Brevet FR2788192A1 — publié le 20000707

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UNE LIAISON ENTRE UN MODULE ET 1 0 UN COMPOSANT ELECTRONIQUE, ET SES APPLICATIONS L'invention part de la fabrication d'une unité fonctionnelle portable comprenant au moins deux composants à relier électriquement. Les unités fonctionnelles de ce I 5 genre sont réalisées couramment sous la forme de cartes à puce sans contact. pour la fabrication desquelles un module dans lequel se trouve une puce (électronique) est à relier à une antenne préparée à l'avance dans un corps de carte. Un procédé approprié pour la fabrication de la liaison électrique est décrit dans EP-A-512 546. Entre les contacts à relier d'une puce et d'une platine, on place ensuite ce que l'on appelle un adhésif conducteur anisotrope. c'est-à-dire une résine collante fondant à chaud et dans laquelle sont dispersés des corps conducteurs. La puce est ensuite pressée contre la platine, et en même temps la résine est chauffée. On poursuit l'application de la pression jusqu'à ce que la puce ne soit plus séparée de la platine que par les corps conducteurs qui relient électriquement la puce à la platine. Afin d'obtenir, dans la zone de contact entre la puce et la platine, une résistance des contacts la plus faible possible, sans courir le risque qu'il ne se forme, par suite d'une répartition défavorable, des corps conducteurs, des trajets de courant de court- circuit vers les surfaces de contact voisines, les corps conducteurs dispersés dans la résine sont confinés dans des micro-capsules, qui, à l'état non travaillé, se présentent comme des isolateurs électriques. Pour réaliser une liaison électriquement conductrice, les mnicro- capsules sont détruites, ce qui libère les corps conducteurs. Le concept de l'utilisation de micro-capsules assure une liaison présentant de très bonnes propriétés d'anisotropie, c'est-à-dire que ce concept évite facilement la formation de trajets de courts-circuits indésirables. Il permet également, en utilisant une forte densité de micro-capsules, de fabriquer des liaisons électriques présentant une faible résistance de contact. Cependant, ce concept suppose une fabrication onéreuse de micro-capsules appropriées, ce qui rend le procédé économiquement difficile à mettre en oeuvre. L'invention se propose de résoudre le problème consistant à proposer un procédé de fabrication d'une liaison qui soit à la fois adhérente et électriquement conductrice entre deux composants d'un support de données portable et qui puisse être mis en oeuvre à peu de firais mais qui garantisse cependant une sécurité élevée à l'égard des courts- circuits ainsi qu'une faible résistance de contact. A cet effet, selon l'invention, le procédé de fabrication d'une liaison à la fois adhérente et électriquement conductrice entre un module et un composant électroni- que, dans lequel pour réaliser la liaison électrique entre le module et le composant, on place d'abord des corps conducteurs entre les contacts de raccordement I 0 correspondants, et ensuite on presse l'un contre l'autre le module, les corps conduc- teurs et le composant, est caractérisé en ce que les corps conducteurs, pour leur mise en place entre le module et le composant électronique, sont disposés dans une structure de fixation compressible. On obtient ainsi une anisotropie électrique fiable, dans laquelle les corps I 5 conducteurs sont disposés de façon définie sur une structure de fixation compressible et élastique et sont travaillés ultérieurement sous une forme fixe. Les corps conducteurs peuvent ainsi présenter de la conductivité vers l'extérieur. Il n'est pas nécessaire de prendre des dispositions pour éviter une conduction électrique qui serait provoquée par des contacts avec un autre corps conducteur. Il est particulière- menit avantageux que le matériau de contact, se composant des corps conducteurs et de la structure de fixation, soit préparé sous la forme d'un film. Un tel film peut être réalisé selon un grand nombre de procédés de fabrication, sans qu'il soit nécessaire de procéder à des adaptations des équipements de fabrication existants. Selon d'autl-rcs modes de réalisation de l'invention, on utilise cormme matériau pour la structure de fixation un adhésif ou une colle. Pour réaliser un effet de collage ou d'adhérence entre la structure de fixation et les contacts de raccordement, on place sur la structure de fixation, comprenant les corps conducteurs, au moins une couche de matériau adhésif. Dans les couches de matériau adhésif de la zone d'appui des contacts de raccordement, on crée des échancrures ou cavités. On utilise comme corps conducteurs deux types de cubes élastiques du genre pellet, qui sont différents quant à leurs propriétés d'élasticité, et donc les plus élastiques sont plus gros que les moins élastiques. On forme d'abord l'un des deux contacts de raccordement à relier sous la forme d'une zone surélevée sur un substrat. La zone surélevée du contact de raccordement comporte des échancrures ou cavités qui fixent la position des corps conducteurs. Dans un mode de réalisation avantageux du procédé selon l'invention, on utilise des corps conducteurs élastiques, qui sous l'effet de l'application de la pression sur les surfaces de contact à relier électriquement, sont déformés de telle sorte que les contours des surfaces de contact situées en face l'une de l'autre s'adaptent. On obtient ainsi de façon simple, en référence à la structure de fixation à faible épaisseur de corps conducteur, une grande surface de contact vis- à-vis des contacts à relier. Pour faciliter l'application, il peut en outre être avantageux de prévoir à la fois des corps conducteurs élastiques et des corps conducteurs rigides. Les corps rigides définissent alors l'écartement final entre les surfaces de contact à relier ou respectivement l'amplitude de la déformation des corps conducteurs élastiques. Selon un autre mode de réalisation avantageux du procédé proposé, le matériau de contact formé de corps conducteurs et de la structure de fixation, est recouvert I O d'une couche adhésive ou d'une de colle qui assure une liaison adhérente entre la structure de fixation et les surfaces de contact contiguës. Les deux surfaces extérieu- res du matériau de contact sont munies avantageusement de couches d'adhésif ou de colle et l'agencement complet se présente sous la forme d'un fihlm. Dans un dévelop- pement avantageux, la couche d'adhésif appliquée d'abord sur toute la surface avant I 5 l'insertion dans le support de données, est évacuée des emplacements o, à l'état monté, elle se trouve sur une surface de contact. On s'assure ainsi de façon supplé- mentaire que le contact entre les corps conducteurs et les surfaces de contact adja- centes n'est pas gêné par duL matériau adhésif. L'invention concerne également l'application du procédé qui vient d'être exposé 0() à la fabrication d'un module avec une puce ainsi que d'un support de données porta- ble présentant un composant qui est relié à ce module. L'application du procédé est caractérisée en ce que le support de données portable comporte un corps de base, dans lequel est réalisée une cavité à plusieurs étages ou gradins pour recevoir le module, au moins un étage ou gradin étant réalisé en surélévation parrapport à lenvi- ronnemient immédiat. Sur le gradin surélevé, sont réalisés des contacts de raccorde- menit. I'invention concerne également une carte à puce fabriquée selon les modes de réalisation du procédé. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaitront à la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et 3() en regard du dessin annexé dans lequel - la figure I représente une coupe à travers un matériau de contact se composant d'une structure de fixation et de corps conducteurs disposés dans cette structure; - la figure 2 représente l'utilisation d'un matériau de contact préparé à l'avance, pour la fabrication d'un support de données portable; - la figure 3 représente une coupe à travers deux contacts de raccordement reliés par l'intermédiaire du matériau de contact proposé - la figure 4 représente une coupe transversale à travers un matériau de contact formé par des corps conducteurs élastiques; - la figure 5 représente une coupe transversale à travers un matériau de contact formé par des corps conducteurs élastiques et par des corps conducteurs rigi- des; - la figure 6 représente en coupe transversale un matériau de contact formé par l'application des deux côtés de films adhésifs - la figure 7 représente un matériau de contact formé par des couches adhésives, après l'enlèvement de la couche adhésive dans la zone des contacts de raccor- dement - la figure 8 représente une configuration avantageuse des contacts de raccorde- menit; - la figure 9 représente une variante de la configuration selon la figure 8 - la figure 10 représente une coupe transversale à travers une cavité ou échan- I 5 crure dans le corps de base d'un support de données portable, avec des contacts de raccordement surélevés; et - la figure 11 représente la cavité en vue de dessus. Avant l'assemblage des composants à relier, on prépare un matériau de mise en contact au cours d'une étape de procédé de préparation, en agençant des corps () conducteurs dans une structure de fixation. La figure I représente une coupe transversale à travers un matériau de contact préparé sous forme plate et constitué d'une structure de fixation 10 avec des corps conducteurs 16, 17 disposés à l'intérieur. Les corps conducteurs 16, 17 sont constitués de cubes en vrac, du genre pellet en matériau électriquement conducteur. Ils peuvent être réalisés massifs, ou, commlle représenté à la figure 1, se composer d'un noyau creux ou isolant 11. qui est entouré d'une enveloppe 1 2 en matériau électriquement conducteur. Les corps conducteurs 16, 17 présentent avantageusement une symétrie de révolution. La structure de fixa- lion 10 se compose d'un matériau isolant électrique mou qui présesnte une épaisseur correspondante qui est susceptible d'être comprimée jusqu'à la dimension du plus () petit corps conducteur 16. Il se plisse eni cas d'apport thermique trop important et reste élastique. Dans un mode de réalisation avantageux, la structure de fixation 10 est constituée d'un matériau adhésif ou d'une colle. A l'état préparé, le matériau de contact fini constitué de la structure de fixation 10 et des corps conducteurs 16, 17, est de préférence présenté sous la forme de film. t5 Au cours de la fabrication d'un film de matériau de contact, l'épaisseur h de la structure de fixation 10 présente des dimensions telles qu'également les corps conducteurs 17 présentant la plus grande extension soient entourés de façon sûre par le matériau de structure de fixation, c'est-à-dire que soit respectée la relation h > d,,,.. Les corps conducteurs 16, 17 sont répartis régulièrement sur la surface de la structure de fixation, de telle sorte qu'ils soient approximativement disposés aux points de croisement d'une structure virtuelle en grille de surface avec un écartement de grille moyen a. La distance a est dimensionnée de telle façon que des corps conducteurs v olsins 16, 17 ne viennent alors pas en contact l'un avec l'autre, lorsque leurs posi- tions effectives sur la surface de la structure de fixation 10 se déplacent par rapport à une position de consigne moyenne, à la suite de vibrations se produisant par exemple en cours de fabrication. Pour une position de surface donnée, une position moyenne des corps conducteurs 17 par rapport à l'épaisseur de la structure de fixation 10, n'est pas contraignante; est également possible une position décalée d'un corps conducteur 16 par rapport au plan moyen de la structure de fixation. Dans un premier mode de réalisation exposé à la figure 1, la structure de fixation 10 est constituée d'un maté- riau adhésif, par exemple une colle de scellement à chaud. La figure 2 représente l'utilisation d'un matériau de contact réalisé de cette I façon pour la préparation d'un support de données portable, qui comporte un compo- sant électronique 26 sous la forme d'une antenne, ainsi qu'un module 25 à mettre en contact avec le composant. Le module 25 contient une puce (électronique), à l'aide de laquelle on peut réaliser une fonction susceptible d'être réalisée avec le support de données. Pour préparer le montage, on prépare dans un corps de base 23 du support de données, une cavité 24 qui est adaptée par ses dimensions au module 25 à mettre en place. Dans la cavité 24 se trouvent des contacts de raccordement 21 librement accessibles du composant électronique 26 disposé dans le corps de base 23. Lorsque le corps de base 23 est préparé, le module 25 à monter dans le support de données portable est fixé à une bande de module 22, de telle façon que les contacts électriques de raccordement 20 du côté du module soient disposés librement accessibles pour la fabrication d'une liaison électrique vers le composant électronique 26. Sur la surface extérieure 27 du module contenant les contacts, on applique ensuite le matériau de contact sc plrésenltant sous folrmec de film. L'application est réalisée de telle façon que les contacts de raccordement 20 ainsi qu'avantageusement la totalité 3() de la face de montage 27, soient recouverts avec du matériau de contact. Le module 25 recouvert du matériau de contact est ensuite découpé et est déposé au cours de l'étape de préparation suivante dans la cavité 24 ménagée dans le corps de base 23. La mise en place est réalisée de telle façon que les contacts de raccordement 20 du côté du module soient disposés en face des contacts de raccor- dement opposés 21 se trouvant dans le corps de base 23 du composant électronique, avec interposition en couche intermédiaire du matériau de contact. Ensuite, le corps de base 23 avec le module inséré est soumis à une étape de pressage à chaud, afin d'implanter le module 25 dans le corps de base 23. A cet effet, le matériau de contact est simultanément réchauffé et soumis à un pressage. A la suite de l'apport de chaleur, le matériau de la structure de fixation 10 se ramollit et il est comprimé par le pressage qui est exercé simultanément. L'application de la pression se poursuit jusqu'à ce que le matériau de structure se trouvant en dessus et en dessous des corps conducteurs 16, 17 soit expulsé et que les corps conducteurs 16, 17 viennent en contact physique avec les contacts de raccordement 20, 21 du côté du mnodule et du côté du corps de base, c'est-à-dire jusqu'à ce que les contacts de raccordement 20, 21 soient placés l'un en face de l'autre avec un écartement b qui ne soit pas plus grand que l'extension du plus grand corps conducteur présent 17. 1 () La figure 3 représente en section transversale la structure résultante d'une unité fonctionnelle dans la zone des contacts de raccordement 20, 21 du module 25 ou du composant électronique 26, se correspondant mutuellement. Sur les surfaces de contact entre les corps conducteurs 17 et les contacts de raccordement 20, 21, le matériau de la structure de fixation 10 est complètement expulsé, tandis qu'entre les corps conducteurs 17 et les contacts de raccordement 20, 21, s'est formée une liaison électriquement conductrice. Comme on l'a bien représenté à la figure 3, le corps conducteur 17 peut être partiellement refoulé dans le contact de raccordement du côté du composant ou du côté de la carte. Dans les zones entre les corps conducteurs 17, la structure de fixation I0 agit Cen outre commne un adhésif et forme une liaison ferme 2() entre le module 25 et le corps de base 23. Afin d'obtenir, entre les corps de base 16, 17 et les surfaces de raccordement , 21 des contacts, une liaison électrique particulièrement bonne avec une faible résistance de contact, il est avantageux de réaliser la surface des corps conducteurs 16, 17 de telle façon qu'elle présente une mauvaise adhérence, de sorte que le maté- riau de la structure de fixation 10 ne forme pas de liaison avec les corps conducteurs 16, 17. Il est envisageable de ce fait de réaliser les corps conducteurs 16, 17 en un matériau qui présente un coefficient de dilatation thermique plus élevé que celui du matériau de la structure dle fixation 10. lIes contacts de raccordement 2'0, 21 et la structure de fixation 10 solnt ainsi susceptibles de glisser sur les corps conducteurs (30 16, 17 de telle sorte que la liaison électrique réalisée sur les corps conducteurs 16, 17 entre les surfaces de raccordement de contact 20, 21 reste fiable, même en cas de déplacement relatif des surfaces de raccordement de contact l'une par rapport à l'autre, provoqué par une flexion du corps de base. On obtient une augmentation supplémentaire de la sécurité du contact, lorsque les corps conducteurs 17, comme représenté à la figure 4, sont réalisés élastiques. A l'implantation du module 25, les contacts de raccordement 20, 21 sont alors pressés l'un contre l'autre jusqu'à une distance c qui est inférieure à l'expansion dimension- nelle moyenne d des corps conducteurs 17. Grâce à cette capacité d'adaptation, les corps conducteurs élastiques 17 présentent, par rapport aux corps conducteurs rigi- des, de plus grandes surfaces de contact avec les contacts de raccordement 20, 21. On peut également utiliser de façon avantageuse, comme représenté à la figure , des corps conducteurs élastiques et des corps conducteurs rigides, 16, 17. Les corps conducteurs rigides 16 définissent ainsi l'écartement e, sous lequel sont appli- qués ensemble les contacts de raccordement 20, 21 au cours du pressage à chaud. L'agencement de corps conducteurs rigides 16 entre des corps conducteurs élastiques garantit que les corps conducteurs élastiques 17, au cours du pressage à chaud, ne seront pas pressés de façon exagérée jusqu'à la destruction. I () Dans un mode de réalisation en variante du procédé proposé, on utilise pour la structure de fixation 10 un matériau, qui en soi n'est pas approprié pour réaliser une bonne liaison collée. Pour obtenir un effet de collage, la structure de fixation 10 est recouverte à cet effet, après la mise en place des corps conducteurs 16, 17, comme représenté à la figure 6, sur une face ou sur les deux faces de couches adhésives ou collantes 13, 14. Leur composition est déterminéie en fonction de chacun des contacts de raccordement 20, 21 à relier, et les couches adhésives 13, 14 peuvent en particu- lier être réalisées différentes. Leur résistance est déterminée de telle façon qu'à l'implantation d'un module 25 dans un corps de base, on soit sûr que les couches adhésives 13, 14 soient complètement refoulées hors des espaces entre les corps 2() conducteurs 16, 17 et les contacts de raccordement 20, 21, au cours de l'application du pressage à chaud. Pour aider au refoulement et pour assurer un contact électrique, il est en outre avantageux, commre représenté à la figure 7, de maintenir exempte de colle ou d'adhésif les zones 15 qui, à l'état final, se trouvent entre les contacts de raccordement 20, 21, et de façon correspondante de ne pas prévoir d'application de matériau adhésif sur ces zones. Le matériau adhésif est présent ici de façon avanta- geuse sous forme de finlm et il est localement découpé par poinçonnage. En variante, les couches adhésives 13, 14 sont d'abord appliquées sur toute la surface, et elles sont ensuite éliminées localcilment. On peut en outre obtenir également une augmentation de la sécurité de contact par une configuration particulièrement appropriée des contacts de raccordement 20, 21, comme cela est représenté sur les figures 8 et 9. Au moins l'un des contacts de raccordement 21 à mettre en contact est à cet effet réalisé surélevé, en prenant la configuration d'un gradin 30 sur un substrat 28, qui avantageusement n'est lui-même pas électriquement conducteur. L'agencement surélevé du contact de raccordement 21 produit, au cours de l'application subséquente de la pression pour réaliser une liaison électrique vers le contact de raccordement 20 situé en face, une augmentation partielle de la pression à l'emplacement du gradin 30. La qualité et la fiabilité de la liaison électrique entre les contacts de raccordement 20, 21 en est ainsi améliorée. On obtient un résultat particulièrement favorable en ce qui concerne la sécurité du contact, en utilisant des contacts de raccordement surélevés en combinaison avec une élimination locale du matériau adhésif sur les emplacements de contact, comme indiqué à la figure 7. La sécurité de contact est encore améliorée lorsque, pour des surfaces de contact de raccordement 21 qui sont réalisées avec une conifiguration surélevée, on dispose des structures supplémentaires qui imposent une position définie aux corps conducteurs 17. De telles structures 29 peuvent, commoe représenté à la figure 9, présenter une forme d'entonnoir, ou bien prendre la configuration d'échancrures allongées à section transversale triangulaire et qui peuvent être réalisées par exemple par élimination au laser, par attaque chimique ou par emboutissage sur les contacts de raccordement 21. Les figures 10 et I I représentent une transposition de la configuration de contacts de raccordement décrite précédemment à l'exemple d'un support de données I 5 portable, dans lequel, de façon analogue à l'agencement représenté sur la figure 2, un module - non représenté - doit être placé dans une cavité 24 dans un corps de base 23. Pour réaliser une liaison électrique entre le module et le corps de base 23, se trouvent dans la cavité 24 des contacts de raccordement opposés 21 disposés de façon exacte- ment correspondante aux contacts de raccordement du côté du module. Les contacts de raccordement opposés 21 I sont en conséquence réalisés surélevés par rapport à leur environnement immédiat. La position surélevée est obtenue par une configuration enll gradin de la cavité 24 qui est d'abord réalisée, de préférence par fiaisage. jusqu'à la hauteur d'un premier gradin 30. Elle est ensuite approfondie en laissant une barrette 43, en deux zones partielles séparées 44, 45 jusqu'à la hauteur d'un deuxième niveau ou étage 41. La surface de la barrette 43 se compose de matériau électriquement conducteur et forme le contact de raccordemient opposé 21 du côté de la carte. Lec matériau formant la surface de la barrette se prolonge à l'extérieur de la cavité 24 sous la forme d'une liaison conductrice 46 dans le corps de carte. Le centre de l'étage ou niveau 41 est 3() ensuite approfondi jusqu'à la hauteur d'un troisième étage ou niveau 42, ce qui sépare la barrette 43 en deux tronçons partiels. Il en résulte ainsi une cavité 24 présentant deux niveaux profonds 41, 42 ainsi qu'un étage ou gradin haut 43 en deux parties et partant du premier niveau profond 41. La suite des étapes d'usinage qui viennent d'être exposées pour obtenir la cavité 24 n'est pas obligatoire. On peut également obtenir une cavité présentant la même configuration en utilisant une suite différente d'étapes d'usinage. Dans la cavité 24, on peut mettre en place un module 25, par exemple de la même façon que cela est décrit en liaison avec la figure 2. Les contacts de raccorde- ment opposés suréleves 21 assurent l'établissement d'une liaison électrique particuliè- remient fiable entre le module et les contacts de raccordement opposés 21 du côté du corps de base. Le procédé proposé convient particulièrement bien pour la réalisation de supports de données portables, en particulier sous la forme de cartes à puce, mais il n'est pas limité à cette application. Il est utilisable dans de nombreux autres proces- sus, dans lesquels des éléments à relier sont, d'une part structurellernenrt rigides, et d'autre part électriquement conducteurs. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation I () décrits et représentés, mais elle s'applique égalemrent à d'autres modes de réalisation aisément accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1- Procédé de fabrication d'une liaison à la fois adhérente et électriquement conductrice entre un module et un composant électronique, dans lequel pour réaliser la liaison électrique entre le module et le composant, on place d'abord des corps conducteurs entre les contacts de raccordement correspondants, et ensuite on presse l'un contre l'autre le module, les corps conducteurs et le composant, caractérisé en ce que les corps conducteurs (16, 17), pour leur mise en place entre le module (25) et le composant électronique (26), sont disposés dans une structure de fixation (10) t O compressible. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé Cen ce qu'on utilise comine matériau pour la structure de fixation (10) un adhésif ou une colle. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour réaliser un effet de collage ou d'adhérence entre la structure de fixation et les contacts de raccor- dement (20, 21), on place sur la structure de fixation (1 0), avec les corps conducteurs (16, 17), au moins une couche de matériau adhésif (13, 14). 2() 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans la ou les couches de matériau adhésif (13, 14) de la zone d'appui des contacts de raccordement (20, 21), sont créées des échancrures ou cavités (1 5). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce qu'on utilise colline corps conducteurs (16, 17) deux types de cubes élastiques du genre pellet, qui sont différents quant à leur propriétés d'élasticité, et dont les plus élastiques sont plus gros que les moins élastiques. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 3() qu'on forme d'abord l'un des deux contacts de raccordement (20, 21) à relier sous la forme d'une zone surélevée (30) sur un substrat (28). 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone surélevée (30, 21) du contact de raccordement comporte des échancrures (29) qui fixent la position des corps conducteurs (16, 17). 1 1 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que la structure de fixation (10) est préparée avec les corps conducteurs (16, 17) sous la forme d'un film. 9.- Application du procédé selon l'une des revendications I à 8 à la fabrication d'un module avec une puce (électronique) ainsi que d'un support de données portable présentant un composant qui est relié à ce module. 10.- Application selon la revendication 9, caractérisée en ce que le support de I () données portable comporte un corps de base (23), dans lequel est réalisée une cavité (24) à plusieurs étages ou gradins pour recevoir le module, au moins un étage ou gradin (30) étant réalisé en surélévation par rapport à l'environnement immédiat. 11.- Application selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que, sur le gradin surélevé (30), sont réalisés des contacts de raccordement (21). I 2.- Carte à puce. tfabriquée par un procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8.