FR2523335A1 - Contact building method for card-borne integrated circuits - uses conductive pad welded onto foil used as contact to integrated circuit, creating more durable contact - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE POUR SURELEVER LES PLAGES DE CONTACT ELECTRIOUE
D'UNE CARTE A MEMOIRE.PROCESS FOR RAISING ELECTRICAL CONTACT RANGES
OF A MEMORY CARD.
La présente invention est relative aux cartes à mémoire contenant un circuit intégré, et plus particulièrement à un procédé pour surélever ou augmenter l'épaisseur des plages de contact électrique de la carte permettant de connecter le circuit intégré enrobé dans la carte avec un appareil d'exploitation extérieur.The present invention relates to memory cards containing an integrated circuit, and more particularly to a method for raising or increasing the thickness of the electrical contact pads of the card making it possible to connect the integrated circuit embedded in the card with an apparatus for outdoor operation.
Dans la demande de brevet français n0 82-00956 déposée le 22.01.1982 par la Demanderesse, il est décrit un procédé d'insertion dans une carte à mémoire d'un ensemble formé d'un circuit intégré et d'un film support portant des plages de contact métalliques reliées par un réseau de connexions aux bornes dudit circuit, cet ensemble étant noyé, à l'exception des plages de contact, dans un matériau d'enrobage élastique électriquement isolant. La carte comporte une plaque centrale prévue avec un évidement pour recevoir l'ensemble enrobé et une feuille de revêtement sur chaque face de celle-c < , l'une de ces feuilles étant percée d'ouvertures en coïncidence avec les plages de contact qui affleurent la surface de la plaque centrale.In French patent application No. 82-00956 filed on 22.01.1982 by the Applicant, there is described a method of inserting into a memory card an assembly formed by an integrated circuit and a support film carrying metallic contact pads connected by a network of connections at the terminals of said circuit, this assembly being embedded, with the exception of the contact pads, in an electrically insulating elastic coating material. The card comprises a central plate provided with a recess to receive the coated assembly and a covering sheet on each side of the latter, one of these sheets being pierced with openings coinciding with the contact pads which are flush the surface of the central plate.
Ces plages de contact permettent de connecter le circuit intégré à un dispositif d'exploitation lecteur de cartes. Au cours de la phase finale du procédé de fabrication de la carte, après 1 opération d'enrobage de l'ensemble du circuit intégré et de ses connexions dans un matériau polymérisable ou thermofusible, on effectue un pressage à chaud, à une température de 3'ordre de 1250C quand le matériau choisi pour la carte est le chlorure de polyvinyle (PVC), de la plaque centrale avec ses deux feuilles de revêtement pour assurer le soudage de ces feuilles avec la plaque centrale par ramollissement du PVC.These contact pads allow the integrated circuit to be connected to a card reader operating device. During the final phase of the card manufacturing process, after 1 coating operation of the entire integrated circuit and its connections in a polymerizable or hot-melt material, hot pressing is carried out, at a temperature of 3 'order of 1250C when the material chosen for the card is polyvinyl chloride (PVC), of the central plate with its two sheets of coating to ensure the welding of these sheets with the central plate by softening of PVC.
Lors des opérations d'enrobage et/ou de pressage, il peut se produire que les plages de contact se trouvent recouvertes partiellement par le matériau d'enrobage ou aussi, par suite du fluage, par le PVC de la feuille de revêtement adjacente, provoquant une inaccessibilité des contacts électriques avec certaines plages de la carte.During the coating and / or pressing operations, it may happen that the contact pads are partially covered by the coating material or also, as a result of creep, by the PVC of the adjacent coating sheet, causing inaccessibility of electrical contacts with certain areas of the card.
Pour éviter cet inconvénient, il est proposé dans la demande de brevet précitée d'utiliser de petits pistons rétractables assurant un recouvrement protecteur temporaire de ces plages pendant l'opération d'enrobage et/ou de pressage.To avoid this drawback, it is proposed in the aforementioned patent application to use small retractable pistons ensuring a temporary protective covering of these areas during the coating and / or pressing operation.
La présente invention envisage une autre solution pour réaliser la protection des plages de contact de la carte contre un recouvrement par le matériau d'enrobage et/ou le matériau de la feuille de recouvrement au cours de sa fabrication.The present invention envisages another solution for achieving the protection of the contact areas of the card against being covered by the coating material and / or the material of the covering sheet during its manufacture.
Plus précisément, l'invention est relative à un procédé pour surélever les plages de contact électriques d'une carte à mémoire, ladite carte comportant un ensemble formé d'un circuit intégré et. d'un film support noyés à l'intérieur de la carte au cours d'une opération d'enrobage, les plages de contact constituées par un dépôt de cuivre étamé sur le support étant reliées aux bornes du circuit et accessibles à travers des ouvertures ménagées dans la carte, caractérisé en ce qu'il consiste à découper des pastilles métalliques de même forme que les plages de contact et à les souder sur ces plages avant ladite opération d'enrobage au moyen d'une soudure choisie compatible avec la résistance thermique des éléments adjacents de la carte déjà montés.More specifically, the invention relates to a method for raising the electrical contact pads of a memory card, said card comprising an assembly formed by an integrated circuit and. of a support film embedded inside the card during a coating operation, the contact pads formed by a deposit of tinned copper on the support being connected to the terminals of the circuit and accessible through openings made in the card, characterized in that it consists in cutting metal pellets of the same shape as the contact pads and in welding them on these pads before said coating operation by means of a selected weld compatible with the thermal resistance of the adjacent elements of the card already mounted.
Autrement dit au lieu d'utiliser comme dans la demande de brevet précitée des pistons servant de noyaux amovibles placés dans les ouvertures de la feuille de revêtement pendant l'opération d'enrobage de la carte on augmente auparavant artificiellement l'épaisseur des plages de contact de façon que celles-ci jouent elles-mêmes en permanence le rôle de noyaux et empêchent que le matériau d'enrobage et/ou le fluage de la feuille de revêtement puisse entraîner un recouvrement desplages de contact ou une obstruction des orifices destinés au palpasse des plages de contact.In other words, instead of using, as in the aforementioned patent application, pistons serving as removable cores placed in the openings of the coating sheet during the operation of coating the card, the thickness of the contact pads is artificially increased beforehand. so that they themselves always play the role of cores and prevent the coating material and / or the creep of the coating sheet from causing overlapping of the contact ranges or obstruction of the orifices intended for the palpasse of the contact ranges.
Dans la pratique courante, les plages de contact sont réalisées initialement par dépôt d'étain sur le cuivre du circuit imprimé réalisé par photogravure sur le film en polyimide ou en polyester qui, suivant la technique dite TAB (transport automatique sur bande), est utilisé lors du conditionnement du circuit intégré pour ses manipulations. La surélévation de ces plages par soudure de pastilles métalliques de même forme peut être réalisée de plusieurs manières;
Suivant une caractéristique de l'invention, on utilise comme soudure la formation- par pressage à chaud d'un melange eutectique d'étain et d'indium, ou d'étain et de bismuth, entre l'étain des plages initialement déposé et de l'indium ou du bismuth constituant ou recouvrant les pastilles métalliques.Un tel mélange eutectique a pour avantage de se former à une température relativement peu élevée et par conséquent sans risque de dommages pour le matériau du film support ou pour la pastille de circuit intégré si elle lui est déjà raccordée. Les pastilles métalliques elles-mêmes peuvent être constituées soit intégralement en indium ou en bismuth, soit en cuivre recouvert d'une légère couche d'indium ou de bismuth sur la face à souder.In current practice, the contact pads are initially produced by depositing tin on the copper of the printed circuit produced by photoengraving on the polyimide or polyester film which, according to the so-called TAB technique (automatic transport on tape), is used. during the conditioning of the integrated circuit for its manipulations. The elevation of these areas by welding metal pellets of the same shape can be achieved in several ways;
According to a characteristic of the invention, the formation - by hot pressing of a eutectic mixture of tin and indium, or tin and bismuth, between the tin of the ranges initially deposited and of indium or bismuth constituting or covering the metal pellets. Such an eutectic mixture has the advantage of forming at a relatively low temperature and therefore without risk of damage to the material of the support film or to the integrated circuit chip if it is already connected to it. The metal pellets themselves can be made either entirely of indium or bismuth, or of copper covered with a light layer of indium or bismuth on the face to be welded.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on soude préalablement des pastilles métalliques sur un film continu uniquement porteur des plages et des réseaux de connexion, à l'exclusion des circuits intégrés, et on raccorde ultérieurement les circuits intégrés à leurs plages de contact respectives. Les pastilles métalliques sont avantageusement obtenues à partir d'une bande métallique en déroulement synchrone avec le film porteur des plages de contact sur lesquelles elles sont disposées après l'opératXon de découpe avant passage du film dans le poste de soudure. According to another characteristic of the invention, metallic pellets are welded beforehand on a continuous film carrying only the pads and the connection networks, excluding the integrated circuits, and the integrated circuits are subsequently connected to their respective contact pads. . The metal pellets are advantageously obtained from a metal strip running synchronously with the film carrying the contact pads on which they are arranged after the cutting operation before passage of the film in the welding station.
Les pastilles peuvent être obtenues soit pas poinçonnase d'une bande métallique intacte, soit par découpe d'une languette rattachant encore chaque pastille à une bande métallique prédécoupée suivant leur configuration d'ensemble dans une phase de découpe antérieure de la bande.The pellets can be obtained either by not punching an intact metal strip, or by cutting a tab still attaching each pastille to a pre-cut metal strip according to their overall configuration in an earlier cutting phase of the strip.
L'invention sera mieux comprise en se référant & la description suivante en relation avec le dessin annexé qui représente, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de mise en oeuvre du Drocédé selon l'invention. Sur ce dessin - la figure 1 représente une vue de dessus d'une carte à
circuit enrobé - la figure 2 est une coupe transversale à plus grande
échelle suivant un plan 2-2 à travers l'ensemble
enrobé montrant les plages de contact surélevées
suivant l'invention ; - la figure 3 illustre schématiquement un mode de mise
en oeuvre du procédé suivant l'invention - la figure 4 montre le film support utilisé dans le
mode de mise en oeuvre précédent - la figure 5 montre une bande métallique prédécouDée
utilisable dans une variante du mode de réalisation de
la figure 3.The invention will be better understood by referring to the following description in relation to the appended drawing which represents, by way of nonlimiting examples, various embodiments of the Drocédé according to the invention. In this drawing - Figure 1 shows a top view of a card
coated circuit - Figure 2 is a larger cross section
ladder following a 2-2 plane through the whole
coated showing raised contact areas
according to the invention; - Figure 3 schematically illustrates a mode of setting
implementation of the method according to the invention - Figure 4 shows the support film used in the
previous embodiment - figure 5 shows a pre-welded metal strip
usable in a variant of the embodiment of
Figure 3.
En se référant aux figures 1 et 2, on voit une carte 10 réalisée suivant le procédé décrit dans la demande de brevet précitée qui présente sur sa face supérieure une série de plages métalliques 11 situées dans le coin gauche de la carte. La carte est composée de trois feuilles de chlorure de polyvinyle (PVC), à savoir : une plaque centrale 12 revêtue sur ses deux faces de deux feuilles minces de PVC transparent, l'une supérieure 13 et une inférieure 14. Dans la plaque 12, est ménagé un évidement 15, par exemple formé de deux cavités circulaires coaxiales 15A, 15B de diamètres différents. Referring to Figures 1 and 2, we see a card 10 made according to the method described in the aforementioned patent application which has on its upper face a series of metal pads 11 located in the left corner of the card. The card is made up of three sheets of polyvinyl chloride (PVC), namely: a central plate 12 coated on its two faces with two thin sheets of transparent PVC, one upper 13 and one lower 14. In the plate 12, a recess 15 is formed, for example formed by two coaxial circular cavities 15A, 15B of different diameters.
A l intérieur de l'évidement 15, est loqé un ensemble comprenant une pastille de circuit intégré 16 montée à l'intérieur d'une fenêtre 19, sur un film support 17 en matière souple, par exemple en polyimide ou en polyester, porteur d'un réseau de connexions 18 reliant les bornes du circuit 16 aux plages de contact 11. Cet ensemble est noyé dans un matériau d'enrobage 20 à l'exception des plages 11. Ces dernières ont été rehaussées, suivant la présente invention, par un apport de métal sous forme de pastilles 22 soudées sur les plages en cuivre étamé 11 de minière à remplir presque intégralement des orifices 21 pratiqués dans la feuille de revêtement 13 et permettant d'avoir accès aux plaqes 11 de l'extérieur de la carte.Inside the recess 15, an assembly comprising an integrated circuit chip 16 mounted inside a window 19 is loqué, on a support film 17 made of flexible material, for example polyimide or polyester, carrying 'a network of connections 18 connecting the terminals of the circuit 16 to the contact pads 11. This assembly is embedded in a coating material 20 with the exception of the pads 11. The latter have been enhanced, according to the present invention, by a supply of metal in the form of pellets 22 soldered on the tinned copper pads 11 from the mine to fill almost completely the orifices 21 formed in the coating sheet 13 and allowing access to the plates 11 from the outside of the card.
Un exemple de mise en oeuvre du procédé pour surélever les plages de contact 11 consiste à souder les pastilles métalliques 22 sur les plages 11 avant l'insertion de l'ensemble 16-18 dans la carte par formation d'un mélange eutectique. Une soudure à l'étain-plomb ordinaire nécessitant une température de 200 C environ est en effet délicate, eu égard à l'adhésif qui maintient le cuivre des connexions 18 et des plages de contact 11 sur le film support 17, cet adhésif ne supportant guère une température supérieure à 1500 C. On réalise la soudure en formant par pressage à chaud un mélange eutectique d'étain et d'indium dont la température de fusion est de 1170C, ou un mélange eutectique d'étain et de bismuth dont la température de.An example of implementation of the method for raising the contact pads 11 consists in welding the metal pads 22 on the pads 11 before the insertion of the assembly 16-18 into the card by forming a eutectic mixture. Ordinary tin-lead soldering requiring a temperature of approximately 200 ° C. is indeed delicate, having regard to the adhesive which holds the copper of the connections 18 and of the contact pads 11 on the support film 17, this adhesive not supporting hardly a temperature higher than 1500 C. The welding is carried out by forming by hot pressing a eutectic mixture of tin and indium whose melting temperature is 1170C, or a eutectic mixture of tin and bismuth whose temperature of.
fusion est de 1400C entre l'étain initialement déposé sur les plages Il et le métal des pastilles rapportees comme métal forment les pastilles 22, on peut prendre de l'indium ou du bismuth, ou du cuivre revêtu côté soudure d'une mince couche d'un des deux matériaux précédents.fusion is 1400C between the tin initially deposited on the pads II and the metal of the pellets added as metal form the pellets 22, one can take indium or bismuth, or copper coated on the solder side with a thin layer of 'one of the two previous materials.
Quelle que soit la matière de la soudure et des pastilles métalliques adoptée, le processus opératoire consiste, avant exécution de 11 enrobage dans la carte, à disposer les pastilles 22 avec une mince couche de métal approprié si elles sont en cuivre, et à opérer un pressage à chaud. On est ainsi assuré que les opérations ultérieures d'enrobage et de pressage de la carte ne risquent plus d'entraîner un recouvrement des plages 11-22 puisque précisément les pastilles 22 soudées simultanément aux plages 11 à la température du pressage. s'opposent à ce recouvrement dans la zone des orifices.Ce mode opératoire utilisant la formation d'un mélange eutectique comme soudure, a l'avantage de fournir une soudure sans liquéfaction de la pastille elle-même, à l'exception du joint de soudure eutectique, et par suite de ne pas donner lieu à un débordement des plages. ce qui pourrait se produire avec un excès de soudure ordinaire.Whatever the material of the solder and of the metal pellets adopted, the operating process consists, before execution of the coating in the card, of placing the pellets 22 with a thin layer of suitable metal if they are made of copper, and of operating a hot pressing. It is thus ensured that the subsequent operations of coating and pressing the card no longer risk causing overlapping of the pads 11-22 since precisely the pads 22 welded simultaneously to the pads 11 at the pressing temperature. oppose this overlap in the area of the orifices. This procedure, using the formation of an eutectic mixture as a weld, has the advantage of providing a weld without liquefaction of the pellet itself, with the exception of the seal of eutectic welding, and consequently not to give rise to an overflow of the ranges. which could happen with an ordinary excess weld.
La formation de l'eutectique d'étain et d'indium est particulièrement appropriée quand l'enrobage 20 de l'ensemble du circuit intégré 16 est réalisé au moyen d'une résine polymérisable à une température inférieure à 1500C, car l'indium fond à une température de 1560C qui n'est pas atteinte lors du pressage de la carte. En outre, l'indium a des propriétés de malléabilité qui évitent que, lors du pressage, les pastilles 22 en indium jouent le rôle de poinçons risquant d'endommager le matériau du film 17 et le PVC de la plaque 12.The formation of the tin and indium eutectic is particularly suitable when the coating 20 of the whole of the integrated circuit 16 is carried out by means of a polymerizable resin at a temperature below 1500C, because the indium melts at a temperature of 1560C which is not reached when the card is pressed. In addition, indium has malleable properties which prevent the indium pellets 22 from acting as punches during pressing, risking damage to the film material 17 and the PVC of the plate 12.
L'eutectique d'étain et de bismuth est plutôt à utiliser
Si 1 ~ enrobage 20 de l'ensemble du circuit intégré est réalisé en matériau thermofusible. En effet, l'opération d'enrobage sous pression se produisant à une température plus élevée, voisine de 1800C, la température de fusion de l'indium serait alors atteinte tandis que le bismuth ne fond, lui, qu'à 2770C. Toutefois, dans le cas d'un processus de moulage Dar injection très rapide, on peut admettre que le matériau thermofusible fondu à 1800 C arrive au droit des pastilles en fin d'injection à une température inférieure à cette valeur et suffisamment basse pour ne plus nécessiter impérativement le bismuth, et on peut donc conserver, là encore, la solution à l'indium. The tin and bismuth eutectic is rather to use
If 1 ~ coating 20 of the entire integrated circuit is made of hot melt material. Indeed, the coating operation under pressure occurring at a higher temperature, close to 1800C, the melting temperature of the indium would then be reached while the bismuth does not melt at 2770C. However, in the case of a very rapid injection molding process, it can be assumed that the hot-melt material melted at 1800 C arrives at the right of the pellets at the end of injection at a temperature below this value and low enough not to be imperatively need bismuth, and we can therefore keep, again, the indium solution.
Dans le cas de pastilles réalisées en un métal autre que l'indium, on veillera à donner à ces pastilles une épaisseur telle que, vis-à-vis de celle de la feuille de revêtement 13, elles ne soient pas en saillie sur la carte pour éviter l'effet de poinçon mentionné précédemment.In the case of pellets made of a metal other than indium, care will be taken to give these pellets a thickness such that, with respect to that of the coating sheet 13, they are not protruding on the card to avoid the punch effect mentioned above.
Un autre exemple de mise en oeuvre du procédé pour surélever les Plages de contact consiste à exécuter préalablement la soudure des pastilles métalliques sur le film où sont déposées les plages de contact 11 avec le réseau de connexions avant même que les circuits intégrés ne soient montés sur ce film et raccordés aux plages de contact, évitant ainsi une manipulation du film équipé des circuits intégrés. Le schéma représenté figure 3 illustre ce mode opératoire. Un premier enroulement 30 débite une bande de cuivre étamé 31 d'épaisseur voisine de 0,1 mm. La bande de cuivre 31 passe ensuite sur un rouleau 32 imprégné d'un décapant légèrement adhésif, tel que par exemple un flux de soudure, avant de parvenir au poste de découpe 33. Another example of implementation of the method for raising the contact ranges consists in carrying out beforehand the welding of the metal pellets on the film where the contact pads 11 are deposited with the network of connections even before the integrated circuits are mounted on this film and connected to the contact pads, thus avoiding manipulation of the film equipped with integrated circuits. The diagram shown in Figure 3 illustrates this procedure. A first winding 30 delivers a strip of tinned copper 31 with a thickness close to 0.1 mm. The copper strip 31 then passes over a roller 32 impregnated with a slightly adhesive stripper, such as for example a flux of solder, before reaching the cutting station 33.
D'autre part, on dispose sur un second enroulement 34 d'un film 35 en polyimide ou en polyester, représenté à plus grande échelle à la figure 4, sur lequel ont été déposées en succession, à espaces réguliers, une pluralité de réseaux de connexions sous forme de pistes conductrices 18 et de plages de contact 11 en cuivre étamé comme sur un film TAB habituel. mais auxquels les pastilles de circuits intégrés n'ont pas encore été raccordées à ce stade du processus
Le film 35 est entraîné en déroulement (par des moyens non représentés) et dirigé sur le poste de découpe 33.On the other hand, there is available on a second winding 34 a film 35 of polyimide or polyester, shown on a larger scale in FIG. 4, on which have been deposited in succession, at regular spaces, a plurality of networks of connections in the form of conductive tracks 18 and contact pads 11 made of tinned copper as on a usual TAB film. but to which the integrated circuit pads have not yet been connected at this stage of the process
The film 35 is driven in unwinding (by means not shown) and directed to the cutting station 33.
Dans ce poste, un outil de découpe 36 poinçonne la bande 31 et fournit cycliquement une série de pastilles 37 en nombre égal au nombre des plages d'un circuit intégré, par exemple huit, chaque fois que le film 35 a avancé d'un nombre de pas correspondant. In this station, a cutting tool 36 punches the strip 31 and cyclically supplies a series of pads 37 in number equal to the number of the pads of an integrated circuit, for example eight, each time the film 35 has advanced by a number of corresponding step.
Les pastilles 37 sont guidées pour automatiquement se placer sur les plages de contact 11 du film 35 auxquelles elles restent collées sous l'effet de l'adhésif appliqué précédemment par le rouleau 32. Le film 35 passe ensuite dans un poste de soudure 38 où les pastilles 37 sont soudées à l'étain de leurs plages adjacentes respectives par pression d'une masse chaude 39 à 2000C environ.The pellets 37 are guided to automatically place themselves on the contact pads 11 of the film 35 to which they remain bonded under the effect of the adhesive previously applied by the roller 32. The film 35 then passes through a welding station 38 where the pellets 37 are soldered to the tin of their respective adjacent areas by pressing a hot mass 39 to 2000C approximately.
Le film 35 ainsi équipé de pistes conductrices et de plages de contact surélevées par les pastilles 37 est ensuite dirigé sur un autre poste de soudure pour recevoir les pastilles de circuits intégrés. The film 35 thus equipped with conductive tracks and contact pads raised by the pads 37 is then directed onto another soldering station to receive the pads of integrated circuits.
Une variante du mode de mise en oeuvre précédent consiste à utiliser un ruban métallique 40, représenté figure 5, dans lequel les pastilles 41 ont été prédécoupées par un outil de découpe de forme appropriée, mais restent encore attachées au ruban 40 par une languette 42. Le ruban 40 est alors entraîné en synchronisme avec un film analogue au film 35 de la figure précédente, et les pastilles 41 sont détachées et soudées sur le film dans un même poste.A variant of the previous embodiment consists in using a metal strip 40, shown in FIG. 5, in which the pellets 41 have been precut by a cutting tool of suitable shape, but still remain attached to the strip 40 by a tongue 42. The ribbon 40 is then driven in synchronism with a film similar to the film 35 of the previous figure, and the pellets 41 are detached and welded to the film in the same station.
Il est naturellement possible d'app iquer le procédé de soudure à l'eutectique aux processus précédents utilisant le montage en série de pastilles métalliques sur un film déjà porteur de pistes conductrices et de plages de contact. Il suffit pour cela d'utiliser pour l'élaboration des pastilles une bande de cuivre revêtue d'une mince couche d'indium ou de bismuth sur l'une de ses faces, le reste du processus opératoire restant analogue et la température à laquelle s'effectue la soudure par pressage à chaud des pastilles étant adaptée à la température de fusion de l'eutectique choisi. It is of course possible to apply the eutectic welding process to the preceding processes using the series mounting of metal pellets on a film already carrying conductive tracks and contact pads. For this, it suffices to use a strip of copper coated with a thin layer of indium or bismuth on one of its faces for the preparation of the pellets, the rest of the operating process remaining similar and the temperature at which s 'performs the welding by hot pressing of the pellets being adapted to the melting temperature of the chosen eutectic.
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