FR2673039A1 - Protected module for a card with microcircuits - Google Patents
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Abstract
Description
MODULE PROTEGE POUR CARTE A MICROCIRCUITS
La présente invention est relative à un module électronique destiné à être monté dans une carte à microcircuits, ledit module comportant au moins une puce à circuit intégré.PROTECTED MODULE FOR MICROCIRCUIT CARD
The present invention relates to an electronic module intended to be mounted in a microcircuit card, said module comprising at least one integrated circuit chip.
Un tel module est décrit par exemple dans le document FR-A2 548 857. Dans ce document, le module électronique comporte un substrat isolant, des plages latérales conductrices destinées entrer en contact avec un appareil dans lequel est introduite la carte et une plage conductrice centrale, lesdites plages étant ménagées sur une des faces du substrat. Avant l'application de la feuille électriquement conductrice permettant de réaliser ces plages conductrices, on réalise dans le substrat des trous transversaux et un évidement central destiné à recevoir une puce à circuit intégré. Such a module is described for example in document FR-A2 548 857. In this document, the electronic module comprises an insulating substrate, conductive lateral pads intended to come into contact with an appliance into which the card is inserted and a central conductive pad , said areas being formed on one of the faces of the substrate. Before the application of the electrically conductive sheet making it possible to produce these conductive pads, transverse holes are made in the substrate and a central recess intended to receive an integrated circuit chip.
Un réseau de conducteurs relie les bornes de la puce aux plages latérales conductrices par les trous transversaux pratiqués sous lesdites plages latérales conductrices. Une fois le réseau de conducteurs mis en place, la face arrière de la puce - face opposée à celle portant les bornes - est en contact direct avec la plage conductrice centrale ménagée sur la face du substrat. Sous l'ensemble ainsi formé on coule une masse de résine synthétique qui enrobe la puce et les conducteurs et qui vient remplir les trous ménagés dans le substrat.A network of conductors connects the terminals of the chip to the conductive lateral pads by the transverse holes made under said conductive lateral pads. Once the network of conductors is in place, the rear face of the chip - the face opposite to that carrying the terminals - is in direct contact with the central conductive pad formed on the face of the substrate. Under the assembly thus formed, a mass of synthetic resin is poured which coats the chip and the conductors and which fills the holes made in the substrate.
Si, dans le document cite, la puce et les conducteurs sont protégés du point de vue électrique, ces éléments ne sont pas protégés contre des contraintes mécaniques pouvant s'exercer sur le module, tant pendant sa manutention que pendant sa mise en place dans la carte ainsi que pendant son usage normal lorsqu'il est disposé dans la carte. Cela est dû essentiellement à l'absence de liberté de mouvement de la puce par rapport au substrat. Une déformation du substrat entraînera inévitablement une déformation de la puce et des degâts au circuit intégré qu'elle contient. Ainsi l'enrobage par résine, même si celle-ci conserve une certaine élasticité, ne saurait donc convenir pour protéger efficacement la puce des contraintes s'exerçant sur le module. If, in the cited document, the chip and the conductors are protected from the electrical point of view, these elements are not protected against mechanical stresses which can be exerted on the module, both during its handling and during its installation in the card as well as during normal use when it is placed in the card. This is mainly due to the lack of freedom of movement of the chip relative to the substrate. Deformation of the substrate will inevitably lead to deformation of the chip and damage to the integrated circuit it contains. Thus the resin coating, even if the latter retains a certain elasticity, cannot therefore be suitable for effectively protecting the chip from the stresses exerted on the module.
Ainsi pour remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus, le module électronique selon l'invention présente, avant son montage dans la carte, un logement fermé de toute part dans lequel est confinée la puce, un espace étant aménagé entre au moins une face que présente ladite puce et ledit logement. Thus, to overcome the drawbacks listed above, the electronic module according to the invention has, before it is mounted in the card, a housing closed on all sides in which the chip is confined, a space being arranged between at least one face that has said chip and said housing.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description qui suit de deux modes d'exécution de l'invention, choisis comme exemples, description illustrée par le dessin dans lequel :
- la figure 1 montre, vue en plan, l'allure générale d'une carte à microcircuits composée d'un module électronique encarté dans un support,
- la figure 2 montre en perspective la première unité dont est composé le module électronique, unité munie d'électrodes,
- la figure 3 montre en perspective la seconde unité dont est composé le module électronique, unité munie d'une puce à circuit intégré et d'un réseau de conducteurs,
- la figure 4 montre en perspective un capot de protection qui vient fixé sous le module lorsque les première et seconde unités sont reunies ensemble,
- la figure 5 montre en coupe le module électronique assemblé selon les lignes V - V des figures 2 à 4, en supposant ces éléments assemblés, les figures 2 à 5 montrant en outre un premier mode d'exécution de l'invention,
- la figure 6 montre en coupe une variante du mode d'exécution présenté en figure 5, d'un module encarté dans un support,
- la figure 7 montre en coupe un second mode d'exécution du module selon l'invention, ledit module étant encarté dans un support, et
- la figure 8 montre en coupe une variante du mode d'exécution présenté en figure 7, d'un module encarté dans un support.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of two embodiments of the invention, chosen as examples, description illustrated by the drawing in which:
FIG. 1 shows, in plan view, the general appearance of a microcircuit card composed of an electronic module inserted in a support,
FIG. 2 shows in perspective the first unit of which the electronic module is composed, a unit provided with electrodes,
FIG. 3 shows in perspective the second unit of which the electronic module is composed, a unit provided with an integrated circuit chip and a network of conductors,
FIG. 4 shows in perspective a protective cover which comes fixed under the module when the first and second units are joined together,
FIG. 5 shows in section the electronic module assembled along lines V - V of FIGS. 2 to 4, assuming these elements are assembled, FIGS. 2 to 5 further showing a first embodiment of the invention,
FIG. 6 shows in section a variant of the embodiment presented in FIG. 5, of a module inserted in a support,
FIG. 7 shows in section a second embodiment of the module according to the invention, said module being inserted in a support, and
- Figure 8 shows in section a variant of the embodiment presented in Figure 7, of a module inserted in a support.
La figure 1 montre une vue en plan d'une carte à microcircuits comportant un module électronique 1 encarté dans un support 2. Le support 2 est normalisé quant à ses dimensions. Le module électronique comporte généralement huit électrodes 7 dont les dimensions, les emplacements par rapport aux bords de la carte et les fonctions sont également normalisés. Chaque électrode 7 est un rectangle dont les dimensions minima sont de 2,0 x 1,7 mm. Dans les cas les plus courants, la puce à circuit intégré 10 trouve place entre les électrodes 3 et sous le substrat isolant qui porte lesdites élec- trodes. Les électrodes sont destinées à entrer en contact électrique avec un appareil dans lequel la carte est introduite. Un ensemble de conducteurs, non représentés à la figure 1, mais qui seront décrits plus bas relient les électrodes aux bornes de connexion de la puce. FIG. 1 shows a plan view of a microcircuit card comprising an electronic module 1 inserted in a support 2. The support 2 is standardized as to its dimensions. The electronic module generally comprises eight electrodes 7 whose dimensions, locations relative to the edges of the card and the functions are also standardized. Each electrode 7 is a rectangle whose minimum dimensions are 2.0 x 1.7 mm. In the most common cases, the integrated circuit chip 10 is placed between the electrodes 3 and under the insulating substrate which carries said electrodes. The electrodes are intended to come into electrical contact with a device into which the card is inserted. A set of conductors, not shown in FIG. 1, but which will be described below connect the electrodes to the connection terminals of the chip.
Le module électronique 1 est réalisé à partir de deux unités S et 9 et d'un capot 30 qu'on assemble comme cela est montré aux figures 2, 3, 4 et 5. The electronic module 1 is produced from two units S and 9 and a cover 30 which is assembled as shown in FIGS. 2, 3, 4 and 5.
Comme on le voit en figure 2, la première unité 5 comporte un substrat isolant 6 portant sur sa première face 21 un revêtement métallique présentant une pluralité d'électrodes 7 dont la surface recouvre au moins l'aire normalisée discutée à propos de la figure 1. Chaque électrode 7 recouvre un trou 8 pratiqué dans le substrat 6. Une manière de réaliser cette première unité a été exposée dans le document EP-A-O 307 773 (US 4 835 846), on n'y reviendra donc pas ici. As seen in Figure 2, the first unit 5 comprises an insulating substrate 6 carrying on its first face 21 a metal coating having a plurality of electrodes 7 whose surface covers at least the standardized area discussed in connection with Figure 1 Each electrode 7 covers a hole 8 made in the substrate 6. One way of making this first unit has been described in document EP-AO 307 773 (US 4,835,846), so we will not return to this here.
lCl . lCl.
La figure 3 montre l'allure finale de la seconde unité 9. Cette seconde unité comporte une puce 10 à circuit intégré présentant une face avant 11 munie de bornes de connexion 19 (voir figure 5) et une face arrière 12 dépourvue de bornes. FIG. 3 shows the final shape of the second unit 9. This second unit comprises an integrated circuit chip 10 having a front face 11 provided with connection terminals 19 (see FIG. 5) and a rear face 12 devoid of terminals.
A chaque borne de connexion (non apparentes dans la figure 3) est soudé un conducteur 13 par sa première extrémité 14. La seconde extrémité 15 de chaque conducteur 13 est arrangée pour tomber au droit d'un trou 8 correspondant de la première unité 5 quand les première et seconde unités sont superposées. Cette coincidence de construction est figurée au dessin par deux lignes 16 et 17. At each connection terminal (not shown in Figure 3) is welded a conductor 13 by its first end 14. The second end 15 of each conductor 13 is arranged to fall in line with a corresponding hole 8 of the first unit 5 when the first and second units are superimposed. This coincidence of construction is shown in the drawing by two lines 16 and 17.
Une manière de réaliser cette seconde unité va être décrite maintenant. One way of achieving this second unit will now be described.
On se munit d'une feuille métallique qui peut se présenter comme une portion de film normalisé. On se munit également d'une puce de circuit intégré 10. Dans la feuille métallique on forme un réseau de conducteurs 13 de telle façon qu'une des premières extrémités libres 14 de chacun desdits conducteurs tombe au droit d'une borne de connexion de la puce et que chacune des secondes extrémités libres 15 de chacun desdits conducteurs tombe au droit d'un trou correspondant 8 de la première unité 5 (voir figure 2) quand ces unités sont superposées. On s'arrange pour que les conducteurs restent attachés à la feuille métallique. Cette opération peut se faire soit par gravage chimique, soit par découpage mécanique (étampage par exemple). A metal sheet is provided which can be presented as a portion of standardized film. An integrated circuit chip 10 is also provided. In the metal foil a network of conductors 13 is formed so that one of the first free ends 14 of each of said conductors falls in line with a connection terminal of the chip and that each of the second free ends 15 of each of said conductors falls in line with a corresponding hole 8 of the first unit 5 (see FIG. 2) when these units are superimposed. We arrange for the conductors to remain attached to the metal foil. This operation can be done either by chemical etching, or by mechanical cutting (stamping for example).
On veut ensuite souder la puce 10 sur les premières extrémités libres 14 des conducteurs 13. Enfin on détache de la feuille l'ensemble ainsi formé pour aboutir à la seconde unité représentée en figure 3.The next step is to solder the chip 10 onto the first free ends 14 of the conductors 13. Finally, the assembly thus formed is detached from the sheet to result in the second unit shown in FIG. 3.
Selon le caractère essentiel de la présente invention, le module 1 présente, avant son montage dans la carte, un logement fermé de toute part dans lequel est confinée la puce 10. Ce logement est réalisé, selon le premier mode d'exécution de l'invention par un capot 30, montré en figure 4. Ce capot recouvre la puce et est fixé, par le bord périphérique 45 qu'il présente, à la seconde face 22 du substrat 6 comme cela est apparent à la figure 5. According to the essential nature of the present invention, the module 1 has, before it is mounted in the card, a housing closed on all sides in which the chip 10 is confined. This housing is produced, according to the first embodiment of the invention by a cover 30, shown in FIG. 4. This cover covers the chip and is fixed, by the peripheral edge 45 which it presents, to the second face 22 of the substrate 6 as is apparent in FIG. 5.
Une fois produite la seconde unité 9, on applique la première unité 5 sur ladite seconde unité 9, les trous 8 de la première étant tournés vers la seconde. Enfin, on introduit chacun des conducteurs 13 de la seconde unité 9 par sa seconde extrémité 15 dans un trou correspondant 8 de la première unité 5 et on soude chacune de ces extrémités 15 à ltelectrode correspondante 7, par exemple au moyen d'une soudure par point. Once the second unit 9 has been produced, the first unit 5 is applied to said second unit 9, the holes 8 of the first being turned towards the second. Finally, each of the conductors 13 of the second unit 9 is introduced via its second end 15 into a corresponding hole 8 of the first unit 5 and each of these ends 15 is welded to the corresponding electrode 7, for example by means of welding by point.
On obtient alors le module électronique 1 montré en figure 5 et qui est une coupe selon les lignes V - V des figures 2, 3 et 4. The electronic module 1 shown in FIG. 5 is then obtained, which is a section along the lines V - V of FIGS. 2, 3 and 4.
Cette figure montre encore que la face avant de la puce munie de ses conducteurs est revêtue d'une couche de protection 18 qui renforce la liaison entre les bornes de connexion et ces conducteurs. La figure 5 montre bien le logement 50 ménagé par le capot 30 et le substrat 6, logement dans lequel la puce 10 est confinée. Cette figure montre encore une caractéristique importante de l'invention, à savoir qu'un espace 46 est ménagé entre au moins une face que présente la puce (ici la face avant active 11) et le logement (ici la paroi interne du capot 30), cet espace évitant l'écrasement de la puce entre le substrat 6 et le fond du capot 30.This figure also shows that the front face of the chip provided with its conductors is coated with a protective layer 18 which strengthens the connection between the connection terminals and these conductors. FIG. 5 clearly shows the housing 50 formed by the cover 30 and the substrate 6, housing in which the chip 10 is confined. This figure also shows an important characteristic of the invention, namely that a space 46 is provided between at least one face presented by the chip (here the active front face 11) and the housing (here the internal wall of the cover 30) , this space preventing the chip from being crushed between the substrate 6 and the bottom of the cover 30.
Le module 1 de la figure 5, entièrement fermé, met donc la puce 10 à l'abri de toutes sollicitations extérieures, qu'elles soient électriques ou mécaniques et cela avant et pendant son montage dans la carte-support. Le fabricant qui procède à l'encartage - et qui généralement n'est pas celui qui fabrique le module - ne manipule donc que des modules entièrement protégés, ce qui contribue à abaisser fortement le pourcentage de cartes terminées qui sont défectueuses. Le capot 30 sera réalisé de préférence en matière plastique dure et rigide. Son bord périphérique 45 sera fixe sous le substrat 6 au moyen de colle ou par fusion des matières en présence. The module 1 of FIG. 5, completely closed, therefore protects the chip 10 from all external stresses, whether electrical or mechanical, before and during its mounting in the support card. The manufacturer who inserts - and who is generally not the one who manufactures the module - therefore only handles fully protected modules, which greatly reduces the percentage of finished cards that are defective. The cover 30 will preferably be made of hard and rigid plastic. Its peripheral edge 45 will be fixed under the substrate 6 by means of glue or by fusion of the materials present.
La figure 6 montre en coupe une variante du mode d'exécution du module 1. Par rapport à l'exécution de la figure 5, deux différences sont à relever. Figure 6 shows in section a variant of the embodiment of module 1. Compared with the execution of Figure 5, two differences are noted.
Dans ce module d'abord, le substrat 6 de la première unité 5 comporte une ouverture 23 dans laquelle la puce 10 est engagée, cette ouverture étant recouverte par un revêtement métallique 24 portée par le substrat 6. Cette disposition a l'avantage de permettre l'utilisation d'une puce 10 plus épaisse. In this module first, the substrate 6 of the first unit 5 has an opening 23 in which the chip 10 is engaged, this opening being covered by a metal coating 24 carried by the substrate 6. This arrangement has the advantage of allowing the use of a thicker chip 10.
Dans ce module ensuite, une entretoise 20 est disposée entre le revêtement 24 et la face arrière inactive 12 de la puce. L'entretoise 20 a pour but essentiel de préserver un espace entre le revêtement 24 de la première unité 5 et la face arrière 12 de la puce a circuit intégré 10. Ainsi, quand l'unité 5 est soumise a flexion avec l'ensemble de la carte dans laquelle elle est montée, la puce ne viendra pas en contact avec ladite unité et restera ainsi libre de toute sollicitation qui pourrait nuire à son bon fonctionnement. On comprendra que pour jouer le rôle d'écartement qu'on lui demande, la surface de cette entretoise devra être petite par rapport à la surface de la face arrière de la puce et que ladite entretoise devra se situer aux environs du centre de gravité de la 2 puce.Par exemple pour une surface de puce d'environ 20 mm , on s'arrangera pour maintenir une surface d'entretoise plus petite ou égale à 2 mm2, la surface de l'entroise étant donc au moins dix fois plus petite que la surface de la puce. L'entretoise peut être réalisée au moyen d'une simple goutte de colle restant élastique. In this module then, a spacer 20 is arranged between the coating 24 and the inactive rear face 12 of the chip. The main purpose of the spacer 20 is to preserve a space between the coating 24 of the first unit 5 and the rear face 12 of the integrated circuit chip 10. Thus, when the unit 5 is subjected to bending with the assembly of the card in which it is mounted, the chip will not come into contact with said unit and will thus remain free from any stress which could adversely affect its proper functioning. It will be understood that in order to play the role of spacing which is requested of it, the surface of this spacer must be small relative to the surface of the rear face of the chip and that said spacer must be located around the center of gravity of the 2 chip. For example, for a chip surface of approximately 20 mm, we will manage to maintain a spacer surface smaller or equal to 2 mm2, the surface of the spacer being therefore at least ten times smaller than the surface of the chip. The spacer can be made using a single drop of elastic adhesive.
La figure 6 montre encore une façon d'encarter le module. La carte 2 est constituée d'une superposition de plaques 25, 26 et 27 pressées ensemble. La plaque 25 entoure la première unité 5 et son substrat isolant 6. La plaque 26 entoure entièrement le capot 30 et la plaque 27 est une plaque de fermeture. Figure 6 again shows a way to insert the module. Card 2 consists of a superposition of plates 25, 26 and 27 pressed together. The plate 25 surrounds the first unit 5 and its insulating substrate 6. The plate 26 completely surrounds the cover 30 and the plate 27 is a closure plate.
La figure 7 est une coupe dans un module selon l'invention réalisé selon un second mode d'exécution de l'invention. Dans cette exécution, le module comporte une puce à circuit intégré 36 incorporant une bobine (non représentée) pour permettre un couplage inductif entre le module et un appareil avec lequel la carte sera amenée à coopérer. La puce 36 est confinée dans un logement 51 fermé de toute part et qui est réalisé par une boîte 31 fermée par un couvercle 32. La puce est maintenue à l'intérieur de la boîte au moyen d'une colle ou résine souple 37, du type de celle qui est utilisée en microélectronique pour l'encapsulation des composants. Figure 7 is a section through a module according to the invention produced according to a second embodiment of the invention. In this embodiment, the module includes an integrated circuit chip 36 incorporating a coil (not shown) to allow inductive coupling between the module and an apparatus with which the card will be brought to cooperate. The chip 36 is confined in a housing 51 closed on all sides and which is produced by a box 31 closed by a cover 32. The chip is held inside the box by means of an adhesive or flexible resin 37, type of that used in microelectronics for the encapsulation of components.
Un espace est ménagé entre le couvercle et la puce. La boite et le couvercle sont réalisés de préférence en matière plastique dure et sont collés ou soudés ensemble comme montré sur la figure. Cette exécution montre a l'évidence une puce entièrement protégée et l'abri de toutes contraintes mécaniques qui pourraient se présenter lors de la manipulation ou de l'encartage du module. L'encartage est réalisé ici au moyen de quatre plaques 27, 33, 34 et 35 pressées ensemble comme montré sur la figure.A space is provided between the cover and the chip. The box and the lid are preferably made of hard plastic and are glued or welded together as shown in the figure. This execution clearly shows a fully protected chip and sheltered from all mechanical stresses which could arise during handling or inserting the module. The inserting is carried out here by means of four plates 27, 33, 34 and 35 pressed together as shown in the figure.
La figure 8 montre une variante du mode d'exécution discuté ci-dessus. Dans cette variante, le module comporte au moins deux puces à circuit intégré 38 et 39. La puce 38 pourrait contenir une mémoire et la puce 39 des circuits de communication. Une bobine 44 permet un couplage inductif entre le module et un appareil avec lequel la carte sera amenée à coopérer. Ici la bobine est indépendante des puces et pourrait être réalisée par exemple selon la description explicitée par le document EP-A-O 376 062. La figure 8 montre que les puces 38 et 39 et la bobine 41 sont confinées dans un logement 52 défini par une boîte 31 et un couvercle 32. Boîte et couvercle forment le module qui est encarté dans un support comportant un empilage de trois plaques 27, 33 et 35. Dans ce module, les puces et la bobine sont reliées électriquement ensemble par un réseau de conducteurs 13 imprimé sur un film 40. Comme dans le cas précédent, on voit que les puces et la bobine sont entièrement protégées et à l'abri de toutes contraintes mécaniques soit lors de la manipulation du module soit lors de son encartage. FIG. 8 shows a variant of the embodiment discussed above. In this variant, the module comprises at least two integrated circuit chips 38 and 39. The chip 38 could contain a memory and the chip 39 of the communication circuits. A coil 44 allows an inductive coupling between the module and an apparatus with which the card will be brought to cooperate. Here the coil is independent of the chips and could be produced for example according to the description explained by document EP-AO 376 062. FIG. 8 shows that the chips 38 and 39 and the coil 41 are confined in a housing 52 defined by a box 31 and a cover 32. Box and cover form the module which is inserted in a support comprising a stack of three plates 27, 33 and 35. In this module, the chips and the coil are electrically connected together by a network of printed conductors 13 on a film 40. As in the previous case, it can be seen that the chips and the coil are fully protected and protected from any mechanical stress either during the handling of the module or during its insertion.
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| FR9101997A FR2673039A1 (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Protected module for a card with microcircuits |
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