FR2547440A1 - Procede de fabrication de cartes a memoire et cartes obtenues suivant ce procede - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE AUX CARTES PORTATIVES A MEMOIRE, DU TYPE CONTENANT UN CIRCUIT INTEGRE. POUR INSERER LE MODULE ELECTRONIQUE CONSTITUE AU MOINS PAR UN CIRCUIT INTEGRE 16, FIXE SUR UN SUBSTRAT ISOLANT 13 MUNI DE BORNES DE CONTACT 11 DANS LE MATERIAU PLASTIQUE FORMANT LE CORPS DE LA CARTE 10, DE PREFERENCE ON CHAUFFE LE MODULE ELECTRONIQUE ET ON L'APPLIQUE AVEC PRESSION SUR LA FACE SUPERIEURE DE LA CARTE. ON RAMOLLIT AINSI LOCALEMENT LE MATERIAU PLASTIQUE CE QUI PERMET L'ENFONCEMENT DU MODULE ELECTRONIQUE DANS LE MATERIAU PLASTIQUE DU SUPPORT. APPLICATION A LA REALISATION DE CARTES DE CREDIT A MEMOIRE ELECTRONIQUE.

Description

Procédé de fabrication de cartes a' mémoire et cartes obtenues suivant ce procédé.
La présente invention est relative aux cartes portatives à mémoire, du type contenant un circuit intégré, et notamment à la fabrication de telles cartes suivant un procédé économique.
Ltînvention est plus précisément applicable aux cartes à prépaiement, c'est-à-dire à des cartes auxquelles est attribuée initialement une certaine valeur fiduciaire, a'achat d'une carte contre le paiement de cette valeur permettant d'obtenir certaines prestations de service par annulations successives ou changements d'état d'éléments de mémoire affectés d'une valeur unitaire jusqu'à épuisement de la valeur totale de la carte
Il a déjà été proposé pour l'obtention de prestations, par exemple de communications téléphoniques, d'utiliser une carte à mémoire de type électronique dont la mémoire est constituée d'éléments qui, au fur et à mesure de l'utilisation de la carte, sont successivement basculés d'un état initial à un second état de façon irréversible, la carte devenant inutilisable quand tous les éléments de sa mémoire sont passés dans le second état. La carte n'étant pas rechargeable, autrement dit les éléments de sa mémoire ne pouvant être ramenés à leur état initial, elle doit etre jetée. Il importe alors que son prix de revient soit le plus faible possible pour limiter au maximum la valeur de la matière consommable.
On connait déjà des procédés de fabrication de cartes à mémoire électroniques de format normalisé, suivant lesquels le circuit intégré est logé dans une cavité pratiquée dans la carte, cavité qui est ensuite remplie, totalement ou partiellement, d'un matériau d'enrobage, puis fermée par une feuille mince ne laissant apparaître que les plages métalliques pour la connexion du circuit intégré avec un appareil d'échanges de données avec la carte. Ces procédés mettent généralement en oeuvre un nombre important d'opérations délicates telles que : préparation d'une cavité et d'un module de circuit intégré monté sur un support adapté, insertion et collage de cet ensemble dans la cavité, enrobage de l'ensemble et fermeture de la cavité, pressage final et détourage de la carte. De tels procédés sont trop onéreux pour être appliqués à la fabrication de cartes destinées à être jetées après usage.
L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication permettant d'obtenir de façon économique des cartes à mémoire et ne nécessitant qu'un nombre d'opérations limité.
Suivant l'invention, le procédé de fabrication de cartes à mémoire du type comprenant un circuit intégré noyé à l'intérieur d'un matériau plastique constituant le support de la carte, se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on fournit un module électronique comprenant un
substrat isolant muni de plages de contact
métallisées disposée sur une première face dudit
substrat, et un circuit intégré monté sur une
deuxième face dudit substrat, ledit module ayant une
épaisseur inférieure à l'épaisseur de ladite carte - on porte localement, à sa température de
ramollissement, ledit matériau plastique à
l'emplacement où on veut disposer ledit module ; et simultanément, on applique avec pression ledit
module sur une face de ladite carte audit
emplacement ramolli pour enfoncer ledit module dans
ledit matériau jusqu a ce que ledit module
électronique soit disposé dans épaisseur de ladite
carte et que lesdites plages de contact affleurent
sensiblement ladite face de la carte.
De préférence, on chauffe le module électronique lui-même pour que celui-cit à son tour, échauffe localement par contact le matériau plastique, provoquant ainsi son ramollissement.
L"util.sation du module lui-meme comme poinçon d'une part, et le ramollissement local du matériau plastique de la carte vautre part, permettent de supprimer certaines des opérations énumérées plus haut, notamment la préparation d'une cavité ayant la forme de ensemble du module, l'insertion et le collage du module dans la cavité, la fermeture de la cavité et le détourage de la carte.
L'invention a aussi pour objet une carte à mémoire réalisée suivant le procédé précédent.
La carte, suivant l'invention, comprend dans une feuille de matériau plastique, un circuit intégré monté sur une face d'un substrat isolant présentant des plages de contact métallisées au niveau de la surface de ladite feuille, lesdites plages étant disposées sur la face du substrat opposée à celle sur laquelle est monté le circuit et reliées aux bornes du circuit par un réseau de connexions à travers des trous métallisés du substrat, ledit circuit intégré et son réseau de connexions étant noyés dans un matériau d'enrobage, et elle est caractérisée en ce que la feuille de matériau plastique présente un logement formé au moins partiellement par l'enfoncement dudit module dans celle-ci et en ce que ledit substrat est muni d'orifices au moins partiellement remplis par ledit matériau plastique formant ladite feuille.
De préférence la liaison électrique avec les plages de contact est réalisée par métallisation de la paroi d'au moins certains desdits orifices.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante et au dessin annexé donne à titre d'exemple non limitatif. Sur ce dessin - la figure 1 représente une carte obtenue par un
premier mode de mise en oeuvre du procédé selon
l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale à plus
grande échelle suivant la ligne II-II de la
figure 1, selon un premier mode de mise en oeuvre de
l'invention - la figure 3 représente schématiquement la phase
d'implantation d'un module selon le premier mode de
mise en oeuvre du procédé de l'invention - les figures 4 et 5 illustrent les différentes étapes
d'une variante de mise en oeuvre du procédé selon
l'invention.
En se référant aux figures 1 et 2, on voit une carte à mémoire 30 réalisée conformément au premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention. La carte 10 comporte sur sa face supérieure, visible à la figure 1, une série de plages métalliques 11 situées dans le coin supérieur gauche et servant à relier électriquement le circuit électronique renfermé dans la carte avec un appareil d'exploitation et d'échange de données. La carte est constituée par une feuille unique 12 de matière plastique souple, par exemple du chlorure de polyvinyle (PVC) de dimensions normalisées.Les plages ll sont obtenues à partir d'une métallisation réalisée sur la face 13' d'un substrat électriquement isolant 13, par exemple en polyimide en polyester ou en verre époxy ; le substrat 13 présente aussi sur sa face inférieure des zones conductrices 14 correspondant aux plages 11 et obtenues également à partir d'une métallisation initiale. Les plages 11 et les zones conductrices 14 sont de préférence électriquement reliées par des trous dont la paroi est métallisée 15 qui traversent toute l'épaisseur du substrat isolant, mais dont la partie centrale est exempte de métallisation. Le substrat 13 sert de support à une pastille de circuit intégré 16 qui est montée, par exemple par collage, sur celui-ci par sa face opposée à celle où se trouvent les bornes de contact 17 du circuit. Les bornes 17 sont reliées aux zones conductrices 14 par un réseau de connexions 18.
Cet ensemble forme un module électronique 20. La pastille de circuit intégré 16 et son réseau de connexions 18 sont noyés dans un enrobage en matériau électriquement isolant 19, d'épaisseur inférieure à celle de la feuille 12, par exemple une résine époxy
H70E de la marque EPOTECNI qui polymérise à 100 0C au bout d'une heure environ. Ainsi, non seulement l'enrobage joue le rôle d'isolant électrique mais également il sert à la rigidification de l'ensemble et, par sa forme extérieure analogue à celle d'une goutte, il facilite l'enfoncement du module électronique dans le matériau plastique.
Ce matériau, contrairement aux réalisations habituelles n'est pas un matériau souple et élastique, mais un matériau rigide. Le circuit 16 est ainsi électriquement accessible par l'intermédiaire des plages de contact 11, des trous métallisés 15, des zones métallisées 14 et des connexions du réseau 18.
Il est à remarquer que les trous 15 ne sont métallisés que sur leur paroi et que leur intérieur est rempli par le PVC de la feuille 12 comme celà sera expliqué ultérieurement. Celà contribue à former un ancrage du substrat 13 dans la feuille 12.
Le procédé de fabrication permettant de réaliser une carte suivant la structure qui vient d'être décrite aux figures 1 et 2 est le suivant : on part d'un substrat 13, métallisé sur ses deux faces, par exemple par laminage et/ou apport électrolytique de métal et on réalise les zones 11 et 14 avec leur configuration désirée par photogravure. On perce les trous 15 et on les métallise de façon habituelle.
De plus l'extrémité 15a de chaque orifice 15 est évasée. Cela peut être obtenu en prévoyant un lamage dans la couche de métallisation autour de l'extrémité de l'orifice On place ensuite le circuit intégré 16 contre une des faces du substrat 13 et on soude ses connexions 18 sur les zones conductrices 14. On dépose alors sur la pastille 16 le matériau d'enrobage 19, telle aucune goutte de colle époxy dure, qu'on laisse durcir pendant 1 heure à une température de l'ordre de 180 OC. Le module électronique 20 ainsi réalisé, représenté figure 3, est suffisamment rigide, après durcissement, pour pouvoir être implanté dans la carte Le substrat 13 est en effet réalisé en verre époxy et métallisé sur la majeure partie de ses deux faces à l'exception de minces lignes non conductrices 21 séparant les différentes zones conductrices 11 et 14.Les métallisations qui ont chacune une épaisseur de l'ordre de 35 microns rigidifient sensiblement le substrat isolant qui a une épaisseur de l'ordre de 100 microns. Le substrat forme avec le matériau d'enrobage convenablement durci un ensemble rigide capable d'agir à la manière d'un poinçon.
Selon le premier mode de. mise en oeuvre illustré par les figures 2 et 3, le module électronique est tenu de préférence par un outil à dépression symbolisé par la référence 23. Le module est tenu par l'outil 23 grace à un système d'aspiration symbolisé par la conduite 24 débouchant dans la cavité 24' de l'outil. L'outil a des dimensions telles que les orifices 15 du module électronique se trouvent vis à vis de la cavité 24'.
En outre, l'outil 23 est muni de moyens de chauffage symbolisés par la résistance 25.
La feuille 12 formant le support de la carte est placée sur un bati 26 muni dgunsléger évidement 27. La feuille 12 est placée de telle manière que la zone de la feuille 12 où l'on veut enfoncer le module électronique soit disposée au dessus dudit évidement 27. Le système de chauffage 25 est alimenté pour porter le module électronique à une température de l'ordre de 1700C. L'outil 23 applique le module électronique sur la face supérieure de la feuille 12 avec une pression locale de llordre de 2.105 Pa.Par contact, le matériau plastique est localement porté à sa température de ramollissement, caest-à-dire à environ 50 Ce Par la combinaison de la pression et du chauffage localisé, le module est enfoncé jusqu'à ce que les plages 11 affleurent sensiblement la face supérieure de la feuille 12. Le fluage du matériau plastique, sous l'effet de leenfoncement du module électronique entraine le remplissage des orifices 15, ce remplissage étant encore favorisé par l'effet d'aspiration produit par l8outil 23. Le reste de la déformation du matériau plastique par fluage est localisé dans l'évidement 27 du bâti 26.Puis, alors que le matériau plastique est encore à lrétat ramolli, on supprime l'aspiration, et on la remplace par une légère suppression. Cela a pour effet d"aplatir" ou de refouler l'extrémité supérieure des remontées 29 de matériau plastique dans les orifices 15 pour qu'elles remplissent les parties évasées 15a Ainsi les remontées 29 jouent le rôle de rivets, assurant au moins partiellement l'ancrage du module électronique dans la feuille 12.
Il faut ajouter que le fluage du matériau plastique étant localisé en 19' par l'évidement 27, les cotes externes de la carte ne sont modifiées que dans cette zone, et l'opération finale de détourage de la carte devient inutile.
Pour améliorer encore l'ancrage du module électronique dans la carte, il est possible de ménager dans le substrat isolant 13 des orifices supplémentaires tels que 35 sur la figure 1 qui n'ont aucune fonction de liaison électrique et qui ne sont donc pas métallisés.
Ces orifices supplémentaires peuvent en particulier, etre prévus à proximité de la périphérie du substrat dans des zones dépourvues orifices 15 pour la liaison électrique.
Dans une fabrication en série, les opérations de soudage des connexions et dflenrobage des pastilles de circuit intégré peuvent avantageusement être réalisées en serie sur un film de substrat défilant pas à pas, film sur lequel ont été élaborés à intervalles réguliers des ensembles de zones conductrices et de trous métallisés suivant la configuration voulue. Une opération de découpe du module dans le film doit alors précéder l'opération d'implantation dans les cartes.
Les figures 4 et 5 illustrent une variante d'implantation du module électronique dans la feuille 12 en matière plastique. Comme le montre mieux la figure 4 on part d'un module électronique constitué par un substrat isolant 13 identique à celui de la figure 2 ou 3 sur une face duquel est fixé le circuit intégré 16.
Il faut observer que les connexions 18 de la figure 2 ne sont pas réalisées et qu'il n'y a donc pas l'enrobage 19. En outre, dans la feuille 12 on a ménagé un orifice 30, la traversant totalement. Cet orifice a, en section droite, des dimensions inférieures à celles du substrat isolant 13, mais nettement supérieures à celles du circuit intégré 16.
Le module électronique est posé sur la face supérieure de la feuille de telle manière que le circuit intégré 16 pénètre dans l'orifice 30. Puis, comme celà a déjà été expliqué en liaison avec les figures 2 et 3, on exerce une certaine pression sur le substrat tout en portant localement la feuille 12 à sa température de ramollissement. Pour celà le module électronique est tenu par l'outil 23 déjà décrit.
Par ce processus, la périphérie du substrat s'enfonce dans le matériau plastique jusqu a ce que les plages conductrices affleurent la face supérieure de la feuille 12. Durant cette opération il se produit un certain fluage. Il faut cependant observer que ce fluage est moins important que dans le premier mode de mise en oeuvre en raison de la présence de l'orifice 30. Ce fluage se localise dans la zone laissée libre par l'orifice 30, ce qui est sans effet sur la forme extérieure finale da la carte. Il permet en outre au matériau plastique de venir remplir les orifices 15, cette opération étant favorisée par l'aspiration due à l'outil.
Dans l'étape suivante on réalise de façon connue les connexions électriques 18 entre les bornes de circuit intégré et les métallisations. Enfin, on remplit la portion de l'orifice 30 non occupée par le circuit intégré à l'aide d'un dépôt isolant 3, par exemple de résine époxy.
Cette variante du procédé présente certains avantages.
L'implantation du module électronique n'entraîne aucune modification des cotes externes de la carte. De plus la réalisation des connexions 18 entre le circuit intégré et les métallisations est simplifiée. En effet dans cette variante ces connexions sont réalisées apyres que le module électronique ait été mis en place dans la carte. En conséquence; la pièce à manipuler pour souder ces connexions se limite à la carte elle-meme, et ses dimensions sont réduites Dans le premier mode de mise en oeuvre, c'est l'ensemble de la bande portant les différents circuits intégrés qu'il faut manipuler pour souder les différentes connexions et la longueur de cette bande n'est pas négligeable.
Il résulte de la description précédente que, dans tous les cas, au moins une partie du module électronique constitué par le circuit intégré et le substrat sert de poinçon pour provoquer l'enfoncement du module électronique dans la carte, le matériau plastique formant celle-ti étant localement porté à sa température de ramollissement.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1 - Procédé de fabrication de carte à mémoire du type
comprenant un circuit intégré noyé à l'intérieur
du matériau. plastique constituant le support de la
carte, caractérisé en ce que
- on fournit un module électronique (20)
comprenant un substrat isolant (13) muni de
plages de contact métallisées (11) disposée sur
une première face (13X) dudit substrat, et un
circuit intégré (16) monté sur une deuxième face
dudit substrat, ledit module ayant une épaisseur
inférieure à l'épaisseur de-ladite carte
- on porte localement, à sa température de
ramollissement, ledit matériau plastique à
l'emplacement où on veut enfoncer ledit module
et
- simultanément, on applique avec pression ledit
module (20) sur une face de ladite carte audit
emplacement pour enfoncer ledit module dans
ledit matériau jusqu'à ce que ledit module
électronique soit disposé dans l'épaisseur de
ladite carte et que lesdites plages de contact
affleurent sensiblement ladite face de la carte.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en
ce que, pour fournir ledit module électronique, on
monte ledit circuit intégré (16) sur ledit
substrat (13) qui comporte en outre des
métallisations (14) sur ladite deuxième face ; on
relie électriquement les bornes (17) dudit circuit
intégré auxdites métallisations (14), et on enrobe
le circuit intégré et son réseau de connexions
dans un enrobage (19) électriquement isolant
d'épaisseur telle que l'épaisseur du module formé
par le substrat et l'enrobage soit inférieure à
l'épaisseur de la carte, et on laisse durcir ledit
enrobage.
3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en
ce que, avant de chauffer ledit matériau on ménage
dans ladite carte (10) un orifice (30) la
traversant de part en part, la section droite
dudit orifice par un plan- parallèle à celui des
faces de ladite carte étant supérieure à la
surface audit circuit intégré et inférieure à
celle dudit substrat isolant, ledit module étant
applique sur ladite face de la carte pour que
ledit circuit intégré penetre librement dans ledit
orifice,
4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en
ce que ledit substrat isolant comporte des
métallisations (14) sur sa deuxième face en ce
qu'après l'étape d'enfoncement dudit module on
réalise des connexions électriques (18) entre les
bornes dudit circuit intégré et les métallisations
(14) de la deuxième face dudit substrat et en ce
qu'on remplit la partie restante dudit orifice
(30 > avec un matériau isolant (32).
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications
2 à 4, caractérisé en ce qu'on fournit un module
électronique muni, de plus, d'orifices (15)
traversant de part en part ledit substrat, hors du
champ dudit circuit intégré, et en ce que, durant
l'enfoncement dudit module, on fait pénétrer ledit
matériau plastique dans lesdits orifices pour
assurer au moins en partie la fixation dudit
module dans ledit matériau plastique.
6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en
ce que pour fournir ledit module, on recouvre la
paroi interne d'au moins certains desdits orifices
(15) ménagés dans ledit substrat (13) d'un
revêtement conducteur pour relier électriquement
lesdites plages de contact (11) et lesdites
métallisations (14) sur ladite deuxième face du
substrat.
7 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en
ce que ledit matériau d'enrobage (19) est une
résine époxy.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 7, caractérisé en ce que, pour porter
localement ledit matériau plastique à sa
température de ramollissement, on chauffe le
module électronique.
feuille.
remplis par le matériau plastique formant ladite
pluralité deorifices, au moins partiellement
et en ce que ledit substrat isolant comporte une
partie par enfoncement dudit module dans celle-ci,
plastique présente un logement formé au moins en
caractérisé en ce que la feuille de matériau
bornes du circuit par un réseau de connexions,
sur laquelle est monté le circuit et reliées aux
disposées sur la face du substrat opposée à celle
surface de ladite feuille, lesdites plages étant
plages de contact métallisées au niveau de la
sur une face d'un substrat isolant présentant des
électronique comportant un circuit intégré monté
feuille de matériau plastique, un module
Carte à mémoire du type comprenant dans une
9 - Carte caractérisée en ce qu'elle est obtenue
suivant le procédé selon l'une quelconque des
revendications 1 à 7.
plages de contact audit réseau de connexions.
est métallisée pour relier électriquement lesdites
que la paroi d'au moins certains desdits orifices
Carte selon la revendication -8, caractérisée en ce
10- Carte selon l'une quelconque des revendications
8 et 9, caractérisée en ce que l'extrémité des
orifices tournée vers ledit circuit intégré est
évasée pour que le matériau plastique remplissant
lesdits orifices joue le rôle d'un rivet.
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