Brevet FR2800087A1 — publié le 20010427

PROCÉDÉ ET MOYENS POUR L'AMÉLIORATION DU COLLAGE ENTRE MATÉRIAUX POLYMÈRES, NOTAMMENT POUR CARTE À PUCE La présente invention concerne le collage de matériaux polymères entre eux, en particulier pour une application dans le domaine des cartes électroniques plus communément dénommées cartes à puce, avec contacts affleurants et/ou sans contact. Bien qu'elle concerne de manière générale le collage entre eux de matériaux tels qu'envisagés plus loin, la présente invention sera décrite ci-après, pour simplifier, en référence à son application dans le secteur des cartes à puce. Pour la fabrication des cartes à puce avec micromodule, on utilise un matériau diélectrique comme support du micromodule qui, muni d'au moins une puce de circuits intégrés et de ses connexions avec des interfaces de communication, est encarté dans un corps de carte. Ce support diélectrique est mis en oeuvre sous la forme d'un film dans lequel sont ensuite découpés les micromodules à reporter dans un corps de carte. Les matériaux polymères que l'on utilise de nos jours pour la fabrication du film sont un polyamide, tel que par exemple le polyamide commercialement dénommé Kapton, et du verre époxy. Ces matériaux sont enduits d'un adhésif pour être laminés avec un film de cuivre, découpé mécaniquement ou chimiquement et sur lequel sont créés les contacts ISO de la carte à puce. Leur face opposée sert à l'application, après découpe au format d'un micromodule, d'un adhésif de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable (également dénommé "hot melt"? pour l'encartage dudit micromodule. I1 faut noter qu'on entend ici par "thermoactivable" un adhésif activé par la chaleur, ce qui inclut les adhésifs plus communément dits thermofusibles et eux aussi englobés dans le concept d'adhésifs hot melt. or, un polyimide tel que le Kapton n'est pas adapté au collage avec des adhésifs thermoactivables, car sa surface est très lisse et possède un faible pouvoir d'accrochage. Il adhère en revanche bien avec des colles à base de cyanoacrylate. Le verre époxy non traité colle bien avec des adhésifs de type cyanoacrylate, mais un sablage du verre époxy est nécessaire pour un collage avec un adhésif thermoactivable. Les matériaux susdits étant chers, on a alors envisagé de leur substituer des matériaux moins onéreux, comme par exemple un polyéthylènetéréphtalate (PET) ou un polyéthylènenaphténate (PEN). Mais, malgré la grande tenue des traitements de surface disponibles sur le marché, ces matériaux alternatifs n'offrent pas de surface universelle pouvant être traitée par un adhésif aussi bien de type cyanoacrylate que de type thermoactivable. L'invention propose un procédé et des moyens pour réaliser un contrecollage de matériaux polymères différents, aussi bien par collage avec un cyanoacrylate que par collage de type thermoactivable, ledit procédé et lesdits moyens utilisant une matière de compatibilisation destinée à constituer une couche intermédiaire entre l'un des matériaux polymères concernés et un adhésif de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable appliqué sur l'autre matériau polymère. L'invention a ainsi pour premier objet un tel procédé, comprenant l'intercalation, entre deux matériaux polymères différents à contrecoller, d'une matière de compatibilisation constituant une couche intermédiaire entre un premier matériau polymère et une matière adhésive de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable appliquée sur un deuxième matériau polymère pour le contrecollage au premier. Dans une forme de réalisation, l'invention a pour objet un procédé tel que susdit pour le contrecollage de deux matériaux polymères différents, dont l'un peut être collé avec un adhésif de type cyanoacrylate ou avec un adhésif thermoactivable, alors que l'autre n'adhère pas bien au même adhésif. Selon l'invention, on applique avantageusement ladite matière de compatibilisation de préférence par enduction sur la face du premier matériau polymère à faire adhérer au deuxième, tandis que l'adhésif du type choisi est appliqué sur la face à contrecoller du deuxième matériau plastique ou, en variante, sur ladite couche d'enduction. L'opération d'enduction peut être réalisée par tout moyen approprié connu de l'homme du métier. La matière de compatibilisation mise en oeuvre dans ce procédé vise à augmenter l'adhésivité d'un matériau à faible énergie de surface, constituant l'un des matériaux à contrecoller. A cette fin, il est avantageux qu'elle apporte aussi bien des sites d'ancrage mécanique que des sites actifs choisis notamment parmi les groupes -C=O, -COOR, =NH et -NH2. Par l'expression "apte à apporter des sites d'ancrage mécanique", on entend l'aptitude à augmenter la rugosité du matériau ainsi enduit. De tels sites sont présents dans une matière de compatibilisation dont la structure physique comprend au niveau moléculaire des ramifications lui conférant à l'échelle macroscopique un déploiement tridimensionnel avec indentations, donnant à une couche de matière de compatibilisation ainsi constituée une rugosité et/ou un pouvoir d'interpénétration facilitant son ancrage avec un matériau adjacent. Par l'expression "apte à apporter des sites actifs", cri entend l'aptitude à augmenter l'énergie de surface du matériau ainsi enduit, en augmentant le nombre de sites actifs constituant des sites de pontage. La matière de compatibilisation mise en oeuvre selon l'invention est de préférence choisie parmi les polymères ou les copolymères dont au moins un monomère a une fonctionnalité strictement supérieure à 2. Les polymères ou les copolymères ainsi constitués ont des fonctions libres, et/ou des fonctions protégées et libérables, aptes à intervenir dans la réticulation des chaînes polymères formant une telle matière de compatibilisation. Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, on estime que les matières de compatibilisation ont pour rôle d'augmenter l'adhésivité d'un matériau à faible énergie de surface, en augmentant cette énergie de surface du dit matériau polymère, de manière à le rendre plus mouillable. En soi, cela pourrait conduire à utiliser un adhésif quelconque, pour lequel le matériau concerné aurait une affinité, seul ou via un primaire spécifique pour ledit matériau. Il s'est cependant avéré que les matières de compatibilisation thermoplastiques ou à phase réticulée généreraient un état poisseux (en anglais "tacle") lors d'une élévation de température. on préfère par conséquent les matières de compatibilisation thermodurcissables, et parmi elles de préférence des matières thermoréticulables et/ou photoréticulables. En pratique, ladite matière de compatibilisation peut être choisie notamment, mais non limitativement, parmi les résines de type amide, les résines phénoliques, les résines époxy, qui sont thermoréticulables, et les résines de type acrylamide, acrylate et polyméthylméthacrylate, qui sont photo- réticulables seules ou en présence d'activateur UV, les résines phénoliques réticulées, et les compositions d'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) en phase solvant, ainsi que leurs mélanges. En variante, on peut combiner avec une autre matière de compatibilisation d'un type susdit une ou plusieurs autres matières ayant d'autres fonctions, telles que par exemple de l'ABS en phase solvant, permettant une bonne compatibilité avec un corps de carte qui serait lui même en ABS. La quantité ou la proportion de matière de compatibilisation à mettre en oeuvre n'est pas critique et dépend de chaque cas concret d'application. Elle peut être déterminée par l'homme du métier au moyen d'essais préalables, réalisés selon des méthodologies connues et permettant de définir une gamme efficace et des gammes avantageuses, tant en terme d'efficacité qu'en terme de coût En pratique, il est recommandé que la couche de matière de compatibilisation appliquée selon l'invention ait une épaisseur d'environ 1 à 5 gym, de préférence une épaisseur d'environ 1 gym, dans l'application illustrative considérée ici. Dans une forme de mise en oeuvre préférée, ladite matière de compatibilisation est réticulée. On évite ainsi d'éventuels problèmes d'adhérence, notamment lors des différentes opérations d'assemblage de l'électronique des cartes à puce, qui nécessitent pour la plupart une mise en température de l'ensemble. Cette réticulation peut être effectuée de façon connue, soit par activation thermique, soit par activation photonique, par exemple au moyen d'un rayonnement UV ou autre. Une telle activation induit un pontage chimique entre plusieurs chaînes de polymère, par condensation ou complexation faisant intervenir les groupes présents sur les sites actifs susdits. Dans une variante de réalisation, la matière de compatibilisation peut être appliquée sur les deux faces à contrecoller, sous forme non-réticulée sur l'une, et sous forme non-réticulée ou de préférence réticulée sur l'autre, tandis que l'adhésif du type choisi est ensuite appliqué sur l'une des surfaces ainsi traitées. En variante, on peut également utiliser une telle matière non-réticulable, mais ne présentant pas d'adhésivité ou caractère collant aux températures auxquelles est mis en oeuvre le processus d'assemblage pour contrecollage. Dans une forme de réalisation avantageuse, on peut soumettre celui des matériaux plastiques qui est destiné à recevoir directement la matière de compatibilisation à un traitement par effet corona avant son enduction avec ladite matière. On améliore ainsi encore l'adhérence de ladite matière sur le matériau plastique concerné, ce qui permet par exemple de traiter selon l'invention des surfaces plus difficiles à soumettre au contrecollage envisagé, comme par exemple du PET non-traité. Selon une autre variante, on peut soumettre à une attaque chimique la surface destinée à recevoir la matière de compatibilisation selon l'invention. Dans une forme préférée de réalisation du procédé selon l'invention, on effectue ladite enduction de la matière de compatibilisation en coordination avec une enduction telle que susmentionnée de l'autre face du dit matériau. L'invention permet en outre de conserver un matériau de type polyamide, tel que le produit dénommé Kapton, pour le film de base à coller sur un autre matériau plastique. Dans l'application envisagée à titre illustratif, ledit polyamide, ou en alternative un verre époxy, est en pratique le matériau d'un film diélectrique destiné à constituer le support d'un module à encarter par collage sur un corps de carte à puce qui, lui, peut être en ABS, PVC, composites ABS-PVC, polycarbonate, composites ABS-polycarbonate, ou autres. Si une technique conforme à l'invention avait été envisagée, on aurait raisonnablement pu s'attendre à ce qu'il en résulte un coût supplémentaire et des contraintes techniques rendant l'ensemble du procédé moins économique. Au contraire, il s'est avéré que l'ajout de matière de compatibilisation selon l'invention apporte sa contribution propre à cet ensemble et autorise une réduction de l'épaisseur du film de base. Cette diminution d'épaisseur d'un des matériaux polymères peut être compensée par la couche de matière de compatibilisation, et cela permet de réaliser une économie substantielle sur ledit matériau polymère, qui est dans ce cas un matériau coûteux. La technique selon l'invention procure ainsi une solution économique pour contrecoller deux matériaux plastiques différents, dont l'un au moins possède une faible énergie de surface, respectivement avec un adhésif de type cyanoacrylate ou avec un adhésif de type thermoactivable. Plus particulièrement, pour ce qui est de l'application aux cartes à puce avec micromodule, on peut ainsi obtenir selon l'invention une surface du support de module pouvant être collée correctement aussi bien avec une colle liquide au cyanoacrylate qu'avec un adhésif thermoactivable. De façon plus avantageuse encore, l'invention permet d'atteindre une efficacité et une qualité de collage inhabituelles, avec un tel traitement peu coûteux et même avec des matériaux, notamment des matériaux de support du module de carte à puce, bon marché. De plus, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour l'encartage de modules de cartes à puce avec ou sans contacts affleurants, on peut utiliser une ligne d'enduction classiquement employée pour ces produits. Dans tous les cas, l'enduction d'une matière de compatibilisation selon l'invention peut être faite en même temps que le traitement classique éventuel de l'autre face du matériau sur lequel cette matière est appliquée, à savoir l'enduction de cette autre face avec un adhésif non-réticulé avant lamination avec un film de cuivre dans le cas de la fabrication des modules de cartes à puce avec contacts affleurants. Dans la variante évoquée plus haut mettant en oeuvre un traitement par effet corona, on profite pleinement de ce traitement corona, puisqu'il peut être réalisé immédiatement avant l'enduction de matière de compatibilisation et permet alors le traitement de surfaces plus difficiles à traiter. Le traitement de surface ainsi réalisé est stable dans le temps, contrairement au traitement de surface par simple effet corona classique, qui ne l'est pas et dont l'effet diminue avec le temps. Le traitement de surface avant contrecollage selon l'invention est économique, puisqu'il peut être effectué en ligne, comme on l'a indiqué plus haut, contrairement aux traitements classiques par sablage ou avec un plasma, qui nécessitent une étape et un équipement spécifiques. L'invention a également pour objet une matière de compatibilisation telle que définie plus haut, pour améliorer le contrecollage de deux matériaux plastiques différents, consistant en une matière de compatibilisation apte à former une couche intermédiaire adhérente entre un premier matériau plastique et une matière adhésive de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable appliquée sur le deuxième matériau plastique à faire adhérer au premier. Selon une forme de réalisation préférée, ladite matière de compatibilisation est réticulée de façon à ne pas posséder d'adhérence propre dans les conditions de l'assem',olaae des deux matériaux plastiques l'un contre l'autre. I-L a réticulation de cette matière peut s'effectuer par exemple par apport thermique ou par un rayonnement ùV. Dans la présente description, on envisage pour simplifier deux matériaux différents à contrecoller. I1 est cependant clair pour l'homme du métier que le cas de plus de deux matériaux est également envisageable. Il suffit alors d'appliquer le traitement selon l'invention à une ou plusieurs des paires de matériaux constituant de tels matériaux multiples. L'invention a ainsi également pour objet un module à circuit intégré comportant un film diélectrique et un circuit intégré solidaire du film diélectrique, destiné à être fixé par collage avec un support polymère, ledit module étant muni d'une couche de matière de compatibilisation apte à adhérer à au moins un adhésif choisi parmi un adhésif de type cyanoacrylate et un adhésif de type thermoactivable, tandis que ladite matière de compatibilisation est de préférence telle que définie plus haut. Dans une forme de réalisation avantageuse du dit module, ladite matière de compatibilisation est réticulée, de façon à ne pas posséder d'adhérence propre dans les conditions de l'assemblage l'un contre l'autre, par l'intermédiaire d'un adhésif, des deux matériaux polymères respectivement du module et du support polymère formant corps de carte. L'invention a en outre pour objet une carte à puce comportant un tel module de circuit intégré, fixé par collage au moyen d'un adhésif de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable. A titre illustratif, on a réalisé des cartes à puce par encartage d'un module électronique comportant support en polyimide de dénomination commerciale Kapton, avec un adhésif respectivement de type cyanoacrylate et thermoac-ivable, dans un corps de carte en PET thermostabilisé (produit commercialisé par la société Autotype sous la dénomination Autotex), en mettant en oeuvre selon l'invention une matière de compatibilisation de type acrylate photoréticulable, sur une épaisseur d'environ 1 gym. On a obtenu des très bons résultats aussi bien en encartage de type cyanoacrylate (bonne cinétique et force d'arrachement élevée) qu'en encartage thermoactivable. On peut également appliquer le procédé selon l'invention avec de très bons résultats sur des matériaux polymères de type polyétherimide (PEI), polybutyltéréphtalate (PBT), polyamide (PI), polyamide (PA), polyalcool vinylique) (PVA), ou encore des copolymères de cyclo-oléfines (COC, comme par exemple le produit commercialisé par la société Hoechst sous la dénomination Topas COC), entre autres. L'invention peut s'appliquer à des cartes à puce avec contacts affleurants, à des cartes avec module d'identification d'abonné pour téléphones portables, dites cartes SIM ("Subscriber Identity Module") et plus communément dénommées "plugs", ainsi qu'à des cartes sans contact ou à des cartes de type hybride. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser un contrecollage de matériaux polymères différents avec un adhésif de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable, caractérisé en ce qu'on utilise une matière de compatibilisation destinée à constituer une couche intermédiaire entre l'un des matériaux polymères concernés et un adhésif de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable appliqué sur l'autre matériau polymère. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'intercalation, entre deux matériaux polymères différents à contrecoller, d'une matière de compatibilisation constituant une couche intermédiaire entre un premier matériau polymère et une matière adhésive de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable appliquée sur un deuxième matériau polymère pour le contrecollage au premier. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour le contrecollage de deux matériaux polymères différents, dont l'un peut être collé avec un adhésif de type cyanoacrylate ou avec un adhésif thermoactivable, alors que l'autre n'adhère pas bien au même adhésif. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on applique ladite matière de compatibilisation par enduction sur la face du premier matériau polymère à faire adhérer au deuxième, tandis que l'adhésif du type choisi est appliqué sur la face à contrecoller du deuxième matériau polymère. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on applique ladite matière de compatibilisation par enduction sur la face du premier matériau polymère à faire adhérer au deuxième, tandis que l'adhésif du type choisi est appliqué sur cette couche d'enduction. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise une matière de compatibilisation apte à apporter aussi bien des sites d'ancrage mécanique que des sites actifs choisis parmi les groupes -C=O, -COOR, =NH et -NH2, de manière à augmenter l'énergie de surface du matériau polymère. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que la matière de compatibilisation est choisie parmi les polymères ou les copolymères dont au moins un monomère a une fonctionnalité strictement supérieure à 2 , de telle sorte que les polymères ou les copolymères ainsi constitués ont des fonctions libres, et/ou des fonctions protégées et libérables, aptes à intervenir dans la réticulation des chaînes polymères formant une telle matière de compatibilisation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière de compatibilisation est choisie parmi les résines de type amide, les résines phénoliques, les résines époxy, les résines de type acrylamide, acrylate et polyméthylméthacrylate, les résines phénoliques réticulées et les compositions d'acrylonitrile- butadiène-styrène (ABS) en phase solvant, ainsi que leurs mélanges. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite matière de compatibilisation est combinée avec de l'ABS en phase solvant. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la matière de compatibilisation est appliquée en une épaisseur d'environ 1 gym. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite matière de compatibilisation est réticulée. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite matière de compatibilisation est thermoréticulable et/ou photoréticulable. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 et 12, caractérisé en ce que la matière de compatibilisation est appliquée sur les deux faces à contrecoller, sous forme non-réticulée sur l'une et sous forme non-réticulée sur l'autre, tandis que l'adhésif du type choisi est ensuite appliqué sur l'une des surfaces ainsi traitées. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la matière de compatibilisation est appliquée sur les deux faces à contrecoller, sous forme non-réticulée sur l'une et sous forme réticulée sur l'autre, tandis que l'adhésif du type choisi est ensuite appliqué sur l'une des surfaces ainsi traitées. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on utilise une matière de compatibilisation non-réticulable, mais ne présentant pas d'adhésivité ou caractère collant aux températures auxquelles est mis en oeuvre le processus d'assemblage pour contrecollage. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on soumet celui des matériaux polymères qui est destiné à recevoir directement la matière de compatibilisation à un traitement par effet corona avant son enduction avec ladite matière. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 10, caractérisé en ce qu'on soumet à une attaque chimique la surface destinée à recevoir la matière de compatibilisation. 18. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on effectue ladite enduction de la matière de compatibilisation en coordination avec une enduction de l'autre face du dit matériau. 19. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier matériau polymère est un film diélectrique destiné à constituer le support d'un module à circuit intégré à encarter par collage sur un deuxième matériau constituant le corps d'une carte à puce. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le premier matériau polymère est du polyimide ou un verre époxy. 21. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le deuxième matériau polymère est de l'ABS, du PVC, un composite ABS-PVC, du polycarbonate ou un composite ABS-polycarbonate. 22. Matière de compatibilisation pour améliorer le contrecollage de deux matériaux plastiques différents, caractérisée en ce qu'elle est choisie parmi les résines de type amide, les résines phénoliques, les résines époxy, les résines de type acrylamide, acrylate et polyméthylméthacrylate, les résines phénoliques réticulées et les compositions d'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) en phase solvant, ainsi que leurs mélanges, et est apte à former une couche intermédiaire adhérente entre un premier matériau polymère et une matière adhésive de type cyanocarylate ou de type thermoactivable appliquée sur un deuxième matériau polymère à faire adhérer au premier. 23. Matière de compatibilisation selon la revendication 22, caractérisée en ce que ladite matière de compatibilisation est réticulée, de façon à ne pas posséder d'adhérence propre dans les conditions de l'assemblage des deux matériaux polymères l'un contre l'autre. 24. Module à circuit intégré comportant un film diélectrique composé d'un matériau polymère et un circuit intégré solidaire du film diélectrique, destiné à être fixé par collage avec un support polymère, caractérisé en ce qu'il est muni d'une couche de matière de compatibilisation apte à adhérer à un moins un adhésif choisi parmi un adhésif de type cyanoacrylate et un adhésif de type thermoactivable. 25. Module selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comporte une matière de compatibilisation choisie parmi les résines de type amide, les résines phénoliques, les résines époxy, les résines de type acrylamide, acrylate et polyméthylméthacrylate, les résines phénoliques réticulées et les compositions d'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) en phase solvant, ainsi que leurs mélanges. 26. Module selon l'une des revendications 24 ou 25, caractérisé en ce que ladite matière de compatibilisation est réticulée, de façon à ne pas posséder d'adhérence propre dans les conditions de l'assemblage l'un contre l'autre, par l'intermédiaire d'un adhésif, des deux matériaux polymères respectivement du module et du support polymère formant corps de carte. 27. Carte à puce comportant un module selon l'une quelconque des revendications 24 à 26, fixé par collage au moyen d'un adhésif de type cyanoacrylate ou de type thermoactivable.