FR2796203A1 - Module electronique sans contact et procede pour son obtention - Google Patents

Module electronique sans contact et procede pour son obtention Download PDF

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Abstract

Micromodule électronique pour dispositif à puce du type sans contact utilisant une antenne, comportant un support diélectrique portant une grille métallique (1), ainsi qu'un microcircuit (6) connecté à ladite grille, ledit module comportant une zone de report (2) de puce et deux zones de connexion séparées électriquement, lesdites zones de connexion séparées électriquement, notamment pour connexion à ladite puce, étant des zones (3, 3') situées à des extrémités opposées du module ou proches de celles-ci.Application aux micromodules autonomes et à ceux encartés dans des cartes sans contact ou des cartes hybrides.

Description

MODULE ÉLECTRONIQUE <B>SANS CONTACT ET PROCÉDÉ</B> POUR <B>SON</B> <B>OBTENTION</B> La présente invention concerne le domaine des modules électroniques comportant un circuit intégré, et celui des cartes sans contact et des étiquettes électroniques munies d'un tel module de circuit intégré.
Elle concerne plus particulièrement la fabrication d'un micromodule sans contact, appellation sous laquelle on englobe aussi bien des micromodules pouvant communiquer avec l'extérieur uniquement par l'intermédiaire d'une antenne que des micromodules hybrides, pouvant communiquer avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une antenne d'émission/réception et/ou par l'intermédiaire de contacts destinés à entrer en contact avec un appareil enregistreur/lecteur.
Un tel micromodule permet la réalisation de dispositifs sans contact contenant une petite puce.
Les dispositifs intégrant un tel module, encore dénommé "micromodule", peuvent être par exemple des cartes à puce ou d'autres appareils portables, tels que des montres, des appareils de contrôle, des appareils de saisie et/ou de transmission de données, etc.
Il est connu de réaliser des modules électroniques avec une puce fixée sur un support diélectrique et reliée électriquement par ses plots de sortie à des plages de connexion et/ou à une antenne par l'intermédiaire de pistes conductrices appropriées du micromodule.
Les modules électroniques connus comportent ou sont reliés électriquement à une grille de métallisation ou grille métallique, constituée par des plages de connexion et éventuellement des pistes conductrices pour la connexion à des contacts affleurants, et/ou par une antenne bobinée ou imprimée pour un module sans contact ou pour la partie sans contact d'un module hybride. Dans tous les cas, la métallisation requiert le plus grand soin et est l'une des étapes de fabrication des modules de circuit imprimé entrant pour une part importante dans le coùt global de ces modules.
Egalement, les connexions de la puce aux plages de connexion et/ou aux fils d'antenne peuvent être fragilisées à l'usage. Elles peuvent par ailleurs donner lieu à des courts-circuits si elles sont trop proches l'une de l'autre, ce qui est de plus en plus le cas à mesure que les modules sont miniaturisés pour donner naissance aux micromodules susdits.
On connaît ainsi des modules électroniques sans contact dans lesquels la cohésion entre les plages de connexion et le centre du module, où se situe la zone de report de puce, n'est assurée que par la résine de protection déposée à la fin du processus de fabrication.
On sait par ailleurs que les micromodules peuvent être, lors de leur utilisation dans des dispositifs portables, soumis à des sollicitations mécaniques telles que les déformations qui en résultent sont susceptibles d'abîmer la puce qu'ils contiennent. Les micromodules peuvent en effet être encartés, mais peuvent tout aussi bien rester autonomes lors de leur mise en place en l'état dans certains des dispositifs tels que ceux indiqués plus haut.
Il y avait donc un besoin pour des micromodules électroniques ayant une résistance et une tenue mécanique améliorées, et présentant avantageusement un risque réduit de formation de courts-circuits lors de l'étape de connexion module/antenne.
L'invention propose de réaliser un micromodule électronique pour dispositif à puce du type sans contact utilisant une antenne, comportant un support diélectrique portant une grille métallique, ainsi qu'un microcircuit connecté à ladite grille, ledit module comportant une zone de report de puce et deux zones de connexion séparées électriquement, tandis que lesdites zones de connexion séparées électriquement, notamment pour connexion à ladite puce, sont des zones situées à des extrémités opposées du module ou proches de celles- ci. Les zones de séparation susdites pourraient dans la pratique constituer des zones de fragilisation. Aussi, dans une forme de réalisation préférée du procédé objet de la présente invention, le micromodule comporte des lignes ou zones de séparation électrique des zones de connexion ayant la forme de lignes ou zones brisées ou d'entrecroisement, tandis que lesdites zones de connexion comportent avantageusement des portions de rigidification s'étendant vers la zone de report de puce ou embrassant celle-ci latéralement, c'est-à-dire la longeant de part et d'autre.
Dans une forme de réalisation du dispositif selon l'invention, les zones de connexion respectives susdites peuvent être délimitées par le biais d'une configuration appropriée du support diélectrique, dégageant une portion d'une même plage de la grille métallique respectivement pour la connexion à la puce et pour la connexion à l'antenne, par exemple comme le représente la forme de réalisation évoquée plus loin et illustrée sur la figure 3 des dessins annexés. Ces zones de connexion peuvent également être laissées libres, convenablement délimitées, sur la surface supérieure métallisée du module. Ainsi, on dispose d'un choix quant aux zones de connexion de puce selon les puces concernées et selon la disposition des plots de connexion des dites puces.
Dans une forme de réalisation de ce type, il est en particulier avantageux de reporter la puce sur ladite face métallisée sur laquelle la zone de report de puce est une troisième zone métallique. Plus avantageusement encore, la face arrière de la puce est liée électriquement à ladite troisième zone métallique, avec pour avantage que le micromodule présente alors une épaisseur minimale.
Selon une variante préférée, on peut utiliser un matériau diélectrique présentant une ouverture centrale pour le report de puce, directement sur la zone métallique de report de puce.
Selon une forme de réalisation avantageuse, le micromodule est de forme oblongue, notamment de forme rectangulaire ou quasi-rectangulaire, ovale, elliptique ou autre.
A titre d'exemple non limitatif, le support diélectrique susdit peut être constitué de verre époxy ou d'un matériau équivalent, conférant au micromodule une solidité mécanique appropriée.
Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, la surface de la grille métallique du module présente avantageusement des lignes ou zones de séparation de plages ayant la forme de lignes ou zones brisées ou d'entrecroisement.
Ces lignes ou zones brisées ou d'entrecroisement peuvent être symétriques par rapport à la zone de report de puce, mais elles peuvent également être asymétriques, au moins une portion d'entre elles longeant alors latéralement la zone de report de puce au-delà du plan de section médiane de ladite zone de report de puce.
En pratique, lesdites lignes ou zones de séparation se confondent avec les lignes ou zones de démarcation des plages conductrices de la grille métallique.
Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse du dispositif selon l'invention, celui-ci comporte une résine de protection uniquement ou pratiquement uniquement sur les fils de connexion aux plots de la puce et éventuellement sur une partie seulement de la surface de la puce. Ladite résine de protection peut être du silicone ou du polyuréthanne, par exemple. Avec une résine d'enrobage et de protection limitée de la sorte à la surface des fils de connexion et à une partie seulement de la surface de la puce de circuit intégré, on parvient à ce que l'épaisseur de résine appliquée soit faible, au point que l'épaisseur globale du dispositif ne s'en trouve pas significativement augmentée et qu'on évite ainsi une étape de fraisage lors de l'achèvement de la fabrication du micromodule.
L'invention a en outre pour objet un procédé pour la fabrication d'un micromodule électronique pour dispositif à puce du type sans contact utilisant une antenne, ledit procédé comportant: - la fourniture d'un support diélectrique portant une grille métallique comportant deux zones de connexion situées à des extrémités opposées du module ou proches de celles-ci, - le report et la connexion de la puce sur une zone de report, et - la découpe du module, de façon à assurer la séparation électrique des plages susdites.
La grille métallique mise en oeuvre dans ce procédé comporte de préférence des lignes ou zones de séparation des zones métalliques ayant la forme de lignes ou zones brisées ou d'entrecroisement; ainsi, des portions des dites lignes ou zones de séparation s'étendent vers la zone de report de puce et embrassent avantageusement celle-ci latéralement.
Selon une forme avantageuse de mise en oeuvre de ce procédé, on effectue une connexion de la puce par fil ou wire bonding, et on dépose une résine de protection uniquement ou pratiquement uniquement sur les fils de connexion aux plots de la puce et éventuellement sur tout ou partie de la surface de ladite puce.
Un autre objet de l'invention est une bande de matériau diélectrique portant une pluralité de grilles métalliques pour micromodules tels que décrits aux présentes, disposées suivant un motif répétitif, par exemple sur deux rangées. La fabrication de modules électroniques avec report de puce sur de telles bandes est bien connue de l'homme du métier et elle n'a donc pas à être décrite plus en détail ici.
L'invention a également pour objet une carte à circuit intégré sans contact, comportant un corps de carte et une antenne, ladite carte comportant un micromodule tel que décrit ici, incorporé dans le corps de carte et connecté à ladite antenne.
Quant aux procédés pour la fabrication de dispositifs comportant un micromodule selon la présente invention, ce sont les procédés connus de l'homme du métier pour l'encartage du micromodule et/ou l'assemblage de celui-ci dans les dispositifs envisagés, au moyen de techniques connues, qui n'ont pas à être détaillées ici.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - Fig. la représente une vue de dessus d'une configuration du micromodule selon l'invention; - Fig. lb représente, également en vue de dessus, une variante d'un micromodule selon l'invention; - Fig. 2 représente une vue de dessous en plan d'une configuration d'un micromodule selon la figure la; - Fig. 3 représente une vue de dessous schématique d'un ensemble de micromodule selon l'invention et d'une partie d'antenne bobinée reliée à ce micromodule.
Le micromodule selon l'invention, comportant un support diélectrique portant une grille métallique 1, comprend une zone 2 sensiblement centrale constituant la zone de report de la puce 6 et, de part et d'autre de cette zone, deux zones 3,3' recevant sur leur face inférieure ou supérieure les connexions d'antenne et de puce. La zone 2 est séparée des zones 3,3' par des lignes de séparation telles que 4,4', ayant la forme de lignes ou zones brisées ou d'entrecroisement, dont des portions 3a,3'a embrassent avantageusement ladite zone de report de puce.
Ainsi, chaque zone 3,3' comporte des portions ou bras de rigidification 3a,3'a, qui s'étendent vers la zone centrale pour effectuer un croisement avec celle-ci ou avec l'autre zone apparentée par l'intermédiaire de la zone centrale, et embrassent celle-ci latéralement.
Les zones 3,3' de connexion sont alors des zones extrêmes opposées du micromodule, considéré dans sa plus grande dimension. Selon une variante avantageuse (voir Fig. 2), on trouve également, toujours en dehors de la zone 2 de report de la puce 6 et de part et d'autre de celle-ci, des plages de connexion correspondant à des zones 5,5', avec ou sans bossage ou bump, destinées à la connexion avec les plots de sortie de la puce, par exemple par l'intermédiaire de fils soudés. Ces plages métalliques 5,5' sont avantageusement physiquement éloignées des zones 3,3' de connexion de fil d'antenne, afin de réduire les risques de court-circuit lors de l'étape de connexion module/antenne. Ainsi, dans cette variante, se trouvent disposées sur ou vers des extrémités opposées de la zone 2 de report de la puce 6 les plages 3 et 5 d'une part et 3' et 5' d'autre part.
L'antenne 8, bobinée ou imprimée, est reliée électriquement aux zones métallisées appropriées 3,3' du micromodule par soudage sur ces zones du fil d'antenne 9.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse du micromodule selon l'invention, la protection de la puce 6 et des fils de connexion entre la puce 6 et les plages métalliques 5 susdites est assurée par un dépôt de résine uniquement sur lesdits fils et sur une partie de la puce. Pour ce faire, on utilise une résine appropriée, ayant une viscosité suffisante pour qu'elle ne s'écoule pas en dehors de la zone ainsi définie.
En pratique, la résine est déposée selon un trait droit ou une ligne brisée 7 dans la partie du micromodule se situant entre les plages métalliques 5,5' et passant au-dessus de la puce 6. Une technique d'enrobage ou potting appropriée, à la portée de l'homme du métier, permet à la résine d'enrober lesdits fils et de recouvrir une partie seulement de la surface libre de la puce, qu'elle protège cependant suffisamment, vu la faible dimension de celle-ci. Un avantage appréciable de cette technique est que l'on réduit ainsi au minimum la quantité de résine déposée et que l'on peut s'exempter de l'étape de fraisage que nécessitent les dépôts classiques d'une goutte de résine, d'où une simplification et un abaissement des coûts de production des micromodules.

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Micromodule électronique pour dispositif à puce du type sans contact utilisant une antenne, comportant un support diélectrique portant une grille métallique (1), ainsi qu'un microcircuit (6) connecté à ladite grille, ledit module comportant une zone de report (2) de puce et deux zones de connexion séparées électriquement, caractérisé en ce que lesdites zones de connexion séparées électriquement, notamment pour connexion à ladite puce, sont des zones (3,3') situées à des extrémités opposées du module ou proches de celles-ci.
2. Micromodule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des lignes ou zones de séparation électrique des zones de connexion, par exemple (4,4'), ayant la forme de lignes ou zones brisées ou d'entrecroisement.
3. Micromodule selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites zones de connexion comportent des portions de rigidification (3a,3'a) s'étendant vers la zone de report de puce et embrassant celle-ci latéralement.
4. Micromodule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit diélectrique libère des zones métalliques (3,3') de ladite grille métallique pour permettre des connexions aux extrémités, notamment pour connexion à une antenne.
5. Micromodule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit diélectrique comporte plusieurs perforations (5,5') débouchant sur les zones de connexion (3,3') et réparties sur la largeur du module.
6. Micromodule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit diélectrique présente une ouverture centrale pour le report de puce (6) directement sur la zone métallique (2) de report de puce.
7. Micromodule selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite zone de report de puce est une troisième zone métallique et la face arrière de la puce (6) est liée électriquement à ladite troisième zone métallique.
8. Micromodule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est de forme oblongue, notamment de forme rectangulaire ou quasi- rectangulaire, ovale ou elliptique.
9. Micromodule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit support diélectrique est constitué de verre époxy.
10. Micromodule selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une connexion filaire avec la puce (6) et une résine de protection (7) uniquement ou pratiquement uniquement sur les fils de connexion aux plots de la puce (6) et éventuellement sur une partie seulement de la surface de ladite puce.
11. Procédé pour la fabrication d'un micromodule électronique pour dispositif à puce du type sans contact utilisant une antenne, caractérisé en ce qu'il comporte: -la fourniture d'un support diélectrique portant une grille métallique comportant deux zones de connexion (3,3') situées à des extrémités opposées du module ou proches de celles-ci, -le report et la connexion de la puce (6) sur une zone (2) de report de puce, et -la découpe du module, de façon à assurer la séparation électrique des plages susdites.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la grille métallique comporte des lignes ou zones de séparation des zones métalliques, par exemple (4,4'), ayant la forme de lignes ou zones brisées ou d'entrecroisement, tandis que des portions de rigidification (3a,3'a) s'étendent vers ladite zone de report de puce ou embrassent celle-ci latéralement.
13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'on effectue une connexion de la puce par fil ou wire bonding, et on dépose une résine de protection (7) uniquement ou pratiquement uniquement sur les fils de connexion aux plots de la puce (6) et éventuellement sur tout ou partie de la surface de ladite puce.
14. Bande de matériau diélectrique portant une pluralité de grilles métalliques (1) pour micromodules selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, disposées suivant un motif répétitif, par exemple sur deux rangées.
15. Carte à circuit intégré sans contact comportant un corps de carte et une antenne, caractérisée en ce qu'elle comporte un micromodule selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, incorporé dans le corps de carte et connecté à ladite antenne.
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