ES2901301T3 - Método de fabricación de un circuito para un módulo de tarjeta de circuito integrado y circuito para un módulo de tarjeta de circuito integrado - Google Patents
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Abstract
Método de fabricación de un circuito para un módulo (2) de una tarjeta de circuito integrado (1) que comprende: - el suministro de un sustrato aislante (4), - la perforación del sustrato aislante (4) para formar pozos de conexión (11), - el suministro de una capa conductora (16) soportada por el sustrato aislante (4), con una primera cara girada hacia el sustrato aislante (4) y una segunda cara, - la realización, en la capa conductora (16), de contactos (6) a nivel de los cuales: o la segunda cara está destinada a establecer una conexión por contacto eléctrico con un lector de tarjetas de circuito integrado, y o la primera cara está destinada a establecer, a nivel de pozos de conexión (11), una conexión eléctrica con un circuito integrado electrónico (8), en donde también se realiza en la capa conductora (16) al menos dos zonas conductoras (14), eléctricamente aisladas de los contactos (6), en las que la primera cara de la capa conductora (16) obtura al menos parcialmente como mínimo un pozo conexión (11) para conectar el circuito integrado electrónico (8) con una antena (9), caracterizado porque el circuito integrado está conectado a una zona conductora (14) de la primera cara de la capa conductora (16) a través de un pozo de conexión (11) y se conecta a un extremo (10) de la antena a través de este mismo pozo de conexión (11).
Description
DESCRIPCIÓN
Método de fabricación de un circuito para un módulo de tarjeta de circuito integrado y circuito para un módulo de tarjeta de circuito integrado
La invención se refiere al campo de las tarjetas de circuito integrado. Las tarjetas de circuito integrado son bien conocidas por el público, a las cuales se les da múltiples usos: tarjetas de pago, tarjetas SIM para teléfonos móviles, tarjetas de transporte, tarjetas de identidad, etc.
Las tarjetas de circuito integrado incluyen medios de transmisión para transmitir datos desde el circuito integrado a un dispositivo lector de tarjetas (lectura) o desde este dispositivo a la tarjeta (escritura). Estos medios de transmisión pueden ser de “contacto”, “sin contacto” o bien de doble interfaz cuando combinan los dos medios que anteceden. La invención se refiere en particular al campo de las tarjetas con circuito integrado de interfaz dual. Las tarjetas de circuito integrado de interfaz dual se denominan "dual" si los modos "contacto" y "sin contacto" son gestionados por un único circuito integrado o "híbridos" si los modos "contacto" y "sin contacto" son gestionados por dos circuitos integrados físicamente distintos.
Las tarjetas de circuito integrado de doble interfaz por lo general constan de un soporte de plástico rígido de tipo PVC, PVC/ABS, PET o de policarbonato que constituyen el grueso de la tarjeta, en donde se incorporan un módulo electrónico y una antena fabricada por separado. El módulo electrónico comprende un circuito impreso por lo general flexible provisto de un circuito integrado electrónico (circuito integrado) y zonas de contacto conectadas eléctricamente al circuito integrado y al ras con el módulo electrónico, en la superficie del soporte, para una conexión por contacto eléctrico con un dispositivo lector de tarjeta. Las tarjetas de circuito integrado de interfaz dual incluyen, además, al menos una antena para transmitir datos entre el circuito integrado y un sistema de radiofrecuencia que permite la lectura/escritura sin contacto de datos.
En la técnica anterior, a menudo se ha propuesto conectar la antena a zonas conductoras realizadas en la cara opuesta a la que comprende los contactos. Dicho de otro modo, el módulo electrónico a insertar en una tarjeta es un circuito denominado de "doble cara", con una cara conductora con los contactos y una cara conductora con las zonas conductoras de la antena, estando estas dos caras conductoras dispuestas cada una, respectivamente, en una cara de un sustrato aislante. De manera alternativa, tal como se describe en el documento US5598032, las zonas conductoras ubicadas en la misma cara que los contactos pueden ser para conectar la antena.
Un objeto de la invención es diseñar módulos para tarjetas "duales" más económicos de fabricar.
Con este fin, se proporciona un método de fabricación de un circuito flexible para un módulo de tarjeta de circuito integrado en donde se proporciona un sustrato aislante y una única capa conductora soportada por este sustrato aislante. Los contactos se realizan en esta capa conductora. Los contactos se pueden realizar grabando una hoja de material eléctricamente conductor tal como una aleación de cobre, previamente pegada y/o laminada al sustrato aislante, con o sin una capa de adhesivo entre el sustrato aislante y la capa conductora. De manera alternativa, los contactos se pueden hacer cortando (una técnica conocida como "leadframe" según la terminología inglesa) de los contactos en una hoja de material eléctricamente conductor tal como una aleación de cobre, antes de su unión y/o sellada sobre el sustrato aislante (también con o sin una capa adhesiva entre el sustrato aislante y la capa conductora).
Según este método, el sustrato aislante se perfora para formar pozos de conexión. En el caso de que los contactos se graben en la capa conductora después de que esta última se transfiera a una de las caras del sustrato, esta etapa de perforación se realiza de manera ventajosa mediante punzonado ("punching" según la terminología inglesa) del sustrato aislante antes de que este última reciba la capa conductora.
En todos los casos, la capa conductora es, por lo tanto, finalmente soportada por el sustrato aislante, con una primera cara girada hacia el sustrato aislante y una segunda cara destinada a establecer una conexión por contacto eléctrico con un lector de tarjetas de circuito integrado.
Además, la capa conductora recubre, al menos parcialmente, los pozos de conexión, estando destinada su primera cara a establecer, en los pozos de conexión, una conexión eléctrica con un circuito integrado electrónico. Por lo general, la capa conductora cubre completamente los pozos de conexión para formar orificios ciegos. Sin embargo, puede suceder en particular que se realice un micro-orificio en la capa conductora al nivel de la zona que cubre un pozo de conexión.
También se realiza, en la capa conductora, al menos dos zonas conductoras eléctricamente aisladas de los contactos, en las que la primera cara de la capa conductora obtura al menos parcialmente un pozo de conexión destinado a la conexión de un circuito integrado electrónico con una antena.
Por lo tanto, el circuito flexible para un módulo de tarjeta de circuito integrado así realizado solamente tiene una cara conductora y permite economizar una capa de material conductor en la otra cara del sustrato aislante. No obstante,
gracias a las zonas conductoras, separadas y aisladas eléctricamente de los contactos destinados a la conexión con un lector de tarjetas, es posible conectar un circuito integrado a través de los pozos de conexión a una antena.
Por ejemplo, se realizan cinco contactos en la capa conductora, cada uno respectivamente para la conexión a masa, la fuente de alimentación, la entrada/salida, el reloj y el reinicio a cero de un circuito integrado electrónico, así como dos zonas conductoras suplementarias. Las dos zonas conductoras suplementarias sirven entonces cada una, respectivamente, para la conexión de un extremo (o terminal) de una antena.
El método según la invención es particularmente ventajoso cuando se desea miniaturizar los módulos y/o sus zonas conductoras, y en particular cuando se puede reducir el número de contactos conectados al circuito integrado. Gracias al método, según la invención, es posible optimizar las dimensiones y la orientación de las diversas zonas conductoras y de los contactos en un módulo de tarjeta de circuito integrado. De este modo, por ejemplo, se realizan, respectivamente, dos zonas conductoras respectivamente, de manera esencial, a cada lado de una zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico. Como los contactos pueden, en algunos casos, estar dispuestos y distribuidos en dos filas cada una ubicada, respectivamente, a cada lado de una zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico, pueden quedar dos zonas entre estas dos filas, para formar en cada una de ellas, una zona conductora. Se tiene, entonces, las dos zonas conductoras, cada una de ellas, respectivamente, situadas prácticamente a cada lado de la zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico, con las dos zonas conductoras y la zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico distribuidas en una fila ubicada entre filas de contactos. Esta disposición es particularmente ventajosa, puesto que, en una tarjeta de circuito integrado rectangular, el módulo se puede orientar de manera que las dos filas de contactos, cada una dispuesta respectivamente a cada lado del circuito integrado, sean perpendiculares a la mayor dimensión de la tarjeta. Cada uno de los extremos de la antena puede llegar entonces al nivel de un borde del módulo y de su cavidad, prácticamente perpendicular al lado más pequeño de la tarjeta. Como, no obstante, es necesario dejar un espacio entre estos extremos para el circuito integrado y su resina de encapsulado, se realiza un pozo de conexión destinado a la conexión del circuito integrado electrónico con la antena, a nivel de cada una de las dos zonas conductoras, de modo que la distancia entre los pozos sea mayor que la dimensión de la cavidad formada en la tarjeta para recibir el circuito integrado electrónico y su resina de encapsulado.
Existen varias formas de conectar el circuito integrado a la antena. Se pueden realizar al menos dos pozos de conexión, es decir, dos pozos de conexión separados por una parte del sustrato aislante, para cada zona conductora. En cada zona conductora, uno de los pozos de conexión se utiliza para una conexión eléctrica con el circuito integrado electrónico y el otro para una conexión eléctrica con la antena. Según la invención, se realiza un único pozo, de tamaño suficiente en un plano paralelo a las primera y segunda caras de la capa conductora (siendo, por ejemplo, alargada), para conectar eléctricamente el circuito integrado electrónico y la antena en dos ubicaciones en la misma zona conductora. De manera ventajosa, la conexión se realiza (a través de un pozo dedicado solamente, o no, a esta conexión) con el circuito integrado electrónico en una zona de encapsulado correspondiente a una zona destinada a ser recubierta por un material de protección del circuito integrado y de sus conexiones a los contactos y a las zonas conductoras. De hecho, en el módulo de tarjeta de circuito integrado terminado, el circuito integrado se coloca en la cara del sustrato opuesta a la que en donde se encuentra la capa conductora o en un recorte realizado en esta última, y el circuito integrado y sus conexiones se encapsulan en una resina (“globe top” o “dam & fill” según la terminología inglesa, correspondiente a un encapsulado UV o térmico). La conexión de cada zona conductora con la antena se puede realizar después de esta etapa de encapsulado. A continuación, se realiza fuera de la zona de encapsulado a través de un pozo dedicado solamente, o no, a esta conexión.
Las etapas del método según la invención pueden llevarse a cabo en el mismo fabricante o en diferentes fabricantes. Por ejemplo, el circuito integrado electrónico se puede conectar a un circuito para un módulo de tarjeta de circuito integrado que comprende el sustrato aislante y la capa conductora, y a continuación, conectarse a través de los pozos de conexión, tanto a los contactos como a las zonas conductoras, en un fabricante diferente al que haya fabricado el circuito para módulo de tarjeta de circuito integrado (sin el circuito integrado y sus conexiones). La conexión de una antena con un circuito para un módulo de tarjeta de circuito integrado que soporta un circuito integrado (opcionalmente ya encapsulado en una resina protectora) se puede realizar posiblemente también en otro fabricante. Pero se entenderá que, en todos los casos, es fundamental que el circuito (denominado "cara simple") para un módulo de tarjeta de circuito integrado sea adecuado para la conexión del circuito integrado a la antena a través de la capa conductora ubicada en la cara denominada "cara frontal” o “cara de contacto” del módulo. Para ello, tal como se indicó con anterioridad, debe incluir al menos dos zonas conductoras, eléctricamente aisladas de los contactos, en las que la primera cara de la capa conductora obtura al menos parcialmente un pozo de conexión destinado a la conexión de un circuito integrado electrónico con una antena.
Con el fin de facilitar las operaciones de integración del módulo en una tarjeta de circuito integrado, se puede prever que el sustrato aislante esté constituido prácticamente por un material adhesivo que no pueda reactivarse térmicamente. El material se considera adhesivo porque se adhiere al soporte sobre el que se aplica (por recubrimiento si está en forma líquida o por laminación si está en forma de película). También se puede prever que el sustrato aislante consista prácticamente en un material adhesivo térmicamente reactivable ("hot-melt" según la terminología inglesa). En este caso, también es adhesivo porque incluso después del revestimiento y secado, sus propiedades adhesivas pueden reactivarse mediante calentamiento. La temperatura de transición vítrea Tg del material adhesivo
térmicamente no reactivable es preferiblemente menor de 100°C. Tiene, por ejemplo, una temperatura de transición vitrea Tg del orden de magnitud de 50°C (o más por lo general entre 40°C y 60°C). El material adhesivo es, por ejemplo, un epoxi modificado con un termoplástico (del tipo poliamida, por ejemplo).
Si el material adhesivo se va a revestir, su viscosidad se adapta de modo que pueda esparcirse a temperatura ambiente sobre la capa eléctricamente conductora o sobre un sustrato intermedio extraíble. Por ejemplo, su viscosidad en la fase disolvente es del orden de magnitud de 80 mPa.s (más por lo general entre 60 y 100 mPa.s).
La conexión de la antena a las zonas conductoras, a través de los pozos de conexión, se puede realizar de diversas formas: Usando una tinta o una pasta conductora llenando los pozos de conexión y posiblemente formando un sobre espesor ("bumps" según la terminología inglesa) en la parte superior de los pozos de conexión con respecto a la superficie de la cara del sustrato opuesta a la cara de contacto, utilizando una tinta o una pasta conductora formando un sobre-espesor en los extremos de la antena para establecer una conexión en el fondo de los pozos de conexión, utilizando cables conductores (oro) que pasan por los pozos de conexión, etc. También es posible utilizar un sustrato (opcionalmente adhesivo) con propiedades eléctricas anisotrópicas: eléctricamente aislante en un plano y conductor perpendicularmente a este plano.
En algunos casos, especialmente cuando es necesario reforzar la fijación y/o la conexión de los extremos de la antena a las zonas conductoras, se realizan más de dos pozos de conexión al nivel de al menos una zona conductora. Por ejemplo, los pozos de conexión pueden formar una red de huecos más o menos regular (rejilla, huecos dispuestos en círculos concéntricos, en roseta, etc.). La pasta, pegamento o tinta conductora establece entonces un anclaje mecánico y una conexión eléctrica con las zonas conductoras mientras atrapa las partes de sustrato que queden entre los orificios.
Estos múltiples pozos de conexión también permiten un mejor control de la difusión y distribución del material conductor (pasta, tinta o cola) más o menos líquido.
Según otro aspecto, la invención se refiere a un circuito flexible para la puesta en práctica de un método de fabricación de un módulo de tarjeta de circuito integrado (o fabricación de una tarjeta de circuito integrado completa) en donde se utilizan zonas conductoras ubicadas en la misma cara del módulo que los contactos previstos para establecer una conexión con un lector de tarjetas, para realizar una conexión eléctrica entre una antena y un circuito integrado electrónico.
De este modo, este circuito flexible comprende un sustrato aislante, cuyo espesor, maleabilidad y flexibilidad son compatibles con, por un lado, su puesta en práctica en un método de fabricación continuo bobina a bobina ("reel-toreel" en la terminología inglesa) y, por otro lado, con las normas y estándares que determinan el grosor máximo de las tarjetas de circuito integrado terminadas. Este sustrato tiene la forma de una hoja que tiene una primera y una segunda caras principales que son esencialmente paralelas entre sí. Este sustrato dieléctrico es por lo general delgado. Su espesor, ventajosamente inferior a 400 pm, es por ejemplo, del orden de magnitud de 20 a 200 pm, o incluso de entre 50 a 150 pm. Este sustrato es, por ejemplo, una película flexible de material plástico (poliimida, PET, PEN, PVC, etc.) o de material compuesto (vidrio-epoxi). También puede consistir en una simple y única capa de adhesivo, cuyas propiedades adhesivas son opcionalmente reactivables de manera térmica (a una temperatura entre 130°C y 200°C). Este material aislante, posiblemente adhesivo, también puede tener propiedades conductoras anisotrópicas.
El sustrato aislante comprende pozos de conexión que atraviesan todo su espesor para poder establecer una conexión entre un circuito integrado ubicado en la denominada cara "trasera" (o "bonding side" según la terminología inglesa) y contactos y zonas conductoras, eléctricamente aisladas de los contactos, ubicado en la denominada cara “frontal” (o “contact side” según la terminología inglesa).
Por tanto, el sustrato aislante comprende una capa conductora soportada por el sustrato aislante, con una primera cara girada hacia el sustrato aislante y una segunda cara. Los contactos y las zonas conductoras se forman en esta capa conductora.
A nivel de los contactos, la segunda cara de la capa conductora está destinada a establecer una conexión por contacto eléctrico con un lector de tarjetas de circuito integrado. La primera cara de la capa conductora está destinada a establecer, en los pozos de conexión, una conexión eléctrica con un circuito integrado electrónico.
A nivel de las zonas conductoras, la primera cara de la capa conductora obtura al menos parcialmente al menos un pozo de conexión destinado a la conexión de un circuito integrado electrónico con una antena.
Con este circuito, se puede lograr un módulo de tarjeta de circuito integrado que comprende, por tanto, contactos que se ajustan al estándar de la tarjeta de circuito integrado y zonas conductoras para la conexión con una antena. Este módulo comprende entonces primeros orificios ciegos (pozos de conexión al menos parcialmente obturados por contactos) para la conexión del circuito integrado a los contactos y segundos orificios ciegos (pozos de conexión al menos parcialmente obturados por zonas conductoras) para la conexión del circuito integrado a la antena. La conexión de la antena (en la tarjeta) al módulo se puede realizar mediante terceros orificios ciegos (pozos de conexión al menos
parcialmente obturados por zonas conductoras) separados de los segundos orificios ciegos, o por los mismos segundos orificios ciegos que se utilizan para conectar el circuito integrado a las zonas conductoras, ya sea directamente a través de un sustrato eléctricamente conductor dependiendo de su espesor y eléctricamente aislante en un plano perpendicular a este espesor.
La fijación mecánica del circuito integrado electrónico sobre el sustrato se realiza mediante al menos una técnica conocida como la fijación del circuito integrado ("die-attach" según la terminología inglesa) y su conexión eléctrica a los contactos y a la antena se realiza mediante al menos una técnica conocida como la tecnología de circuito integrado retornado ("flip-chip" según la tecnología inglesa), la soldadura por hilo ("wire-bonding" según la terminología inglesa), etc.
Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes al leer la descripción detallada y los dibujos adjuntos en los que:
- la Figura 1 muestra, de manera esquemática, en perspectiva, una tarjeta de circuito integrado destinada a recibir un circuito para una tarjeta de circuito integrado según la invención;
- la Figura 2 representa, de manera esquemática, visto desde su cara frontal, un circuito con contactos, estando dicho circuito destinado a realizar un módulo para una tarjeta como la representada en la Figura 1;
- la Figura 3 representa, de forma análoga a la Figura 2, una variante del circuito de la Figura 2;
- la Figura 4 representa, de manera análoga a la Figura 2, una variante de los circuitos de las Figuras 2 y 3 y su integración en una cavidad de tarjeta de circuito integrado;
- las Figuras 5, 6, 7, 8 (a, b, c), 9, 10, 11 y 12 representan, de manera esquemática, en sección, varios ejemplos de forma de realización de un circuito como el de las Figuras 2 a 4, con sus conexiones a un circuito integrado y a una antena, ilustrando las Figuras 8a y 8b las etapas que permiten llegar a la estructura mostrada en la Figura 8c.
En este texto, se denomina "zona conductora 17" una zona (posicionada según la norma ISO 7816-2 y también denominada en este texto "contacto" 6) de la capa conductora 16 que puede estar destinada a una conexión por contacto entre el circuito integrado 8 y un lector de tarjetas, o bien, una zona (también denominada zona conductora 14) de la capa conductora 16 que puede estar destinada a una conexión, según la invención, del circuito integrado a una antena. Las zonas conductoras 14 corresponden por tanto a zonas conductoras 17, similares a los contactos 6, pero que no están conectadas a un circuito integrado 8 para una comunicación, por contacto, con un lector de tarjetas. Por lo tanto, se pueden utilizar para la conexión a una antena.
Tal como se muestra en la Figura 1, la invención se puede utilizar para la realización de una tarjeta de circuito integrado 1 (del tipo de tarjeta bancaria u otro tipo). Esta tarjeta 1 comprende un módulo 2 destinado a ser insertado en una cavidad 3, por ejemplo, fresada en el cuerpo de la tarjeta 1. Este módulo 2 comprende un sustrato 4 eléctricamente aislante, que es ventajosamente flexible. En una de las caras de este sustrato 4, denominada cara frontal 5, se realizan, en una capa conductora 16, zonas conductoras (es decir contactos y zonas conductoras) eléctricamente aisladas entre sí.
En la otra cara, denominada cara trasera 7, el sustrato 4 soporta un circuito integrado 8. El sustrato 4 con los contactos 6 y las zonas conductoras constituye un circuito metalizado flexible.
Por lo tanto, la capa conductora 16 está soportada por el sustrato 4, con una primera cara girada hacia el sustrato 4 y una segunda cara destinada a establecer una conexión por contacto eléctrico con un lector de tarjetas de circuito integrado (no ilustrado).
Una antena 9 (por ejemplo, de tamaño Clase 1 o Clase 2 según la norma ISO 14443-1), se inserta en el cuerpo de la tarjeta 1, entre dos capas laminadas. Los extremos 10 de esta antena 9 son accesibles en la cavidad 3, después del fresado de la misma, para una conexión con el circuito integrado 8.
Los contactos están conectados al circuito integrado 8 con cables (no ilustrados en la Figura 1, pero mostrados en las Figuras 5 a 11) a través de los pozos de conexión 11 formados en el sustrato 4. Estos pozos de conexión 11 se realizan, por ejemplo, perforando el sustrato 4, antes de la laminación de la capa conductora 16 con el sustrato 4. La capa conductora 16 recubre al menos parcialmente los pozos de conexión 11, formando así la primera cara de la capa conductora 16 el fondo de estos pozos de conexión. Los pozos de conexión 11 forman entonces orificios ciegos y permiten el acceso a la cara frontal 5, desde la cara trasera 7, con una única capa conductora 16 en la cara frontal 5.
La capa conductora 16 puede recibir, en su primera y/o segunda cara, varias capas de metalización (níquel, oro, etc.). La calidad de la primera cara (por lo general metalizada) de la capa conductora 16 es importante para asegurar una buena conexión al circuito integrado, por ejemplo, soldando cables conductores 13.
Tal como se muestra, de manera esquemática, en la Figura 2, las zonas conductoras 17 (cuyas dimensiones y posición están definidas por la norma ISO 7816-2), son, por ejemplo, ocho en número (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 y C8). Las formas rectangulares simples en líneas de puntos alrededor de las referencias C1 a C8 representan las dimensiones mínimas y las ubicaciones de las zonas conductoras C1 a C8 según la norma ISO 7816-2. Las zonas conductoras C1, C2, C3, C5 y C7 se utilizan siempre como contactos para una conexión entre el circuito integrado 8 y un dispositivo lector de tarjetas. Fuera de las aplicaciones NFC, la zona conductora C6 no se utiliza y fuera de las aplicaciones USB, las zonas conductoras C4 y C8 no se utilizan para aplicaciones de tarjetas bancarias de interfaz dual. Las zonas conductoras 14 correspondientes a los contactos C6, C4 y C8 no se utilizan, en estos casos, para establecer una conexión eléctrica entre el circuito integrado 8 y un lector de tarjetas. Por tanto, las zonas conductoras C4 y C8 se pueden utilizar, según la invención, para la conexión de la antena 9. De hecho, realizando orificios ciegos 12 (similares a los pozos de conexión 11, pero, por ejemplo, más grandes, alargados, etc.) a través del sustrato 4, es posible utilizar dos zonas conductoras (en este ejemplo C4 y C8) para conectar la antena 9 al circuito integrado 8.
A continuación, se presentan diferentes formas de realizar esta conexión en relación con las Figuras 5 a 11.
Según una variante, mostrada en la Figura 3, las zonas conductoras 17 son siete en número, de las que son cinco contactos 6, en sentido propio, y dos zonas conductoras 14. La superficie de la zona conductora C5 se reduce de manera considerable, se suprime la zona conductora C6, y más globalmente, las superficies conductoras metalizadas para realizar los contactos 6 y las zonas conductoras 14 se minimizan para cubrir, por un lado, prácticamente las superficies mínimas requeridas por la norma ISO 7816-2 para las zonas conductoras C1, C2, C3, C4, C5, C7 y C8 y, por otro lado, los pozos de conexión 11 y los orificios ciegos 12. Conviene señalar que los pozos de conexión 11 y los orificios ciegos 12 ocupan las mismas posiciones que en el ejemplo anterior.
Según otra variante más ilustrada en la Figura 4, las zonas conductoras 17 son ocho, incluyendo cinco contactos 6 en sentido propio (C1, C2, C3, C5 y C7), dos zonas conductoras 14 para la conexión de la antena y la zona conductora C6 que permanece sin utilizar, excepto por una función estética). En líneas de puntos se muestran los pozos de conexión 11 y los orificios alargados 12 , permitiendo la conexión (representada, de manera esquemática, por las líneas continuas entre los pozos de conexión 11 y el circuito integrado 8) de los contactos 6 y de las zonas conductoras 14 al circuito integrado 8 (en la cara trasera) a través del sustrato, utilizando cables de conexión 13. El círculo correspondiente a la zona de encapsulado 15 del circuito integrado 8 y sus cables de conexión 13 dejan libres los orificios alargados 12 para que puedan luego conectarse a una antena 9. De hecho, tal como se muestra a la derecha en la Figura 4, los extremos 10 de la antena se destapan durante el fresado de la cavidad 3. Al insertar el módulo 2 en la cavidad 3, las zonas conductoras 14 se encuentran opuestas a los extremos 10 (véase tal como se indica por las flechas) para conectarse a los mismos.
Esta configuración es particularmente ventajosa desde el punto de vista de la miniaturización, como la orientación con respecto a la antena.
De hecho, como las dos zonas conductoras 14 están realizadas cada una, respectivamente, de manera esencial a cada lado de una zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico 8, la anchura del módulo está prácticamente limitada a la de tres contactos 6 dispuestos y distribuidos en una fila. Por lo tanto, existen dos filas de tres contactos 6, cada uno ubicado respectivamente a cada lado de una zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico 8. Quedan dos zonas entre estas dos filas, a cada lado de esta zona central, que pueden utilizarse para formar las zonas conductoras 14. Estas zonas conductoras 14 están ubicadas frente a los extremos 10 de la antena, a cada lado de la cavidad 3.
La conexión de las zonas conductoras a una antena 9 se puede lograr de muchas formas.
La Figura 5 muestra en sección un sustrato 4 con una capa conductora 16 en donde se han realizado contactos 6 y zonas conductoras 14. Un circuito integrado 8 se fija en la cara del sustrato opuesta a aquella sobre la que descansa la capa conductora 16. Pozos de conexión 11 permiten conectar el circuito integrado 8 a la primera cara de la capa conductora 16 por medio de cables de conexión 13 del tipo de oro o de cobre. En esta forma de realización, a modo de ejemplo, los extremos 10 de la antena 9 también están conectados a la primera cara de la capa conductora 16 por medio de cables de conexión 13. En este caso, se conecta un extremo 10 de la antena y el circuito integrado 8, en una zona conductora 14, a través del mismo pozo de conexión 11, posiblemente agrandado en comparación con los necesarios para conectar el circuito integrado 8 a un contacto 6.
Según la variante ilustrada en la Figura 6, se conecta un extremo 10 de la antena 9 y el circuito integrado 8, a una zona conductora 14, a través de dos orificios separados (por ejemplo, un pozo de conexión 11 redondo y un orificio ciego 12 alargado) separados por una parte de sustrato 4.
Según la variante ilustrada en la Figura 7, se sustituye la conexión de cable del extremo 10 de la antena 9 a la zona conductora 14, por una pasta, un pegamento o una tinta conductora cargada 18. La pasta conductora es, por ejemplo, una pasta de soldadura que comprende una aleación metálica binaria o ternaria tal como AgSn, AgSnBi o AgSnCu. El pegamento y la tinta conductora se cargan con partículas metálicas conductoras tales como plata o cobre.
Según la variante ilustrada por las Figuras 8a a 8c, se utiliza una película protectora 19 de soporte del sustrato 4 (necesaria en particular en el caso de un sustrato adhesivo 4 reactivable en caliente) para formar un sobre-espesor de pasta conductora 18 (Figura 8a) comprendido, por ejemplo, entre 50 y 100 pm. A continuación, se retira la película protectora 19, por ejemplo, justo antes de insertar el módulo, dejando así la pasta conductora 18 en sobre-espesor (Figura 8b), para facilitar la conexión con un extremo 10 de la antena 9, cuando el módulo está integrado en la tarjeta (Figura 8c). Los otros elementos del módulo siguen siendo, por ejemplo, prácticamente similares a los de las variantes presentadas con anterioridad.
Según la variante ilustrada en la Figura 9, la pasta conductora 18 se desborda del orificio ciego 12 en la cara posterior del sustrato 4 para formar, de nuevo, un sobre-espesor que facilitará la conexión con un extremo 10 de antena 9, durante la integración del módulo en una tarjeta.
La Figura 10 muestra, de manera esquemática, en vista superior, una zona conductora 14 como la de la forma de realización ilustrada en la Figura 4. La fijación y conexión de los extremos de la antena a las zonas conductoras 14, cuando se realizan en particular como en las formas de realización ilustradas en las Figuras 7 a 9, se puede reforzar mediante el uso de varios pozos de conexión 11. Por ejemplo, los pozos de conexión 11 forman una especie de rejilla a través de la cual se distribuye la pasta, el pegamento o la tinta conductora 18.
De manera alternativa, tal como se ilustra en la Figura 11, se deja un orificio ciego 12 vacío y sin resina de encapsulado, para que pueda recibir un extremo 10 de la antena 9 provista de un sobre-espesor de pasta conductora 18, y permitir la conexión a la primera cara de la zona conductora 14.
Según la variante ilustrada en la Figura 12, se utiliza un sustrato adhesivo 4 reactivable por calor que tiene propiedades conductoras anisótropas. Este sustrato 4 permite establecer una conexión eléctrica directa (representada por la flecha negra) entre un extremo 10 de la antena 9 y la primera cara de la zona conductora 14, durante la operación de inserción a presión y en caliente.
El hecho de utilizar un sustrato 4 con propiedades adhesivas reactivables térmicamente permite que el circuito integrado 8 se adhiera directamente al sustrato 4, sin añadir pegamento como el que se utiliza habitualmente para unir los circuitos integrados ("die attach" en inglés) y el módulo 2 en la tarjeta 1 (véase flecha blanca). De manera ventajosa, el sustrato adhesivo 4 reactivable por calor se elige de modo que:
- esté disponible en bobinas para ser compatible con un método continuo de bobina a bobina;
- tenga una resistencia térmica de al menos hasta 130°C;
- tenga una resistencia química a solventes, bases y ácidos utilizados en procesos químicos de grabado de cobre;
- tenga una resistencia química a los baños de metalización electrolítica (níquel, oro, plata, etc.);
- permita la unión del circuito integrado con una fuerza de cizallamiento (en kgf) superior a 1,2 veces la superficie del circuito integrado (en mm2);
- permita una soldadura ultrasónica de los cables conductores 13 que conectan el circuito integrado 8 a la capa conductora 1 con una fuerza mayor o igual a 3 gf; y
- permita la obtención de una fuerza de extracción del módulo 2 después de pegar la tarjeta 1 con una fuerza superior o igual a 60N.
Los sustratos 4 compatibles con estos requisitos corresponden, por ejemplo, a las referencias 844 u 8410 de Tesa®, G185A de Scapa®, HiBond-3 de Cardel® o también FB-ML4 de Nitto®. Más por lo general, los sustratos 4 basados en una química de copoliamida, nitrilo-fenólico, poliolefina, poliéster, poliuretanos, EVA, epoxi, pueden ser compatibles con la invención.
El sustrato adhesivo reactivable por calor 4 puede reforzarse con fibras textiles orgánicas (PET) o minerales (vidrio), tejidas o no tejidas, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas durante las etapas de desplazamiento continuo. Por ejemplo, los tejidos de vidrio de referencia 1080-Greige o G106 de Porcher® se pueden colaminar en caliente de forma continua para realizar un sustrato compuesto 4 con propiedades mecánicas optimizadas.
Una resina disponible en forma de gránulos, recubierta en caliente sobre fibras textiles utilizando, por ejemplo, tecnología de inyección por boquilla ("slot-die" según la terminología inglesa) puede utilizarse para obtener un sustrato 4 adhesivo reactivable por calor.
De esta forma, gracias a este tipo de sustrato 4, reforzado o no, el circuito integrado 8 se puede pegar directamente sobre el mismo, mientras que en los métodos de la técnica anterior se tenía que dispensar un adhesivo durante una etapa adicional antes de integrar el módulo 2 en la tarjeta 1. Lo que antecede es particularmente ventajoso cuando las
etapas de realización del módulo 2 , por un lado, e integración del módulo 2 en la tarjeta 1 , por otro lado, son realizadas por operadores separados.
La solución que consiste en utilizar un sustrato adhesivo también evita tener, por un lado, que proceder al recubrimiento de una capa de adhesivo entre un sustrato dieléctrico de tipo vidrio epoxi por ejemplo y la capa conductora y, por otro lado, a la reticulación de este adhesivo después de la laminación de la capa conductora sobre el sustrato.
Además de sus propiedades adhesivas reactivables por calor, el sustrato puede tener, tal como se indicó con anterioridad, propiedades de conducción eléctrica anisotrópica ("ACF" por "Anisotropic Conductive Film" según la terminología inglesa). Los sustratos con este tipo de propiedades corresponden, por ejemplo, a las referencias HAF 8412 y HAF 8414 de Tesa® compuestas, respectivamente, por masas fenólicas y copoliamidas para asegurar la función de adhesión, y cargadas, respectivamente, con microperlas de vidrio y cobre recubiertas con plata con una densidad, por ejemplo, de 60/mm2 para asegurar la función de conducción eléctrica según la dirección del espesor del sustrato.
Los sustratos con propiedades de conducción eléctrica anisotrópicas que pueden utilizarse para la realización de circuitos según la invención también pueden reforzarse mecánicamente tal como se indicó con anterioridad.
El hecho de informar sobre un único elemento (el sustrato 4) de dos funciones (unión de conexión eléctrica), permite una miniaturización de los módulos de tarjetas de circuito integrado con respecto a módulos en los que estas dos funciones son realizadas por diferentes elementos.
Claims (24)
1. Método de fabricación de un circuito para un módulo (2) de una tarjeta de circuito integrado (1) que comprende:
- el suministro de un sustrato aislante (4),
- la perforación del sustrato aislante (4) para formar pozos de conexión (11),
- el suministro de una capa conductora (16) soportada por el sustrato aislante (4), con una primera cara girada hacia el sustrato aislante (4) y una segunda cara,
- la realización, en la capa conductora (16), de contactos (6) a nivel de los cuales:
o la segunda cara está destinada a establecer una conexión por contacto eléctrico con un lector de tarjetas de circuito integrado, y
o la primera cara está destinada a establecer, a nivel de pozos de conexión (11 ), una conexión eléctrica con un circuito integrado electrónico (8),
en donde también se realiza en la capa conductora (16) al menos dos zonas conductoras (14), eléctricamente aisladas de los contactos (6), en las que la primera cara de la capa conductora (16) obtura al menos parcialmente como mínimo un pozo conexión (11) para conectar el circuito integrado electrónico (8) con una antena (9),
caracterizado porque el circuito integrado está conectado a una zona conductora (14) de la primera cara de la capa conductora (16) a través de un pozo de conexión (11 ) y se conecta a un extremo (10) de la antena a través de este mismo pozo de conexión (11 ).
2. Método según la reivindicación 1, en donde el circuito integrado se conecta a una zona conductora (14) de la primera cara de la capa conductora (16) a través de dicho mismo pozo de conexión (11 ), utilizando un cable de conexión (13).
3. Método según la reivindicación 1 o 2, en donde se realiza una parte de un pozo de conexión (11) con el circuito integrado electrónico (8) en una zona de encapsulado (15) correspondiente a una zona destinada a ser recubierta por un material protector para el circuito integrado (5) y sus conexiones (13) a los contactos (6) y a las zonas conductoras (14).
4. Método según la reivindicación anterior, en donde, durante una etapa de encapsulado, se encapsula la zona destinada a ser recubierta por un material protector del circuito integrado (5) y de sus conexiones (13) a los contactos (6) y a las zonas conductoras (14) y la conexión de cada zona conductora (14) de la primera cara de la capa conductora (16) con el extremo (10) de la antena se realiza después de la etapa de encapsulado.
5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se deposita una pasta conductora (18) en sobre espesor sobre dos zonas conductoras (14), eléctricamente aisladas de los contactos (6), en las que se encuentra la primera cara de la capa conductora (16) que obtura, al menos parcialmente, una parte de un pozo de conexión (11 ) destinado a la conexión del circuito integrado electrónico (8) con una antena (9).
6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se realiza en un módulo (2), dos filas de tres contactos (6), situadas cada una, respectivamente, a cada lado de una zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico (8), y dos zonas conductoras (14), a cada lado de esta zona central.
7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la anchura total del módulo (2) está limitada esencialmente a la de tres contactos (6) dispuestos y distribuidos en una fila.
8. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde dos pozos de conexión (11) de la antena (9) a una zona conductora (14) están cada uno situados, respectivamente, a uno y otro lado, prácticamente, de una zona de encapsulado (15).
9. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se realizan los contactos (6) distribuidos en dos filas, distribuyéndose en una fila las dos zonas conductoras (14) y una zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico (8) ubicado entre las filas de contactos.
10. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se realiza un pozo de conexión (11) destinado a la conexión del circuito integrado electrónico (8) con una antena (9) en cada una de las dos zonas conductoras (14), siendo la distancia entre estos dos pozos de conexión (11 ), cada uno situado respectivamente al nivel de una zona conductora, mayor que la dimensión de una cavidad formada en la tarjeta para recibir el circuito integrado electrónico (8) y una resina de encapsulado.
11. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se realizan cinco contactos (6) en la capa conductora (16), cada uno respectivamente para la conexión a masa, alimentación, entrada/salida, reloj y puesta a cero de un circuito integrado electrónico (8), así como dos zonas conductoras (14) suplementarias.
12. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se realiza una red de orificios de conexión en cada zona conductora.
13. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en donde los pozos de conexión (11), obturados al menos parcialmente por las zonas conductoras (14), tienen una forma alargada en un plano paralelo a las primera y segunda caras de la capa conductora (16).
14. Método de fabricación de una tarjeta de circuito integrado, en donde:
- se proporciona un cuerpo de tarjeta en donde se inserta la antena (9),
- se realiza una cavidad (3) en el cuerpo de la tarjeta,
- se proporciona un módulo de tarjeta de circuito integrado (2) que comprende un circuito eléctrico fabricado según una de las reivindicaciones anteriores, en donde un extremo (10) de la antena está conectado al módulo (2) a través de dicho mismo pozo de conexión (11 ) durante la integración del módulo (2) en la cavidad.
15. Método según la reivindicación anterior, en donde el extremo (10) de la antena se conecta a las zonas conductoras (14) utilizando una tinta, una pasta conductora (18), un material adhesivo anisotrópico o una pasta de soldadura.
16. Circuito eléctrico flexible para poner en práctica un método de fabricación de un módulo (2) de una tarjeta de circuito integrado (1 ), comprendiendo este circuito:
- un sustrato aislante (4) con pozos de conexión (11),
- una capa conductora (16) soportada por el sustrato aislante (4), con una primera cara girada hacia el sustrato aislante (4) y una segunda cara, con contactos (6) que están formados en esta capa conductora (16), a nivel de cuyos contactos (6):
o la segunda cara está destinada a establecer una conexión por contacto eléctrico con un lector de tarjetas de circuito integrado, y
o la primera cara está destinada a establecer, a nivel de pozos de conexión (11 ), una conexión eléctrica con un circuito integrado electrónico (8),
en donde la capa conductora (16) también comprende al menos dos zonas conductoras (14), que están eléctricamente aisladas de los contactos (6), a cuyo nivel la primera cara de la capa conductora (16) obtura al menos parcialmente como mínimo un pozo de conexión (11) destinado a conectar el circuito integrado electrónico (8) con una antena (9), caracterizado porque dicho al menos un pozo de conexión (11 ) destinado a la conexión del circuito integrado electrónico (8) con la antena (9) también permite la conexión del circuito integrado electrónico (8) a dicha zona conductora (14) de la primera cara de la capa conductora (16).
17. Circuito según la reivindicación 16, que comprende una pasta conductora o una pasta de soldadura (18) de espesor excesivo sobre dos zonas conductoras (14), aisladas eléctricamente de los contactos (6), en las que la primera cara de la capa conductora (16) obtura al menos parcialmente, como mínimo, un pozo de conexión (11 , 12 ) destinado a la conexión del circuito integrado electrónico (8) con una antena (9).
18. Circuito según una de las reivindicaciones 16 y 17, que comprende un pozo de conexión (11) con el circuito integrado electrónico (8) parcialmente en una zona de encapsulado (15) correspondiente a una zona destinada a ser recubierta por un material de protección del circuito integrado (5) y de sus conexiones (13) a los contactos (6) y a las zonas conductoras (14).
19. Circuito según una de las reivindicaciones 16 a 18, que comprende dos filas de tres contactos (6), cada una situada, respectivamente, a cada lado de una zona central destinada a recibir el circuito integrado electrónico (8), y dos zonas conductoras (14), a ambos lados de esta zona central.
20. Circuito según una de las reivindicaciones 16 a 19, en donde la anchura total del módulo (2) está limitada esencialmente a la de tres contactos (6) dispuestos y distribuidos en una fila.
21. Circuito según una de las reivindicaciones 16 a 20, que comprende dos pozos de conexión (11) de la antena (9) a una zona conductora (14), cada uno situado, respectivamente, a cada lado, prácticamente, de una zona de encapsulado (15).
22. Circuito según la reivindicación 21, que comprende pozos de conexión (11), al menos parcialmente obturados cada uno por una zona conductora (14) y cuya forma es alargada en un plano paralelo a la primera y segunda caras de la capa conductora.
23. Circuito según una de las reivindicaciones 16 a 22, que comprende un pozo de conexión (11) para conectar el circuito integrado electrónico (8) con una antena (9) en cada una de las dos zonas conductoras (14), siendo la distancia entre estos dos pozos de conexión (11 ), situados cada uno, respectivamente, al nivel de una zona conductora, superior que la dimensión de una cavidad formada en la tarjeta para recibir el circuito integrado electrónico (8) y una resina de encapsulado.
24. Circuito según una de las reivindicaciones 16 a 23, que comprende cinco contactos (6) en la capa conductora (16), cada uno, respectivamente, para la conexión a masa, la fuente de alimentación, la entrada/salida, el reloj y la puesta a cero de un circuito integrado electrónico, así como dos zonas conductoras suplementarias (14) para conectar una antena (9).
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