Brevet FR3089055A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Procédé de fabrication d'un support flexible de circuit intégré, support flexible de circuit intégré, module comprenant un support flexible et un circuit intégré. Domaine technique 100011 L'invention concerne le domaine des modules comprenant un circuit intégré. Ces modules sont utilisés par exemple pour des applications dans le domaine des documents électroniques identitaires, tels que les passeports électroniques (« ePassport » en anglais), les cartes d'identité électroniques (« elD » en anglais), les permis de conduire, les cartes d'accès sécurisé, les cartes de santé, etc. 100021 De tels documents comprennent un module comprenant lui-même un circuit élec- tronique intégré (puce électronique) montée sur un support permettant de connecter ce circuit intégré à une antenne également insérée dans le document. Etat de la technique [0003] Un module de l'art, antérieur est décrit par exemple dans le document DE 20 2012 100 694 Ul. [0004] Comme représenté sur les figures 1 et 2, selon la technologie décrite dans ce document DE 20 2012 100 694 Ul pour réaliser un module, on produit un substrat 1 sous forme de bande comprenant une pluralité de supports 2 (Figure 1). Chaque support 2 est structuré sous Ruine de grille (aussi appelée « lead-frame » en anglais). Des évidements 3 permettent de délimiter au moins partiellement différentes zones au niveau de chaque support 2. Ces évidements 3 sont découpés sur la totalité de l'épaisseur du substrat 1. Ces évidements 3 permettent ainsi de délimiter, pour chaque support 2, une zone support 4, deux zones de connexion 5 et deux zones de report 6, intermédiaires entre la zone support 4 et chacune des zones de connexion 5 situées de part et d'autre d'une zone support 4. Comme représenté sur la figure 2, dans un module fini 10_ la zone support 4 est destinée à recevoir un circuit intégré 7. Le circuit intégré 7 y est fixé à l'aide d'une couche (non-représentée) d'adhésif. Les zones de connexions 5 sont destinées à établir unc connexion avec une antenne (non-représentée). Les zones de report 6 permettent de fixer et connecter une extrémité d'un fil de connexion 8 dans une région du support 2 en continuité électrique, via des portions conductrices 9 (voir figure I) restées entre les évidements 3, avec unc zone de connexion 5, alors que l'autre extrémité du fil électrique 8 est fixée et connectée à une borne conductrice du circuit intégré 7. [0005] Certains évidements 3 permettent d'isoler, dans le module fini et individualisé, les zones de report 6 et les zones de connexions 5 respectivement électriquement reliées à 2 chacun des deux pôles du circuit imprimé 7. D'autres évidements 3 permettent essentiellement de circonscrire le matériau d'encapsulation 11 qui vient protéger le circuit intégré 7 et ses fils de connexion 8. Résumé de l'invention [0006] 11 y a une recherche constante dans ce domaine afin, notamment, de rendre le module 10 le plus discret possible. [0007] A cette fin, il est prévu un procédé de fabrication d'un support flexible de circuit intégré, comprenant : [0008] - la fourniture d'une feuille de matériau électriquement conducteur ayant une première et une deuxième faces principales, [0009] - la réalisation d'au moins deux zones de connexion dans la feuille de matériau élec- triquement conducteur, [0010] - la fixation d'au moins un circuit intégré sur la première face principale de la feuille de matériau conducteur, [0011] - la connexion électrique du circuit intégré fixé sur la première face principale de la feuille de matériau conducteur, à au moins deux zones de connexion (éventuellement via des portions conductrices qui les relient à des zones de report), [0012] - la réalisation d'au moins une cavité sur la première face principale de la feuille de matériau conducteur, préalablement à la fixation d'au moins un circuit intégré sur cette première face, cette cavité étant configurée pour y loger au moins un circuit intégré. [0013] Grâce à la réalisation d'une cavité dans laquelle peut être logé au moins un circuit intégré, il est possible de réduire l'épaisseur globale du module. Cette réduction d'épaisseur contribue à rendre le module pratiquement invisible, même lorsqu'il est intégré entre des feuillets relativement minces. [0014] Cc procédé comporte en outre, l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison d'une ou plusieurs autres : [0015] - il comprend le positionnement et la fixation d'un circuit intégré, dans une cavité réalisée sur la première face principale de la feuille de matériau conducteur, préalablement à sa connexion à au moins deux zones de connexion ; alternativement, la connexion est concomitante de la fixation du circuit intégré (technologie dite « flip chip », soit « de la puce retournée » en français) ; la cavité est réalisée par gravure chimique ; alternativement, la cavité est réalisée par martelage ou par une combinaison d'opérations comprenant une gravure chimique et un martelage ; les zones de connexion sont délimitées par des évidements découpés dans 3 l'épaisseur de la feuille de matériau conducteur par estampage les zones de connexion sont définies à l'aide d'évidements découpés dans l'épaisseur de la feuille de matériau conducteur, préalablement à la réalisation de la cavité ; les zones de connexion sont définies à l'aide d'évidements découpés dans l'épaisseur de la feuille de matériau conducteur essentiellement simultanément avec la réalisation de la cavité, par gravure chimique, à l'aide d'un contrôle local des paramètres de gravure. [0016] L'invention concerne également un support flexible de circuit intégré flexible, comprenant : [0017] - une feuille de matériau électriquement conducteur ayant une première et une deuxième faces principales, avec au moins deux zones de connexion, éventuellement celles-ci sont en partie séparées d'une zone support par des évidements réalisées dans l'épaisseur de la feuille de matériau électriquement conducteur, [0018] - un circuit intégré attaché sur la première face principale de la feuille de matériau conducteur, et électriquement connecté à moins deux zones de connexion. [0019] Il comprend en outre une cavité ménagée sur la première face principale de la feuille de matériau conducteur, au niveau de laquelle la feuille de matériau conducteur a une épaisseur moindre que sur d'autres zones de la feuille de matériau conducteur, cette cavité étant configurée pour recevoir un circuit intégré. [0020] Ce support flexible comporte en outre éventuellement un matériau d'encapsulation recouvrant au moins un circuit intégré logé dans une cavité ménagée dans la feuille de matériau conducteur. [0021] L'invention concerne également un module comprenant un support tel que mentionné ci-dessus, ainsi qu'un circuit intégré logé dans une cavité et connecté électriquement aux zones de connexion. [0022] Ce module comprend éventuellement un matériau d'encapsulation recouvrant le circuit intégré, et la cavité a une profondeur adaptée pour que l'épaisseur totale maximale de la feuille de matériau conducteur, du circuit intégré et du matériau d'encapsulation soit comprise entre 150 et 350 micromètres et préférentiellement inférieure ou égale à 200 micromètres. Brève description des dessins [0023] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: [0024] [fig.1] représente schématiquement vu de dessus, un substrat sous forme de bande comprenant une pluralité de supports de l'art antérieur ; 100251 Ifie.21 représente schématiquement en coupe, un module comprenant l'un des supports flexibles de la figure 1, ainsi qu'un circuit intégré [0026] [fig.3] représente schématiquement vu de dessus, un exemple de support de circuit intégré obtenu à l'aide d'un procédé conforme à l'invention ; [0027] [fig.4] représente schématiquement différentes étapes d'un exemple de procédé selon l' invention ; [0028] [fig.5] représente schématiquement différentes étapes d'un autre exemple de procédé conforme à l'invention ; et [0029] [fig.6] représente schématiquement différentes étapes d'encore un autre exemple de procédé conforme à l'invention. Description détaillée [0030] Sur les différentes figures les éléments identiques ou similaires portent les mêmes ré- férences numériques. [0031] La structure générale d'un substrat 1 sous forme de bande comprenant une pluralité de supports 2 conformes à l'invention est similaire à celle de l'art antérieur représentée sur la figure 1. [0032] Comme représenté sur la figure 3, un support 2 conforme à l'invention est également structuré sous forme de grille ( « lead-framc »). Il comporte [0033] - des évidements 3 découpés sur la totalité de l'épaisseur du substrat 1, [0034] - une zone support 4, deux zones de connexion 5 et deux zones de report 6, [0035] - des portions conductrices 9 pour établir une continuité électrique entre les zones de connexion 5 et les zone de report 6. [0036] En outre, le support 2 conforme à l'invention comporte une cavité 12 destinée à recevoir un circuit intégré 7. [0037] La cavité peut être produite de différentes manières. Quatre exemples de procédés de réalisation d'un module 10 avec une cavité 12 sont décrits en relation respectivement avec les figures 4, 5, 6 et 7. [0038] Selon l'exemple de procédé illustré sur la figure 4, on fournit, à une étape a), une feuille de matériau électriquement conducteur 13. Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre en continu de bobine à bobine (« reel-to-reel » ou « roll-t-o-roll » en anglais). Ce matériau électriquement conducteur est par exemple constitué de cuivre ou d'un alliage de cuivre Cependant, il est possible d'utiliser d'autres métaux ou alliages de métaux (exemples : inox, alliage d'aluminium). La feuille de matériau électriquement conducteur 13 comporte une première 13a et une deuxième 13b faces principales, délimitant la feuille de matériau électriquement conducteur 13 selon son épaisseur. Cette épaisseur est par exemple comprise entre 70 et 100 micromètres. [0039] A une étape b), la feuille de matériau électriquement conducteur 13 est découpée pour former les évidements 3 (ouvertures traversantes) et ainsi structurer les supports 2 avec leur zone support 4, leurs zones de connexion 5, leurs zones de report 6 et leur portions conductrices 9. Cette opération de découpe est par exemple réalisée par estampage. [0040] A une étape c) un masque est réalisé sur chacune des deux faces 13a, 13h de la feuille de matériau électriquement conducteur 13. Par exemple, le masquage est réalisé à l'aide de films photosensibles (de 10 à 50 micromètres d'épaisseur), laminés à chaud, puis exposés à la lumière ultra-violette. Ces films subissent un traitement par photolithographie pour n'exposer qu'une partie de la zone support 4, sur la première face 13a de la feuille de matériau électriquement conducteur 13. Eventuellement, des zones de la deuxième face 13h sont également exposées afin de réaliser des structures d'accrochage 14, comme se sera expliqué plus loin. Lcs zones exposées des films photosensibles sont révélées par une étape de développement alcalin. Les parties de la feuille de matériau conducteur 13 non protégées par les films photosensibles sont alors gravées sur une certaine profondeur de la feuille de matériau électriquement conducteur 13, pour former la cavité 12 et éventuellement les structures d'accrochage 14. [0041] La cavité 12 est gravée par voie chimique sur une profondeur P de 25 à 75 % de l'épaisseur de la feuille de hase. Après gravure de la cavité 12 et des éventuelles structures d'accrochage 14, les films de masquage sont enlevés. [0042] A une étape d), un circuit intégré 7 est fixé sur la première face principale 13a de la feuille de matériau conducteur 13, dans la cavité 12, à l'aide d'un matériau non représenté (pâte ou adhésif), connu de l'homme du métier du domaine de la fixation des puces électroniques (technologie « die attach »). A l'issue de cette étape, l'épaisseur maximale de l'ensemble constitué par la feuille de matériau conducteur 13 et le circuit intégré 7 est comprise par exemple entre 70 et 150 pm. [0043] A une étape e), le circuit intégré 7 est connecté aux zones de connexion 5, via les zones de report 6 et les portions conductrices 9, à l'aide de fils conducteurs 8 (par exemple des fils d'un alliage comprenant essentiellement de l'or, de d'argent, ou du cuivre de 15 à 25 pm micromètres de diamètre). Un matériau d'encapsulation 11 (Une résine ou tout autre matériau diélectrique adapté pour réaliser un surmoulage, par exemple du PVC) est ensuite surmoulé sur la portion du support 2 comprenant le circuit intégré 7, les fils conducteurs 8 et les zones de report 6. Si des structures d'accrochage 14 ont été réalisées, le surmoulage est avantageusement réalisé de manière à ce que le matériau d'encapsulation 11 qui a pénétré dans des évidements 3, pénètre également dans les éventuelles structures d'accrochage respectivement associées aux évidement 3. [0044] Alternativement, l'étape e) est réalisée en laminant un film adhésif enlevable 6 (« removable adhesive » en anglais), sur la deuxième face principale 13h de la feuille de matériau électriquement conducteur 13, afin d'obturer les évidements 3 et leurs éventuelles structures d'accrochage 14 respectives. Puis, le circuit intégré 7 est connecté aux zones de connexion 5, via les zones de report 6 et les portions conductrices 9, à l'aide de fils conducteur 8 (par exemple des fils d'un alliage comprenant essentiellement de l'or, de d'argent, ou du cuivre de 15 à 25 !lm micromètres de diamètre. Puis un matériau d'encapsulation 11 est dispensé sur le circuit intégré 7 et les fils de connexion 8. Le contrôle de la surface sur laquelle le matériau d'encapsulation 11 s'étale peut être aidé par un positionnement et une forme adaptés des découpes 3. Eventuellement, le matériau d'encapsulation 11 est aplati avant qu'il ne soit complètement durci par polymérisation. [0045] A l'issue de cette étape, l'épaisseur maximale E de l'ensemble constitué par la feuille de matériau conducteur 13, du circuit intégré 7 et du matériau d'encapsulation 11 est comprise par exemple entre 150 et 350 micromètres. [0046] Selon une variante de ce procédé, la cavité 12 est réalisée par martelage avant, après, ou de manière concomitante à, la découpe par estampage des évidements 3. Il en est de même pour les éventuelles structures d'accrochage 14. Ceci permet de faire l'économie des opérations consistant à protéger la feuille de matériau conducteur 13 à l'aide de masques, ainsi que les opérations de photolithographie et de gravure (étape c) ci-dessus). [0047] Un deuxième exemple de procédé selon l'invention est illustré par la figure 5. La nature et les épaisseurs des matériaux mis en oeuvre pour ce deuxième exemple de procédé sont essentiellement les mêmes que pour le premier exemple. Seules les principales différences entre les premier et deuxième exemples de procédé sont décrites ci-dessous. Selon ce deuxième exemple de procédé, on fournit, à une étape a), une feuille de matériau électriquement conducteur 13. Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre en continu de bobine à bobine. [0048] A une étape b) un masque est réalisé sur chacune des deux faces 13a, 13b de la feuille de matériau électriquement conducteur 13. Ce film subit un traitement par photolithographie pour exposer une partie de la zone support 4, sur la première face 13a de la feuille de matériau électriquement conducteur 13, ainsi que des zones correspondant aux évidements 3 et aux éventuelles structures d'accrochage 14, sur la deuxième face 13b. Puis, les zones non protégées sont gravées. Autrement dit, selon ce deuxième exemple de procédé, on fait l'économie d'une étape de découpe de la feuille de matériau électriquement conducteur 13 pour former des ouvertures traversantes correspondant aux évidements 3. [0049] Les étapes suivantes c) et d) sont essentiellement les mêmes que celles décrites en relations avec la figure 4. 7 [0050] Un troisième exemple de procédé selon l'invention est illustré par la figure 6. La nature et les épaisseurs des matériaux mis en oeuvre pour cc troisième exemple de procédé sont essentiellement les mêmes que pour les premier et deuxième exemples. Seules les principales différences entre les premier, deuxième et troisième exemples de procédé sont décrites ci-dessous. Selon ce troisième exemple de procédé, on fournit, à une étape a), une feuille de matériau électriquement conducteur 13. Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre en continu de bobine à bobine. [0051] A une étape h) un masque est réalisé sur chacune des deux faces 13a, 13h de la feuille de matériau électriquement conducteur 13. Ce film subit un traitement par photolithographie, identique ou similaire à celui déjà décrit, pour n'exposer qu'une partie correspondant à la zone support 4, sur la première face 13a de la feuille de matériau électriquement conducteur 13. Eventuellement, des zones du film présent sur la deuxième face 13h sont également retirées afin de réaliser des structures d'accrochage 14. Une partie de la zone support 4 est alors gravée sur une certaine profondeur de la feuille de matériau électriquement conducteur 13, pour former la cavité 12. De même, les éventuelles structures d'accrochage 14 sont aussi gravées dans l'épaisseur de la feuille de matériau électriquement conducteur 13. [0052] A une étape c), a feuille de matériau électriquement conducteur 13 est découpée, par exemple par estampage, pour former les évidements 3 et ainsi structurer les supports 2 avec leur zone support 4, leurs zones de connexion 5, leurs zones de report 6 et leur portions conductrices 9. [0053] Les étapes suivantes d) et e) sont essentiellement les mêmes que celles décrites en relations avec la figure 4 ou la figure 5. [0054] Selon une variante de ce procédé, la cavité 12 est réalisée à l'étape b) par martelage avant, après, ou de manière concomitante à, la découpe par estampage des évidements 3. 8