Brevet FR2817374A1 — publié le 20020531

La présente invention a pour objet un support électronique d'informations du type comportant un corps en matériau isolant et un composant semi-conducteur fixé dans ledit corps et un procédé de réalisation d'un tel support. Par support électronique d'informations, il faut entendre un objet portatif constitué par un corps le plus souvent réalisé en matériau plastique dans lequel est fixé un composant semi-conducteur constitué par des circuits électroniques capables de stocker de l'information et le plus souvent de la traiter. Le composant semi-conducteur est relié électriquement à des plages externes de contact électrique qui permettent ainsi d'assurer la liaison électrique entre le composant semi-conducteur et les circuits d'un dispositif de lecture et d'écriture, dans lequel le support est introduit. Le dispositif de lecture et d'écriture est associé à différents appareils commandés par le lecteur, ces appareils pouvant être des distributeurs de billets, des terminaux de paiement ou encore des téléphones fixes ou des téléphones portatifs du type GSM. Dans le cas des supports utilisés dans les terminaux de paiement ou dans les téléphones fixes, on parlera de cartes à mémoire électronique ou de cartes bancaires, ces cartes présentant un corps de forme parallélépipédique rectangle et d'épaisseur réduite dont les dimensions sont définies par des normes. Dans le cas des téléphones portatifs, les cartes dites SIM peuvent présenter des corps de formes diverses adaptées aux lecteurs associés aux téléphones portatifs. La présente invention concerne les différents types de supports électroniques d'informations définis ci-dessus. Pour fabriquer de tels supports électroniques d'informations, la technique utilisée le plus souvent est la suivante : dans une première étape, on réalise un corps de support ayant la forme externe souhaitée, ce corps comportant une cavité. Dans une deuxième étape, on réalise un module électronique constitué par le composant semi-conducteur qui est fixé sur un support, ce support définissant lui-même les plages externes de contact électrique reliées au composant semi-conducteur. Enfin, on vient fixer le module électronique dans la cavité du corps du support électronique d'informations. Ces différentes étapes et en particulier la réalisation du module électronique sont relativement complexes et entraînent donc des coûts relativement élevés alors que la fabrication du support électronique d'informations doit être d'un coût de fabrication globale aussi faible que possible afin que ce coût soit sans incidence significative sur la prestation qui peut être obtenue à l'aide du support électronique d'informations. En outre, le module électronique est"relativement volumineux" et sa fixation dans la cavité du corps du support électronique d'informations est délicate. Un premier objet de la présente invention est de fournir un support électronique d'informations qui permette la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'un coût moins élevé tout en assurant les mêmes qualités de réalisation. Pour atteindre ce but, selon l'invention, le support électronique d'informations comprend un corps réalisé en matériau plastique isolant et présente deux faces principales parallèles entre elles, un composant semi-conducteur et une pluralité de plages externes de contact électrique affleurant dans la première face principale du corps. Il se caractérise en ce que : - ledit corps comporte une cavité débouchant dans la première face principale dans laquelle est fixé le composant semi-conducteur, - ledit support comprend en outre : . une pluralité d'éléments conducteurs, chaque élément conducteur comportant une première extrémité affleurant dans la première face principale pour former une plage externe, une deuxième extrémité disposée dans ladite cavité et une partie intermédiaire noyée dans le corps ; et . une pluralité d'éléments de connexion pour relier électriquement les bornes du composant semi-conducteur aux deuxièmes extrémités des éléments conducteurs ; le volume de ladite cavité non occupé par ledit composant semi-conducteur étant rempli par un matériau isolant. On comprend que dans le support électronique d'informations défini ci-dessus, les éléments conducteurs destinés à constituer les plages externes de contact électrique et une partie de l'ensemble de liaison électrique entre le composant semi-conducteur et les plages externes sont en partie noyés dans le corps en matériau plastique du support d'informations, assurant ainsi leur solidarisation et leur positionnement par rapport au corps du support d'informations, ce corps comportant une cavité dans laquelle on peut venir fixer aisément le composant semi-conducteur seul. Après le montage des éléments de connexion électrique, on remplit la cavité avec un matériau plastique tel qu'une résine époxy pour obtenir la forme finale du support électronique d'informations. Selon un mode préféré de mise en oeuvre, le support électronique d'informations est caractérisé en ce que chaque élément conducteur électrique a la forme d'une pièce découpée, les deux extrémités de cette pièce étant sensiblement parallèles entre elles et la partie intermédiaire étant inclinée et présentant une forme non rectiligne, la cavité étant décalée par rapport à la portion de la face principale du corps dans laquelle se trouvent les premières extrémités des éléments conducteurs électriques qui forment les plages externes de contact électrique. Selon ce mode préféré de mise en oeuvre, la cavité destinée à recevoir le composant semi-conducteur est décalée par rapport à la localisation des plages externes de contact électrique. Il est donc possible d'utiliser un composant semi-conducteur de dimension importante tout en donnant à l'ensemble des plages externes de contact électrique la configuration qui est notamment prévue par les normes ISO concernant les cartes bancaires ou les cartes pour téléphones fixes. Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé de réalisation d'un support électronique d'informations qui permette d'abaisser le coût de fabrication tout en autorisant l'obtention de supports électroniques d'informations ayant les mêmes caractéristiques qu'avec les procédés de l'art antérieur. Pour atteindre ce but selon l'invention, le procédé de fabrication d'un support électronique d'informations comprenant un corps, un composant semi-conducteur, des plages externes de contact électrique et des éléments de connexion électrique entre ledit composant et lesdites plages externes, se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes : -on fournit un moule dont l'empreinte a la forme du corps à réaliser, ladite empreinte présentant une face principale plane, ledit moule comportant un noyau faisant saillie dans ladite face principale ; - on dispose dans ladite empreinte une pluralité d'éléments conducteurs électriques présentant chacun une première extrémité appliquée contre ladite face principale, pour former une plage externe, une deuxième extrémité appliquée contre ledit noyau et une partie intermédiaire ; - on injecte sous pression à chaud dans ladite empreinte un matériau thermoplastique pour que ledit matériau remplisse la totalité du volume de l'empreinte non occupé par desdits éléments conducteurs ; - on démoule la pièce ainsi réalisée, par quoi on obtient le corps du support d'informations avec une cavité, les premières extrémités des éléments conducteurs affleurant dans la face principale, les deuxièmes extrémités des éléments conducteurs affleurant dans la paroi de ladite cavité, la partie intermédiaire des éléments conducteurs étant noyée dans le matériau thermoplastique ; - on fixe ledit composant semi-conducteur dans ladite cavité ; - on relie électriquement les deuxièmes extrémités des éléments conducteurs aux bornes du composant semi-conducteur ; et - on remplit d'un matériau isolant le volume de ladite cavité non occupé par ledit composant semi-conducteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un moule d'injection utilisable pour la réalisation du support d'informations ; les figures 2a à 2c sont des vues en coupe verticale du support illustrant les différentes étapes de sa fabrication ; la figure 3 est une vue partielle de dessus d'un support d'informations terminées ; la figure 4 est une vue de dessus d'une première variante de réalisation du support d'informations ; la figure 5 est une vue de dessus d'une deuxième variante de réalisation du support d'informations ; et la figure 6 est une vue partielle en coupe verticale d'une troisième variante de réalisation du support d'informations. En se référant tout d'abord aux figures 1 à 3, on va décrire un mode préféré de réalisation du support électronique d'informations. Sur la figure 1, on a représenté en coupe verticale un moule d'injection utilisable pour la réalisation du corps du support d'informations. Le moule 10 est constitué par une partie inférieure fixe 12 et une partie supérieure mobile 14 qui définissent un évidement ou empreinte. L'empreinte 16 a la forme externe du corps du support d'informations et présente deux faces principales planes 18 et 20 parallèles entre elles et un rebord périphérique 22 défini par les parties 12 et 14 du moule. Le moule comporte également une buse d'injection 24 du matériau plastique servant à réaliser le corps du support d'informations. Dans la face principale 20 de l'empreinte 16 du moule est monté un noyau 26 qui fait saillie dans la face principale 20 et qui est destiné à réaliser une cavité dans le corps obtenu par moulage. Avant l'injection du matériau plastique par la buse 24, on met en place des éléments conducteurs tels que 26 et 27 destinés à constituer les plages externes de contact électrique du support et une partie de la connectique entre le composant semi-conducteur et les plages externes. Dans ce mode de réalisation, les éléments conducteurs 26 et 27 comportent une première extrémité a, une deuxième extrémité b et une partie intermédiaire c qui sont obtenues par exemple par pliage d'une bande métallique. Les extrémités a et b sont parallèles entre elles alors que la partie intermédiaire c est inclinée. Le moule 10 comporte des moyens non représentés pour plaquer les extrémités a des éléments conducteurs 26,28 contre la paroi principale 20 de l'empreinte 16 et des moyens pour plaquer les deuxièmes extrémités b sur la face d'extrémité 26a du noyau 26. Ces moyens de maintien peuvent être soit des systèmes à dépression, soit encore des systèmes électromagnétiques. Il est important de relever que les parties intermédiaires c des éléments conducteurs 27 et 28 sont écartées de la paroi latérale 26b du noyau 26. Des moyens sont également prévus pour maintenir le positionnement des éléments conducteurs 27 et 28 dans l'empreinte du moule. On procède à l'injection du matériau thermoplastique dans l'empreinte 16 du moule par la ou les buses d'injection 24. L'injection est réalisée à chaud et sous pression. Le matériau d'injection peut être par exemple de l'ABS ou d'autres matériaux similaires. Dans le cas de l'ABS, la température d'injection est de préférence comprise entre 270 et 290OC alors que le moule et le noyau sont maintenus à une température de préférence comprise entre 10 et 50OC. Après solidification du matériau de moulage, on procède au démoulage de la pièce ainsi réalisée. Celle-ci est représentée sur la figure 2a. Elle est constituée par une pièce moulée 30 formant le corps du support d'informations qui a bien sûr la forme de l'empreinte 16 du moule avec la cavité 32 formée par le noyau 26. Les éléments conducteurs 27 et 28 sont rendus solidaires du corps 30 notamment du fait que leurs parties intermédiaires c sont noyées dans le matériau plastique. En revanche, les premières extrémités des éléments conducteurs a affleurent dans la face principale 30a du support d'informations alors que leurs deuxièmes extrémités b affleurent dans le fond 32a de la cavité. Dans l'étape suivante représentée par la figure 2b, on fixe sur le fond 32a de la cavité 32 par tout moyen convenable le composant semi-conducteur 34. Celui-ci comporte des bornes 36 dans sa face supérieure 34a. A l'aide de fils conducteurs soudés tels que 38, on réalise la liaison électrique entre les bornes 36 du composant semi-conducteur et les extrémités b des éléments conducteurs 27,28. Pour réaliser cette étape, il est également possible d'utiliser la technique dénommée"flip-chip". Cette technique consiste à réaliser une protubérance conductrice (bump) sur chaque borne de la pastille semi-conductrice. Ces protubérances sont directement fixées sur les extrémités b des éléments conducteurs 28. Cela permet d'éviter l'utilisation des fils conducteurs. On comprend que dans ce cas, la face 34a de la pastille semi-conductrice portant les bornes 36 est tournée vers le fond 32a de la cavité 32. De préférence, on réalise au préalable une couche de matériau isolant sur la face 34a de la puce entre les protubérances conductrices, cette couche ayant sensiblement l'épaisseur des protubérances. Dans la dernière étape illustrée par la figure 2c, on procède au remplissage du volume de la cavité 32 non occupé par le composant semi-conducteur 34 à l'aide d'un matériau plastique isolant 40 qui peut, par exemple, être une résine époxy. La face supérieure 40a de ce matériau peut éventuellement être usinée en surface pour que cette face supérieure affleure dans la face supérieure 30a du corps du support d'informations. Sur la figure 3, on a représenté en vue de dessus une partie du corps 30 du support d'informations. Sur cette figure, on voit les extrémités a des éléments conducteurs 27 et 28. De préférence, les éléments conducteurs 27,28 sont disposés selon deux rangées parallèles de quatre éléments conducteurs. Ces extrémités a constituent les plages externes 42 et 44 de contact électrique du support d'informations. Sur cette figure, on a également fait apparaître la face supérieure 40a du matériau plastique remplissant la cavité 32. Sur la figure 4, on a représenté en vue de dessus une variante de réalisation du support électronique d'informations dans le cas où ce support constitue une carte SIM de dimensions modifiables. Le corps du support 50 qui est obtenu par moulage, comme on l'a expliqué antérieurement, comporte une première portion 52 qui contient le composant semi-conducteur 34 et une deuxième portion 54, ces deux portions étant rattachées par des zones sécables 56 constituées par le même matériau plastique. Pour assurer la résistance mécanique du corps du support d'informations, on peut prévoir, lors du moulage par injection, la mise en place dans l'empreinte du moule de grilles métalliques telles que 56 et 58. Les faces internes des deux parties du moule sont conformées pour réaliser les évidements définissant les zones sécables 56. De préférence, le corps de carte obtenu par moulage a les dimensions d'une carte de type ISO, c'est-à-dire une forme de rectangle dont les dimensions sont de l'ordre de 8,5 mm x 55 mm. A partir de la carte ainsi obtenue, on peut réaliser une carte ayant la forme représentée sur les figures 4 et 5 soit en prévoyant, lors du moulage, des fentes de pré découpe, soit en réalisant une découpe du corps de carte après l'étape de moulage. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, les plages externes de contact électrique 42 et 44 sont disposées de part et d'autre de la cavité 32 contenant le composant semi-conducteur 34. Cette disposition ne convient que si le composant semi-conducteur 34 a des dimensions relativement réduites qui permettent la mise en place des éléments de connexion entre les bornes du composant semi-conducteur et les plages externes de contact représentées sur les figures 2. C'est la configuration qui est utilisée actuellement pour les cartes bancaires ou les cartes pour téléphones fixes. Sur la figure 5, on a représenté une variante de réalisation qui permet l'utilisation d'un composant semi-conducteur 60 de plus grandes dimensions. Selon ce mode de réalisation, la cavité 62 ménagée dans le corps 64 pour recevoir le composant semi-conducteur 60 est décalée par rapport à la zone 66 du corps dans laquelle affleurent les plages externes de contact électrique 68 et 70. Pour obtenir ce décalage, les éléments conducteurs électriques 72 et 74 mis en place dans le moule ont une forme particulière. Chaque élément conducteur 72 ou 74 présente une première extrémité a', une deuxième extrémité b'et une partie intermédiaire c'. Les premières et deuxièmes extrémités a'et b'sont identiques aux extrémités a et b de la figure 2 ou 4. En revanche, la partie intermédiaire c'est découpée dans une plaque conductrice de façon à avoir une forme non rectiligne (forme en U) qui permet le décalage entre la cavité 62 et les plages externes 68 et 70 constituées par les extrémités a' des éléments conducteurs 72 et 74. On peut également considérer que les parties intermédiaires c'des éléments conducteurs 72 et 74 sont perpendiculaires aux extrémités a'et b'. Avec cette disposition, il est possible de respecter l'écartement e entre les deux rangées de plages externes 68 et 70 prévu par les normes tout en ménageant un espace e'entre les deuxièmes extrémités b'des éléments conducteurs qui est compatible avec les dimensions du composant semi-conducteur 60. La figure 6 montre un troisième mode de réalisation du corps de carte. Lors de l'opération de moulage, on prévoit pour l'empreinte une forme particulière qui permet la réalisation d'une excroissance 80 du corps de carte 82 parallèle à un bord du corps de carte. Cette excroissance constitue un organe mâle de clipsage, par exemple en forme de queue d'aronde. Il est alors possible de fixer le cops de carte 82 sur une extension 84 du corps de carte pour donner au corps de la carte ainsi obtenu des dimensions supérieures. L'extension 84 comporte, par exemple, une rainure 86 également en queue d'aronde pour coopérer mécaniquement par clipsage avec l'organe mâle 80. REVENDICATIONS 1. Support électronique d'informations comprenant un corps réalisé en matériau plastique isolant et présentant deux faces principales parallèles entre elles, un composant semi-conducteur et une pluralité de plages externes de contact électrique affleurant dans la première face principale du corps ; caractérisé en ce que - ledit corps (30,50, 82) comporte une cavité (32,62) débouchant dans la première face principale dans laquelle est fixé le composant semi-conducteur, ledit support comprend en outre : . une pluralité d'éléments conducteurs (27,28, 72,74) chaque élément conducteur comportant une première extrémité (a) affleurant dans la première face principale pour former une plage externe, une deuxième extrémité (b) disposée dans ladite cavité et une partie intermédiaire (c) noyée dans le corps ; et une pluralité d'éléments de connexion (38) pour relier électriquement les bornes (36) du composant semi- conducteur (34) aux deuxièmes extrémités des éléments conducteurs ; le volume de ladite cavité non occupé par ledit composant semi-conducteur étant rempli par un matériau isolant (40). 2. Support électronique d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément conducteur électrique (27,28) a la forme d'une lame conductrice pliée, les deux extrémités (a, b) étant sensiblement parallèles entre elles et la partie intermédiaire (c) étant inclinée, ladite cavité (32) étant disposée entre les deuxièmes extrémités (b) des éléments conducteurs formant les plages externes. 3. Support électronique d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément conducteur électrique (72,74) a la forme d'une pièce découpée, les deux extrémités (a', b') étant sensiblement parallèles entre elles et la partie intermédiaire (c') étant inclinée et présentant une forme non rectiligne avec lesdites extrémités, ladite cavité (62) étant décalée par rapport à la portion de la face principale du corps dans laquelle se trouvent les premières extrémités (a') des éléments conducteurs électriques. 4. Support électronique d'informations selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit corps (30) a la forme d'un parallélépipède rectangle présentant deux faces principales parallèles entre elles et un bord. 5. Support électronique d'informations selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit corps (50) comporte des évidements (56) alignés séparant une première portion de corps (52) contenant ledit composant semi-conducteur (34) et lesdites plages externes, et une deuxième portion (54), lesdits évidements permettant la séparation des deux portions de corps. 6. Support électronique d'informations selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit corps (82) comporte à proximité de son bord des éléments de clipsage (80) sur une autre pièce (84). 7. Procédé de fabrication d'un support électronique d'informations comprenant un corps, un composant semi-conducteur, des plages externes de contact électrique et des éléments de connexion électrique entre ledit composant et lesdites plages externes, ledit procédé se caractérisant en ce qu'il comprend les étapes suivantes : -on fournit un moule dont l'empreinte a la forme du corps à réaliser, ladite empreinte présentant une face principale plane, ledit moule comportant un noyau faisant saillie dans ladite face principale ; - on dispose dans ladite empreinte une pluralité d'éléments conducteurs électriques présentant chacun une première extrémité appliquée contre ladite face principale, pour former une plage externe, une deuxième extrémité appliquée contre ledit noyau et une partie intermédiaire ; - on injecte sous pression à chaud dans ladite empreinte un matériau thermoplastique pour que ledit matériau remplisse la totalité du volume de l'empreinte non occupé par lesdits éléments conducteurs ; - on démoule la pièce ainsi réalisée, par quoi on obtient le corps du support d'informations avec une cavité, les premières extrémités des éléments conducteurs affleurant dans la face principale, les deuxièmes extrémités des éléments conducteurs affleurant dans la paroi de ladite cavité, la partie intermédiaire des éléments conducteurs étant noyée dans le matériau thermoplastique ; - on fixe ledit composant semi-conducteur dans ladite cavité ; - on relie électriquement les deuxièmes extrémités des éléments conducteurs aux bornes du composant semi-conducteur ; et - on remplit d'un matériau isolant le volume de ladite cavité non occupé par ledit composant semi-conducteur.