ES2281802T3 - Metodo para montar un componente electronico sobre un sustrato. - Google Patents
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Abstract
Método de montaje de por lo menos un componente electrónico (1) que incluye áreas conductoras (3) sensiblemente planas conectadas a pistas conductoras dispuestas sobre la superficie de un soporte aislante generalmente plano denominado sustrato (5), que comprende los siguientes pasos: - colocar el sustrato (5) sobre una superficie de trabajo, la cara que incluye las pistas conductoras (6, 6¿) estando orientadas hacia arriba, - colocar el componente electrónico (1) en un alojamiento (7) del sustrato (5) situado en una zona que incluye las pistas conductoras (6, 6¿), las áreas conductoras (3) del componente (1) entrando en contacto con las pistas correspondientes del sustrato (5). - aplicar una capa de material aislante (8) que se extiende al mismo tiempo sobre el componente (1) y por lo menos una zona del sustrato (5) que rodea al componente (1), dicho método está caracterizado porque el contacto entre las áreas conductoras (3) del componente electrónico (1) y las pistas conductoras (6, 6¿) del sustrato (5) realiza una conexión eléctrica asegurada por la presión de aplicación de la capa aislante (8) sobre el componente electrónico (1).
Description
Método para montar un componente electrónico
sobre un sustrato.
Esta invención se refiere a un procedimiento de
montaje de un componente electrónico sobre un soporte aislante
llamado sustrato que incluye una pluralidad de pistas conductoras.
Este procedimiento se puede aplicar durante la fabricación de
transpondedores en forma de tarjeta o etiqueta electrónica cuyo
espesor es generalmente bajo.
Por etiqueta electrónica se entiende un montaje
que comprende por lo menos un soporte aislante, una antena y un
componente electrónico, usualmente un chip. La tarjeta o etiqueta
electrónica hecha mediante el uso del procedimiento según la
invención se encuentra en numerosas aplicaciones como medio de
identificación, control o pago.
El objeto de esta invención se enfoca
particularmente en el montaje de por lo menos un componente
electrónico sobre el sustrato de una tarjeta o etiqueta delgada. Un
componente electrónico es un elemento tal como un chip, un
capacitor, una resistencia, un diodo, un fusible, una batería, una
pantalla, o también un montaje que comprende un chip revestido
provisto de áreas de contacto.
Los expertos en la técnica conocen tarjetas o
etiquetas donde los componentes se montan sobre un sustrato, sobre
el cual se graban pistas y áreas de conexión de material conductor
(usualmente de cobre). Los componentes son generalmente unidos,
después sus contactos son soldados sobre las pistas o sobre las
áreas de conexión conductoras del sustrato. El contacto eléctrico
entre las áreas de conexión del componente y las del sustrato se
logra por medios tales como: unión con un pegamento conductor,
soldadura por medio de ultrasonido, soldadura por medio de una
aleación a base de estaño aplicada en
caliente.
caliente.
También se conocen tarjetas que se proveen de
componentes cuyos contactos se proveen de ganchos o puntas
(salientes) que se incrustan al prensar dentro de las áreas de
conexión del sustrato. El documento WO0055808 describe la
producción de una conexión entre un chip y las áreas de contacto de
una antena mediante laminación en caliente. Los contactos del chip
incluyen salientes que son incrustados en el material conductor del
área de conexión de la antena lo que produce una deformación en
estas
áreas.
áreas.
Las conexiones de componentes sobre conductores
de sustrato también se pueden obtener por medio de cables
conductores soldados por una parte sobre un conductor del sustrato
y por la otra sobre el área conductora del componente.
Con el fin de proteger los componentes y los
circuitos cableados de esta manera, una resina epóxica puede ser
vertida sobre toda o parte de la superficie de sustrato para
revestir el montaje de componentes del circuito. Según otra
modalidad, una lámina aislante se lamina sobre todo o parte del
sustrato que contiene el componente o componentes y las pistas
conductoras vecinas.
El documento EP0786357, que retorna el preámbulo
de la reivindicación 1, describe una tarjeta sin contacto que
comprende un chip montado sobre un sustrato y conectado a una
bobina de antena colocada en el borde del sustrato. El chip se
coloca en una zona de sustrato ubicada fuera del bucle formado por
la bobina de antena cerca de uno de los bordes de la tarjeta. Esta
posición descentrada del chip lo protege contra tensiones causadas
al doblar la tarjeta. La conexión de la bobina de antena al chip se
lleva a cabo prensando en caliente los salientes de los contactos
del chip sobre las pistas extremas de la bobina. Según una
variante, esta conexión se logra soldando cables ("unión de
cables") entre los contactos del chip y las pistas que derivan
de la bobina.
El documento US2002/011095 describe un método de
fabricación de un módulo electrónico que comprende un sustrato y
por lo menos un chip. Este último es o pegado sobre una de las caras
del sustrato, o prensado en caliente dentro del espesor del
sustrato de manera que aflore su superficie. Además, el sustrato
incluye áreas conductoras a las cuales el chip está conectado por
medio de pistas conductoras hechas por serigrafía, según una
variante preferida. Los contactos del chip incluyen salientes sobre
los cuales las pistas, así aplicadas, desembocan recubriéndolos. Un
paso final consiste en aplicar una película delgada o una laca de
protección sobre el chip y sobre las pistas conductoras ubicadas
cerca del chip.
Los transpondedores cuyos componentes son
ensamblados según los procedimientos conocidos descritos
anteriormente presentan una desventaja en cuanto a la calidad y
fiabilidad de la conexión del componente al conductor. De hecho,
esta conexión puede ser interrumpida total o intermitentemente
debido a tensiones mecánicas aplicadas al transpondedor durante su
uso. De manera más particular, los transpondedores delgados tales
como tarjetas o etiquetas electrónicas son fácilmente deformables
al flexionarlas o torcerlas. Estas tensiones pueden aparecer
durante la aplicación normal del transpondedor tal como, por
ejemplo, sobre una etiqueta que se aplica sobre la superficie de un
objeto que presente proyecciones.
A pesar de la protección de los componentes por
sobremoldeo o laminado de una película aislante, las conexiones de
los componentes están sometidos a fuerzas internas de tracción y
compresión, lo que causa su ruptura cuando el transpondedor se
deforma. Este fenómeno se acentúa más durante deformaciones
repetidas que provocan la pérdida de la resistencia mecánica de la
conexión que finalmente se romperá después de una cuantas flexiones
o torsiones sufridas por el transpondedor.
La finalidad de esta invención es evitar los
inconvenientes descritos anteriormente, es decir, incrementar la
fiabilidad y calidad de la conexión eléctrica entre el componente o
componentes electrónicos y las pistas conductoras del sustrato
mientras se reducen los costos de fabricación del
transpondedor.
La finalidad de la invención también es ofrecer
un procedimiento de fabricación para este tipo de transpondedor en
forma de tarjeta o etiqueta que es capaz de resistir flexiones o
torsiones sin interrumpir las conexiones de los componentes.
Estas finalidades se logran mediante un
procedimiento de montaje de por lo menos un componente electrónico
que incluye áreas conductoras sensiblemente planas que están
conectadas a pistas conductoras colocadas sobre la superficie de un
soporte aislante generalmente plano, llamado sustrato, que
comprende los siguientes pasos:
- -
- colocar el sustrato sobre una superficie de trabajo, la cara que incluye las pistas conductoras estando orientadas hacia arriba,
- -
- colocar el componente electrónico en un alojamiento del sustrato situado en una zona que incluye las pistas conductoras, las áreas conductoras del componente electrónico entrando en contacto con las pistas correspondientes del sustrato.
- -
- aplicar una capa de material aislante que se extiende al mismo tiempo sobre el componente y por lo menos sobre una zona de sustrato que rodea al componente, el contacto entre las áreas conductoras del componente electrónico y las pistas conductoras del sustrato realiza una conexión eléctrica asegurada por la presión de aplicación de la capa aislante sobre el componente electrónico.
El componente electrónico también llamado módulo
electrónico está formado generalmente por un chip cuyos contactos
sobre una de sus caras están asentados sobre una película
conductora, llamada "marco de conexión", que constituye áreas
de contacto que prolongan los contactos de pequeñas dimensiones del
chip. En un ejemplo de realización, la cara opuesta del chip es
sobremoldeada por un material aislante que generalmente es resina
epóxica. El "marco de conexión" permite facilitar la conexión
del módulo electrónico sobre las pistas conductoras de un circuito
impreso. La mayoría de los componentes semiconductores montados
sobre la superficie de los circuitos impresos incluyen esos
"marcos de conexión".
Las pistas conductoras del sustrato se definen
de una manera extensiva. Se pueden hacer de placas o áreas
conductoras conectadas a segmentos conductores de un circuito
grabado químicamente o depositado por serigrafía sobre el sustrato.
Por ejemplo, este tipo de circuito puede constituir la antena de
una tarjeta sin contacto que sirve para suministrar energía a la
tarjeta e intercambiar datos numéricos por medio de un
terminal.
Es importante observar que el método según la
invención no requiere ninguna soldadura, ni ningún tipo de anclaje
de los contactos del componente sobre los conductores del circuito.
Por lo tanto, es suficiente que las superficies de contacto del
componente y del sustrato sean prensadas una contra la otra al
presentar superficies sensiblemente planas. El componente es
retenido sobre el sustrato por el material aislante que lo recubre
al extenderse sobre la periferia del componente.
El alojamiento en el sustrato se usa para
mantener temporalmente el componente entre su fase de colocación y
la deposición de la capa aislante. Este alojamiento puede hacerse
por medio de diferentes formas tales como una cavidad en el
sustrato obtenida por fresado o recorte de una ventana por
estampado, o simplemente a través de la deformación del sustrato al
calentar el componente durante su colocación sobre el sustrato.
La ventaja de montar el componente según este
método radica en el hecho de que el contacto entre el componente y
los conductores del circuito se mantiene cuando el transpondedor es
doblado o torcido. De hecho, las fuerzas internas que aparecen en
la conexión tenderán a hacer que los contactos se deslicen unos
sobre otros sin producir ninguna ruptura como en el caso de una
conexión soldada o anclada. Las tensiones repetidas ejercidas sobre
el transpondedor causan un efecto de "autolimpieza" de los
conductores al frotar sus superficies en contacto. Por lo tanto, el
rendimiento de la conexión así como su fiabilidad y su
conductividad eléctrica mejoran en gran medida.
La invención se entenderá mejor gracias a la
siguiente descripción detallada que hace referencia a las figuras
adjuntas dadas como ejemplo no limitador, en las cuales:
- La figura 1 representa un componente en forma
de un módulo electrónico provisto de áreas de contacto.
- La figura 2 representa una vista desde abajo
de un transpondedor de poco espesor que comprende un sustrato y un
componente provisto de áreas de contacto protegido por una capa
aislante.
- La figura 3 muestra una sección ampliada del
transpondedor de la figura 2 según el eje A-A.
- La figura 4 muestra una sección de un montaje
de un transpondedor que comprende dos sustratos y un componente
provisto de áreas de contacto.
- La figura 5 muestra una sección de un montaje
de un transpondedor que comprende dos sustratos y un componente
hecho de un chip introducido en uno de los sustratos.
El componente (1) de la figura 1 que forma un
módulo electrónico incluye un chip (2) protegido por un sobremoldeo
(4) de material aislante tal como una resina epóxica. Los contactos
del chip están conectados a áreas de contacto (3) formadas en una
lámina conductora de cobre estañado por ejemplo, constituyendo el
"marco de conexión".
La figura 2 y la sección según el eje
A-A ilustrado en la figura 3 muestran un ejemplo de
transpondedor que incluye un sustrato (5) de poco espesor que se
puede deformar sobre el cual se coloca el componente (1) de la
figura 1. La superficie superior del sustrato incluye pistas o
áreas conductoras (6) grabadas, pegadas o impresas, por ejemplo,
por serigrafía. La parte sobremoldeada (4) del componente (1) es
introducida en un alojamiento (7) hecho por una cavidad mecanizada
o una ventana recortada en el sustrato con el fin de reducir al
mínimo el espesor final del transpondedor. Las pistas conductoras
(6) del sustrato están en contacto con las áreas conductoras (3)
del componente sólo por presión sin usar soldadura o pegamento
conductor. Las superficies sensiblemente planas que están en
contacto de esta manera no incluyen ningún relieve particular que
sirva como punto de anclaje. El mantenimiento del componente sobre
el sustrato y de la presión sobre sus contactos son asegurados por
una capa aislante (8) repartida al mismo tiempo sobre la superficie
visible del componente y sobre una zona de sustrato cercana al
componente. Según una variante, esta capa aislante puede estar
repartida sobre toda la superficie superior del sustrato.
Un transpondedor obtenido de esta manera se
puede deformar sin interrumpir las conexiones del componente sobre
los conductores del sustrato. Las áreas de contacto del "marco de
conexión" tenderán a frotarse sobre las pistas del sustrato bajo
la acción de las fuerzas internas producidas por la deformación del
transpondedor.
La figura 4 muestra una variante del montaje de
transpondedor según el método de la invención, donde la parte
sobremoldeada (4) del componente (1) está introducida en una
cavidad o está ubicada en una ventana de un primer sustrato
aislante (5). Las áreas conductoras (3) del componente están por lo
tanto dispuestas sobre la superficie inferior del sustrato (5). Un
segundo sustrato (9) que incluye, sobre su superficie superior, una
pluralidad de pistas conductoras tales como, por ejemplo, una
antena (6') y pistas de contacto (6) situadas de frente a las del
componente, se aplica sobre el primer sustrato (5). El montaje de
los dos sustratos (5, 9) se lleva a cabo por pegado o laminado en
caliente o en frío según las flechas L. El contacto eléctrico del
componente con las pistas (6) del segundo sustrato se logra por la
presión de la laminación o del pegado. El espesor final del
transpondedor está limitado al de los dos sustratos superpuestos
(5, 9).
Según otra variante, el componente (1) no
incluye un sobremoldeo, el chip (2) está por lo tanto directamente
protegido por el primer sustrato (5). El chip es o introducido en
una cavidad (7) que es previamente mecanizada en el sustrato, o
prensado en caliente en el material del sustrato de tal manera que
las áreas de contacto (3) del componente (1) se apliquen contra la
superficie interna del sustrato (5).
La inserción directa del componente en el
material de sustrato sin una cavidad previamente mecanizada se
lleva a cabo calentando el chip durante su colocación, lo que
conduce al reblandecimiento local y una deformación del sustrato.
El chip es entonces prensado en el sustrato por medio de una
herramienta adaptada a la profundidad deseada. El alojamiento
constituido de esta manera está adaptado al contorno del chip y
mantiene la posición del chip o del montaje del componente durante
la laminación del segundo sustrato.
El segundo sustrato (9) es ensamblado de la
misma manera que en la variante previa. El espesor del primer
sustrato (5) puede ser reducido de esta manera a un valor cercano
al del chip.
La figura 5 representa una variante del montaje
de un transpondedor donde el componente está constituido únicamente
por el chip (2), desprovisto de "marco de conexión". En este
caso, como en el anterior, el chip (2) es ya sea alojado en una
cavidad previamente mecanizada o prensado en el material del primer
sustrato (5) de tal manera que sus superficies de contacto (3')
afloren de la superficie del sustrato (5). El segundo sustrato (9)
está provisto de pistas conductoras (6) que están de frente a las
del chip destinado a su conexión por la presión del pegado o del
laminado del montaje de los dos sustratos (5, 9). Las superficies
de contacto (3') del chip (2) son evidentemente planas, lo que
permite su fricción sobre las pistas conductoras correspondientes
del segundo sustrato en el caso de deformación del
transpondedor.
La capa aislante depositada sobre el componente
y sobre toda o parte de la superficie del sustrato así como el
segundo sustrato laminado sobre el primer sustrato pueden incluir
una decoración o una marca sobre la superficie externa que
caracterice al transpondedor final. El primer sustrato puede incluir
también una decoración en la cara opuesta a aquella que soporta las
pistas conductoras.
El método según la invención también se aplica
al montaje de tarjetas llamadas "duales", es decir, que
comprenden, por una parte, un conjunto de contactos planos que
afloran sobre una de las caras externas de la tarjeta y, por otra
parte, una antena interna en forma de conjunto de pistas
conductoras. Este conjunto de contacto es situado sobre una de las
caras de un módulo y cada contacto es conectado a un área
conductora sobre la cara opuesta del módulo. Este último es
introducido en un alojamiento provisto de una ventana recortada en
un primer sustrato cuyo espesor es sensiblemente igual al del
módulo. El conjunto de contactos aflora sobre la superficie del
sustrato que constituye la cara externa de la tarjeta y las áreas
conductoras de la cara opuesta se apoyan sobre las pistas
conductoras de un segundo sustrato ensamblado sobre el primer
sustrato.
Se puede montar un chip o un módulo electrónico
complementario como se describió anteriormente, completando este
montaje, sobre cualquiera de los sustratos. Las áreas conductoras de
este módulo son conectadas por presión sobre las pistas conductoras
correspondientes de la superficie de uno de los sustratos.
También es posible ensamblar y después laminar
más de dos sustratos superpuestos que comprendan pistas conductoras
y módulos electrónicos cuyas áreas conductoras se conecten por la
presión de laminación a las pistas conductoras correspondientes
dispuestas sobre las caras de cualquiera de los sustratos.
Claims (14)
1. Método de montaje de por lo menos un
componente electrónico (1) que incluye áreas conductoras (3)
sensiblemente planas conectadas a pistas conductoras dispuestas
sobre la superficie de un soporte aislante generalmente plano
denominado sustrato (5), que comprende los siguientes pasos:
- -
- colocar el sustrato (5) sobre una superficie de trabajo, la cara que incluye las pistas conductoras (6, 6') estando orientadas hacia arriba,
- -
- colocar el componente electrónico (1) en un alojamiento (7) del sustrato (5) situado en una zona que incluye las pistas conductoras (6, 6'), las áreas conductoras (3) del componente (1) entrando en contacto con las pistas correspondientes del sustrato (5).
- -
- aplicar una capa de material aislante (8) que se extiende al mismo tiempo sobre el componente (1) y por lo menos una zona del sustrato (5) que rodea al componente (1),
dicho método está
caracterizado porque el contacto entre las áreas conductoras
(3) del componente electrónico (1) y las pistas conductoras (6,6')
del sustrato (5) realiza una conexión eléctrica asegurada por la
presión de aplicación de la capa aislante (8) sobre el componente
electrónico
(1).
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el componente electrónico (1) está
formado por un chip (2) provisto de contactos sobre una de sus
caras, dichos contactos estando fijados sobre una película
conductora constituyendo las áreas de contacto (3) que prolongan los
contactos del chip (2), la cara opuesta del chip (2) está
sobremoldeada por un material aislante (4).
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa de material aislante está hecha
de un primer sustrato (5) que incluye un alojamiento (7) en el cual
el componente (1) es introducido por su cara sobremoldeada, las
áreas de contacto (3) de dicho componente conectándose con las
áreas conductoras (6) correspondientes de un segundo sustrato (9)
colocado sobre la superficie de trabajo.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el componente electrónico (1) está
formado por un chip (2) provisto de contactos sobre una de sus
caras, dichos contactos estando fijados sobre una película
conductora constituyendo las áreas de contacto (3) que prolongan los
contactos del chip (2).
5. Método según las reivindicaciones 1 y 4,
caracterizado porque la capa de material aislante está hecha
de un primer sustrato (5) que incluye un alojamiento (7) en el cual
es introducido el chip (2) del componente (1), las áreas de
contacto (3) de dicho componente (1) aplicándose contra la
superficie del sustrato (5) conectándose con las áreas conductoras
(6) correspondientes de un segundo sustrato (9) colocado sobre la
superficie de trabajo.
6. Método según las reivindicaciones 1 y 4,
caracterizado porque el alojamiento (7) del componente se
obtiene calentando el chip (2) del componente (1) y empujando
después dicho chip (2) en el material del sustrato (5) por medio de
una herramienta adecuada, las áreas de contacto (3) de dicho
componente (1) aplicándose contra la superficie del sustrato
(5).
7. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el componente electrónico (1) está
formado por un chip (2) provisto de contactos sensiblemente planos
sobre una de sus caras.
8. Método según la reivindicación 7,
caracterizado porque la capa de material aislante está hecha
de un primer sustrato (5) que incluye un alojamiento (7) en el cual
se introduce el chip (2), los contactos de dicho chip (2) aflorando
sobre la superficie del sustrato (5) conectándose con áreas
conductoras (6) correspondientes de un segundo sustrato (9)
colocado sobre la superficie de trabajo.
9. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el alojamiento (7) del componente (1)
está constituido por una cavidad mecanizada o una ventana
estampada.
10. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque el alojamiento (7) del chip (2) se
obtiene calentando y después prensando dicho chip (2) dentro del
material del sustrato (5) por medio de una herramienta adecuada,
las áreas de contacto de dicho chip (2) aflorando sobre la
superficie del sustrato (5).
11. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el componente electrónico (1) está
formado por un módulo que incluye un conjunto de contactos planos
sobre una de sus caras y áreas conductoras sobre la cara opuesta
conectadas a cada contacto del conjunto.
12. Método según las reivindicaciones 1 y 11,
caracterizado porque el módulo es introducido en un
alojamiento (7) provisto de una ventana recortada en un primer
sustrato (5) con un espesor sensiblemente igual al del módulo, el
conjunto de contactos planos aflora sobre la superficie de dicho
sustrato (5) y las áreas conductoras de la cara opuesta se apoyan
sobre las pistas conductoras (6') de un segundo sustrato (9)
ensamblado sobre el primer sustrato (5).
13. Método según la reivindicación 12,
caracterizado porque por lo menos un módulo o un chip (2)
complementario está montado en uno u otro de los sustratos (5, 9),
dicho módulo incluyendo áreas conductoras (3) conectadas por presión
sobre las pistas conductoras (6') correspondientes de cualquiera de
los sustratos (5, 9).
14. Método según las reivindicaciones 3 y 13,
caracterizado porque incluye un paso complementario de
pegado y prensado del montaje formado por la superposición de los
sustratos (5, 9).
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