Brevet FR2793924A1 — publié le 20001124

! MODULE SUPPORT DE PUCE DESCRIPTION La présente invention se rapporte à un module support de puce, tel qu'on en intègre par exemple dans des cartes à puce. Un module support de puce de ce type est formé de manière typique d'un support plat en un matériau électriquement isolant, et de surfaces de contact qui sont réalisées sur une face inférieure du support et sont dégagées en direction d'une face supérieure du support, par l'intermédiaire d'évidements. Une puce de circuit intégré sur la face supérieure du support est reliée électriquement à différentes surfaces de contact par l'intermédiaire de petits fils de connexion, les petits fils de connexion partant habituellement de la face supérieure de la puce, rentrant dans l'évidement et s'étendant sur la surface de contact correspondante. Après la connexion, la zone occupée par la puce et par les fils de connexion est scellée avec une masse de scellement. Un module de ce type est connu du document DE 34 24 241. Sur le principe, on donne aux évidements dans le support des dimensions permettant d'accueillir les outils utilisés lors des étapes de fabrication ultérieures. Des évidements aussi petits que possible dans des modules supports de puce de ce type ont l'avantage de permettre de conserver le plus possible de la force de liaison entre les surfaces de contact métalliques d'une part et le matériau du support d'autre part. I Les figures 6A, 6B et 6C montrent des exemples de modules supports de puce de l'art antérieur. Selon la figure 6A, la face inférieure d'un support 100 plat, qui est découpé dans un feuillard, est pourvue d'une métallisation qui est répartie par des canaux de gravure 110 dans plusieurs surfaces de contact 101. Des évidements 105 dans le support 100 dégagent des zones partielles des surfaces de contact 101 en direction de la face supérieure du support 100 si bien que des fils de connexion 104 peuvent être mis en place à ces endroits pour établir une connexion entre les surfaces de contact 101 et des points de connexion correspondants situés sur le dessus d'une puce 103 qui est logée dans un évidement moyennant l'insertion d'une couche isolante 102. Après l'exécution des travaux de connexion, la zone de la puce et de raccordement est scellée avec une masse de scellement 106. La figure 6B montre que les évidements 105 ont des dimensions telles que la puce 103 est logée dans l'évidement central et les autres évidements 105 pour les extrémités extérieures des fils de connexion 104 ont des dimensions permettant d'exécuter les travaux de connexion avec un outil approprié. Tandis qu'à la figure 6A, la masse de scellement s'étend de telle façon que les évidements 105 formant les points de connexion sont complètement remplis et se trouvent à l'intérieur du bord périphérique extérieur de la masse de scellement, le bord extérieur de la masse de scellement 106' se trouve, selon la figure 6C, à l'intérieur d'un évidement 105. Cette situation correspond au document DE 34 24 241 mentionné plus haut. Comme, à la figure 6B, les évidements 105 réalisés pour les extrémités des fils de connexion sont très petits, l'extension de la masse de scellement dans la région de ces petits évidements ne peut pratiquement pas être contrôlée. En fonction de la nature de la masse de scellement et de sa quantité, la masse de scellement pénètre seulement partiellement dans l'évidement 105 ou s'écoule au-delà de celui-ci, comme cela est représenté à la figure 6A. Pour maîtriser l'écoulement latéral de la masse de scellement, il est proposé dans le document EP 0 391 790 Ai de disposer sur la face supérieure du support, un remblai qui entoure la zone de la puce et limite l'écoulement latéral de la masse de scellement. Une telle solution s'accompagne manifestement d'un travail considérable. Comme autre mesure visant à limiter de manière définie la masse de scellement, le document DE 43 26 816 Ai propose de fraiser avec des gradins la zone de bord d'un évidement. L'invention a pour objectif d'indiquer un module support de puce dans lequel on peut définir le contour de la masse de scellement avec des moyens relativement simples. Selon l'invention, cet objectif est atteint par des modules supports de puce caractérisés par le fait qu'au moins un ou quelques-uns des évidements sont réalisés sous la forme de logements de masse de scellement de grande surface dont la limitation extérieure forme une barrière à l'écoulement, des bandes du support situées entre des évidements de ce type reliant mécaniquement des surfaces de contact voisines. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la largeur des bandes est inférieure à la largeur des logements de masse de scellement, le logement de puce se trouve dans un évidement, au moins deux surfaces de contact comportant respectivement un point de raccordement de fil de connexion sont dégagées dans l'évidement formant le logement de puce et ces surfaces de contact, au nombre d'au moins deux, sont reliées électriquement avec un évidement de raccordement de fil pour un fil conducteur externe, la limitation extérieure de l'évidement formant le logement de puce formant une barrière à l'écoulement, au moins un évidement supplémentaire est prévu comme évidement d'ancrage, et le logement de puce est entouré par un canal de gravure dont la limitation extérieure forme une barrière à l'écoulement. L'invention se rapporte également à une carte à puce avec un module support de puce inséré par moulage par injection et à un procédé de fabrication d'une carte à puce avec un module support de puce, caractérisé en ce qu'on met en place le module support de puce dans un moule de moulage par injection et que par injection de matériau de moulage par injection dans l'évidement d'ancrage, on établit une liaison par complémentarité de formes entre le corps de carte et le module support de puce. L'invention crée un module support de puce avec un support plat sur la face inférieure duquel sont réalisées des surfaces de contact qui sont dégagées vers la face supérieure du support par l'intermédiaire d'évidements dans le support afin de créer des possibilité de raccordement pour des fils de connexion. La puce elle-même est de préférence également logée dans un évidement dimensionné de manière appropriée. Contrairement à l'art antérieur, les évidements n'ont pas des dimensions aussi petites que possible mais certains au moins des évidements, servant à recevoir la masse de scellement, ont des dimensions aussi grandes que possible, en tout cas nettement plus grandes que les dimensions nécessaires à l'utilisation d'outils pour la connexion des fils de connexion. Ces évidements s'étendent largement sur toute la largeur des surfaces de contact de sorte que des évidements adjacents ne sont reliés que par une bande étroite du support. Lorsque la masse de scellement fluide est appliquée sur le module connecté, le matériau s'écoule à partir du point d'application, c'est-à-dire habituellement à partir du logement de la puce, vers l'extérieur. Les grands évidements, servant à recevoir la masse de scellement, peuvent absorber une quantité considérable de masse de scellement. Dans la zone extérieure, c'est-à-dire dans la zone du module située radialement à l'extérieur par rapport au logement de puce, la masse de scellement peut, en s'écoulant, atteindre le bord des évidements et s'y accumuler. La masse de scellement, qui s'écoule radialement vers l'extérieur depuis le milieu du logement de puce et s'accumule sur la limitation extérieure des logements de masse de scellement, monte vers le haut sur la limitation environ jusqu'au bord supérieur de la bande qui forme la limitation. Lorsqu'il y a suffisamment de place, la masse de scellement peut éventuellement également être déviée latéralement, c'est-à-dire sensiblement perpendiculairement à la direction d'écoulement radiale orientée vers l'extérieur. Les mesures selon l'invention présentent une série d'avantages. Etant donné que relativement peu de matériau du support est présent dans la zone scellée du module, le matériau du support n'a qu'une influence faible sur la nature de l'ensemble de l'encapsulation formée par la masse de scellement. Comme masse de scellement, on peut choisir un matériau qui garantit un assemblage optimal entre la masse de scellement et la surface métallique des surfaces de contact. Comme la résistance mécanique des surfaces de contact est atteinte principalement par la masse de scellement, on peut choisir le matériau de la carte à puce dans l'optique d'un assemblage optimal avec le matériau de la carte à puce dans laquelle le module support de puce est intégré. En choisissant un matériau approprié, le matériau du support peut être soudé sans colle avec le matériau de la carte, par exemple par soudage au laser, soudage par ultrasons, soudage à haute fréquence ou analogue. Il est possible, sans étapes de traitement supplémentaires, de créer un bord de scellement servant de barrière à l'écoulement. En plus d'un évidement pour une puce de circuit intégré et d'évidements, servant de logements de masse de scellement, pour les extrémités extérieures de fils de connexion, on aménage de préférence au moins un évidement supplémentaire sous la forme d'un évidement d'ancrage. Cet évidement dans le support ne sert pas à recevoir un fil de connexion mais est rempli de matière plastique au cours du traitement ultérieur du module support de puce lorsque le module est assemblé avec une ébauche de carte. Pour ce faire, le module support de puce est inséré dans un moule de moulage par injection et la fabrication du corps de carte s'effectue par injection de matière pour moulage par injection. La matière de moulage par injection remplit l'évidement d'ancrage de telle sorte qu'il se produit un assemblage par complémentarité de formes de l'ébauche de carte et du module support de puce. Cet assemblage mécanique intime est obtenu sans étapes de traitement supplémentaires. Le nombre des évidements d'ancrage n'est soumis à aucune limitation particulière. Les évidements d'ancrage peuvent être des évidements entourés de tous côtés par des bandes. Lorsque les évidements d'ancrage se trouvent dans une zone de bord du module, ils peuvent également être ouverts vers l'extérieur, c'est-à-dire qu'ils ne sont limités que dans une zone partielles par des bandes du support. Dans le cas d'un tel agencement, les surfaces de contact métalliques sont dégagées dans la zone périphérique extérieure du module. Les surfaces de contact isolées électriquement les unes des autres ne sont dans un premier temps maintenues par les bandes du support que dans des zones partielles des canaux de gravure s'étendant entre elles, puis également par la masse de scellement après l'application de celle-ci. Dans une réalisation particulière de l'invention, au moins deux évidements sont aménagés comme évidements de raccordement de fils pour des fils conducteurs externes. Les surfaces de contact qui sont dégagées dans lesdits évidements s'étendent à l'intérieur de la zone du logement de puce et y sont raccordées à la puce avec des fils de connexion. La limitation extérieure de l'évidement formant le logement de puce constitue une barrière à l'écoulement. Dans un aspect particulier, l'invention prévoit que le logement de puce est prévu sur le côté, tourné à l'opposé du support, d'une surface de contact, le logement de puce étant entouré par un canal de gravure. Ce canal de gravure peut être interrompu à des endroits o une connexion électrique est souhaitée entre des zones de surface de contact d'un côté et de l'autre du canal de gravure. La propagation de la masse de scellement qui scelle la puce est arrêtée par le canal de gravure qui est réalisé dans le matériau de contact métallique et entoure la puce. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après d'exemples de mise en oeuvre de l'invention, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: les figures lA et lB sont respectivement une vue en coupe d'un module support de puce avec masse de scellement et une vue de dessus d'un module support de puce sans masse de scellement et sans puce, les figures 2A et 2B montrent un autre mode de mise en oeuvre du module support de puce selon l'invention, la figure 2A étant une vue en coupe d'un module support de puce avec puce et masse de scellement et la figure 2B représentant le module support de puce sans puce ni masse de scellement, la figure 3 est une vue de dessus partielle d'un autre mode de mise en oeuvre d'un module support de puce selon l'invention, les figures 4A, 4B et 4C sont respectivement une vue en coupe transversale, une vue en coupe longitudinale et une vue de dessus d'un mode de mise en oeuvre particulier d'un module support de puce selon l'invention, les figures 5A et 5B sont respectivement une vue en coupe longitudinale et une vue de dessus d'un module support de puce avec des lignes de raccordement externes, la puce étant disposée sur une surface de contact du module, et les figures 6A, 6B et 6C sont des vues différentes représentant l'art antérieur. Comme le montrent les figures 1A et lB, un support 2 électriquement non conducteur fabriqué par découpage d'une bande brute de module comporte sur sa face inférieure plusieurs surfaces de contact 4 en un matériau métallique, les surfaces de contact 4 étant séparées les unes des autres par des canaux de gravure 18. Plusieurs évidements 10, 12, 14 sont réalisés par découpage dans le support 2, lesquels évidements forment sur le bord extérieur des évidements d'ancrage 10, au milieu du support un évidement le logement de puce 14 et autour de l'évidement de logement de puce 14, plusieurs évidements de raccordement 12. Les faces supérieures dégagées des surfaces de contact 4 dans les évidements 12 servent à relier différents raccords de puce sur la face supérieure de la puce de circuit intégré 6 à ces surfaces de contact par l'intermédiaire de fils de connexion 13. La puce de circuit intégré 6 est disposée sur une face supérieure d'une surface de contact par l'intermédiaire d'une couche isolante 8. Après la connexion, on applique sur la puce de circuit intégré 6 et sa zone périphérique une masse de scellement 20 qui, du fait de sa fluidité, s'écoule vers l'extérieur, la fluidité et la quantité de la masse de scellement 20 étant ajustées aux dimensions de la zone à encapsuler de façon à ce que la masse de scellement 20 remplisse toutes les cavités des évidements 12 et 14 mais ne s'écoule que jusqu'aux bords extérieurs 12a des évidements de raccordement 12. Les bords extérieurs 12a des évidements de raccordement 12 servent ainsi de barrière à l'écoulement, les dimensions de la zone d'encapsulation étant ainsi nettement définies. La quantité de la masse de scellement 20 peut varier dans certaines limites sans que cette variation fasse que la masse de scellement ne remplit pas toutes les zones des évidements de raccordement 12 ou passe au-dessus des bords extérieurs 12a de ces évidements. Dans ce mode de mise en oeuvre, les différentes surfaces de contact 4 sont maintenues mécaniquement uniquement par des bandes 15, 16, 17 et 19 étroites du matériau du support 2, comme on le voit sur la vue de dessus de la figure lB. L'évidement 14 est entouré par des bandes 15 formant un rectangle et les évidements 12 sont entourés par les bandes 15, par des il tronçons de bandes 19 s'étendant radialement et par des bandes centrales 17 s'étendant sensiblement dans la direction périphérique. Les rapports de largeur des bandes et des évidements sont indiqués sur la partie gauche de la figure lB: la largeur d2 des bandes 19 radiales est nettement inférieure à la largeur dl des évidements 12 et des évidements d'ancrage 10. Ces derniers sont entourés par des bandes extérieures 16 s'étendant dans la direction périphérique du module et par des tronçons des bandes 19 et 17. Les dimensions des bandes 16 et 17 et des évidements 10, 12 dans la direction radiale (longueur) sont analogues et correspondent donc approximativement au rapport d2:dl. Comme cela ressort de la description ci- dessus, des mesures particulières ne sont pas nécessaires pour limiter l'écoulement de la masse de scellement 20 lorsque les évidements 12 ont une surface suffisamment grande. Lorsque la masse de scellement qui s'écoule rencontre les bords 12a, elle est arrêtée sur les bords de telle sorte qu'elle ne peut pas déborder dans la zone de bande. Les figures 2A et 2B montrent un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention. Seules les différences par rapport au mode de mise en oeuvre selon les figures 1A et lB seront ici explicitées. Tandis que dans le mode de mise en oeuvre selon les figures 1A et lB, les bandes 15, 16 et 17 s'étendant dans la direction périphérique forment, conjointement avec les bandes s'étendant sensiblement radialement, les évidements de raccordement 12 et les évidements d'ancrage 10, les zones extérieures des bandes 19 radiales et les bandes 16 extérieures s'étendant dans la direction périphérique sont supprimées dans le mode de mise en oeuvre selon les figures 2A et 2B. Les zones extérieures des surfaces de contact 4 forment ainsi des parties en porte à faux qui, dans la région de l'évidement de logement de puce 14, sont maintenues uniquement par les bandes 15 qui s'y trouvent et par des bandes radiales. Après l'application de la masse de scellement (figure 2A), les couches de contact trouvent un support mécanique supplémentaire du fait de la bonne adhérence entre le matériau des surfaces de contact 4 et la masse de scellement 20. Les extrémités extérieures en porte à faux des surfaces de contact 4 sont scellées et fixées par la matière plastique lors de l'injection du module dans une ébauche de carte. La figure 3 montre un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention qui se différencie du mode de mise en oeuvre selon les figures 1A et lB par le fait que les évidements d'ancrage 10 sont entièrement supprimés. Les bandes 17 étroites de la figure 1 sont devenues des zones de support 17a de grande surface qui s'étendent jusqu'au bord extérieur du module. La construction est pour le reste identique. Il convient à ce point de signaler que du fait de l'évidement 12 de grande surface des surfaces de contact et de la faible partie que représente le matériau du support 2 dans la surface totale du module dans la zone de scellement on peut choisir la masse de scellement de manière à ce qu'elle adhère le mieux possible aux surfaces de contact. En revanche, le matériau du support peut être choisi de telle sorte que l'assemblage du module avec l'ébauche de carte non représentée ici lors de la fabrication de la carte à puce soit aussi simple que possible. Si l'on choisit un matériau approprié, le support peut, dans la zone 17a, être soudé avec le matériau de carte et on peut supprimer l'utilisation d'une colle. Les figures 4A, 4B et 4C représentent un autre mode de mise en oeuvre de l'invention pour une utilisation dans des cartes à puce sans contact, mode de mise en oeuvre dans lequel il est prévu un grand évidement 14 continu destiné à loger la puce de circuit intégré 6 ainsi que des fils de connexion. Il existe deux surfaces de contact 4 qui sont séparées électriquement l'une de l'autre par un canal de gravure 18 unique, continu et en forme de méandres. Dans le support 2, un évidement 22 se trouve au-dessus de chacune des deux surfaces de contact 4, lequel évidement dégage une zone relativement grande de la surface de contact 4 considérée afin d'offrir la possibilité de raccorder un conducteur 24 externe qui forme une bobine pour la transmission sans contact d'énergie et de données. Deux extrémités de la bobine 24, raccordées chacune dans un évidement 22, sont représentées sur la figure. D'autres conducteurs s'étendent sur le module représenté aux figures 4B et 4C sans toutefois être reliés électriquement à celui-ci. Dans la région de la puce 6, cette dernière est reliée électriquement à deux endroits avec l'une et l'autre des surfaces de contact 4, par l'intermédiaire de fils de connexion 13. Dans ce mode de mise en oeuvre, la masse de scellement 20 est également tenue dans l'évidement 14, comme on le voit particulièrement clairement sur les figures 4C et 4A. La masse de scellement 20 entoure la puce de circuit intégré 6 d'une part et les extrémités extérieures des fils de connexion 13 d'autre part. Comme on le voit clairement à la figure 4A, les deux surfaces de contact 4 séparées l'une de l'autre par le canal de gravure 18 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une bande 16. Les figures 5A et 5B représentent un mode de mise en oeuvre conforme à un aspect particulier de l'invention. Un support 32 comporte des surfaces de contact 34 métalliques qui sont séparées électriquement par un canal de gravure 36. La puce de circuit intégré 6 est reliée électriquement avec les deux surfaces de contact 34 par des fils de connexion 13. Les deux surfaces de contact 34 sont reliées à la bobine 24 par des zones de raccordement. Pour limiter la propagation de la masse de scellement 20, la puce de circuit intégré 6 est entourée par un canal de gravure 38. Le canal de gravure n'est interrompu qu'à des endroits 40 étroits pour établir la connexion électrique de la puce 6 avec les lignes 24 externes par l'intermédiaire des fils de connexion 13 et des surfaces de contact. La réalisation du canal de gravure 38 s'effectue en même temps que la réalisation du canal de gravure 36 séparant les deux surfaces de contact 4, c'est-à-dire sans étape opératoire supplémentaire. REVENDICATIONS 1. Module support de puce avec un support (2) plat non conducteur sur la face inférieure duquel sont réalisées des surfaces de contact (4) qui sont dégagées vers la face supérieure dudit support par l'intermédiaire d'évidements (10, 12, 14), une puce de circuit intégré (6) disposée dans un logement étant reliée électriquement à au moins une surface de contact (4) dégagée par l'intermédiaire de fils de connexion (13) et la puce ainsi que les fils de connexion étant enrobés dans une masse de scellement (20), caractérisé en ce qu'au moins un ou quelques-uns des évidements (12, 14) sont réalisés sous la forme de logements de masse de scellement de grande surface dont la limitation extérieure forme une barrière à l'écoulement, des bandes (15, 16, 17, 19) du support (2) situées entre des évidements de ce type reliant mécaniquement des surfaces de contact (4) voisines. 2. Module support de puce selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des bandes (15, 16, 17, 19) est inférieure à la largeur des logements de masse de scellement. 3. Module support de puce selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le logement de puce se trouve dans un évidement (14). 4. Module support de puce selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins deux surfaces de contact (4) comportant respectivement un point de raccordement de fil de connexion sont dégagées dans l'évidement (14) formant le logement de puce et que ces surfaces de contact (4), au nombre d'au moins deux, sont reliées électriquement avec un évidement de raccordement de fil (22) pour un fil conducteur (24) externe, la limitation extérieure de l'évidement formant le logement de puce formant une barrière à l'écoulement. 5. Module support de puce selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins un évidement (10) supplémentaire est prévu comme évidement d'ancrage. 6. Carte à puce avec un module support de puce selon une des revendications 1 à 5 inséré par moulage par injection. 7. Procédé de fabrication d'une carte à puce avec un module support de puce selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on met en place le module support de puce dans un moule de moulage par injection et que par injection de matériau de moulage par injection dans l'évidement d'ancrage (10), on établit une liaison par complémentarité de formes entre le corps de carte et le module support de puce. 8. Module support de puce avec un support (32) plat électriquement non conducteur et une couche de métallisation gravée pour former des surfaces de contact (34) sur laquelle se trouve un logement de puce, et avec une masse de scellement (20) enfermant la carte de circuit intégré (6) se trouvant dans le logement de puce, caractérisé en ce que le logement de puce est entouré par un canal de gravure (38) dont la limitation extérieure forme une barrière à l'écoulement.