Brevet FR2794553A1 — publié le 20001208

-1- CARTE A PUCE AVEC PUCE A BOSSES ET PROCEDES POUR SA FABRICATION L'invention a trait à une carte à puce, en particulier à une carte à puce dite sans contact, et à un procédé pour fabriquer une telle carte à puce. Dans la fabrication de cartes à puce, il se pose entre autres, le problème de la mise en contact des surfaces de connexion électrique (plages de contact) de la puce avec les surfaces de contact ou les pistes conductrices de la carte à puce, par lesquelles les données sont transférées vers et à partir de la puce. La technique de soudure par fils (wirebond) prévoit une mise en contact des pistes conductrices avec les surfaces de connexion ou plages de contact de la puce, par le biais d'un soudage de petits fils fins. Par contre, d'après la technique dite de puce à bosses, la mise en contact a lieu en appliquant de petites protubérances sur les plages de contact de la puce, qui sont directement reliées avec les pistes conductrices de la carte à puce, par exemple au moyen d'une colle conduisant l'électricité. La technique des puces à bosses est appliquée en particulier dans les cartes dites sans contact, qui possèdent une bobine d'induction pour le transfert de données. En montant la puce à bosses avec ses connexions directement sur les pistes conductrices, on obtient l'avantage particulier de la technique des puces à bosses, en ce qu'on peut maintenir faible la hauteur de construction de la puce montée et donc l'épaisseur de la carte à puce. D'après le brevet EP 0 071 311 A2, on connaît une carte à puce, dans laquelle une puce disposée à l'intérieur de la carte à puce est liée à une piste -2- conductrice disposée sur une feuille selon le procédé des puces à bosses. A cet effet, les éléments de contact élevés de la puce sont soudés aux surfaces de connexion des pistes conductrices ou collés au moyen d'une colle conductrice. Pour augmenter la solidité de la puce liée de cette façon à la feuille de piste conductrice, on enrobe la puce avec une masse de scellement, puis on abrase la masse de scellement ou la puce, pour que la carte à puce puisse présenter l'épaisseur totale normalisée dans le stade final après qu'elle ait été liée à des couches de recouvrement. Toutefois le positionnement précis de la puce individuelle avec ses connexions, sur les connexions des pistes conductrices, est compliqué et requiert des systèmes de positionnement précis. Le processus nécessaire d'abrasion après l'enrobage de la puce appliquée sur les pistes conductrices, est également laborieux. D'après le brevet DE 195 43 246 C1, on connaît une carte à puce sans contact et un procédé pour la fabrication d'une telle carte à puce, dans lequel on applique d'une manière compliquée des éléments de connexion en forme de bosse, sur les surfaces de contact de la puce de sorte qu'ils soient individuellement séparés et isolés l'un par rapport à l'autre au moyen d'une couche d'isolation se trouvant entre eux. On monte ensuite la puce avec ses éléments de connexion en forme de bosse sur les surfaces de connexion d'une piste conductrice disposée sur une feuille de piste conductrice, la piste conductrice formant une bobine d'induction pour le transfert de données sans contact. Après le montage de la puce, on intègre le module de carte à puce, se composant de la -3feuille de piste conductrice et de la puce montée dans le corps de carte d'une carte à puce, la feuille de piste conductrice pouvant être éventuellement munie d'une enveloppe. Dans la puce connue d'après le brevet DE 195 42 246 CI, le positionnement précis des éléments de connexion de la puce individuelle sur les connexions de piste conductrice est également difficile et lié à des coûts élevés de fabrication. Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé amélioré pour la fabrication d'une carte à puce avec une puce à bosses ainsi que d'une carte à puce, dans lequel on réduit le coût de la fabrication, en faisant l'économie d'étapes de production ainsi qu'en réduisant le coût de positionnement de la puce. Le but est réalisé à l'aide des caractéristiques des revendications indépendantes. En premier lieu, on fixe la puce sur une feuille support et on l'isole complètement, de sorte qu'il n'y a que les protubérances conduisant l'électricité qui font saillie encore de l'isolation. Ensuite, après avoir prévu une feuille de séparation ayant une ouverture pour la puce, on peut disposer d'une façon simple, une feuille de recouvrement avec des pistes conductrices appliquées sur celle-ci, par-dessus les protubérances conduisant l'électricité de la puce, de sorte à produire une interconnexion solide et en même temps, un contact entre la puce et les pistes conductrices au moyen d'une stratification ultérieure des feuilles. Le fait de fixer la puce sur la feuille support et de disposer de façon précise la feuille de recouvrement en position avec les pistes conductrices, -4- est essentiellement moins compliqué que le fait de mettre les connexions d'une puce à bosses séparées en contact avec les connexions de pistes conductrices appliquées sur un film support avec un positionnement précis. Le nombre nécessaire d'étapes de production est également moindre en comparaison de celui des procédés de production connus d'après l'état de la technique, de sorte qu'en somme, il en résulte un coût réduit de production. On peut renoncer, mais ce n'est pas indispensable, à une colle conduisant l'électricité entre les protubérances conduisant l'électricité de la puce et les connexions des pistes conductrices. La feuille de séparation avec une ouverture pour recevoir la puce est prévue entre la feuille support sur laquelle est fixée la puce, et la feuille de recouvrement portant les pistes conductrices appliquées sur celle-ci. On peut introduire la feuille de séparation, soit avant de fixer la puce à la feuille support, soit après fixation et avant l'isolation complète de la puce, ou encore après isolation complète de la puce et on peut éventuellement la stratifier directement après l'avoir introduite avec la feuille support. Dans ce qui suit, on explicite l'invention par exemple à l'aide des figures 1 à 3. La figure 1 présente une carte à puce sans contact vue par le dessus, la figure 2 présente une coupe de la carte à puce selon une coupe transversale avant la stratification, et J la figure 3 présente une coupe d'une autre forme de réalisation de la carte à puce selon une coupe -5transversale avant la stratification finale de- la carte. La figure 1 présente une carte à puce 10 vue par le dessus. Sur la couche de recouvrement 8, on peut prévoir par exemple, une photographie 19 du titulaire de la carte, et un champ de caractères 20 avec les informations spécifiques au titulaire. La carte à puce représentée sur la figure 1, est une carte à puce sans contact, par conséquent on ne dispose d'aucune surface de contact sur la surface de la feuille de recouvrement 8 pour le contact direct avec un poste de traitement. Toutefois, on peut encore prévoir de telles surfaces de contact, pour la mise en contact directe de la carte à puce 10. Dans la figure 2, on représente une coupe agrandie d'une coupe transversale de la carte à puce 10 sans contact représentée dans la figure 1. La carte à puce se compose pour l'essentiel, d'une feuille support 1 pour la puce 2, d'une feuille de recouvrement 8 avec des pistes conductrices 9 et une feuille de séparation 6 qui présente une ouverture 7 et qui est ainsi disposée entre la feuille de recouvrement 8 et la feuille support 1, de sorte que la puce 2 est reçue dans l'ouverture 7 de la feuille de séparation 6. On fixe la puce 2 sur la feuille support 1 au moyen d'une colle 3. Une masse de scellement 5 entoure la puce 2 de sorte que la puce 2 est complètement isolée électriquement. Seulement, des protubérances conduisant l'électricité se projettent de la masse de scellement 5 d'isolation électrique, lesquelles sont liées directement aux points de connexion électrique de la puce 2. La feuille de recouvrement 8 possède sur sa -6- surface dirigée vers l'intérieur de la carte, -des pistes conductrices 9, qui forment une bobine d'induction pour le transfert de données sans contact. La feuille de recouvrement 8 est disposée de telle manière que les protubérances conduisant l'électricité 4 de la puce 2 se trouvent directement au-dessus des pistes conductrices 9. A l'aide de cette disposition, on assure la réalisation d'un contact entre la puce 2 et les pistes conductrices 9 dès que l'on stratifie ensemble la feuille support 1, la feuille de séparation 6 et la feuille de recouvrement 8. Dans la figure 2, on représente schématiquement la disposition des feuilles avant la stratification de la carte. De plus, pour assurer un contact électrique durable, on peut prévoir une colle à chaud conduisant l'électricité sur les protubérances 4, qui réalise une liaison solide aux pistes conductrices 9 lors de la stratification de la carte. Une colle durcissant à l'air, conduisant l'électricité convient également pour une application sur les protubérances 4. La production de la carte à puce selon l'invention a lieu de la façon suivante. En premier lieu, on produit une plaquette avec un grand nombre de puces. On traite ensuite les surfaces de connexion électrique de la puce, à savoir les plages de contact des puces, de sorte à pouvoir appliquer par la suite les protubérances conduisant l'électricité, lesdits bumps, sur les chip pads. Par exemple, ces bumps peuvent être constitués d'argent (Ag). Dans l'état de la technique, on connaît différentes façons pour produire ces bumps. Eventuellement, on peut encore appliquer sur les bumps, une colle à chaud conduisant l'électricité. Apres avoir préparé les puces de cette façon, on découpe la -7- plaquette à la scie, en puces individuelles. - Ensuite, on fixe les puces individuelles 2 sur la feuille support 1, en appliquant d'abord une colle 3 en des positions définies de la feuille support 1 puis on dispose la puce 2 sur la colle 3 et on la fixe. Par la suite, on entoure la puce fixée sur la feuille support 1, d'une masse de scellement d'isolation électrique 5 de manière à ce que seulement les protubérances conduisant l'électricité 4 font saillie de la masse de scellement. Alors, on introduit une feuille de séparation 6 avec des ouvertures 7 et on la dispose sur la feuille support 1, de sorte à recevoir la puce 2 isolée avec la masse de scellement 5 dans l'ouverture 7 de la feuille de séparation. Puis, on introduit la feuille de recouvrement 8 et on la dispose sur la feuille de séparation 6 de sorte que les pistes conductrices 9 disposées sur la surface de la feuille de recouvrement 8 dirigées vers l'intérieur de la carte viennent se placer directement par-dessus les protubérances 4 conduisant l'électricité de la puce 2. Après la stratification ultérieure, en appliquant une pression et en chauffant, on lie solidement les couches individuelles entre elles, de sorte à atteindre l'épaisseur définitive de la carte à puce. Lors de la stratification, les protubérances conduisant l'électricité 4 sont fixées de façon suffisamment solide aux pistes conductrices 9 qui sont constituées par exemple, de pâte conductrice séchée à base d'argent, par le biais desquelles il se crée une liaison conduisant l'électricité. De plus, il est toutefois possible, tel que décrit ci-dessus, de mettre en oeuvre une colle conduisant l'électricité. Pour parvenir à ce que les protubérances 4 ne -8- soient pas recouvertes lors de l'enrobage de la pure 2 par la masse de scellement 5, on peut introduire une quantité de masse de scellement 5, mesurée de façon précise au moyen de la technique du dosage. De plus, il faut veiller à ce que les protubérances 4 ne soient pas mouillées par la masse de scellement 5 pendant l'enrobage. On peut ainsi y parvenir lorsque la masse de scellement 5 présente une viscosité et/ou une tension superficielle suffisamment élevées par rapport à celles de la matière des protubérances 4. Une autre possibilité est représentée par l'isolation de la surface de la puce 2. Celle-ci peut avoir lieu par exemple pendant la fabrication de la puce 2, toutefois avant découpage de la puce 2 à partir d'une plaquette. Pour cela, on peut mettre en ouvre des techniques connues comme l'impression, la pulvérisation, le revêtement, etc., en utilisant un masque pour les surfaces de connexion (protubérances 4). Dans ce cas, on peut couler la masse de scellement 5 seulement dans l'ouverture 7. On peut encore prévoir d'autres feuilles, par exemple des feuilles de recouvrement transparentes. Pour assembler les composants individuels de la carte à puce, les feuilles utilisées comportent des repères de positionnement, ou bien on les assemble au moyen de guides de positionnement. Convient en particulier l'utilisation de feuilles dites à emplois multiples, dans lesquelles plusieurs cartes à puces sont disponibles en même temps sur une feuille. On peut ensuite découper la carte définitive, à partir de l'assemblage de couches stratifié. Mais on peut également fabriquer les cartes à puces avec des feuilles, qui présentent déjà les dimensions des cartes -9 - à puce achevées avant l'assemblage et la stratification. La matière de la masse de scellement 5 et la matière de la colle 3 peuvent être identiques. On peut utiliser pour la masse de scellement 5 en particulier des systèmes dits de sous-remplissage ("underfill") qui sont connus dans la technique des puces à bosses, ou des laques d'isolation classiques. Celles-ci peuvent être aussi bien durcissables aux UV que thermodurcissables. Au lieu d'appliquer la colle 3 sur la feuille 1 tel que décrit ci-dessus, il est également possible d'appliquer la colle 3 sur la face arrière de la puce 2. Ceci peut avoir lieu sur la face arrière de la plaquette avant le partage d'une plaquette en puces individuelles. Dans la figure 3, on présente une autre forme de réalisation de l'invention, qui se distingue essentiellement de la forme de réalisation présentée à la figure 2 par le fait que la feuille de séparation 6 est stratifiée avec la feuille support 1, avant d'isoler la puce 2 avec la matière d'enrobage 5. La stratification de la feuille de séparation 6 à la feuille support 1 peut avoir lieu soit avant de fixer la puce sur la feuille de support, soit après. Le fait d'isoler la puce 2 de la masse de scellement 5 immédiatement après la stratification de la feuille de séparation à la feuille de support 1, offre l'avantage que la masse de scellement 5 ne peut s'écouler hors des limites prédéterminées par l'ouverture 7 de la feuille de séparation 6. Le plus souvent, il est possible de remplir l'ouverture 7 presque complètement avec de la masse de scellement 5. -10- REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une carte à puce (10) comprenant les étapes consistant à: - fixer une puce (2) sur une feuille support (1), la puce (2) présentant dans la zone de ses contacts des protubérances (4) conduisant l'électricité, - isoler complètement la puce (2) sur la feuille support (1), les protubérances conduisant l'électricité (4) se projetant à partir de l'isolation, - introduire une feuille de séparation (6), qui présente une ouverture (7) dans la zone de la puce (2), - introduire une feuille de recouvrement (8) avec des pistes conductrices (9) appliquées sur la feuille de recouvrement, de sorte que les protubérances (4) conduisant l'électricité de la puce (2) sont liées aux pistes conductrices (9) de manière à conduire l'électricité, et - stratifier les feuilles (1, 6, 8). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille support (1) est réunie à la feuille de séparation (6), avant que la puce (2) ne soit fixée sur la feuille support (1). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille de séparation (6) et la feuille support (1) sont réunies avant que la puce (2) n'ait été fixée à la feuille support (1), et avant que soit isolée la puce (2) sur la feuille support (1). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la feuille -11- de séparation (6) et la feuille support (1) sont stratifiées, directement après leur réunion mutuelle. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la matière d'isolation (5) utilisée pour isoler la puce (2) sur la feuille support (1) s'étend à partir de la puce (2) reçue dans l'ouverture (7) de la feuille de séparation (6), jusqu'à la feuille de séparation (6). 6. Carte à puce (10) comprenant: - une feuille support (1), - une puce (2) fixée sur la feuille support (1) et isolée par la masse de scellement (5) ayant des protubérances conduisant l'électricité (4), les protubérances conduisant l'électricité (4) faisant saillie à partir de la masse de scellement (5), - une feuille de séparation (6) ayant une ouverture (7), dans laquelle la puce isolée (2) est reçue, et - une feuille de recouvrement (8) ayant des pistes conductrices (9), la feuille de recouvrement (8) étant disposée de sorte que les pistes conductrices (9) sont liées aux protubérances conduisant l'électricité (4) de la puce (2) de façon à conduire l'électricité. 7. Carte à puce selon la revendication 6, caractérisée en ce que la masse de scellement (5) isolant la puce (2) reçue dans l'ouverture (7) de la feuille de séparation (8) s'étend de la puce (2) jusqu'à la feuille de séparation (7).