FR2997535A1

FR2997535A1 - Procede de fabrication d'une carte a puce a plusieurs composants et carte ainsi obtenue

Info

Publication number: FR2997535A1
Application number: FR1260355A
Authority: FR
Inventors: Garrec Loic Le; Philippe Gac
Original assignee: Oberthur Technologies SA
Current assignee: Idemia France SAS
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-05-02
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: US9881247B2; WO2014068240A1; FR2997535B1; US20150317554A1

Abstract

Un procédé de fabrication d'une carte à puce comportant au moins une telle puce et au moins un autre composant électronique ayant une face devant être accessible depuis l'extérieur, comporte des étapes selon lesquelles on forme un corps de carte ayant deux faces opposées et dans lequel sont formées au moins deux cavités dont l'une est traversante, s'étendant de l'une à l'autre des faces, on forme un premier module comportant une puce et on forme un second module distinct du premier module et comportant l'autre composant électronique, ce second module comportant un support auquel le composant est fixé à l'opposé de sa face devant être accessible, on fixe le second module dans la cavité traversante depuis la face du corps qui est opposée à la face au travers de laquelle la face du composant doit être accessible depuis l'extérieur au moyen d'un épaulement que comporte la cavité traversante, et on fixe le premier module dans l'autre cavité.

Description

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une carte à puce à plusieurs composants et une carte ainsi obtenue. Ainsi qu'on le sait, les cartes à puce sont formées d'un corps dont le format définit le format de la carte et au moins un composant électronique ; en pratique il y a souvent au moins un circuit intégré (un microprocesseur en pratique), mais il peut aussi y avoir une antenne, et/ou un lecteur d'empreintes, et/ou un afficheur, et/ou une batterie, avec (ou non) des contacts extérieurs, etc. Les contraintes d'encombrement qui s'appliquent à de telles cartes sont notamment fixées par des normes ; ainsi l'épaisseur de telles cartes ne 15 doit, d'après les normes ISO 7816 ou ISO 14443, pas dépasser 760+/-80 micromètres, soit un maximum de 840 micromètres. Lorsqu'on cherche à intégrer des composants au sein d'une carte, il faut d'une part alimenter électriquement ces composants (on peut envisager une batterie, mais une autre option est de collecter de l'énergie dans le champ 20 électromagnétique ambiant, typiquement au moyen d'une antenne), mais aussi arriver à intégrer ces composants dans l'épaisseur précitée tout en réalisant les connexions nécessaires à une coopération entre certains au moins des composants. Quant à la réalisation de telles cartes, on connaît deux grandes 25 catégories, selon que l'un au moins des composants est intégré après formation du corps de carte, ou que le corps est assemblé par laminage entre deux couches de matière plastique, après y avoir intégré les composants et les connexions entre elles. Ainsi, le document FR - 2 776 796 décrit un procédé de fabrication 30 de cartes à puce comportant une interface de communication avec l'extérieur et au moins un composant électronique débouchant en surface dans lequel on établit des connexions entre l'interface et le composant au sein d'un ensemble que l'on intercale entre deux plaquettes, présentant des ouvertures de formes et emplacements appropriés, que l'on lamine en sorte d'enfermer ledit ensemble entre ces plaquettes. L'interface de communication est par exemple une antenne reliée à un circuit intégré monté sur une vignette au sein d'un module ; la connexion entre les composants peut se faire au moyen de fils ou de pistes conductrices formées sur des films flexibles ; les composants peuvent être fixés sur un film sur des faces différentes ; le film avec les composants sont intercalés entre deux plaquettes définissant les faces de la future carte ; il peut y avoir des composants venant en surface sur des faces opposées de la carte, par exemple des contacts extérieurs affleurant sur une face, tandis que l'autre composant affleure sur l'autre face. Le document EP - 1 556 832 décrit une carte à puce comportant un composant débouchant et un procédé de fabrication, selon lequel un microcircuit, le composant débouchant et des contacts extérieurs font partie d'un sous-ensemble comportant un film support portant sur une face interne le microcircuit et au moins le composant débouchant et portant sur une face externe les contacts extérieurs. Un tel ensemble est monté dans une cavité débouchante multiple formée à un moment où le corps de carte est déjà réalisé en totalité (ou en quasi-totalité, des opérations de finition pouvant être effectuées ensuite). Le document US - 2010/0177486 décrit un dispositif électronique comportant un élément électronique visible qui est connecté à un module interne à la carte, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle carte. Le composant visible et le module interne (en pratique optionnel) sont connectés par soudure, au moins le composant étant lié à un film adhésif ; il est envisagé le cas de deux dispositifs visibles sur des faces opposées, sans connexion entre ceux-ci. Le document US - 2010/0252639 décrit un module d'affichage et un moyen de stockage de données dans lequel est inséré un module d'affichage.

Dans le corps de carte est formée une cavité débouchant sur les deux faces d'une carte à puce, dans laquelle peut être fixé un ensemble comportant, d'un côté, des contacts et, de l'autre côté, le dispositif d'affichage ; cet ensemble comporte en outre au moins un circuit intégré et éventuellement un dispositif de saisie ; les divers éléments sont portés par une couche flexible par exemple munie de pistes conductrices ; des connexions sont réalisées au moyen de fils. Le corps de carte peut comporter une batterie ou une antenne, lesquelles ont avantageusement des zones de contact électrique sur un épaulement formé dans la paroi de la cavité. En variante, les divers éléments sont répartis sur deux couches indépendantes, reliées électriquement l'une à l'autre ; l'une de ces couches peut être conformée en sorte de porter, d'un côté, certains éléments et, de l'autre côté, d'autres éléments.

Le document EP - 2 390 824 décrit un procédé de réalisation d'un module multifonctionnel et une carte comportant un tel module. De même que dans le document US - 2010/0252639, un corps de carte comporte une cavité débouchant sur les deux faces du corps, et divers éléments sont répartis sur une couche flexible de manière à pouvoir présenter leurs faces principales orientées dans deux directions opposées ; il est envisagé que ces éléments puissent être répartis sur les deux faces d'une telle couche flexible ; la paroi de la cavité présente des épaulements facilitant la fixation de l'ensemble formé par les éléments et leur couche de support. On peut noter que, lorsqu'il est envisagé qu'un même corps de carte porte plusieurs composants électroniques dont une puce et au moins un autre composant présentant une face devant être accessible depuis une face (soit pour rendre visible un affichage, soit pour permettre une action d'un utilisateur), soit ces composants sont intégrés à un même ensemble fixé ensuite à un corps de carte préalablement formé, soit ces composants sont mis en place entre des couches externes du corps, avant que ce corps soit ensuite formé par lamination ; en outre, lorsque les composants sont intégrés à un même ensemble qui est ensuite fixé à un corps de carte préalablement formé, soit cet ensemble est fixé dans une cavité s'étendant sur une fraction importante de la surface de l'une des faces du corps (ce qui peut fragiliser de manière significative le corps de carte), soit cet ensemble est fixé dans une cavité traversante (s'étendant d'une face à l'autre du corps), ce qui limite les épaisseurs acceptables pour ces composants. 29975 3 5 4 L'invention a pour objet de permettre l'intégration, dans une carte à puce, d'une puce et d'au moins un autre composant électronique présentant une face devant être accessible depuis l'extérieur et qui soit plus volumineux que dans les solutions connues, avantageusement connecté à la puce de la 5 carte. Elle propose ainsi un procédé de fabrication d'une carte à puce comportant au moins une telle puce et au moins un autre composant électronique ayant une face devant être accessible depuis l'extérieur, selon lequel on forme un corps de carte ayant deux faces opposées et dans lequel 10 sont formées au moins deux cavités dont l'une est traversante, s'étendant de l'une à l'autre des faces, on forme un premier module comportant une puce et on forme un second module distinct du premier module et comportant l'autre composant électronique, ce second module comportant un support auquel le composant est fixé à l'opposé de sa face devant être accessible, on fixe le 15 second module dans la cavité traversante depuis la face du corps qui est opposée à la face au travers de laquelle la face du composant doit être accessible depuis l'extérieur au moyen d'un épaulement que comporte la cavité traversante, et on fixe le premier module dans l'autre cavité. Ainsi l'invention propose de monter la puce et au moins un autre 20 composant au sein de deux modules distincts, ce qui permet que ledit autre composant puisse avoir un encombrement supérieur à ce qui est proposé dans les solutions connues (son épaisseur n'est plus limitée par la proximité de la puce) ; par ailleurs, cet autre composant est fixé dans le corps depuis une face opposée à celle au travers de laquelle le composant doit être accessible depuis 25 l'extérieur, ce qui permet que le support de ce second module puisse avoir une section (parallèlement aux faces du corps) plus grande que celle du composant, ce qui contribue à faciliter la fixation de ce composant dans le corps, ainsi que sa connexion à un autre composant. De manière avantageuse, on forme le corps de carte en y intégrant, 30 entre les faces du futur corps de carte, un inlay comportant des pistes conductrices, chacune des cavités comportant un épaulement affleurant une face de cet inlay, et on fixe chacun des modules en établissant des connexions électriques entre ces modules et cet inlay. Ainsi cet inlay permet d'établir les éventuelles connexions qui peuvent être souhaitées entre ledit autre composant et la puce et/ou un autre composant que comporte la carte. Selon une autre caractéristique avantageuse, on fixe les deux modules en établissant lesdites connexions électriques sur des faces opposées dudit inlay. Cela a notamment pour avantage de permettre que le module comportant la puce et la face du composant qui doit être accessible depuis l'extérieur puissent être sur une même face de la carte. Selon une autre caractéristique avantageuse, on forme le corps en 10 formant une antenne sur l'inlay. Cela permet des échanges entre la carte et l'extérieur, voire le prélèvement dans le milieu extérieur d'une énergie suffisante pour le fonctionnement du (ou des) composant(s) que comporte la carte. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit autre composant est choisi dans le groupe comportant des dispositifs 15 d'affichage visuel, de génération de son (tels que des buzzers parfois appelés bipeurs, trembleurs ou bruiteurs, par exemple) voire de saisie de son, et des lecteurs d'empreintes. Il s'agit en effet là de composants qui permettent de nombreuses nouvelles applications des cartes à puce. L'invention propose également une carte obtenue par le procédé 20 précité, c'est-à-dire une carte à puce comportant un corps de carte ayant deux faces opposées et dans lequel sont formées au moins deux cavités dont l'une est traversante, s'étendant de l'une à l'autre de ces faces, un premier module comportant une puce fixé dans l'une des cavités et un second module comportant un autre composant électronique ayant une face devant être 25 accessible depuis l'extérieur et un support auquel ce composant est fixé à l'opposé de sa face devant être accessible, ce second module étant fixé dans la cavité traversante au moyen d'un épaulement tel que ce second module ait été introduit dans cette cavité traversante depuis la face opposée à celle où ladite face du composant doit être accessible. 30 Par analogie avec ce qui précède à propos du procédé, il est avantageux que le corps de carte intègre, entre les faces du corps de carte, un inlay comportant des pistes conductrices, chacune des cavités comportant un épaulement affleurant une face de cet inlay, chacun des modules étant fixé à ces épaulements en sorte d'établir des connexions électriques entre ces modules et cet inlay. De même, de manière avantageuse, les modules sont fixés à l'inlay 5 en établissant lesdites connexions électriques sur des faces opposées dudit inlay. De manière également avantageuse, l'inlay comporte une antenne. De manière avantageuse, ledit autre composant est choisi dans le groupe comportant des dispositifs d'affichage, des dispositifs de génération ou 10 de saisie de son et des lecteurs d'empreintes. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif en regard du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue en coupe d'un exemple de 15 réalisation d'une carte à puce conforme à l'invention. Cette figure 1 représente une carte à puce 1 comportant, dans un corps de carte noté 10 dans son ensemble, un circuit intégré 11 habituellement appelé « puce » et un autre composant électronique 12 ayant une face 12A 20 devant être accessible depuis l'extérieur. Ce corps de carte 10 a deux faces opposées 10A et 10B et deux cavités y sont formées. Une première cavité, ici notée 13, est borgne, c'est-à-dire qu'elle débouche sur l'une des faces, ici la face supérieure 10A, tout en ayant un fond 25 13A. Dans cette cavité est fixé un module noté 20, comportant un support 21 et le circuit intégré 11. Ce support a une face supérieure, notée face externe, qui longe la face supérieure du corps de carte et une face inférieure, notée face interne, à laquelle est rapportée le circuit intégré 11. Ce module peut être un module classique, avec des fils de connexion 22 connectés à des zones de 30 contact électrique ménagées sur la face interne du support et une masse de résine 23 enrobant ce circuit intégré et les fils de connexion ; en variante non représentée le circuit intégré est monté tête-bêche c'est-à-dire que ses zones de contact électrique sont disposées face au support (lequel est muni de zones de contact disposées en regard), auquel cas il n'est pas nécessaire de prévoir des fils de connexion. Ce module est fixé à la cavité de toute manière connue appropriée ; dans l'exemple ici représenté, cette fixation se fait à la périphérie du support, sur un épaulement formé autour de la cavité 13; toutefois, ce module peut aussi être fixé au moyen d'une seconde masse de résine 24 (optionnelle) adhérant à la masse de résine 23 et à une partie de la paroi de la cavité ; en effet, de manière à conférer à la carte complète une certaine flexibilité, il est souhaitable que le module 20 n'adhère pas à la totalité de la paroi de la cavité (cette notion de paroi englobe non seulement la paroi latérale de la cavité mais aussi son fond). En variante non représentée, c'est la masse de résine qui englobe le circuit intégré et les fils de connexion qui assure elle-même une fixation du module à une partie de la paroi de la cavité, en complément ou à la place de la fixation précitée de la périphérie du support.

Ce support peut comporter, sur sa face externe des plots de contact électrique (non représentés) permettant une connexion par contact à un dispositif extérieur tel qu'un lecteur de carte. L'autre cavité, notée 14, est traversante, c'est à dire qu'elle s'étend d'une face à l'autre. Dans cette cavité est fixé un second module noté 30 comportant un support 31 et le composant électronique 12 ayant la face 12A devant être accessible depuis l'extérieur. Ce support 31 a une face inférieure, orientée vers le bas, c'est-à-dire vers l'extérieur de la carte, et une face interne à laquelle est fixé le composant 12, à l'opposé de sa face 12A. Cette cavité comporte un épaulement orienté vers le bas en sorte de permettre une fixation du second module par la périphérie de la face interne de ce module. En effet, ce second module est introduit dans la cavité traversante par la face inférieure, c'est-à-dire par la face du corps qui est à l'opposé de la face par laquelle le composant doit être accessible depuis l'extérieur. Bien entendu, le composant peut aussi être lui-même fixé à la cavité 14.

Dans une version simplifiée, le circuit intégré et le composant peuvent être indépendants et ne pas nécessiter de connexion l'un à l'autre ; 2 9 9 7 5 3 5 8 dans un tel cas, la cavité 13 peut ne pas avoir d'épaulement (notamment lorsque la fixation est assurée par une masse de résine telle que la masse 14). De manière avantageuse, les deux modules sont connectés électriquement l'un à l'autre. Pour ce faire, le corps de carte intègre 5 avantageusement, à un niveau intermédiaire entre les faces 10A et 10B, un inlay 40 comportant des pistes conductrices, telles que celles désignées par les références 41 et 42. Cet inlay longe les épaulements formés dans chacune des cavités (ces épaulements sont ainsi constitués par l'inlay), c'est-à-dire que c'est à l'inlay que les supports des divers modules sont fixés et connectés 10 électriquement, et c'est par l'intermédiaire de cet inlay que ces modules sont connectés électriquement l'un à l'autre. Dans l'exemple représenté, où la première cavité débouche vers le haut, et où la face 12A est également orientée vers le haut, les modules sont connectés à l'inlay sur des faces opposées de celui-ci, à savoir que le module 15 20 est fixé et connecté à l'inlay par la face supérieure de celui-ci tandis que le second module 30 est fixé et connecté à l'inlay par la face inférieure de celui-ci. De manière connue en soi, des trous métallisés tels que le trou 50 permettent une connexion électrique entre des pistes situées de part et d'autre de l'inlay. Dans l'exemple ici représenté, le premier module ne contient qu'un 20 seul élément électronique, tandis que le second module comporte non seulement le composant dont une face doit être accessible depuis l'extérieur mais aussi un autre composant, ici un micro-contrôleur 17 servant à la commande du composant 12. Les divers composants contenus par ce second module sont connectés l'un à l'autre, et à l'inlay lorsqu'il existe ; ces connexions 25 peuvent être réalisées par des pistes conductrices formées sur la face interne du support 31, ou par des fils de liaison, ou encore par des zones de connexion 33 obtenues par refusion d'un matériau de soudure. La seconde cavité est conformée en sorte de pouvoir loger l'ensemble du second module ; c'est ainsi que, dans l'exemple représenté, la cavité 14 a, au niveau de la face supérieure 30 10A du corps, une section à peine supérieure à la section du composant 12 à ce niveau, mais présente un élargissement 19 dimensionné pour pouvoir loger le composant 17. 2 9 9 7 5 3 5 9 De manière avantageuse, l'inlay porte une antenne dont des brins sont notés 60 ; cette antenne est ici formée par des pistes conductrices formées sur la face supérieure de l'inlay ; cette antenne peut servir à des échanges de données avec l'extérieur sans nécessiter de contact avec un lecteur extérieur 5 et/ou permettre de capter de l'énergie dans le champ électromagnétique ambiant. En variante non représentée, la carte à puce peut comporter une batterie. Le (ou les) composant(s) porté(s) par le second module peuvent être de natures variées. Il s'agit avantageusement d'un détecteur d'empreinte, d'un 10 dispositif de génération de son (tel qu'un buzzer, parfois appelé bipeur, bruiteur ou trembleur) ou de saisie de son ou d'un dispositif d'affichage. On comprend que la carte décrite à titre d'exemple comporte deux modules distincts, mais que ce qui précède se généralise au cas d'un plus grand nombre de modules, connectés ou non les uns aux autres. 15 On comprend qu'une carte à puce dont un exemple est décrit ci-dessus est fabriquée suivant les étapes suivantes : - on forme un corps de carte 10 ayant deux faces opposées 10A et 10B et dans lequel sont formées au moins deux cavités dont l'une, 14, est 20 traversante, s'étendant de l'une à l'autre des faces, - on forme un premier module 20 comportant une puce 11 et on forme un second module 30 distinct du premier module et comportant l'autre composant électronique 12, ce second module comportant un support 31auquel le composant est fixé à l'opposé de sa face devant être accessible, 25 - on fixe le second module dans la cavité traversante depuis la face du corps, 10B, qui est opposée à la face, 10A, au travers de laquelle la face du composant doit être accessible depuis l'extérieur au moyen d'un épaulement que comporte la cavité traversante 14, et on fixe le premier module 20 dans l'autre cavité 13. 30 On peut noter que l'inlay est ici disposé sensiblement à mi-chemin entre les faces 10A et 10B, de sorte que les supports 21 et 31 ont des épaisseurs proches de la moitié de l'épaisseur de la carte ; toutefois, en variante non représentée, l'inlay peut avoir une forme sinueuse, de manière à se trouver aux niveaux appropriés entre les faces, à l'emplacement de chacun des modules.

Le corps de carte a par exemple le format connu sous la désignation normalisée de ID-1, voire le format ID-000, avec une épaisseur de 760+/-80 micromètres (d'après la norme ISO 7816), mais les enseignements qui précèdent s'appliquent à tout autre type de format, y compris à toute autre gamme d'épaisseurs. 15

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une carte à puce comportant au moins une telle puce et au moins un autre composant électronique ayant une face devant être accessible depuis l'extérieur, selon lequel on forme un corps 5 de carte ayant deux faces opposées et dans lequel sont formées au moins deux cavités dont l'une est traversante, s'étendant de l'une à l'autre des faces, on forme un premier module comportant une puce et on forme un second module distinct du premier module et comportant l'autre composant électronique, ce second module comportant un support auquel le composant est fixé à l'opposé 10 de sa face devant être accessible, on fixe le second module dans la cavité traversante depuis la face du corps qui est opposée à la face au travers de laquelle la face du composant doit être accessible depuis l'extérieur au moyen d'un épaulement que comporte la cavité traversante, et on fixe le premier module dans l'autre cavité. 15
2. Procédé selon la revendication 1 selon lequel on forme le corps de carte en y intégrant, entre les faces du futur corps de carte, un inlay comportant des pistes conductrices, chacune des cavités comportant un épaulement affleurant une face de cet inlay, et on fixe chacun des modules en établissant des connexions électriques entre ces modules et cet inlay. 20
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, selon lequel on fixe les deux modules en établissant lesdites connexions électriques sur des faces opposées dudit inlay.
4. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, selon lequel on forme le corps en formant une antenne sur l'inlay. 25
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 selon lequel ledit autre composant est choisi dans le groupe comportant des dispositifs d'affichage, des dispositifs de génération ou de saisie de son et des lecteurs d'empreintes.
6. Carte à puce obtenue par le procédé selon l'une quelconque 30 des revendications 1 à 5, comportant un corps de carte ayant deux faces opposées et dans lequel sont formées au moins deux cavités dont l'une est traversante, s'étendant de l'une à l'autre de ces faces, un premier modulecomportant une puce fixé dans l'une des cavités et un second module comportant un autre composant électronique ayant une face devant être accessible depuis l'extérieur et un support auquel ce composant est fixé à l'opposé de sa face devant être accessible, ce second module étant fixé dans la cavité traversante au moyen d'un épaulement tel que ce second module ait été introduit dans cette cavité traversante depuis la face opposée à celle où ladite face du composant doit être accessible.
7. Carte à puce selon la revendication 6, dont le corps de carte intègre, entre les faces du corps de carte, un inlay comportant des pistes conductrices, chacune des cavités comportant un épaulement affleurant une face de cet inlay, chacun des modules étant fixé à ces épaulements en sorte d'établir des connexions électriques entre ces modules et cet inlay.
8. Carte à puce selon la revendication 6 ou la revendication 7, dans laquelle les modules sont fixés à l'inlay en établissant lesdites connexions 15 électriques sur des faces opposées dudit inlay.
9. Carte à puce selon la revendication 7 ou la revendication 8, dont l'inlay comporte une antenne.
10. Carte à puce selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 dans laquelle ledit autre composant est choisi dans le groupe comportant des 20 dispositifs d'affichage, des dispositifs de génération ou de saisie de son et des lecteurs d'empreintes.