Brevet FR2874286A1 — publié le 20060217

Module à puce. L'invention concerne un module à puce, notamment un module à puce pour des cartes à puce, qui est constitué d'une puce fixée à un support au moyen d'une colle pour puce et reliée électriquement à des surfaces de contact Dar des fils de liaison. La puce et les fils de contact sont entourés d'une masse de scellement qui est délimitée par une surface partielle du support. La masse de scellement, dénommée aussi "Glob-Top", protège les fils de l'aison sensibles et la puce des influences extérieures, comme de Io l'humidité et de sollicitations mécaniques. Une variante du Glob-Top est le procédé "Dam & Fill" qui convient notamment lorsque l'on exige de la planéité et des dimensions exactes du contour extérieur. Dans ce procédé, on met d'abord un barrage en une substance très visqueuse autour de la puce et des fils de liaison que l'on remplit ensuite d'une substance peu visqueuse. Après qu'un module à puce a été coulé, il est relié au corps de la carte et forme ainsi une carte à puce. En raison du temps de durcissement qui s'écoule très rapidement, on utilise dans la production de masse principalement des masses de scellement à durcissement par les UV. Environ 90 % de tous les modules à puce pour des cartes à puce sont coulés avec des masses de scellement de ce genre. Afin de pouvoir effectuer un durcissement par traversée, les masses de scellement doivent être transparentes à la lumière. En variante, on utilise des masses de scellement à durcissement thermique. Celles-ci ne doivent pas être transparentes à la lumière et sont souvent colorées en noir. L'inconvénient du durcissement thermique est toutefois qu'avec un temps de durcissement allant jusqu'à 3 minutes, il est trop lent pour une fabrication de masses et qu'il forme à l'état durci une masse de scellement relativement fragile. Par rapport à cela, des masses de scellement à durcissement aux UV ne nécessitent que de 30 à 40 secondes pour durcir et satisfont ainsi aux exigences de vitesse que demandent les fabricants de modules à puce. Comme des cartes à puce sont utilisées pour l'identification et l'authentification dans le domaine bancaire et pour le contrôle d'accès, on impose de très grandes exigences de sécurité aux données mémorisées dans la carte à puce. Si l'on parvient à lire ou à manipuler des données secrètes d'une carte à puce, il peut être nécessaire, dans le pire des cas, pour celui qui fait fonctionner le système, de l'arrêter, de bloquer toutes les cartes et d'émettre de nouvelles cartes à l'épreuve de l'attaque. Le dommage financier et la perte de confiance seraient immenses. Des attaques sur les points faibles de cartes à puce s'effectuent sur tous les plans. Une attaque sur le plan physique peut tirer profit, par exemple, du libre accès de la lumière à la puce dans le module à puce. Dans le spectre visible à des longueurs d'onde de 400 nm à 700 nm, il serait ainsi possible de lire des clés secrètes à l'aide d'un microscope optique. Dans le domaine infrarouge de 700 à 2500 nm, on pourrait déterminer par des mesures de chaleur les parties du circuit de puce qui s'échauffent, c'est-à-dire qui effectuent précisément une fonction. Il serait ainsi possible, par exemple, de déterminer le déroulement d'un algorithme. Outre une analyse optique, un accès libre de la lumière à la puce permet aussi de la perturber à dessein et d'en utiliser un fonctionnement défectueux qui s'ensuit. Cela peut se faire, par exemple, en exposant la puce à des photons qui détachent des électrons du réseau semi-conducteur et pourraient ainsi être utilisés à dessein pour la modification du contenu d'une mémoire ou la manipulation de données. On peut empêcher d'analyser optiquement et d'influer sur la puce par du rayonnement dans le domaine des longueurs d'onde de 200 nm à 2500 nm en utilisant des masses de scellement qui ne sont pas transparentes à la lurrière, mais celles-ci, en raison de la durée de durcissement qui est lente et de leur fragilité, ne conviennent pas pour la production de masses de cartes à puce. L'invention vise donc un module à puce et un procédé de production d'un module à puce de ce genre qui ne permet pas, dans le domaine des longueurs d'onde allant de 200 nm à 2500 nm, d'accès d'un rayonnement à la puce et qui peut en même temps être produit en répondant aux grandes exigences de vitesse et de production de masses. L'invention a donc pour objet un module à puce constitué d'une puce qui est fixée à un support au moyen d'une colle pour puce et qui est reliée é'ectriquement à des surfaces de contact par des fils de liaison, et une masse de scellement qui entoure la puce électrique et les fils de liaison et qui est délimitée par une surface partielle du support, caractérisé en ce que la masse de scellement est durcie de façon combinée par rayonnement et par la chaleur et comporte des pigments qui ne sont pas transparents pour le rayonnement. Par la coloration de la masse de scellement par des pigments qui ne sont pas transparents et du rayonnement, on rend cette masse opaque s à du rayonnement. Si du rayonnement est absorbé et réfléchi tant dans le domaine visible que dans le domaine infrarouge, une analyse optique ou une perturbation à dessein par incidence d'un rayonnement optique n'est plus possible. La sécurité du module à puce et ainsi de la carte à puce sont améliorées d'une manière avantageuse. io En incorporant à la masse de scellement des pigments qui ne sont pas transparents au rayonnement, il n'est plus possible de faire durcir la masse de scellement seulement par du rayonnement UV. Suivant l'invention, on durcit supplémentairement par voie thermique la masse de scellement. Ce durcissement combiné d'un durcissement par les UV et d'un durcissement is thermique s'effectue très rapidement puisque, bien que la profondeur de pénétration du rayonnement UV soit limitée par les pigments, une partie du rayonnement UV pénètre dans la masse de scellement et provoque à la surface un durcissement rapide. Par le durcissement thermique simultané, on assure un durcissement complet des parties intérieures de la masse de scellement qui ne sont pas atteintes par le rayonnement UV. Par rapport au durcissement purement thermique connu jusqu'ici, le durcissement combiné constitué d'un durcissement par les UV et d'un durcissement thermique est presque aussi rapide que le durcissement durci plus souple qui est moins fragile. Contrairement au durcissement simplement par les UV connu jusqu'ici, le durcissement en combinaison permet l'utilisation de pigments qui ne sont pas transparents au rayonnement dans la masse de scellement et augmente ainsi la sécurité de la puce dans des modules de puce vis-à-vis d'attaques. De préférence, les pigments qui ne sont pas transparents à du rayonnement de la masse de scellement à l'état durci absorbent du rayonnement dans le domaine des longueurs d'onde allant de 200 nm à 2500 nr. Il est ainsi possible d'empêcher des analyses optiques et des attaques de la puce dans ce domaine de rayonnement particulièrement approprié à cet effet. Par le choix des pigments, on peut adapter facilement la masse de scellement aux propriétés optiques souhaitées. II est, en outre, avantageux que la coloration soit une opération relativement simple. Dans un perfectionnement, la masse de scellement comporte des charges de petit rayonnement alpha. Par rayonnement alpha, on entend la décomposition d'éléments radioactifs comme l'uranium et le thorium, dans laquelle il se forme une particule alpha composée de deux protons et de deux neutrons. Si une particule alpha de ce genre pénètre dans le substrat de la puce, il peut être produit des paires électrons-trou qui peuvent, par dérive et diffusion, donner des courants transitoires. Ces courants peuvent provoquer des variations d'état dans les modules de mémoire. Cet effet est dénommé "Soft-Error" et se produit notamment dans des composants ayant une grande densité de transistors, des structures petites et des tensions d'alimentation qui sont basses. Dans des masses de scellement qui ont comme charges des quartz (SiO2) ayant de petites impuretés d'uranium et de thorium, le rayonnement alpha peut, en raison de la proximité immédiate de la puce et de la masse de scellement et des structures très intégrées, avoir des effets particulièrement néfastes. L'utilisation de charges ayant un petit rayonnement alpha dans la masse de scellement donne, notamment pour des modules à puce ayant des largeurs de structure inférieures à 0,13 pm, une réduction avantageuse de l'apparition de Soft-Errors. Avantageusement, les charges de la masse de scellement ont un rayonnement alpha de moins de 100 particules alpha par seconde par mètre carré. En utilisant des charges de ce genre qui rayonnent peu, qui ont été débarrassées d'impuretés radioactives ou qui ont été obtenues par décomposition d'un précurseur peu rayonnant, il est possible d'augmenter encore la sécurité du module à puce et de la carte à puce, puisque des accidents tels par du rayonnement alpha sont exclus dans une très grande mesure. De préférence, la masse de scellement est une résine époxyde souple à polymérisation cationique. Un époxyde de ce genre peut être très bien transformé et a des propriétés mécaniques remarquables. Il est particulièrement avantageux que la masse de scellement ait un module d'élasticité inférieur à 1000 MPa. Une masse de scellement de ce genre est suffisamment élastique pour ne pas se rompre même lorsqu'elle est très sollicitée mécaniquement. De même, la masse de scellement a avantageusement une 35 dureté Shore D inférieure à 90. Une masse de scellement de ce genre est suffisamment souple pour absorber des forces sous forme de chocs. Dans un mode de réalisation avantageux, la colle pour puce comporte des substances conductrices. En ajoutant de la substance conductrice de l'électricité, comme par exemple des particules d'argent ou du carbone, à la colle, on peut y empêcher une accumulation de potentiel. Il est en outre possible, par une colle pour puce qui est conductrice, d'améliorer les propriétés électriques de la puce par une liaison capacitive. De préférence, la colle pour puce a un module d'élasticité inférieur à 5000 MPa. En combinaison avec le module d'élasticité de la masse de scellement supérieur à 1000 MPa, on peut ainsi produire un module à puce dont les propriétés mécaniques sont bien accordées aux grandes charges dynamiques qui se produisent, par exemple dans une installation de distribution postale ultérieure. Il est bon que la colle pour puce ait une dureté Shore D inférieure à 100. On garantit ainsi que la colle pour puce n'est pas trop dure et ainsi fragile et ne se rompt pas sous l'effet de sollicitations mécaniques. En outre, la dureté Shore D peut être mesurée plus facilement dans des cols que le module d'élasticité. II est avantageux que la colle pour puce soit un époxyde souple à polymérisation cationique. On peut obtenir ainsi une compatibilité opérationnelle très bonne avec la masse de scellement, puisque celle-ci est également un époxyde souple à polymérisation cationique et on n'a pas ainsi à redouter d'interaction chimique néfaste de la colle pour puce et de la masse de scellement. On obtient en outre ainsi une très bonne liaison aux transitions de la colle pour puce à la masse de scellement. Cette liaison est d'une importarce particulière puisque, par des sollicitations mécaniques comme il s'en produit par exemple lorsque l'on courbe une carte à puce, il se produit précisément en ce point des fissures et la masse de scellement pourrait se détacher de la carte à puce ou de l'humidité pourrait y pénétrer. De préférence, la colle pour puce durcit thermiquement. Cela a l'avantage que, pour le durcissement, il n'est pas nécessaire de donner libre accès à la lumière, le support et la puce pouvant être ainsi opaques. De préférence, le pigment qui n'est pas transparent à de la lumière est compatible au durcissement cationique par rayonnement et par la 35 chaleur. L'invention a aussi pour objet un procédé de production d'un module à, puce, comprenant les stades dans lesquels: - on fixe une puce sur un support au moyen d'une colle pour puce en époxyde souple et à polymérisation cationique, - on relie la puce à des surfaces de contact par des fils de liaison, - on produit un barrage en une masse de scellement souple à polymérisation cationique autour de la puce et des fils de liaison, - on remplit le barrage d'une masse de scellement souple et à to polymérisation cationique, caractérisé en ce que - on rend la masse de scellement et le barrage non transparents à du rayonnement dans le domaine de longueurs d'onde de 200 nm à 2500 nm par incorporation de pigments à l'état durci, - on durcit la masse de scellement et le barrage par une combinaison d'une exposition à du rayonnement électromagnétique et d'un traitement thermique. De préférence: - pour la préparation de la masse de scellement et du barrage, on leur ajoute des charges ayant une petite teneur en éléments radioactifs, - on ajoute des substances conductrices à la colle pour puce, - on accorde la colle pour puce par un module d'élasticité plus petit que 5000 MPa au module d'élasticité de la masse de scellement et du barrage plus petit que 1000 MPa, - on accorde la colle pour puce par une dureté Shore D plus petite que 100 à la masse de scellement et au barrage ayant une dureté Shore D plus petite que 90, - la masse de scellement est rendue non transparente à du rayonnement dans le domaine des longueurs d'onde allant de 200 nm à 30 2500 nm par incorporation de pigments à l'état durci, - la masse de scellement est durcie par une combinaison d'une exposition à un rayonnement électromagnétique et d'un traitement thermique, - le pigment qui n'est pas transparent à de la lumière est compatible au durcissement cationique par rayonnement et par la chaleur. L'invention sera explicitée d'une manière plus précise dans ce qui suit suivant un exemple de réalisation au moyen d'un dessin. La figure 1 représente un mode de réalisation à titre d'exemple d'un module à puce. Le module à puce est constitué d'un support 2, sur l'une des faces duquel est fixée une puce 4 au moyen d'une colle pour puce. Sur l'autre face du support 2, sont ménagées les surfaces 1 de contact de la carte à puce. La puce 4 est reliée électriquement aux surfaces 1 de contact par les fils 5 de liaison. La puce 4 et les fils de liaison sont entourés de la masse 6 de scellement. Un barrage 7 empêche la masse 6 de scellement liquide de s'écouler. Le module à puce fini est inséré pour fabriquer la carte à puce dans io un corps de carte qui n'est pas représenté. Les surfaces 1 de contact forment les contacts accessibles de l'extérieur de la carte à puce. Le support 2 est constitué sous la forme d'une plaquette souple à circuit imprimé à métallisation plaquée et est, de préférence, en époxyde. Il est prévu dans le support 2 des trous de liaison par lesquels la puce 4 peut être reliée aux surfaces 1 de contact par l'intermédiaire des fils 5 de liaison. La colle 3 pour puce fixe la puce 4 sur le support 2. Afin de pouvoir absorber les sollicitations très dynamiques qui se produisent lorsque la carte à puce est courbée lors d'une exposition dans une installation de distribution postale, il est imposé des exigences particulières à la colle 3 pour puce. Elle ne doit pas être trop fragile car sinon elle éclaterait lors d'une contrainte en flexion et la puce 4 se déchirerait avec le fil 5 de liaison. C'est pourquoi le module d'élasticité de la colle 3 pour puce est choisi plus petit que 5000 MPa. En variante ou en complément à cela, la colle pour puce a une dureté Shore D plus petite que 100. La colle 3 pour puce contient, en outre, des substances conductrices. Celles-ci sont constituées, par exemple, de carbone ou de particules d'argent et contribuent à ce qu'il ne puisse pas se créer à l'intérieur de la colle 3 pour puce des potentiels électriques. Charger d'une substance conductrice améliore aussi le couplage 4 capacitif de la puce 4. La colle 3 pour puce est un époxyde à polymérisation cationique qui durcit thermiquement. La masse 6 de scellement protège la puce 4 et les fils 5 de la puce des impuretés et de tout dommage mécanique. Pour se protéger 35 d'attaques optiques et d'analyses, il est ajouté à la masse 6 de scellement des pigments qui ne sont pas transparents à du rayonnement. Les pigments sont caractérisés par le fait qu'ils ont une absorption sur un grand domaine de longueurs d'onde et par le fait qu'ils sont compatibles avec la polymérisation cationique. La masse de scellement n'est ainsi pas transparente à l'état durci à du rayonnement dans le domaine de longueurs d'onde allant de 200 nm à 2500 nm. La masse 6 de scellement est structurée dans le procédé Dam & Fill, ce qui est indiqué au dessin par les bords latéraux droits et par la face supérieure droite. II est, en outre, produit un barrage 7 autour de la puce 4 et Io des fils 5 de liaison, barrage dont la substance correspond sensiblement à celle de la masse 6 de scellement, mais qui a à l'état non durci une viscosité plus grande. Le barrage 7 contient les mêmes charges et pigments que la masse 6 de scellement et a, à l'état durci, les mêmes propriétés. Ensuite, la zone délimitée par le barrage 7 est emplie de la masse 6 de scellement et les deux sont durcies de façon combinée par rayonnement et thermiquement. Comme le barrage 7 se relie ultérieurement à la masse 6 de scellement pour former une unité, il est représenté en tirets à la figure 1. Lorsque dans la suite on mentionnera la "masse de scellement", on entend ainsi également toujours le barrage 7. Comme, dans des cartes à puce, on utilise souvent des puces 7 ayant une très grande densité de transistors et de très petites largeurs de structure inférieures à 0,13 pm, on utilise, pour empêcher la Soft-Error dans la masse E3 de scellement, des charges ayant un petit rayonnement alpha. Le rayonnement alpha des charges est plus petit que 100 particules alpha par heure par mètre carré. En raison de la coloration par des pigments, un durcissement uniquement par les UV de la masse 6 de scellement n'est plus possible. Mais un durcissement purement thermique de la masse 6 de scellement serait trop long pour la production de masses et donnerait des masses 6 de scellement relativernent fragiles qui auraient tendance à se fissurer lorsqu'elles sont soumises à de grandes sollicitations mécaniques. La masse 6 de scellement est donc durcie en même temps, de façon combinée, par les UV et thermiqJement. Pour les propriétés mécaniques, il est tout particulièrement 35 important que la masse 6 de scellement soit accordée au mieux à la colle 3 25 9 05 08533 02/11/2005 61 862 pour puce. La masse 6 de scellement est donc constituée, comme la colle 3 pour puce, en un époxyde souple à polymérisation cationique et a un module d'élasticité inférieur à 1000 MPa etlou une dureté Shore D inférieure à 90. La masse 6 de scellement et la colle 3 pour puce ne s'influencent pas ainsi chimiquement et forment, sur la couche de séparation entre la masse 6 de scellement et la colle 3 pour puce, une bonne liaison. Il est ainsi exclu dans une très grande mesure que la masse 6 de scellement se détache de la colle 3 pour puce sur le flanc lorsque la sollicitation mécanique est grande. Enumération des signes de référence 1: Surface de contact 2: Support 3: Colle pour puce 4: Puce 5: Fil de liaison 6: Masse de scellement 7: Barrage De préférence: - les pigments sont des oxydes métalliques; - les pigments sont des oxydes métalliques à base de spinelle; - la proportion de pigments représente au moins 2 % en poids de la formulation totale; la proportion de pigments représente moins de 20 % en poids de la formulation totale. REVENDICATIONS 1. Module à puce, constitué d'une puce (4) qui est fixée à un support (2) au moyen d'une colle (3) pour puce et qui est reliée électriquement à des surfaces (1) de contact par des fils (5) de liaison, et une masse (6) de scellement qui entoure la puce (4) électrique et les fils (5) de liaison et qui est délimitée par une surface partielle du support (2), caractérisé en ce que la masse (6) de scellement est durcie de façon combinée par 10 rayonnement et par la chaleur et comporte des pigments qui ne sont pas transparents pour le rayonnement. 2. Module à puce suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la masse (6) de scellement à l'état durci n'est pas transparente 15 au rayonnement dans le domaine des longueurs d'onde allant de 200 nm à 2500 nm. 3. Module à puce suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la masse (6) de scellement comporte des charges de petit 20 rayonnement alpha. 4. Module à puce suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le rayonnement alpha comporte moins de 100 particules alpha par heure par m2. 5. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse (6) de scellement est une résine époxyde souple à polymérisation cationique. 6. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, 10 15 caractérisé en ce que la masse (6) de scellement a un module d'élasticité inférieur à 1000 MPa. 7. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse (6) de scellement a une dureté Shore D inférieure à 90. 8. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la colle (3) pour puce comporte des substances conductrices. 9. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la colle (3) pour puce a un module d'élasticité inférieur à 5000 MPa. 10. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la colle (3) pour puce a une dureté Shore D inférieure à 100. 11. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la colle (3) pour puce est un époxyde souple à polymérisation 20 cationique. 12. Module à puce suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la colle (3) pour puce durcit thermiquement. 13. Module à puce suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les pigments sont des oxydes métalliques. 14. Module à puce suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les pigments sont des oxydes métalliques à base de spinelle. 15. Module à puce suivant la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la proportion de pigments représente au moins 2 % en poids de la formulation totale. 16. Module à puce suivant l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la proportion de pigments représente moins de 20 % en poids de la formulation totale. 17. Procédé de production d'un module à puce, comprenant les 35 stades dans lesquels - on fixe une puce (4) sur un support (2) au moyen d'une colle (3) pour puce en époxyde souple et à polymérisation cationique, - on relie la puce (4) à des surfaces (1) de contact par des fils (3) de liaison, - on produit un barrage (7) en une masse de scellement souple à polymérisation cationique autour de la puce (4) et des fils (5) de liaison, - on remplit le barrage (7) d'une masse (6) de scellement souple et à polymérisation cationique, caractérisé en ce que - on rend la masse (6) de scellement et le barrage (7) non transparents à du rayonnement dans le domaine de longueurs d'onde de 200 nm à 2500 nm par incorporation de pigments à l'état durci, - on durcit la masse (6) de scellement et le barrage (7) par une combinaison d'une exposition à du rayonnement électromagnétique et d'un 15 traitement thermique. 18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que pour la préparation de la masse (6) de scellement et du barrage (7), on leur ajoute des charges ayant une petite teneur en éléments 20 radioactifs. 19. Procédé suivant l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que l'on ajoute des substances conductrices à la colle (3) pour puce. 20. Procédé suivant l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que l'on accorde la colle (3) pour puce par un module d'élasticité plus petit que 5000 MPa au module d'élasticité de la masse (6) de scellement et du barrage (7) plus petit que 1000 MPa. 21. Procédé suivant l'une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que l'on adapte la colle (3) pour puce par une dureté Shore D plus petite que 100 à la masse (6) de scellement et au barrage (7) ayant une dureté Shore D plus petite que 90. 22. Procédé suivant l'une des revendications 17 à 21, caractérisé en ce que les pigments sont des oxydes métalliques. 30 35 10 15 20 23. Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que les pigments sont des oxydes métalliques à base de spinelle. 24. Procédé suivant la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que la proportion de pigments représente au moins 2 ''/o en poids de la formulation totale. 25. Procédé suivant l'une des revendications 22 à 24, caractérisé en ce que la proportion de pigments représente moins de 20 % de la formulation totale. 26. Masse de scellement, caractérisée en ce que - la masse (6) de scellement est rendue non transparente à du rayonnement dans le domaine des longueurs d'onde allant de 200 nm à 2500 nm par incorporation de pigments à l'état durci, - la masse (6) de scellement est durcie par une combinaison d'une exposition à un rayonnement électromagnétique et d'un traitement thermique. 29. Masse de scellement suivant la revendication 26, caractérisée en ce que le pigment qui n'est pas transparent à de la lumière est compatible au durcissement cationique par rayonnement et par la chaleur. 30. Masse de scellement suivant la revendication 26 ou 27, caractérisée en ce que les pigments sont des oxydes métalliques. 29. Masse de scellement suivant la revendication 28, caractérisée en ce que les pigments sont des oxydes métalliques à base de spinelle. 30. Masse de scellement suivant la revendication 28 ou 29, caractérisée en ce que la proportion de pigments représente au 30 moins 2 % en poids de la formulation totale. 31. Masse de scellement suivant l'une des revendications 28 à 30, caractérisée en ce que la proportion de pigments représente moins de 20 % de la formulation totale.