Brevet FR2794265A1 — publié le 20001201

PROCEDE DE FABRICATION DE CARTES A PUCE A CONTACT AVEC DIELECTRIQUE BAS COUT La présente invention concerne la fabrication de dispositifs électroniques portables, comportant au moins une puce de circuit intégré noyée dans un support et électriquement reliée à des éléments d'interface constitués par un bornier de connexion. Ces dispositifs électroniques portables constituent par exemple des cartes à puce à contact. Les cartes à puce 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. Les cartes à contact comportent des métallisations affleurant la surface de la carte, disposées à un endroit précis du corps de carte, défini par la norme usuelle ISO 7816. Ces métallisations sont destinées à venir au contact d'une tête de lecture d'un lecteur en vue d'une transmission électrique de données. 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 majorité des procédés de fabrication de carte à puce est basée sur l'assemblage de la puce de circuit intégré dans un sous-ensemble appelé micromodule qui est encarté, c'est à dire placé dans une cavité ménagée dans un corps de carte, en utilisant des techniques connues de l'homme du métier. Un procédé classique est illustré sur la figure 1. 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. La feuille diélectrique 15 est elle-même disposée sur une grille de contact 18 telle qu'une plaque métallique en cuivre nickelé et doré par exemple. 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 connexion de la grille 18. Selon certaines variantes, il est possible de coller la puce 10, face active vers le haut, directement sur la grille de contact 18, puis de la connecter par câblage filaire 17. Dans une telle variante, la grille 18 est déposée sur un support diélectrique 15 et les plages de contact et de connexion de ladite grille sont définies par gravure chimique ou tout autre moyen connu. Une étape de protection ou d"encapsulation vient ensuite protéger 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 verser une goutte de résine 20, à base d'époxy par exemple, thermodurcissable ou à réticulation aux ultraviolets, sur la puce 10 et ses fils de connexion 17. Le support diélectrique 15 avec la puce 10 collée et protégée par la résine 20, est découpé pour constituer un micromodule 100 qui est encarté dans la cavité d'un corps de carte préalablement décoré. Cette opération d'encartage peut être effectuée par dépôt d'une colle liquide dans la cavité du corps de carte avant report du micromodule. La figure 2 illustre une autre technique d'encartage. Le corps de carte 110 est réalisé selon un procédé classique, par exemple par injection de matière plastique dans un moule. La cavité 120 est obtenue soit par fraisage du corps de carte, soit par injection au moment de la fabrication du corps de carte dans un moule adapté. Un film adhésif thermoactivable 23 est déposé par lamination à chaud sur le film diélectrique 15 préférentiellement avant la découpe du micromodule 100. Ce dernier est encarté dans la cavité 120 du corps de carte 110 et collé en réactivant l'adhésif thermoactivable 23 par pressage à chaud au moyen d'une presse 24 dont la forme est adaptée à celle de la cavité 120. Les technologies connues de fabrication de cartes à puce présentent de nombreux inconvénients. En particulier, la technologie standard utilise des techniques coûteuses et un diélectrique haut de gamme. Le diélectrique utilisé est généralement en composite de verre époxy ou en kapton. En effet, le diélectrique choisi doit présenter des propriétés de bonne tenue à la température afin d'être compatible avec les techniques d'encartage décrites précédemment. De plus, la définition géométrique des différentes plages de contact et de connexion est généralement obtenues par gravure chimique de la grille métallique déposée de façon uniforme sur le support diélectrique. or la gravure chimique est une opération onéreuse. Le brevet français N'2 632 100 décrit un autre procédé de fabrication d'une carte à puce. Un tel procédé est illustré sur la figure 3 et utilise un cadre conducteur (lead frame en anglais) sur lequel est directement fixée la puce de circuit intégré. Ce cadre conducteur est obtenu par découpage ou poinçonnage d'une bande métallique continue, ce qui permet de s'affranchir de l'opération de gravure chimique. Des plages de contact 19a et des plages de connexion l9b ont été définies dans chaque cadre conducteur de la bande métallique 18. Le procédé décrit dans ce brevet consiste essentiellement à laminer une première bande isolante 50 sur la face externe de la grille métallique 18 qui laisse les plages de contact 19a dégagées, et à laminer deux autres bandes isolantes 52 et 54 sur la face interne de la grille 18 qui encadrent les zones de connexions 19b de la puce 10. La puce est alors fixée sur la face interne de la grille par câblage filaire ou selon un procédé classique de puce retournée ( flip chip en terminologie anglaise). Cette technique permet oblige à laminer trois bandes de matériaux isolant sur la grille métallique, ce qui nécessite une grande précision dans l'indexation. De plus, la bande isolante externe 50 est fixée provisoirement, elle est en effet destinée à être retirée avant l'utilisation de la carte. En outre, la protection de la puce 10 et de ses fils de connexion 17 par enrobage dans une résine n'est pas facile due aux deux bandes d'isolant 52 et 54 situées sur la face interne de la grille 18 de part et d'autre de la puce 10. Enfin, cette technique n'apporte pas une solution complète au problème du choix du diélectrique car ce dernier doit toujours présenter des propriétés thermiques compatibles avec les techniques classiques d'encartage. 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 carte à puce permettant d'utiliser des matériaux peu coûteux et en particulier un diélectrique bas de gamme. En particulier, la présente invention propose de fixer un film support diélectrique, non pas sur la face inférieure d'une grille, mais sur la face supérieure de la grille, le film diélectrique présentant la forme d'une bande d'une largeur telle qu'il puisse être disposé entre les zones de contact ISO de la grille métallique. La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication de carte à puce à contact, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - fourniture d'un film support diélectrique en bande ; - réalisation d'une grille métallique définissant sur sa face supérieure des plages de contact, et sur sa face inférieure des plages de connexion ; - fixation inamovible du film support diélectrique sur la face supérieure de la grille métallique de manière à laisser les plages de contact de la grille dégagées ; - collage de la puce et connexion aux plages de connexion de la grille ; - découpe de la grille métallique pour obtenir un micromodule et report dudit micromodule dans la cavité d'un corps de carte. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la grille métallique est cambrée, la bande diélectrique étant fixée dans la cambrure de manière à placer ladite bande à fleur des plages de contact de la grille tout en laissant ces dernières dégagées. Selon une particularité, la bande diélectrique comporte une face adhésive, non pelable à température ambiante, destinée à être fixée solidairement sur la grille métallique. Selon un mode de réalisation, la bande diélectrique est fixée à la grille métallique par lamination. Selon une variante de réalisation, la bande diélectrique est constituée d'un polyéthylène Téréphtalate (PET). Selon une variante de réalisation, la bande diélectrique est constituée d'un Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS). Selon une variante de réalisation, la bande diélectrique est constituée de papier. Selon une variante de réalisation, la bande diélectrique est constituée d'un Polychlorure de Vinyle (PVC). Selon un premier mode de réalisation, la puce étant connectée à la grille métallique par câblage filaire, un film adhésif réactivable est laminé sur la grille métallique, ledit adhésif étant perforé pour laisser libre la puce et ses fils de connexion. Selon un second mode de réalisation, la puce étant connectée à la grille métallique par retournement, un film adhésif réactivable est laminé sur la grille métallique et recouvre la face arrière de la puce. Selon un mode de réalisation préférentiel, le micromodule est reporté dans la cavité du corps de carte par activation de l'adhésif. La présente invention concerne également un module électronique à circuit intégré comportant un film support diélectrique fixé solidairement à une grille métallique définissant sur sa face supérieure des plages de contact, caractérisé en ce que le film support diélectrique s'étend partiellement sur la face supérieure de la grille en laissant les plages de contact dégagées. Selon une caractéristique, le film support diélectrique est une bande disposée sur une zone médiane entre les zones des plages de contact. Préférentiellement, la grille métallique comporte une cambrure apte à recevoir, au moins en partie, l'épaisseur du film support diélectrique. Selon un mode de réalisation particulier, le module électronique à circuit intégré comporte une puce de circuit intégré reportée sur une bande de support diélectrique et connectée à une interface de communication, caractérisé en ce que l'interface de communication est constituée par une grille métallique cambrée de manière à encaisser l'épaisseur de la bande diélectrique, ladite bande étant fixée sur la face supérieure de la grille métallique et laissant les plages de contact de la grille dégagées. La présente invention s'applique à tout support à puce électronique, tel qu'une carte, comprenant un module électronique selon l'invention. La présente invention permet d'obtenir, avec un procédé simple et économique, un micromodule de faible épaisseur, ayant une bonne tenue à l'humidité et avec un bornier de connexion ISO complètement plat. En particulier, le procédé selon l'invention permet d'utiliser un diélectrique bas de gamme car ce dernier ne requière pas les propriétés classiques de compatibilité avec les techniques usuelles d'encartage. En effet, et cela ressortira plus précisément dans la suite, le diélectrique ne couvre pas les plages de contact de la grille métallique. Or, lors de l'encartage, ce sont ces zones qui sont pressées ou collées avec une colle de type cyanoacrylate. En outre, le procédé de fabrication selon l'invention présente l'avantage de permettre l'impression d'un logo ou d'un numéro de série ou de tout autre signe distinctif sur la bande diélectrique, à côté des plages de contact. De plus, il est possible, dans le procédé selon l'invention de reporter la puce en utilisant l'adhésif enduit sur la bande diélectrique, et éviter ainsi une étape supplémentaire de collage. 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, illustre schématiquement l'encartage d'un micromodule selon un procédé connu ; la figure 3, déjà décrite, illustre un procédé de fabrication de carte à puce selon une technique de l'art antérieur ; la figure 4 est un schéma en coupe transversale d'un premier mode de réalisation du procédé de fabrication selon la présente invention ; la figure 5 est un schéma en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation du procédé de fabrication selon la présente invention ; la figure 6 est un schéma en coupe transversale d'un troisième mode de réalisation du procédé de fabrication selon la présente invention la figure 7 illustre schématiquement l'encartage d'un micromodule selon le procédé de la présente invention ; la figure 8 est une vue schématique de dessous, côté assemblage, du micromodule obtenu par le procédé selon l'invention ; la figure 9 est une vue schématique de dessus, côté contacts, du micromodule obtenu par le procédé selon l'invention. Le procédé de fabrication selon l'invention comprend les étapes suivantes : Un matériau isolant bas coût est fournit en bande et enduit d'un adhésif simple face. La bande de diélectrique 60 peut être obtenue par découpe d'un matériau diélectrique à une largeur prédéterminée. Ce diélectrique 60 peut être constitué de PET (Polyéthylène Téréphtalate), de PEN (Polyéthylène Néréphtalate), de papier, de ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène), de PVC (Polychlorure de Vinyle), ou de tout autre matériau isolant bas coût connu. Parallèlement, une grille métallique 18 est réalisée à base d'une alliage de cuivre par exemple, et recouverte d'un dépôt électrolytique adapté au type de connexion que l'on souhaite réaliser, par exemple de l'Or ou du Nickel. Des plages de contact 19a et de connexion 19b sont définies dans chaque cadre conducteur de la grille 18. La grille 18 et le diélectrique 60 sont ensuite fixés solidairement, par lamination ou par tout autre moyen. La bande diélectrique 60 est avantageusement enduite d'une adhésif non pelable, c'est à dire inamovible, à température ambiante. Cet adhésif permet la fixation solidaire du diélectrique 60 et de la grille métallique 18. Il peut s'agir, par exemple, d'un adhésif à réticulation sous étuve, activé suite à la lamination de la bande diélectrique 60 sur la grille 18. Le film support diélectrique 60 est préférentiellement très fin de manière à satisfaire la norme ISO sur l'épaisseur finale du micromodule 100 obtenu par le procédé de l'invention. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la grille 18 est cambrée selon des méthodes classiques, par un poinçon par exemple. La cambrure 80 de la grille métallique 18 est destinée à encaisser, au moins partiellement, la marche de l'épaisseur de la bande diélectrique 60 de manière à obtenir un micromodule 100 pratiquement plat du côté des contacts ISO. Préférentiellement, le diélectrique 60 sera à fleur des plages de contact 19a de la grille 18 tout en laissant ces dernière dégagées de manière à assurer la communication du circuit vers l'extérieur. En outre, la cambrure 80 facilite la lamination du diélectrique 60 sur la grille 18 en constituant un guide pour la bande diélectrique. La puce 10 est alors collée. Sur la figure 4, la puce 10 est collée sur la grille 18 au pas du motif choisi, avec une colle conductrice ou non. Sur la figure 5, la puce est collée directement sur le diélectrique 60. Ce collage peut se faire à chaud, l'adhésif de la bande diélectrique 60 étant alors thermoactivable, ou à froid sur un adhésif à température ambiante, appelé tack . Selon les puces 10 utilisées, la colle choisie sera conductrice ou non. La puce 10 est alors connectée par câblage filaire, les fils de connexion 17 reliant les plots 11 de la puce 10 aux plages de connexion 19b de la grille 18. La figure 6 illustre une variante de réalisation dans laquelle la puce 10 est connectée aux plages de connexion l9b selon une procédé de type flip chip qui désigne une technique connue dans laquelle la puce est retournée. Dans l'exemple illustré, la puce 10 est connectée à la grille métallique 18 au moyen d'une colle 350 à conduction électrique anisotrope bien connue et souvent utilisée pour le montage de composants passifs sur une surface. Les plots de sortie 11 de la puce 10 sont placés en vis à vis des plages de connexions 19b de la grille 18. Cette colle 350 contient en fait des particules conductrices élastiquement déformables qui permettent d'établir une conduction électrique suivant l'axe z (c'est à dire suivant l'épaisseur) lorsqu'elles sont pressées entre les plots de sortie Il et les plages de connexion 19b, tout en assurant une isolation suivant les autres directions (x,y). Dans une variante de réalisation, la connexion électrique entre la puce 10 et les plages de connexion 19b peut être améliorée par des bossages 12, en alliage thermofusible de type Sn/Pb ou en polymère conducteur, réalisés sur les plots 11 de la puce 10. Après le report et la connexion de la puce 10 sur la grille métallique 18, le micromodule 100 doit être encarté dans la cavité d'un corps de carte. Il est avantageux, comme cela a déjà été exposé en référence à l'art antérieur, de déposer, par lamination ou tout autre moyen, un adhésif 25 réactivable à chaud ou à la pression sur toute la largeur utile de la grille 18. Dans la cas d'une connexion de la puce 10 à la grille 18 par câblage filaire, l'adhésif 25 aura été au préalable perforé afin de laisser libre la puce 10 et ses fils de connexion 17. Eventuellement, une étape d'encapsulation vient protéger la face active de la puce 10 et ses fils de connexion 17 par dépôt d'une résine 20 qui enrobe la puce 10 et les fils 17. Avantageusement, l'adhésif 25 peut servir de barrière de limitation à l'étalement de la résine de protection 20. Dans le cas d'une connexion de la puce 10 à la grille 18 par un procédé de flip chip , comme décrit précédemment, l'adhésif 25 sera laminé sur toute la surface de la grille 18 et recouvrira la face arrière de la puce 10. Le micromodule 100 est alors découpé à l'aide d'un poinçon matrice ou d'un faisceau laser, par exemple, puis reporté dans la cavité d'un corps de carte en réactivant l'adhésif 25 ou en déposant une goutte de colle de type cyanoacrylate par exemple dans la cavité. La f igure 7 illustre 1 ` étape d'encartage du micromodule 100 dans la cavité 120 du corps de carte 110, par la technique du pressage à chaud pour réactiver l'adhésif 25. Cette figure montre clairement que le pressage à chaud ne s'applique pas au diélectrique 60, mais uniquement à la grille métallique 18. De même, si une technique de report avec une colle de type cyanoacrylate avait été choisie, la colle aurait été appliquée entre la cavité 120 du corps de carte 110 et la grille métallique 18, couverte ou non de l'adhésif réactivable 25, et non sur le diélectrique 60. Ainsi, l'invention permet de s'affranchir d'un film support diélectrique placé sous la grille métallique, un tel film étant nécessairement onéreux à cause des caractéristiques qu'il doit présenter lors de l'encartage du micromodule. Le procédé de fabrication selon l'invention compense la perte de rigidité mécanique par un film support diélectrique ordinaire disposé sur le dessus de la grille et s'étendant partiellement sur la grille. La figure 8 est une vue schématique de dessous, côté intérieur de la cavité du corps de carte, du micromodule obtenu par le procédé selon l'invention. La cambrure 80 définit bien la limite entre les plages de contact l9a et les plages de connexion 19b, seules ces dernières étant couvertes par le diélectrique 60. La figure 9 est une vue schématique de dessus, côté contacts ISO, du micromodule obtenu par le procédé selon l'invention. Préférentiellement, le diélectrique 60 est à fleur des plages de contact 19a de la grille métallique 18. L"extérieur de la carte à puce ainsi obtenue est donc parfaitement plat. En outre, le bornier de connexion 18 de la carte à puce présente une zone médiane correspondant au diélectrique 60 sur laquelle un logo ou un dessin peut être imprimé (préférentiellement directement lors de la découpe du matériau isolant en bande). Ce côté du diélectrique 60 pourra éventuellement être de couleurs différentes et/ou porter le numéro de série de la carte. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de carte à puce à contact, caractérisé en ce qu' il comporte les étapes suivantes : - fourniture d'un film support diélectrique (60) en bande ; - réalisation d'une grille métallique (18) définissant sur sa face supérieure des plages de contact (19a), et sur sa face inférieure des plages de connexion (19b) - fixation inamovible du film support diélectrique (60) sur la face supérieure de la grille métallique (18) de manière à laisser les plages de contact (19a) de la grille (18) dégagées ; - collage de la puce (10) et connexion aux plages de connexion (19b) de la grille (18) ; - découpe de la grille métallique (18) pour obtenir un micromodule (100) et report dudit micromodule (100) dans la cavité (120) d'un corps de carte (110). 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille métallique (18) est cambrée, la bande diélectrique (60) étant fixée dans la cambrure (80) de manière à placer ladite bande (60) à fleur des plages de contact (19a) de la grille (18) tout en laissant ces dernières dégagées. 3. Procédé de fabrication selon lune quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la bande diélectrique (60) comporte une face adhésive, non pelable à température ambiante, destinée à être fixée solidairement sur la grille métallique (18). 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bande diélectrique (60) est fixée à la grille métallique (18) par lamination. 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bande diélectrique (60) est constituée d'un polyéthylène Téréphtalate (PET). 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bande diélectrique (60) est constituée d'un Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS). 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bande diélectrique (60) est constituée de papier. 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bande diélectrique (60) est constituée d'un Polychlorure de Vinyle (PVC). 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, la puce (10) étant connectée à la grille métallique (18) par câblage filaire (17), caractérisé en ce quun film adhésif réactivable (25) est laminé sur la grille métallique (18), ledit adhésif étant perforé pour laisser libre la puce (10) et ses fils de connexion (17). 10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, la puce (10) étant connectée à la grille métallique (18) par retournement, caractérisé en ce qu'un film adhésif réactivable (25) est laminé sur la grille métallique (18) et recouvre la face arrière de la puce (10). 11. Procédé de fabrication selon les revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le micromodule (100) est reporté dans la cavité (120) du corps de carte (110) par activation de l'adhésif (25). 12. Module électronique à circuit intégré comportant un film support diélectrique (60) fixé solidairement à une grille métallique (18) définissant sur sa face supérieure des plages de contact (19a), caractérisé en ce que le film support diélectrique (60) S'étend partiellement sur la face supérieure de la grille (18) en laissant les plages de contact (19a) dégagées. 13. Module électronique selon la revendication 12, caractérisé en ce que le film support diélectrique (60) est une bande disposée sur une zone médiane entre les zones des plages de contact (19a). 14. Module électronique selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, caractérisé en ce que la grille métallique (18) comporte une cambrure (80) apte à recevoir, au moins en partie, l'épaisseur du film support diélectrique (60). 15. Module électronique à circuit intégré comportant une puce (10) de circuit intégré reportée sur une bande de support diélectrique (60) et connectée à une interface de communication (18), caractérisé en ce que l'interface de communication (18) est constituée par une grille métallique (18) cambrée de manière à encaisser l'épaisseur de la bande diélectrique (60), ladite bande (60) étant fixée sur la face supérieure de la grille métallique (18) et laissant les plages de contact (19a) de la grille (18) dégagées. 16. Support à puce électronique, tel qu'une carte, comprenant un module électronique selon l'une quelconque des revendications 12 à 15.