Brevet FR3123778A1 — publié le 20221209

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un circuit imprimé dans lequel un composant électronique (20) est fixé sur une face supérieure d’une feuille métallique (10) puis recouvert par d’une première couche de matériau diélectrique (30). Des ouvertures sont pratiquées dans la première couche de matériau diélectrique durci (30) et le tout est recouvert d’une couche conductrice (50) remplissant les ouvertures. La feuille métallique (10) et de la couche conductrice (50) afin de réaliser des motifs de conducteurs. L’invention se rapporte également à un module de carte à puce dans lequel un circuit intégré (20) est placé entre des première (10) et deuxième (50) couches métalliques à l’intérieur d’une couche de matériau diélectrique (30). Figure pour l’abrégé : Fig. 2h Procédé de fabrication d’un circuit imprimé intégrant un composant électronique et module de carte à puce obtenu par ledit procédé. La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un circuit imprimé intégrant un composant électronique, ainsi qu’un module de carte à puce obtenu par ledit procédé. Plus généralement, l’invention se rapporte à la fabrication de circuits imprimés intégrant des composants dans leur épaisseur. Arrière-Plan Technologique Dans le domaine des cartes à puce, le module d’une carte est constitué d’une grille de contacts sur laquelle est connectée un circuit intégré (également appelé « puce »), ledit module étant inséré dans la carte de sorte que le circuit intégré se trouve à l’intérieur de ladite carte avec les contacts affleurant sur la surface de la carte. La grille de contacts est réalisée selon une technique de fabrication de circuit imprimé flexible simple ou double face dont une face gravée correspond à la grille de contacts et l’autre face sert à recevoir et connecter la puce à la grille de contacts. La puce est connectée au circuit imprimé, selon une technique utilisant une connexion par fil d’or (plus connue sous le terme anglais « Wire-Bonding ») ou selon une technique de soudure directe de la puce retournée sur le circuit imprimé (plus connue sous le terme anglais « Flip-Chip »). Une fois la puce connectée, celle-ci est recouverte d’une résine afin de la protéger, selon une technique permettant de contrôler l’épaisseur de résine. Le module ainsi réalisé correspond à une pastille rectangulaire de circuit imprimé ayant une épaisseur comprise entre 150 et 200 micromètres disposant d’une protubérance de l’ordre de 300 à 400 micromètres au centre de la face opposée à la grille de contacts. Afin de placer le module dans une carte à puce, celle-ci doit comprendre une première cavité ayant la forme de la pastille rectangulaire et l’épaisseur du circuit imprimé et une deuxième cavité placée au centre de la première cavité pour recevoir la protubérance du module de sorte que la grille de contacts affleure à la surface de la carte. De telles première et deuxième cavités peuvent être réalisées par usinage ou par moulage. L’épaisseur d’une carte à puce étant de 800 micromètres cela crée une zone fragile au niveau du module qui peut en outre présenter une déformation perceptible après assemblage. En outre, la réalisation de la double cavité présente un coût non négligeable. Par ailleurs, l’épaisseur de la carte à puce nécessite un circuit imprimé ayant une épaisseur inférieure à 200 micromètres afin de permettre de recevoir le circuit intégré et sa couche de protection sur une épaisseur inférieure à 400 micromètres. La réalisation d’un circuit imprimé aussi fin nécessite de réduire toutes les épaisseurs des couches constituant le circuit imprimé, ce qui le rend très flexible et limite la taille de la puce pour éviter que celle-ci casse suite à une flexion non supportée par le silicium constituant le circuit intégré. L’invention propose un procédé de fabrication de circuit imprimé qui intègre un composant, tel que par exemple une puce de silicium, dans son épaisseur. Grâce à un tel procédé, il devient possible de réaliser un module de carte à puce d’épaisseur homogène, sans protubérance, dont l’épaisseur est inférieure à l’épaisseur d’un module de l’état de la technique. Le circuit imprimé étant plus épais que les circuits imprimés de l’état de la technique, celui-ci peut être moins flexible et permettre l’utilisation de puce de plus grande surface. En outre la puce étant placée et connectée durant la fabrication du circuit imprimée, les coûts de fabrication du module s’en trouvent diminués. Plus particulièrement l’invention propose un procédé de fabrication d’un circuit imprimé qui comporte les étapes de : - fourniture d’une première feuille métallique comprenant au moins une marque de repérage, - dépose et collage d’au moins un composant électronique sur une face supérieure de ladite feuille métallique à un emplacement localisé par rapport à la au moins une marque de repérage, - dépôt d’une première couche de matériau diélectrique sur la face supérieure de la feuille métallique et sur le composant électronique, - réalisation d’ouvertures dans la première couche de matériau diélectrique durci, - dépôt d’une première couche conductrice recouvrant la totalité de la surface de la première couche de matériau diélectrique, - dépôt d’une deuxième couche conductrice remplissant les ouvertures, - gravure de la première feuille métallique et de la première couche conductrice afin de réaliser des motifs de conducteurs. Selon un premier mode de réalisation, les étapes de dépôt des première et deuxième couches conductrices peuvent être réalisées simultanément et comprennent une étape de dépôt d’un matériau conducteur d’amorçage sur la première couche de matériau diélectrique et dans les ouvertures, suivie par une étape d’électro-dépôt de cuivre. Selon un deuxième mode de réalisation, l’étape de dépôt de la première couche conductrice peut se faire par le dépôt d’une deuxième feuille métallique préalablement à l’étape de laminage à chaud et l’étape de réalisation d’ouvertures réalise simultanément des ouvertures dans la première couche de matériau diélectrique et dans la deuxième feuille métallique. Préférentiellement, l’étape de réalisation d’ouvertures peut se faire par laser,. Selon les choix de l’homme du métier, le matériau diélectrique peut être choisi parmi l’un des matériaux suivants : polyester, résine époxide, polyimide. Dans un mode de réalisation préféré, la première couche de matériau diélectrique peut être un matériau thermodurcissable déposé en phase liquide ou pâteuse et dans lequel le procédé comporte une étape de laminage à chaud afin d’aplanir et de durcir la première couche de matériau diélectrique. Afin de contrôler au mieux l’épaisseur du circuit imprimé, l’étape de laminage à chaud peut être réalisée à l’aide d’une presse disposant d’un contrôle de la hauteur de pressage. Afin de graver le circuit imprimé par photolithographie, l’étape de gravure de la première feuille métallique et de la première couche conductrice peut comporter les étapes de : - dépôt de couches photosensibles sur la première couche conductrice et sur la surface inférieure de la première feuille métallique, - insolation des couches photosensibles avec un masque négatif des motifs définissant les parties à insoler, - retrait de la partie insolée des couches photosensibles, - attaque acide de la première couche conductrice et de la surface inférieure de la première feuille métallique sur les zones où les couches photosensibles insolées ont été retirées. Pour réaliser un ou plusieurs autres niveaux de métallisation à l’issue de l’étape de gravure de la première couche conductrice, ledit procédé peut comporter les étapes suivantes : - dépôt d’une deuxième couche de matériau diélectrique sur la première couche conductrice gravée, - laminage à chaud afin d’aplanir et de durcir la deuxième couche de matériau diélectrique, - réalisation d’ouvertures dans la deuxième couche de matériau diélectrique durci, - dépôt d’une troisième couche conductrice recouvrant la totalité de la surface la deuxième couche de matériau diélectrique, - dépôt d’une quatrième couche conductrice remplissant les ouvertures, - gravure de la troisième couche conductrice afin de réaliser des motifs de conducteurs. A l’image de la gravure des autres couches conductrices, l’étape de gravure de la troisième couche conductrice peut comporter les étapes de : - dépôt d’une couche photosensible sur la troisième couche conductrice, - insolation de la couche photosensible avec un masque définissant les parties à insoler, - retrait de la partie insolée de la couche photosensible, - attaque acide de la troisième couche conductrice sur les zones où la couche photosensible insolée a été retirée. Selon un autre aspect, l’invention propose un module de carte à puce comportant une première couche métallique et une deuxième couche métallique enserrant une couche de matériau diélectrique, la première couche métallique définissant une grille de contacts destinée à affleurer à la surface d’une carte à puce, la deuxième couche métallique étant gravée de motifs définissant des conducteurs métalliques pour relier des plots de contact d’un circuit intégré à la grille de contact à travers des ouvertures pratiquées dans la couche de matériau diélectrique, caractérisé en ce que le circuit intégré est placé entre les première et deuxième couches métalliques à l’intérieur de la couche de matériau diélectrique. Selon un mode de réalisation particulier, le module peut comporter une troisième couche métallique séparée de la deuxième couche métallique par une deuxième couche diélectrique, la deuxième couche métallique se trouvant entre les première et troisième couches métalliques. Brève Description des figures L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels : montre une bande de cuivre servant de base à la réalisation d’une bande module de carte à puce selon le procédé selon l’invention, , , , , , , et illustrent les étapes d’un premier mode de réalisation du procédé selon l’invention, et montrent une bande de modules de carte à puce réalisée par le procédé selon l’invention, , , , et illustrent les étapes d’un deuxième mode de réalisation du procédé selon l’invention, , , , et illustrent les étapes d’une variante de réalisation du procédé selon l’invention, Procédé de fabrication d’un circuit imprimé caractérisé en ce qu’il comporte les étapes de : - fourniture d’une première feuille métallique (10) comprenant au moins une marque de repérage (12), - dépose et collage d’au moins un composant électronique (20) sur une face supérieure de ladite feuille métallique (10) à un emplacement localisé par rapport à la au moins une marque de repérage (12), - dépôt d’une première couche de matériau diélectrique (30) sur la face supérieure de la feuille métallique (10) et sur le composant électronique, - réalisation d’ouvertures (40) dans la première couche de matériau diélectrique durci (30), - dépôt d’une première couche conductrice (50, 51) recouvrant la totalité de la surface de la première couche de matériau diélectrique, - dépôt d’une deuxième couche conductrice (50, 52) remplissant les ouvertures, - gravure de la première feuille métallique (10) et de la première couche conductrice (50, 51) afin de réaliser des motifs de conducteurs. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon la revendication 1, dans lequel les étapes de dépôt des première et deuxième couches conductrices (50) sont réalisées simultanément et comprennent une étape de dépôt de d’un matériau conducteur d’amorçage sur la première couche de matériau diélectrique et dans les ouvertures, suivie par une étape d’électro-dépôt de cuivre. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de dépôt de la première couche conductrice se fait par le dépôt d’une deuxième feuille métallique (51) préalablement à l’étape de laminage à chaud et l’étape de réalisation d’ouvertures réalise simultanément des ouvertures (40) dans la première couche de matériau diélectrique (30) et dans la deuxième feuille métallique (51). Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape de réalisation d’ouvertures se fait par laser. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau diélectrique (30) est choisi parmi l’un des matériaux suivants : polyester, résine époxide, polyimide. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première couche de matériau diélectrique (30) est un matériau thermodurcissable déposé en phase liquide ou pâteuse et dans lequel le procédé comporte une étape de laminage à chaud afin d’aplanir et de durcir la première couche de matériau diélectrique. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de laminage à chaud est réalisée à l’aide d’une presse disposant d’un contrôle de la hauteur de pressage. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le composant électronique (20) est un circuit intégré. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape de gravure de la première feuille métallique (10) et de la première couche conductrice (50) comporte les étapes de : - dépôt de couches photosensibles (60) sur la première couche conductrice (50, 51) et sur la surface inférieure de la première feuille métallique (10), - insolation des couches photosensibles (60) avec un masque négatif des motifs définissant les parties à insoler, - retrait de la partie insolée (70) des couches photosensibles (60), - attaque acide de la première couche conductrice (50, 51) et de la surface inférieure de la première feuille métallique (10) sur les zones où les couches photosensibles insolées ont été retirées. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, à l’issue de l’étape de gravure de la première couche conductrice, ledit procédé comporte les étapes suivantes : - dépôt d’une deuxième couche de matériau diélectrique (530) sur la première couche conductrice gravée (50, 51), - laminage à chaud afin d’aplanir et de durcir la deuxième couche de matériau diélectrique (530), - réalisation d’ouvertures (540) dans la deuxième couche de matériau diélectrique durci (530), - dépôt d’une troisième couche conductrice (550) recouvrant la totalité de la surface la deuxième couche de matériau diélectrique (530), - dépôt d’une quatrième couche conductrice (550) remplissant les ouvertures, - gravure de la troisième couche conductrice (550) afin de réaliser des motifs de conducteurs. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de gravure de la troisième couche conductrice (550) comporte les étapes de : - dépôt d’une couche photosensible (560) sur la troisième couche conductrice, - insolation de la couche photosensible (560) avec un masque définissant les parties à insoler, - retrait de la partie insolée de la couche photosensible (560), - attaque acide de la troisième couche conductrice (550) sur les zones où la couche photosensible insolée a été retirée. Module de carte à puce comportant une première couche métallique (10) et une deuxième couche métallique (50) enserrant une couche de matériau diélectrique (30), la première couche métallique (10) définissant une grille de contacts (92) destinée à affleurer à la surface d’une carte à puce, la deuxième couche métallique (50) étant gravée de motifs définissant des conducteurs métalliques (91) pour relier des plots de contact d’un circuit intégré à la grille de contacts (92) à travers des ouvertures pratiquées dans la couche de matériau diélectrique (30), caractérisé en ce qu’un circuit intégré (20) est placé entre les première (10) et deuxième (50) couches métalliques à l’intérieur de la couche de matériau diélectrique (30). Module de carte à puce selon la revendication précédente, lequel comporte une troisième couche métallique (550) séparée de la deuxième couche métallique (50) par une deuxième couche diélectrique (530), la deuxième couche métallique (50) se trouvant entre les première (10) et troisième (550) couches métalliques.