FR3042203A1

FR3042203A1 - Incorporation d'elements a puce dans un fil guipe.

Info

Publication number: FR3042203A1
Application number: FR1559671A
Authority: FR
Inventors: Jean Brun
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-04-14
Anticipated expiration: 2035-10-12
Also published as: WO2017064402A1; US20180355524A1; FR3042203B1; EP3362592A1; US10640892B2

Abstract

Un procédé de réalisation d'un fil guipé, comprend les étapes suivantes : faire défiler axialement une âme (13) par une zone de guipage (21) ; enrouler une fibre de gainage (14) autour de l'âme au niveau de la zone de guipage; et présenter, au niveau de la zone de guipage (21) une puce microélectronique fixée sur l'âme (13). Un matériau polymère est présent entre la puce microélectronique (10) et la l'âme (13) lors de l'étape de guipage. Le matériau polymère flue lors de l'étape de guipage pour former une enveloppe de protection.

Description

INCORPORATION D'ELEMENTS A PUCE DANS UN FIL GUIPE

Domaine technique de l'invention L’invention est relative à des éléments à puce microélectronique et plus particulièrement à des puces microélectroniques, dont la plus grande dimension peut être inférieure au millimètre. L’invention concerne plus particulièrement un procédé de conditionnement de tels éléments à puce pour en faciliter le stockage et la manipulation. État de la technique

La figure 1 représente schématiquement un dispositif d’émission-réception radiofréquence miniaturisé, servant par exemple à une identification sans contact (dispositif de type RFID). Le dispositif comprend un élément à puce 10, de forme générale parallélépipédique, incorporant une puce qui intègre toutes les fonctions RFID.

Le dispositif comprend une antenne dipôle formée de deux tronçons de fil conducteur 11a et 11b. Ces tronçons, solidaires de deux faces opposées de l’élément 10, sont connectés à des bornes de la puce et partent dans des directions opposées.

Le plus grand côté de l’élément à puce 10 pouvant être inférieur à 1 mm, ces dispositifs ne sont pas fabriqués et manipulés par les procédés utilisés pour des dispositifs plus grands.

La demande de brevet W02009004243 décrit un exemple de procédé de réalisation de dispositifs RFID du type de la figure 1. Une fois réalisés, ces dispositifs doivent être incorporés dans les objets à identifier. Cela pose des problèmes de manipulation, car les antennes doivent rester sensiblement rectilignes, ou du moins ne pas être tordues jusqu’à entrer en court-circuit.

Le document US 2013-0092742 décrit une méthode de fixation des éléments à puce sur une âme pour former un fil guipé. Les éléments à puce sont happés par une fibre de gainage qui vient fixer les éléments à puce sur l’âme en les comprimant.

Il apparaît que dans ces différents modes de réalisation et pour certaines applications, la fonctionnalité du fil guipé est réduite dans le temps. Des défaillances sont observées ce qui réduit l’intérêt de cette innovation pour certaines applications. Résumé de l'invention

Ainsi, on a besoin d’une solution pour accroître la tenue dans le temps des fonctionnalités du fil guipé tout en conservant la faculté de manipuler des éléments à puce par groupe ou individualisés, en particulier lorsqu’ils sont de très petite taille, notamment lorsque ceux-ci sont munis de tronçons de fil.

Pour tendre à satisfaire ce besoin, on prévoit un procédé de réalisation d’un fil guipé, comprenant les étapes suivantes : • Fournir une âme et au moins une puce microélectronique ; • Mettre en contact la puce microélectronique avec l’âme ; • Enrouler au moins une fibre de gainage autour de la puce microélectronique et de l’âme au niveau d’au moins une zone de guipage pour former le fil guipé ;

Le procédé est remarquable en ce qu’un matériau polymère est présent entre l’âme et la puce microélectronique avant d’enrouler la fibre de gainage autour de la puce microélectronique et de l’âme et en ce que la fibre de gainage est enroulée autour de la puce microélectronique et de l’âme de manière à forcer le fluage du matériau polymère à travers les spires de la fibre de gainage.

Dans une configuration particulière, l’âme est fournie recouverte par le matériau polymère. Avantageusement, l’âme est partiellement recouverte par le matériau polymère, les zones recouvertes définissants des zones d’accueil pour la puce microélectronique.

Dans une variante de réalisation, la puce microélectronique est fournie recouverte par le matériau polymère.

De manière particulièrement avantageuse, le matériau polymère comporte des charges préférentiellement en matériau métallique ou en alumine.

Il est également intéressant de prévoir que le matériau polymère soit un matériau thermoplastique.

Dans un mode de réalisation préférentiel, une étape de recuit est réalisée sur le fil guipé pour polymériser le matériau polymère et fixer ensemble l’âme, la puce microélectronique et la fibre de gainage. Il est également avantageux de prévoir une étape de recuit additionnelle réalisée avant de mettre en contact la puce microélectronique avec l’âme de manière à ramollir le matériau polymère et coller la puce microélectronique.

Il est encore intéressant de prévoir que l’âme et le matériau polymère comportent respectivement un premier et un deuxième matériaux thermoplastiques, le premier matériau thermoplastique de l’âme fluant partiellement à travers les spires de la fibre de gainage. Le matériau polymère peut être formé par une pluralité de filaments tressés avec l’âme.

Avantageusement, une pluralité de fibres de gainage sont enroulées de manière superposée autour de la puce microélectronique. La quantité de matériau polymère et la quantité de fibres de gainage sont choisies de sorte qu’une partie extérieure des fibres de gainage soit dépourvue de matériau polymère après fluage.

De manière préférentielle, la puce microélectronique comporte au moins deux zones en contact avec le matériau polymère séparées par une zone dépourvue de contact avec le matériau polymère.

On prévoit également un fil guipé comprenant une âme autour de laquelle est enroulée au moins une fibre de gainage, au moins une puce microélectronique prise entre l’âme et la fibre de gainage. Le fil guipé est remarquable en ce qu’il comporte un matériau polymère enrobant la puce microélectronique, la fibre de gainage comportant une zone périphérique dépourvue de matériau polymère.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l’aide des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1, précédemment décrite, représente schématiquement un élément à puce muni d’une antenne dipolaire ; les figures 2a, 2b et 2c représentent schématiquement différentes étapes d’un procédé de guipage dans une installation de guipage servant à incorporer des éléments à puce sur un fil pourvu d’une zone collante; les figures 3a, 3b et 3c représentent schématiquement différentes étapes d’un procédé de guipage dans une installation de guipage servant à incorporer des éléments à puce sur un fil, l’élément à puce étant au moins partiellement recouvert d’une zone collante; la figure 4 représente schématiquement une installation de guipage servant à incorporer des éléments à puce sur un fil ; la figure 5 représente schématiquement une variante d’installation de guipage servant à incorporer des éléments à puce sur un fil ; la figure 6 représente schématiquement encore une autre variante d’installation de guipage servant à incorporer des éléments à puce sur un fil ; la figure 7 représente schématiquement un tronçon de fil guipé réalisé à l’aide des l’installations précédentes.

Description d’un mode de réalisation préféré de l’invention

Afin de faciliter la manipulation d’éléments à puce individualisés de très petite taille (pouvant être inférieure à 1 mm), on propose de les incorporer de manière espacée dans un fil guipé. Les éléments à puce seront pris entre l’âme du fil et une fibre de gainage enroulée en hélice autour de l’âme, c’est-à-dire sous la forme de spires. Il est également possible d’utiliser plusieurs fibres de gainage différentes ou identiques enroulées successivement en hélice autour de l’âme. Des spires de fibre de gainage sont réalisées autour de l’ensemble formé par l’âme et la puce microélectronique.

Afin que les éléments à puce également appelés puces microélectroniques ne tendent pas à s’échapper entre les spires consécutives de la fibre de gainage, ceux-ci sont avantageusement munis de tronçons de fil également pris entre l’âme et la fibre de gainage. Ces tronçons de fil pourront avantageusement être les antennes dipôle d’éléments à puce intégrant des fonctions d’émission-réception radiofréquence ou RFID.

Le fil guipé, enroulé sur une bobine, est facilement manipulable. Outre le fait que le fil pourra servir à confectionner des tissus, il pourra être découpé et incorporé dans d’autres objets, manuellement ou de façon automatisée, en limitant les risques de perdre les éléments à puce ou de tordre les antennes dipôle. L’âme peut être formée par un mono-filament ou par des multi-filaments, avantageusement les multi-filaments sont tressés.

Comme illustré aux figures 2c, 3c et 7, afin de protéger les puces microélectroniques 10 contre les agressions de l’environnement extérieur, il est particulièrement avantageux de les protéger au moyen d’un matériau polymère 12 qui va former un enrobage de protection, c’est-à-dire une carapace.

Le matériau polymère 12 va également assurer la fixation entre la puce microélectronique 10, l’âme 13 et les spires de la fibre de gainage 14 ce qui permet d’améliorer la tenue dans le temps du fil guipé en réduisant les frottements entre les spires. Ces frottements peuvent induire un endommagement des fibres de gainage 14, par exemple une coupure. Une fois que les fibres de gainage 14 sont coupées, un glissement de la puce peut être possible hors du fil guipé.

Selon les modes de réalisation, la fibre de gainage peut recouvrir complètement l’âme 13 ou alors partiellement de manière à définir des zones recouvertes et des zones découvertes. La zone recouverte comporte avantageusement une puce microélectronique.

De manière particulièrement avantageuse, l’enrobage de protection en matériau polymère 12 est hermétique de manière à empêcher l’humidité d’atteindre la puce microélectronique 10.

Une manière simple de protéger la puce 10 est de réaliser le fil guipé puis de venir enrober l’ensemble dans le matériau polymère 12. L’enrobage est alors réalisé après que la puce microélectronique 10 soit mise en contact avec l’âme 13 et après que les spires en fibres de gainage 14 soient formées.

Il a été observé que ce type d’encapsulation n’est pas complètement satisfaisant car le matériau polymère 12 a des difficultés pour s’infiltrer à travers les spires et atteindre la puce microélectronique 10. Des trous existent où le matériau polymère 12 est absent ce qui facilite, par exemple, l’infiltration d’humidité. Il a été également observé que le niveau de protection est d’autant plus faible que le matériau polymère 12 est disposé, loin de la puce microélectronique 10, à l’extérieur du fil guipé et donc dans une zone qui est particulièrement sujette à l’usure.

Il a encore été observé que la probabilité d’obtenir un enrobage atteignant la puce microélectronique 10 est d’autant plus faible que la viscosité du matériau polymère est élevée, par exemple dans la gamme 5000mP/s - 50000mP/s. Une telle valeur de viscosité peut être obtenue lors du dépôt du matériau polymère 12 qui peut avoir lieu à température ambiante, par exemple entre 20°C et 30°C. La probabilité d’obtenir un enrobage atteignant la puce microélectronique 10 est également fonction de la mouillabilité qui est un paramètre dépendant de l’état de surface du fil guipé, de l’âme et de la puce microélectronique.

Il a également été observé que dans l’utilisation d’un matériau polymère 12 comportant des charges, par exemple des charges métalliques ou en alumine, ces dernières ont des difficultés à atteindre la puce microélectronique 10. Les charges sont très majoritairement présentes en surface du fil guipé, c’est-à-dire autour des fibres de gainage 14. Les charges ont des difficultés à passer au travers des spires pour atteindre l’intérieur du fil guipé, c’est-à-dire l’âme 13 et la puce microélectronique 10.

Dans ce cas de figure, les charges ne peuvent pas assurer leur fonction à proximité de la puce microélectronique 10 car elles sont absentes ou en faible quantité. En plus, l’amas de charges risque de former une surépaisseur ce qui peut être gênant pour les applications futures du fil guipé. Cet amas sera également usé plus rapidement car il se trouve en surépaisseur autour des spires.

Afin de faciliter la pénétration du matériau polymère 12 au plus près de la puce microélectronique 10, différentes voies sont possibles. Une première voie est d’appliquer une pression autour du fil guipé recouvert de matériau polymère 12 afin de forcer son infiltration à travers les spires. Cette mise en oeuvre est particulièrement complexe à réaliser et elle ne permet pas de placer les éventuelles charges du matériau polymère 12 au plus près de la puce microélectronique 10.

Un mode de réalisation avantageux est de placer le matériau polymère 12 entre l’âme 13 et la puce microélectronique 10 avant l’étape de guipage, c’est-à-dire avant de former les spires en fibre de gainage 14. Selon les modes de réalisation la fibre de gainage est formée par un mono-filament ou par un multi-filaments, avantageusement les multi-filaments sont tressés

Dans un cas particulier de réalisation illustré aux figures 2a, 2b et 2c, le matériau polymère 12 recouvre l’âme 10 et la puce microélectronique 14 est placée sur le matériau polymère 12. Selon les cas de figure, l’âme 13 peut être complètement ou partiellement recouverte par le matériau polymère 12. En cas de couverture partielle, il est avantageux d’utiliser la zone en matériau polymère 12 comme une zone d’accueil pour venir placer la puce microélectronique 10. La fibre de gainage 14 est avantageusement fournie à partir d’un rouleau 16.

La figure 2a illustre la fourniture d’une âme partiellement recouverte par le matériau polymère 12 et la fourniture d’une puce microélectronique 10. La figure 2b illustre le placement de la puce 10 sur l’âme 13. La puce 10 est fixée au moyen du matériau polymère 12 qui assure le collage entre la puce 10 et l’âme 13. La figure 2c, illustre la formation des spires en fibres de gainage 14 ce qui va comprimer le matériau polymère. Le matériau polymère va fluer de manière à former une enveloppe de protection autour de la puce 10.

Dans une variante de réalisation illustrée aux figures 3a, 3b et 3c, le matériau polymère 12 recouvre la puce microélectronique 10 et la puce microélectronique 10 recouverte est placée sur l’âme 13. Selon les modes de réalisation, la puce 10 peut être complètement ou partiellement recouverte par le matériau polymère 12.

La figure 3a illustre la fourniture d’une âme 13 et la fourniture d’une puce microélectronique 10 partiellement recouverte par le matériau polymère 12. La figure 3b illustre le placement de la puce 10 sur l’âme 13. La puce 10 est fixée au moyen du matériau polymère qui assure le collage entre la puce 10 et l’âme 13. La figure 3c, illustre la formation des spires en fibres de gainage 14 ce qui va comprimer le matériau polymère. Le matériau polymère va fluer de manière à former une enveloppe de protection autour de la puce 10.

Il est encore possible de prévoir une combinaison de ces deux modes de réalisation, c’est-à-dire que la puce microélectronique 10 et l’âme 13 sont recouvertes par un matériau polymère 12. Il est possible d’utiliser le même matériau polymère ou deux matériaux polymères différents pour recouvrir l’âme 13 et la puce microélectronique 10.

La puce microélectronique 10 est donc placée sur l’âme 13 au moyen d’un matériau polymère 12 qui assure le maintien en place de ces deux éléments lors de la formation des spires. Le matériau polymère 12 est avantageusement une colle. La puce 10 peut être placée sur l’âme 13 lorsque l’âme 13 est en mouvement ou alors lorsque l’âme 13 est arrêtée.

Lorsque la fibre de gainage 14 est enroulée autour de la puce microélectronique 10 et de l’âme 13 au niveau de la zone de guipage pour former le fil guipé, le matériau polymère 12 est présent entre l’âme 13 et la puce microélectronique 10 et il va fluer à travers les spires de la fibre de gainage 14 de manière à former la couche de protection. Si la fibre de gainage 14 est multi-filaments, le matériau polymère 12 flue avantageusement entre les filaments de la fibre 14.

Dans cette configuration, le matériau polymère 12 est au plus près de la puce microélectronique et de l'âme. Lors du fluage, le matériau polymère va enrober l’âme et la puce avant ou pendant l’infiltration du matériau polymère à travers les spires en fibre de gainage 14. Le matériau polymère va avantageusement entre les spires de la fibre de gainage 14.

De cette manière, la couche de protection autour de la puce microélectronique 10 et autour de l’âme 13 est de meilleure qualité car elle est plus continue. La probabilité d’avoir un trou favorisant l’arrivé d’humidité ou d’impuretés est réduite. Cet effet est particulièrement marqué lorsque le matériau polymère 12 a une viscosité élevée, par exemple dans la gamme indiquée précédemment. Il apparaît également que lorsque le matériau polymère 12 comporte des charges, par exemple les charges indiquées précédemment, ces dernières sont majoritairement concentrées autour de la puce microélectronique et de l’âme 13 car la fibre de gainage 14 en forme de spire ralentit leur progression vers l’extérieur du fil guipé. Dans cette configuration, les surépaisseurs sont réduites voire inexistantes.

Dans ces cas de figure, le matériau polymère 12 fixe la puce microélectronique 10 avec l’âme 13 et les spires ce qui permet d’augmenter la durée de vie du fil guipé.

Dans un mode de réalisation particulier, la tension appliquée par la fibre de gainage 14 lors de la formation des spires et le matériau polymère 12 sont configurés pour faire fluer une partie du matériau polymère 12 à travers les spires lors de l’étape de formation des spires.

Dans une variante de réalisation, la spire applique une contrainte sur l’ensemble formé par l’âme 13, la puce microélectronique 10 et le matériau polymère 12. Un recuit peut être appliqué sur l’ensemble de manière à fluidifier le matériau polymère 12 qui va fluer plus facilement à travers les spires. L’augmentation de la température va accentuer le phénomène d’infiltration du matériau polymère 12 de manière analogue à une amélioration de la mouillabilité. Des essais ont été réalisés avec la colle E505 de la société EPOTECHNY. Il a été observé, lors de la montée en température jusqu’à 160°C, que la colle devient plus fluide et qu’elle mouille davantage l’âme 13 et la puce microélectronique 10. La fibre de gainage 14 est à une première température dans la bobine 16 et elle enroulée sur l’âme 13 à une deuxième température qui peut être identique ou différente de la première température. L’étape de recuit se traduit avantageusement par une augmentation de la température d’au moins 5°C, de préférence d’au moins 10°C.

Dans un mode de réalisation avantageux, une étape de recuit est réalisée après la formation du fil guipé. Le recuit est configuré de manière à entraîner la polymérisation du matériau polymère qui va fixer durablement la puce microélectronique 10 avec l’âme 13 et les spires. Le recuit peut également être utilisé pour accélérer la polymérisation. L’étape de recuit se traduit avantageusement par une augmentation de la température d’au moins 5°C, de préférence d’au moins 10°C. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour réticuler ou accélérer la réticulation du matériau polymère 12 et éviter sa déformation dans le temps. Le matériau polymère 12 est par exemple un matériau thermodurcissable partiellement réticulé ou une colle. Le matériau polymère peut être par exemple une colle époxy capable d’être mise en forme en deux fois par exemple avec une imprégnation à chaud suivie par une étape de recuit. Ce type de colle époxy est utilisé par exemple pour former des circuits imprimés à haute densité. En variante, il est également possible d’utiliser une colle UV qui polymérise en surface lors d’une insolation puis à cœur lors d’un recuit postérieur. Dans un autre mode de réalisation, il est encore possible de recuire le matériau polymère à une température proche de la température de transition vitreuse afin de diminuer sa viscosité et de le rendre moins collant au toucher. Par température proche de la transition vitreuse, on entend avantageusement une température comprise entre +10°C et -10°C par rapport à la température de transition vitreuse et encore plus avantageusement une température comprise entre +5°C et -5°C par rapport à la température de transition vitreuse. Un second recuit à une température supérieure est réalisé de manière à finaliser la réticulation.

La polymérisation de la colle est avantageusement réalisée entre 130°C et 220°C. La colle peut être une colle époxy, par exemple une colle époxy TC420 commercialisée par la société POLYTECH PT ou une colle époxy E514 commercialisée par la société EPOTECNY.

Par ailleurs, après la formation du fil guipé, il est particulièrement avantageux d’enrouler le fil guipé pour former une bobine. Dans cette configuration, il est particulièrement avantageux de réaliser un premier recuit après la formation du fil guipé et avant la mise en bobine. Ce premier recuit a pour objectif de réaliser une polymérisation partielle du matériau polymère par exemple de la colle. Ce premier recuit est avantageusement réalisé dans une gamme de température comprise entre 130°C et 200°C. Après ce premier recuit, le fil guipé peut être mis en bobine et un deuxième recuit est réalisé de préférence sur la bobine de fil. Ce deuxième recuit est configuré pour compléter la polymérisation de la colle et de préférence obtenir une polymérisation totale de la colle. Le deuxième recuit est avantageusement réalisé dans une gamme de température comprise entre 150°C et 220°C. La température du deuxième recuit est supérieure à la température du premier recuit. Il est particulièrement avantageux de réaliser le premier recuit lors de la phase d’enroulement ce qui permet une meilleure gestion de la viscosité. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour les colles époxy dont la viscosité diminue lors d’une montée en température, par exemple depuis 40°C jusqu’à 80°C, pendant quelques secondes avant d’augmenter de nouveau sous l’effet de la réticulation. Il y a alors imprégnation accrue de la colle dans la partie interne du fil guipé puis un blocage de la diffusion en direction de l’extérieur car le matériau polymère à réagi.

Dans une variante de réalisation, le matériau polymère 12 est un matériau thermoplastique. Il est particulièrement avantageux de chauffer le matériau thermoplastique avant de placer la puce microélectronique sur l’âme au moyen d’un premier recuit. Chauffer le matériau thermoplastique permet de le ramollir et d’augmenter son pouvoir collant. Ainsi, la puce microélectronique 10 est collée à l’âme 13 au moyen du matériau polymère 12 pendant l’étape de guipage ce qui est particulièrement avantageux pour assurer un bon placement de la puce microélectronique 10 sur l’âme 13. Le premier recuit est avantageusement réalisé dans une gamme de température comprise entre 150°C et 200°C. Le recuit peut être réalisé en chauffant la bobine 16 ou avantageusement en chauffant le matériau polymère 12 entre la sortie de la bobine et la solidarisation avec l’âme.

Un deuxième recuit est alors réalisé, après l’étape de guipage, de manière à faire fluer le matériau polymère autour de la puce microélectronique 10 et autour de l’âme 13 jusqu’à atteindre la fibre de gainage 14. Le deuxième recuit est avantageusement réalisé dans une gamme de température comprise entre 160°C et 240°C. La température du deuxième recuit peut être supérieure ou inférieure à la température du premier recuit car l’objectif est de mettre le matériau polymère à l’état pâteux. La différence de température entre les deux recuits est avantageusement d’au moins 5°C, de préférence au moins 10°C.

Le matériau polymère 12 peut être choisi parmi les polyuréthanes ou les silicones.

Dans un mode de réalisation encore plus particulier, l’âme 13 et le matériau polymère 12 sont réalisés en matériaux thermoplastiques ou comportent un matériau thermoplastique. Selon les modes de réalisation, le même matériau thermoplastique ou deux matériaux thermoplastiques différents peuvent être utilisés pour former l’âme 13 et le matériau polymère 12.

Si l’âme 13 est un multi-filament, il est avantageux de prévoir au moins un filament en matériau thermoplastique et avantageusement dans le même matériau thermoplastique que celui utilisé pour le matériau polymère 12. Il est également avantageux d’utiliser des matériaux différents, par exemple des matériaux thermoplastiques différents qui flueront différemment ce qui permet de préserver les propriétés mécaniques de l’âme 13 ou du polymère au cours de la réalisation.

Il est encore possible de prévoir une âme en un premier matériau recouvert par un matériau thermoplastique différent du matériau de l’âme. En variante, l’âme 13 peut être formée complètement par un matériau thermoplastique. Dans ce cas de figure, il est avantageux de réaliser l’âme 13 dans un matériau thermoplastique ayant une température de transition vitreuse supérieure à celle du matériau thermoplastique formant le matériau polymère afin de conserver l’intégrité mécanique de l’ensemble lors des recuits. Par exemple, une différence de température de 10°C est avantageusement choisie.

Le deuxième recuit peut être configuré de manière à faire fluer le matériau polymère 12 et une partie de l’âme 13 autour de la puce microélectronique 10 jusqu’à atteindre la fibre de gainage 14.

Dans encore une autre variante de réalisation, l’âme 13 est formée par des filaments en matériau thermodurcissable et le matériau polymère 12 est formé dans l’âme 13 par des filaments en matériau thermoplastique. Le matériau thermoplastique est présent dans l’âme 13 et aussi à sa périphérie. Lors des deux recuits précédents, le matériau thermoplastique réagit pour coller la puce microélectronique puis pour l’encapsuler. L’âme 13 est par exemple en multi-filaments Co-Polyester (Co PES) ou Co-Polyamide (Co PA), un tel fil est par exemple commercialisé par la société DISTRICO sous la dénomination fil GRILON® thermocollant. Il est possible d’utiliser des fils formés par une âme en polyamide/polyester associée à une gaine en Co-Polyester (Co PES) ou Co-Polyamide. Ces fils sont vendus sous la dénomination Fils GRILON® bi composant. Il est encore possible d’utiliser une âme 13 par exemple en multi-filaments Co-Polyester (Co PES) ou Co-Polyamide (Co PA) associée avec un fil d’âme non fusible et commercialisé sous la dénomination fil GRILON® combi thermocollant.

Placer le matériau polymère au contact direct de la puce microélectronique 10 avant la formation des spires permet de réduire la quantité de matériau polymère 12 utilisé tout en assurant une protection optimale de la puce 10. Cela permet de réduire voire d’éviter les amas de matière autour du fil guipé. Réduire la quantité de matériau polymère permet également de réduire les différences de comportement mécanique entre les zones avec puce et matériau polymère et les zones sans puce et sans matériau polymère.

Il est alors possible de choisir la quantité de matériau polymère 12 de manière à ce que le matériau polymère 12 ne déborde pas au delà de la dernière couche de spires de fibre de gainage 14 lors du fluage. Il est encore plus avantageux de choisir la quantité de matériau polymère 12 de manière à ce que le matériau polymère 12 laisse, sur les différentes spires entourant la puce microélectronique 10, une zone externe dépourvue de matériau polymère 12. Par exemple, pour une unité de longueur donnée, le volume de matériau polymère 12 est inférieur au volume de fibre de gainage 14 enroulé. Cette zone externe peut avoir la forme d’un anneau continu atour de la puce 10.

Pour fixer la puce microélectronique 10 à l’âme 13, il apparaît judicieux d’utiliser plusieurs zones de collage dissociées. C’est-à-dire au moins deux zones munies de matériau polymère 12 séparées par une zone dépourvue de matériau polymère 12.

Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque la puce microélectronique 10 comporte un dispositif RFID muni d’une antenne. L’antenne est fixée à l’âme au moyen d’une zone spécifique en matériau polymère 12.

La figure 4 représente schématiquement une installation de guipage classique pouvant servir à incorporer des éléments à puce 10 dans un fil guipé moyennant de simples modifications.

Une âme 13 se déroule d’une bobine d’alimentation 15, traverse axialement deux rouleaux successifs, 16 et 17, et finit enroulée sur une bobine réceptrice 18. Chacun des rouleaux 16 et 17 emmagasine une fibre de gainage et est associé à un mécanisme tournant autour de l’âme en cours de défilement, et enroulant autour de celle-ci la fibre de gainage. Les deux mécanismes d’enroulement tournent en sens inverse, d’où il résulte que le fil guipé sortant comporte deux couches de fibre de gainage, formées d’hélices de sens opposés. Le rapport des vitesses de défilement de l’âme et de rotation des mécanismes d’enroulement définit le pas des hélices.

Comme cela est représenté, il est classique de travailler à la verticale de bas en haut, c'est-à-dire que la bobine d’alimentation 15 se trouve en bas, et la bobine de réception 18 en haut. Les mécanismes d’enroulement sont, dans la figure 4, prévus pour enrouler la fibre de gainage autour de l’âme 13 à la sortie des rouleaux (dans le sens de défilement de l’âme). Cependant, une configuration horizontale n’est pas interdite.

Afin d’incorporer des éléments à puce dans le fil en cours de formation, on prévoit un dispositif d’insertion 19, de préférence au niveau du premier rouleau 16. Ce dispositif d’insertion 19, par exemple sous la forme d’un tube de diamètre adapté aux éléments à puce 10, guide ceux-ci jusqu’à une zone de fixation 20 où la puce vient se fixer sur l’âme 13.

La puce fixée sur l’âme 13 arrive ensuite à une zone de guipage 21 où la fibre de gainage du rouleau 16 est enroulée autour de l’âme 13. Ce tube traverse le rouleau 16 de bas en haut et débouche à proximité de la zone 21. En variante, le tube de guidage peut être remplacé par une goulotte, c’est-à-dire un demi-tube selon la direction longitudinale, ou par un système de guidage à galet.

Les éléments 10 individuels sont, par exemple, projetés à l’aide d’air comprimé à travers le tube 19 pour se coller à l’âme au moyen du matériau polymère. L’âme se déplace ensuite jusqu’à la zone 21 où les puces 10 et l’âme 13 sont comprimés par la fibre de gainage en cours d’enroulement.

De manière avantageuse, la puce microélectronique 10 est amenée parallèlement à l’âme 13.

La figure 5 représente une autre configuration possible du rouleau 16 avec son mécanisme d’enroulement. L’enroulement de la fibre de gainage autour de l’âme 13 a lieu à l’entrée du rouleau (dans le sens de défilement de l’âme 13). La zone de guipage 21 est donc située à l’entrée du rouleau 16. Cette configuration permet d’utiliser un dispositif d’insertion 19 plus court, puisqu’il ne doit plus traverser le rouleau 16. Cela facilite l’alimentation du dispositif d’insertion en éléments à puce 10.

Afin de permettre d’alimenter le dispositif d’insertion 19 par gravité, ce qui simplifierait davantage le procédé, on peut envisager d’inverser l’installation, c'est-à-dire faire défiler l’âme 13 du haut vers le bas.

La figure 6 représente encore une autre configuration possible où une bobine de fibre de gainage se déplace autour du fil d’âme 13 en se dévidant pour que la fibre de gainage s’enroule autour de l’âme 13. Le mouvement de la bobine 16 autour de l’âme 13 est représenté par la flèche.

Dans un premier mode de réalisation illustré à la figure 4, l’âme 13 quitte la bobine 15 dépourvue de matériau polymère 12. Une zone de dépôt du matériau polymère est présente entre la bobine 15 et la zone 20 où la puce 10 est fixée à l’âme 13. La machine de dépôt 22 vient déposer du matériau polymère sur l’âme 13.

Le dépôt du matériau polymère 12 peut être réalisé selon toute technique connue. Le matériau polymère 12 peut être déposé de manière continue pour recouvrir toute la longueur de l’âme 13 ou de manière discontinue pour former des zones en matériau polymère 12 séparées par des zones dépourvues de matériau polymère 12.

Le dépôt discontinu peut être réalisé par dépôt d’une ou plusieurs gouttes de matériau polymère 12 sur l’âme 13. Il est encore possible de déposer le matériau polymère 12 sur l’âme 13 par projection, par exemple au moyen d’un jet de matériau polymère 12. Un dépôt discontinu de matériau polymère 12 peut encore être réalisé par enduction.

Le dépôt par jet de matériau 12 ou la formation de gouttes peut être obtenu au moyen d’équipements commercialisés par la société Nordson Asymtek. La formation de gouttes peut également être obtenue par trempage d’une pointe dans le matériau polymère 12 à l’état liquide puis transfert sur l’âme 13 par contact entre l’âme 13 et la pointe ou éventuellement le matériau polymère 12 liquide.

Le matériau polymère 12 peut être déposé sur l’âme 13 en mouvement ou l’âme 13 est arrêtée afin de placer le matériau polymère 12.

Ce qui a été présenté pour le dépôt du matériau polymère 12 sur l’âme 13 peut également être réalisé pour le dépôt du matériau polymère 12 sur la puce 10.

Comme indiqué plus haut, si des recuits sont utilisés pour favoriser la polymérisation du matériau polymère 12, il est avantageux de placer un four 23, 24 après le rouleau 16, par exemple entre le rouleau 16 et le rouleau 17 ou après le rouleau 17. Dans l’exemple illustré à la figure 4, un premier four 23 est disposé entre les rouleaux 16 et 17 et un deuxième four 24 est disposé de manière à recuire la bobine 18.

La figure 7 représente un tronçon de fil guipé obtenu à la sortie du premier rouleau 16, illustrant un élément à puce 10, avec ses tronçons de fil 11 a et 11 b, pris entre l’âme 13 et la fibre de gainage, enroulée en hélice, provenant du rouleau 16. On cherche à avoir les tronçons de fil 11a et 11b sensiblement parallèles à l’âme 13, comme cela est représenté.

Pour ce type de puce microélectronique 10, il est avantageux d’utiliser plusieurs zones de matériau polymère distinctes afin de fixer la puce à l’âme dans la configuration recherchée. Par exemple, trois zones de matériau polymère distinctes sont utilisées. Une première zone de matériau polymère est utilisée pour fixer et encapsuler la puce 10. Deux zones additionnelles de matériau polymère sont utilisées de préférence aux extrémités des tronçons de fils 11a et 11 b afin de fixer l’orientation des antennes de la puce 10.

La quantité de matériau polymère peut être réduite ce qui permet de limiter le volume final occupé par le matériau polymère.

Claims

Revendications

1. Procédé de réalisation d’un fil guipé, comprenant les étapes suivantes : • Fournir une âme (13) et au moins une puce microélectronique (10), • Mettre en contact la puce microélectronique (10) avec l’âme (13) ; • Enrouler au moins une fibre de gainage (14) autour de la puce microélectronique (10) et de l’âme au niveau d’au moins une zone de guipage pour former le fil guipé ; caractérisé en ce qu’un matériau polymère (12) est présent entre l’âme (13) et la puce microélectronique (10) avant d’enrouler la fibre de gainage (14) autour de la puce microélectronique (10) et de l’âme et en ce que la fibre de gainage (14) est enroulée autour de la puce microélectronique (10) et de l’âme de manière à forcer le fluage du matériau polymère (12) à travers les spires de la fibre de gainage (14).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’âme (13) est fournie recouverte par le matériau polymère (12).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’âme (13) est partiellement recouverte par le matériau polymère (12), les zones recouvertes définissants des zones d’accueil pour la puce microélectronique (10).
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la puce microélectronique (10) est fournie recouverte par le matériau polymère (12).
5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau polymère (12) comporte des charges préférentiellement en matériau métallique ou en alumine.
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau polymère (12) est un matériau thermoplastique (12).
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une étape de recuit est réalisée sur le fil guipé pour polymériser le matériau polymère (12) et fixer ensemble l’âme (13), la puce microélectronique (10) et la fibre de gainage (14).
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel une étape de recuit additionnelle est réalisée avant de mettre en contact la puce microélectronique (10) avec l’âme (13) de manière à ramollir le matériau polymère (12) et coller la puce microélectronique (10).
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l’âme (13) et le matériau polymère (12) comportent respectivement un premier et un deuxième matériaux thermoplastiques, le premier matériau thermoplastique de l’âme (13) fluant partiellement à travers les spires de la fibre de gainage (14).
10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le matériau polymère (12) est formé par une pluralité de filaments tressés avec l’âme (13).
11. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une pluralité de fibres de gainage (14) sont enroulées de manière superposée autour de la puce microélectronique (10) et dans lequel la quantité de matériau polymère (12) et la quantité de fibres de gainage (14) sont choisies de sorte qu’une partie extérieure des fibres de gainage (14) soit dépourvue de matériau polymère (12) après fluage.
12. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la puce microélectronique (10) comporte au moins deux zones en contact avec le matériau polymère (12) séparées par une zone dépourvue de contact avec le matériau polymère (12).