WO2000075862A1 - Procede de collage a chaud d'un module electronique dans une carte a puce - Google Patents

Procede de collage a chaud d'un module electronique dans une carte a puce Download PDF

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anvil
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    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier

Definitions

  • the present invention relates to the insertion or insertion by hot bonding of an electronic module with contact terminal block in an electronic card body of the smart card type.
  • Such an electronic module conventionally consists of a portion of film on one face of which is bonded a microcircuit connected to the contact terminal block located on the other face.
  • the microcircuit and its connections are embedded in a drop of resin, so that the module is in the form of a central block framed by a film border.
  • the card body For the purpose of inserting the module into the card, the card body includes a cavity stepped at the periphery, for receiving the module block centrally, and in its peripheral rim, said film border.
  • the module is fixed by gluing between these two parts. In practice, this is often a hot bonding using a heat-activated adhesive (HotMelt) for example, carried out by means of a pressing device preserving the area of the central block.
  • HotMelt heat-activated adhesive
  • the insertion of the module is of course subject to rigorous requirements.
  • the level difference (point B shown in d in Fig. La of the drawings) between the external surface of the module and that of the card around the cavity is governed in a normative manner: for information, according to ISO standard , it should not exceed 50 ⁇ m in excess beyond the surface of the card.
  • the present invention proceeds from a search for a simple and effective solution to this problem.
  • the invention also relates to a pressing device for implementing the above-defined method, comprising a pressing and heating member intended to come to bear on the peripheral edge of the module placed in the cavity provided in the card body for the receiving, which pressing member cooperates with an anvil and means for positioning the card body, said device being characterized in that in the region of its bearing surface facing the bottom of the cavity in the card body, said anvil has a cavity provided with means for placing it under vacuum during the pressing operation.
  • the invention further relates to a machine for inserting an electronic module into an electronic card body, characterized in that it comprises such a device.
  • FIGS. the to schematically illustrate the implementation of the conventional method of inserting an electronic module by hot bonding
  • Fig. 2 similarly schematically illustrates the hot pressing operation according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the anvil in a device according to the invention.
  • FIG. la represents the placement of module 1 in the card body 2.
  • module 1 is in the form of a block 12 protruding centrally on a portion of film 10, the latter therefore constituting around the block 12, with an adhesive layer 13, a peripheral border 11.
  • a stepped cavity 20 which therefore comprises a central part intended for receive block 12, and a ledge hollow device on which the edge 11 is applied by its adhesive face.
  • the deviation d on the left in the drawing represents a limit fixed for the ultimately exceeding of the external surface of the module 1 relative to the front of the card body 2.
  • Fig. lb shows diagrammatically the hot bonding operation HM as it is currently practiced by means of a pressing device 3 essentially comprising a pressing and heating member 30 cooperating with an anvil 31.
  • the pressing and heating member 30 is shaped to stress only the edge 11 of the module 1, and therefore preserve its action
  • the anvil 31 constitutes a planar bearing surface 32, on which the cards are placed by means of appropriate supply and positioning.
  • the processing temperature of the adhesive of the layer 13 being of the order of 180 ° C.
  • the supply of heat by the pressing and heating member 30 is large enough to cause a noticeable heating of the material around the cavity 20 in the card body 2.
  • This heating results in a strong deformation of the bottom of the cavity 20 which bulges inwardly coming to push against the block 12 of the module. Contributes to the increase in pressure increase in the cavity 20 around the block 12, due to the heating of the trapped air.
  • this upward pushing causes in the module 1 the deformation of the edge 11, in its part adjacent to the block 12 not requested by the member presser and heater 30, so that the entire central part of the module 1 goes back into the cavity 20.
  • Fig. which illustrates the final result of inserting the module thus produced
  • the solution provided in accordance with the invention consists in achieving, during the hot pressing operation, a vacuum on the front of card 2, in the region corresponding to the bottom of the cavity 20.
  • the suction thus created will have the effect of containing the deformation of the bottom of the cavity 20 to a sufficient extent to prevent its damaging pushing action against the bottom of the block 12 of module 1, as illustrated in Fig. 2.
  • the vacuum achieved can be of the order of 0.2 to 1 bar, it can be triggered before, and be maintained all the time or even e beyond the pressing operation, for this purpose, in an inserting machine comprising a device according to the invention, there are also provided means for controlling and managing the depression cycle of the bottom of the cavity. 20 in the card body 2, release of the vacuum and hot pressing.
  • the pressing device 3 according to the invention shown in FIG. 2 differs from that of Fig.lb only in that the bearing surface 32 of the anvil 31 has in its zone intended to come opposite the bottom of the cavity 30 of the card body 2, a cavity 33 communicating via a conduit 34 with suction means.
  • the cavity 33 has dimensions slightly greater than those of the central part of the cavity 20, so as to be slightly projecting with respect to the bottom of the latter.
  • the suction is carried out dynamically " , which makes it possible to provide at the same time as the latter, by circulation of possibly refrigerated air, a temperature regulation of the body of the anvil 31, and consequently of its bearing surface
  • the depression is for example carried out by a venturi effect, from a flow of air passing through the
  • the body of the anvil 31 comprises, below its bearing surface, an air circulation path passing right through it, formed of an intake duct 35, of a central part 36 into which the duct 34 opens, and a suction duct 37.
  • the base of the anvil body 31 forms on the other hand a ball joint 37 making it possible to mount it in a floating manner, for a better uniformity of the pressing action along the edge 11 of the module 1 .

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Abstract

Selon ce procédé d'encartage d'un module électronique (1), le module sous forme d'un bloc central (12) et d'une bordure périphérique (11) est reçu dans une cavité étagée (20) ménagée à cet effet dans le corps de carte (2), et fixé par collage à chaud sous pression de sa bordure (11) dans le rebord périphérique de la cavité (20). Conformément à l'invention, durant l'opération de pressage à chaud, la zone du corps de carte (2) constituant le fond de la cavité (20) est soumis extérieurement à une dépression.

Description

PROCEDE DE COLLAGE A CHAUD D'UN MODULE ELECTRONIQUE DANS UNE CARTE A PUCE
La présente invention concerne l'insertion ou encartage par collage à chaud d'un module électronique à bornier de contacts dans un corps de carte électronique dé type carte à puce.
Un tel module électronique consiste classiquement en une portion de film sur une face de laquelle est collé un microcircuit connecté au bornier de contacts se trouvant sur l'autre face. Le microcircuit et ses connexions sont noyés dans une goutte de résine, de sorte que le module se présente sous la forme d'un bloc central encadré d'une bordure en film.
Aux fins de l'insertion du module dans la carte, le corps de carte comporte une cavité étagée en périphérie, pour recevoir centralement le bloc du module, et dans son rebord périphérique ladite bordure en film. La fixation du module est assurée par collage entre ces deux parties. En pratique, il s'agit souvent d'un collage à chaud à l'aide d'un adhésif thermoactivable (HotMelt) par exemple, effectué au moyen d'un dispositif de pressage préservant la zone du bloc central.
L'insertion du module est bien entendu soumise à des exigences rigoureuses. Notamment, l'écart de niveau (point B représenté en d à la Fig. la des dessins) entre la surface extérieure du module et celle de la carte autour de la cavité est régi de façon normative : à titre indicatif, selon la norme ISO, il ne doit pas excéder 50 μm en dépassement au-delà de la surface de la carte.
Dans la pratique, s'il se trouve que pour diverses raisons, la technique de collage à chaud précitée est actuellement quasiment incontournable, elle pose en revanche un important problème relatif au respect du seuil supérieur de dépassement pour le point B susmentionné (écart d à la Fig. la des dessins) : au pressage, l'apport de chaleur nécessaire pour atteindre la température adéquate se situant aux alentours de 180° C provoque l' échauffement de la matière autour de la cavité, et de l'air qu'elle contient. Il en résulte une déformation du fond de la cavité qui se bombe vers l'intérieur, ainsi qu'une augmentation de la pression de son volume d'air, ces deux effets se conjuguant pour engendrer une poussée vers l'extérieur sur le module en le déformant. Lors du refroidissement, le fond de la cavité retrouve une forme voisine de sa forme initiale, mais il n'en est pas de même pour le module dont la déformation est définitive. Il s'ensuit qu'un pourcentage loin d'être négligeable des cartes ainsi fabriquées sont hors normes pour dépassement du point B, et donc vouées au rebut.
La présente invention procède d'une recherche de solution simple et efficace à ce problème.
Elle se rapporte donc à un procédé d' insertion d'un module électronique dans un corps de carte électronique de type carte à puce, selon lequel ledit module sous forme d'un bloc central et d'une bordure en film périphérique est reçu dans une cavité étagée ménagée à cet effet dans le corps de la carte, et fixé par collage à chaud sous pression de sa bordure en film dans le rebord périphérique de ladite cavité, lequel procédé est caractérisé en ce que durant l'opération de pressage à chaud, la zone du corps de carte constituant le fond de ladite cavité est soumise extérieurement à une dépression.
Des essais réalisés dans une plage de température autour de la température usuelle de collage qui est d'environ 180° C ont avéré une très nette amélioration apportée par l'invention, l'effet d'aspiration établie sous le fond de la cavité lors du pressage contenant sa déformation de façon sensible.
L'invention concerne également un dispositif de pressage pour la mise en oeuvre du procédé sus-défini, comportant un organe presseur et chauffant destiné à venir s'appliquer sur la bordure périphérique du module placé dans la cavité ménagée dans le corps de carte pour le recevoir, lequel organe presseur coopère avec une enclume et des moyens de positionnement du corps de carte, ledit dispositif étant caractérisé en ce que dans la zone de sa surface d'appui venant en regard du fond de la cavité dans le corps de carte, ladite enclume présente une cavité pourvue de moyens pour sa mise en dépression lors de l'opération de pressage. L' invention concerne de plus une machine d' encartage d'un module électronique dans un corps de carte électronique, caractérisée en ce qu'elle comprend un tel dispositif.
Selon d'autres caractéristiques préférentielles relatives à ce dispositif : - la mise en dépression de ladite cavité dans la surface d'appui de ladite enclume est effectuée par circulation d'air en vue d'une régulation en température de ladite enclume ; - ladite enclume est montée flottante sur son support par l'intermédiaire d'une liaison à rotule.
Les caractéristiques et avantages de l'invention mentionnés ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement dans la description suivante, faite en relation avec les dessins joints, dans lesquels : les Figs. la à le illustrent schématiquement la mise en oeuvre du procédé classique d' encartage d'un module électronique par collage à chaud ; la Fig. 2 illustre de même schématiquement l'opération de pressage à chaud selon l'invention ; et la Fig. 3 est une vue schématique en coupe transversale d'une forme de réalisation de l'enclume dans un dispositif selon l'invention.
Dans l'ensemble des dessins, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références.
Dans le procédé d' encartage d'un module électronique, la Fig. la représente la mise en place du module 1 dans le corps de carte 2. Comme le montre le dessin, le module 1 se présente sous la forme d'un bloc 12 formant saillie centralement sur une portion de film 10, celle-ci constituant donc autour du bloc 12, avec une couche adhésive 13, une bordure périphérique 11. Pour l'insertion du module 1 dans le corps de carte C2 celui-ci présente ouverte dans son recto, une cavité étagée 20 qui comporte donc une partie centrale destinée à recevoir le bloc 12, et un rebord périphérique en creux sur lequel vient s'appliquer par sa face adhésive la bordure 11.
L'écart d à gauche sur le dessin représente une limite fixée pour le dépassement au final de la surface extérieure du module 1 par rapport au recto du corps de carte 2.
La Fig. lb schématise l'opération de collage à chaud HM telle qu'elle est pratiquée actuellement au moyen d'un dispositif de pressage 3 comportant pour l'essentiel un organe presseur et chauffant 30 coopérant avec une enclume 31. L'organe presseur et chauffant 30 est conformé pour ne solliciter que la bordure 11 du module 1, et préserver donc de son action
- la zone centrale comprenant le bloc 10. L'enclume 31 constitue une surface d'appui plane 32, sur laquelle sont placées les cartes par des moyens d'amenée et de positionnement appropriés.
La température de mise en oeuvre de l'adhésif de la couche 13 étant de l'ordre de 180° C, l'apport de chaleur par l'organe presseur et chauffant 30 est suffisamment important pour provoquer un échauffement notable de la matière autour de la cavité 20 dans le corps de carte 2. Cet échauffement se traduit par une forte déformation du fond de la cavité 20 qui se bombe vers l'intérieur en venant pousser contre le bloc 12 du module. Contribue à la poussée l'augmentation de la pression dans la cavité 20 autour du bloc 12, due à l' échauffement de l'air emprisonné. Comme illustré sur le dessin, cette poussée vers le haut provoque dans le module 1 la déformation de la bordure 11, dans sa partie adjacente au bloc 12 non sollicitée par l'organe presseur et chauffant 30, de telle sorte que toute la partie centrale du module 1 remonte dans la cavité 20.
A la Fig. le qui illustre le résultat final de 1' encartage du module ainsi réalisé, on voit que si après refroidissement, le fond de la cavité 20 s'est rétracté pour retrouver sensiblement sa forme initiale, le module 1 a quant à lui été remonté de façon définitive, et "beaucoup trop souvent dans la pratique au-delà de l'écart d toléré. Face à ce grave inconvénient, la solution apportée conformément à l'invention consiste à réaliser lors de l'opération de pressage à chaud une dépression sur le recto de la carte 2, dans la région correspondant au fond de la cavité 20. L'aspiration ainsi créée aura pour effet de contenir la déformation du fond de la cavité 20 dans une mesure suffisante pour empêcher son action de poussée dommageable contre le fond du bloc 12 du module 1, comme illustré à la Fig. 2. A titre indicatif, la dépression réalisée peut être de l'ordre de 0,2 à 1 bar. Elle peut être déclenchée avant, et être maintenue tout le temps voire même au-delà de l'opération de pressage. A cet effet, dans une machine d' encartage comprenant un dispositif selon l'invention, sont également prévus des moyens de contrôle et de gestion du cycle de mise en dépression du fond de la cavité 20 dans le corps de carte 2, de relâchement de la dépression et du pressage à chaud.
Le dispositif de pressage 3 selon l'invention représenté à la Fig. 2 ne diffère de celui de la Fig.lb qu'en ce que la surface d'appui 32 de l'enclume 31 présente dans sa zone destinée à venir en regard du fond de la cavité 30 du corps de carte 2, une cavité 33 communiquant par un conduit 34 avec des moyens d'aspiration. De préférence, la cavité 33 a des dimensions légèrement supérieures à celles de la partie centrale de la cavité 20, de manière à être légèrement débordante par rapport au fond de celle-ci.
Avantageusement, l'aspiration est réalisée de façon dynamique", ce qui permet de prévoir en même temps que celle-ci, par circulation d'air éventuellement réfrigéré, une régulation en température du corps de l'enclume 31, et par conséquent de sa surface d'appui
32. La mise en dépression est par exemple réalisée par effet venturi, à partir d'un flux d'air passant dans le
- corps de l'enclume 31. A cet effet, dans la forme de réalisation de la Fig. 3, le corps de l'enclume 31 comporte, au-dessous de sa surface d'appui, une voie de circulation d'air le traversant de part en part, formée d'un conduit d'admission 35, d'une partie centrale 36 dans laquelle débouche le conduit 34, et un conduit d'aspiration 37.
Dans cet exemple, la base du corps d'enclume 31 forme d' autre part une rotule 37 permettant de le monter de manière flottante, en vue d'une meilleure uniformité de l'action de pressage le long de la bordure 11 du module 1.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé d'insertion d'un module électronique dans un corps de carte électronique de type carte à puce, selon lequel ledit module (1) sous forme d'un bloc central (12) et d'une bordure en film périphérique (11) est reçu dans une cavité étagée (20) ménagée à cet effet dans le- corps (2) de la carte, et fixé par collage à chaud sous pression de sa bordure en film (11) dans le rebord périphérique de ladite cavité (20), caractérisé en ce que durant l'opération de pressage à chaud, la zone du corps de carte (2) constituant le fond de ladite cavité (20) est soumise extérieurement à une dépression. 2) Dispositif de pressage à chaud pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un organe presseur et chauffant (30) destiné à venir s'appliquer sur la bordure périphérique (11) du module
(1) placé dans la cavité 20 ménagée dans le corps de carte (2) pour le recevoir, lequel organe presseur (30) coopère avec une enclume (31) et des moyens de positionnement du corps de carte (2), caractérisé en ce que dans la zone de sa surface d'appui (32) venant en regard du fond de la cavité (20) dans le corps de carte (2), ladite enclume (31) présente une cavité (33) pourvue de moyens pour sa mise en dépression lors de l'opération de pressage.
3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mise en dépression de la cavité (33) est effectuée par circulation d'air en vue d'une régulation en température de ladite enclume (31). 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens pour la mise en dépression de la cavité (33) comprennent une voie de circulation d'air (35, 36, 37) traversant le corps de l'enclume (31) au-dessous de sa surface d'appui (32), laquelle voie (35, 36, 37) est en communication avec ladite cavité (33) par un conduit (34) .
5) Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la mise en dépression de la cavité (33) est réalisée par effet venturi, à partir du flux d'air régulant en température ladite enclume (31).
6) Machine d' encartage d'un module électronique dans un corps de carte électronique de type carte à puce, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif selon l'une des revendications 2 à 5.
7) Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de contrôle et de gestion du cycle de mise en dépression, de relâchement de la dépression et de pressage à chaud.
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