Brevet FR2870968A1 — publié le 20051202

CARTE À PUCE AYANT DES CONTACTS, PROCÉDÉ DE FABRICATION 5 D'UNE CARTE À PUCE DE CE GENRE ET SON UTILISATION L'invention concerne une carte à puce ayant des contacts, un procédé de fabrication d'une carte à puce de ce genre et son utilisation. Les cartes à puce ayant des contacts sont constituées, en règle générale, d'un module de puce implanté dans un corps de carte. On en décrit dans Haghiri et Tarantino, Vom Plastik zur Chipkarte , Édition Hanser, pages 72 à 74. Comme on le décrit, en outre, dans ce Document aux pages 131 à 138, le module de puce est constitué de la puce montée sur le support. Le support est un matériau mince plat en polymère renforcé par de la fibre, dont l'épaisseur est comprise entre 100 et 120 pm. Sur la face inférieure du support sont déposées des surfaces de contact, dont l'épaisseur de couche est comprise entre 35 et 40 pm, de sorte que le support revêtu des surfaces de contact a une rigidité qui est petite. Pour simplifier la fabrication, le matériau de support se présente, en général, sous la forme d'un ruban sur lequel sont préparés plusieurs modules de puce qui sont individualisés dans un stade opératoire ultérieur. La puce est montée sur la face supérieure du support. Dans le support sont constitués des poinçonnages libres pour relier la puce aux surfaces de contact sur la face inférieure. Cela s'effectue par des procédés normalisés appropriés à cet effet comme le die-bonding et le wire-bonding. Il est aussi possible de mettre les contacts de la puce du côté de la puce tourné vers le support, en regard des surfaces de support, et de réaliser le contact par liaison des contacts par les ouvertures dans un procédé flip-chip. La puce montée est ensuite encapsulée. Un procédé approprié à cet effet est le moulage dans lequel la surface de base à encapsuler est entourée d'un moule fermé et celui-ci est empli d'une composition de scellement. Un autre procédé connu est l'encapsulage glop-top, dans lequel la composition de scellement est déposée en forme de goutte sur la puce. L'encapsulage sert à protéger la puce et son câblage et s'applique, en règle générale, seulement à la partie autour de la puce montée et de ses liaisons puisque le bord du module de puce sert de surface de collage. On fabrique le corps de carte par un procédé de laminage ou par une technique de moulage par injection. À l'emplacement du module de puce se trouve une cavité en forme de trou borgne qui est produite par un procédé donnant une forme. De préférence, la cavité est étagée. L'étage supérieur sert à coller le module de puce, l'étage inférieur à la réception de la puce ou du boîtier de la puce. À des fins de caractérisation et de contrôle, on peut imprimer les corps de carte. Cela peut se faire d'une manière unitaire et pour chaque carte individuellement, par exemple par numérotation. io Après l'individualisation des modules de puce par estampage, ceux-ci sont introduits dans la cavité et collés. Pour simplifier la fabrication des corps de carte, les corps de carte ont, en règle générale, le format de la norme ISO (ID-1), voir Rankl et Effing, Handbuch der Chipkarten , Édition Hanser, pages 60 et 61. Les cartes à puce, qui sont utilisées en tant que ce qu'on appelle carte à enficher, par exemple, dans un téléphone portable et qui, en règle générale, y restent, ont le plus souvent un format nettement plus petit. Pour fabriquer ces cartes à puce ayant le format plus petit, on estampe dans un autre stade dans les cartes à puce produites de la façon indiquée le format de carte souhaité. Le format normalisé ID-000 est jusqu'ici habituel, mais, dans l'avenir, on doit utiliser de plus en plus le format 3FF, une grande partie du corps de carte d'origine restant en tant que chute d'estampage dont on doit se débarrasser. La présente invention vise à prévoir une carte à puce ayant des contacts et à simplifier son procédé de fabrication pour gagner de la matière et pour qu'il n'y ait pas de chute d'estampage. On y parvient par une carte à puce ayant des contacts, comprenant un support qui a des surfaces de contact et sur lequel une puce est montée vis-à-vis des surfaces de contacts et est encapsulée, caractérisée en ce que l'épaisseur des surfaces de contact est au moins aussi grande que l'épaisseur du support. De préférence, l'épaisseur des surfaces de contact est plus grande que l'épaisseur du support pour obtenir une plus grande rigidité à la flexion du support ayant des surfaces de contact. De préférence: - les contacts de la puce ne sont pas disposés du côté de la puce tourné vers le matériau du support et sont mis en contact avec les surfaces de contact au moyen de fils de liaison en passant par des ouvertures; - les contacts de la puce sont disposés sur la face tournée vers le matériau de support, sont disposés en regard des surfaces de contact et des liaisons électriques sont réalisées au moyen d'un procédé flip-chip; - il est prévu un encapsulage qui recouvre complètement la puce, le cas échéant les fils de liaison, ainsi que le support; - il est prévu l'encapsulage qui recouvre en partie la puce, le cas échéant les fils de liaison, ainsi que le support; - l'encapsulage est tel qu'un bord du support entoure le bord latéral de l'encapsulage; io - la dimension de la carte à puce correspond à la norme 3FF; le côté supérieur de ('encapsulage est plan; - une inscription est apposée sur le côté supérieur de l'encapsulage; - la surface de ('encapsulage présente une cavité de l'étendue et de la profondeur d'une inscription ou d'un support d'inscription; - ('encapsulage est réalisé en un encapsulage mold; l'encapsulage est réalisé en un encapsulage glob-top; - une couche d'inscription est déposée sur les surfaces de contact. Il peut être prévu des mises en contact de la puce avec les surfaces de contact par des fils de liaison ou suivant la technologie flip-chip, afin de pouvoir s'en remettre à des technologies habituelles. Mettre l'encapsulage sur toute la surface supérieure du support a l'avantage d'une surface de carte à puce plane. L'encapsulage partiel de la surface sert à gagner de la matière. L'encapsulage avec bord est une solution séduisante du point de vue esthétique. Cette structure de carte convient particulièrement pour des petites cartes à puce dont la face inférieure est prise sensiblement par les surfaces de contact, notamment pour des cartes 3FF. La surface d'encapsulage peut être telle qu'elle présente une inscription ou une cavité ayant l'étendue et la profondeur d'une inscription ou d'un support d'inscription. L'inscription sur la surface d'encapsulage sert à des fins de caractérisation et de contrôle. En prévoyant la cavité pour l'inscription ou le support d'inscription, on peut laisser l'opération d'inscription à la volonté du fabricant ou du client. Les surfaces de contact peuvent être munies également d'inscriptions à des fins de caractérisation. Des modes de réalisation possibles de l'encapsulage sont l'encapsulage mold ou l'encapsulage glop-top. La réalisation de l'encapsulage en tant qu'encapsulage mold permet une réalisation de la géométrie souhaitée d'encapsulage par un choix approprié du cadre. Les avantages de l'encapsulage en tant qu'encapsulage glop-top résident dans la simplicité du procédé. L'invention vise également un procédé de préparation d'une carte à puce de ce genre dans lequel on choisit un matériau support résistant à la flexion et muni de surfaces de contact que l'on obtient par le io dimensionnement des épaisseurs de couches du support et de surfaces de contact; on dépose au moins une puce sur un support sur un côté du support qui est en face des surfaces de contact et on la relie aux surfaces de contact; on encapsule la puce; et on sépare la carte à puce du support à la géométrie souhaitée de carte à puce. L'avantage du procédé décrit réside dans le fait qu'on peut obtenir des résultats sans le stade d'implantation nécessaire jusqu'ici dans la fabrication des cartes à puce. Une réalisation du procédé qui tire parti pour la mise en contact de fils de liaison ou du procédé flip-chip peut s'en remettre à des technologies connues de mise en contact. On peut réaliser le stade d'encapsulage de façon à ce qu'ensuite, la puce, le cas échéant les fils de liaison et la géométrie de la carte soient revêtus en tout ou partie. La mise en contact avantageuse de l'encapsulage sur toute la géométrie de la carte et la séparation le long de la démarcation latérale de I'encapsulage permettent d'avoir une surface de carte fermée. L'application de l'encapsulage sur des parties de la géométrie de la carte et la séparation par le bord du support permettent d'avoir des tolérances plus grandes lors de la mise en position de l'encapsulage et facilitent la séparation sans endommager l'encapsulage. On peut songer aussi à des réalisations d'encapsulage mold ou d'encapsulage glop-top. L'avantage de I'encapsulage mold est la simplicité de réalisation de n'importe quelle géométrie d'encapsulage, tandis que l'utilisation du procédé glop-top permet une mise en ceuvre simple techniquement. Le procédé indiqué d'apposition d'une inscription tant sur les surfaces de contact que sur I'encapsulage donne une inscription fiable vis-à- vis d'une contrainte mécanique puisque celle-ci est, dans l'ensemble, à affleurement et ne dépasse pas. De préférence: - on effectue la liaison électrique de la puce avec les surfaces de contact au moyen d'un procédé de liaison par fil; - on effectue la liaison électrique de la puce avec les surfaces de contact au moyen d'un procédé flip-chip; - lors de l'encapsulage de la puce, on recouvre le cas échéant les fils de liaison ainsi que toute la géométrie de la carte; - lors de l'encapsulage de la puce, on recouvre le cas échéant les fils de liaison ainsi que les parties de la géométrie de la carte; - lors de l'encapsulage de la puce, on recouvre le cas échéant les fils de liaison ainsi qu'une partie intérieure de la géométrie de la carte, de sorte que l'encapsulage soit entouré d'un bord dans la géométrie du support; - on effectue l'encapsulage au moyen d'un procédé mold; - on effectue l'encapsulage au moyen d'un procédé glob-top; - on effectue la séparation le long d'un ou de plusieurs bords latéraux de l'encapsulage; on effectue la séparation le long des bords latéraux de I'encapsulage; on effectue la séparation le long de la démarcation latérale de l'encapsulage de façon à former un bord du support autour de l'encapsulage; - on dépose une couche d'inscription sur les surfaces de contact; - on appose une inscription sur l'encapsulage; - on constitue une cavité dans l'encapsulage et on appose une inscription ou l'on dépose un support d'inscription dans la cavité, l'étendue et 25 la hauteur de l'inscription ou du support d'inscription coïncidant avec l'étendue et la profondeur de la cavité ; - on appose une inscription sur l'encapsulage au moyen d'un laser; et - on appose une inscription individualisée pour chaque puce sur 30 l'encapsulage au moyen d'un laser. L'utilisation d'une carte à puce de ce genre dans un terminal de radiotéléphone permet de miniaturiser encore davantage des appareils de ce genre. L'invention sera explicitée dans ce qui suit en se reportant au 35 dessin et au moyen d'exemples de réalisation. Au dessin, donné uniquement à titre d'exemple: la Figure 1 représente la face inférieure d'un premier exemple de réalisation d'une carte 3FF; la Figure 2 est une vue en coupe transversale de celle-ci; la Figure 3 représente un autre exemple de réalisation en coupe 5 transversale; et la Figure 4 représente un troisième exemple de réalisation en coupe transversale; et la Figure 5 représente un quatrième exemple de réalisation en coupe transversale. io Des surfaces 1 de contact sur un support 2 sur une surface 8 inférieure d'une carte C du type 3FF sont représentées à la Figure 1. Il est représenté, en outre, en tirets la position d'une puce 3 et d'ouvertures 4 dans le support 2. La vue en coupe transversale représentée à la Figure 2 de la carte C à puce représentée à la Figure 1 montre la puce 3 montée sur le support 2. La puce 3 est disposée sur la face du support 3 opposée aux surfaces 1 de contact. Des bornes non représentées de la puce sont reliées au moyen de fils 5 de liaison à travers les ouvertures 4 ménagées dans le support 2 aux surfaces 1 de contact. Le rapport de l'épaisseur de la couche de contact à l'épaisseur de la couche du support est indiqué à la Figure 2. Des valeurs typiques pour la dimension de l'épaisseur de couche sont de l'ordre de 100 à 300 pm pour les surfaces 1 de contact et de l'ordre de 50 à 200 pm pour le support 2. L'épaisseur de la couche des surfaces de contact augmente la rigidité propre du support ayant des surfaces de contact. Typiquement, l'épaisseur de la couche de contact est au moins de l'ordre de l'épaisseur de la couche de support, mais de préférence est plus grande. Dans l'exemple de réalisation représenté dans le support 2, un encapsulage 6 de la puce 3 recouvre toute la surface du support. L'encapsulage 6 est conformé simultanément en surface plane de carte en choisissant comme matériau pour l'encapsulage 6 une composition de scellement habituelle. Dans les autres exemples de réalisation représentés, on donne les mêmes signes de référence aux mêmes parties du dispositif. Pour ne pas 35 avoir à se répéter, on ne redécrit pas des dispositifs qui coïncident. À la Figure 3, la mise en contact de la puce avec les surfaces de contact est représentée dans une réalisation flip-chip. La puce 3 est montée au moyen d'un joint 12 collé sur le support 2. Les contacts de puce se trouvant du côté de la puce 3 tourné vers le support 2 sont reliés suivant un agencement flip-chip habituel par des bossages 10 conducteurs à des parties 11 de mise en contact qui sont reliées en passant par les ouvertures 4 de leur côté aux surfaces 1 de contact. Il est représenté à la Figure 4 un exemple de réalisation dans lequel la géométrie d'encapsulage est choisie de façon à ce que toute la surface du support ne soit pas revêtue et qu'il subsiste un bord 9 autour de l'encapsulage. Un épaulement est ainsi formé entre l'encapsulage 6 et le support 2. Cette constitution du bord 9 peut simplifier la manipulation dans un appareil lors de l'utilisation de la carte à puce. La Figure 5 représente un exemple de réalisation dans lequel I'encapsulage recouvre tout le support. Sur la face supérieure de l'encapsulage est constituée une cavité dans laquelle est apposée une inscription ou est déposé un support 7 d'inscription, l'étendue et la hauteur de l'inscription ou du support d'inscription coïncidant avec l'étendue et la profondeur de la cavité. Par l'inscription introduite dans la cavité ou par le support d'inscription introduit dans la cavité, on obtient une face supérieure de carte plane à affleurement. On mentionnera expressément en ce point que les exemples de réalisation représentés aux Figures 4 et 5 peuvent être combinés les uns aux autres et individuellement ou en commun avec les exemples de réalisation représentés aux Figures 1, 2 et 3. On peut réaliser tous les exemples de réalisation par un procédé de fabrication décrit dans ce qui suit. Des différences d'exécution pour la réalisation des divers exemples de réalisation sont mentionnées aux endroits correspondants. On choisit un support ayant des surfaces de contact déposées de façon à ce que les dimensions des épaisseurs de couche du support et des surfaces de contact assurent la rigidité propre de la carte. Cela est obtenu par des surfaces de contact qui sont au moins aussi épaisses que le support en étant de préférence plus épaisses. Les surfaces de contact peuvent être munies d'une couche d'inscription. Celle-ci peut être obtenue, par exemple, par l'occupation des surfaces de contact par une couche décrite au WO 98/48275 en particules métalliques individualisées dont la dimension est dans le domaine inférieur au micron. Dans la littérature, on appelle des particules de ce genre également des clusters et on désigne la couche correspondante comme étant une couche de cluster. On prépare sur un ruban en matériau support plusieurs cartes à puce en réalisant les ouvertures pour la mise en contact des puces, par exemple par poinçonnage, et en constituant les surfaces 1 de contact. Pour chaque carte, on monte une puce sur le support 2 et on la relie aux surfaces 1 de contact en passant par les ouvertures par les lignes 5 de liaison. Pour le montage et la liaison de la puce, on utilise habituellement le die-bonding et le wide-bonding. Il est aussi possible d'avoir d'autres procédés de montage comme la mise en contact flip-chip dans laquelle les contacts de puce se trouvent du côté tourné vers le support et sont reliés d'une manière conductrice de l'électricité aux surfaces de contact. Au stade suivant, on encapsule la puce câblée. Un encapsulage de ce genre peut être réalisé par moulage . À cet effet, on projette une composition de scellement dans un cadre fermé donnant de la forme. Par la géométrie du cadre, on prescrit la forme de l'encapsulage. Un mode de réalisation est l'encapsulage sur la zone de toute la surface de base de la carte. On crée ainsi l'exemple de réalisation tel que représenté aux Figures 2, 3 et 5. On peut choisir aussi la géométrie du cadre de façon à ne recouvrir que des parties de la surface de base de la carte. S'il l'on choisit la géométrie du cadre de manière à ne recouvrir qu'une partie intérieure de la surface de base de la carte, on obtient l'exemple de réalisation représenté à la Figure 4. D'autres techniques d'encapsulation comme le procédé glop-top sont tout aussi bien possibles. Sur l'encapsulage ainsi produit, on appose une inscription sur toute la surface ou sur une partie de la surface. Une inscription par un laser, qui permet une caractérisation ou une numération individuelle des cartes à puce, est aussi possible. Par un procédé donnant de la forme, on peut ménager une cavité dans l'encapsulage. La cavité a l'étendue et la profondeur d'une inscription apposée dans un stade suivant ou d'un support 7 d'inscription déposé dans un stade suivant qui sont à affleurement avec I'encapsulage et qui sont plans, comme le montre l'exemple de réalisation de la Figure 5. L'apposition ou l'application de l'inscription ou du support d'inscription peut s'effectuer à volonté chez le fabricant ou chez le client. Lors de l'individualisation des modules de puce à encapsuler par estampage, on effectue dans le même stade opératoire le façonnage des cartes à puce. On peut effectuer la séparation le long d'un ou de plusieurs bords de l'encapsulation. Pour obtenir une carte suivant les exemples de réalisation des Figures 2, 3 et 5, on sépare la carte le long du bord de l'encapsulation. Pour obtenir une carte suivant l'exemple de réalisation 4, on sépare la carte de to manière à laisser subsister un bord du support autour de l'encapsulation. La carte à puce ayant des contacts suivant l'invention convient particulièrement en vue d'être utilisée dans des terminaux de radiotéléphone pour miniaturiser encore davantage cet appareil. io ÉNUMÉRATION DES SIGNES DE RÉFÉRENCE 1 Surface de contact 2 Support 3 Puce 4 Ouverture Fil de liaison 6 Encapsulage 7 Support d'inscription l0 8 Face inférieure de la carte 9 Bord Bossage 11 Pièce de mise en contact 12 Joint collé 13 Carte à puce Il REVENDICATIONS 1. Carte à puce ayant des contacts, comprenant un support (2) qui a des surfaces de contact et sur lequel une puce (3) est montée vis-à-vis des surfaces (1) de contact et est encapsulée, caractérisée en ce que l'épaisseur des surfaces de contact est au moins aussi grande que l'épaisseur du support. 2. Carte à puce suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur des surfaces (1) de contact est plus grande que l'épaisseur du support. io 3. Carte à puce suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les contacts de la puce (3) ne sont pas disposés du côté de la puce (3) tourné vers le matériau du support et sont mis en contact avec les surfaces (1) de contact au moyen de fils de liaison en passant par des ouvertures. 4. Carte à puce suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les contacts de la puce sont disposés sur la face tournée vers le matériau de support, sont disposés en regard des surfaces de contact et des liaisons électriques sont réalisées au moyen d'un procédé flip-chip. 5. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée 20 en ce qu'il est prévu un encapsulage (6) qui recouvre complètement la puce, le cas échéant les fils (5) de liaison, ainsi que le support. 6. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu l'encapsulage (6) qui recouvre en partie la puce, le cas échéant les fils (5) de liaison, ainsi que le support. 7. Carte à puce suivant la revendication 6, caractérisée en ce que l'encapsulage (6) est tel qu'un bord du support entoure le bord latéral de l'encapsulage. 8. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la dimension de la carte à puce correspond à la norme 3FF. 9. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le côté supérieur de l'encapsulage est plan. 10. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'une inscription est apposée sur le côté supérieur de 5 l'encapsulage. 11. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la surface de l'encapsulage présente une cavité de l'étendue et de la profondeur d'une inscription ou d'un support (7) d'inscription. caractérisée en ce que l'encapsulage est réalisé en un encapsulage globtop. 14. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'une couche d'inscription est déposée sur les surfaces de contact. 15. Procédé de fabrication d'une carte à puce à contact, caractérisé en ce que - on choisit un matériau support résistant à la flexion et muni de surfaces de 20 contact que l'on obtient par le dimensionnement des épaisseurs de couches du support et de surfaces de contact; - on dépose au moins une puce sur un support sur un côté du support qui est en face des surfaces de contact et on la relie aux surfaces de contact; on encapsule la puce; et - on sépare la carte à puce du support à la géométrie souhaitée de carte à puce. 16. Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'on effectue la liaison électrique de la puce avec les surfaces de contact au moyen d'un procédé de liaison par fil. 17. Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'on effectue la liaison électrique de la puce avec les surfaces de contact au moyen d'un procédé flip-chip. 18. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que, lors de I'encapsulage de la puce, on recouvre le cas échéant les 35 fils de liaison ainsi que toute la géométrie de la carte. 12. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'encapsulage est réalisé en un encapsulage mold. 11, 13. Carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 19. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que, lors de I'encapsulage de la puce, on recouvre le cas échéant les fils de liaison ainsi que les parties de la géométrie de la carte. 20. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que, lors s de I'encapsulage de la puce, on recouvre le cas échéant les fils de liaison ainsi qu'une partie intérieure de la géométrie de la carte, de sorte que l'encapsulage soit entouré d'un bord dans la géométrie du support. 21. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 20, caractérisé en ce que l'on effectue I'encapsulage au moyen d'un procédé mold. 22. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 20, caractérisé en ce que l'on effectue l'encapsulage au moyen d'un procédé glob-top. 23. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 22, caractérisé en ce qu'on effectue la séparation le long d'un ou de plusieurs bords latéraux de I'encapsulage. 24. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 23, caractérisé en ce qu'on effectue la séparation le long des bords latéraux de l'encapsulage. 25. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 22, caractérisé en ce que l'on effectue la séparation le long de la démarcation latérale de I'encapsulage de façon à former un bord du support autour de l'encapsulage. 26. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 25, caractérisé en ce que l'on dépose une couche d'inscription sur les surfaces de contact. 27. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 26, caractérisé en ce que l'on appose une inscription sur I'encapsulage. 28. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 27, caractérisé en ce que l'on constitue une cavité dans I'encapsulage et on appose une inscription ou l'on dépose un support d'inscription dans la cavité, l'étendue et la hauteur de l'inscription ou du support d'inscription coïncidant avec l'étendue et la profondeur de la cavité. 29. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 28, caractérisé en ce que l'on appose une inscription sur I'encapsulage au moyen d'un laser. 30. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 29, caractérisé en ce que l'on appose une inscription individualisée pour chaque puce sur l'encapsulage au moyen d'un laser. 31. Utilisation d'une carte à puce suivant l'une des revendications 1 à 14 dans un terminal de radiotéléphone.