Brevet FR2798002A1 — publié le 20010302

PROCEDE DE FABRICATION DE MICROMODULES ELECTRONIQUES COMPRENANT UNE ANTENNE ET MICROMODULES OBTENUS PAR LE PROCEDE. invention concerne un procédé de fabrication de micromodules électroniques comprenant une antenne. Elle s'applique à la réalisation de micromodules électroniques destinés par exemple à réaliser des étiquettes électroniques ou à être insérés dans des dispositifs portables de type carte à puce. Jusqu'à présent la fabrication de micromodules comprenant une antenne a consisté à placer la puce circuit intégré comportant l'électronique fonctionnement ou de pilotage de l'antenne sur support et à réaliser l'antenne soit directement sur support autour du micromodule, soit sur un autre support pour venir se mettre en contact avec des plots de connexion de la puce de circuit intégré. On est donc arrive jusqu'à présent à des formats de micromodules avec antenne relativement importants du fait de réalisation de cette antenne autour du micromodule. façon pratique, lorsque le micromodule est destiné à être encarté, c' est à dire à être mis en place dans un support de type carte à puce, on a jusqu'à présent réalisé l'antenne sur une feuille support au format de carte à puce, cette feuille étant laminée entre les deux feuilles destinées à réaliser le corps de carte à puce. On cherche, de plus en plus, à réaliser des micromodules de taille réduite que ces micromodules soient destinés à être mis en place dans une carte à puce sans contact ou qu'ils soient destinés à réaliser des étiquettes électroniques. C'est dans cet esprit que rentre la présente invention. Le déposant a cherché à réduire le plus possible la taille d'un micromodule électronique susceptible de fonctionner sans contact. A cette fin, il proposé un procédé de fabrication des micromodules comprenant au moins une antenne, selon lequel l'antenne est réalisée directement sur un support silicium manière à utiliser la technologie de fabrication des circuits integrés, l'antenne se trouvant ainsi sous la forme de circuit intégré. La présente invention a plus particulièrement pour obj un procédé de réalisation de micromodules électroniques comprenant au moins antenne, principalement caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes . réaliser les circuits électroniques sous la forme de circuits intégrés à partir d'une première plaquette substrat, réaliser les antennes sur plaquette substrat, notamment par gravure de pistes conductrices dont les terminaisons forment des plots de connexion, - placer un isolant entre les deux plaquettes et les assembler, - découper les deux plaquettes assemblées autour des circuits intégrés, - reporter chaque ensemble ainsi formé sur des plages de contact électrique éventuellement portées par un support, les plots de connexion de l'antenne au-dessus des plages de contact et, - relier les plots de connexion de l'antenne au circuit intégré électronique par l'intermédiaire des plages de contact. Selon un mode préféré de réalisation, plaquette substrat portant les antennes est plaquette substrat en matériau semi-conducteur. Le matériau semi-conducteur est avantageusement du silicium. Les plots de connexion des antennes sont réalisés dépôt de matière conductrice pour former des protubérances entrant en contact avec plages de contact lors du report des puces sur lesdites plages de contact. De préférence on enrobe l'ensemble d'une résine de protection. Les plots de connexion du circuit intégré electronique sont reliés aux plages de contact par soudure de fils. La présente invention a aussi pour objet un micromodule électronique comprenant une antenne principalement caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un circuit intégré formant l'électronique, - au moins un circuit intégré formant l'antenne munie de deux plots de connexion, les deux circuits étant placés dos à dos, - des plages de contact électriques, les dites plages étant en contact avec les plots de connexion d'antenne et étant reliées aux plots de connexion de la puce électronique afin d'établir connexion électrique entre la puce électronique le circuit d'antenne. Les plots de connexion d'antenne se présentent sous la forme de protubérances, ces protubérances reposant chacune sur une plage de contact électrique. Les plots de connexion du circuit integré électronique sont reliés aux plots de l'antenne au moyen de plages de contact par des fils soudés. Dans le cas où les plages de contact sont placées sur un support, le support est réalisé par une feuille de diélectrique. L'invention s'applique à la réalisation d'étiquettes électroniques comme on l'a dit précédemment comportant un micromodule tel qu'il vient d'être caractérisé. L'invention s'applique également à la réalisation de dispositifs portables de type carte à puce comportant un micromodule tel qu'il vient d'etre caracterisé. D'autres avantages et particularités de l'invention apparaitront clairement à la lecture de la description qui faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif en regard des dessins sur lesquels - figure 1, représente une plaquette de silicium sur laquelle on a réalisé des antennes conformément à l'invention, - figure 2, représente une étape du procédé selon un premier mode de réalisation, la plaquette de circuits intégrés vue sur la tranche portant les pistes d'antenne, - la figure 3, représente une étape du procédé selon l'invention, - la figure 4, représente l'étape du procédé selon l'invention aboutissant à la réalisation du micromodule conformément à l'invention, - la figure 5, illustre une étiquette électronique, la figure 6, illustre un premier type de dispositif portable. - La figure 7, illustre un deuxieme type de dispositif portable. dénomme circuits intégrés, circuits d'antenne réalisés dans le procédé conforme à l'invention, que ces circuits soient réalisés selon un mode préféré de réalisation en utilisant la technique de fabrication de circuits intégrés ou une autre technique dés lors qu'ils présentent dimensions similaires à celle des circuits intégrés. on va décrire dans la suite ce mode préféré de réalisation selon lequel les circuits antenne sont réalisés sur une plaquette de matériau semi conducteur tel que du silicium. figure 1 illustre une plaquette silicium 1 munie d'une pluralité de circuits intégrés 2. Un circuit intégré 2 comprend une piste conductrice 3 munie une ou plusieurs spires et se terminant par des plots de connexion 4a, 4b. Chaque piste 3 forme une antenne. Ainsi selon un mode préféré de réalisation du procédé de l'invention, une antenne se présente sous la forme d'un circuit intégré 2, obtenu par gravure directe d'une plaquette de silicium selon les technologies classiques de fabrication des circuits intégrés. La réalisation de cette antenne se termine par la mise en place de plots 4a et 4b réalisés par la technique de BUMP, c'est-à-dire de dépôt d'une substance conductrice en terminaison des pistes de manière à former des protubérances. Ces plots sont formés par un alliage de plomb-étain (Pb/Sn). La réalisation de BUMP est une technique consistant obtenir une excroissance ou protubérance, couramment utilisée dans la réalisation de circuits intégrés. La figure 2 montre la plaquette de silicium 1 portant les pistes formant les antennes. Cette plaquette 1 porte la référence 1 et est vue sur tranche. On montre également sur cette figure elément intermédiaire 5 permettant d'assembler les deux plaquettes, c'est-à-dire la plaquette 1 à circuit intégré d'antenne et la plaquette 6 que l'on voit sur la figure 3 et qui porte les puces de circuit intégré réalisant l'électronique apte à piloter les signaux d'émission-réception d'antenne. Cette pièce intermédiaire 5 se présente dans le mode de réalisation préféré sous la forme d'un film adhésif isolant électriquement qui va d'une part donc permettre l'assemblage des plaquettes 1 et 6 et surtout d'apporter une isolation électrique entre les circuits intégrés d'antennes et les puces de circuit intégré de 1a deuxième plaquette 6. La figure 3 illustre une étape du procédé consistant en l'assemblage de la plaquette 1 portant les antennes à la plaquette 6 portant les puces électroniques 7. Cet assemblage consiste à fixer dos à dos les plaquettes 1 et 6 par l'intermédiaire de la feuille d'adhésif 5. Ainsi les antennes se trouvent sur une face de l'ensemble formé, alors que les puces électroniques se trouvent sur l'autre face de ce même ensemble. La superposition des plaquettes est réalisée avantageusement à l'aide de caméras vidéo. Une autre étape du procédé consiste ensuite à réaliser un découpage des deux plaquettes assemblées selon les lignes pointillées Dl et D2. Ces lignes Dl et D2 sont illustrées sur la figure 3. Ainsi on obtient une pluralité de modules électroniques susceptibles de fonctionner sans contact qui comprennent chacun au moins deux circuits intégrés dos à dos, un circuit intégré d'antenne et une puce de circuit électronique, avec chacun leurs plots de connexion. Les plots de connexion de l'antenne portent les références 3a, 3b, les plots de connexion de la puce électronique portent les références 7a, 7b. Cet ensemble est ensuite reporté selon le procédé sur un autre ensemble 10 comprenant des plages de contact 8a, 8b, portées le cas échéant par un substrat support 9. Ce substrat 9 pourra être réalisé par une feuille de diélectrique. Les plages de contact 8a, 8b permettent de réaliser la liaison entre les deux puces électroniques 2 et 7. En effet, à cette fin, l'ensemble constitué par les deux puces est reporté sur ces plages de contact 8a, 8b, de manière ce que le plot d'antenne 3a soit plaqué sur la plage 8a et le plot de puce de circuit électronique 7a soit relié par un fil soudé à cette même plage 8a. De la même manière, le plot d'antenne 3b est plaqué contre la plage de contact 8b et le plot de contact de la puce électronique 7b est relié par un fil conducteur soudé à la plage 8b. La connexion des plots d'antenne peut s'effectuer par refusion des bossages de l'antenne en alliage étain-plomb ou colle anisotrope ou tout autre moyen connu. Le procédé de fabrication comprend en outre une étape intermédiaire consistant à fixer l'ensemble des deux puces sur le support 9 des plages de contact 8a et 8b. Pour cela, on injecte une goutte de colle 13 sur le support 9 avant le report de l'ensemble des deux puces sur les plages de contact 8a et 8b. Le procédé pourra se terminer par une étape de protection de l'ensemble ainsi réalisé au moyen d'une résine 11 déposée par tout moyen connu -dessus du support 9. Le procédé qui vient d'être décrit permet de réaliser des micromodules ayant le format de circuit intégré et reprenant la technologie de fabrication de ces circuits intégrés. on peut ainsi realiser des antennes de très petite taille, taille qui correspond à celle de la puce portant l'electronique. L'interconnexion entre l'antenne et le substrat portant plages de contact qui permet la liaison avec la puce électronique, est réalisée à l'aide des protubérances en alliage de plomb-étain. L'interconnexion puce-plages de contact est réalisée par une technologie standard de soudure de fil électriquement conducteur(Wire Bounding en terminologie anglo-saxonne). L'interconnexion entre l'antenne et plages de contact est réalisée en temps masqué avec l'opération collage des puces sur le substrat support des plages de contact. Le procédé qui vient d'être décrit permet ainsi de réaliser des micromodules qui peuvent comme on l'a déjà dit permettre la réalisation d'étiquettes électroniques de très petite taille. Ces micromodules peuvent également faire l'objet d'insertion dans des dispositifs portables de type carte à puce quelque soit le format de ces dispositifs. Dans ce cas, le micromodule sera protégé par une résine comme cela a été souligné lors de la dernière étape optionnelle du procédé et un moulage sera réalisé autour de cet ensemble le moulage permettant de former le corps plastique de la carte à puce. On illustré ces différentes applications les schémas des figures 5, 6 et 7. La figure 5 représente le schéma d'une étiquette électronique E comprenant un micromodule M selon l'invention. La figure 6 représente le schéma d'un dispositif portable C1 de type carte à puce de format rédui selon le standard GSM comprenant un micromodule M selon l'invention. La figure 7 représente le schéma d'un dispositif portable C2 de type carte à puce de format standard ISO comprenant un micromodule M selon l'invention. Un avantage du procédé est de permettre d'obtenir une puce de circuit intégrée reliée à une antenne avec des puces existantes du marché. Avantageusement, il permet de relier une puce de circuit intégré à un substrat silicium comportant une antenne. Bien entendu, un substrat en verre ou toute autre matière pourrait être utilisée. Dan ce cas, l'antenne serait par exemple obtenue par gravure ou dépôt. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de micromodules électroniques comprenant au moins antenne, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - réaliser les circuits électroniques sous la forme de circuits intégrés (7) à partir d'une première plaquette substrat (6), - realiser les antennes sur une plaquette substrat ), notamment par gravure pistes conductrices dont les terminaisons forment des plots de connexion, - placer un isolant entre les deux plaquettes (l, et les assembler, - decouper les deux plaquettes (1, 6) assemblées autour des circuits intégrés, - reporter chaque ensemble ainsi forme sur des plages de contact électrique (8a, 8b) éventuellement portées par un support (9), les plots de connexion (3a, 3b) de l'antenne au- dessus des plages de contact (8a, et, - relier les plots de connexion 3b) de antenne au circuit intégré (7) par l'intermédiaire des plages de contact (8a, 8b). 2. Procédé de fabrication de micromodules selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaquette substrat (1) portant les antennes est une plaquette substrat en matériau semi-conducteur. 3. Procédé de fabrication de micromodules selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est du silicium. 4. Procédé fabrication de micromodules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que l'assemblage de deux plaquettes (1, 6) est obtenu en utilisant une feuille isolante adhésive (5). 5. Procédé fabrication de micromodules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que l'on fixe l'ensemble formé par les deux puces de circuit intégré au support de plages de contact électrique (13) par une goutte de colle. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce les plots de connexion des antennes (3a, 3b) sont réalisés par dépôt de matière conductrice pour former des protubérances entrant en contact avec les plages de contact lors du report des puces sur lesdites plages de contact (8a, 8b). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on enrobe l'ensemble d'une résine de protection (11). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plots de connexion (7 a, 7b) du circuit intégré électronique sont reliés aux plages de contact par soudure de fils. 9. Micromodule électronique comprenant au moins une antenne, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un circuit intégré (7) formant l'électronique, - au moins un circuit intégré (2) formant l'antenne munie de deux plots de connexion (3a, , - les deux circuits étant placés dos à , - des plages de contact électriques 8b), lesdites plages étant en contact avec les plots de connexion d'antenne (3a, 3b) et étant reliées aux plots de connexion (7a, 7b) de la puce électronique afin d'établir la connexion électrique entre la puce électronique (7) et le circuit d'antenne. 10. Micromodule électronique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les plots de connexion (3a, 3b) d'antenne se présentent sous la forme de protubérances et en ce que ces protubérances reposent chacune sur une plage de contact électrique. 11. Micromodule électronique selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que les plots connexion (7a, 7b) du circuit intégré électronique sont reliés aux plots (3a, de l'antenne au moyen des plages de contact par fils soudés. 12 Micromodule selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les plages de contact sont placées sur un support, le support étant constitué par une feuille de diélectrique. 13. Etiquette électronique, caractérisé en ce qu'elle comporte un micromodule selon l'une quelconque des revendications 9 à 12. 14. Dispositif portable de type carte à puce, caractérisé en ce il comporte un micromodule selon l'une quelconque revendications 9 à 12.