Brevet FR2791812A1 — publié le 20001006

A1 PROCEDE DE FABRICATION DE DISPOSITIFS ELECTRONIQUES PORTABLES A CIRCUIT INTEGRE PROTEGE PAR UN FILM PULVERISE La présente invention concerne la fabrication d'un dispositif électronique portable, comportant au moins une puce de circuit intégré noyée dans un support et électriquement reliée à des éléments d'interface. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication comprenant une étape de protection de la puce de circuit intégré et de ses connexions. Les dispositifs électroniques portables constituent par exemple des cartes à puce, avec ou sans contact, des modules à circuit intégré ou des étiquettes électroniques. Les cartes à puce, avec ou sans contact, sont destinées à la réalisation de diverses opérations telles que, par exemple, des opérations bancaires, des communications téléphoniques, diverses opérations d'identification, ou des opérations de type télébillétique. Telles qu'elles sont réalisées actuellement, les cartes à puce sont des éléments portables de faible épaisseur et de dimensions normalisées. La norme ISO 7810 correspond à une carte de format standard de 85 mm de longueur, de 54 mm de largeur et de 0.76 mm d'épaisseur. La présente invention concerne préférentiellement les dispositifs électroniques sans contact fonctionnant avec une antenne qui permet d'échanger des informations vers l'extérieur grâce à un couplage électromagnétique. Un procédé classique de fabrication de module de carte à puce sans contact est illustré sur la figure 1. 2 2791812 Un tel procédé consiste à coller une puce de circuit intégré 10 en disposant sa face active avec ses plots de contact 11 vers le haut, et en collant sa face opposée sur une feuille de support diélectrique 15. Une antenne 18 est réalisée sur le support diélectrique 15 dans un matériau conducteur. L'antenne peut par exemple être formée par sérigraphie d'encre conductrice. Sa forme importe peu et sa longueur dépend de l'utilisation souhaitée. Elle peut par exemple représenter une spirale ou tout autre motif. Des fils de connexion 17 relient les plots de contact 11 de la puce 10 à l'antenne 18. - Dans une variante, non illustrée, la puce peut également être collée sur un support diélectrique et connectée à des plages de connexion définies sur ledit support. Le module ainsi obtenu pourra ultérieurement être connecté par soudure ou collage à une antenne filaire, gravée ou déposée par sérigraphie. Une étape de protection ou d'encapsulation vient ensuite protéger le module défini par la puce 10 et les fils de connexion 17 soudés. On utilise généralement une technique appelée " glob top " en terminologie anglaise, qui désigne l'enrobage de la puce par le dessus. Cette technique consiste à utiliser une goutte de résine 20, à base d'époxy par exemple, thermodurcissable ou à réticulation aux ultraviolets. L'étape de protection de la puce 10 et des fils de connexion 17 peut être effectuée directement sur le film diélectrique 15. Dans certains cas, pour les circuits présentant une grande dimension, il est nécessaire de délimiter la surface d'étalement de la goutte de résine 20 par une 3 2791812 barrière 25 de manière à obtenir une forme de protection reproductible. Une telle barrière 25 peut être réalisée en polymère, tel que de l'époxy, du silicone ou un polyester. Elle entoure la puce 10 et peut être déposée sur le film diélectrique 15 par sérigraphie ou par un procédé de distribution. Cette barrière 25 peut également être constituée d'un cadre de métal estampé et collé sur le film diélectrique 15 autour de la puce 10. La présence d'une barrière 25 entourant la puce 10 facilite la dépose de la résine de protection 20 mais ne permet pas forcément de s'affranchir de l'étape de fraisage indispensable lorsqu'une goutte de résine trop grosse à été déposée. En effet, la goutte de résine peut gêner l'encartage du micromodule formé par la puce collée et connectée sur le support 15, dans le cas o une surépaisseur trop importante est créée par la goutte de résine 20. Le fraisage représente une opération stressante pour la puce de circuit intégrée, et la hauteur de la résine ne peut être complètement optimisée sans risquer de toucher les fils de connexion. En outre, le fraisage constitue une étape supplémentaire du procédé de fabrication et présente un coût non négligeable. Pour certains composants électroniques, le dépôt d'une protection de la puce et des fils de connexion est assuré par sérigraphie à l'aide d'un pochoir. Un tel procédé présente cependant l'inconvénient d'entraîner des effets de bords. En outre, le risque de toucher les fils de connexion en cas de dérive est non négligeable. 4 2791812 Le brevet européen EP-0 201 952 propose une autre technique de protection d'un module de circuit intégré. Une telle technique de protection est illustrée sur la figure 2. Une puce de circuit intégré 10 est collée en disposant sa face active avec ses plots de contact 11 vers le haut, et en collant sa face opposée directement sur une grille de contact 18 disposée sur une feuille de support diélectrique 15. Des puits de connexion 16 sont pratiqués dans la feuille diélectrique 15 afin de permettre à des fils de connexion 17 de relier les plots de contact 11 de la puce 10 aux plages de contact de la grille 18. Un ruban adhésif 35 couvert d'un ruban de protection 36 et muni d'ouvertures est appliqué sur le support diélectrique 15 de manière à constituer un masque qui couvre le support diélectrique 15 et laisse libre les puces 10 et leurs fils de connexion 17. Un vernis est alors déposé par pulvérisation sur l'ensemble du ruban 36 et des puces 10 de manière à former une fine protection 30. Le ruban de protection 36 est ensuite retiré de manière à découvrir le ruban adhésif 35 qui facilitera l'encartage du micromodule. Selon cette technique, le vernis 30 couvre la puce , ses fils de connexion 17 et les plages de contact 18 de la grille, ainsi qu'une partie du diélectrique 15 pour s'arrêter au ruban adhésif 35. Le vernis utilisé est avantageusement constitué d'un vernis polymérisable à base de silicone et d'une viscosité adaptée à son dépôt par pulvérisation. Il est préférable d'éviter les vernis polymérisables aux ultraviolets dans le cadre de ce procédé. 2791812 Grâce à un tel procédé, l'étape de fraisage est totalement supprimée et l'épaisseur de la protection est minimisée. Il en résulte une diminution des coûts de fabrication. Néanmoins, un tel procédé de protection nécessite l'utilisation d'un masque qui alourdi sa mise en oeuvre. En outre, le procédé décrit dans ce brevet est essentiellement appliqué aux cartes à puce à contact. Le but de la présente invention est de pallier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, la présente invention propose un procédé de fabrication de module de circuit intégré comprenant une étape de protection de la puce et des fils de connexion par pulvérisation d'une fine couche de vernis ou de résine. La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif électronique portable à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à pulvériser un matériau de protection directement sur un film support diélectrique portant une pluralité de puces collées et connectées à des plages de connexion par câblage filaire de manière à réaliser une protection de chaque puce et de ses fils de connexion. Selon une caractéristique, le matériau de protection constitue un film épousant la forme de l'ensemble formé par la puce et les fils de connexion. Selon une variante, le film de protection présente une épaisseur comprise entre 10 et 20 gm sur le sommet des boucles des fils de connexion. Selon un mode de réalisation, la pulvérisation du matériau de protection est discontinue, puce par puce. 6 2791812 Selon un autre mode de réalisation, la pulvérisation du matériau de protection est continue sur les puces et le support diélectrique. Le procédé selon l'invention comporte en outre une étape d'individualisation des puces par découpe du support diélectrique. Dans le deuxième mode de réalisation, l'individualisation des puces provoque la rupture du film de protection entre les puces. Selon une caractéristique, au moins une partie de la forme du film de protection est fixée par la géométrie choisie de la buse de pulvérisation et/ou par la distance prédéterminée entre la buse et le support diélectrique. Selon une particularité de l'invention, le matériau de protection est séché par exposition aux ultraviolets. La présente invention a également pour objet un module électronique comportant une puce reportée sur un support diélectrique et connectée à une interface de communication, caractérisé en ce qu'il comprend un film de protection épousant la forme de l'ensemble formé par la puce et les fils de connexion, au moins une partie de la périphérie du film de protection s'étendant jusqu'à l'aplomb du bord du support diélectrique. L'invention concerne en outre un dispositif électronique portable du type carte à puce comportant un module électronique selon l'invention. Le procédé de fabrication selon l'invention présente l'avantage de réaliser le dépôt d'une protection de la puce et de ses fils à haute cadence et d'épaisseur minimisée. 7 2791812 En effet, une seule étape est nécessaire pour obtenir une protection avec une géométrie et une épaisseur reproductibles sans utilisation de masque. De plus, le procédé selon l'invention présente l'avantage d'éviter tout contact entre la buse de pulvérisation et le support de la puce. Tout risque de dégradation de la connexion ou de la surface de la puce est ainsi évité. Le procédé de fabrication selon l'invention présente en outre l'avantage d'être simple et d'améliorer les gains de productivité. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, déjà décrite, est un schéma en coupe transversale illustrant un procédé traditionnel de fabrication de carte à puce; - la figure 2, déjà décrite, est un schéma en coupe transversale illustrant un procédé connu de protection d'une puce et de ses fils de connexion; - la figure 3 illustre une vue en coupe transversale d'une série de puces collées sur un support diélectrique; la figure 4 illustre schématiquement la pulvérisation du matériau de protection selon un premier mode de réalisation du procédé de la présente invention; - la figure 5 illustre une vue en coupe transversale d'une série de puces protégées selon le premier mode de réalisation du procédé de la présente invention; 8 2791812 - la figure 6 illustre schématiquement la pulvérisation du matériau de protection selon un deuxième mode de réalisation du procédé de la présente invention; - la figure 7 illustre une vue en coupe transversale d'une série de puces protégées selon le deuxième mode de réalisation du procédé de la présente invention; - la figure 8 illustre une vue de dessus d'une série de puces protégées selon le deuxième mode de réalisation du procédé de la présente invention. En se référant à la figure 3, une pluralité de puces de circuit intégré 10 sont collées sur un support diélectrique 15 et connectées respectivement à une pluralité de plages de connexion 18 par un câblage filaire 17. Sur les figures, les puces 10 sont connectées à des antennes 18, ce qui correspond à un mode de réalisation préférentiel. A cette étape du procédé, les fils de connexion 17 sont à nu, sans aucune protection. Les figures 4 et 5 illustrent un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention. La figure 4 illustre l'étape de pulvérisation d'un matériau de protection 50 sur les puces 10 et sur leurs fils de connexion 17. Selon ce premier mode de réalisation, la pulvérisation est réalisée de manière discontinue, c'est à dire puce par puce, sans pulvérisation de matériau 50 sur le support 15 entre les puces 10. 9 2791812 Le support 15 portant les puces 10 collées et connectées présente avantageusement des index afin de permettre un repérage par un dispositif contrôlant le déplacement du support diélectrique 15 et/ou de la buse 60, ainsi que la mise en marche de la buse de pulvérisation 60. Plusieurs paramètres permettent de contrôler la zone du film diélectrique 15 couverte par le matériau de protection 50. Il s'agit par exemple de la géométrie de la buse 60 et/ou de la distance entre la buse 60 et le support 15. En outre, la durée et la pression de pulvérisation permettent de contrôler l'épaisseur du matériau de protection 50 déposé. Ces paramètres sont avantageusement déterminés préalablement de manière empirique par l'homme du métier selon les applications souhaitées. La pulvérisation d'une fine couche de matériau va entraîner la formation d'un dépôt de matériau de protection 51 qui épouse la forme de l'ensemble formé par la puce 10 et les fils de connexion 17. La figure 5 illustre les puces 10 obtenues après pulvérisation du matériau de protection 51. Le matériau pulvérisé 50 est, par exemple, constitué par une résine ou un vernis isolant. Le matériau de protection déposé 51 est ensuite séché par apport de chaleur ou par exposition aux ultraviolets, par exemple. Ce séchage permet avantageusement de réaliser un film de protection 51 de l'ensemble du micromodule défini par la puce 10 et les fils de connexion 17 soudés aux plages de contact 18. Par exemple, la résine utilisée comme matériau de protection sera avantageusement constituée d'une résine 2791812 cationique activable aux ultraviolets et présentant une viscosité de 1200 CPS. Une telle résine est commercialisée par la Société DELO sous la référence 4552. Après insolation de la résine, le film de protection 51 présente avantageusement une épaisseur inférieure à 40 gm, et de préférence inférieure à 20 Mnm sur le sommet des boucles formées par les fils de connexion 17. Si nécessaire, le procédé autorise des épaisseurs de film bien supérieures, par exemple 60 gm, mais au détriment de la cadence de production. Les puces 10 connectées et protégées peuvent alors être individualisées par découpe du support diélectrique 15 dans les intervalles entre chaque puce , afin d'être ensuite encartées dans un corps de carte ou reportées sur un circuit électronique quelconque auquel elles sont destinées. Les figure 6 à 8 illustrent un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention. Selon ce mode de réalisation, la pulvérisation est réalisée de manière continue, c'est à dire sans arrêt de la buse de pulvérisation 60. Le matériau de protection 50 recouvre alors les puces 10 et les fils de connexion 17 ainsi que le support diélectrique 15 dans les intervalles entre les puces 10. Afin d'améliorer la productivité, les puces 10 sont collées sur le support diélectriques 15 en plusieurs rangées parallèles (deux rangées sont illustrées sur la figure 8 qui est une vue de dessus). Il est alors possible d'utiliser deux buses de pulvérisation 60 afin de déposer deux films de protection 51 en bandes parallèles continues. 11 2791812 Ce mode de réalisation permet avantageusement d'augmenter la cadence de pulvérisation, et par conséquent de gagner du temps dans le procédé de fabrication. L'épaisseur et la largeur de la bande de matériau de protection 51 pulvérisé sur le support 15 sont fixées par plusieurs paramètres prédéterminés de manière empiriques par l'homme du métier. En particulier, la géométrie de la buse 60, l'écart entre celle-ci et le support 15, la vitesse de défilement du support 15 par rapport à la buse de pulvérisation 60, sont des paramètres à fixer. La pulvérisation en continue d'une fine couche de matériau va entraîner la formation d'un dépôt de matériau de protection 51 qui épouse la forme des puces , des fils de connexion 17 et du support 15. Le matériau de protection 51 est ensuite séché par apport de chaleur ou par exposition aux ultraviolets, par exemple. Ce séchage entraîne la formation d'un film de protection sur les ensembles formés par les puces 10 et les fils de connexion 17 sur le support diélectrique 15. Ces ensembles sont alors individualisés par découpe du support diélectrique 15 dans les intervalles entre chaque puce 10 selon les pointillés illustrés sur la figure 7. On voit alors clairement que le film protecteur 51 s'étend jusqu'à l'aplomb du support diélectrique 15. Cette individualisation provoque la rupture du matériau de protection 51 dans ces mêmes intervalles. La pulvérisation étant très fine, la rupture du matériau de protection est facile et ne dégrade pas les 12 2791812 films de protection 51 sur les puces 10 et les fils de connexion 17. Un tel procédé de fabrication permet d'obtenir un module à circuit intégré comprenant un film de protection recouvrant la puce et ses fils de connexion, la périphérie dudit film s'étendant jusqu'à l'aplomb du support diélectrique découpé. Le cas échéant, les plages de connexion (non représentées) situées par exemple au verso du support diélectrique sont ensuite connectées à une antenne, par exemple filaire, à moins que le diélectrique ne porte déjà une interface de communication à contact ou sans contact. L'ensemble constitué par le module et l'antenne est ensuite disposé dans un corps de carte portable tel qu'un corps de carte à puce par tout procédé connu tel que la lamination, le moulage, etc.. 13 2791812 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un dispositif électronique portable à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à pulvériser un matériau de protection (50) directement sur un film support diélectrique (15) portant une pluralité de puces (10) collées et connectées à des plages de connexion (18) par câblage filaire de manière à réaliser une protection de chaque puce (10) et de ses fils de connexion (17). 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de protection (50) constitue un film épousant la forme de l'ensemble formé par la puce (10) et les fils de connexion (17). 3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le film de protection (50) présente une épaisseur comprise entre 10 et 20 [m sur le sommet des boucles formées par les fils de connexion (17). 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pulvérisation du matériau de protection (50) est discontinue, puce par puce. 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pulvérisation du matériau de protection (50) est continue sur les puces (10) et le support diélectrique (15). 14 2791812 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'individualisation des puces (10) par découpe du support diélectrique (15). 7. Procédé de fabrication selon les revendications et 6, caractérisé en ce que l'individualisation des puces (10) provoque la rupture du film de protection (51) entre les puces (10). 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une partie de la forme du film de protection (51) est fixée par la géométrie choisie de la buse de pulvérisation (60) et/ou par la distance prédéterminée entre la buse (60) et le support diélectrique (15). 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de séchage du film de protection (51) par exposition aux ultraviolets. 10. Module électronique comportant une puce (10) reportée sur un support diélectrique (15) et connectée à une interface de communication (18), caractérisé en ce qu'il comprend un film de protection (51) épousant la forme de l'ensemble formé par la puce (10) et les fils de connexion (17), au moins une partie de la périphérie du film de protection (51) s'étendant jusqu'à l'aplomb du bord du support diélectrique (15). 11. Dispositif électronique portable du type carte à puce comportant un module électronique selon la revendication 10.