FR2941316A1 - METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTRONIC MODULE, IN PARTICULAR FOR AN ELECTRONIC CHIP IDENTIFICATION DEVICE - Google Patents
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Abstract
Le procédé de fabrication selon l'invention comporte des étapes consistant à : - réaliser un circuit électronique (27) sur un substrat (21) fin et flexible ; - disposer sur ledit substrat (21) une couche de matériau faisant office d'entretoise (22) et comportant au moins une cavité (23) dans son épaisseur; - déposer dans chaque cavité (23) de ladite couche d'entretoise (22) une puce microélectronique (24) et connecter électriquement les plots de sortie (25) de la puce microélectronique (24) aux bornes correspondantes (26) du circuit électronique (27); - protèger la puce microélectronique (24) ainsi connectée, en obturant la cavité (23) renfermant la puce microélectronique (24) à l'aide d'une matière éléctriquement isolante. Le procédé est caractérisé en ce que pour former la couche d'entretoise (22), on dépose sur le substrat (21) une couche de résine photosensible (31), et en ce que pour former ladite cavité (23), on enlève localement ladite résine photosensible.The manufacturing method according to the invention comprises the steps of: - producing an electronic circuit (27) on a thin and flexible substrate (21); placing on said substrate (21) a layer of spacer material (22) and having at least one cavity (23) in its thickness; depositing in each cavity (23) of said spacer layer (22) a microelectronic chip (24) and electrically connecting the output pads (25) of the microelectronic chip (24) to the corresponding terminals (26) of the electronic circuit ( 27); - Protect the microelectronic chip (24) thus connected, by closing the cavity (23) enclosing the microelectronic chip (24) with an electrically insulating material. The method is characterized in that to form the spacer layer (22) is deposited on the substrate (21) a layer of photoresist (31), and in that to form said cavity (23), is removed locally said photosensitive resin.
Description
Procédé de fabrication d'un module électronique, notamment pour dispositif d'identification à puce électronique s L'invention concerne un perfectionnement à un procédé de fabrication d'un dispositif d'identification à puce électronique, notamment un dispositif fonctionnant par une communication sans contact ou à contact ou les deux, avec un lecteur du dispositif 10 d'identification. L'invention concerne également la structure du dispositif d'identification obtenue par la mise en oeuvre du procédé. L'invention concerne en outre l'utilisation du dispositif d'identification pour la fabrication de documents d'identification sécuritaires et infalsifiables, >> tels que par exemple des passeports électroniques. On connaît déjà dans l'état de la technique, des procédés de fabrication de dispositifs d'identification radiofréquence, selon lesquels on dispose sur un susbtrat isolant, une électronique radiofréquence constituée par une puce microélectronique reliée à une 20 antenne, puis on lamine par-dessus le substrat pourvu de l'électronique formée par la puce et l'antenne, une ou plusieurs couches de matériaux plus ou moins compressibles, destinés à protéger et à intégrer l'électronique. On connait par ailleurs par le FR 2 882 174-A de la 25 demanderesse, un procédé de fabrication amélioré par rapport à l'état antérieur de la technique. Ce procédé permet notamment de fabriquer des modules électroniques sans contact, ayant une faible épaisseur calibrée, et susceptibles d'être reportés dans des documents d'identification pourvus d'une cavité de réception du module 3o électronique. Ainsi, il est possible de fabriquer de façon économique des documents d'identification, tels que des passeports électroniques, par insertion des modules dans lesdites cavités, sans que les modules 2 The invention relates to an improvement to a method of manufacturing an electronic chip identification device, in particular a device operating by contactless communication. or in contact or both, with a reader of the identification device. The invention also relates to the structure of the identification device obtained by implementing the method. The invention further relates to the use of the identification device for the manufacture of secure and tamper-proof identification documents, >> such as for example electronic passports. Radiofrequency identification devices are already known in the state of the art, according to which radiofrequency electronics constituted by a microelectronic chip connected to an antenna are disposed on an insulating substrate, and then above the substrate provided with the electronics formed by the chip and the antenna, one or more layers of more or less compressible materials, intended to protect and integrate the electronics. Also known from FR 2 882 174-A of the applicant, an improved manufacturing process compared to the prior art. This method makes it possible in particular to manufacture contactless electronic modules, having a small calibrated thickness, and capable of being reported in identification documents provided with a receiving cavity of the electronic module 3o. Thus, it is possible to economically manufacture identification documents, such as electronic passports, by inserting the modules into said cavities, without the modules 2
insérés ne produisent de surépaisseurs incompatibles avec le fonctionnement ou la durabilité du document d'identification. Le procédé selon le FR 2 882 174-A et les modules électroniques qui en résultent comportent néanmoins certains inconvénients résiduels révélés par l'usage, liés à l'épaisseur du module, à la précision requise pour le positionnement relatif de ses composants, à la formation de bulles d'air entre les couches du module, et à la possibilité de délamination de ces couches. Ces inconvénients seront décrits plus en détail en relation avec la Figure io 1. Un but général de l'invention est par conséquent de proposer un procédé de fabrication de modules électroniques, notamment pour dispositifs d'identification ou pour des modules électroniques pour carte à puce, qui soit à même de résoudre les problèmes techniques is résiduels mentionnés plus haut. Un but plus plus spécifique de l'invention est de proposer un procédé de fabrication amélioré qui conduise à une grande fiabilité dans le temps des dispositifs obtenus. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de 20 fabrication de modules électroniques permettant d'éviter la formation de bulles d'air entre le substrat et l'entretoise, lors de la lamination. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication apte à éliminer la nécessité du recours à une étape de passage au four pour solidifier la résine d'encapsulation de la puce du 25 module. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication permettant d'atteindre une résolution en épaisseur de l'ordre de 10 micromètres pour une épaisseur totale de l'ordre de 300 à 400 micromètres pour l'empilement du substrat et de la couche 30 faisant fonction d'entretoise. 3 inserted do not produce extra thickness incompatible with the functioning or durability of the identification document. The method according to FR 2 882 174-A and the resulting electronic modules nevertheless have certain residual disadvantages revealed by the use, related to the thickness of the module, to the precision required for the relative positioning of its components, to the formation of air bubbles between the layers of the module, and the possibility of delamination of these layers. These disadvantages will be described in more detail in connection with FIG. 1. A general aim of the invention is therefore to propose a method for manufacturing electronic modules, in particular for identification devices or for electronic modules for smart cards. , which is able to solve the residual technical problems mentioned above. A more specific object of the invention is to provide an improved manufacturing method which leads to a high reliability over time of the devices obtained. Another object of the invention is to provide a method of manufacturing electronic modules to prevent the formation of air bubbles between the substrate and the spacer during lamination. Another object of the invention is to provide a manufacturing method capable of eliminating the need for a baking step to solidify the encapsulation resin of the module chip. Another object of the invention is to propose a manufacturing method for achieving a resolution in thickness of the order of 10 microns for a total thickness of the order of 300 to 400 microns for the stacking of the substrate and of the layer 30 acting as a spacer. 3
Un autre but de l'invention est encore de proposer un procédé de fabrication de modules électroniques, permettant de produire des dispositifs d'identification radiofréquence particulièrement économiques, qui soient adaptés à un grand nombre d'applications, de façon à profiter de volumes de fabrication très élevés, et par conséquent de coûts unitaires moindres. En effet, compte tenu des grandes quantités de dispositifs d'identification et de communication à livrer à des organismes sécuritaires tels que ceux de certains Etats, il est fondamental de disposer d'une technique de fabrication qui soit io d'une grande simplicité, permettant un coût de fabrication faible au regard de l'application envisagée, tout en présentant une fiabilité suffisante pour assurer la durée de vie en question. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de dispositifs électroniques de très faible épaisseur, tels que définis dans >> les revendications. Plus précisément, l'invention à donc pour objet un procédé de fabrication d'un module électronique (20) susceptible d'interagir par contact ou sans contact avec un lecteur, ce procédé comportant des étapes consistant à : - réaliser un circuit électronique sur un substrat fin et flexible ; 20 - disposer sur ledit substrat une couche de matériau faisant office d'entretoise et comportant au moins une cavité dans son épaisseur; - déposer dans chaque cavité de ladite couche d'entretoise une puce microélectronique et connecter électriquement les plots de sortie de la puce microélectronique aux bornes correspondantes du circuit 25 électronique; - protèger la puce microélectronique ainsi connectée, en obturant la cavité renfermant la puce microélectronique à l'aide d'une matière éléctriquement isolante ; caractérisé en ce que pour former la couche d'entretoise, on dépose 30 sur le substrat une couche de résine photosensible, et en ce que pour former ladite cavité, on enlève localement ladite résine photosensible. 4 Another object of the invention is to propose a method for manufacturing electronic modules, making it possible to produce particularly economical radiofrequency identification devices that are suitable for a large number of applications, so as to take advantage of manufacturing volumes. very high, and therefore lower unit costs. Indeed, given the large quantities of identification and communication devices to be delivered to security organizations such as those of certain states, it is essential to have a manufacturing technique which is very simple, allowing a low manufacturing cost compared to the intended application, while having sufficient reliability to ensure the life in question. To this end, the subject of the invention is a method for manufacturing electronic devices of very small thickness, as defined in >> the claims. More precisely, the subject of the invention is therefore a method of manufacturing an electronic module (20) capable of interacting by contact or without contact with a reader, this method comprising steps of: - producing an electronic circuit on a thin and flexible substrate; Placing on said substrate a layer of material acting as a spacer and comprising at least one cavity in its thickness; depositing in each cavity of said spacer layer a microelectronic chip and electrically connecting the output pads of the microelectronic chip to the corresponding terminals of the electronic circuit; - Protect the microelectronic chip thus connected, by closing the cavity enclosing the microelectronic chip with an electrically insulating material; characterized in that to form the spacer layer, a layer of photoresist is deposited on the substrate, and in that said cavity is locally removed by said photoresist. 4
Ainsi, le module électronique est notamment innovant dans la mesure où la couche entretoise n'est plus réalisée en kapton laminé avec le substrat et uniquement disponible en épaisseur multiple de s 100 micromètres, mais la couche au-dessus du substrat est réalisée par dépôt d'un vernis ou d'une résine dont l'épaisseur peut varier en continu selon la quantité déposée sur le substrat. En outre, le vernis étant photosensible, il peut être durci par un rayonnement de type UV notamment, et certaines zones de sa surface peuvent io être insolées puis traitées par photogravure, notamment pour réaliser les cavités. De plus, la technologie de dépôt d'un vernis, au lieu de la lamination d'une couche perforée, permet d'obtenir une bien meilleure précision de positionnement de la cavité par rapport au susbtrat, en comparaison avec la technique qui consistait à 1s laminer ensemble un substrat et une couche entretoise en kapton. De préférence, la couche de résine ou de vernis a une épaisseur de quelques micromètres à quelques dizaines de micromètres, ce qui permet de réaliser des modules électroniques particulièrement minces. Ainsi, le substrat flexible et la couche de résine sont chacune 20 d'épaisseur sensiblement uniforme, et la somme de leurs épaisseurs est inférieure à environ 350 micromètres, mais l'épaisseur de la couche de résine est légèrement supérieure à l'épaisseur de la puce microélectronique de façon à former une entretoise pour l'encapsulation ultérieure de la puce. 25 A titre d'exemple de réalisation pratique, on utilisera pour la résine photosensible un produit connu sous la dénomination Liquid Photoimageable solder mask PSR-4000 AUS21 / CA-40 AUS21 , ou une résine connue sous la référence DELO 4696/4670. Dans une variante préférée du procédé selon l'invention, celui-ci 30 comporte en outre une étape de dépôt d'un vernis compatible avec le substrat en polyimide, sur le fond de chaque cavité, avant l'insertion de la puce. Cela permet de résoudre le problème éventuel de défaut de compatibilité typiquement entre le polyimide et une résine d'encapsulation sensible aux rayons ultraviolets (notés UV). En effet, tous les types de modules électroniques basés sur un substrat en 5 polyamide, pour des raisons d'incompatibilité chimique, ne peuvent pas être encapsulés avec une résine sensible aux rayons UV. Ainsi, cette variante de l'invention prévoit de déposer une fine couche du vernis précité, comme interface entre le polyimide du susbrat et la résine d'encapsulation sensible aux rayons UV. io Le substrat flexible en polyimide étant typiquement continu et conditionné en rouleau, on assemble alors une pluralité de dispositifs électroniques d'identification par dépôt en continu de résine photosensible sur le substrat et photogravure de la résine, puis on fige la résine photosensible et on individualise les dispositifs 15 électroniques ainsi formés, en réalisant une découpe transversale entre deux dispositifs électroniques contigus. Selon une étape subséquente du procédé, pour obturer la cavité renfermant la puce, on dépose dans la cavité, au-dessus de la puce microélectronique et des connexions aux bornes du circuit, une résine 20 d'encapsulation liquide et photosensible, de façon à remplir sensiblement le volume libre de la cavité, puis on polymérise la résine de la cavité par insolation UV. L'invention a également pour objet un module électronique, caratérisé en ce qu'il est obtenu à l'aide du procédé de fabrication tel 25 que décrit précédemment. L'invention a en outre pour objet l'utilisation de ce module électronique pour la fabrication d'un passeport comportant une ou plusieurs feuilles revêtues d'informations d'identification de son porteur, l'une des feuilles du passeport comportant un évidement apte 30 à recevoir le module électronique. 6 Thus, the electronic module is particularly innovative insofar as the spacer layer is no longer made of kapton laminated with the substrate and only available in a multiple thickness of 100 micrometers, but the layer above the substrate is made by deposition of a varnish or a resin whose thickness may vary continuously depending on the amount deposited on the substrate. In addition, the varnish being photosensitive, it can be cured by UV type radiation in particular, and some areas of its surface can be insolated and then processed by photogravure, in particular to make the cavities. In addition, the technology of deposition of a varnish, instead of the lamination of a perforated layer, makes it possible to obtain a much better positioning accuracy of the cavity relative to the susbtrate, in comparison with the technique which consisted of 1s laminate together a substrate and a kapton spacer layer. Preferably, the resin or varnish layer has a thickness of a few micrometers to a few tens of micrometers, which makes it possible to produce particularly thin electronic modules. Thus, the flexible substrate and the resin layer are each of substantially uniform thickness, and the sum of their thicknesses is less than about 350 microns, but the thickness of the resin layer is slightly greater than the thickness of the microelectronic chip so as to form a spacer for subsequent encapsulation of the chip. As a practical example, a product known under the name Liquid Photoimageable solder mask PSR-4000 AUS21 / CA-40 AUS21 or a resin known under the reference DELO 4696/4670 will be used for the photoresist. In a preferred variant of the process according to the invention, the latter further comprises a step of depositing a varnish compatible with the polyimide substrate, on the bottom of each cavity, before insertion of the chip. This solves the possible problem of compatibility failure typically between the polyimide and an ultraviolet sensitive (UV-rated) encapsulation resin. Indeed, all types of electronic modules based on a polyamide substrate, for reasons of chemical incompatibility, can not be encapsulated with a resin sensitive to UV rays. Thus, this variant of the invention provides for depositing a thin layer of the aforementioned varnish, as interface between the susbrat polyimide and the UV-sensitive encapsulation resin. The flexible polyimide substrate being typically continuous and roll-conditioned, a plurality of electronic identification devices are then assembled by continuous deposition of photosensitive resin on the substrate and photogravure of the resin, then the photosensitive resin is frozen and individualized. the electronic devices thus formed, making a transverse cut between two contiguous electronic devices. According to a subsequent step of the method, for closing the cavity containing the chip, a liquid and photosensitive encapsulating resin 20 is deposited in the cavity, above the microelectronic chip and connections at the terminals of the circuit, so as to fill substantially the free volume of the cavity, and then polymerizes the resin of the cavity by UV insolation. The invention also relates to an electronic module, characterized in that it is obtained using the manufacturing method as described above. The invention furthermore relates to the use of this electronic module for the manufacture of a passport comprising one or more sheets coated with identification information of its holder, one of the sheets of the passport comprising a recess capable of to receive the electronic module. 6
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre en vue de dessus une bande de substrat 5 surmontée d'une couche d'entretoise laminée conformément au procédé de fabrication selon l'état de la technique ; - la figure 2 illustre en vue en coupe un module électronique obtenu selon le procédé de fabrication conforme à l'état de la technique ; Io - la figure 3 illustre en vue en coupe un module électronique obtenu selon le procédé de l'invention ; - la figure 4 illustre en vue en coupe un module électronique obtenu selon une autre variante du procédé selon l'invention. On se réfère aux figures 1 et 2 qui illustrent respectivement en is vue de dessus et en coupe une bande de substrat 21 surmontée d'une couche d'entretoise laminée 22, conformément au procédé de fabrication connu dans l'état de la technique. Ainsi, après individualisation par découpe comme schématisé par le trait interrompu 33 en figure 1, chaque dispositif d'identification 20 radiofréquence 20 comporte un substrat 21 sur lequel on a disposé une feuille 22 en kapton, d'épaisseur faible et calibrée, contribuant à la manière d'une entretoise, à l'obtention d'une épaisseur fine et calibrée pour le dispositif 20. La terminologie d'entretoise tient au fait que, lors du report du module électronique 20 dans un dispositif 25 d'identification, comme un passeport électronique, la puce sera protégée pendant les étapes de fabrication du passeport, par la feuille 22 agissant à l'égard des feuilles du passeport comme une entretoise. Cette feuille 22 comporte dans son épaisseur une ou plusieurs perforations formant des réservations ou cavités 23, à l'endroit prévu 3o pour recevoir une puce microélectronique 24 provenant d'une plaquette tronçonnée par sciage. 7 Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the detailed description of the appended drawings in which: FIG. 1 is a top view of a substrate strip 5 surmounted by a spacer layer laminated according to the method; manufacturing according to the state of the art; - Figure 2 illustrates in sectional view an electronic module obtained according to the manufacturing method according to the state of the art; Io - Figure 3 illustrates in sectional view an electronic module obtained according to the method of the invention; - Figure 4 illustrates in sectional view an electronic module obtained according to another variant of the method according to the invention. Referring to FIGS. 1 and 2 which respectively illustrate in top view and in section a substrate strip 21 surmounted by a laminated spacer layer 22, according to the manufacturing method known in the state of the art. Thus, after individualization by cutting as shown schematically by the broken line 33 in FIG. 1, each radiofrequency identification device 20 comprises a substrate 21 on which a kapton sheet 22, of small and calibrated thickness, has been placed, contributing to the a spacer, to obtain a fine thickness and calibrated for the device 20. The spacer terminology is that, when the electronic module 20 is carried in an identification device, such as a passport electronic, the chip will be protected during the passport manufacturing steps, by the sheet 22 acting with regard to the passport sheets as a spacer. This sheet 22 comprises in its thickness one or more perforations forming reservations or cavities 23, at the intended location 3o to receive a microelectronic chip 24 from a cut-off wafer by sawing. 7
La feuille de susbstrat 21 est configurée en bande, par exemple de 35 mm de largeur, enroulée en rouleau, et surmontée de la feuille perforée 22 également disponible en bande. La bande de substrat 21 comporte sur ses côtés des trous d'entrainement 32 destinés à coopérer avec les picots d'une machine (non représentée) de laminage, de façon à entrainer la bande de substrat 21. La bande de matériau de la feuille perforée 22 comporte des cavités 23 régulièrement espacées dans lesquelles il est prévu de disposer une puce microélectronique 24 et la résine 29 comme décrit précédemment. On aperçoit au fond de chaque cavité 23, les bornes 26 de chaque antenne réalisée sur la bande de substrat 21 par une des techniques connues, par exemple le dépôt de matière conductrice. Le substrat 21 est relativement flexible. Réalisé notamment en polyimide ou en polyépoxy, il est à l'origine continu et conditionné en is rouleau et est revêtu sur au moins un de ses faces, d'un très mince film adhésif, représenté en figure 2 par la référence 30. Un premier problème avec ce procédé de fabrication connu tient au fait que le matériau du substrat et de l'entretoise, tous deux fournis en rouleaux, n'existent dans le commerce qu'avec des 20 épaisseurs disponibles par paliers de 100 micromètres. Ainsi, il existe des matériaux ayant 100 ou 200 micromètres d'épaisseur, mais il n'existe pas de substrats ou d'entretoises ayant, par exemple, 120 ou 140 micromètres d'épaisseur. Or, certaines demandes du marché requièrent que l'on puisse atteindre des résolutions en matière 25 d'épaisseur, allant jusqu'à 10 micromètres, afin de mieux contrôler l'épaisseur finale du module électronique intégrant les couches de substrat et d'entretoise. Un second problème tient au fait qu'avec le procédé d'assemblage par lamination du substrat 21 et de la couche 3o d'entretoise 22, la précision du positionnement relatif entre la couche de substrat et la couche d'entretoise ne peut se faire qu'avec une 8 The susbstrate sheet 21 is configured as a strip, for example 35 mm wide, wound in a roll, and surmounted by the perforated sheet 22 also available in strips. The substrate strip 21 comprises on its sides entrainment holes 32 intended to cooperate with the pins of a machine (not shown) for rolling, so as to drive the substrate strip 21. The strip of material of the perforated sheet 22 has cavities 23 regularly spaced in which it is expected to have a microelectronic chip 24 and the resin 29 as described above. At the bottom of each cavity 23, the terminals 26 of each antenna made on the substrate strip 21 can be seen by one of the known techniques, for example the deposition of conductive material. The substrate 21 is relatively flexible. Made especially of polyimide or polyepoxy, it is originally continuous and packaged in is roll and is coated on at least one of its faces, a very thin adhesive film, shown in Figure 2 by reference 30. A first The problem with this known manufacturing process is that the material of the substrate and the spacer, both supplied in rolls, exist commercially only with thicknesses available in increments of 100 micrometers. Thus, there are materials 100 or 200 microns thick, but there are no substrates or spacers having, for example, 120 or 140 microns thick. However, some market demands require that thickness resolutions of up to 10 micrometers be attained in order to better control the final thickness of the electronic module integrating the substrate and spacer layers. A second problem lies in the fact that with the process of laminating the substrate 21 and the spacer layer 3o 22, the accuracy of the relative positioning between the substrate layer and the spacer layer can only be achieved 'with an 8
précision de l'ordre de +/- 150 micromètres, alors que les demandes récentes du marché requièrent plutôt une précision de positionnement de l'ordre de +/- 75 micromètres. Un autre problème qui a été constaté est celui de l'apparition de s bulles d'air lors de la lamination du substrat 21 en polyimide et de l'entretoise 22 en kapton. En effet, compte tenu de la nature de ces matériaux, il est prévu dans l'état de la technique d'utiliser une très fine interface adhésive 30 de quelques micromètres entre les deux couches. Lors de la lamination, des bulles d'air peuvent se former et w rester emprisonnées dans certaines zones de l'interface, ce qui peut affaiblir la résistance du produit final par rapport à la délamination des couches, voire générer de légers défauts de planeité à la surface du produit laminé. Par ailleurs, comme cela est décrit en détail dans le document 15 antérieur déjà cité, l'entretoise en kapton comporte des trous qui forment des cavités 23 aptes à recevoir une puce microélectronique 24. Comme représenté en figure 2, la puce une fois en place et électriquement connectée à un circuit électrique comme une antenne par exemple, est recouverte d'une résine d'encapsulation 29, encore 20 appelée résine de potting en terminologie anglo-saxonne. Il s'agit d'une résine thermique qui pour se solidifier doit passer au four, ce qui représente une étape longue qui alourdit et renchérit le procédé de fabrication. En outre, après le remplissage de la cavité 23 par la résine et 25 après le durcissement de la résine, la tenue mécanique au niveau des parois latérales de la cavité n'est assurée que par la force de cohésion entre la résine durcie, et le matériau de l'entretoise 22. Cette cohésion peut être amoindrie dans le temps, notamment lorsque le produit final incorporant le module électronique est soumis à des 3o flexions mécaniques, ce qui est souvent le cas pour des cartes à puce ou des passeports électroniques, par exemple. 9 accuracy of the order of +/- 150 micrometers, while recent market demands require a positioning accuracy of +/- 75 micrometers. Another problem that has been observed is that of the appearance of air bubbles during the lamination of the polyimide substrate 21 and the kapton spacer 22. Indeed, given the nature of these materials, it is expected in the state of the art to use a very thin adhesive interface 30 of a few microns between the two layers. During lamination, air bubbles can form and remain trapped in certain areas of the interface, which can weaken the strength of the final product compared to the delamination of the layers, or even generate slight plane defects to the surface of the rolled product. Moreover, as described in detail in the earlier document already cited, the kapton spacer has holes which form cavities 23 adapted to receive a microelectronic chip 24. As shown in FIG. 2, the chip once in place and electrically connected to an electrical circuit such as an antenna for example, is covered with an encapsulation resin 29, also called potting resin in English terminology. It is a thermal resin that to solidify must go to the oven, which is a long step that weighs down and increases the manufacturing process. In addition, after the cavity 23 has been filled with the resin and after the resin has cured, the mechanical strength at the side walls of the cavity is ensured only by the cohesive force between the cured resin and the cured resin. This cohesion can be reduced over time, especially when the final product incorporating the electronic module is subjected to mechanical bending, which is often the case for smart cards or electronic passports, for example. example. 9
Le cumul des problèmes et inconvénients cités ci-dessus peut également vite devenir gênant lorsque les modules électroniques sont incorporés dans les nouveaux passeports électroniques, qui prévoient des cahiers des charges très contraignants en ce qui concerne leur résistance mécanique, ou leur durée de vie qui doit être de plusieurs années, en particulier de dix ans en Europe. On se réfère maintenant à la figure 3 qui illustre en vue en coupe un module microélectronique 40 obtenu selon le procédé de l'invention . Selon l'invention, au lieu de laminer sur le substrat une w feuille d'entretoise en kapton, on dépose une résine adhésive 31 sur le substrat, avec une épaisseur voulue, qui n'est pas limitée par des paliers de 100 micromètres. La couche de résine 31 a donc une épaisseur de quelques micromètres à quelques dizaines de micromètres. La résine 31 est une résine photoimageable, 15 notamment sensible aux rayons UV. Ainsi, pour réaliser ensuite les cavités 23, on insole les parties correspondantes de la surface de la résine déposée, puis on procède à la photogravure des cavités 23. Cette façon de procéder augmente également notablement la précision de position des cavités, puisqu'il n'est plus nécessaire 20 d'ajuster en continu la position relative de deux bandes de matériau, à savoir une bande de substrat et une bande entretoise. Une fois les cavités 23 réalisées dans la couche de vernis 31, une puce électronique 24 est déposée de façon classique dans chaque cavité 23 et collée sur le substrat 21 au moyen d'une colle qui peut 25 être électriquement conductrice ou électriquement isolante (procédé connu sous le nom de die attach en terminologie anglosaxonne. On dispose la face active de la puce de façon que ses plots de sortie 25 soient orientés vers l'ouverture de la cavité 23. Les plots de sortie 25 de la puce sont ensuite connectés électriquement aux bornes 26 3o correspondantes du circuit électrique ou de l'antenne 27 en utilisant une technique de microcâblage connue en elle-même, dite de wirebonding en terminologie anglosaxonne, qui consiste à réaliser par 10 The combination of the problems and disadvantages mentioned above can also quickly become troublesome when the electronic modules are incorporated in the new electronic passports, which provide very restrictive specifications with regard to their mechanical strength, or their lifetime which must to be several years, especially ten years in Europe. Referring now to Figure 3 which illustrates in sectional view a microelectronic module 40 obtained according to the method of the invention. According to the invention, instead of laminating a kapton spacer sheet on the substrate, an adhesive resin 31 is deposited on the substrate with a desired thickness, which is not limited by steps of 100 micrometers. The resin layer 31 therefore has a thickness of a few micrometers to a few tens of micrometers. Resin 31 is a photoimageable resin, in particular sensitive to UV rays. Thus, to then make the cavities 23, the corresponding parts of the surface of the deposited resin are insulated, then the cavities 23 are photogravured. This way of proceeding also considerably increases the position accuracy of the cavities, since It is no longer necessary to continuously adjust the relative position of two strips of material, namely a substrate strip and a spacer strip. Once the cavities 23 have been made in the varnish layer 31, an electronic chip 24 is deposited in a conventional manner in each cavity 23 and bonded to the substrate 21 by means of an adhesive which may be electrically conductive or electrically insulating (known method under the name of die attach in Anglo-Saxon terminology, the active face of the chip is arranged so that its output pads 25 are oriented towards the opening of the cavity 23. The output pads 25 of the chip are then electrically connected to the corresponding terminals 26 3o of the electrical circuit or of the antenna 27 using a microcabling technique known in itself, known as wirebonding in English terminology, which consists of carrying out by 10
des fils conducteurs 28 et des soudures, la connexion des plots de sortie 25 de la puce 24 avec le bornier de contacts 26 de la plaque de circuit imprimé. Lorsque les connexions électriques 28 sont réalisées, on effectue un enrobage de la puce câblée en boitier (opération dite de potting en terminologie anglosaxonne), qui consiste à protéger la puce 24 et les fils de connexion 28 soudés, ou les protubérances conductrices, le cas échéant, en remplissant le reste de la cavité 23 avec la résine d'encapsulation liquide 29, et on polymérise ensuite la io résine pour la faire durcir. De cette façon, la cavité 23 est remplie et obturée et on obtient un dispositif module électronique 40 particulièrement fin, et d'épaisseur particulièrement calibrée. Selon un aspect de l'invention, la résine d'encapsulation 29 n'est plus une résine thermodurcissable comme connu dans l'état de la is technique, mais une résine durcissable par une exposition à un rayonnement, notamment un rayonnement UV. Cela permet d'éviter le passage au four, et permet d'accélerer très notablement le procédé de fabrication. On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire un mode de 20 réalisation préféré de l'invention. En effet, les résines photosensibles susceptibles d'être utilisées comme résine d'encapsulation 29 sont typiquement peu compatibles, d'un point de vue chimique, avec le substrat 21 en polyimide, ce qui peut nuire à la bonne résistance du dispositif en cas de flexions répétées, qui peuvent par conséquent 25 provoquer la délamination du dispositif. Afin de remédier à ce problème, le procédé selon l'invention prévoit en outre une étape de dépôt d'une fine couche de vernis 34 compatible avec le substrat 21 en polyimide, sur le fond de chaque cavité 23, avant l'insertion de la puce 24. Ce vernis 34 peut 3o avantageusement avoir la même composition que la résine 31 évoquée plus haut et utilisée pour la réalisation de la couche entretoise. 2941316 >> conductors son 28 and welds, the connection of the output pads 25 of the chip 24 with the contact terminal block 26 of the printed circuit board. When the electrical connections 28 are made, the wired chip is encapsulated in a box (so-called potting operation in Anglo-Saxon terminology), which consists in protecting the chip 24 and the soldered connection wires 28, or the conductive protrusions, the case optionally, filling the remainder of the cavity 23 with the liquid encapsulating resin 29, and then polymerizing the resin to cure. In this way, the cavity 23 is filled and closed and an electronic module device 40 is obtained which is particularly thin and of particularly calibrated thickness. According to one aspect of the invention, the encapsulation resin 29 is no longer a thermosetting resin as known in the state of the art, but a resin curable by exposure to radiation, especially UV radiation. This avoids the passage to the oven, and allows to accelerate very significantly the manufacturing process. Reference is now made to FIG. 4 to describe a preferred embodiment of the invention. Indeed, the photosensitive resins that can be used as encapsulation resin 29 are typically not chemically compatible with the polyimide substrate 21, which can adversely affect the good resistance of the device in case of repeated bending, which can therefore cause delamination of the device. In order to remedy this problem, the method according to the invention furthermore provides a step of depositing a thin layer of varnish 34 compatible with the polyimide substrate 21, on the bottom of each cavity 23, before insertion of the This varnish 34 may advantageously have the same composition as the resin 31 mentioned above and used for producing the spacer layer. 2941316 >>
En ce qui concerne les dimensions du dispositif d'identification radiofréquence 40 selon l'invention, elles pourront dépendre des applications finales, et notamment de la portée recherchée qui conditionne la taille de l'antenne 27. En pratique, les 5 dispositifs d'identification 40 destinés à communiquer à faible distance et à être incorporés dans des passeports ou des supports analogues, pourront avoir des dimensions tout à fait réduites, par exemple une longueur comprise entre environ 14 mm et environ 25 mm, une largeur comprise entre environ 13 mm et environ 19 mm, et une io épaisseur inférieure à environ 350 micromètres. L'invention répond aux buts fixés. En effet, le procédé de fabrication ne fait pas appel à un adhésif laminé entre le substrat et la couche formant entretoise, ce qui permet d'éviter la formation de bulles d'air entre le substrat et l'entretoise. En outre, grâce à l'emploi 1s d'une résine d'encapsulation photosensible en lieu et place de la résine thermique habituelle, il n'est plus nécessaire d'avoir recours à une étape de passage au four pour solidifier la résine d'encapsulation, ce qui accélère notablement le temps de fabrication. 20 La tenue mécanique du vernis sur la surface du substrat ainsi que sur les cavités renfermant les puces, est bien supérieure à celle du dispositif connu, ce qui contribue à une meilleure tenue dans le temps du dispositif en usage normal. De plus, du point de vue de la sécurité, il faut noter que du fait de la forte tenue du 25 vernis, toute tentative de délamination entrainera la destruction du module électronique, ce qui réduit les possibilités de fraude sur le produit. De plus, l'utilisation d'un dépôt de résine pour obtenir la couche d'entretoise, au lieu de la lamination d'une bande de kapton, permet 3o de choisir très finement l'épaisseur de couche d'entretoise, ce qui permet de s'adapter à l'épaisseur requise, autrement que par paliers 12 As regards the dimensions of the radiofrequency identification device 40 according to the invention, they may depend on the final applications, and in particular on the desired range which determines the size of the antenna 27. In practice, the identification devices 5 40 intended to communicate at short range and to be incorporated in passports or similar supports, may have dimensions quite reduced, for example a length of between about 14 mm and about 25 mm, a width of between about 13 mm and about 19 mm, and a thickness less than about 350 micrometers. The invention meets the stated goals. Indeed, the manufacturing method does not use a laminated adhesive between the substrate and the spacer layer, which prevents the formation of air bubbles between the substrate and the spacer. In addition, thanks to the use 1s of a photosensitive encapsulation resin in place of the usual thermal resin, it is no longer necessary to use a baking step to solidify the resin. encapsulation, which significantly speeds up the manufacturing time. The mechanical strength of the varnish on the surface of the substrate as well as on the cavities containing the chips is much greater than that of the known device, which contributes to a better durability of the device in normal use. Moreover, from the point of view of safety, it should be noted that because of the strong resistance of the varnish, any attempt at delamination will lead to the destruction of the electronic module, which reduces the possibilities of fraud on the product. In addition, the use of a resin deposit to obtain the spacer layer, instead of the lamination of a kapton strip, makes it possible to choose very finely the thickness of the spacer layer, which allows to adjust to the required thickness, other than in steps 12
de 100 micromètres. En conséquence, une épaisseur totale de l'ordre de 300 à 400 micromètres est aisée à atteindre pour l'empilement du substrat et de la couche faisant fonction d'entretoise. Par la suite, il suffit d'individualiser les modules unitaires par découpage à partir de la bande souple formée par le substrat et son vernis, pour obtenir des modules électroniques en forme de pastilles de dimensions réduites et d'épaisseur très faible et calibrée. Ces pastilles peuvent ensuite être reportées, notamment pas collage, laminage ou d'autres techniques connues, dans des supports tels que io des corps de cartes à puce, ou des feuilles destinées à la fabrication de passeports, ou de tout autre document d'identification. 100 micrometers. Consequently, a total thickness of the order of 300 to 400 micrometers is easy to achieve for the stacking of the substrate and the spacer layer. Subsequently, it is sufficient to individualize the unit modules by cutting from the flexible strip formed by the substrate and its varnish, to obtain electronic modules in the form of pellets of reduced dimensions and very small thickness and calibrated. These pellets can then be reported, in particular not gluing, rolling or other known techniques, in supports such as the body of smart cards, or sheets for the manufacture of passports, or any other identification document. .
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2010
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Patent Citations (2)
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