Brevet FR2810768A1 — publié le 20011228

PROCEDE DE FABRICATION DE CARTES A PUCE HYBRIDES ET CARTES A PUCE OBTENUES PAR LEDIT PROCEDE. La présente invention concerne la fabrication de cartes à puce, et plus particulièrement des cartes aptes assurer un mode de fonctionnement contact et un mode de fonctionnement sans contact. on appellera ce type carte, dans toute la suite de la description, cartes à fonctionnement mixte, ou carte à puce hybride ou combicard . Ce type de carte est muni d'une antenne noyée dans le corps de carte et d'un micromodule comprenant une puce de circuit intégré connectée à l'antenne et à des plages de contact affleurants la surface du corps de carte. Avec les cartes à fonctionnement mixte, les échanges d'information avec l'extérieur se font soit par 1 antenne qui assure un couplage électromagnétique entre l'électronique de la carte et un lecteur (fonctionnement sans contact), soit par les contacts affleurant la surface de la carte qui assurent une transmission électrique de données lorsqu'ils sont au contact d'une tête de lecture d'un lecteur (fonctionnement à contacts). De telles cartes à fonctionnement mixte, ou a fonctionnement sans contact, sont destinées à réaliser diverses opérations telles que, par exemple, des opérations bancaires, des communications téléphoniques, diverses opérations d'identification, des opérations de débit ou de rechargement d'unités de compte, et toutes sortes d'opérations qui peuvent s'effectuer soit en insérant la carte dans un lecteur, soit à distance par couplage électromagnétique (en principe de type inductif) entre une borne d'émission-réception et une carte placée dans une zone d'action de cette borne. Les cartes puce hybrides doivent avoir obligatoirement des dimensions normalisées identiques à celles des cartes à puce classiques pourvues de contacts. Ceci est souhaitable pour les cartes fonctionnant uniquement sans contact et obligatoire pour les cartes à fonctionnement mixte. Les dimensions de ces cartes sont définies par la norme usuelle ISO 7810 qui correspond à une carte de format standard de 85 mm de long, 54 mm de large et 0,76 mm d'épaisseur. La norme usuelle ISO 7816 impose également un emplacement précis des contacts affleurant la surface du corps de carte. Ces normes imposent des contraintes sévères pour la fabrication. L'épaisseur très faible de la carte est en particulier une contrainte majeure, plus sévère encore pour les cartes mixtes que pour les cartes simplement munies de contacts, car il faut prévoir l'incorporation d'une antenne dans la carte. En outre, la position des contacts affleurants impose l'emplacement du micromodule dans le corps de carte. Les problèmes techniques principaux qui se posent sont des problèmes de positionnement de l'antenne par rapport à la carte, car l'antenne occupe presque toute la surface de la carte, des problèmes de positionnement du micromodule électrique (comprenant la puce de circuit intégré et les plages de contact) qui assure le fonctionnement électronique de la carte et des problèmes de précision et de fiabilité de la connexion entre le micromodule et l'antenne. Les contraintes de tenue mécanique, de fiabilité et de coût de fabrication doivent également être prises en compte. L'antenne est généralement constituée d'un élément conducteur déposé en couche mince sur une feuille support en plastique. Aux extrémités de l'antenne sont prévues des bornes de connexion qui doivent être mises à jour afin pouvoir les connecter aux plages de contact du module électronique. L'élément conducteur formant l'antenne sera dénommé dans la suite fil d'antenne, étant donné qu'il pourra s'agir, selon la technologie employée, soit d'un fil incrusté ou laminé sur une feuille support de fabrication, soit de pistes conductrices imprimées sur cette feuille support. Une solution envisagée pour fabriquer ces cartes à puce hybrides illustrée sur les figures 1A et 1B. Cette solution consiste dans un premier temps à réaliser, sur une feuille support 1, une antenne 20. Dans le cas où l'antenne comporte plusieurs spires, avant l'agencement ces spires peuvent être placées à l'extérieur des bornes de connexion 120. Alors un pont isolant permet de relier chacune des extrémités de l'antenne respectivement à une borne de connexion de l'antenne. Dans un deuxième temps, la feuille 1 supportant le fil d'antenne 20 ainsi réalisé est assemblée avec d'autres feuilles plastiques 2, 3, 4, 5 pour former le corps de carte 100. Ce corps de carte 100 est ensuite usiné de manière à former d'une part, une cavité 100 réservée à un micromodule électronique 30 double face, et d'autre part, des puits de connexion 121 destinés à mettre à jour les bornes de connexion 120 de l'antenne 20. Le micromodule 30 est généralement constitué d'un support portant des motifs métalliques définissant des plages de contact 130 pour une liaison électrique avec un lecteur de carte, une puce de circuit intégré 10 étant reportée sur ce support et connectée aux plages de contact 130. La puce 10 et ses connections (généralement des fils de soudure en or) sont ensuite protégés dans une goutte de résine. Dans une application à des cartes à puce hybrides, le micromodule 30 est généralement un module double face, c'est à dire dont les plages de contact 130 se prolongent de manière à s'etendre sur la face du module en regard des bornes de connexion 120 de l'antenne 20. Les puits de connexion 121 sont ensuite remplis par une substance électriquement conductrice qui assure la liaison électrique entre bornes de connexion 120 de l'antenne 20 et des plages de contact 130 du module électronique 30. Cependant, cette solution reste relativement coûteuse. En effet, elle oblige à réaliser des modules électroniques double face, plus coûteux que des modules classiques simple face. Le positionnement de ce micromodule est en outre délicat car les plages de contact 130 doivent être placée précisément en regard des puits de connexion 12 pour être reliées aux bornes de l'antenne 20. En outre, l'usinage de la cavité 110 est une opération délicate car la profondeur requise pour y loger le micromodule impose de traverser le plan de l'antenne (voir figure 1B). Les pistes de l'antenne peuvent ainsi être endommagées, voire détruites, si l'antenne n'est pas précisément positionnée par rapport à l'emplacement de la cavité. De plus, les contraintes en flexion d'une carte étant importantes, la connexion entre le module et l'antenne peut être altérée, ce qui implique qu'un grand nombre de cartes est encore destiné au rebut. Ce nombre élevé de cartes destinées au rebut contribue à augmenter le prix de revient des cartes. Etant donné que les cartes à puce hybrides sont destinées à être fabriquées en très grande quantité, afin être distribuées dans le grand public, il faut pouvoir réduire au maximum leur coût de fabrication. but de la présente invention consiste donc à supprimer les étapes spécifiques les plus coûteuses, à simplifier les autres étapes. but de la présente invention est en particulier de résoudre les problèmes de positionnement micromodule et de contraintes exercées sur ce dernier, ainsi que les problèmes de coût de fabrication d'un micromodule double face. A cet effet, la présente invention propose un procède consistant à reporter et à connecter la puce de circuit intégré directement sur l'antenne, puis à la connecter aux plages de contact d'un micromodule au moyen de pistes de liaison reliées à des puits de connexion. La puce de circuit intégré peut ainsi être avantageusement délocalisée dans un coin et à épaisseur du corps de carte, où les contraintes mécaniques sont minimes. Le module électronique alors un simple support de plages de contact, sans circuit, ce qui réduit son coût et les contraintes auxquelles il est soumis. présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication d'une carte à puce, ladite carte comportant un corps de carte enfermant une antenne aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion et un module muni de plages de contact disposées à la surface du corps de carte, ladite carte comportant en outre au moins une puce de circuit intégré munis de plots de contact reliés aux dites bornes de connexion de l'antenne, caractérisé en ce il comporte les étapes suivantes réalisation de pistes de liaison dans le corps de carte, lesdites pistes étant destinées à être reliees aux plots de contact de puce de circuit intégré, connexion de la puce de circuit intégré aux bornes de connexion de l'antenne aux pistes de liaison, réalisation de puits de connexion dans le corps de carte, lesdits puits étant relies aux pistes de liaison, remplissage des puits par une matière électriquement conductrice, - report du module et interconnexion des plages de contact avec les pistes de liaison. Selon une caractéristique, le corps de carte est constitué d'un empilement de feuilles laminées, l'antenne et la puce de circuit intégré étant disposées sur des feuilles centrale du corps de carte. Selon une autre caractéristique, les pistes de liaison sont réalisées sur la feuille du corps de carte sur laquelle l'antenne est disposée. Selon un mode de réalisation, les pistes de liaison sont constituées de pistes de cuivre laminées. Selon un mode de réalisation, la puce de circuit intégré est reportée en flip chie , plots de contact vers le bas, et est reliée aux bornes de connexion de l'antenne par un adhésif à conduction anisotropique. Selon une variante de mise en oeuvre, les plots de contact de la puce de circuit intégré sont recouvert d'une métallisation inoxydable. Selon une autre variante de mise en ceuvre, les plots de contact de la puce de circuit intégré sont munis de bossages métalliques. Selon un mode de réalisation, les puits de connexion sont réalisés par usinage des feuilles constituant le corps de carte. Selon un autre mode de réalisation, les puits de connexion sont obtenus en utilisant des feuilles percées pour constituer le corps de carte. Selon une première mise en ceuvre, les puits de connexion sont remplis par une colle électriquement conductrice. Selon une deuxième mise en ceuvre, les puits de connexion sont remplis par une pâte à braser électriquement conductrice. Selon une troisième mise en ceuvre, les puits de connexion sont remplis par jet de matière électriquement conductrice. Selon les mode de réalisation, le module peut être reporté directement sur la surface du corps de carte ou dans une cavité ménagée dans le corps de carte. La présente invention concerne également, une carte puce hybride comportant un corps de carte enfermant une antenne aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion et un module muni de plages de contact disposées à la surface du corps de carte, ladite carte comportant en outre au moins une puce de circuit intégré munis de plots de contact reliés aux bornes de connexion de l'antenne, caractérisé en ce qu'elle comporte des pistes de liaison reliant les plots de contact de la puce à des puits de connexion ménagés dans le corps de carte en regard des plages de contact du module, lesdits puits étant remplis d' matière électriquement conductrice, et en ce que les plots de contact de la puce de circuit intégré sont reliés aux bornes de connexion de l'antenne et aux pistes de liaison. Selon une caractéristique, la puce de circuit intégré est reportee en flip chip , plots de contact vers le bas sur les bornes de connexion de l'antenne et sur les pistes liaison. Selon une caractéristique, le module électronique est constitué substrat supportant un motif métallique sur face extérieure duquel sont disposés les plages de contact. Selon une caractéristique avantageuse, la puce de circuit intégré située dans un coin du corps de carte . Selon une autre caractéristique avantageuse, la puce de circuit intégré est située à mi-épaisseur du corps de carte. Le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre l'utilisation d'un micromodule électronique simple, sans circuit, facile à réaliser et peu coûteux, au lieu du micromodule double face généralement utilisé pour la fabrication cartes mixtes. En outre, procédé selon l'invention propose de connecter la puce de circuit intégré directement dans le corps de carte, sur l'antenne, par un procédé connu de flip chip constitue un procédé de connexion fiable. La puce circuit intégré peut ainsi être délocalisée dans corps de carte, là où les contraintes sont les plus faibles, c'est à dire à mi- épaisseur et férentiellement dans un coin, par exemple. En outre, le procédé selon l'invention permet l'utilisation de puces de circuit intégré gros volume puisqu'elles ne sont plus solidaires du module mais directement reportées dans le corps carte en étant délocalisées. D'autres particularités et avantages de présente 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 - les figures 1A à 1B, déjà décrites, des vues en coupe d'une carte à puce à fonctionnement hybride au cours des étapes de fabrication d'un procédé envisagé antérieurement, - la figure 2, une vue de dessus schématique illustrant le procédé selon l'invention, - la figure 3, une vue en coupe schématique d'une carte à puce illustrant le procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention va être décrit à l'aide des schémas des figures 2 et 3. Cependant, les étapes de fabrication du corps de carte peuvent à titre d'exemple, être celles qui ont été décrites à propos de la figure 1A. En effet, comme cela a été décrit pour l'art antérieur, le corps de carte est réalisé par collage, par exemple par lamination à chaud, de feuilles de matière plastique 1-5 superposées dans lesquelles on a inséré ou intercalé le fil conducteur d'antenne 0. Cette antenne 20 est réalisée classiquement, sur l'une des feuilles plastiques 1 de l'assemblage, par lamination d'un fil conducteur, ou par incrustation, ou encore par une technique d'impression d'encre conductrice classique, telle qu'une impression offset ou une impression par tampographie ou encore une sérigraphie par exemple. L'antenne peut faire plusieurs tours en suivant la périphérie extérieure de la carte. Dans cet exemple on a illustré le cas d'une antenne ne comportant qu'un tour. Les extrémités de l'antenne sont reliées à deux bornes connexion 120 légèrement espacées l'une de l'autre. L'espacement entre ces deux bornes de connexion 120 est choisi en fonction de l'espacement des plots de contact 11 de la puce de circuit intégré 10 que l'on souhaite reportée sur l'antenne 20. En effet, selon un mode de réalisation de l'invention, la puce de circuit intégré 10 est reportée directement sur l'antenne 20, par une méthode connue sous le terme de flip chip qui consiste à retourner la puce , plots de contact 11 vers le bas sur les bornes de connexion 120 de l'antenne 20. En outre, des pistes de liaison 150, par exemple en cuivre, sont réalisées, par exemple par lamination, sur la feuille 1 du corps de carte 100 comportant déjà l'antenne 20. Ces pistes 150 sont avantageusement disposées de manière à accueillir les plots de contact 11 de la puce de circuit intégré 10 lors de son report en flip chip . Selon l'invention, ces pistes de liaison 150 permettent de délocaliser l'emplacement de la puce 10 dans le corps de carte 100, c'est à dire que la puce 10 n'est plus solidaire du micromodule 30, et ne doit plus forcément être située sous les plages de contact 130 du micromodule 30. Préférentiellement, les plots 11 de la puce 10 sont recouverts d'une métallisation inoxydables en Nickel par exemple, ou peuvent être munis de bossages 12 en alliage étain-plomb par exemple qui facilitent la connexion de la puce 10 sur l'antenne 20 et sur les pistes 150. Ainsi, la puce de circuit intégré 10 n'est pas solidaire d'un micromodule comme c'est classiquement le cas dans l'art antérieur, mais est incorporée dans le corps de carte 100 sur une des feuilles centrale 1 de ce dernier sur laquelle l'antenne 20 et les pistes 150 sont disposées. Selon un mode de réalisation préférentiel, la connexion de la puce 10 en flip chip est réalisée en reportant un adhésif anisotropique sur l'antenne 20 et sur les extrémités des pistes 150 et en collant la puce 10 sur ce dernier. Cet adhésif peut être activé par exposition aux ultraviolets ou à une lumière bleue, ou par thermocompression, par exemple. Un module 30 doit également être reporté à la surface du corps de carte afin de permettre le fonctionnement de la carte en mode contact. L'emplacement du module est donc imposée par la norme ISO 7816. Selon une caractéristique de l'invention, le module électronique 30 est un module à circuit imprimé ne portant pas de puce de circuit intégré 10 puisque cette dernière est avantageusement délocalisée dans le corps de carte 100. Il est constitué d'un support isolant se présentant sous la forme d'une feuille isolante, sur la face supérieure de laquelle sont réalisées les plages de contact 130 par un procédé classique quelconque, tel que l'impression d'encre conductrice, ou encore une métallisation suivie d'une gravure par exemple. Le module 30 peut être reporté directement à la surface du corps de carte 100 par collage par exemple s'il est suffisamment fin pour garantir le respect de la norme ISO, ou il peut, plus classiquement être reporté dans une cavité 110 ménagée dans corps de carte 100. La cavité 110 peut être réalisée lors de l'assemblage des feuilles du corps de carte par lamination, les feuilles comportant alors des perforations qui, une fois l'assemblage réalisé, forment la cavité ; ou par usinage du corps de carte au moyen d'un outil adapté. Des puits de connexions 170 sont ensuite usinés dans le corps de carte 100, à l'intérieur la cavité 0 si elle existe, afin d'accéder au pistes de liaison reliées aux plots 11 de la puce 10. Selon une particularité de l'invention, seules les extrémités de contact des pistes 150 seront mises à nu par perçage puits 170, et non les bornes de connexion 120 de l'antenne comme c'était le cas dans l' antérieur avec les risques d'endommagement de l'antenne que cela pouvait entraîner. Les puits de connexion 170 peuvent etre réalisés par micro-perforations en utilisant une fraise de faible diamètre par exemple. Les puits 170 peuvent également être formés lors de la réalisation du corps de carte 100 en utilisant des feuilles 1-5 pré-percées, mais cette technique est délicate car trous correspondants aux puits 170 doivent correspondre parfaitement. Selon l'invention, il est nécessaire prévoir autant de puits de connexion 170 que de plots 11 à connecter aux plages de contact 130 du module 30. Les puits 170 sont ensuite remplis d'une matière électriquement conductrice afin d'établir une liaison électrique avec les pistes 150 et les plots 11 de la puce 10. Selon les applications, la matière utilisée peut etre une colle conductrice ou du métal fusion, tel que des alliages à base d' Indium ou de Bismuth par exemple, dispensé à l'aide d'une seringue, ou une encre conductrice dispensée pare une tête d'impression. micromodule 30 est ensuite reporté sur la surface du corps de carte 100 ou dans la cavité 110 par collage ou autre technique connue. Selon les réalisations, les plages de contact 130 sont prolongées vers l'intérieur du micromodule 30 de manière à se trouver en vis à vis des puits de connexion 170, ou les puits de connexion 170 percent le module 30 pour établir une connexion électrique directement avec les plages de contact 130 de la face supérieure. La face supérieure du module 30 est définie comme étant la face destinée à affleurer la surface de la carte 100. Les plages de contact 130 sont réalisées aux normes usuelles ISO et serviront de contacts d'accès de la carte à puce. REVENDICATIONS 1. Procédé fabrication d'une carte à puce, ladite carte comportant un corps de carte (100) enfermant une antenne (20) aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion (120) et un module (30) muni de plages de contact (130) disposées à la surface du corps de carte (100), ladite carte comportant en outre au moins une puce de circuit intégré (10) munis de plots de contact (11) reliés aux dites bornes de connexion (120) de l'antenne (20), caractérisé en ce 'il comporte les étapes suivantes - réalisation de pistes de liaison (150) dans le corps de carte (100), lesdites pistes (150) étant destinées à être reliées aux plots de contact (11) de la puce de circuit intégré (10), - connexion de la puce de circuit intégré (10) aux bornes de connexion (120) de l'antenne (20) et aux pistes de liaison (150), - réalisation de puits de connexion (170) dans le corps de carte (100), lesdits puits (170) étant reliés aux pistes de liaison (150), - remplissage des puits (170) par une matière électriquement conductrice, - report du module (30) et interconnexion des plages de contact (130) avec les pistes de liaison (150). 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de carte (100) est constitué d'un empilement de feuilles laminées, l'antenne (20) et la puce de circuit intégré (10) étant disposées sur une des feuilles (1) centrale du corps de carte (100). 3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pistes de liaison (150) sont realisées sur la feuille du corps de carte (100) sur laquelle l'antenne (20) est disposée. 4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pistes de liaison (150) sont constituées de pistes de cuivre laminées. 5. Procédé de fabrication selon une des revendications précédentes, la puce de circuit intégré (10) étant reportée en flip chip , plots contact (11) vers le bas, caractérisé en ce que ladite puce (10) reliée aux bornes de connexion 120) de l'antenne (20) par un adhésif à conduction anisotropique. 6. Procédé de fabrication selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plots de contact (11) de la puce de circuit intégre (10) sont recouvert d'une métallisation inoxydable. 7 Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce les plots de contact (11) de la puce de circuit intégré (10) sont munis bossages métalliques (12). 8. Procédé de fabrication selon 'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les puits de connexion (170) sont réalisés par usinage des feuilles constituant le corps de carte (100). 9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les puits de connexion (170 sont obtenus en utilisant des feuilles pré-percées pour constituer le corps de carte (100). 10. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les puits de connexion ( ) sont remplis par une colle électriquement conductrice. 11. Procédé fabrication selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les puits de connexion (170) sont remplis par une pâte à braser électriquement conductrice. 12. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les puits de connexion (170) sont remplis par jet de matière électriquement conductrice. 13. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le module (30) est reporté dans une cavité (110) ménagée dans le corps de carte (100). 14. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le module (30) est reporté sur la surface du corps de carte (100). 15. Carte à puce hybride comportant un corps de carte (100) enfermant une antenne (20) aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion (120) un module (30) muni de plages de contact (130) disposées à la surface du corps de carte (100) ladite carte comportant en outre au moins une puce de circuit intégré (10) munis de plots de contact (11) reliés aux bornes de connexion (120) de l'antenne (20), caractérisé en ce qu'elle comporte des pistes de liaison (150) reliant les plots de contact (11) de la puce (10) à des puits de connexion (170) ménagés dans le corps de carte (100) en regard des plages de contact ( ) du module (30), les dits puits (170) étant remplis d'une matière électriquement conductrice, et en ce que les plots de contact (11) de la puce de circuit intégré (10) sont reliés aux bornes de connexion (120) de l'antenne (20) et aux pistes de liaison (150). 16. Carte à puce hybride selon la revendication 15, caractérisé en ce que la puce de circuit intégré (10) est reportée en flip chip , plots de contact (11) vers le bas sur les bornes de connexion (120) de l'antenne (20) et sur les pistes de liaison (150). 17. Carte à puce hybride selon la revendication 15, caractérisé en ce que le module (30) est constitué d'un substrat supportant un motif métallique sur la face extérieure duquel sont disposés les plages de contact (130). 18. Carte à puce hybride selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que la puce de circuit intégré (10) est située dans un coin du corps de carte (100). 19. Carte à puce hybride selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que la puce de circuit intégré (10) est située à mi-épaisseur du corps de carte (100).