FR2629666A1 - Carte a circuit integre comportant des modules de circuit destines au montage de composants electroniques - Google Patents
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Abstract
Il est décrit une carte à circuit intégré qui comprend un substrat principal 12 dont la surface est dotée de parties évidées 16a, 16b, 16c et qui comprend en une partie de bord une configuration de bornes de connecteur externe 14, des modules de circuit 18a à 18c encastrés dans les parties évidées, chaque module possédant des composants électroniques, et une structure de câblage en double couche qui établit une connexion électrique entre les composants électroniques et la configuration de bornes de connecteur 14. La structure de câblage comprend une première couche de câblage 24 formée sur le substrat principal de manière à couvrir les modules et une deuxième couche de câblage formée de manière isolée au-dessus de la première couche et possédant une configuration de câblage s'étendant sensiblement perpendiculairement à la configuration de câblage de la première couche et couplée à cette dernière et à la configuration de bornes de connecteur 14.
Description
La présente invention concerne les cartes à circuit intégré et, plus
spécialement, une carte mince à circuit intégré sur laquelle sont montées un certain nombre de puces de circuit intégré.
Les cartes à circuit intégré possèdent de nombreux avan-
tages par rapport à une carte magnétique classique possédant une
bande magnétique d'emmagasinage de données, par exemple une capa-
cité de mémorisation nettement plus grande, une vitesse d'accès aux données plus élevée, et une plus grande fiabilité d'emmagasinage des données. En raison de ces avantages, il existe une demande
accrue pour les cartes à circuit intégré.
Avec les cartes à circuit intégré actuellement dispo-
nibles, par exemple des cartes de mémoire à circuit intégré, pour monter des puces de circuit intégré sur un substrat de base en forme de carte, on commence par monter ces puces sur une mince plaquette de circuit imprimé. On fait appel à un soudage de fils ou un soudage automatisé de bandes (TAB) pour connecter électriquement les bornes de connexion (plots de liaison) de chaque puce de circuit intégré à la configuration de câblage présente sur la plaquette de circuit imprimé. Toutefois, avec un tel montage, il est difficile d'obtenir une carte à circuit intégré qui soit compacte et mince. L'utilisation du soudage de fils demande des fils de connexion d'une hauteur d'environ 0,2 à 0,5 mm, ce qui fait obstacle à la réduction de l'épaisseur des cartes à circuit intégré. Que l'on utilise Le soudage de fils ou le TAB, la connexion électrique entre chaque puce de circuit intégré et la plaquette de circuit imprimé demande une région de câblage, autour de chaque puce de circuit intégré, dont l'aire est au moins deux fois plus grande que celle de la puce. Ceci conduit à inévitablement augmenter la dimension de la carte à circuit intégré. Une solution au problème ci-dessus énoncé a été proposée
dans le brevet japonais (KOKAI) n 61-75488, qui décrit un encas-
trement direct des puces à circuit intégré dans le substrat de base de la carte, sans utilisation d'aucune plaquette de circuit imprimé. On utilise ici une pâte conductrice pour réaliser le câblage des puces de circuit intégré encastrées dans le substrat de base de La carte. Toutefois, avec la carte à circuit intégré décrite, le montage d'un nombre accru de puces de circuit intégré sur la carte augmente de manière notable la difficulté qu'il y a à aligner les bornes de connexion de toutes les puces de circuit intégré encastrées avec la configuration de câblage réalisée par la
pâte conductrice. D'une manière tout à fait inutile, cet inconvé-
nient augmente la difficulté et la complexité du processus de
production des cartes à circuit intégré.
Comme moyen permettant de connecter une carte à circuit
intégré à un dispositif de lecture externe, on connaît des connec-
teurs faits de deux éléments. Du fait de leur épaisseur de 2 à 3 mm, il n'est pas possible de donner à la carte à circuit intégré une plus faible épaisseur globale, même si les parties autres que la section du connecteur peuvent être conçues en conformité avec
les normes ISO.
C'est donc un but de l'invention de fournir une carte à circuit intégré nouvelle et améliorée qui permet d'assurer le montage effectif d'un nombre accru de puces de circuit intégré tout en autorisant une réalisation plus compacte et plus mince pour celles-ci. Eu égard au but ci-dessus énoncé, l'invention vise une structure particulière de carte à circuit intégré, qui possède une couche de base principale en forme de carte. Cette couche de base principale comporte une surface supérieure dans laquelle sont formées des parties évidées et une section de bord au niveau de
laquelle est formée une couche de connecteur possédant une configu-
ration de bornes de connecteur externe. Des couches de base auxiliaires possédant chacune des composants électroniques sont disposées dans les parties évidées. Un moyen de câblage en double couche est prévu pour réaliser la connexion électrique entre les
composants électroniques et la configuration de bornes de connec-
teur. Ce moyen de câblage comporte une première et une deuxième couche de câblage. La première couche de câblage est disposée sur la couche de base principale de manière à couvrir les couches de
base auxiliaires et elle possède des lignes de câblage qui s'éten-
dent suivant une première direction de La couche de base principale
et sont couplées aux composants électroniques ci-dessus indiqués.
La deuxième couche de câblage, disposée au-dessus de la première couche de câblage de manière isolée, possède des deuxièmes lignes de câblage qui s'étendent suivant une deuxième direction de la couche de base principale et sont couplées à la première couche de
câblage et à la configuration de bornes de connecteur.
La description suivante, conçue à titre d'illustration
de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective partiellement découpée qui montre la structure de la section essentielle d'une carte à circuit intégré selon un mode de réalisation préféré de l'invention; - la figure 2 est une vue en section droite de la carte à circuit intégré de la figure 1, prise suivant la ligne II-II; et - la figure 3 est une vue en perspective agrandie partiellement découpée qui montre la structure de la section essentielle d'un module de circuit de la carte à circuit intégré
représentée sur la figure 1.
On se reporte d'abord à la figure 1. Une carte à circuit intégré selon un mode de réalisation de cette invention est désignée dans son ensemble par le numéro de référence '10". La carte à circuit intégré 10 possède un substrat de base isolant (ci-après appelé "substrat principal" ou bien "substrat de carte") 12, qui peut être une couche de base en résine époxy vitrifiée possédant une surface rectangulaire. Le subs-trat de carte 12 possède une configuration de bornes de connecteur externe du type plan 14 qui est formée au niveau d'un des bords courts de sa surface supérieure, à l'aide d'une pellicule mince conductrice de Au, Ag, Cu, etc. Comme représenté sur la figure 1, la carte à circuit intégré 12 possède un nombre sélectionné de parties évidées 16a, 16b, 16c, etc., qui sont formées dans sa surface supérieure. Dans les cas o il ne sera pas nécessaire de distinguer entre elles les parties évidées, on pourra omettre les suffixes. Chacune des parties évidées 16 possède une forme plane rectangulaire et est réaLisée dans le substrat de carte 12 de manière à présenter une profondeur prédéterminée. Des modules de circuit 18a, 18b, 18c, 05..., et une unité de source d'alimentation électrique 19 sont encastrés dans les parties évidées 16 respectives et y sont fixes par une résine durcissabLe isolante 20. La vue en section droite de la figure 2 montre plus clairement chaque module de circuit 18 fixé dans sa partie évidée 16 associée à l'aide de la résine
durcissable 20. Les modules de circuit 18 font fonction de subs-
trats de câblage auxiliaires sur lesquels sont montées des puces de circuit intégré. L'unité de source d'alimentation électrique 19 est une pile de courant continu du type mince. Les substrats de câblage auxiliaires 18 possèdent des plots 22 faisant fonction de
bornes de connexion.
La surface supérieure du substrat de carte 12 dans laquelle les modules de circuit 18 sont encastrés est entièrement
recouverte par une première couche isolante 24. Des lignes paral-
LèLes de configuration de câblage 26 sont formés sur la première couche isolante 24 au moyen d'une pâte conductrice et s'étendent suivant la direction Y de la carte à circuit intégré 10. Ces lignes de configuration de câblage 26 sont couplées aux plots 22 servant de bornes de connexion des modules de circuit 18 via des trous passants 28 (voir figure 2) qui sont formés dans la première couche isolante 24. Cette connexion permet de coupler un certain plot de connexion 22 d'un certain module de circuit 18 au plot de connexion
correspondant d'un autre module de circuit 18.
Une deuxième couche isolante 30 est disposée sur la première couche isolante 24. Il résulte clairement de la figure 2 que la structure en double couche des première et deuxième couches isolantes 24 et 30 a la même épaisseur que la configuration de bornes de connecteur 14. Des lignes parallèles de configuration de câblage 32 s'étendant suivant la direction X de la carte à circuit intégré 10 sont formées sur la deuxième couche isolante 30 à l'aide d'une pâte conductrice, et elles sont couplées à la configuration de bornes de connecteur 14. Les lignés de câblage 32 sont couplées aux lignes de configuration de câblage 26 sous- jacentes via des trous passants 34 (voir figure 2) formés dans la deuxième couche isolante 30. La vue en section droite de la figure 2 montre une
ligne de câblage 32 qui est électriquement couplée à l'une, corres-
pondante, des lignes de configuration de câblage 26 via un trou passant 34. En utilisant des lignes de câblage mutuellement isolées 26 et 32 qui se coupent l'une l'autre à angle droit sur un plan, on
peut, si cela est nécessaire, coupler électriquement à la configu-
ration de bornes de connecteur 14 le plot de connexion 22 d'un
certain module de circuit (par exemple 18a).
Comme représenté sur la vue agrandie de la figure 3, le module de circuit 18a comporte typiquement des puces de circuit intégré 34a, 34b,..., et un condensateur sous forme de puce 36, qui sont encastrés dans les partie évidées rectangulaires 38a, 38b, 38c,..., et y sont fixés au moyen d'une résine durcissable isolante 42. Les puces de circuit intégré 34 peuvent être des puces
de mémoire.
La surface supérieure de la couche de base 40 dans laquelle les composants électroniques 34 et 36 sont encastrés est entièrement revêtue d'une couche 44 constituée d'une pellicule mince isolante sur Laquelle des lignes de câblage de connexion 46 sont formées à l'aide d'une pâte conductrice. Les lignes de câblage de connexion 46 comportent des lignes de câblage qui s'étendent suivant deux directions mutuellement perpendiculaires de manière à produire une configuration de câblage interne des modules de circuit. Ces lignes de câblage 46 sont couplées à des bornes de connexion 48 des puces de circuit intégré 34 par l'intermédiaire de trous passants (non représentés) qui sont formés dans la couche isolante 44 de manière à permettre la connexion électrique entre les puces de circuit intégré 34. Une autre couche en pellicule mince isolante 50 est disposée sur la couche isolante 44. Les lignes de câblage 46 sont couplées à des plots constituant des bornes de connexion 52 formés sur la surface supérieure de la couche isolante 50 par l'intermédiaire de trous passants (non représentés) qui y sont formés. Ces plots de connexion 52 font
fonction de bornes de connexion externes du module de circuit 18a.
Avec ce montage, on monte sur un nombre sélectionné de modules de circuit 18 de nombreuses puces de circuit intégré 34 et, puisque Les bornes de connexion 52 des puces de circuit intégré ainsi montées sont formées en même temps que Les différents modules de circuit 18, il est possible de réaliser le montage sous densité- élevée d'un nombre accru de puces de circuit intégré 34 sur le substrat de carte 12. Ceci réduit la région de câblage de la carte à circuit intégré 10 et contribue donc à la compacité de la carte. De plus, puisque le nombre de bornes intervenant dans la connexion de câblage diminue, l'alignement de câblage peut être plus précis par comparaison avec le cas o on réalise un câblage de connexion direct entre toutes les puces de circuit intégré et le substrat de carte 12. Ceci peut améliorer la fiabilité du câblage. En outre, puisque la connexion de câblage électrique entre les modules de circuit 18 et la configuration de bornes de connecteur 14 du substrat de carte 12 est réalisée à l'aide de lignes de configuration de câblage en double couche 26 et 32, sans qu'il soit besoin de faire appel au soudage de fils ou au TAB
classiques, la carte à circuit intégré 10 peut être rendue mince.
On peut notamment former les première et deuxième couches isolantes
24 et 30 sur le substrat de carte 12 de manière à obtenir sensible-
ment la même épaisseur que celle des parties de bord superficielles du substrat de carte 12, si bien qu'on peut rendre La carte à
circuit intégré 10 plus mince.
La carte à circuit intégré 10 du mode de réalisation ci-dessus présenté peut être efficacement produite au moyen des processus décrits ci-dessous. Tout d'abord, on prépare la couche de
base 40 pour chaque module de circuit 18. On installe respective-
ment les puces de circuit intégré 34 et le condensateur en puce 36 dans des parties évidées 38 de la couche de base 40. On place dans chaque partie évidée 38 une résine durcissable par UV 42 et on la fait durcir en L'irradiant à l'aide de rayons ultraviolets afin de fixer les éléments 34 et 36. On soumet la structure résultante à un processus d'impression sérigraphique de manière à former, sur le substrat de base 40, une couche isolante 44 de résine durcissable possédant des ouvertures au niveau des parties correspondant aux
bornes de connexion (électrodes) des puces de circuit intégré 34.
On place du métal dans les ouvertures de manière à réaliser des trous passants. Ensuite, on effectue une impression sérigraphique pour former des lignes de câblage 46 sur la couche isolante 44. De même, on forme une couche isolante 50 sur la couche isolante 44 à l'aide d'une résine durcissable par UV, et on forme des plots 52 servant de bornes de connexion sur la couche isolante 50 via la
même impression sérigraphique, comme représenté sur la figure 3.
Ensuite, on dispose dans les parties évidées respectives du substrat de carte 12 les modules de circuit fabriqués 18 et l'unité de source d'alimentation électrique 19 et on les y fixe à l'aide d'une résine 20 durcissable par UV de la manière ci-dessus indiquée. Ensuite, on dépose sur toute la surface du substrat de carte 12 une résine durcissable par UV faisant fonction de première couche isolante 24. On réalise alors une gravure sélective de manière à former des ouvertures correspondant aux trous passants 28 dans la première couche isolante 24. La raison pour laquelle on dépose sur le substrat de carte 12 la résine durcissable par UV
sans utiliser l'impression sérigraphique est que la surface supé-
rieure du substrat de carte 12 sur laquelle les éléments 18 et 19 sont montés n'est pas plane et possède des parties soulevées, ce qui rend difficile l'application uniforme de la première couche isolante 24 par impression sérigraphique. En déposant sur toute la surface du substrat de carte 12 la résine thermodurcissable par UV pour former la première couche isolante 24, on peut rendre plane
cette première couche isolante 24.
Apres avoir placé du métal dans les ouvertures de la première couche isolante 24 pour former des trous passants 28, on forme des lignes de câblage parallèles 26 sur cette couche isolante 24 en utilisant une pâte conductrice. On forme, comme deuxième
couche isolante 30, sur la première couche isolante 24, par impres-
sion sérigraphique, une résine durcissable par UV possédant des ouvertures qui correspondent aux trous passants 34. Apres avoir placé du métal dans ces ouvertures pour former les trous passants 34, on forme sur cette couche isolante 30, à l'aide d'une pâte conductrice, les lignes de câblage parallèles 32. Il faut noter que, dans le procédé de production ci-dessus présenté, eu égard à la dilatation thermique et au facteur d'adhésion élevé, il est préférable d'utiliser le même matériau de résine pour la résine 42 servant à fixer les composants électroniques, comprenant Les puces de circuit intégré 34 et Le condensateur 36, dans Les modules de circuit 18, pour la résine 20 servant à fixer les modules de circuit 18 sur le substrat de carte 12, et pour la résine servant à assurer l'isolation électrique des lignes de configuration de câblage en double couche 26 et 32, des puces de circuit intégré 34, etc. SeLon le procédé de fabrication de carte à circuit intégré ci-dessus décrit, le processus de câblage des puces de circuit intégré 34 et du substrat de carte 12 se divise en deux étapes: une première étape servant à réaliser le câblage dans chaque module de circuit 18 après mise en place des puces de circuit intégré 34 sur le module de circuit 18, et une deuxième étape servant à réaliser le câblage sur le substrat de carte 12 après montage sur le substrat de carte 12 des différents modules de circuit 18. En résultat, on peut limiter le nombre des bornes de connexion faisant l'objet du câblage dans chacun des processus de câblage, même dans le cas o le nombre de puces de circuit intégré 34 à monter sur la carte à circuit intégré 10 est important. Par
conséquent, il est possible de simplifier l'alignement des compo-
sants électroniques dans le processus de câblage et d'améliorer la précision de l'alignement, ce qui garantit la fabrication de cartes à circuit intégré d'une haute fiabilité comportant chacune des
composants électroniques mis en place sous une densité élevée.
A titre de variante, on notera par exemple qu'un substrat d'acier inoxydable peut servir de substrat de carte 12, et que les puces de circuit intégré 34 mises en place sur -le substrat de carte 12 ne se limitent pas à des puces de mémoire, mais peuvent être un
groupe de puces de circuit intégré comprenant une puce de micro-
processeur, une puce de processeur numérique, etc. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,
à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à
titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de
l'invention.
Claims (17)
1. Structure caractérisée en ce qu'eLle comprend: (a) une couche de base principale en forme de carte (12) possédant une surface dans laquelle sont formées des parties évidées (16a, 16b, 16c) et une couche de connecteur dans laquelle
est formée, au niveau d'une partie bord de celle-ci, une configura-
tion de bornes de connecteur externe (14); (b) des couches de base auxiliaires (18a, 18b, 18c) encastrées dans lesdites parties évidées de ladite couche de base principale et possédant chacune des composants électroniques (34, 36, 19); et (c) un moyen de câblage en double couche servant à réaliser la connexion électrique entre lesdits composants électroniques et ladite configuration de bornes de connecteur, ledit moyen de câblage comprenant: une première couche de câblage (26) disposée sur ladite couche de base principale de manière à couvrir lesdites couches de base auxiliaires et possédant une première configuration de câblage qui s'étend suivant une première direction de ladite couche de base principale afin d'être couplée auxdits composants électroniques, et une deuxième couche de câblage (32) disposée au-dessus de ladite première couche de câblage de manière isolée et possédant une deuxième configuration de câblage qui s'étend suivant une deuxième direction de ladite couche de base principale afin d'être coupLée à ladite première configuration de câblage et à ladite
configuration de bornes de connecteur.
2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première configuration de câblage comporte des lignes de câblage destinées à assurer la connexion électrique entre lesdits composants électroniques desdites couches de base auxiliaires
encastrées dans ladite couche de base principale.
3. Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite deuxième configuration de câblage comporte des lignes de câblage destinées à assurer la connexion électrique entre ladite configuration de bornes de connecteur et lesdites lignes de câblage
de ladite première configuration de câblage.
4. Structure selon La revendication 3, caractérisée en ce que Ledit moyen de câblage en double couche possède sensiblement la
même épaisseur que ladite couche de connecteur.
5. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: (d) un moyen de fixation servant à fixer chacune desdites couches de base auxiliaires dans l'une correspondante desdites
parties évidées.
6. Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce
que ledit moyen de fixation comprend une résine durcissable.
7. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits composants électroniques comprennent des dispositifs à
circuit intégré à semiconducteur.
8. Carte à circuit intégré, caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) un substrat de carte (12) possédant une surface principale dans laquelle sont formées des premières parties évidées (16a à 16c) et possédant des bornes de connecteur planes (14) au niveau d'une surface de bord de celui- ci; (b) des modules de circuit (18a à 18c) encastrés dans lesdites premières parties évidées et possédant chacun une couche de base dans la surface de laquelle des deuxièmes parties évidées sont formées; (c) des puces de circuit intégré (34, 36) encastrées dans lesdites deuxièmes parties évidées et possédant chacune des bornes de connexion; (d) un premier moyen de câblage en double couche servant à réaliser une connexion électrique entre lesdites bornes de connexion desdites puces de circuit intégré se trouvant dans chacun desdits modules de circuit de manière à ainsi réaliser des bornes de connexion des modules de circuit; et (e) un deuxième moyen de câblage en double couche, ainsi formé sur ladite surface principale dudit substrat de carte de manière à couvrir lesdits modules de circuit, afin de réaliser une connexion entre lesdits modules de circuit et une connexion entre lesdites bornes de connexion des modules de circuit et'lesdites bornes de
connecteur planes.
9. Carte à circuit intégré selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit première moyen de câblage en double
couche comprend: -
une première pellicule mince isolante (44) possédant des premiers trous passants et formée de manière à couvrir ladite surface de ladite couche de base; une configuration de câblage de module de circuit formée sur ladite première pellicule mince isolante et possédant des lignes de
câblage qui s'étendent suivant deux directions différentes perpen-
diculaires afin d'être couplées auxdites bornes de connexion desdites puces de circuit intégré via lesdits premiers trous passants; et une deuxième pellicule mince isolante (50) formée sur ladite première pellicule mince isolante de manière à couvrir ladite configuration de câblage de module de circuit, et possédant des deuxièmes trous passants ainsi que lesdites bornes de connexion de module de circuit, ladite configuration de câblage de module de circuit étant couplée auxdites bornes de connexion de module de
circuit via lesdits deuxièmes trous passants. -
10. Carte à circuit intégré selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit deuxième moyen de câblage en double couche comprend: une première couche is6lante (24) possédant des troisièmes trous passants et formée de manière à couvrir ladite surface principale dudit substrat de carte; une première configuration de câblage de carte (26) formée sur ladite première couche isolante et possédant des lignes de câblage qui s'étendent suivant une direction sélectionnée de manière à être couplée. auxdites bornes de connexion de module de circuit via lesdits troisièmes trous passants; une deuxième couche isolante (30) formée sur ladite première couche isolante de manière à couvrir ladite première configuration de câblage de carte et possédant des quatrièmes trous passants; et une deuxième configuration de câblage de carte (32) formée sur Ladite deuxième couche isolante et possédant des lignes de câblage qui s'étendent suivant une direction différente sensiblement perpendiculaire à ladite direction sélectionnée afin d'être coupLées auxdites bornes de connecteur planes et à être couplées
via lesdits quatrièmes trous passants à ladite première configura-
tion de câblage de carte.
11. Carte à circuit intégré selon la revendication 10,
caractérisée en ce que lesdites lignes de câblage de Ladite confi-
guration de câblage de module de circuit et de ladite configuration
de câblage de carte sont formées d'une pâte conductrice.
12. Carte à circuit intégré selon la revendication 11, caractérisée en ce que lesdites puces de circuit intégré et lesdits modules de circuit sont fixés dans lesdites premières et deuxièmes
parties évidées au moyen d'une résine durcissable.
13. Carte à circuit intégré selon La revendication 12, caractérisée en ce que Lesdites première et deuxième pellicules minces isolantes et lesdites première et deuxième couches isolantes sont formées du même matériau de résine que celui de ladite résine
durcissable.
14. Carte à circuit intégré selon la revendication 13, caractérisée en ce que ladite deuxième couche isolante dudit deuxième moyen de câblage en double couche est sensiblement à
niveau avec lesdites bornes de connecteur planes.
15. Carte à circuit intégré selon la revendication 14, caractérisée en ce que lesdites puces de circuit intégré comportent
des puces de mémoire.
16. Carte à circuit intégré selon la revendication 15, caractérisée en ce que lesdits modules de circuit comportent une
unité de source d'alimentation électrique en courant continu.
17. Carte à circuit intégré selon la revendication 16, caractérisée en ce que ledit substrat de carte possède une forme
plane rectangulaire.
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