WO2002050905A1 - Connexion par isolant decoupe et cordon imprime en plan - Google Patents

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WO2002050905A1
WO2002050905A1 PCT/FR2001/004181 FR0104181W WO0250905A1 WO 2002050905 A1 WO2002050905 A1 WO 2002050905A1 FR 0104181 W FR0104181 W FR 0104181W WO 0250905 A1 WO0250905 A1 WO 0250905A1
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deformation
face
electronic component
electronic
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Philippe Patrice
Didier Elbaz
Simon Ormerod
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Gemplus
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    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19042—Component type being an inductor

Definitions

  • the invention relates to the production of electrical connections, in the context of the manufacture of an electronic device.
  • the invention therefore applies to the manufacture of various electronic devices. But for simplicity, it is described in its application to electronic devices intended for intelligent portable objects. These objects are smart cards, electronic labels or the like.
  • connections are extended between and electrically connect at least one electronic component such as a chip, to at least one so-called input / output interface.
  • the input / output interface comprises at least one element such as contact pad, antenna and / or connecting track (electrically connected to such contact pad and / or antenna).
  • the interface includes at least: an energy source (battery), a sensor (biometric, sound, etc.), a command such as a button or keyboard, a sound or visual device (screen, indicator, microphone, speaker, etc.).
  • the electronic component is connected to the interface element by one or more contact pads, possibly via a boss called ⁇ X bump "in the case of a chip. While the electronic component such as a chip, has a face rear by which it is transferred and fixed on a support The component also has an active face provided with connection pads The active and rear faces are separated by a section, and opposite in elevation on either side of this component. In fact, only “die attach” type assemblies are involved here, excluding component assemblies with the active face fixed to the support, called “flip chip” in the case of chips.
  • connection between contact pad and the interface is made by:
  • the wired connection has the advantage of being current and in point, for various types of circuits. But the wire organ often made of rare metal such as gold and of tiny dimensions, makes this technique expensive and delicate. The necessary high-precision and sequential equipment slows down production rates.
  • a coating then covers the circuit and its connections to protect them. This further increases costs, adds a step by slowing manufacturing. The coating also increases the thickness of the electronic device obtained, sometimes undesirably. Then, an additional machining step or "grinding" of the coating is to be expected.
  • connection by deposition of an electrically conductive and increasingly adhesive material overcomes many of the drawbacks mentioned.
  • the device thus manufactured requires a dedicated adhesive for its assembly on a body of the object, such as a smart card body. It is then necessary to provide for this purpose own manufacturing steps.
  • connection member such as a synthetic film, coated with the electrically conductive and adhesive material
  • connection member pose problems of matching, although they are of certain interest. It is indeed necessary to obtain a precise positioning of the connection member, to place opposite the connecting regions of the cord of conductive material and the pads of the chip and / or interface elements. This concordance conditions the reliability of the connection, like that of the screen printing motif.
  • Document DE-A-9109295 describes an insulation layer on a substrate, chips with the exception of their pads and on their edges.
  • the layer is produced by centrifugation or added sheet. Connections with a connection are produced by electro-projection, solid fine structure or screen printing.
  • the document EP-A-0094716 describes a cavity in a card body, where a chip is mounted face-up towards the bottom, therefore in flip chip. Perforations are provided in the bottom of the cavity, facing the chip studs. Ohmic contacts forming a terminal block and their connection to the pads is jointly produced using a paste by screen printing, on the rear side of the card body and in the perforations.
  • Document FR-A-2748335 describes windows in a thin film of the order of 1 ⁇ m, and a conductive pattern by deposition of a liquid which spreads by marrying the profile of the desired conductive pattern.
  • Document DE-A-19539181 describes a chip mounted on a metallization (terminal block) covered with insulation which forms a cavity. The chip is placed in the insulation cavity, rear side on the metallization. Wells in the insulation at the contact pads are filled and then connected by screen printing.
  • the document WO-A-9642109 describes a chip on the active face of which is placed an insulating layer for implanting the chip in a card body.
  • Document DE-A-19600388 describes a chip in a card body cavity with free pads and a protective layer on the active face, and the chip body.
  • the document EP-A-0627707 describes a chip in a cavity, and a layer applied to the active face which does not cover the edges of the chip. Adhesive tape covers the layer and the body, and a conductive ink is formed by screen printing to form contacts.
  • the object of the invention is to improve the connection by depositing an adhesive material.
  • connection should be made online and continuously as part of an electronic device manufacturing process, and on equipment integrated into this process. While solving the mentioned problems of precision, insulation, reliability and assembly. While the connection according to the invention must have a significantly smaller footprint than that of traditional connections: this in order to reduce the height of the electronic devices comprising it.
  • conductor relates to a property of electrical conduction, and not of thermal conduction.
  • FIG. 1 shows schematically in cross section of elevation an electronic device before connection, and provided with projecting bosses.
  • FIG. 2 shows diagrammatically in cross section, a variant provided with contact pads, of the device of FIG. 1.
  • Figure 3 shows in schematic cross section an embodiment of an electrical insulation member according to the invention, in which reservations are cut.
  • FIG. 4 shows in schematic cross section a module with an electronic device according to Figure 1, on which has been applied and deformed an insulation member allowing a height adjustment according to the figure
  • this member being provided with a central reservation.
  • FIG. 5 represents, before the completion of its connection, in schematic section an electronic device according to FIG. 2, with electronic component glued with covering of the wafer by the insulating adhesive, an insulation member according to FIG. 3 having been applied and deformed on this circuit, allowing height adjustment while a masking pad is against the active face of the circuit.
  • FIG. 6 is a partial schematic view, in plan and from above, of a configuration in a radiating pattern of deposits of material on a deformable film forming the insulation member according to the invention.
  • FIG. 7 schematically represents a machine for implementing the invention.
  • FIG. 8 represents in schematic section and after connection, an electronic device according to FIG. 4.
  • FIG. 9 shows in schematic section and after connection, an electronic device with a connection track according to FIG. 5.
  • FIG. 10 represents in partial schematic section and after connection, an electronic device according to another embodiment.
  • This device 1 comprises a support 2 provided with at least one input / output interface element 3.
  • elements 3 are contact pads 4, as in FIGS. 1 to 5.
  • the elements 3 are connected to connecting tracks 5
  • the element or elements 3 are antennas.
  • both areas 4 and antennas are provided.
  • the interface offers functions other than communication, such as control, power supply (battery or solar collector for example), collection (biometrics, etc.) for example.
  • the support 2 comprises wells 6. They (6) each connect a receiving side 7 of the support 2 where an electronic component or electronic component 8 is fixed by a rear face 9, to an interfacing side 10.
  • the side 10 of the support 2 is opposite to the receiving side 7.
  • the support 2 also includes a base material 11, through which the wells 6 are formed so as to lead to the sides 7 and 10.
  • the base 11 is a section of synthetic film.
  • the electronic component 8 for example a chip, has a rear face by which it is transferred and fixed on a support 2.
  • the component 8 also has an active face provided with connection pads.
  • the active and rear faces are separated by a section, and opposite in elevation on either side of this component 8.
  • only “die attach” type assemblies are involved here. Excluding the component assemblies 8 with the active face fixed to the support 2, called “flip chip” in the case of chips.
  • the pads 4 are arranged, which are extended to the right of the opening of the wells 6.
  • the pads 4 are here printed on an interfacing side 10.
  • each track 5 of Figures 2, 5 and 9 are arranged in the wells 6, with on the one hand contact with a respective track 4.
  • each track 5 is extended projecting from the side 7. They (5) thus ensure in particular a approximation of the location of electrical contact of the elements 3 with contact pads 12 of the electronic component 8. It is noted that Now that this location is substantially level with the rear face 9 of the electronic component, in FIG. 2 or 5.
  • FIGS. 1 to 5 and 8 to 10 the component 8 is fixed to the support 2 by an insulating adhesive contribution 13, which connects the receiving side 7 and the face 9.
  • this intake 13 is an adhesive film, activatable or permanent.
  • this addition 13 is a deposit of adhesive, viscous and insulating material. Note that in these Figures 5, 9 and 10, the contribution 13 goes up on sections or sides of the circuit, protecting and insulating them from an electrical point of view. This protection and insulation is therefore obtained with bonding, without dedicated operation. It covers at least part, if not all, of the flank to be protected.
  • the component 8 has, on an active face 14, the contact pads 12 mentioned, visible in FIGS. 1, 2 and 10 only, for the readability of the drawings. On these studs 12, are arranged here projecting bosses 15 called "bumps".
  • a smart portable object 16 such as a smart card, electronic label or the like, is illustrated diagrammatically in FIG. 7. It (16) comprises one or more electronic devices 1 as defined above. According to the invention, the device 1, the object 16 and their constituents, are produced as described below.
  • FIG. 3 Beforehand, let us refer to FIG. 3 to describe the structure of an insulation member 17. It (17) is intended to physically protect and electrically isolate - in the context of the manufacture of the device, 1- one or more parts of the electronic component 8.
  • the member 17 includes in particular a deformable film 18 as well as electrically insulating.
  • This film 18 is made of synthetic material.
  • internal and external reservations 20 pass through the film 18 of the member 17, from a so-called carrier face 21 to an opposite face.
  • the internal reservation 20 is central, in the sense that it is devoid of masking pad 37 as in the embodiments of the other figures.
  • This central reservation 20 applies in particular to electronic components 8 which do not have contact pads intended for testing or for which such pads are isolated by protection such as passivation.
  • the carrying face 21 is capable of exhibiting adhesive properties. In a device 1, this face 21 faces the active face 14 of the component 8.
  • this film 18 also made of synthetic material is provided on its supporting face 21 with a permanently adhesive layer.
  • This layer is initially covered with a protective cover, which in particular makes it possible to facilitate its handling or treatment.
  • the connection member 17 is said to be flexible. That is to say, it is capable of naturally conforming substantially to the profile of the support 2 and of the component 8 on which it is placed. This deformation by flexibility in particular under the effect of gravity, is obtained without a dedicated operation to activate the deformation properties of the material.
  • the film 18 is made of material with activatable adhesion properties, for example thermoplastic.
  • adhesion is obtained by thermal contribution, radiation or the like.
  • the carrying face 21 is partly covered by the conduction cords 19.
  • These cords 19 are either conductors properly speaking. Or they (19) are charged with conductive particles. Either they include a material capable of having an electrical conduction in a given direction (here perpendicular to the face 21).
  • the objective is to connect by respective connection regions 22 of the pads 12 (here via the bosses 15) and the corresponding interface element 3.
  • each bead 19 has adhesive properties, strictly speaking or by activation.
  • cords 19 and the member 17 have dimensions and shapes which define:
  • the connecting regions 22 projecting inwards and outwards from the device.
  • the member 17 has dimensions and shapes which define interposition zones 23 between this member 17 and the component 8, and respectively on the cords 19 of the regions 28 on the cord 19 which should be isolate from the component 8.
  • the zones 23 are locally covered by the cords 19, and allow during the connection and after, to isolate the regions 28 of these cords 19 from the component 8, against which they will then be placed . All in authorizing this connection through the regions 22.
  • the regions 28 are therefore regions to be isolated from the cord 19.
  • the film 18 comprises five conduction cords 19.
  • a single internal reservation 20 of substantially polygonal shape is here substantially square. While five external reservations 20 surround the internal reservation at a distance, and each have a substantially circular shape.
  • the member 17 has as many (therefore 5) external reservations 20 as there are interposition zones 23 and cords 19.
  • cords 19 and the five external reservations 20 are arranged in a radiating pattern, in a star with respect to a longitudinal direction 24 and a transverse direction 25. As explained below, this pattern is intended to allow the substantially simultaneous connection of several pairs of studs 12 and interface elements 3 of the same destination electronic device 1.
  • the patterns of cords 19 and respective external reservations 20 are arranged on the film 18, two by two transversely. Longitudinally, the film 18 has several hundred of these pairs of patterns formed by cords 19 and reservations 20.
  • the longitudinal direction 24 is also a winding direction on a reel of members 17 to be cut. In this way, when unwinding hundreds of patterns are presented two by two one after the other.
  • connection members 17 are subsequently cut in a shape such as polygonal or circular, according to the dashes referenced at 17 in FIG. 6. It is therefore the film 18 which defines a layer common to all of the members 17, which is properly speaking suitable for being wound on a reel.
  • this film 18 has on both sides of a longitudinal median axis parallel to the direction 24, housings 26 for displacement. They (26) are arranged through the film 18, at regular intervals in this direction 24. The housings 26 cooperate with spikes of coils to ensure the unwinding of the film 18, with high position accuracy.
  • the carrier face 21 in particular and / or the film 18 of the connection member 17 is at least partly electrically insulating in itself.
  • a fine chip 8 is glued (according to the technique called “die attach”), by its rear face 14 which is thus isolated.
  • This chip 8 is directly fixed on a lower layer defining the interface 41.
  • This layer 41 is here made of conductive material such as a rare metal. It (41) is able to locally define at least one interface element (3) such as terminal block or antenna.
  • the lower layer 41 is obtained from a cut film of metal such as copper, metallized with a rare metal such as gold.
  • an insulating interlayer film 42 which has good mechanical and thermal properties. It (42) comprises a typically dielectric synthetic material. In practice, such a film 42 is of low cost, because of the functions which it is called upon to exercise.
  • the elevation dimension (or thickness) and said height correction of this film 42 is chosen so that once this intermediate film 42 fixed on the lower interface layer 41, a so-called upper face 43 of the film insulating interlayer is substantially level with the active face 14 of the electronic component
  • the dimension in elevation (or thickness) of the interlayer film 42 is substantially equal and opposite the dimension in elevation (or thickness) of the edge or flank 40 of the electronic component 8.
  • the insulating member 17 is then bonded under the effect of the activated adhesion properties of its carrier face 21, on the upper face 43 of the film 42.
  • connection method using the member 17 - and more generally the manufacture of a device 1 - can now be explained. They are generally carried out in a direction of unwinding illustrated at 27 in FIG. 7.
  • connection method is intended to electrically connect the contact pads 12 of the electronic component 8, each with the corresponding interface element 3.
  • connection process comprises the steps providing for:
  • the printing is carried out here for example by contribution in offset, serigraphy or the like. Indeed, when there is too great a difference in elevation level between the regions 22, it is currently preferred to produce the strings 19 by distribution such as "dispensing". However, such a distribution is sequential in the sense that it must cover the paths between the regions 22, which lengthens the connection times and involves precision equipment, therefore expensive.
  • the material of the cord 19 is capable of exhibiting electrical conduction properties naturally, and being of low viscosity, it naturally flows during printing, inside the well 6, towards the element 3 up to to be connected to it.
  • the connection notably comprises the steps providing for:
  • the (17) deform against at least one part to be isolated from the component 8, with each reservation forming a passage 20 respectively at the level of the pad 12 and of the corresponding interface element 3; and treating the member 17 so that its adhesion properties are activated and that it partially protects the component 8; and
  • the cutting step is carried out before the placement 30 and deformation 31 step.
  • the reservations 20 forming passages are cut substantially as illustrated in FIG. 3, after a step of depositing a protruding boss 15 or "Bump" on the studs 12.
  • the patch 37 is removed from the member 17 during the cutting step, so that the face 14 is covered by the bosses 15, the internal regions 22 of the beads 19 and the internal edge 45 of the central reservation 20. Indeed, during rolling, this edge generally flows towards the inside of the face 14, slightly covering it. Note that here, it is not necessary to provide rolling means without physical constraint, since the component 8 is little or not covered by the member 17 to be laminated.
  • the rolling of the member 17 can reduce its thickness in elevation. It is then advisable to limit the stresses applied to the component 8 in order to obtain this reduction: but it is possible that the thickness in elevation of the member 17 is less than the right of the face 14, that is to say on the tablet 37, that around.
  • the objective being, as far as possible, to obtain substantially a height as limited as possible to be overcome by the cords 19, to facilitate their flow after printing 32.
  • the reservations 20 forming an external passage can be more extensive in area and require less precision. There is only a small risk of alteration of the wells 6 or tracks 5. It is therefore not a handicap to cut them after step 31 of deformation of the member 17.
  • the contact pads 12 are provided with bosses 15, prior to the cutting, placement, deformation and processing steps, that is to say prior to the printing step 32.
  • These bosses 15 are produced here by micro-welding with placement and melting of a supply of electrically conductive material such as metal. In the case where the external reservations are not cut beforehand, it is only after this cutting that the bosses 15 are deposited, if necessary.
  • a step of depositing bosses 15 is carried out before the step of placing and possibly cutting out the insulating member 17.
  • this third embodiment comprises, like the second, in particular the steps providing for: - determining for example by programming the equipment 33, the location of the reservations 20; cut these reservations 20;
  • the cutting step When the cutting step is carried out after the placement and deformation step, it is often operated by attacking the isolation member with a laser beam. It is thus easy to precisely control the cutting depth, so that it attacks the member 17 without reaching the component 8, when this cutting is carried out after deformation and treatment.
  • the steps of location determination, cutting, placement, processing and printing are carried out under the control and / or command of a computer-assisted positioning and visualization (VAO) system 38.
  • VAO computer-assisted positioning and visualization
  • the member 17 is impermeable to certain radiations from this system 38: typically the member is transparent or translucent. This allows good targeting of the locations and studs 12 or elements 3, by this system 38.
  • connection and manufacturing processes are carried out at high speed, online and continuously.
  • the member 17 under the effect of a temperature addition treatment, while this member 17 comprises or is made, for example, of a synthetic material such as thermoplastic called “hot melt” ".
  • the material of the cord 19 capable of exhibiting conductive properties it comprises at least one metal, conductive polymer and / or material with adhesion properties, in which conductive particles are embedded.
  • the insulating member 17 acquires at least in part its adhesive properties under the effect of a temperature addition treatment. For example, this contribution is obtained by physical effect, in particular vibration or radiation, and / or flow of hot gas.
  • the prior cutting of the reservations 20 is carried out by mechanical precision means such as punching or the like.
  • Such means are less costly than laser means, but often they offer less precision: it is therefore a question of finding, depending on the type of object to be manufactured and in particular its dimensions, a judicious choice as to the means and times of cutting. reservations.
  • the placement in position of the insulation member 17 and its deformation aim to place it at least in part against a wafer 40, for example conductive, to be protected from the component 8. While it is noted in FIG. 5, 9 or 10, that the internal reservation 20 delimits the external contour of the masking pad 37 which forms part of the member 17. This patch 37 masks a central part, between the studs 12, of the active face 14 of the component 8.
  • the method of the invention is carried out on an equipment or machine 33.
  • This equipment 33 is supplied with the coil 29 comprising the members 17 to be cut, a coil 34 of film supports 2 and a coil 35 of components electronic 8 in film.
  • Step 30 places with precision, for each device 1 to be manufactured, opposite a member 17, a support 2 and a component 8 in film.
  • guides are mounted on the equipment 33. When changing the type of connection, component 8, connection or support 2, these guides are simply adjusted or changed, which improves the modularity of the processes. .
  • Step 31 the deformation step is carried out by joint rolling of the films coming from the reels 29, 34 and 35. Step 31 leads to the result shown in FIG. 4.
  • the treatment step is carried out with a heating tool 36 (FIG. 4), integrated into the equipment 33.
  • a heating tool 36 FIG. 4
  • devices 1 to be cut are obtained.
  • This cutting is carried out here simultaneously, and with the same tool as a cookie cutter or laser beam, to detach according to the shape of the dashes of FIG. 6, the support 2 and the film 18 from the member 17.
  • 39 is symbolized a component of the equipment 33 reserved for the production with prior cutting of the member 17. It operates beforehand the cutting steps of the organ production process 17.
  • connection methods incorporating members 17 and manufacturing devices 1 and objects 16 take place here continuously, online and at a high rate, for example of the order of 4000 / hour or more.
  • the members 17 are brought into physical contact with the circuits 8, against its parts to be isolated.
  • Step 32 locally treats the member 17 and the support 2 so that the adhesive, electrically conductive or electrically insulating properties mentioned are activated.
  • the result is that shown in FIG. 8 or 10, where the regions 22 are connected to the elements 3 at the bottom of the well 6.
  • step 31 allows the bonding of the carrier face 21 of the film 18 and the receiving side 7 of the support 2, as shown in Figure 4 or 5. This bonding is extended over the entire periphery of the component 8, wells 6 and connections, so that they are enclosed between the film 18, the support 2 and the elements 3 which close the wells 6 on the interfacing side 10.
  • the invention manages in practice to achieve a high rate of connection, and more generally of manufacture. It is carried out online and continuously and the connection is made to equipment 33 integrated into the manufacturing and inserting.
  • the film 18 is made of activatable synthetic, its adhesive properties are used, in embodiments, to ensure the insertion of the device 1 or of the module in a card body for example.
  • the mentioned problems of precision, insulation, reliability and assembly are solved.
  • connection according to the invention offers, due to the fineness of the laminated and treated stack of films 18, cord 19 and pads 20, a device 1 of significantly less bulk compared to that of known connections.
  • the component is a chip and the input / output interface comprises means of communication of the device with the outside.
  • the input / output interface comprises at least one electronic element or component such as: an energy source (battery), a sensor (biometric, sound, solar, etc.), a control such as button or keyboard, a sound or visual device (screen, indicator, microphone, speaker, etc.).
  • the electronic component is connected to the interface element by one or more contact pads, possibly via a boss called “bump" in the case of a chip.

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Abstract

Les connexions d'un dispositif (1) électronique comprennent au moins un élément d'interface (3) et au moins un composant électronique (8), avec au moins un plot de contact et une face arrière fixée sur le support.On découpe des réservations (20), avant d'avoir placé en position l'organe d'isolation (17) et/ou suite au placement de cet organe (17) ; on place en position l'organe d'isolation (17), découpé ou non, avec le passage (20) d'accès intérieur au droit du plot de contact et le passage d'accès extérieur au droit de l'élément d'interface (3) avec une face supérieure (43) à niveau de la face active (14) ; on déforme l'organe (17); on traite l'organe d'isolation (17) de sorte que ses propriétés d'adhésion soient activées ; et on imprime le cordon de conduction (19) ô travers les réservations, pour qu'il s'écoule jusqu'à être raccordé à l'élément (3).

Description

CONNEXION PAR ISOLANT DECOUPE ET CORDON IMPRIME EN PLAN
L'invention concerne la réalisation de connexions électriques, dans le cadre de la fabrication d'un dispositif électronique.
D'une manière générale, l'invention s'applique donc à la fabrication de divers dispositifs électroniques. Mais pour plus de simplicité, elle est décrite dans son application aux dispositifs électroniques destinés à des objets portables intelligents. Ces objets sont des cartes à puces, des étiquettes électroniques ou analogues.
Dans cette application, les connexions sont étendues entre et relient électriquement au moins un composant électronique tel que puce, à au moins une interface dite d'entrées / sorties.
L'interface d'entrées / sorties comporte au moins un élément tel que plage de contact, antenne et/ou piste de liaison (raccordée électriquement à de telles plage de contact et/ou antenne). Dans des applications, l'interface comporte au moins : une source d'énergie (pile), un capteur (bio métrique, sonore, etc.), une commande telle que bouton ou clavier, un dispositif sonore ou visuel (écran, voyant, microphone, haut parleur, etc). Le composant électronique est raccordé à l'élément d'interface par un ou plusieurs plots de contact, éventuellement via un bossage appelé λX bump " dans le cas d'une puce. Tandis que le composant électronique tel qu'une puce, possède une face arrière par laquelle il est reporté et fixé sur un support. Le composant possède également une face active pourvue de plots de connexion. Les faces active et arrière sont séparées par une tranche, et opposées en élévation de part et d'autre de ce composant. De fait, seuls les montages de type "die attach" sont impliqués ici. A l'exclusion des montages de composant avec la face active fixée au support, appelés "flip chip" dans le cas des puces.
En général, la connexion entre plot de contact et l'interface s'effectue par :
- micro câblage ou soudage d'un organe filaire ("wire bonding"), ou - dépôt d'un matériau électriquement conducteur.
La connexion filaire à l'avantage d'être courante et au point, pour divers types de circuits. Mais l'organe filaire souvent en métal rare tel qu'or et de dimensions minuscules, rend cette technique coûteuse et délicate. L'équipement de haute précision et séquentiel nécessaire, ralentit les cadences de fabrication.
En outre, un enrobage ("potting") recouvre ensuite le circuit et ses connexions pour les protéger. Ceci augmente encore les coûts, ajoute une étape en ralentissant la fabrication. L'enrobage accroît également l'épaisseur du dispositif électronique obtenu, parfois de façon indésirable. Alors, une étape supplémentaire d'usinage ou " grinding" de l'enrobage est à prévoir.
Pour sa part, la connexion par dépôt d'un matériau électriquement conducteur et de plus en plus souvent adhésif (comme par exemple dans le document FR-A-2761498), pallie nombre des inconvénients évoqués.
Mais pour son industrialisation, elle mérite parfois d'être perfectionnée. Ainsi, il est souhaitable de se passer de l'étape propre d'isolation des flancs de la puce. En général, le dispositif ainsi fabriqué nécessite un adhésif dédié pour son assemblage sur un corps de l'objet, tel qu'un corps de carte à puce. Il faut alors prévoir à cette fin des étapes propres de fabrication.
De plus, il est difficile en pratique d'obtenir une modularité satisfaisante des connexions. En fait, il est actuellement ardu de fabriquer successivement avec un même équipement, des dispositifs électroniques avec des circuits et/ou interfaces variés. Sans pour autant impliquer des modifications fastidieuses ces équipements.
Quant à l'impression de ces cordons par sérigraphie ou analogues, elle n'est possible que si les plots et interfaces à connecter sont sensiblement disposés dans le même plan. Une grande précision de positionnement du motif de sérigraphie est aussi nécessaire pour que la connexion soit fiable, c'est-à-dire sans risque de faux ou de perte de contact. Par ailleurs, les connexions envisagées par dépôt d'un organe de connexion tel qu'un film synthétique, revêtu du matériau électriquement conducteur et adhésif, posent des problèmes de mise en concordance, bien qu'elles présentent un intérêt certain. Il convient en effet d'obtenir un positionnement précis de l'organe de connexion, pour placer en regard les régions de raccord du cordon de matériau conducteur et les plots de la puce et/ou éléments d'interface. Cette concordance conditionne la fiabilité de la connexion, à l'instar de celle du motif de sérigraphie.
En outre, il est souhaitable d'une part de limiter le nombre d'opérations telles que les rembobinage ou traitement (en anglais « curing ») par exemple de polymérisation qui est impérative pour un matériau à propriétés activables comme un thermoplastique. D'autre part, on désire autant que faire se peut, réduire les coûts en matière : lorsqu'elle est employée dans un dispositif en choisissant un matériau moins cher et/ou en quantité moins importante, soit lorsqu'elle est rejetée sous forme de déchets.
Citons d'autres documents.
Le document DE-A-9109295 décrit une couche d'isolation sur un substrat, des puces à l'exception de leurs plots et sur leurs tranches. La couche est produite par centrifugation ou feuille rapportée. Des connexions avec un raccordement sont produites par électro-projection, structure fine solide ou sérigraphie.
Le document EP-A-0094716 décrit une cavité dans un corps de carte, où une puce est montée face active vers le fonds, donc en flip chip. Des perforations sont prévues dans le fonds de la cavité, en regard des plots de puce. Des contacts ohmiques formant bornier et leur connexion aux plots est conjointement produite à l'aide d'une pâte par sérigraphie, sur le côté arrière du corps de carte et dans les perforations.
Le document FR-A-2748335 décrit des fenêtres dans un film mince de l'ordre de 1 μm, et un motif conducteur par dépôt d'un liquide qui se répand en épousant le profil du motif conducteur désiré. Le document DE-A-19539181 décrit une puce montée sur une metallisation (bornier) recouverte d'isolant qui forme une cavité. La puce est placée dans la cavité de l'isolant, face arrière sur la metallisation. Des puits dans l'isolant au droit de plages de contact sont remplis puis connectés par sérigraphie. Le document WO-A-9642109 décrit une puce sur la face active de laquelle est posée une couche isolante pour implanter la puce dans un corps de carte.
Le document DE-A-19600388 décrit une puce dans une cavité de corps de carte avec des plots libres et une couche protectrice sur la face active, et le corps de puce. Le document EP-A-0627707 décrit une puce dans une cavité, et une couche appliquée sur la face active qui ne recouvre pas les tranches de la puce. Un ruban adhésif recouvre la couche et le corps, et une encre conductrice est formée par sérigraphie pour former des contacts.
Le but de l'invention est de perfectionner la connexion par dépôt d'un matériau adhésif.
Et de permette en pratique d'atteindre une cadence élevée de connexion, et plus généralement de fabrication. Dans l'idéal, la connexion devrait être effectuée en ligne et en continu dans le cadre d'un procédé de fabrication de dispositif électronique, et sur un équipement intégré à ce procédé. Tout en résolvant les problèmes évoqués de précision, d'isolation, de fiabilité et d'assemblage. Tandis que la connexion selon l'invention doit présenter un encombrement significativement moindre que celui des connexions traditionnelles : ceci afin de réduire la hauteur des dispositifs électroniques la comportant.
Notons ici que par la suite, le terme « conducteur » se rapporte à une propriété de conduction électrique, et non de conduction thermique.
A cet effet, les objets de l'invention sont définis par les revendications.
L'invention est maintenant décrite en référence à des exemples de mise en œuvre non limitatifs et illustrés par les dessins annexés. Dans ces dessins la figure 1 représente de manière schématique en section transversale d'élévation un dispositif électronique avant connexion, et pourvu de bossages saillants.
La figure 2 représente de manière schématique en section transversale, une variante pourvue de plages de contact, du dispositif de la figure 1.
La figure 3 montre en section transversale schématique une réalisation d'organe d'isolation électrique selon l'invention, dans lequel sont découpées des réservations.
La figure 4 représente en section transversale schématique un module avec un dispositif électronique selon la figure 1, sur lequel a été appliqué et déformé un organe d'isolation permettant un rattrapage de hauteur selon la figure
3, mais avant achèvement de sa connexion, cet organe étant pourvu d'une réservation centrale.
La figure 5 représente, avant achèvement de sa connexion, en section schématique un dispositif électronique selon la figure 2, à composant électronique collé avec recouvrement de tranche par l'adhésif isolant, un organe d'isolation selon la figure 3 ayant été appliqué et déformé sur ce circuit, en permettant un rattrapage de hauteur tandis qu'une pastille de masquage est contre la face active du circuit. La figure 6 est une vue schématique partielle, en plan et de dessus d'une configuration en motif rayonnant de dépôts de matière sur un film déformable formant l'organe d'isolation selon l'invention.
La figure 7 représente schématiquement une machine pour la mise en œuvre de l'invention. La figure 8 représente en section schématique et après connexion, un dispositif électronique selon la figure 4.
La figure 9 représente en section schématique et après connexion, un dispositif électronique à piste de liaison selon la figure 5. Et la figure 10 représente en section schématique partielle et après connexion, un dispositif électronique selon un autre mode de réalisation.
Décrivons pour commencer, la structure d'un dispositif électronique 1 tel que celui de la figure 5. Ce dispositif 1 comprend un support 2 pourvu d'au moins un élément d'interface d'entrées / sorties 3. Quand le dispositif 1 communique par contact, comme dans le cas d'une carte à puce usuelle, des éléments 3 sont des plages de contact 4, comme sur les figures 1 à 5. Sur les figures 2 et 8, les éléments 3 sont raccordées à des pistes de liaison 5. Quand il s'agit d'un dispositif électronique 1 communiquant sans contact, le ou les éléments 3 sont des antennes. Et dans les dispositifs 1 hybrides ou " combi ", sont prévus à la fois des plages 4 et des antennes.
L'interface offre dans des réalisations évoquées plus loin, d'autres fonctions que la communication, telles que commande, alimentation en énergie (pile ou capteur solaire par exemple), captage (biométrie, etc) par exemple. En se reportant à la figure 1 notamment, on voit que le support 2 comporte des puits 6. Ils (6) relient chacun un côté de réception 7 du support 2 où est fixé un composant électronique ou composant électronique 8 par une face arrière 9, à un côté d'interfaçage 10. Le côté 10 du support 2 est opposé au côté de réception 7. Notons ici que le support 2 comporte aussi un matériau formant base 11, à travers lequel les puits 6 sont formés de façon à déboucher sur les côtés 7 et 10. Souvent, la base 11 est un tronçon de film synthétique.
Rappelons aussi que le composant électronique 8 par exemple une puce, possède une face arrière par laquelle il est reporté et fixé sur un support 2. Le composant 8 possède également une face active pourvue de plots de connexion.
Les faces active et arrière sont séparées par une tranche, et opposées en élévation de part et d'autre de ce composant 8. De fait, seuls les montages de type "die attach" sont impliqués ici. A l'exclusion des montages de composant 8 avec la face active fixée au support 2, appelés "flip chip" dans le cas des puces.
C'est sur le côté d'interfaçage 10 que sont agencés les plages 4, qui sont étendues au droit de l'ouverture des puits 6. Sur le support 2, les plages 4 sont ici imprimées sur un côté d'interfaçage 10.
Les pistes 5 des figures 2, 5 et 9 sont disposées dans les puits 6, avec d'une part un contact avec une plage 4 respective. D'autre part, chaque piste 5 est étendue en saillie du côté 7. Elles (5) assurent ainsi notamment un rapprochement de l'emplacement de contact électrique des éléments 3 avec des plots de contact 12 du composant électronique 8. On remarque d'ores et déjà que cet emplacement est sensiblement à niveau avec la face arrière 9 du composant électronique, sur la figure 2 ou 5.
Sur les figures 1 à 5 et 8 à 10, le composant 8 est fixé sur le support 2 par un apport adhésif 13 isolant, qui relie le côté de réception 7 et la face 9. Sur les figures 1, 2, 4 et 8 cet apport 13 est un film adhésif, activable ou permanent. Sur les figures 5, 9 et 10, cet apport 13 est un dépôt de matière adhésive, visqueuse et isolante. Notons que sur ces figures 5, 9 et 10, l'apport 13 remonte sur des tranches ou flancs du circuit en les protégeant et isolant d'un point de vue électrique. Cette protection et isolation est donc obtenue avec le collage, sans opération dédiée. Elle couvre au moins une partie, voire la totalité du flanc à protéger.
En outre le composant 8 possède, sur une face active 14, les plots de contact 12 évoqués, visibles sur les figures 1, 2 et 10 seulement, pour la lisibilité des dessins. Sur ces plots 12, sont disposés ici des bossages saillants 15 dits " bumps".
Un objet portable intelligent 16 tel que carte à puce, étiquette électronique ou analogues, est illustré schématiquement sur la figure 7. Il (16) comporte un ou plusieurs dispositifs électroniques 1 tels que définis précédemment. Selon l'invention, le dispositif 1, l'objet 16 et leurs constituants, sont fabriqués comme exposé plus loin.
Préalablement, référons nous à la figure 3 pour décrire la structure d'un organe d'isolation 17. Il (17) est destiné à protéger physiquement et isoler électriquement -dans le cadre de la fabrication du dispositif, 1- une ou plusieurs parties du composant électronique 8.
Dans la réalisation de la figure 3, l'organe 17 comporte notamment un film déformable 18 ainsi qu'électriquement isolant. Ce film 18 est en matière synthétique. Pour assurer le passage de cordons de conduction 19, des réservations interne et externes 20 traversent le film 18 de l'organe 17, depuis une face dite porteuse 21 jusqu'à une face opposée.
Sur les figures 4 et 8, la réservation interne 20 est centrale, au sens ou elle est dépourvue de pastille de masquage 37 comme dans les réalisations des autres figures. Cette réservation centrale 20, s'applique notamment aux composants électroniques 8 dépourvus de plots de contact destinés aux tests ou encore dont de tels plots sont isolés par une protection telle que passivation. Mais d'autres applications de cette réservation sont possible, comme dans le cas de certains dispositifs 1 à bas coût. La face porteuse 21 est apte à présenter des propriétés adhésives. Dans un dispositif 1, cette face 21 est en regard de la face active 14 du composant 8.
Dans une réalisation non représentée, ce film 18 aussi en matière synthétique est pourvu sur sa face porteuse 21, d'une couche adhésive en permanence. Cette couche est initialement recouverte d'un opercule de protection, ce qui permet notamment de faciliter sa manipulation ou traitement. Selon cette même réalisation, l'organe de connexion 17 est dit souple. C'est à dire qu'il est apte à naturellement épouser sensiblement le profil du support 2 et du composant 8 sur lequel elle est posée. Cette déformation par souplesse notamment sous l'effet de la gravité, est obtenue sans opération dédiée d'activation de propriétés de déformation de la matière.
Sur les figures 3, 6 et 7, le film 18 est en matériau à propriétés d'adhésion activables par exemple thermoplastique. Ici, l'adhésion est obtenue par apport thermique, rayonnement ou analogues. Il en va de même des propriétés de déformation, qui nécessitent ici une opération dédiée d'activation de propriétés de déformation de la matière.
La face porteuse 21 est en partie recouverte par les cordons de conduction 19. Ces cordons 19 sont soit conducteurs à proprement parler. Ou ils (19) sont chargés de particules conductrices. Soit ils comportent un matériau apte à posséder une conduction électrique suivant une direction donnée (ici perpendiculaire à la face 21). L'objectif est de connecter par des régions de raccord 22 respectives des plots 12 (ici via les bossages 15) et l'élément d'interface correspondant 3. D'autre part, chaque cordon 19 présente des propriétés adhésives, à proprement parler ou par activation.
Il ressort des figures 5 et 6 que, les cordons 19 et l'organe 17 présentent des dimensions et formes qui définissent :
- D'une part les régions 22 de raccord en saillie vers l'intérieur et l'extérieur du dispositif.
- D'autre part l'organe 17 présente des dimensions et formes qui définissent des zones d'interposition 23 entre cet organe 17 et le composant 8, et respectivement sur les cordons 19 des régions 28 sur le cordon 19 qu'il convient d'isoler du composant 8. Les zones 23 sont recouvertes localement par les cordons 19, et permettent lors de la connexion et après, d'isoler les régions 28 de ces cordons 19 vis-à-vis du composant 8, contre lequel elles seront alors placées. Tout en autorisant cette connexion par le truchement des régions 22. Les régions 28 sont donc des régions à isoler du cordon 19.
Sur la figure 6, le film 18 comporte cinq cordons de conduction 19. Une réservation interne 20 unique de forme sensiblement polygonale, est ici sensiblement carrée. Tandis que cinq réservations externes 20 entourent à distance la réservation interne, et présentent chacune une forme sensiblement circulaire. L'organe 17 possède autant (donc 5) de réservations externes 20 que de zones d'interposition 23 et de cordons 19.
Ici, les cordons 19 et les cinq réservations externes 20 sont disposés selon un motif rayonnant, en étoile par rapport à une direction 24 longitudinale et une direction 25 transversale. Comme exposé plus loin, ce motif est destiné à permettre la connexion sensiblement simultanée, de plusieurs couples de plots 12 et éléments d'interface 3 d'un même dispositif électronique 1 de destination.
Selon une réalisation non représentée, les motifs de cordons 19 et réservations externes 20 respectives, sont disposés sur le film 18, deux par deux transversalement. Longitudinalement, le film 18 possède plusieurs centaines de ces couples de motifs formés par des cordons 19 et réservations 20.
Souvent, la direction longitudinale 24 est aussi une direction d'enroulement sur bobine d'organes 17 à découper. De la sorte, au dé bobinage des centaines de motifs sont présentés deux à deux l'un après l'autre.
En fait ces organes de connexion 17 sont découpés ultérieurement suivant une forme telle que polygonale ou circulaire, selon les tirets référencés en 17 sur la figure 6. C'est donc le film 18 qui définit une couche commune à l'ensemble des organes 17, qui est à proprement parler apte à être enroulé sur une bobine. Sur la figure 6, ce film 18 possède de part et d'autre d'un axe médian longitudinal parallèle à la direction 24, des logements 26 de déplacement. Ils (26) sont agencés à travers le film 18, à intervalles réguliers suivant cette direction 24. Les logements 26 coopèrent avec des picots de bobines pour assurer le déroulement du film 18, avec une précision de position élevée. Il est précisé que la face porteuse 21 en particulier et/ou le film 18 de l'organe de connexion 17 est au moins en partie électriquement isolant en lui-même. Par exemple il comporte un polymère ou matériau synthétique non conducteur. Reportons nous maintenant à la figure 10, et décrivons la. Dans cette réalisation, une puce fine 8, est collé (selon la technique appelée « die attach »), par sa face arrière 14 qui est ainsi isolée. Cette puce 8 est directement fixée sur une couche inférieure définissant l'interface 41. Cette couche 41 est ici en matière conductrice telle qu'un métal rare. Elle (41) est apte à définir localement au moins un élément d'interface (3) tel que bornier ou antenne. Dans cette réalisation, la couche inférieure 41, est obtenue à partir d'un film découpé de métal tel que cuivre, métallisé avec un métal rare tel qu'or.
Par ailleurs, un film intercalaire isolant 42 qui présente de bonnes propriétés mécaniques et thermiques. Il (42) comporte une matière synthétique typiquement diélectrique. En pratique un tel film 42 est de faible coût, du fait des fonctions qu'il est appelé à exercer.
En fait, la dimension en élévation (ou épaisseur) et dite de rattrapage de hauteur de ce film 42, est choisie pour qu'une fois ce film intercalaire 42 fixé sur la couche inférieure 41 d'interface, une face dite supérieure 43 du film intercalaire isolant est sensiblement à niveau de la face active 14 du composant électronique
8.
En effet, la dimension en élévation (ou épaisseur) du film intercalaire 42 est sensiblement égale et en regard de la dimension en élévation (ou épaisseur) de la tranche ou flanc 40 du composant électronique 8. Remarquons qu'ici la dimension en élévation (ou épaisseur) de l'organe isolant 17, qui est proportionnellement plus fine que les dimensions d'élévation du film intercalaire 42 ou de la tranche 40 : c'est une manière d'économiser la matière proportionnellement plus coûteuse de cet organe 17, tout en obtenant la mise à niveau voulue. Ici, l'organe d'isolation 17 est alors collé sous l'effet des propriétés activées d'adhésion de sa face porteuse 21, sur la face supérieure 43 du film 42.
Ces définitions de structures étant faites, le procédé de connexion à l'aide de l'organe 17 -et plus largement de fabrication d'un dispositif 1- peuvent être exposés maintenant. Ils sont de manière générale effectués suivant un sens de déroulement illustré en 27 sur la figure 7.
Ce procédé de connexion est destiné à raccorder électriquement les plots de contact 12 du composant électronique 8, chacun avec l'élément d'interface 3 correspondant. D'une manière générale, e procédé de connexion comporte les étapes prévoyant de :
- déterminer l'emplacement d'au moins deux réservations 20 correspondant d'une part au plot de contact 12 et d'autre part à l'élément d'interface 3 à raccorder, dans au moins un organe d'isolation 17 comportant un film déformable 18 ; au moins une face porteuse 21 destinée à venir en regard du composant électronique 8 étant apte à présenter des propriétés adhésives ainsi que d'isolation électrique ;
- découper ces réservations, par exemple sur un constituant 39 avant d'avoir placé en position l'organe d'isolation 17 et/ou suite au placement de cet organe 17 ; une réservation 20 formant un passage d'accès interne au plot 12, tandis que l'autre (20) forme un passage d'accès externe à l'élément d'interface 3, à travers l'organe d'isolation 17 ;
- placer en 30 dans sa position, l'organe d'isolation 17, découpé ou non, avec le passage 20 d'accès intérieur au droit du plot de contact 12 et le passage d'accès extérieur 20 au droit de l'élément 3 correspondant ; une face supérieure 44 de cet organe 17 étant alors sensiblement à niveau avec une face active 14 du composant 8; - déformer en 31 l'organe d'isolation 17 contre au moins une partie (face 14, flanc 40 notamment) à isoler du composant 8, avec chaque emplacement et/ou réservation formant passage 20 respectivement au droit du plot 12 et/ou de l'élément 3 correspondant ; - traiter en 31 également, l'organe 17 de sorte que ses propriétés d'adhésion soient activées et qu'il protège en partie le composant électronique 8 ; et imprimer au moins un cordon de conduction 19 entre le plot 12 et l'élément 3 à travers les réservations 20, en recouvrant en partie (zone 23 notamment) l'organe 17.
Du fait du rattrapage de niveau réalisé par (ou en combinaison entre) :
- les pistes épaisses 5 et/ou
- l'organe 17 et/ou
- le film intercalaire 42 ; l'impression est opérée ici par exemple par apport en offset , sérigraphie ou analogues. En effet, quand il existe une trop importante différence de niveau d'élévation entre les régions 22, il est préféré actuellement de réaliser les cordons 19 par distribution telle que « dispense ». Or, une telle distribution est séquentielle au sens où elle doit parcourir les trajets entre les régions 22, ce qui rallonge les temps de connexion et implique un équipement de précision, donc coûteux.
Ainsi imprimé, le matériau du cordon 19 est apte à présenter des propriétés de conduction électrique naturellement, et étant de faible viscosité, il s'écoule naturellement à l'impression, à l'intérieur du puits 6, vers l'élément 3 jusqu'à être raccordé à ce dernier. Suivant une première réalisation, décrite en référence aux figures 1, 4 et 8 en particulier, la connexion comporte notamment les étapes prévoyant de :
- dérouler le film 18 depuis une bobine 29 ; - découper préalablement, les réservations 20 avant d'avoir placé en position l'organe d'isolation 17 de sorte que pour chaque cordon 19, une réservation 20 forme un passage d'accès interne au plot 12, tandis que l'autre forme un passage 20 d'accès externe à l'élément d'interface 3, à travers l'organe 17 ; en 30, placer en position l'organe d'isolation 17 préalablement découpé ;
- en 30, placer en position l'organe 17 par rapport aux circuits 8, support 2 et éléments 3 ;
- en 31, le (17) déformer contre au moins une partie à isoler du composant 8, avec chaque réservation formant passage 20 respectivement au droit du plot 12 et de l'élément 3 d'interface correspondant ; et traiter l'organe 17 de sorte que ses propriétés d'adhésion soient activées et qu'il protège en partie le composant 8 ; et
- en 32, imprimer les cordons 19 à travers les réservations 20, depuis le plot 12 et jusqu'à l'élément 3, par exemple sérigraphie ou apport en offset. Selon cette réalisation, l'étape de découpe est effectuée avant l'étape de placement 30 et de déformation 31. Les réservations 20 formant passages sont découpées sensiblement comme illustré sur la figure 3, après une étape de dépôt d'un bossage 15 saillant ou « bump » sur les plots 12.
Toutefois, sur la figure 8, la pastille 37 est enlevée de l'organe 17 lors de l'étape de découpe, de sorte que la face 14 est couverte par les bossages 15, les régions internes 22 des cordons 19 et l'arête interne 45 de la réservation centrale 20, En effet, lors du laminage, cette arête flue en général vers l'intérieur de la face 14, en la recouvrant légèrement. Notons qu'ici, il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de laminage sans contrainte physique, puisque le composant 8 n'est pas ou peu recouvert par l'organe 17 à laminer.
Notons que dans certains cas ; le laminage de l'organe 17 peut en réduire l'épaisseur en élévation. Il convient alors de limiter les contraintes appliquées sur le composant 8 pour obtenir cette réduction : mais il est possible que l'épaisseur en élévation de l'organe 17 soit inférieure au droit de la face 14, c'est-à-dire sur la pastille 37, qu'alentours. L'objectif étant, autant que faire se peut, d'obtenir sensiblement une hauteur la plus limitée que possible à surmonter par les cordons 19, pour faciliter leur écoulement suite à l'impression 32.
Dans une variante, seules les réservations internes 20 sont préalablement découpées car elles nécessitent la plus grande précision. Et que le placement 30 de même que la déformation 31 sont facilitées par la visibilité offerte par l'ouverture de l'organe 17. Ainsi, la visée des plots 12 ou bossages 15 est directe, à travers cet organe 17. En outre, les bossages 15 sont usuellement réalisés en amont, de sorte que déplacer vers l'aval du procédé leur dépôt implique donc des modifications parfois inacceptables de l'équipement 33 de connexion ou fabrication.
Pour leur part, les réservations 20 formant passage externe peuvent être plus étendues en aire et nécessiter une précision moindre. Il n'y a que peu de risques d'altération des puits 6 ou de pistes 5. Il n'est donc pas handicapant de les découper après l'étape 31 de déformation de l'organe 17.
Décrivons maintenant une seconde réalisation de la connexion, en référence aux figures 2, 5 et 9 en particulier, qui comporte notamment les étapes prévoyant de :
- déterminer par exemple par programmation de l'équipement 33, l'emplacement des réservations 20 correspondant d'une part au plot 12 et d'autre part aux éléments d'interface 3 à raccorder, dans des organes d'isolation 17 d'un film déformable 18 ;
- découper les réservations interne 20 seulement, pour le passage des bossages 15, sans découper les réservations externes 20 prévues pour le passage des régions 22 vers les pistes 5 ; -
- placer en 30, dans sa position l'organe 17, partiellement découpé, avec les réservations 20 au droit des plots de contact 12 et les emplacements des réservations externes au droit du sommet des pistes 5 raccordées aux éléments 3 ;
- déformer en 31 l'organe d'isolation 17 contre le composant 8 ; - traiter aussi en 31, l'organe 17 de sorte que ses propriétés d'adhésion soient activées et qu'il protège le composant 8 ; puis seulement
- découper les réservations externes 20, pour former les passages d'accès des régions 22 externes des cordons 19 vers les pistes 5 respectives à travers l'organe 17; et
- imprimer en 32 ces cordons 19.
Selon cette réalisation, les plots de contact 12 sont pourvus des bossages 15, préalablement aux étapes de découpe, de placement, de déformation et de traitement, c'est-à-dire préalablement à l'étape 32 d'impression. Ces bossages 15 sont réalisés ici par micro soudure avec placement et fonte d'un apport de matière électriquement conductrice telle que métal. Dans le cas où les réservations externes ne sont pas découpées préalablement, ce n'est qu'après cette découpe que les bossages 15 sont déposés, le cas échéant.
Maintenant décrivons une troisième réalisation de la connexion, en référence à la figure 10 en particulier.
Dans cette réalisation, une étape de dépôt de bossages 15 est opérée avant l'étape de placement et éventuellement de découpe de l'organe isolant 17.
Ensuite, cette troisième réalisation comporte, à l'instar de la seconde, notamment les étapes prévoyant de : - déterminer par exemple par programmation de l'équipement 33, l'emplacement des réservations 20 ; découper ces réservations 20 ;
- placer en 30, dans sa position l'organe 17 découpé, avec les réservations 20 au droit des plots de contact 12 et des l'éléments d'interfaces 3 correspondants ; - déformer en 31 l'organe d'isolation 17 contre le composant électronique
8, et en partie sur les pistes 5 ;
- traiter aussi en 31, l'organe 17; puis - imprimer en 32, les cordons 19 à travers les réservations 20, par exemple par offset ou sérigraphie, puisque ici les pistes 5 permettent de placer sensiblement sur le même plan d'élévation perpendiculairement aux directions 24 et 25, que la face active 14 au sommet du composant 8 . Notons qu'une réalisation similaire de par la structure du dispositif 1 obtenu, prévoit que les découpes sont effectuées au moins en partie après la déformation, et le cas échéant le dépôt des bossages 15. Alors, un organe 17 issu d'un film 19 transparent ou translucide, est parfois prévu pour faciliter la visée des plots 12 et éléments 3. La réalisation de la figure 10, par réduction de la distance en élévation entre la face 14 et les éléments 3, permet à la matière de conduction des cordons 19 de f luer ou couler vers la face 14 et dans les réservations externes 20.
Lorsque l'étape de découpe est effectuée après l'étape de placement et de déformation, elle est souvent opérée par attaque de l'organe d'isolation avec un faisceau laser. Il est ainsi aisé de contrôler avec précision la profondeur de découpe, pour qu'elle attaque l'organe 17 sans atteindre le composant 8, lorsque cette découpe est effectuée après déformation et traitement.
D'autres découpes, par exemple physico-chimique ou analogues, sont employées dans des alternatives. Notons que les propriétés d'assouplissement et éventuellement d'adhésion de l'organe d'isolation 17 sont ici activées préalablement à l'étape de déformation. Dans ces réalisations, les étapes de placement, déformation et traitement sont effectuées par laminage. Par contre, la déformation de l'organe 17 est effectuée dans une alternative par projection de flux d'apport thermique tel qu'air chaud, localement à l'emplacement du composant électronique 8, pour éviter de lui faire subir des contraintes physiques inutiles.
Tandis qu'elle est effectuée par laminage avec contact et sollicitation physique autour de ce composant électronique 8. Selon les réalisations évoquées, les étapes de détermination d'emplacement, découpe, placement, traitement et impression sont effectuées sous le contrôle et/ou la commande d'un système 38 de positionnement et visualisation assisté par ordinateur (VAO). Dans une réalisation, l'organe 17 est imperméable à certains rayonnements de ce système 38 : typiquement l'organe est transparent ou translucide. Ceci permet une bonne visée des emplacements et plots 12 ou éléments 3, par ce système 38.
Dans les réalisations les procédés de connexion et fabrication sont effectués à grande cadence, en ligne et en continu.
Selon les réalisations exposées, on confère ses propriétés adhésives à l'organe 17 sous l'effet d'un traitement d'apport de température, tandis que cet organe 17 comporte ou est constitué par exemple un matériau synthétique tel que thermoplastique dit « hot melt ». Quant au matériau du cordon 19 apte à présenter des propriétés conductrices, il comporte au moins un métal, polymère conducteur et/ou matériau à propriétés d'adhésion, dans lequel sont noyées des particules conductrices. L'Organe d'isolation 17 acquiert au moins en partie ses propriétés adhésives sous l'effet d'un traitement d'apport de température. Par exemple cet apport est obtenu par effet physique, notamment vibratoire ou de rayonnement, et/ou flux de gaz chaud.
Dans une réalisation similaire à celle de la figure 3, la découpe préalable des réservations 20 est effectuée par des moyens mécaniques de précision tels que poinçonnage ou analogues. De tels moyens sont moins coûteux que des moyens à laser, mais souvent ils offrent une précision moindre : il s'agit donc de trouver selon le type d'objet à fabriquer est notamment ses dimensions, un choix judicieux quant aux moyens et instants de découpage des réservations.
Remarquons que dans tous les cas exposés, le placement en position de l'organe d'isolation 17 et sa déformation, visent à le placer au moins en partie contre une tranche 40, par exemple conductrice, à protéger du composant 8. Tandis qu'on remarque sur la figure 5, 9 ou 10, que la réservation interne 20 délimite le contour extérieur de la pastille 37 de masquage qui fait partie de l'organe 17. Cette pastille 37 masque une partie centrale, entre les plots 12, de la face active 14 du composant 8.
Situons maintenant la production de l'organe 17 dans un procédé de fabrication de dispositif électronique 1, ici celui de la fabrication de l'objet portable intelligent 16 de la figure 7. En effet, ce procédé de fabrication intègre l'organe 17 et son le procédé de production déjà évoqués. II comporte suivant le sens général 27, les étapes dont le résultat ressort des figures 1 à 5 et 8 à 10.
Sur la figure 7, le procédé de l'invention est effectué sur un équipement ou machine 33. Cet équipement 33 est alimenté avec la bobine 29 comportant les organes 17 à découper, une bobine 34 de supports 2 en film et une bobine 35 de composants électroniques 8 en film.
L'étape 30 place avec précision, pour chaque dispositif 1 à fabriquer, en regard un organe 17, un support 2 et un composant 8 en film. A cette fin, des guides sont montés sur l'équipement 33. Lors d'un changement de type de connexion, de composant 8, de connexion ou de support 2, ces guides sont simplement réglés ou changés, ce qui améliore la modularité des procédés.
En 31, l'étape de déformation est opérée par laminage conjoint des film provenant des bobines 29, 34 et 35. L'étape 31 aboutit au résultat montré sur la figure 4.
En 32, l'étape de traitement est effectuée avec un outil chauffant 36 (figure 4), intégré à l'équipement 33. On obtient de la sorte des dispositifs 1 à découper. Ce découpage est ici réalisé simultanément, et avec le même outil tel qu'emporte pièce ou faisceau laser, pour détacher suivant la forme des tirets de la figure 6, le support 2 et le film 18 de l'organe 17. En 39 est symbolisé un constituant de l'équipement 33 réservé à la réalisation avec découpe préalable de l'organe 17 . Il opère préalablement les étapes de découpe du procédé de production des organes 17.
Ainsi, les procédés de connexion incorporant des organes 17 et de fabrication de dispositifs 1 et objets 16 se déroulent ici en continu, en ligne et à cadence élevée, par exemple de l'ordre de 4000/heure ou plus.
Il est possible dans ce cas de résumer ces procédés par les étapes successives :
- Détermination d'emplacements de découpe, et éventuellement découpe des réservations 20
- laminage conjoint des supports 2, circuits 8 et organes 17 si elle n'a pas totalement été effectuée préalablement, découpe des réservations 20
- séparation suivant la forme voulue des dispositifs 1 (tous les films étant découpés suivant la même forme telle que celle montrée en tirets sur la figure 6) - assemblage tel qu'encartage des dispositifs 1 sur des corps (parfois le support 2 fait office ou compose en partie ce corps) pour former les objets 16.
Lors de l'étape 31 de déformation les organes 17 sont mis en contact physique avec les circuits 8, contre ses parties à isoler.
L'étape 32 traite localement l'organe 17 et le support 2 de sorte que les propriétés adhésives, électriquement conductrices ou électriquement isolantes évoquées soient activées. Le résultat est celui montré par la figure 8 ou 10, où les régions 22 sont raccordées aux éléments 3 en fonds de puits 6.
Ainsi, les connexions sont scellées avec précision et de façon fiable. Tandis qu'est obtenu un dispositif 1 à découper, où le composant 8 et ses connexions sont protégées voire confinées dans un paquetage. En effet, le laminage de l'étape 31 permet le collage de la face porteuse 21 du film 18 et du côté de réception 7 du support 2, comme montré sur la figure 4 ou 5. Ce collage est étendu sur toute la périphérie du composant 8, des puits 6 et des connexions, de sorte qu'ils sont enfermés entre le film 18, le support 2 et les éléments 3 qui obturent les puits 6 sur le côté d'interfaçage 10.
Il ressort de ce qui précède que l'invention parvient en pratique à atteindre une cadence élevée de connexion, et plus généralement de fabrication. Elle est effectuée en ligne et en continu et la connexion est opérée sur un équipement 33 intégré à la fabrication et l'encartage. Lorsque le film 18 est en synthétique activable, ses propriétés adhésives sont utilisées, dans des réalisations, pour assurer l'encartage du dispositif 1 ou du module dans un corps de carte par exemple. Les problèmes évoqués de précision, d'isolation, de fiabilité et d'assemblage sont résolus.
Il en va de même du problème de mise en concordance de niveaux, et de réduction des coûts de matière employée et/ou rejetée.
Tandis que la connexion selon l'invention offre du fait de la finesse de l'empilement laminé et traité des film 18, cordon 19 et tampons 20 un dispositif 1 d'encombrement significativement moindre par rapport à celui des connexions connues.
Dans les applications illustrées, le composant est une puce et l'interface d'entrées / sorties comporte des moyens de communication du dispositif avec l'extérieur.
Dans des applications non représentées, l'interface d'entrées / sorties comporte au moins un élément ou un composant électronique tel que : une source d'énergie (pile), un capteur (bio métrique, sonore, solaire, etc.), une commande tells que bouton ou clavier, un dispositif sonore ou visuel (écran, voyant, microphone, haut parleur, etc). Le composant électronique est raccordé à l'élément d'interface par un ou plusieurs plots de contact, éventuellement via un bossage appelé " bump " dans le cas d'une puce.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de connexion électrique d'au moins un plot de contact (12) sur au moins un composant électronique (8) tel que puce, avec au moins un élément d'interface (3), lors de la fabrication d'un dispositif électronique (1) tel qu'un objet portable intelligent (16) ; Ce procédé comporte les étapes prévoyant de : déterminer à travers un organe d'isolation (17) l'emplacement d'au moins deux réservations (20) aptes à former des passages d'accès d'une part interne au plot (12) et d'autre part externe à l'élément (3) à raccorder, l'organe , (17) comportant un film déformable (18) ; au moins une face porteuse (21) destinée à venir en regard du composant (8) étant apte à présenter des propriétés adhésives ainsi que d'isolation électrique ; découper ces réservations (20), avant d'avoir placé en position l'organe (17) et / ou suite au placement de cet organe (17) ; reporter et fixer le composant (8) sur un support (2) par sa face arrière (9) ; placer (30) en position l'organe (17), découpé ou non, avec le passage (20) intérieur au droit du plot (12) et le passage extérieur au droit de l'élément (3) ; déformer (31) l'organe (17) contre au moins une partie (40) à isoler du composant (8), avec chaque emplacement et / ou réservation (20) respectivement au droit du plot (12) et/ou de l'élément (3) et avec une face supérieure (43) de cet organe (17) étant alors sensiblement à niveau avec une face active (14) sur composant (8) ; traiter (31) l'organe d'isolation (17) de sorte que ses propriétés d'adhésion soient activées et qu'il protège en partie le composant (8) ; et imprimer (32) au moins un cordon de conduction (19) reliant le plot (12) et l'élément (3) via les réservations (20), en recouvrant en partie l'organe (17) ; l'impression (32) étant opérée sensiblement en plan par apport en offset, sérigraphie ou analogues.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de découpe est au moins en partie effectuée avant l'étape de placement (30) et de déformation (31) ; par exemple la réservation (20) interne est découpée après une étape de dépôt d'un bossage (15) saillant ou « bump » sur le plot (12) du composant (8) et/ou la réservation (20) externe est découpée après l'étape de déformation (31) de l'organe d'isolation (17).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le plot de contact (12) du composant électronique est pourvu, suite à l'étape de découpe, placement (30), déformation (31) et/ou traitement, c'est-à-dire préalablement à l'étape d'impression (32), d'au moins un bossage (15) appelé "bump"; ce bossage étant réalisé par exemple par micro soudure avec placement et fonte d'un apport de matière électriquement conductrice telle que métal.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une étape de dépôt d'au moins une piste de liaison (5) sur l'élément d'interface (3) est effectuée avant l'étape de placement (30) et éventuellement de découpe de l'organe isolant (17) ; par exemple la piste (5) est déposée sensiblement après une étape de dépôt d'un bossage saillant (15) ou « bump » sur le plot (12) du composant électronique (8), et possède un sommet sensiblement à niveau entre des faces arrière (9) et active (14) du composant (8).
5. Procédé selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que l'étape de découpe est entièrement effectuée après l'étape de placement (30) et/ou de déformation (31); par exemple les réservations (20) formant passage interne et externe sont découpées par attaque de l'organe d'isolation (17) avec un faisceau laser, physico-chimique ou analogues.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape de déformation (31) est au moins en partie effectuée après l'étape de traitement ; par exemple des propriétés d'assouplissement et éventuellement d'adhésion de l'organe d'isolation sont activées préalablement à l'étape de déformation.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les étapes de placement (30), déformation et traitement (31) sont effectuées par laminage ; par exemple la déformation de l'organe d'isolation (17) est au moins effectuée par projection de flux d'apport thermique tel qu'air chaud, localement à l'emplacement du composant électronique (8), tandis qu'elle est effectuée par laminage avec contact et sollicitation physique autour de ce composant électronique (8).
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les étapes de détermination d'emplacement et/ou découpe et/ou placement (30) et/ou traitement (31) et/ou impression (32) sont effectuées sous le contrôle et/ou la commande d'un système de positionnement et visualisation (38) assisté par ordinateur (VAO).
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que plusieurs cordons de conduction (19) sont déposés selon un motif destiné à permettre la connexion sensiblement simultanée de plusieurs couples de plots de contact (12) et éléments d'interface (3) d'un même dispositif électronique (1) de destination ; le matériau du cordon (19) apte à présenter des propriétés de conduction électrique, étant de faible viscosité à l'impression afin de permettre son écoulement vers l'élément (3) jusqu'à être raccordé à ce dernier (3).
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que avant l'étape de découpe, éventuellement de placement (30) de l'organe d'isolation (17) et/ou après l'étape d'impression (32), une étape de dé bobinage respectivement de rembobinage de l'organe d'isolation (17) notamment.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'étape d'impression (32) du cordon de conduction (19) est effectuée par sérigraphie ; apport offset ou analogues, à grande cadence, en ligne et en continu après l'étape (31) de déformation ou traitement de l'organe d'isolation (17).
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la face porteuse (21) de l'organe d'isolation (17) apte à présenter des propriétés adhésives est au moins en partie recouverte de matière adhesive en permanence; cette matière adhesive en permanence étant par exemple initialement masquée par un opercule, ce dernier est retiré avant l'étape de placement (30) ou de déformation, notamment lors de l'étape de traitement (31).
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'on confère ses propriétés adhésives à la face (21) de l'organe d'isolation (17) sous l'effet d'un traitement d'apport de température, tandis que cet organe (17) comporte par exemple un matériau synthétique tel que thermoplastique dit « hot melt » ou analogues.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le matériau du cordon de conduction (19) apte à présenter des propriétés conductrices comporte au moins un métal, polymère conducteur et/ou matériau à propriétés d'adhésion, dans lequel sont noyées des particules conductrices.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'organe d'isolation (17) acquiert au moins en partie ses propriétés adhésives sous l'effet d'un traitement (31) d'apport de température, par exemple par effet physique, notamment vibratoire ou de rayonnement, et/ou flux de gaz chaud.
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la découpe d'une réservation (20) est effectuée par des moyens mécaniques de précision tels que poinçonnage et/ou électro-physiques tels que laser ou analogues.
17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le placement (30) en position de l'organe d'isolation (17) et/ou la déformation (31) de ce dernier (17), vise à placer au moins une partie (23) de cet organe contre une tranche (40), par exemple conductrice, à protéger du composant électronique (8).
18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que, préalablement à sa connexion, le composant (8), par exemple une puce fine, est collé par une face arrière (9) isolée, directement sur une couche (41) inférieure de matière conductrice telle qu'un métal rare, apte à définir localement au moins un élément d'interface (3) tel que bornier ou antenne ; un film (42) intercalaire isolant qui présente de bonnes propriétés mécaniques et thermiques, a une dimension en élévation dite de rattrapage de hauteur telle qu'une fois le film intercalaire (42) fixé sur la couche inférieure (41) , une face (43) dite supérieure du film intercalaire (42) est sensiblement à niveau d'une face active (14) du composant (8) ; l'organe (17) étant alors collé sous l'effet des propriétés activées d'adhésion de sa face porteuse (21) , sur la face supérieure (43) du film (42) isolant.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la dimension en élévation du film intercalaire isolant (42) est sensiblement égale et en regard de la dimension en élévation d'un flanc (40) du composant (8) et/ou la dimension en élévation de l'organe (17) est proportionnellement plus fine que les dimensions d'élévation du film intercalaire (42) ou de ce flanc (40).
20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que la couche inférieure (41) définissant l'interface, est obtenue à partir d'un film par exemple découpé de métal tel que cuivre, métallisé avec un métal rare tel qu'or.
21. Procédé selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'une découpe de réservation dite centrale (20) est effectuée dans l'organe (17), notamment dans le cas où le composant (8) possède une face active (14) dépourvue de plots de test, et qu'à l'issue de l'étape de déformation (31) voire de découpe si elle est ultérieure, le composant (8) soit disposé dans cette réservation centrale (20) et avec une face active (14) entourée par l'organe (17) sensiblement sans contact entre ces face (14) et organe (17).
22. Procédé selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'au moins une découpe de réservation interne (20) est effectuée dans l'organe (17), notamment dans le cas où le composant (8) possède une face active (18) pourvue de plots de test, et qu'à l'issue de l'étape de déformation (31) voire de découpe si elle est ultérieure, une face active (14) du composant (8) soit disposé avec son plot (12) dans cette réservation interne (20) et une partie centrale de cette face (14) sous une pastille de masquage (37) de l'organe (17).
23. Procédé de fabrication d'un dispositif électronique (1) par exemple destiné à un objet (16) portable intelligent tel que carte à puce ou étiquette électronique ; ce dispositif (1) comprenant une fois achevé un support (2) pourvu d'au moins un élément d'interface (3) de communication et au moins un composant électronique (8), avec au moins un plot de contact (12), une face arrière (9) fixée sur le support (2) et un flanc conducteur (40) ; ce procédé est caractérisé en ce qu'il intègre le procédé de connexion selon l'une des revendication 1 à 22, et comporte une étape prévoyant de fixer le composant électronique (8) sur le support (2), par exemple par collage, préalablement à l'étape (30) de placement, déformation et/ou traitement (31), et éventuellement avant une étape de dépôt d'au moins un bossage (15) appelé "bump" sur le plot de contact (12) du composant électronique (8).
24. Procédé de fabrication selon la revendication 23, caractérisé en ce que le support (2) comporte au moins un puits (6) qui relie un côté de réception (7) où est fixé le composant électronique (8), à un côté d'interfaçage (10) de ce support (2) opposé au côté de réception (7), et en ce que ce côté d'interfaçage (10) est pourvu d'au moins une plage de contact (4) telle que bornier et/ou antenne de communication sans contact, en saillie au droit de l'ouverture du puits (6); la réservation (20) correspondante découpée dans l'organe (17) venant en regard de ce puits (6).
25. Procédé de fabrication selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que le support (2) est placé sur ou fait partie d'un film apte à être embobiné
(34).
26. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce qu'à l'issue de la déformation (31) et/ou de l'application de traitement, le composant électronique (8), l'organe d'isolation (17) et le support (2) définissent un ensemble physiquement solidaire, par exemple en formant un micromodule unitaire ; le procédé de fabrication comportant une étape de détachement de cet ensemble unitaire selon une forme prédéterminée.
27. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 23 à 26, caractérisé en ce que d'une part le composant électronique (8), support (2) et/ou organe d'isolation (17) sont respectivement regroupés initialement en rouleaux (35, 34, 29), par exemple sur films, tandis que d'autre part les étapes de découpage, placement (30), déformation, traitement (31) et/ou impression (32), sont effectuées de manière sensiblement linéaire et successive.
28. Dispositif électronique (1) destiné à un obje portable intelligent (16) tel que carte à puce ou étiquette électronique ; ce dispositif comprenant : un support pourvu d'au moins un élément d'interface (3) de communication tel que plage de contact ou antenne ; au moins un composant électronique (8), avec au moins un plot de contact (12) et une face arrière (9) fixée sur le support(2) ; caractérisé en ce que ce dispositif (1) est fabriqué et/ou connecté selon l'un et/ou l'autre des procédés selon l'une des revendications 23 à 27 et/ou 1 à 22 respectivement ; et en ce qu'un organe d'isolation (17) comporte, pour connecter électriquement au plot du composant électronique (8) avec l'élément d'interface, au moins deux réservations (20), tandis qu'au moins un cordon (19) de matière conductrice est en partie étendu sur une zone d'interposition (23) de l'organe d'isolation ; ce cordon (19) possédant au moins deux régions (22) de raccord, l'une interne raccordée au plot (12), l'autre externe raccordée à l'élément d'interface (3).
29. Objet portable intelligent (16) tel que carte à puce ou étiquette électronique ; cet objet (16) comporte au moins un dispositif électronique (1) selon la revendication 28 et/ou est fabriqué et/ou connecté selon l'un et/ou l'autre des procédés selon l'une des revendications 22 à 27 et/ou 1 à 22 respectivement ; caractérisé en ce qu'un film (18) synthétique à propriétés adhésives activables est utilisé pour assurer l'encartage du dispositif (1) dans un corps de l'objet (16).
30. Machine (33) pour la fabrication de dispositifs électroniques (1) selon la revendication 23, et qui opère la connexion selon le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 22 et/ou est destinée à la fabrication selon l'une des revendications 23 à 27 d'un dispositif électronique (1) tel que module électronique selon la revendication 28 et/ou d'un objet portable intelligent (16) selon la revendication 29 ; caractérisée en ce qu'il comporte un constituant réservé à la découpe d'un organe d'isolation (17), éventuellement sous le contrôle et/ou la commande d'un système 38 de positionnement et visualisation assisté par ordinateur (38).
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