Brevet FR3040516A1 — publié le 20170303

Procédé de fabrication d'un circuit électrique, circuit électrique obtenu par ce procédé et carte à puce comportant un tel circuit électrique. [1] L'invention concerne le domaine des circuits électriques, tels que des circuits imprimés. De 5 tels circuits imprimés peuvent être, par exemple, flexibles et utilisés pour réaliser des modules électroniques pour carte à puce. [2] L'invention est illustrée ci-dessous en prenant l'exemple des modules électroniques pour cartes à puce, mais elle est facilement transposable à d'autres applications des circuits imprimés flexibles ou rigides. 10 [003] Les cartes à puce sont bien connues du public, qui en a de multiples usages : cartes de crédit, cartes de transport, cartes d'identité, etc. [004] Comme représenté sur la figure 1, les cartes à puce sont généralement constituées d'un support rigide 1 en matière plastique de type PVC, PVC/ABS ou polycarbonate constituant l'essentiel de la carte, avec une cavité 4 dans laquelle est incorporé un module électronique 2 fabriqué 15 séparément. Ce module électronique 2 comporte un circuit imprimé 3 généralement flexible muni d'une puce électronique 100 (circuit intégré) et de moyens de transmission pour transmettre des données de la puce à un dispositif lecteur de carte (lecture) ou de ce dispositif à la carte (écriture). Ces moyens de transmission de données peuvent être « à contact », « sans contact » ou bien « dual » lorsqu'ils combinent les deux moyens précédents. Dans une carte à puce « à contact », un connecteur 20 5 comporte des plages de contact 15 électriquement connectées à la puce 100 et affleurant, en surface du support de carte 1, pour une connexion par contact électrique avec un dispositif lecteur de carte. Dans une carte à puce « dual», en plus du connecteur 5, au moins une antenne est prévue, généralement dans le corps de carte, pour une connexion sans contact avec un dispositif lecteur de carte. 25 [005] Dans l'art antérieur, les modules 2 de carte à puce sont généralement formés à partir d'un substrat diélectrique recouvert, sur au moins l'une de ses faces 6, 7, d'une feuille de matériau électriquement conducteur, constituée par exemple d'un métal tel que du cuivre, de l'acier ou de l'aluminium ou un alliage de l'un de ces métaux. Dans cette feuille de matériau électriquement conducteur sont réalisées des pistes conductrices formant, pour certaines au moins, les plages de 30 contacts électriques 15. Les substrats diélectriques largement utilisés dans l'art antérieur sont réalisés en matériaux composites (verre-époxy) ou en matériaux plastiques (PET, PEN, polyimide, etc.). Ce type de substrat diélectrique est généralement mince (son épaisseur est par exemple de l'ordre de 3040516 2 100 p.m) pour conserver une flexibilité compatible avec des procédés de fabrication des modules électroniques en continu. [006] Le procédé de fabrication de ce type de circuit électrique comprend alors par exemple : - la fourniture d'une feuille de matériau électriquement conducteur, ayant donc une première 5 et une deuxième face principales, - la fourniture d'une couche de matériau adhésif, - la mise en contact de l'une des faces principales de la couche de matériau électriquement conducteur avec la couche de matériau adhésif et - la lamination de la feuille de matériau électriquement conducteur sur la couche de matériau 10 adhésif. [7] Une couche de matériau diélectrique est généralement utilisée comme substrat, mais la couche de matériau adhésif peut, dans certaines conditions, être suffisante pour former elle-même un substrat diélectrique. Lorsqu'une couche de matériau diélectrique est utilisée, on procède à une étape d'enduction de l'une des faces principales de la couche de matériau diélectrique, avec le 15 matériau adhésif, pour former la couche de matériau adhésif sur la couche de matériau diélectrique. La feuille de matériau électriquement conducteur est alors mise en contact avec la couche de matériau adhésif préalablement déposée sur la couche de matériau diélectrique, et l'ensemble ainsi formé est ensuite laminé. [8] Pour certaines applications et notamment pour réaliser des cartes à puce, il peut être 20 intéressant d'obtenir une couleur visible dans des espaces découpés ou gravés dans la feuille de matériau électriquement conducteur. Cette couleur peut avoir purement une fonction esthétique, mais également masquer des éléments éventuellement disposés sous le module et qui seraient visibles en transparence entre les contacts ou autres motifs réalisés dans la feuille de matériau électriquement conducteur. 25 [009] A cette fin il a été proposé d'utiliser un substrat diélectrique teinté, mais les fournisseurs de substrats, pour lesquels les substrats teintés ne correspondent pas nécessairement à leurs produits standards, sont réticents à multiplier le nombre de leurs produits pour augmenter la palette des couleurs à offrir à leurs clients. [10] Un but de l'invention est de pallier cet inconvénient et de fournir un moyen simple d'obtenir 30 de nombreuses possibilités de couleurs visibles entre au moins certaines zones découpées ou gravées dans la feuille de matériau électriquement conducteur. [11] Ainsi, il est proposé, selon l'invention, d'ajouter un agent colorant au matériau adhésif constitutif de la couche de matériau adhésif, pour former une couche de matériau adhésif teinté. 3040516 3 [12] La couche d'adhésif teinté étant immédiatement sous-jacente à la feuille de matériau électriquement conducteur, sa couleur devient visible entre les zones découpées ou gravées dans celle-ci, par exemple entre des pistes conductrices, des contacts, des motifs formant des logos, etc. [13] Ce procédé n'ajoute pas réellement de modification du procédé de l'art antérieur. En effet, la 5 couche de matériau adhésif est généralement nécessaire. En particulier, ce procédé est beaucoup plus simple qu'un procédé au cours duquel la couleur serait ajoutée, dans des espaces gravés dans la couche électriquement conductrice, après lamination et gravure de cette dernière. [14] Le procédé selon l'invention comporte éventuellement l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou en combinaison : 10 [015] - il comprend la fourniture d'une couche de matériau diélectrique ayant deux faces principales et une étape d'enduction de l'une des faces principales de la couche de matériau diélectrique, avec le matériau adhésif teinté, sur la couche de matériau diélectrique, avant la mise en contact de l'une des faces principales de la couche de matériau électriquement conducteur avec la couche de matériau adhésif teinté déposée sur la couche de matériau diélectrique et la lamination de 15 la feuille de matériau électriquement conducteur avec la couche de matériau diélectrique ; [16] - l'agent colorant représente entre 0,5 et 5 phr du matériau adhésif ; [17] - l'agent colorant appartient à au moins l'une des familles de composés chimiques de la liste constituée des complexes de métaux, des Disazos, des Azos, des Anthraquinones, des Phthalocyanines et des Quinolines ; 20 [018] - il comprend une étape de réalisation de contacts dans la feuille de matériau électriquement conducteur ; ces contacts sont éventuellement gravés par gravure électro-chimique dans la feuille de matériau électriquement conducteur ; [19] - la couche d'adhésif a une épaisseur comprise entre 10 et 70um après séchage, et plus préférentiellement entre 10 et 50um après séchage, par exemple elle a une épaiseur de 18um, à 3um 25 près. [20] Selon un autre aspect, l'invention concerne un circuit électrique comprenant une feuille de matériau électriquement conducteur, avec deux faces principales, et une couche de matériau adhésif en contact avec l'une des faces principales de la couche de matériau électriquement conducteur, un agent colorant étant ajouté au matériau adhésif constitutif de la couche de matériau adhésif, pour 30 former une couche de matériau adhésif teinté. [21] Ce circuit électrique comporte éventuellement l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou en combinaison : 3040516 4 [022] - il comprend en outre une couche de matériau diélectrique, la couche de matériau adhésif étant placée entre la couche de matériau diélectrique et la feuille de matériau électriquement conducteur et la couche de matériau adhésif maintenant la couche de matériau diélectrique et la feuille de matériau électriquement conducteur adhérées l'une à l'autre ; [023] - l'agent colorant représente entre 0,5 et 5 phr du matériau adhésif ; [24] - l'agent colorant appartient à au moins l'une des familles de composés chimiques de la liste constituée des complexes de métaux, des Disazos, des Azos, des Anthraquinones, des Phthalocyanines et des Quinolines ; [25] Selon encore un autre aspect, l'invention concerne une carte à puce comportant un corps de carte et une cavité ménagée dans le corps de carte et dans laquelle est placé un module électronique comportant lui-même un circuit électrique, avec des contacts affleurant sur la surface du corps de carte, une couleur étant visible sur au moins une partie de la surface du module non-occupée par les contacts, cette couleur étant produite par un agent colorant présent dans une couche d'adhésif sous-jacente aux contacts et ajouté à un matériau adhésif pour former une couche de matériau adhésif teinté. [26] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : [27] - La figure 1 représente schématiquement en perspective une carte à puce destinée à recevoir un module comprenant un circuit électrique ; [028] - Les figures 2a à 21 représentent schématiquement et successivement les différentes étapes d'un exemple de procédé de fabrication d'un circuit électrique ; et [29] - la figure 3 représente schématiquement, un exemple de carte avec un module obtenu par le procédé illustré par les figures 2a à 21. [26] Un exemple de procédé de fabrication d'un circuit électrique selon l'invention est décrit ci-25 dessous. Il appartient au domaine de la carte à puce, mais comme cela a déjà été mentionné, des applications dans d'autres domaines (antennes RFID, LEDs, etc.) sont aisément transposables à partir de ce qui est décrit ici. [27] Comme représenté sur la figure 1, une carte à puce 1 comporte un module 2. Le module 2 comprend un circuit électrique flexible 3, muni d'un connecteur 5, et une puce 100. Le module 2 est 30 généralement réalisé sous forme d'un élément séparé qui est inséré dans une cavité 4 ménagée dans la carte 1. [28] Le circuit électrique flexible 3 comporte donc un connecteur 5 avec plusieurs plages de contact 15 auxquelles est connectée la puce 100. Le circuit flexible 3 est représenté (en haut) vu par 3040516 5 sa face avant 6 (face contact). Il est aussi représenté (en bas) vu par sa face arrière 7 ou face de liaison (« bonding » selon la terminologie anglo-saxonne). Le circuit électrique flexible 3 ainsi représenté correspond à un circuit électrique flexible simple face pour carte « à contact ». Mais il pourrait tout aussi bien s'agir d'un circuit électrique flexible double face, pour carte « dual » par exemple. 5 [029] Les figures 2a à 21 illustrent schématiquement différentes étapes d'un exemple de procédé selon l'invention pour la fabrication du circuit électrique flexible 3. [030] Ce procédé comprend la fourniture (Fig. 2a) d'un matériau adhésif ou colle 20, sous forme liquide. Le matériau adhésif 20 est par exemple constitué d'epoxy, éventuellement modifiée. A ce stade, le matériau adhésif 20 est naturellement de couleur jaune clair et transparente. 10 [031] A l'étape suivante (Fig. 2b), le matériau adhésif 20 pré-formulé est coloré par adjonction d'un agent colorant (« Dye » selon la terminologie anglo-saxonne). Cet agent colorant peut teinter le matériau adhésif 20 par exemple en rouge, magenta, bleu, vert, orange, gris, noir, etc. On obtient un matériau adhésif teinté 30. [32] Des exemples d'agents colorants sont mentionnés dans le tableau ci-dessous : 15 Agent colorant Famille chimique fournisseur Orasol® Red 365 Complexe métallique Basf® Pylam® Solvent Red 24 Conc disazo Pylam® Pylam® Magenta LX-7042 Anthraquinone Pylam® Pylam® Blue LX-9699 Phthalocyanine; Anthraquinone Pylam® Pylakrome Bright Green LX-10687 Anthraquinone, Quinoline Pylam® Pylakrome Orange LX-10113 azo Pylam® [33] Les concentrations utilisées pour l'agent colorant varient entre 0,5 et 5 phr (« phr » signifiant «parts per hundred resin », c'est-à-dire entre 0,5 et 5 pourcents en masse d'agent colorant, par rapport au(x) résine(s) solide(s) (donc sans les solvants) présente(s) dans le matériau adhésif 20. 20 [034] On fournit une couche de matériau diélectrique 40, pour former un substrat 50 (Fig. 2c). Ce matériau diélectrique 40 est par exemple du verre-epoxy. Ce matériau diélectrique 40 peut être de couleur grise, jaune ou blanc par exemple. Son épaisseur est par exemple voisine de 100u.m. [035] La couche de matériau diélectrique 40 est ensuite enduite (Fig. 2d) avec le matériau adhésif teinté 30 obtenu à l'étape correspondant à la figure 2b. Après séchage, l'ensemble constitué de la couche de matériau diélectrique 40 et du matériau adhésif teinté 30 est perforé de part en part (Fig. 2e), par exemple mécaniquement par poinçonnage, pour former des trous 42 correspondant à des puits de connexion et éventuellement des ouvertures pour recevoir un ou plusieurs composants électroniques. 3040516 6 [36] Une feuille de matériau électriquement conducteur 60 est mise au contact de la couche de matériau adhésif 30 (Fig. 2f). La feuille de matériau électriquement conducteur 60 recouvre les trous 42. L'ensemble constitué de la feuille de matériau électriquement conducteur 60, de la couche de matériau adhésif teinté 30 et de la couche de matériau diélectrique 40 est laminé. La couche de 5 matériau adhésif teinté 30 est réticulée en étuve (Fig. 2g). [37] Des motifs en résine 72 sont réalisés par photolithographie sur la feuille de matériau électriquement conducteur 60, par dépôt, insolation (Fig. 2h) et révélation d'une résine photosensible 70 (Fig. 2i). [38] Une étape de gravure de motifs par voie électrochimique permet de réaliser des motifs 62 10 dans la feuille de matériau électriquement conducteur 60 (Fig. 2j). Des espaces 64 entre les différents éléments des motifs 62 (contacts, logos, etc.) sont gravés dans la feuille de matériau électriquement conducteur 60 et la couche de matériau adhésif teinté 30 est apparente entre ces espaces 64. [39] La résine protégeant les motifs 62 pendant la gravure est retirée (Fig. 2k) et des couches de finition 80 (Nickel et Or par exemple), sont éventuellement déposées sur la face avant 6 par 15 électrodéposition sur au moins une partie des motifs 62 (Fig. 21). [40] Au cours d'étapes non-illustrées, une puce est fixée en face arrière de chaque module. Chaque puce est connectée, par exemple par des fils conducteurs, à travers des puits de connexion (comme les trous 42), au fond de ceux-ci, à des contacts 15. La puce et les fils conducteurs sont encapsulés et les modules sont individualisés et reportés, chacun individuellement dans une cavité de 20 carte. Le résultat est reproduit sur la figure 3. La couleur du matériau adhésif teinté 30 est visible entre les contacts 15. [41] De nombreuses variantes du procédé décrit ci-dessus peuvent être envisagées. Par exemple : [42] - le procédé est mis en oeuvre sur un circuit double face, au lieu du circuit simple face de la figure 21; le circuit comporte alors une feuille de matériau conducteur sur chacune des deux faces 25 opposées de la couche de matériau diélectrique ; dans ce cas, la feuille de matériau conducteur sur l'une des faces peut correspondre à celle d'un stratifié cuivré (« copper clad » selon la terminologie anglo-saxonne) avec un substrat diélectrique de verre-epoxy par exemple ; et/ou [43] - au lieu de graver la feuille de matériau conducteur 60 après l'avoir laminée sur la couche de matériau diélectrique 40, les motifs 62 sont découpés dans une feuille de matériau conducteur 60, 30 avant d'être reportés sur la couche de matériau diélectrique 40 (technologie des grilles conductrices, aussi appelée « leadframe » selon la terminologie anglo-saxonne). REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un circuit électrique (3), comprenant : - la fourniture d'une feuille de matériau électriquement conducteur (60), avec deux faces principales, - la fourniture d'une couche de matériau adhésif (20), - la mise en contact de l'une des faces principales de la couche de matériau électriquement conducteur (60) avec la couche de matériau adhésif (20) et - la lamination de la feuille de matériau électriquement conducteur (60) sur la couche de matériau adhésif (20), caractérisé par le fait qu'un agent colorant est ajouté au matériau adhésif constitutif de la couche de matériau adhésif (20), pour former une couche de matériau adhésif teinté (30). 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant la fourniture d'une couche de matériau diélectrique (40) ayant deux faces principales et une étape d'enduction de l'une des faces principales de la couche de matériau diélectrique (40), avec le matériau adhésif teinté (30), sur la couche de matériau diélectrique (40), avant la mise en contact de l'une des faces principales de la couche de matériau électriquement conducteur (60) avec la couche de matériau adhésif teinté (30) déposée sur la couche de matériau diélectrique (40) et la lamination de la feuille de matériau électriquement conducteur (60) avec la couche de matériau diélectrique (40). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'agent colorant représente entre 0,5 et 5 phr du matériau adhésif. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'agent colorant appartient à au moins l'une des familles de composés chimiques de la liste constituée des complexes 25 de métaux, des Disazos, des Azos, des Anthraquinones, des Phthalocyanines et des Quinolines. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape de réalisation de contacts (15) dans la feuille de matériau électriquement conducteur (60). 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les contacts (15) sont gravés par gravure électro-chimique dans la feuille de matériau électriquement conducteur (60). 30 7. Circuit électrique comprenant une feuille de matériau électriquement conducteur (60), avec deux faces principales, et une couche de matériau adhésif (20) en contact avec l'une des faces principales de la couche de matériau électriquement conducteur (60), 3040516 8 caractérisé par le fait qu'un agent colorant est ajouté au matériau adhésif constitutif de la couche de matériau adhésif (20), pour former une couche de matériau adhésif teinté (30). 8. Circuit électrique selon la revendication 7, comprenant en outre une couche de matériau diélectrique (40), la couche de matériau adhésif teinté (30) étant placée entre la couche de matériau 5 diélectrique (40) et la feuille de matériau électriquement conducteur (60) et maintenant la couche de matériau diélectrique (40) et la feuille de matériau électriquement conducteur (60) adhérées l'une à l'autre. 9. Circuit électrique selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'agent colorant représente entre 0,5 et 5 phr du matériau adhésif. 10 10. Circuit électrique selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel l'agent colorant appartient à au moins l'une des familles de composés chimiques de la liste constituée des complexes de métaux, des Disazos, des Azos, des Anthraquinones, des Phthalocyanines et des Quinolines. 11. Carte à puce comportant un corps de carte (1) et une cavité (4) ménagée dans le corps de carte et dans laquelle est placé un module électronique (2) comportant un circuit électrique (3) selon 15 l'une des revendications 7 à 10, le module électronique (2) comportant des contacts (15) affleurant sur la surface du corps de carte (1) et une couleur étant visible sur au moins une partie de la surface du module (2) non-occupée par les contacts (15), cette couleur étant produite par un agent colorant présent dans une couche d'adhésif sous-jacente aux contacts (15) et ajouté à un matériau adhésif pour former une couche de matériau adhésif teinté (30). 20