Brevet FR3063414A1 — publié le 20180831

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 tels 5 circuits imprimés peuvent être, par exemple, flexibles et utilisés pour réaliser des modules électroniques pour carte à puce. [2] 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. [3] Comme représenté sur la figure 1, les cartes à puce sont généralement constituées d'un 10 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 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 15 moyens de transmission de données peuvent être « à contact », ou bien « dual » lorsqu'ils combinent les deux moyens précédents. Dans une carte à puce « à contact », un connecteur 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, 20 généralement dans le corps de carte, pour une connexion sans contact avec un dispositif lecteur de carte. Dans la suite, nous nous intéresserons essentiellement aux modules 2 pour cartes à puce à contact ou dual. [4] 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 25 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 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 30 de substrat diélectrique est généralement mince (son épaisseur est par exemple de l'ordre de 100 p.m) pour conserver une flexibilité compatible avec des procédés de fabrication des modules électroniques en continu. [5] Le procédé de fabrication de ce type de circuit électrique comprend alors par exemple : 3063414 2 - la fourniture d'une feuille de matériau électriquement conducteur, ayant donc une première 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 5 conducteur avec la couche de matériau adhésif, et - la lamination de la feuille de matériau électriquement conducteur sur la couche de matériau adhésif. [6] 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 10 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 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 15 laminé. [7] Pour certaines applications, et notamment pour les documents identitaires, il est important d'avoir un niveau de sécurité élevé. Par exemple, on cherche à introduire dans ces documents des marqueurs qui pourront être détectés à l'aide de lecteurs ou capteurs génériques (lampe UV par exemple) ou bien développés et mis au point spécifiquement pour l'application. Dans d'autres cas, on 20 cherche à ce que la détection du marqueur ne puisse être effectuée qu'en laboratoire. [8] L'invention a pour but de participer au moins partiellement à l'augmentation du niveau de sécurité des cartes à puce ou de tout autre objet ou document comportant un circuit imprimé flexible. [9] A cette fin, il est proposé un procédé dans lequel on ajoute un agent photochrome au matériau adhésif constitutif de la couche de matériau adhésif, afin d'obtenir un matériau adhésif photo-activable 25 sous irradiation dans l'ultra-violet, l'infra-rouge ou la lumière visible. [10] L'un des avantages procurés par le procédé selon l'invention provient du fait que l'agent photochrome est dans l'adhésif et qu'il est donc pratiquement impossible de falsifier un circuit électrique selon l'invention sans le détruire ou sans maîtriser complètement le procédé qui permet de le fabriquer, et notamment sans avoir la connaissance précise de la nature de l'agent photochrome et 30 de sa concentration. [11] Dans ce document, on appelle un agent, une substance ou un matériau photochrome, un agent, une substance ou un matériau dont la couleur change sous l'effet d'un champ électromagnétique. Il peut s'agir par exemple, d'un agent, d'une substance ou d'un matériau fluorescent ou phosphorescent. 3063414 3 [12] Dans ce document, on nomme [13] - « colorant » (« dye » en anglais), une matière soluble dans le milieu, c'est-à-dire ici le matériau adhésif, dans lequel il est introduit (on dit que un colorant est dissous dans le milieu) ; [14] - « pigment », une matière insoluble dans le milieu, c'est-à-dire ici le matériau adhésif, dans 5 lequel il est introduit (on dit que un pigment est dispersé dans le milieu). [15] La couche d'adhésif photo-activable 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. [16] Ce procédé n'ajoute pas réellement d'étape supplémentaire au procédé de l'art antérieur. En 10 effet, la couche de matériau adhésif est généralement nécessaire. [17] 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 photochrome étant ajouté au matériau adhésif constitutif de la couche de matériau adhésif, pour 15 former une couche de matériau adhésif photo-activable. [18] 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, 20 cette couleur étant produite par un agent photochrome présent dans une couche d'adhésif sous-jacente aux contacts et ajouté à un matériau adhésif pour former une couche de matériau adhésif photo-activable. [19] Le procédé, le circuit électrique ou la carte à puce selon l'invention comporte éventuellement l'une ou l'autre des caractéristiques mentionnées dans les revendications, considérées 25 individuellement ou en combinaison. [20] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : [21] - La figure 1 représente schématiquement en perspective une carte à puce destinée à recevoir un module comprenant un circuit électrique ; 30 [022] - Les figures 2a à 21 représentent schématiquement et successivement les différentes étapes d'un exemple de procédé de fabrication d'un circuit électrique ; et [023] - la figure 3 représente schématiquement, un exemple de carte avec un module obtenu par le procédé illustré par les figures 2a à 21. 3063414 4 [24] Un exemple de procédé de fabrication d'un circuit électrique selon l'invention est décrit ci-dessous. [25] 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 5 généralement réalisé sous forme d'un élément séparé qui est inséré dans une cavité 4 ménagée dans la carte 1. [26] 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 sa face avant 6 (face contact). Il est aussi représenté (en bas) vu par sa face arrière 7 ou face de liaison 10 (« 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. [27] 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. 15 [028] 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'une résine epoxy, éventuellement modifiée. A ce stade, le matériau adhésif 20 est par exemple naturellement de couleur jaune clair et transparente. [29] A l'étape suivante (Fig. 2b), un agent photochrome est adjoint au matériau adhésif 20 pré- 20 formulé. Selon la nature de l'agent photochrome, le matériau adhésif 20 est coloré ou non. L'agent photochrome peut être sous forme d'un colorant ou d'un pigment, au sens défini ci-dessus, mais peut ne pas colorer le matériau adhésif 20 sans activation photonique. Cet agent photochrome peut être organique ou inorganique. Il peut teinter le matériau adhésif 20 par exemple en rouge, magenta, bleu, vert, orange, gris, noir, etc. ou ne pas apporter de coloration lorsqu'il est éclairé par une lumière dont 25 le spectre est situé dans le visible. On obtient un matériau adhésif photo-activable 30. [30] Des exemples de colorants et pigments sont mentionnés dans le tableau ci-dessous : Nom du produit Fournisseur Chimie strontium aluminate XRL330 RevLum 1,1'-bipheny1-4,4'-bisbenzoxazole Lepuz FP-127 OB-1 4, 4-bis (2-tertbenzoxazoly1) Lanthanide luminescente Terre rare photo-luminescente Olnica Lepuz 3063414 [31] Les concentrations utilisées pour l'agent photochrome, lorsqu'il s'agit d'un colorant, varient entre 0,01 et 10 phr (« phr » signifiant «parts per hundred resin », c'est-à-dire entre 0,5 et 5 pourcents en masse d'agent photochrome, par rapport au(x) résine(s) solide(s) (donc sans les solvants) 5 présente(s) dans le matériau adhésif 20. [32] Si l'agent photochrome est de nature pigmentaire, il peut s'agir d'un pigment ou d'un mélange de plusieurs pigments, en poudre ou en pré-dispersion pigmentaire (également avec un ou plusieurs pigments). Par exemple, il peut s'agir d'une encre telle que celles utilisées pour la fabrication de billets de banque. [033] Les pigments en poudre sont à disperser dans un milieu. Leur concentration dans le milieu, c'est-à-dire le matériau adhésif 20, est par exemple comprise entre 0,01 et 10 phr. [34] Les pré-dispersions pigmentaires se présentent sous forme de produits contenant des résines et/ou des solvants, un ou plusieurs pigments, ainsi que d'éventuels agents dispersants, additifs, etc. La composition de ces pré-dispersions pigmentaires varie selon le produit lui-même et/ou son fabriquant. Les pré-dispersions pigmentaires sont faciles d'utilisation car il suffit de les mélanger au matériau adhésif 20. La concentration des pigments dans les pré-dispersions pigmentaires peuvent être très variées : par exemple de 0,01% à 20% en poids de pigment dans la pré-dispersion pigmentaire. [35] Une concentration de pré-dispersion pigmentaire dans le matériau adhésif de 20 phr peut donner de bons résultats, sans dégrader les propriétés du matériau adhésif. D'une manière plus 20 générale, on peut faire varier la concentration de pré-dispersion pigmentaire dans le matériau adhésif de 0,01 à 50 phr (voire plus). Pylam S-5 Benzo Pyranone Pylam LX-10522 Agent de blanchiment fluorescent hétérocyclique OB 2, 5'-Bis [2-(5-tertbuty 1-2 benzoxazoly) thiophene Lepuz LX-12008 Pylakrome Fluorescent Orange Perylene, Monoazo Pylam Pylam LX-8248 Pylakrome Oil Fluorescent Yellow Quinoline Glorious Chemicals Glorious Chemicals Glorious Chemicals Inorganic blue / organic blue Inorganic red / organic red Inorganic yellow / organic yellow Pas communiquée Pas communiquée Pas communiquée 3063414 6 [36] On fournit une couche de matériau diélectrique 40, pour former un substrat 50 (Fig. 2c). Ce matériau diélectrique 40 est par exemple du verre-époxy. Il peut être opaque ou transparent. L'utilisation d'un substrat opaque permet éventuellement de masquer la puce 100 et son câblage sous-jacents à la zone que l'on souhaite photo-activer. Ce matériau diélectrique 40 peut être de couleur 5 noire, grise, jaune ou blanc par exemple. Son épaisseur est par exemple voisine de 100p.m. [37] La couche de matériau diélectrique 40 est ensuite enduite (Fig. 2d) avec le matériau adhésif photo-activable 30 obtenu à l'étape correspondant à la figure 2b. La couche de matériau adhésif 30 a, par exemple, une épaisseur comprise entre 10 et 70p.m après séchage, et plus préférentiellement entre 10 et 50p.m après séchage, par exemple elle a une épaisseur de 18p.m, à 3p.m près. 10 [038] Après séchage, l'ensemble constitué de la couche de matériau diélectrique 40 et du matériau adhésif photo-activable 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. [39] Une feuille de matériau électriquement conducteur 60 est mise au contact de la couche de 15 matériau adhésif 30 (Fig. 2f). La feuille de matériau électriquement conducteur 60 recouvre des trous 42. L'ensemble constitué de la feuille de matériau électriquement conducteur 60, de la couche de matériau adhésif photo-activable 30 et de la couche de matériau diélectrique 40 est laminé. La couche de matériau adhésif photo-activable 30 est réticulée en étuve (Fig. 2g). [40] Des motifs en résine 72 sont réalisés par photolithographie sur la feuille de matériau 20 électriquement conducteur 60, par dépôt, insolation (Fig. 2h) et révélation d'une résine photosensible 70 (Fig. 2i). [41] Une étape de gravure de motifs par voie électrochimique permet de réaliser des motifs 62 dans la feuille de matériau électriquement conducteur 60 (Fig. 2j), correspondant à ceux définis par la résine 72 à l'étape précédente. Des espaces 64 entre les différents éléments des motifs 62 (contacts, logos, 25 etc.) sont gravés dans la feuille de matériau électriquement conducteur 60 et la couche de matériau adhésif photo-activable 30 est apparente entre ces espaces 64. [42] 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 électrodéposition sur au moins une partie des motifs 62 (Fig. 21). 30 [043] Au cours d'étapes non-illustrées, une puce 100 est fixée en face arrière de chaque module. Chaque puce 100 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 (voir figure 1). La puce et les fils conducteurs sont encapsulés et les modules sont individualisés et reportés, chacun individuellement dans une cavité 3063414 7 de carte. Le résultat est reproduit sur la figure 3. Le matériau adhésif photo-activable 30 est visible entre les contacts 15, donc il peut être éclairé avec une source électromagnétique et son changement de couleur et/ou d'intensité peut être détecté. [44] Le spectre du rayonnement électroluminescent utilisé pour éclairer l'adhésif photo-activable 5 20 est choisi en fonction de la nature de l'agent photochrome. Il peut s'agir de tout ou partie du spectre UV, visible et/ou infra-rouge. [45] Les changements de couleur sont par exemple les suivants : [46] Exemple n'1 : [47] - Avant activation : couleur du substrat diélectrique (noir, gris, blanc ou jaune par exemple) 10 s'ajoutant à la couleur de l'adhésif photo-activable (par exemple incolore) [48] - Après activation : vert, bleu, orange, jaune, rouge, magenta, etc. [49] Exemple n°2 : [50] - Avant activation : couleur du substrat diélectrique (noir, gris, blanc ou jaune par exemple) s'ajoutant à la couleur de l'adhésif photo-activable (par exemple vert, bleu, orange, jaune, rouge, 15 magenta, etc.) [51] - Après activation : vert, bleu, orange, jaune, rouge, magenta, etc., cette couleur étant différente et/ou émettant avec une intensité différente de celle obtenue sans activation. [52] De nombreuses variantes du procédé décrit ci-dessus peuvent être envisagées. Par exemple : [53] - 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 principales et 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 [54] - au lieu de graver la feuille de matériau conducteur 60 après l'avoir laminée sur la couche de 25 matériau diélectrique 40, les motifs 62 sont découpés dans une feuille de matériau conducteur 60, 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 photochrome est ajouté au matériau adhésif constitutif de la couche de matériau adhésif (20), afin d'obtenir un matériau adhésif photo-activable (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 photo-activable (30), 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 photo-activable (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 photochrome est ajouté au matériau adhésif sous forme de poudre ou de pré-dispersion pigmentaire. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'agent photochrome représente moins de 20 phr du matériau adhésif. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'agent photochrome appartient à au moins l'une des familles de composés chimiques de la liste constituée des pérylènes, des terres rares et de l'aluminate de strontium. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le circuit électrique (3) est destiné à connecter une puce électronique (100) à une couche conductrice et le procédé comprend 30 une étape de réalisation de contacts (15) dans la feuille de matériau électriquement conducteur (60). 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les contacts (15) sont gravés par gravure électrochimique dans la feuille de matériau électriquement conducteur (60). 3063414 9 8. 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), caractérisé par le fait qu'un agent photochrome est ajouté au matériau adhésif constitutif de 5 la couche de matériau adhésif (20), pour former une couche de matériau adhésif photo-activable (30). 9. Circuit électrique selon la revendication 8, comprenant en outre une couche de matériau diélectrique (40), la couche de matériau adhésif photo-activable (30) étant placée entre la couche de matériau 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 10 l'une à l'autre. 10. Circuit électrique selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l'agent photochrome représente moins de 20phr du matériau adhésif. 11. Circuit électrique selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel l'agent photochrome appartient à au moins l'une des familles de composés chimiques de la liste constituée des pérylènes, 15 des terres rares et de l'aluminate de strontium. 12. 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 l'une des revendications 8 à 11, 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 20 module (2) non-occupée par les contacts (15), lorsque la carte est placée sous une source de radiation électromagnétique apte à exciter l'agent photochrome présent dans une couche d'adhésif sous-jacente aux contacts (15) et ajouté à un matériau adhésif pour former une couche de matériau adhésif photoactivable (30).