur la matière plastique rigide de la carte (ce serait par exemple le cas avec le mode de réalisation de la figure 8), soit entièrement ou presque entièrement sur le matériau élastomère, soit encore partiellement sur le matériau élastomère et partiellement sur la matière plastique rigide. Sur la variante de la figure 12, une telle gorge 116 a un profil en W et les éléments de contact extérieur ne s'étendent que sur une partie intérieure de la configuration d'affaiblissement. Cet agencement facilite la déformation provisoire du matériau élastomère vers l'extérieur de l'estampage-découpage et assure un découpage net et précis de la feuille 29. Selon la dureté du matériau élastomère choisi, on pourra préférer le mode de réalisation de la figure 13 dans lequel une gorge 117 sur laquelle s'étendent des éléments de contact extérieur obtenus par estampage-découpage à chaud, a un profil comportant une partie intérieure 117a proche de la cavité, moins profonde qu'une partie extérieure 117b éloignée de la cavité. Les éléments de contact extérieur s'étendent dans ce cas, essentiellement au-dessus de ladite partie intérieure 117a peu profonde. REVENDICATIONS 1- Procédé de formation d'un agencement de protection d'un microcircuit dans une carte portant un tel microcircuit logé dans une cavité de ladite carte, du type consistant à créer une configuration d'affaiblissement (15) dans ladite carte (10) comprenant une ou plusieurs gorges (16) pratiquées dans l'épaisseur de celle-ci et s'étendant en profondeur sur une partie de l'épaisseur de ladite carte, caractérisé en ce qu'il consiste à combler au moins une telle gorge (16) par un matériau (20) de moindre rigidité que celui de ladite carte, en le faisant adhérer à la paroi de ladite gorge. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on remplit une ou plusieurs gorges précitées par un matériau élastomère (20). 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on définit ladite configuration d'affaiblissement (15) au voisinage et autour de ladite cavité (18) de façon qu'elle l'entoure au moins partiellement. 4- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise lesdites gorges par usinage de ladite carte. 5- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on réalise lesdites gorges par moulage (11), par exemple en même temps que la cavité de ladite carte. 6- Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel on vient fixer des éléments métalliques entre le fond de la cavité et une face de ladite carte par estampage-découpage à chaud d'une feuille métallique, caractérisé en ce qu'on effectue l'opération d'estampage-découpage (30) au moins en partie sur des zones comprenant des gorges (16) précitées remplies d'un matériau de moindre rigidité (20) précité. 7- Carte à microcircuit comprenant une cavité (18) dans laquelle est logé un tel microcircuit (24) et comportant une configuration d'affaiblissement (15) comprenant une ou plusieurs gorges 16 pratiquées dans l'épaisseur de la carte et s'étendant en profondeur sur une partie de l'épaisseur de ladite carte, caractérisée en ce qu'au moins une telle gorge (16) est remplie d'un matériau (20) de moindre rigidité que celui de la carte et en ce que ce matériau adhère à la paroi de la gorge qui le contient. 8- Carte à microcircuit selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit matériau de moindre rigidité (20) est un matériau élastomère. 9- Carte à microcircuit selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que ladite configuration d'affaiblissement (15) est constituée par une ou plusieurs gorges (16) pratiquées dans la carte au voisinage et autour de ladite cavité de façon à l'entourer au moins partiellement, la ou chaque gorge étant remplie dudit matériau de moindre rigidité, adhérant à celle-ci. 10- Carte à microcircuit selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite configuration comporte au moins une paire de gorges (16a) parallèles, s'étendant de part et d'autre de ladite cavité. 11- Carte à microcircuit selon la revendication 10, caractérisée en ce que ladite configuration comporte deux paires de telles gorges (16a, 16b) parallèles, s'étendant de part et d'autre de la cavité, suivant des directions sensiblement perpendiculaires, respectivement. 12- Carte à microcircuit selon la revendication 10, caractérisée en ce que ladite configuration d'affaiblissement comporte une paire de gorges (16c) en forme de U, s'étendant de part et d'autre de ladite cavité. 13- Carte à microcircuit selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite configuration d'affaiblissement comporte une gorge (16d) à contour fermé entourant complètement ladite cavité, cette gorge étant remplie dudit matériau de moindre rigidité, adhérant à celle-ci. 14- Carte à microcircuit selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisée en ce qu'au moins une telle gorge précitée s'étend au moins en partie sous des éléments de contact extérieur (32), métalliques disposées sur une face de ladite carte autour et en bordure de ladite cavité et électriquement reliées au microcircuit. 15- Carte à microcircuit selon la revendication 14, caractérisée en ce que, de façon connue en soi, ledit microcircuit (24) fait partie d'un module (22) comprenant en outre lesdits éléments de contact extérieur, ces demiers s'étendant, après mise en place du module, autour de la cavité abritant le microcircuit, ledit module étant monté sensiblement sans adhérence avec les parties de ladite configuration d'affaiblissement (15) qu'il recouvre. 16- Carte à microcircuit selon la revendication 14, caractérisée en ce que des éléments métalliques s'étendent entre le fond de la cavité où ils sont connectés audit microcircuit et une face de ladite carte où ils définissent des éléments de contact extérieur (32) et en ce que ces derniers reposent au moins partiellement sur du matériau de moindre rigidité précité remplissant une ou plusieurs gorges de ladite configuration d'affaiblissement. 17- Carte à microcircuit selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'une gorge (116) sur laquelle s'étendent des éléments de contact extérieur précités a un profil en W et que lesdits éléments de contact extérieur ne s'étendent que sur une partie intérieure de ladite configuration. 18- Carte à microcircuit selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'une gorge (117) sur laquelle s'étendent des éléments de contact extérieur précités a un profil comportant une partie intérieure (117a) proche de la cavité, moins profonde qu'une partie extérieure (117b) éloignée de la cavité et en ce que lesdits éléments de contact extérieur s'étendent essentiellement au-dessus de ladite partie intérieure.