Brevet FR3086099A1 — publié le 20200320

PROCEDE DE FABRICATION D'UN MODULE A CARTE ET LE MODULE OBTENU L'invention concerne un procédé pour fabriquer un module pour un objet portatif, par exemple une carte à puce. La carte peut être une carte dual (avec une fonction sans contact et avec contact), une carte hybride pouvant être utilisées dans le domaine bancaire ou dans d'autres applications, ou une carte avec une fonction à contact. Il existe de nombreuses techniques de fabrication de cartes o possédant une fonction sans contact et une fonction avec contact. En général, les cartes à puce ou circuit intégré sont constituées d'un micro module incluant une puce et un circuit imprimé flexible avec une ou deux couches en cuivre gravé métallisé. Ces techniques de fabrication se révèlent souvent coûteuses. 15 L'un des objectifs de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication qui est d'un coût inférieur à celui habituellement utilisé dans l'art antérieur, tout en conservant les fonctionnalités avec contact ou sans contact. L'objet de l'invention repose sur une nouvelle structure pour le 20 module électronique destiné à être intégré dans l'objet portatif. L'invention concerne un procédé de fabrication d'un module électronique comportant en combinaison au moins les étapes suivantes : - Utiliser un substrat comprenant un ou plusieurs plots de connexion reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices, une ou 25 plusieurs extrémités des pistes étant connectées à un circuit intégré, - Disposer d'un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs, - Connecter le ou lesdits éléments électriquement conducteurs auxdits plots de connexion du substrat en utilisant un moyen électriquement conducteur. 2 Selon un mode de réalisation, on connecte le ou lesdits éléments électriquement conducteurs à un ou plusieurs plots de connexion avec un adhésif conducteur anisotropique ou un adhésif conducteur isotropique. On utilise, par exemple, un substrat comprenant en plus des 5 pistes électriquement conductrices reliées aux plots de connexion, une ou plusieurs spires formant une antenne, lesdites spires étant connectées au circuit intégré. Il est possible d'utiliser un substrat comprenant en plus des pistes électriquement conductrices reliées aux plots de connexion, une ou plusieurs plages conductrices, lesdites plages conductrices étant connectées au circuit intégré. La connexion du circuit intégré aux pistes électriquement conductrices du substrat est, par exemple, réalisée en utilisant des fils conducteurs, communément appelé « wire-bonding » par l'homme du métier. 15 La connexion du circuit intégré aux pistes électriquement conductrices du substrat peut aussi, par exemple, être réalisée en utilisant la technique de puce inversée ou « flip-chip ». Le circuit intégré peut être disposé entre le substrat et un élément électriquement conducteur. 20 Les pistes électriquement conductrices du substrat peuvent être en aluminium, en cuivre ou encore en matière électriquement conductrice imprimée. L'invention concerne aussi un module électronique obtenu par le procédé selon l'invention caractérisé en ce qu'il comporte au moins les 25 éléments suivants : - un substrat comprenant un ou plusieurs plots de connexion reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices, une ou plusieurs extrémités des pistes étant connectées à un circuit intégré, - un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs, 3 - le ou lesdits éléments électriquement conducteurs étant connectés auxdits plots de connexion du substrat par l'intermédiaire d'un moyen électriquement conducteur. Le module électronique comprend un substrat double face 5 comportant sur une première face lesdites pistes métalliques et sur une deuxième face une ou plusieurs plages conductrices. Le module électronique peut être inséré dans une cavité dudit objet portatif sans contact et/ou avec contact. L'objet portatif utilisé peut être un objet à double interface de communication incluant une antenne. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication dans lequel On utilise un module électronique selon l'invention, On enfouit dans l'objet portatif un ou plusieurs supports comprenant une antenne et/ou plusieurs surfaces métalliques adaptées à réaliser une connexion capacitive entre l'antenne et le module électronique, On assemble ledit module électronique au support en utilisant une couche adhésive. Selon un mode de réalisation, on dispose le module électronique dans une cavité d'un objet portatif comprenant un support enfoui sur lequel sont déposés une antenne et un moyen adapté à assurer une connexion par couplage inductif entre l'antenne dudit objet portatif et le module électronique. On insère par exemple le module électronique dans une carte à double interface de communication et l'on connecte l'antenne de la carte et deux des plots du substrat en utilisant un adhésif conducteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description, d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif et nullement limitatif, annexée des figures qui représentent : 4 - Figure 1A, une vue en coupe d'un module électronique selon l'invention, et figure 1 B, une vue de face montrant les plots de connexion de la grille et les plages de connexion pour la puce, - Figure 2, une vue en coupe d'une carte comprenant un module selon 5 la figure 1, - Figure 3, une vue en coupe d'une version où le montage de la puce est de type flip-chip, - Figure 4, une vue en coupe d'une variante d'un module électronique double face à connexion de type capacitif, intégré dans une carte avec 10 fonction sans contact, - Figure 5, une vue en coupe d'une variante d'un module électronique double face à connexion utilisant une technologie de connexion physique, pour connecter l'antenne de la carte assurant une fonction sans contact avec le module, et 15 - Figure 6, une vue en coupe d'un module double face avec couplage inductif avec une fonction sans contact d'une carte. La description qui suit est donnée pour la fabrication d'un module électronique comprenant une puce ou circuit intégré comprenant différentes variantes de réalisation. 20 La figure 1A illustre un module électronique 10 selon l'invention comprenant un substrat 1 sur lequel on dépose une ou plusieurs pistes conductrices 2. Une puce 3 est reliée via des plots de connexion 3p à une ou plusieurs pistes conductrices 2 par une technique de câblage de fils de connexion 4 plus connue sous l'expression anglo-saxonne « wire bond ». 25 L'ensemble puce 3 et fils de connexion 4 est par exemple protégé par une résine 5. Un élément électriquement conducteur 6 est connecté aux pistes conductrices du substrat à l'aide d'un moyen électriquement conducteur, tel qu'un matériau conducteur, par exemple un adhésif conducteur 7. La puce est, par exemple, localisée entre l'élément électriquement conducteur et le substrat. 5 La figure 1B illustre une face du support montrant les plots de connexion 9 pour la grille et les plages 2a de connexion pour le circuit intégré. L'élément électriquement conducteur 6 peut comporter ou non une 5 puce en fonction de l'utilisation du module électronique. L'élément conducteur peut comporter une ou plusieurs plages de contact, par exemple : 61, 62, 63, de type ISO. Le moyen électriquement conducteur est par exemple, un adhésif conducteur anisotropique privilégiant la conduction dans une direction 10 choisie. Selon un mode de réalisation, le substrat du module peut comporter une ou plusieurs spires 8 métalliques constituant une antenne, la ou les spires étant connectées à un ou plusieurs plots de la puce. Les pistes électriquement conductrices du substrat seront par 15 exemple réalisées en aluminium, en cuivre, ou en matière électriquement conductrice imprimée. Le module électronique ainsi obtenu est ensuite positionné dans une carte 20, figure 2, et maintenu dans une cavité 21 du corps de carte en utilisant une colle thermofusible 22 ou « hotmelt ». Tout moyen permettant la 20 connexion du module électronique avec les éléments de la carte peut être utilisé. Le hotmelt conducteur ou ACF (Anisotropic Conductive Film) est composé, par exemple, de petits éléments conducteurs présents dans l'adhésif et réalise une connexion en Z (direction perpendiculaire au plan du support) lorsqu'il est pressé ou laminé. C'est pourquoi il est possible de le 25 déposer entre la grille et les plages de connexion, sans risque que les contacts ISO ou les pistes soient court-circuitées. La figure 3 illustre une variante de réalisation dans laquelle, la connexion de la puce 3 avec les pistes conductrices du substrat est de type flip-chip ou puce retournée. 30 La figure 4 illustre le positionnement d'un module électronique double face selon l'invention inséré dans une cavité 21 d'une carte 20. La 6 fabrication d'un tel module électronique utilise un substrat double face 40. Sur une première face 40a du substrat on dépose une ou plusieurs pistes conductrices 2 et sur une deuxième face 40b opposée à la première face une ou plusieurs pistes conductrices 41. Cette figure illustre une connexion de la 5 puce avec une technique de flip-chip. Il est aussi possible de réaliser la connexion de la puce en utilisant une technique de câblage, ou « wirebond ». Le « Holmelt » sert d'isolant diélectrique entre les pistes conductrices 41 situées sur la face du module en contact avec le hotmelt et 10 des surfaces métalliques 42 du substrat 43 enfoui dans le corps de carte et ayant pour fonction de réaliser une connexion capacitive. Le hotmelt sert d'isolant diélectrique pour la formation de deux capacités. Le substrat de la carte est le support de l'antenne formée par les surfaces métalliques 42 et insérée dans le corps de carte. 15 La figure 5 schématise une variante de réalisation dans laquelle l'antenne 51 de la carte est connectée physiquement par deux zones 52 à la partie métallique du module selon des technologies connues de l'homme du métier, telle que la soudure, la colle conductrice, des polymères conducteurs ou toute autre méthode. 20 La figure 6 illustre une variante de réalisation, du module composé d'un substrat double face. Une face métallique 61 du substrat forme une antenne qui va permettre un couplage capacitif avec l'antenne 62 située sur le substrat 63 du corps de carte. Le module fabriqué par le procédé selon l'invention peut être 25 inséré dans une carte ayant une fonction sans contact, l'élément métallique connecté aux plots du substrat contenant la puce est alors inséré dans le corps de la carte sans contact. Une autre application consiste à utiliser le micromodule dans une carte à double interface de communication incluant une antenne. 30 Selon une autre application, le module est inséré dans une carte à double interface de communication incluant une antenne et dans laquelle 7 l'interface de communication entre l'antenne et deux des plots du substrat est réalisée par couplage capacitif. Le module selon l'invention peut aussi être inséré dans une carte pour une application dite de carte à double interface de communication 5 incluant une antenne et une connexion entre l'antenne et deux des plots du substrat réalisé à l'aide d'un adhésif conducteur. Les pistes métalliques présentes sur le substrat et reliées aux plots de connexion et à la puce sont par exemple localisées sur chacune des deux faces du substrat. 10 Le procédé selon l'invention permet de produire un module électronique destiné à une utilisation dans un objet portatif avec une fonction sans contact et/ou REVENDICATIONS1 - Procédé de fabrication d'un module électronique comportant en combinaison au moins les étapes suivantes : - utiliser un substrat (1) comprenant un ou plusieurs plots de connexion (9) reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices (2), une ou plusieurs extrémités (2a) des pistes étant connectées à un circuit intégré (3), - disposer d'un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs (6), - connecter le ou lesdits éléments électriquement conducteurs (6) auxdits plots (9) de connexion du substrat (1) en utilisant un moyen électriquement conducteur (7). 2 - Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce que le 15 moyen électriquement conducteur (7) est un adhésif conducteur anisotropique. 3 - Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen électriquement conducteur (7) est un adhésif conducteur isotropique. 20 4 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on utilise un substrat (1) comprenant en plus des pistes électriquement conductrices (2) reliées aux plots de connexion (9), une ou plusieurs spires (8) formant une antenne, lesdites spires étant connectées au circuit 25 intégré (3). 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on utilise un substrat (1) comprenant en plus des pistes électriquement conductrices (2) reliées aux plots de connexion (9), une ou plusieurs plages 30 conductrices (41), lesdites plages conductrices (41) étant connectées au circuit intégré (3). 9 6 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on connecte le circuit intégré (3) aux pistes électriquement conductrices (2) du substrat (1) en utilisant des fils conducteurs (4) ou « wire bond ». 5 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la connexion du circuit intégré aux pistes électriquement conductrices (2) du substrat (1) est réalisée en utilisant la technique de puce inversée ou flipchip. 10 8 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on dispose le circuit intégré entre le substrat (1) et un élément électriquement conducteur (6). 9 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les pistes électriquement conductrices (2) du substrat (1) sont en aluminium. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les pistes électriquement conductrices (2) du substrat (1) sont en cuivre. 11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les pistes électriquement conductrices (2) du substrat (1) sont en matière électriquement conductrice imprimée. 12 - Module électronique (10) obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : - un substrat (1) comprenant un ou plusieurs plots de connexion (9) reliés à une ou plusieurs pistes électriquement conductrices (2), une 10 ou plusieurs extrémités des dites pistes étant connectées à un circuit intégré (3), - un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs (6), - le ou lesdits éléments électriquement conducteurs (6) étant connectés 5 auxdits plots de connexion (9) du substrat (1) par l'intermédiaire d'un moyen (7) électriquement conducteur. 13 - Module selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'on utilise un module électronique (10) comprenant un substrat double face (40) 10 comportant sur une première face (40a) lesdites pistes électriquement conductrices (2) et sur une deuxième face (40b) une ou plusieurs plages conductrices (41). 14 - Procédé de fabrication d'un objet portatif caractérisé en ce que l'on 15 insère un module électronique (10) selon la revendication 12 dans une cavité (21) dudit objet portatif utilisant un moyen de communication de type sans contact et/ou avec contact. 15 - Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'on utilise un 20 objet portatif à double interface de communication incluant une antenne. 16 - Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'on enfouit dans l'objet portatif un ou plusieurs supports (43) comprenant une antenne et/ou plusieurs surfaces métalliques (42) adaptées à réaliser une connexion 25 capacitive entre l'antenne et le module électronique (10). 17 - Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'on dispose ledit module électronique (10) dans une cavité d'un objet portatif comprenant un support enfoui sur lequel sont déposés une antenne et un moyen adapté 30 à assurer une connexion par couplage inductif entre l'antenne dudit objet portatif et le module électronique (10). 11 18 - Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'on insère le module électronique (10) dans une carte à double interface de communication et l'on connecte l'antenne de la carte et deux des plots du 5 substrat en utilisant un moyen électriquement conducteur. 19 - Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce que le moyen électriquement conducteur est un adhésif électriquement conducteur. 10 20 - Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce que le moyen électriquement conducteur est un adhésif anisotropique. 15