WO2001008090A1 - Carte a puce et son procede de fabrication - Google Patents

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WO2001008090A1
WO2001008090A1 PCT/FR2000/002044 FR0002044W WO0108090A1 WO 2001008090 A1 WO2001008090 A1 WO 2001008090A1 FR 0002044 W FR0002044 W FR 0002044W WO 0108090 A1 WO0108090 A1 WO 0108090A1
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chip
antenna
card
pads
electronic module
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Bernard Calvas
Jean-Christophe Fidalgo
Philippe Patrice
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Gemplus
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    • G06K19/0775—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card arrangements for connecting the integrated circuit to the antenna

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of integrated circuit devices of the smart card type. It relates more particularly to an economical process for the production of integrated circuit cards, also called smart cards, as well of the type with flush contacts as of the contactless type or of the hybrid type.
  • integrated circuits is understood here to mean both simple integrated circuits and integrated circuits also comprising passive elements, such as for example capacitors, resistors, inductors, etc., as in the case of logic circuits with resistors. capacitors-transistors (RCTL, in English resistor-capacitor-transistor logic).
  • Chip cards are used for various operations, such as for example banking operations, management of telephone communications or various identification operations, among others.
  • a chip card is a data storage and processing medium comprising a card body, made of material which is not electrically conductive, and an integrated circuit chip comprising connection pads with contact pads forming a terminal block and / or antenna connection pads.
  • Contact cards have conductive pads, forming contact pads, which are flush with the surface of the card. These conductive pads are arranged at a precise location on the card body, defined by standard ISO 7816. They are intended to come into contact with a read head of a reader device, for the purpose of electrical data transmission between the card and the reader and v versa. It is the same for the flush contact part of hybrid smart cards.
  • the terminal block and / or the antenna are communication interface elements, which must be connected with appropriate pins of the microcircuit.
  • the microcircuit occupies a small proportion of the space circumscribed by the contact pads and / or the antenna connection pads and / or the antenna.
  • the main object of the present invention is to provide less expensive means for the manufacture of smart cards with or without contacts.
  • Another object of the invention is to provide means for the manufacture of integrated circuit cards making it possible to reduce the number of operating steps required.
  • Another object of the invention is to provide an integrated circuit module comprising a less fragile microcircuit, in particular less brittle, than those produced with thick silicon wafers.
  • the invention provides a method for manufacturing an integrated circuit device of the chip card type, comprising a card body and an integrated circuit chip comprising connection pads with contact pads and / or connection pads.
  • antenna said method comprising the steps of: providing integrated circuits of small thickness and large size, comprising output pads on their active face, making, in particular by printing or fixing, contact pads and / or antenna connection pads and possibly an antenna, inside the area of said active face, and making connections to form a module electronics, if necessary cutting of individual circuits each constituting an electronic module, and transfer to said card body of at least one such electronic module, and optionally connection of an antenna.
  • preferably integrated circuit boards or integrated circuits having a thickness of approximately 3 to 20 ⁇ m are used.
  • the plate is practically transparent at this thickness and it is also very flexible.
  • the assembly of the chip and of the communication interfaces can have a thickness of less than 50 ⁇ m, which allows their transfer to a card body, as will be seen below.
  • the integrated circuit chips advantageously have a surface area greater than 0.5 cm 2 and preferably between 1 and 10 cm 2 .
  • the wafer is provided with integrated circuits of pads or "bumps" by a known technique, and the contacts are printed so that they are opposite the said pads, then the chip is transferred into or preferably onto the card body by conventional means.
  • the chip is transferred into or preferably onto the card body by conventional means.
  • one can make communication interfaces with antenna or with contact so that they extend partly on the chip and partly on the body of menu. If the chip is not on the surface, it could be caught between two layers or sheets of material.
  • Connections are made to the interface to the right of the chip's output pads and / or by means of routing.
  • a printing process such as for example serigraphy, pad printing, printing by inkjet, spray or spraying through a mask or stencil, evaporation under vacuum, and / or by a metallization process such as, for example, electrolytic deposition, a non-electrolytic deposit, a process with metallization initiation or any other known metallization process, implemented according to an appropriate metallization grid.
  • the printing or the attachment to the active face of the integrated circuits is carried out on a wafer or wafer of silicon or other semiconductor materials comprising the integrated circuits concerned, before cutting this wafer or wafer into individual chips.
  • the individual chips are obtained by cutting, in particular by sawing along appropriate lines, the semiconductor wafer.
  • it is preferably carried out on a wafer of support material comprising a plurality of integrated circuits arranged in practice in a square matrix and the cutting of which into individual chips is then carried out according to cutting planes that follow lines and columns of this matrix.
  • the step of printing or fixing according to the invention the contact pads and / or the antenna connection pads and possibly an antenna can be carried out on a continuous strip carrying a succession, advantageously on several rows, of individual chips arranged on an appropriate support material.
  • the method according to the invention can also advantageously include at least one step of applying a varnish and / or a dielectric label to the external surfaces of the chip to be protected, outside of the contact or connection areas.
  • the integrated circuit chip can also be placed on an adhesive label before it is transferred to the reception support and in this case the step of sticking the integrated circuit chip is eliminated.
  • the circuits thus provided are transferred to the contact pads and / or the antenna necessary by a conventional method of transfer to card bodies made of insulating material, such as for example but not exclusively by a conventional die fixing operation.
  • the transfer of the integrated circuit provided with said contacts takes place in a cavity previously produced in the card body.
  • an adhesive is placed, preferably thin and having a calibrated thickness of a few micrometers, on the chip transfer zone of the card, before the transfer of the electronic module.
  • Such an adhesive has the advantage of allowing the support / adhesive / module complex to retain all of its flexibility and therefore to withstand stresses resulting from bending or twisting, for example.
  • Such an adhesive may be a thermosetting or thermoplastic adhesive material, activated by UV radiation or crosslinkable to UV, activatable or crosslinkable under the effect of a quantity of heat, or alternatively pressure-sensitive.
  • such an adhesive may have been printed, for example by inkjet, spraying, screen printing, offset or pad printing, or may have been deposited with a brush, transferred by transfer from a film, deposited after cutting a film or applied by pressure deposition of a small ball of adhesive.
  • an adhesive may be present under the integrated circuit chip, on its support. It may be a thermoplastic adhesive, a two-phase thermosetting adhesive, a hot-reactivatable adhesive or activatable by light radiation, in particular under UV, or a pressure-activatable adhesive.
  • the invention also relates to an electronic module of the type suitable for the manufacture of integrated cincuit cards, comprising an integrated circuit of small thickness and large size, inside the area of the active face of which are entirely produced.
  • contact pads and / or antenna connection pads which constitute communication interfaces contact and antenna communication respectively, and possibly an antenna.
  • the invention also relates to a smart card, comprising a card body, an electronic module carrying an integrated microcircuit capable of being incorporated in the card body, as well as contact pads, antenna connections and optional an antenna, while said electronic module comprises an integrated circuit of small thickness and large size, inside the area of the active face of which are entirely printed contact pads and / or antenna connection pads and possibly an antenna.
  • Fig. 1 a top view of a portion of an integrated circuit board provided with contact pads
  • FIG. 2 a top view of a portion of wafers of integrated circuits with the chips covered with conductive pads
  • FIG. 3 a top view mm showing the extraction of a chip from the wafer portion according to FIG. 2
  • Fig. 4 a smart card with contacts in which the chip extracted from the wafer is transferred in accordance with FIG. 3.
  • the integrated circuit board 1 includes chips 2, intended to be separated along lines 3.3 ′ and provided with pads 4 on their active surface.
  • the conductive surface 5 comprising conductive pads 6 and separation lines 7 is deposited on the individual chips 2.
  • the modules 8 produced according to the invention are extracted therefrom and these are incorporated into card bodies 9 or preferably on the latter.
  • This latter possibility constitutes an advantage specific to the present invention, according to which a chip 2 of small thickness and having great flexibility is used. In this case, it is possible, if desired, to print the antenna and / or contact communication interfaces partly on the pads 4 and partly on the card body 9.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif de type carte à puce, comportant un corps de carte et une puce de circuit intégré comprenant des plots de connexion avec des plages de contacts et/ou des plages de connexion d'antenne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: fourniture de circuits intégrés de faible épaisseur et de grande taille (2), comprenant des plots (4) de sortie sur leur face active, réalisation, notamment par impression ou fixation, des plages de contact (5) et/ou des plages de connexion d'antenne et éventuellement d'une antenne à l'intérieur de l'aire de ladite face active, et réalisation des connexions pour constituer un module électronique, si nécessaire découpe de circuits individuels constituant chacun un module électronique (8), et report sur un corps de carte (9) d'au moins un tel module électronique, et en option connexion d'une antenne. Application aux cartes à puce avec et/ou sans contact.

Description

CARTE A PUCE ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne la fabrication de dispositifs à circuits intégrés de type carte à puce. Elle concerne plus particulièrement un procédé économique pour la production de cartes à circuits intégrés, également dénommées cartes à puce, aussi bien du type à contacts affleurants que du type sans contact ou du type hybride.
On entend ici par "circuits intégrés" aussi bien des circuits intégrés simples que des circuits intégrés comportant également des éléments passifs, tels que par exemple des condensateurs, des résistances, des inductances, etc., comme dans le cas des circuits logiques à résistances-condensateurs-transistors (RCTL, en anglais resistor-capacitor-transistor logic) .
Les cartes à puce servent à la réalisation d'opérations diverses, comme par exemple des opérations bancaires, la gestion des communications téléphoniques ou diverses opérations d'identification, entre autres.
Une carte à puce est un support de mémorisation et de traitement de données comportant un corps de carte, en matériau non conducteur de l'électricité, et une puce de circuits intégrés comprenant des plots de connexion avec des plages de contacts formant bornier et/ou des plots de connexion d'antenne.
Les cartes à contacts comportent des plages conductrices, formant plages de contact, qui affleurent à la surface de la carte. Ces plages conductrices sont disposées à un endroit précis du corps de carte, défini par la norme ISO 7816. Elles sont destinées à venir au contact d'une tête de lecture d'un appareil lecteur, en vue d'une transmission électrique de données entre la carte et le lecteur et v ce versa. Il en est de même pour la partie contacts affleurants des cartes à puce hybrides .
Le bornier et/ou l'antenne sont des éléments d'interface de communication, qui doivent être connectés avec des plots appropriés du microcircuit.
Dans tous les produits à circuit intégré de type carte à puce existants, le microcircuit occupe une faible proportion de l'espace circonscrit par les plages de contact et/ou les plots de connexion d'antenne et/ou 1 ' antenne .
Tant la réalisation des connexions que le positionnement de la puce de circuit intégré par rapport aux plages de connexion et aux pistes conductrices nécessitent une très grande précision et des opérations délicates et par conséquent onéreuses.
Le but principal de la présente invention est de procurer des moyens moins coûteux pour la fabrication de cartes à puce avec ou sans contacts.
Un autre but de 1 ' invention est de fournir des moyens pour la fabrication de cartes à circuits intégrés permettant de réduire le nombre des étapes opératoires nécessaires.
Un autre but de 1 ' invention est de fournir un module de circuit intégré comportant un microcircuit moins fragile, en particulier moins cassant, que ceux réalisés avec des tranches de silicium épaisses.
L'invention procure un procédé pour la fabrication d'un dispositif à circuits intégrés de type carte à puce, comportant un corps de carte et une puce de circuit intégré comprenant des plots de connexion avec des plages de contacts et/ou des plots de connexion d'antenne, ledit procédé comprenant les étapes de: fourniture de circuits intégrés de faible épaisseur et de grande taille, comportant des plots de sortie sur leur face active, réalisation, notamment par impression ou fixation, de plages de contact et/ou de plages de connexion d'antenne et éventuellement d'une antenne, à l'intérieur de l'aire de ladite face active, et réalisation des connexions pour constituer un module électronique, si nécessaire découpe de circuits individuels constituant chacun un module électronique, et report sur ledit corps de carte d'au moins un tel module électronique, et en option connexion d'une antenne.
Selon l'invention, on emploie de préférence des plaquettes de circuits intégrés ou des circuits intégrés ayant environ 3 à 20 μm d'épaisseur. La plaquette est pratiquement transparente à cette épaisseur et elle est également très souple.
L'ensemble de la puce et des interfaces de communication peut avoir une épaisseur inférieure à 50 μm, ce qui autorise leur report sur un corps de carte, comme on le verra plus loin. Les puces de circuits intégrés ont avantageusement une surface supérieure à 0,5 cm2 et de préférence comprise entre 1 et 10 cm2.
Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, on munit la plaquette de circuits intégrés de plots ou "bumps" par une technique connue, et on imprime les contacts de façon à ce qu'ils soient en regard des dits plots, puis on reporte la puce dans ou de préférence sur le corps de carte par des moyens classiques. Dans le cas où on choisit de disposer la puce sur la surface de ladite carte, on peut réaliser des interfaces de communication à antenne ou à contact de telle sorte qu'ils s'étendent en partie sur la puce et en partie sur le corps de carte. Dans le cas où la puce n'est pas en surface, elle pourrait être prise entre deux couches ou feuilles de matériau.
On peut, si on le souhaite, traiter la face active des plaquettes de circuits intégrés afin d'en améliorer la mouillabilité, l'accroche et/ou la conductibilité électrique .
On réalise les connexions à l'interface au droit des plots de sortie de la puce et/ou au moyen d'un routage.
Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on peut réaliser sur ladite face active du circuit intégré lesdites plages de contact et/ou les plages de connexion d'antenne et l'antenne par un procédé d'impression tel que par exemple la sérigraphie, la tampographie, l'impression par -jet d'encre, le spray ou pulvérisation à travers un masque ou un pochoir, 1 ' évaporation sous vide, et/ou par un procédé de métallisation tel que par exemple un dépôt electrolytique, un dépôt non electrolytique, un procédé avec amorce de métallisation ou tout autre procédé connu de métallisation, mis en oeuvre suivant une grille de métallisation appropriée.
On peut également fixer, de préférence au moyen d'un adhésif conducteur, des plages de contact et/ou des plages de connexion et éventuellement une antenne bobinée ou imprimée formés préalablement.
Avantageusement, l'impression ou la fixation sur la face active des circuits intégrés est réalisée sur une plaquette ou tranche de silicium ou d'autres matériaux semi -conducteurs comportant les circuits intégrés concernés, avant découpe de cette plaquette ou tranche en puces individuelles. En pratique, les puces individuelles sont obtenues par découpe, notamment par sciage suivant des lignes appropriées, de la tranche semi-conductrice . Dans cette forme de mise en oeuvre avantageuse du procédé selon 1 ' invention, on opère de préférence sur une tranche de matériau support comportant une pluralité de circuits intégrés disposés en pratique selon une matrice carrée et dont la découpe en puces individuelles est ensuite effectuée selon des plans de découpe qui suivent des lignes et colonnes de cette matrice.
En variante, l'étape d'impression ou de fixation selon l'invention des plages de contact et/ou des plages de connexion d'antenne et éventuellement d'une antenne peut être réalisée sur une bande continue portant une succession, avantageusement sur plusieurs rangées, de puces individuelles disposées sur un matériau support approprié . Le procédé selon 1 ' invention peut en outre comporter avantageusement au moins une étape d'application d'un vernis et/ou d'une étiquette diélectrique sur les surfaces externes de la puce à protéger, en dehors des plages de contact ou de connexion. La puce de circuit intégré peut également être plaquée sur une étiquette adhésivée avant son report sur le support d'accueil et dans ce cas l'étape de collage de la puce de circuit intégré est supprimée.
Pour la réalisation de cartes à puce comportant de tels circuits intégrés, on reporte les circuits ainsi munis des plages de contact et/ou de l'antenne nécessaires par un procédé classique de report sur des corps de carte en matière isolante, comme par exemple mais non exclusivement par une opération de fixage de puce ou "die attach" classique.
Dans une variante du procédé selon 1 ' invention, le report du circuit intégré muni des dits contacts s'effectue dans une cavité préalablement réalisée dans le corps de carte . Pour ce report on prélève de son support, s'il en existe un, le module élaboré selon l'invention et on le place sur le support d'accueil final, à savoir la carte susdite .
Selon une première option on place un adhésif, de préférence fin et ayant une épaisseur calibrée de quelques micromètres, sur la zone de report de puce de la carte, avant le report du module électronique. Un tel adhésif présente l'avantage de permettre au complexe support/adhésif/module de conserver toute sa souplesse et donc de bien résister à des contraintes résultant d'une flexion ou d'une torsion, par exemple. Un tel adhésif peut être un matériau adhésif thermodurcissable ou thermoplastique, à activation par rayonnement UV ou réticulable aux UV, activable ou réticulable sous l'effet d'une quantité de chaleur, ou encore sensible à la pression. Avant sa mise en oeuvre selon l'invention, un tel adhésif peut avoir été imprimé, par exemple par -jet d'encre, pulvérisation, sérigraphie, offset ou tampographie, ou avoir été déposé au pinceau, reporté par transfert à partir d'un film, déposé après découpe d'un film ou encore appliqué par dépôt sous pression d'une petite boule d'adhésif.
Selon une deuxième option, un adhésif peut être présent sous la puce de circuit intégré, sur son support. Il peut s'agir d'un adhésif thermoplastique, d'un adhésif thermodurcissable à deux phases, d'un adhésif réactivable à chaud ou activable par un rayonnement lumineux, en particulier sous UV, ou d'un adhésif activable par pression.
L'invention a également pour objet un module électronique du type approprié pour la fabrication de cartes à cincuit intégré, comportant un circuit intégré de faible épaisseur et de grande taille, à l'intérieur de l'aire de la face active duquel sont entièrement réalisées des plages de contact et/ou des plages de connexion d'antenne, qui constituent des interfaces de communication respectivement à contact et à antenne, et éventuellement une antenne.
L'invention a encore pour objet une carte à puce, comportant un corps de carte, un module électronique portant un microcircuit intégré apte à être incorporé dans le corps de carte, ainsi que des plages de contact, des connexions d'antenne et en option une antenne, tandis que ledit module électronique comporte un circuit intégré de faible épaisseur et de grande taille, à l'intérieur de l'aire de la face active duquel sont entièrement imprimées des plages de contact et/ou des plages de connexion d'antenne et éventuellement une antenne .
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, donnée à titre d'exemple îllustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures annexées, qui représentent :
Fig . 1, une vue de dessus d'une portion de plaquette de circuits intégrés munie de plots de contact ,
Fig . 2, une vue de dessus d'une portion de plaquette de circuits intégrés avec les puces recouvertes de plages conductrices, - Fig. 3, une vue de dessus mmontrant l'extraction d'une puce de la portion de plaquette selon la Fig. 2, et
Fig. 4 une carte à puce à contacts dans laquelle est reportée la puce extraite de la plaquette conformément à la Fig. 3.
La plaquette de circuits intégrés 1 comporte des puces 2, destinées à être séparées selon des lignes 3,3' et munies de plots 4 sur leur surface active.
La surface conductrice 5 comportant des plages conductrices 6 et des lignes de séparation 7 est déposée sur les puces individuelles 2. Une fois qu'une telle plaquette est traitée selon 1 ' invention, on en extrait les modules 8 élaborés selon l'invention et on incorpore ceux-ci dans des corps de cartes 9 appropriés ou de préférence sur ces derniers. Cette dernière possibilité constitue un avantage propre à la présente invention, selon laquelle on met en oeuvre une puce 2 de faible épaisseur et ayant une grande souplesse. Dans ce cas on peut, si on le souhaite, imprimer les interfaces de communication à antenne et /ou à contact en partie sur les plots 4 et en partie sur le corps de carte 9.
Il est en pratique conseillé de veiller à ce que le recouvrement des circuits intégrés 2 par les plages conductrices 6 ne fasse pas un effet de blindage ou ne crée pas des capacités parasites ou des fuites électriques. Il est également conseillé de ne pas disposer les plages de contact au-dessus des EPROM.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un dispositif à circuits intégrés de type carte à puce, comportant un corps de carte et une puce de circuit intégré comprenant des plots de connexion avec des plages de contacts et/ou des plots de connexion d'antenne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: fourniture de circuits intégrés de faible épaisseur et de grande taille (2), comportant des plots (4) de sortie sur leur face active, réalisation, notamment par impression ou fixation, des plages de contact (5) et/ou des plages de connexion d'antenne et éventuellement d'une antenne à l'intérieur de l'aire de ladite face active, et réalisation des connexions pour constituer un module électronique, si nécessaire découpe de circuits individuels constituant chacun un module électronique (8), et - report sur un corps de carte (9) d'au moins un tel module électronique, et en option connexion d'une antenne.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose la puce sur la surface de ladite carte et en ce qu'on réalise des interfaces de communication à antenne ou à contact s ' étendant en partie sur la puce et en partie sur le corps de carte .
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdits circuits intégrés sont soumis à ladite étape d'impression ou fixation tandis qu'ils sont encore groupés sur une plaquette de circuits intégrés.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre des plaquettes de circuits intégrés ou des circuits intégrés ayant environ 3 à 20 μm d'épaisseur.
5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on traite la face active des dites plaquettes afin d'en améliorer la mouillabilité, l'accroche et/ou la conductibilité électrique.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plages de contact et/ou les pistes de connexion d'antenne et éventuellement l'antenne sont réalisées par impression et/ou par métallisation.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une étape d'application d'un vernis et/ou d'une étiquette diélectrique sur les surfaces externes à protéger, en dehors des plages de contact ou de connexion.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite puce de circuit intégré est reportée dans une cavité prévue dans ledit corps de carte.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un collage de la puce sur le corps de carte.
10. Module électronique du type approprié pour la fabrication de cartes à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit intégré de faible épaisseur et de grande taille, à l'intérieur de l'aire de la face active duquel sont entièrement réalisées des plages de contact et/ou des plages de connexion d'antenne et éventuellement une antenne.
11. Module électronique selon la revendication 10, caractérisé en ce que les plages de contact et/ou les plages de connexion d'antenne sont réalisées par impression .
12. Module électronique selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la puce est disposée sur la surface du corps de carte.
13. Carte à puce, caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'un module électronique selon l'une quelconque des revendications 10 à 12.
14. Carte à puce comprenant un corps de carte et une puce munie d'interfaces de communication, caractérisée en ce que la puce est disposée sur la surface de ladite carte et en ce que les interfaces de communication à antenne ou à contact s'étendent en partie sur la puce et en partie sur le corps de carte .
15. Carte à puce selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'ensemble de la puce et des interfaces de communication a une épaisseur inférieure à 50 μm.
PCT/FR2000/002044 1999-07-23 2000-07-13 Carte a puce et son procede de fabrication WO2001008090A1 (fr)

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AU65761/00A AU6576100A (en) 1999-07-23 2000-07-13 Method for making a smart card and resulting product

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